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HINTERGRUND
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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Differentialverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der
US2013/0015919 A1 bekannt.
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Diskussion des Stands der Technik
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Gegenwärtig werden Verstärker in verschiedenen elektronischen Schaltkreisen verwendet und solche Verstärker können in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden. Eine Verstärkerart, welche in solchen verschiedenen elektronischen Vorrichtungen verwendet wird, ist ein Differentialverstärker, welcher eine resistive Rückkopplungsstruktur und eine kapazitive Rückkopplungsstruktur umfasst. Die Probleme eines Differentialverstärkers mit einer resistive Rückkopplungsstruktur umfassen, dass ein Gleichstrom(„direct current“, DC)-Offset im Ausgang verstärkt wird.
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Im Gegensatz dazu hat die kapazitive Rückkopplungsstruktur einen Vorteil gegenüber der resistiven Rückkopplungsstruktur, insofern die kapazitive Rückkopplungsstruktur einen Wechselstrom(„alternating current“, AC)-Signal übermittelt und verstärkt, während sie die Gleichstrom(DC)-Komponenten blockiert. Wenn jedoch Kondensatoren mit dem Differentialverstärker mit dem Differentialverstärker mit einer kapazitiven Rückkopplungsstruktur verbunden sind, können schwimmende Knoten erzeugt werden, da verstärkende Anschlüsse gebildet werden. In einem schwimmenden Knoten variiert, da dessen Potential nicht unveränderlich ist und aufgrund des umgebenden Umfelds variiert, der Ausgang des Differentialverstärkers aufgrund des nicht unveränderlichen (variablen) schwimmenden Knotens.
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Um die Spannung des schwimmenden Knotens zu fixieren, kann im Stand der Technik ein Widerstand mit einem sehr hohen Widerstand mit einem Ausgangsanschluss für Rückkopplung verbunden werden. Da der Widerstand mit sehr hohem Widerstand insbesondere die Ausgabe des verstärkenden Anschlusses nicht beeinflusst, wenn der Widerstand mindestens etwa 1 Giga-Ohm ist, wird eine erhebliche Fläche benötigt, um so einen hohen Widerstand zu erzielen, wodurch es schwierig ist, eine Implementierung eines solchen Verstärkers mit einem Submikron-Komplementär-Metalloxid-Halbleiter („complementary metal oxide semiconductor“, CMOS) Prozess durchzuführen.
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Die obige Information, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart ist, dient lediglich der Erhöhung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung, und kann daher Information beinhalten, welche nicht Stand der Technik bildet, welche in diesem Land einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Differentialverstärker bereit, wie im unabhängigen Anspruch 1 definiert.
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Darüber hinaus kann der Differentialverstärker umfassen: einen ersten Eingangsanschluss-Kondensator, verbunden zwischen dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des OP AMP und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Differentialverstärkers; und einen zweiten Eingangsanschluss-Kondensator, verbunden zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des OP AMP und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differentialverstärkers.
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Ein Paar von schwimmenden Knoten kann zwischen dem ersten Eingangsanschluss-Kondensator und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des OP AMP bzw. zwischen dem zweiten Eingangsanschluss-Kondensator und dem invertierenden Eingangsanschluss des OP AMP angebracht sein. Der andere des Source- und Drain-Anschlusses des ersten Transistors und der Bulk-Anschluss desselben können mit einem ersten Knoten des Paars von schwimmenden Knoten verbunden sein, und der andere des Source- und Drain-Anschlusses des zweiten Transistors und der Bulk-Anschluss desselben können mit dem zweiten Knoten des Paars von schwimmenden Knoten verbunden sein. Der erste Knoten des Paars von schwimmenden Knoten kann mit dem ersten Rückkopplungskondensator verbunden sein und der zweite Knoten des Paars von schwimmenden Knoten kann mit dem zweiten Rückkopplungskondensator verbunden sein.
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Wie oben beschrieben, können die Vier-Anschluss-Transistoren in Parallelschaltung mit den kapazitiven Rückkopplungs-Anschlüssen des Differentialverstärkers gebildet sein, und einer des Source- und Drain-Anschlusses eines jeden Vier-Anschluss-Transistors und der Bulk-Anschluss desselben können mit dem schwimmenden Knoten verbunden sein, während die anderen Anschlüsse mit dem Ausgangsanschluss des Differentialverstärkers verbunden sein können, wodurch die Spannungen der schwimmenden Knoten stabilisiert sind und die Zeit, die für deren Stabilisierung benötigt wird, reduziert wird. Zusätzlich können Elemente für die Stabilisierung des schwimmenden Knotens auf dem Halbleitersubstrat als PMOS Transistor angebracht sein, wodurch die gebildete Fläche reduziert wird.
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Figurenliste
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Die obigen und weitere Objekte, Eigenschaften und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von folgender detaillierter Beschreibung deutlicher verstanden werden, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, wobei:
- 1 ein beispielhafter Schaltplan eines Differentialverstärkers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 eine beispielhafte vergrößerte Ansicht von einer Seite des Differentialverstärkers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 3 eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Vier-Anschluss-Transistors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 4 und 5 beispielhafte Schaltpläne eines Differentialverstärkers gemäß des Standes der Technik sind;
- 6 und 7 beispielhafte Zeichnungen, welche eine simulierte Spannungsstabilisierung eines schwimmenden Knotens mithilfe des Differentialverstärkers von 5 illustrieren sind; und
- 8 und 9 beispielhafte Zeichnungen eines simulierten Resultats der Spannungsstabilisierung eines Differentialverstärkers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ähnliche Ausdrücke wie im Folgenden verwendet allgemeine motorisierte Fahrzeuge umfassen, wie etwa Personenkraftfahrzeuge einschließlich Geländekraftfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserkraftfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Luftkraftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere alternative Kraftstofffahrzeuge (beispielsweise Kraftstoffe, die von anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfassen. Hierbei bezieht sich ein Hybridfahrzeug auf ein Fahrzeug, welches zwei oder mehr Energiequellen besitzt, beispielsweise sowohl benzin- als auch elektrisch-betriebene Fahrzeuge.
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Obwohl beispielhafte Ausführungsformen als eine Vielzahl von Einheiten, um die beispielhaften Prozesse auszuführen, verwendend beschrieben sind, versteht sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls von einem oder einer Vielzahl von Modulen ausgeführt werden kann. Zusätzlich versteht sich, dass der Begriff Regler/Regeleinheit sich auf eine Hardware-Vorrichtung mit einem Speicher und einem Prozessor bezieht. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist spezifisch zum Ausführen genannter Module konfiguriert, um einen oder mehrere Prozesse, welche im Folgenden beschrieben werden, auszuführen.
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Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium mit ausführbaren Programmanweisungen, welche von einem Prozessor, einem Regler/einer Regeleinheit oder Ähnlichem ausgeführt wird, ausgeführt werden. Beispiele des computerlesbaren Mediums umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, ROM, RAM, Compact Discs(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Speichersticks, Speicherkarten und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in Netzwerkverbundenen Computersystemen verteilt sein, sodass die computerlesbaren Medien in verteilter Weise gespeichert und ausgeführt werden, beispielsweise von einem Telematik-Server oder einem Controller Area Network (CAN).
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Die hierbei verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung besonderer beispielhafter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierbei verwendet, sollen die Einzahlformen „ein, eine“ und „der, die, das“ ebenfalls die Pluralformen umfassen, außer wenn es aus dem Kontext klar anders hervorgeht. Darüber hinaus versteht sich, dass die Ausdrücke „umfassen“ und „umfassend“, wenn sie in dieser Spezifizierung verwendet werden, das Vorhandensein von genannten Eigenschaften, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einer oder mehrerer anderer Eigenschaften, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierbei verwendet, schließt der Ausdruck „und/oder“ sämtliche und alle Kombinationen von einem oder mehreren der bezüglichen aufgelisteten Dinge ein.
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Insofern es nicht explizit angegeben wird oder aus dem Kontext klar hervorgeht, versteht sich der Ausdruck „etwa“, wie hierbei verwendet, als innerhalb eines Bereichs von normaler Toleranz der Technik, beispielsweise innerhalb zweier Standardabweichungen vom Mittel. „Etwa“ kann verstanden werden als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %, 0,05 % oder 0,01 % des angegebenen Wertes. Wenn es nicht aus dem Kontext anders klar hervorgeht, werden alle numerischen Werte, welche im Folgenden verwendet werden, durch den Ausdruck „etwa“ modifiziert.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden vollständiger beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden. Wie der Fachmann feststellen würden, können die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in verschiedenen unterschiedlichen Arten modifiziert werden, welche alle nicht vom Geist oder vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen. Aus Gründen der Klarheit sind in den Zeichnungen die Dicke der Schichten, der Beschichtungen, der Platten, der Bereiche etc. übertrieben dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in der Spezifizierung. Es versteht sich, dass, wenn von einem Element, wie einer Schicht, einer Beschichtung, einer Region oder einem Substrat, gesagt wird, es sei „auf“ einem anderen Element, dass es sich direkt auf dem anderen Element befinden kann, oder dazwischenliegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu von einem Element gesagt wird, es sei „direkt auf“ einem anderen Element, dann sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden.
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1 ist ein beispielhafter Schaltplan eines Differentialverstärkers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 1 abgebildete Differentialverstärker ist ein kapazitiver rückgekoppelter Voll-Differentialverstärker. Der kapazitiv rückgekoppelte Voll-Differentialverstärker kann einen Operationsverstärker (OP AMP) 10, einen ersten bis vierten Kondensator C1, C2, C3 und C4, und einen ersten und zweiten Transistor 20 und 25 aufweisen. Der Differentialverstärker hat zwei Eingangsanschlüsse IN+ und IN- und zwei Ausgangsanschlüsse OUT+ und OUT-. Der nicht-invertierende Eingangsanschluss IN+ des Differentialverstärkers kann mit dem einen Ende des ersten Kondensators C1 verbunden sein, und der invertierende Eingangsanschluss IN- des Differentialverstärkers kann mit dem einen Ende des dritten Kondensators C3 verbunden sein. Der OP AMP 10 hat zwei Eingangsanschlüsse (+, -) und zwei Ausgangsanschlüsse (+,-).
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Darüber hinaus kann der invertierende Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 direkt mit dem invertierenden Ausgangsanschluss (OUT-) des Differentialverstärkers verbunden sein, und der nicht-invertierende Ausgangsanschluss (+) des OP AMP 10 kann direkt mit dem nicht-invertierenden Ausgangsanschluss (OUT+) des Differentialverstärkers verbunden sein. Der nicht-invertierende Eingangsanschluss (+) und der invertierende Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 können durch den zweiten Kondensator C2 verbunden sein, um eine Rückkopplungsstruktur zu haben, und der invertierende Eingangsanschluss (-) und der nicht-invertierende Ausgangsanschluss (+) können durch den vierten Kondensator C4 verbunden sein, um eine Rückkopplungsstruktur zu haben. Der zweite Kondensator wird als erster Rückkopplungskondensator bezeichnet und der vierte Kondensator wird als zweiter Rückkopplungskondensator bezeichnet.
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Der nicht-invertierende Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10 kann mit dem anderen Ende (z.B. einem zweiten Ende) des ersten Kondensators C1 verbunden sein, und der invertierende Eingangsanschluss (-) kann mit dem anderen Ende (z.B. einem zweiten Ende) des dritten Kondensators C3 verbunden sein. Der erste Kondensator C1 wird als erster Eingangsanschluss-Kondensator bezeichnet und der dritte Kondensator C3 wird als zweiter Eingangsanschluss-Kondensator bezeichnet. Ein erster schwimmender Knoten befindet sich zwischen dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10 und der anderen Seite des ersten Kondensators C1 und kann mit dem zweiten Kondensator C2 verbunden sein.
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Die beispielhafte Ausführungsform, welche in 1 illustriert ist, hat jedoch eine Struktur, in welcher der erste schwimmende Knoten nicht vom ersten Transistor 20 verbunden bzw. gefloatet wird. In anderen Worten, der erste Transistor 20 kann zusammen mit dem zweiten Kondensator C2 den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) und den invertierenden Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbinden. In anderen Worten, der zweite Kondensator C2 und der erste Transistor 20 können parallel geschaltet sein. Der erste Transistor 20 kann ein PMOS Transistor mit vier Anschlüssen sein, wobei der Gate- und Source-Anschluss desselben mit dem invertierenden Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbunden sein können, und der Bulk- und Drain-Anschluss desselben mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10 verbunden sein können.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann jedoch der Source-Anschluss des ersten Transistors 20 mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10 verbunden sein, und der Drain-Anschluss kann mit dem invertierenden Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbunden sein (nicht gezeigt), In anderen Worten, einer des Source- und Drain-Anschlusses des ersten Transistors 20 und der Gate-Anschluss desselben können mit dem invertierenden Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbunden sein, und die anderen Anschlüsse können mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10 in einer solchen beispielhaften Ausführungsform verbunden sein.
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Ein zweiter schwimmender Knoten befindet sich zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des OP AMP 10 und dem anderen Ende (z.B. einem zweiten Ende) des dritten Kondensators C3, und kann mit dem vierten Kondensator C4 verbunden sein. Die vorliegende beispielhafte Ausführungsform hat jedoch eine Struktur, in welcher der zweite schwimmende Knoten nicht vom zweiten Transistor 25 verbunden bzw. gefloatet ist. In anderen Worten, zusammen mit dem vierten Kondensator C4 kann der zweite Transistor 25 den invertierenden Eingangsanschluss (-) des OP AMP 10 und den nicht-invertierenden Ausgangsanschluss (+) verbinden. Zusätzlich können der vierte Kondensator C4 und der zweite Transistor 25 parallel geschaltet sein. Der zweite Transistor 25 kann ein PMOS Transistor mit vier Anschlüssen sein; wobei dessen Gate- und Source-Anschlüsse mit dem nicht-invertierenden Ausgangsanschluss (+) des OP AMP 10 verbunden sein können, und dessen Bulk- und Drain-Anschlüsse mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbunden sein können.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen können jedoch der Source-Anschluss des zweiten Transistors 25 mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbunden sein und der Drain-Anschluss kann mit dem nicht-invertierenden Ausgangsanschluss (+) des OP AMP 10 verbunden sein. In anderen Worten, einer des Source- und Drain-Anschlusses des zweiten Transistors 25 und der Gate-Anschluss desselben können mit dem nicht-invertierenden Ausgangsanschluss (+) des OP AMP 10 verbunden sein (nicht gezeigt), und die anderen Anschlüsse können mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des OP AMP 10 in solch einer beispielhaften Ausführungsform verbunden sein.
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Von den Strukturen des oben beschriebenen Differentialverstärkers wird die Struktur einer Seite (z.B. einer ersten Seite) des Differentialverstärkers (der invertierende Ausgangsanschluss (-) und der nicht-invertierende Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10) nun in größerem Detail mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben werden. 2 ist eine beispielhafte vergrößerte Ansicht einer Seite eines Differentialverstärkers gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 1 illustriert, und 3 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Vier-Anschluss-Transistors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Struktur der 2 illustriert den invertierenden Ausgangsanschluss (-) und den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des OP AMP, wie in 1 dargestellt.
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Die in 2 illustrierte Struktur kann einen ersten Transistor 20 zur Stabilisierung des ersten schwimmenden Knotens umfassen, und eine beispielhafte Struktur des ersten Transistors 20 ist in 3 illustriert. Der erste und der zweite Transistor 20 und 25 können PMOS Transistoren sein. Falls der erste und zweite Transistor 20 und 25 PMOS Transistoren sind, sind Source- und Drain-Regionen des ersten Transistors 20 in einem Paar von P-Regionen durch Injektion eines p-Typ Dotierstoffs, welcher in ein N-Typ Halbleitersubstrat injiziert ist, gebildet. Ein Kanal des ersten Transistors 20 ist zwischen der Source- und Drain-Region gebildet, und der Gate-Anschluss ist auf einer Seite (z.B. einer ersten Seite) des Kanals gebildet.
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Die beispielhafte Ausführungsform der 3 hat eine Struktur, in welcher der Gate-Anschluss aufwärts gerichtet hervorragt. In einer N-Region, welche einen Teilabschnitt des N-Typ Halbleitersubstrats ist, ist eine Bulk-Region mit dem Bulk-Anschluss verbunden. Wie in 3 illustriert, sind ein Anschluss, welcher mit einer der Source- und Drain-Region verbunden ist, und der Bulk-Anschluss, welcher mit der Bulk-Region verbunden ist, miteinander verbunden, und die anderen beiden Anschlüsse können miteinander verbunden sein. Insbesondere kann einer des Source- und Drain-Anschlusses und der Gate-Anschluss mit dem invertierenden Ausgangsanschluss (-) des OP AMP 10 verbunden sein, und die anderen Anschlüsse können mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des OP AMP 10 verbunden sein. Wie in 3 gezeigt, kann eine Anfangsspannung in einem des Source- und Drain-Anschlusses und dem Gate-Anschluss erhöht sein, und eine ursprünglich niedrige Spannung kann an den anderen des Source- und Drain-Anschlusses und den Bulk-Anschluss angelegt sein. Als Resultat fließt im ersten Transistor 20 aufgrund eines P-N-Übergangs ein Vorwärtsstrom zwischen einer P-Typ Region, welche mit demselben Anschluss wie der Gate-Anschluss verbunden ist, und der Bulk-Region.
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Folglich kann eine Spannung des ersten schwimmenden Knotens schnell vom ersten Transistor 20 stabilisiert werden. Wie in der Struktur von 3 gezeigt, gibt es kein Raumproblem, da der erste Transistor 20 mithilfe des Halbleitersubstrats mit reduzierter Größe gebildet sein kann. Die Charakteristika des Differentialverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung werden später in 8 und 9 beschrieben, bevor jedoch die Charakteristika beschrieben werden, werden kurz die Strukturen der Differentialverstärker gemäß dem Stand der Technik beschrieben und die Charakteristika zwischen beiden werden verglichen werden.
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4 und 5 sind beispielhafte Schaltpläne von Differentialverstärkern gemäß dem Stand der Technik. 4 illustriert eine Struktur, in welcher Widerstände verwendet sind, um einen schwimmenden Knoten zu stabilisieren, mithilfe des Differentialverstärkers gemäß dem Stand der Technik. Die Struktur von 4 unterscheidet sich von der in 1 insofern, dass die Struktur von 4 die Widerstände verwendet, Insbesondere wird eine große Fläche eines Wafers benötigt, um einen solchen Widerstand zu bilden, da der verwendete Widerstand einen Widerstand von mindestens 1 Giga-Ohm haben sollte, damit er keinen Effekt auf eine Ausgabe einer Verstärkerstufe hat, wodurch eine solche Struktur schwierig in einem Submikron-CMOS-Prozess zu implementieren ist.
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Ähnlich zur beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet der Differentialverstärker des Standes der Technik von 5 Transistoren 21 und 26, um den schwimmenden Knoten zu stabilisieren. Drei der vier Anschlüsse eines jeden Transistors sind jedoch mit einer Seite des Differentialverstärkers von 5 verbunden, und der andere Anschluss ist mit der anderen Seite verbunden. Darüber hinaus umfasst die Struktur der 5 keine Kondensatoren, welche mit dem Ausgangs- und Eingangsanschluss verbunden sind. Die Charakteristika des Differentialverstärkers gemäß der Struktur von 5 sind in 6 und 7 illustriert.
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Die 6 und 7 sind beispielhafte Zeichnungen, welche eine simulierte Spannungsstabilisierung des schwimmenden Knotens mithilfe des Differentialverstärkers von 5 illustrieren. Für eine Simulation sind die Charakteristika des Transistors im Differentialverstärker der 5 zuerst in 6 gezeigt. Ein Simulationsergebnis ist in 7 illustriert. Gemäß 7 benötigt die Stabilisierung des schwimmenden Knotens des Differentialverstärkers etwa 3,16 Sekunden. Da dies eine erhebliche Zeitspanne für die Initialisierung des Differentialverstärkers ist, können Fehler auftreten.
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Die Charakteristika des Differentialverstärkers gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in 1 illustriert ist, und die Charakteristika des Differentialverstärkers von 5, werden nun vergleichend in 8 und 9 beschrieben. 8 und 9 sind beispielhafte Zeichnungen eines simulierten Resultats einer Spannungsstabilisierung des Differentialverstärkers gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8 illustriert eine Variation eines durch die Transistoren fließenden Anfangsstroms. In 8 repräsentiert die Kurve, welche mit M35/B beschrittet ist, den Differentialverstärker von 5 (des Standes der Technik) und zeigt, dass anfangs ein maximaler Strom von etwa 4,38 nA fließt. In 8 hat die Kurve, welche mit M21/D beschriftet ist, einen maximalen Strom von etwa 39,04 nA.
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Die 8 zeigt zusätzlich, dass die M21/D-Kurve gemäß der vorliegenden Erfindung eine längere, konstanter aufrechterhaltene Periode von Anfang an aufweist als die Kurve, beschriftet mit M35/B, gemäß dem Stand der Technik, und der Gesamtstrom des Standes der Technik variiert kontinuierlich, während die Kurve der vorliegenden Erfindung (M21/D), außer für eine Position, wo der Strom fließt, sichtbar stabiler für eine erhebliche Zeitspanne aufrechterhalten werden kann, und daher konstanter angelegt werden kann.
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Ähnlich ist die zur Stabilisierung der Spannung des schwimmenden Knotens benötigte Zeit in 9 illustriert, basierend auf einer Variation des Stroms wie in 8 gezeigt. Eine horizontale Achse repräsentiert die Zeit und eine vertikale Achse repräsentiert die Spannung des schwimmenden Knotens. In 9 repräsentiert die Kurve M11 die zur Stabilisierung in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von 1 benötigte Zeit, und die Kurve M8 repräsentiert die zur Stabilisierung im Differentialverstärker des Standes der Technik von 5 benötigte Zeit. Wie in 9 illustriert, dauert es für den Differentialverstärker des Standes der Technik von 5 mehr als etwa 3 Sekunden, um den schwimmenden Knoten zu stabilisieren, der Differentialverstärker gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von 1 benötigt jedoch nur etwa 18 ms zur Stabilisierung des schwimmenden Knotens. Der Differentialverstärker gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat daher den Vorteil, den schwimmenden Knoten schneller zu stabilisieren.
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Während die Erfindung im Zusammenhang mit dem, was gegenwärtig als beispielhafte Ausführungsformen betrachtet werden, beschrieben wurde, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil soll sie verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, welche im Geist und im Umfang der angehängten Anspruche enthalten sind, umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- OPAMP
- 20:
- erster Transistor
- 25:
- zweiter Transistor
- C1, C2, C3, C4:
- Kondensator
