DE102016109114A1 - Schaltkreisarchitektur für eine Messanordnung, einen Pegelwandler-Schaltkreis, eine Ladungspumpstufe und eine Ladungspumpe sowie Verfahren zum Betreiben dieser - Google Patents

Schaltkreisarchitektur für eine Messanordnung, einen Pegelwandler-Schaltkreis, eine Ladungspumpstufe und eine Ladungspumpe sowie Verfahren zum Betreiben dieser Download PDF

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) Folgendes aufweisen: eine Signalquelle (1302); einen Pegelwandler (1304); wobei die Signalquelle (1302) ausgangsseitig kapazitiv mit einem Eingang des Pegelwandlers (1304) gekoppelt ist; und wobei die Signalquelle (1302) und der Pegelwandler (1304) galvanisch voneinander getrennt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltkreisarchitektur für eine Messanordnung, einen Pegelwandler-Schaltkreis, eine Ladungspumpstufe und eine Ladungspumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser.
  • Im Allgemeinen können integrierte Schaltkreise (auch als Chip oder Mikrochip bezeichnet) verwendet werden, um digitale oder analoge Signale zu verarbeiten. Ein integrierter Schaltkreis kann mehrere Schaltkreismodule aufweisen, von denen jedes Schaltkreismodul eine oder mehrere Funktionen des integrierten Schaltkreises bereitstellt. Je mehr Schaltkreismodule der integrierte Schaltkreis bzw. Chip aufweist, umso komplexer können dieser und seine Schaltkreismodule sein. Beispielsweise kann ein komplexer Chip eine Spannungsversorgung, einen Spannungsgleichrichtung, eine Pegelwandlung, eine Gleichspannungswandlung, eine Takterzeugung, eine Leistungsverstärkung, eine Ausleseverstärkung oder Ähnliches benötigen, welche mittels eines jeweiligen Schaltkreismoduls bereitgestellt werden können.
  • Im Allgemeinen wird ein signalverarbeitender Chip angestrebt, welcher ein anschaulich möglichst hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufweist. Dieses kann von allen Schaltkreismodulen eines Chips abhängen, da sich deren Rauschen entlang der Signalkette des Chips zu einem komplexen Zusammenspiel überlagert, welches letztendlich das technisch erreichbare Signal-Rausch-Verhältnis begrenzt, z.B. auf ungefähr 60 Dezibel oder weniger. Beispielsweise kann das Rauschen einer Spannungsversorgung von einem Leistungsverstärker aufgenommen und weiter verstärkt werden, so dass ein von dem Leistungsverstärker ausgegebenes Signal ein noch größeres Rauschen als die Spannungsversorgung aufweist. Insbesondere kann dasjenige Schaltkreismodul, welches das größte Rauschen erzeugt, das Signal-Rausch-Verhältnis des Chips dominieren.
  • Herkömmlicherweise werden Schaltkreismodule angestrebt, welche ein möglichst geringes Rauschen entlang der Signalkette erzeugen. Um ein möglichst hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen, wird die Signalkette üblicherweise mit einer möglichst rauscharmen Spannung versorgt. In einer kontinuierlich signalverarbeitenden Sensorschaltung eines Chips werden beispielsweise MOSFET-Verstärkerschaltungen oder einfache Sourcefolger-Verstärkerschaltungen verwendet.
  • Der für das Signal-Rausch-Verhältnis kritischste Parameter der Sensorschaltung ist das so genannte rosa Rauschen (auch als 1/f Rauschen bezeichnet, im Englischen auch als "flicker noise" bezeichnet), welches mit sinkender Frequenz zunimmt. Herkömmlicherweise wird das rosa Rauschen optimiert, indem die Gate-Fläche des verstärkenden Transistors vergrößert wird, wofür allerdings ein größerer Bedarf an benötigter Chipfläche und ein erschwertes Herstellungsverfahren in Kauf genommen werden müssen.
  • Alternativ zu einer Wechselspannung kann eine Gleichspannung zur Versorgung der Sensorschaltung verwendet werden. Allerdings muss zur Erzeugung der elektrischen Gleichspannung auf dem Chip selbst (auch als On-Chip-Erzeugung bezeichnet) herkömmlicherweise ein geringer Wirkungsgrad in Kauf genommen werden, welcher die Abwärme des Chips und somit die Notwendigkeit zur aktiven Kühlung des Chips erhöht. Ferner müssen Ungenauigkeiten bei der Zeitsteuerung, z.B. bei der Steuerung der Schalter zum Zerhacken der elektrischen Gleichspannung, und eine erhöhte Leistungsaufnahme durch die benötigte Zeitsteuerung in Kauf genommen werden. Daher wird zur Minimierung der Leistungsaufnahme und der Abwärme des Chips üblicherweise eine möglichst geringe Gleichspannung zur Versorgung der Verstärkerschaltung verwendet, z.B. eine Gleichspannung von 2,5 Volt oder weniger.
  • Alternativ wird auf die elektrische Gleichspannung und/oder deren Erzeugung auf dem Chip selbst verzichtet. Stattdessen werden zur Versorgung der Verstärkerschaltung bzw. der Signalkette entweder eine Wechselspannung oder eine extern (außerhalb des Chips) erzeugte Gleichspannung verwendet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine Schaltkreisarchitektur für einen Chip und dessen Schaltkreismodule bereitgestellt, welche die Leistungsaufnahme reduzieren, eine genauere Zeitsteuerung, größere Flankensteilheit, und/oder ein größeres Signal-Rausch-Verhältnis ermöglichen, z.B. ein Signal-Rausch-Verhältnis (auch als SNR bezeichnet) von mindestens 75 dB (Dezibel). Anschaulich ermöglicht die Schaltkreisarchitektur eine größere elektrische Gleichspannung auf dem Chip selbst zu erzeugen (On-Chip-Erzeugung) mittels der eine Verstärkerschaltung und/oder Signalkette des Chips versorgt werden können, so dass die Obergrenze für das SNR erhöht wird. Mittels der Schaltkreisarchitektur lässt sich eine anschaulich besonders rauscharme Messanordnung realisieren.
  • Anschaulich wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine elektrische Mischspannungsquelle zur elektrischen Versorgung der Signalkette bereitgestellt, welche eine elektrische Mischspannung mit einem Spitze-Tal-Wert von größer als der doppelten elektrischen Versorgungsspannung, z.B. von mehr als 6 Volt, bereitstellt.
  • Anschaulich werden gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Ladungspumpstufe und eine Ladungspumpe für die Schaltkreisarchitektur, z.B. für die elektrische Mischspannungsquelle, bereitgestellt, welche eine geringere Chipfläche benötigt und/oder welche eine geringere Leistungsaufnahme aufweist. Die Ladungspumpstufe bzw. Ladungspumpe kann zum Erzeugen einer negativen elektrischen Spannung eingerichtet sein und/oder vollständig in einem Leitungstyp (z.B. p-Typ oder n-Typ) gefertigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die benötigte elektrische Spannungsfestigkeit der darin verbauten Schalter reduziert werden. Anschaulich ermöglicht die bereitgestellte Ladungspumpstufe bzw. Ladungspumpe die elektrische Drain-Source-Spannung zu halbieren, so dass der volle elektrische Spannungshub des Ladungsspeichers zum Ladungspumpen verwendet werden kann.
  • Anschaulich wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Pegelwandler-Schaltkreis für die Schaltkreisarchitektur, z.B. für deren Zerhacker, bereitgestellt, welche eine geringere Chipfläche benötigt und/oder eine geringere Leistungsaufnahme aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Messanordnung Folgendes aufweisen: einen mikromechanischen Sensor, welcher eine Kapazität aufweist; eine Brückenschaltung, welche mehrere Kapazitäten aufweist, von denen zumindest eine Kapazität die Kapazität des mikromechanischen Sensors ist (d.h. dass diese den mikromechanischen Sensor repräsentiert); einen Verstärker, welcher eingangsseitig mit einem Ausgang der Brückenschaltung gekoppelt ist; eine elektrische Gleichspannungsquelle, welche eingerichtet ist, eine elektrische Gleichspannung bereitzustellen; einen Zerhacker, welcher zumindest einen ersten Ladungsspeicher und eine Schalterstruktur aufweist; wobei die Schalterstruktur eingerichtet ist, den ersten Ladungsspeicher abwechselnd mit der elektrischen Gleichspannung und der Brückenschaltung zu koppeln zum Einkoppeln einer elektrischen Mischspannung in die Brückenschaltung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Messanordnung Folgendes aufweisen: einen mikromechanischen Sensor, welcher eine Kapazität aufweist; eine Brückenschaltung, welche mehrere Kapazitäten aufweist, von denen zumindest eine Kapazität die Kapazität des mikromechanischen Sensors ist; einen Verstärker, welcher eingangsseitig mit einem Ausgang der Brückenschaltung gekoppelt ist und eine elektrische Arbeitsspannung aufweist; eine elektrische Mischspannungsquelle, welche eingerichtet ist, eine elektrische Mischspannung mit einem Spitze-Tal-Wert von mehr als der elektrischen Arbeitsspannung (z.B. mehr als 6 Volt) in die Brückenschaltung einzukoppeln, z.B. von mehr als dem doppelten der elektrischen Arbeitsspannung, z.B. von mehr als dem dreifachen der elektrischen Arbeitsspannung. Alternativ oder zusätzlich kann die Arbeitsspannung auch eine Arbeitsspannung des mikromechanischen Sensors, der Logik eines Chips, in dem die Messanordnung implementiert ist, und/oder eine Ladungspumpe der Messanordnung sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mikromechanische Sensor eine Arbeitsspannung aufweisen; wobei die Mischspannungsquelle eingerichtet ist, die elektrische Mischspannung mit einem Spitze-Tal-Wert von ungefähr dem doppeltem der Arbeitsspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mischspannungsquelle eine erste Ladungspumpe aufweisen, welche eingerichtet ist, ein erstes elektrisches Potential einer Gleichspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Mischspannungsquelle zumindest eine zweite Ladungspumpe aufweisen, welche eingerichtet ist ein zweites elektrisches Potential der Gleichspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mischspannungsquelle eine Schalterstruktur aufweisen, welche eingerichtet ist, die Kapazitäten (z.B. mehrere Kondensatoren) zu entladen, wenn die Mischspannung ihren Extremwert erreicht hat.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mischspannungsquelle einen Zerhacker und/oder eine Gleichspannungsquelle aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mischspannungsquelle eine Gleichspannungsquelle aufweisen, welche eingerichtet ist, eine elektrische Gleichspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mischspannungsquelle einen Zerhacker aufweisen, welcher zumindest einen ersten Ladungsspeicher und eine Schalterstruktur aufweist; wobei die Schalterstruktur eingerichtet ist, den ersten Ladungsspeicher abwechselnd mit der Gleichspannung und der Brückenschaltung zu koppeln zum Einkoppeln einer elektrischen Mischspannung in die Brückenschaltung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mischspannungsquelle eine Schalterstruktur aufweisen, welche eingerichtet ist, die mehreren Kapazitäten (z.B. mehrere Kondensatoren) zu entladen, wenn die Mischspannung ihren Extremwert erreicht hat.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Mischspannung einen Spitze-Tal-Wert von ungefähr 6 Volt oder mehr aufweisen (z.B. von ungefähr 8 Volt oder mehr, z.B. von ungefähr 10 Volt oder mehr, z.B. von ungefähr 12 Volt oder mehr, z.B. von ungefähr 14 Volt oder mehr, z.B. von ungefähr 16 Volt oder mehr, z.B. von ungefähr 18 Volt oder mehr) und/oder ungefähr 30 Volt oder weniger.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Versorgungsspannung eine Gleichspannung sein und ungefähr 5 Volt oder weniger aufweisen (z.B. ungefähr 4 Volt oder weniger, z.B. ungefähr 3 Volt oder weniger, z.B. ungefähr 2 Volt oder weniger, z.B. ungefähr 1,5 Volt oder weniger, z.B. ungefähr 1 Volt) und/oder ungefähr 0,5 Volt oder mehr.
  • Die elektrische Versorgungsspannung kann an der Ladungspumpe anliegen, an einem Prozessor (z.B. dessen Logik) und/oder an dem mikromechanischen Sensor) an der Messanordnung.
  • Der mikromechanische Sensor kann einen Drucksensor (z.B. zur Messung eines Reifendrucks oder Luftdrucks) und/oder einen Schallsensor aufweisen oder daraus gebildet sein (oder allgemeiner ausgedrückt: einen Schallwandler). Alternativ kann der mikromechanische Sensor einen Beschleunigungssensor, einen chemischen Sensor (z.B. einen Feuchtesensor und/oder einen Gassensor), einen Kraftsensor, einen Positionssensor, einen Partikelsensor, einen Füllstandsensor und/oder Gassensor aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker eingerichtet sein, in einem eingeschwungenen Zustand zumindest eines von Folgendem bereitzustellen: ein Rauschen der elektrischen Mischspannung von weniger als 200 µV (z.B. bei einem Spitze-Tal-Wert der elektrischen Mischspannung von genau 18 Volt oder mehr); ein Signal-Rausch-Verhältnis der elektrischen Mischspannung von weniger als 105; und/oder ein Rauschen der elektrischen Mischspannung von weniger als 10–5 eines Spitze-Tal-Werts der elektrischen Mischspannung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker eingerichtet sein, in einem eingeschwungenen Zustand eine erste Oberschwingung der elektrischen Mischspannung mit einem Spitze-Tal-Wert von weniger als 200 µV (Mikrovolt) und/oder weniger als 10–5 des Spitze-Tal-Werts der elektrischen Mischspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker eingerichtet sein, die elektrische Mischspannung mit einer Trapezcharakteristik (z.B. Rechteckcharakteristik) und/oder einer Dreieckcharakteristik bereitzustellen. Die Trapezcharakteristik (z.B. die Rechteckcharakteristik), kann von einer idealen geometrischen Form geringfügig abweichen, z.B. mit einer Exponentialfunktion-Flanke (d.h. gekrümmten Schenkeln) oder abgerundete Ecken. Die von dem Signalverlauf der elektrischen Mischspannung eingeschlossene Fläche kann maximiert sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Gleichspannungsquelle eine erste Ladungspumpe aufweisen, welche eingerichtet ist, ein erstes elektrisches Potential der elektrischen Gleichspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Gleichspannungsquelle zumindest eine zweite Ladungspumpe aufweisen, welche eingerichtet ist ein zweites elektrisches Potential der elektrischen Gleichspannung bereitzustellen. Alternativ kann das zweite elektrische Potential der elektrischen Mischspannung ein elektrisches Referenzpotential sein, z.B. elektrische Masse. Die elektrische Gleichspannung kann der Differenz zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential entsprechen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spitze-Tal-Wert der elektrischen Mischspannung kleiner sein als die elektrische Gleichspannung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur eingerichtet sein, die mehreren Kapazitäten, z.B. mehrere Kondensatoren, (z.B. gegeneinander oder gegen elektrische Masse) zu entladen, wenn der erste Ladungsspeicher von der Brückenschaltung entkoppelt ist. Gegeneinander entladen kann verstanden werden, als dass sich die darin gespeicherten Ladungen gegenseitig zumindest teilweise aufheben (mittels eines Austausches von Ladung untereinander). Mit anderen Worten können die mehreren Kapazitäten (z.B. Kondensatoren) derart miteinander gekoppelt werden, dass die darin gespeicherte Energie freigesetzt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur eingerichtet sein, den ersten Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus des Zerhackers anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase (auch als erste Zerhacker-Phase bezeichnet), in welcher der erste Ladungsspeicher mit der elektrischen Gleichspannung gekoppelt und von der Brückenschaltung entkoppelt ist; eine zweite Phase (auch als zweite Zerhacker-Phase bezeichnet), in welcher der erste Ladungsspeicher von der elektrischen Gleichspannung entkoppelt und mit der Brückenschaltung gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker einen zweiten Ladungsspeicher aufweisen, wobei die Schalterstruktur eingerichtet ist, den zweiten Ladungsspeicher gemäß dem Ladungstransferzyklus des Zerhackers anzusteuern; wobei in der ersten Phase der zweite Ladungsspeicher von der elektrischen Gleichspannung entkoppelt und mit der Brückenschaltung gekoppelt ist; wobei in der zweiten Phase der zweite Ladungsspeicher mit der elektrischen Gleichspannung gekoppelt und von der Brückenschaltung entkoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker eingerichtet sein, mittels des ersten Ladungsspeichers ein erstes Taktsignal der elektrischen Mischspannung und mittels des zweiten Ladungsspeichers ein zweites Taktsignal der elektrischen Mischspannung bereitzustellen, welche im Gegentakt schwingen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mindestens zwei (komplementären) Taktsignale zeitlich derart aufeinander abgestimmt sein, dass eine von der elektrischen Mischspannung allein bewirkte elektrische Spannungsschwankung am Ausgang der Brückenschaltung kleiner ist als 200 mV und/oder kleiner ist als 10–2 des Spitze-Tal-Werts der elektrischen Mischspannung. Anschaulich kann dies mittels eines Pegelwandlers oder mehrerer Pegelwandler bereitgestellt sein oder werden, welche die mindestens zwei Taktsignale (als zwei komplementäre Pegelwandler-Signale) bereitstellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mindestens zwei Taktsignale zeitlich derart aufeinander abgestimmt sein, dass eine Superposition der zwei Signale eine elektrische Spannungsschwankung kleiner als 200 mV und/oder kleiner als 10–2 des Spitze-Tal-Werts der elektrischen Mischspannung aufweist. Anschaulich kann das Rauschen mit der elektrischen Spannungsschwankung abnehmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur ferner eingerichtet sein, die Brückenschaltung gemäß dem Ladungstransferzyklus anzusteuern; wobei der Ladungstransferzyklus eine dritte Phase (auch als dritte Zerhacker-Phase bezeichnet) aufweist, in welcher die mehreren Kapazitäten (z.B. mehrere Kondensatoren) zum Entladen miteinander gekoppelt sind und der erste Ladungsspeicher und/oder der zweite Ladungsspeicher von der Brückenschaltung entkoppelt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker einen zusätzlichen ersten Ladungsspeicher aufweisen, welcher von der Schalterstruktur synchron zu dem ersten Ladungsspeicher geschaltet (d.h. angesteuert) wird, wobei der erste Ladungsspeicher in der ersten Phase mit dem ersten elektrischen Potential der elektrischen Gleichspannung und in der zweiten Phase mit einer ersten Kapazität der mehreren Kapazitäten (z.B. einem ersten Kondensator der mehreren Kondensatoren) gekoppelt ist; und wobei der zusätzliche erste Ladungsspeicher in der ersten Phase mit einem zweiten elektrischen Potential der elektrischen Gleichspannung und in der zweiten Phase mit einer zweiten Kapazität der mehreren Kapazitäten (z.B. einem zweiten Kondensator der mehreren Kondensatoren) gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker eingerichtet sein, mittels des zusätzlichen ersten Ladungsspeichers das erste Taktsignal der elektrischen Mischspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker einen zusätzlichen zweiten Ladungsspeicher aufweisen, welcher von der Schalterstruktur synchron zu dem zweiten Ladungsspeicher geschaltet (d.h. angesteuert) wird, wobei der zweite Ladungsspeicher in der ersten Phase mit der zweiten Kapazität der mehreren Kapazitäten (z.B. mit dem zweiten Kondensator der mehreren Kondensatoren) und in der zweiten Phase mit dem zweiten elektrischen Potential der elektrischen Gleichspannung gekoppelt ist; und wobei der zusätzliche zweite Ladungsspeicher in der ersten Phase mit der ersten Kapazität der mehreren Kapazitäten (z.B. mit dem ersten Kondensator der mehreren Kondensatoren) und in der zweiten Phase mit dem zweiten elektrischen Potential der elektrischen Gleichspannung gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zerhacker eingerichtet sein, mittels des zusätzlichen zweiten Ladungsspeichers das zweite Taktsignal der elektrischen Mischspannung bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich die Ladungsspeicher des Zerhackers in ihrer Kapazität gleichen; und/oder die Ladungsspeicher des Zerhackers können eine größere Kapazität aufweisen als die Brückenschaltung (d.h. die Summe der kapazitiven elektrischen Spannungsteiler der Brückenschaltung).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mikromechanische Sensor eine elektrische Arbeitsspannung aufweisen; wobei jeder Ladungsspeicher des Zerhackers eine erste Kapazität aufweist; wobei die Brückenschaltung eine zweite Kapazität aufweist, welche die kapazitive Summe (d.h. gemäß der Verschaltung) der mehreren Kapazitäten (z.B. der mehreren Kondensatoren) repräsentiert; und wobei der Zerhacker und die Brückenschaltung derart zueinander eingerichtet sind, dass ein Verhältnis der elektrischen Gleichspannung zu der elektrischen Arbeitsspannung um mindestens ein Verhältnis der zweiten Kapazität zu der ersten Kapazität größer ist als 2.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mikromechanische Sensor eine Arbeitsspannung aufweisen; wobei die Gleichspannungsquelle eingerichtet ist, die elektrische Gleichspannung größer als die doppelte Arbeitsspannung zu erzeugen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Messanordnung ferner einen Spannungsregler aufweisen, welcher eingerichtet ist, die elektrische Mischspannung mit einem elektrischen Referenzpotential zu vergleichen und auf Grundlage des Vergleichens die elektrische Mischspannung zu regeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Spannungsregler eingerichtet sein auf Grundlage des Vergleichens zumindest eine Ladungspumpe der elektrischen Gleichspannungsquelle zu steuern und/oder zu regeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Spannungsregler der Spannungsregler eingerichtet sein auf Grundlage des Vergleichens zumindest eine Ladungspumpe der elektrischen Gleichspannungsquelle zu starten und/oder zu stoppen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Spannungsregler eingerichtet sein, zumindest eine der folgenden Größen der elektrischen Mischspannung zu regeln: einen Spitze-Tal-Wert; einen Scheitelwert; und/oder einen Gleichwert (entspricht dem zeitlichen Mittelwert).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Chip die Messanordnung wie hierin beschrieben ist aufweisen, z.B. in einem Substrat des Chips implementiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Messanordnung ferner eine elektrische Versorgungsspannungsquelle aufweisen (welche die elektrische Versorgungsspannung bereitstellt). Beispielsweise kann die elektrische Versorgungsspannungsquelle zum kontaktlos-Übertragen von elektrischer Energie eingerichtet sein (z.B. mittels magnetischer Induktion). Alternativ kann die elektrische Gleichspannungsquelle und/oder kann die elektrische Versorgungsspannungsquelle mittels eines separaten Chips bereitgestellt sein oder werden (anschaulich eine externe elektrische Spannungsquelle).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: eine Signalquelle; einen Pegelwandler (auch als zweiter Pegelwandler bezeichnet); wobei die Signalquelle ausgangsseitig kapazitiv mit einem Eingang des Pegelwandlers gekoppelt ist; und wobei die Signalquelle und der Pegelwandler galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalquelle einen zusätzlichen Pegelwandler (auch als erster Pegelwandler bezeichnet) aufweisen welcher zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches dem Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalquelle einen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher zum Bereitstellen von zwei Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche dem Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler zum Bereitstellen des zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein; wobei das erste Pegelwandlersignal oder die zwei Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: einen Gegentaktgenerator; einen Pegelwandler (auch als zweiter Pegelwandler bezeichnet); wobei der Gegentaktgenerator ausgangsseitig kapazitiv mit einem Eingang des Pegelwandlers gekoppelt ist; und wobei der Gegentaktgenerator und der Pegelwandler galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Gegentaktgenerator einen Pegelwandler (auch als erster Pegelwandler bezeichnet) aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der erste Pegelwandler zum Erzeugen von zwei pegelgewandelten Gegentaktsignalen eingerichtet sein, d.h. zwei Signalen, welche im Gegentakt zueinander sind (d.h. dass diese komplementär sind).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: einen Gegentaktgenerator zum Bereitstellen von zwei komplementären Signalen (auch als zwei Gegentaktsignale bezeichnet); einen Pegelwandler; wobei der Gegentaktgenerator mit dem Pegelwandlers gekoppelt ist derart, dass die zwei komplementären Signale dem Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt werden; und wobei der Gegentaktgenerator und der Pegelwandler galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: einen ersten Pegelwandler; einen zweiten Pegelwandler; wobei der erste Pegelwandler ausgangsseitig kapazitiv mit einem Eingang des zweiten Pegelwandlers gekoppelt ist; und wobei der erste Pegelwandler und der zweite Pegelwandler galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: einen ersten Pegelwandler zum Bereitstellen eines Pegelwandlersignals; einen zweiten Pegelwandler; wobei der erste Pegelwandler mit dem zweiten Pegelwandlers gekoppelt ist derart, dass das Pegelwandlersignal dem zweiten Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt wird; und wobei der erste Pegelwandler und der zweite Pegelwandler galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Pegelwandler zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches dem zweiten Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Gegentaktgenerator zum Bereitstellen von zwei Gegentaktsignalen eingerichtet sein, welche dem zweiten Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt werden. Jedes Gegentaktsignal der zwei Gegentaktsignale kann optional ein Pegelwandlersignal aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Pegelwandler zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches zumindest eines von Folgendem aufweist: eine größere Amplitude als das erste Pegelwandlersignal und/oder als die zwei Gegentaktsignale; einen größeren Spitze-Tal-Wert als das erste Pegelwandlersignal und/oder als die zwei Gegentaktsignale; einen größeren Scheitelwert als das erste Pegelwandlersignal; und/oder einen größeren Mittelwert als das erste Pegelwandlersignal und/oder als die zwei Gegentaktsignale.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Pegelwandler zum Bereitstellen des zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein; wobei das erste Pegelwandlersignal oder die zwei Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner einen Ladungsspeicher aufweisen, welcher die Signalquelle (z.B. deren ersten Pegelwandler und/oder deren Gegentaktgenerator) ausgangsseitig mit einem Eingang des (zweiten) Pegelwandlers kapazitiv gekoppelt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Pegelwandler eine Inverterstruktur aufweisen, welche eingangsseitig mit dem Eingang des zweiten Pegelwandlers gekoppelt ist und/oder ausgangsseitig einen Ausgang des zweiten Pegelwandlers bereitstellt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Pegelwandler eine erste Ladungspumpe aufweisen, welche eingerichtet ist, eine elektrische Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur bereitzustellen, z.B. eine elektrische Spannungsdifferenz von mehr als der elektrischen Versorgungsspannung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalquelle (z.B. deren erste Pegelwandler und/oder deren Gegentaktgenerator) ausgangsseitig mit einem Takteingang der ersten Ladungspumpe kapazitiv gekoppelt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Inverterstruktur eingangsseitig ferner an dem Takteingang der ersten Ladungspumpe anliegen zum Schalten der Inverterstruktur gemäß einem Takt (mit anderen Worten gemäß einem Ladungstransferzyklus) der ersten Ladungspumpe.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Pegelwandler eine zweite Ladungspumpe aufweisen, welche zwischen die Inverterstruktur und die Signalquelle (z.B. deren erste Ladungspumpe und/oder deren Gegentaktgenerator) geschaltet ist, wobei die Inverterstruktur eingangsseitig ferner an einem Takteingang der zweiten Ladungspumpstufe (z.B. aufweisend kreuzgekoppelte Inverter oder daraus gebildet) anliegt zum Schalten der Inverterstruktur gemäß einem Takt der zweiten Ladungspumpe (d.h. gemäß einem Ladungstransferzyklus der zweiten Ladungspumpe).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner eine zusätzliche Signalquelle aufweisen, welcher ausgangsseitig kapazitiv mit dem Takteingang der zweiten Ladungspumpe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle einen noch zusätzlichen Pegelwandler (auch als dritter Pegelwandler bezeichnet) aufweisen, welcher zum Bereitstellen eines dritten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches dem Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle einen zusätzlichen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher zum Bereitstellen von zwei zusätzlichen Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche dem Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner einen zusätzlichen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher ausgangsseitig kapazitiv mit dem Takteingang der zweiten Ladungspumpe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Gegentaktgenerator einen dritten Pegelwandler aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Gegentaktgenerator zum Bereitstellen von zwei zusätzlichen Gegentaktsignalen eingerichtet sein, welche dem zweiten Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner einen dritten Pegelwandler aufweisen, welcher ausgangsseitig kapazitiv mit dem Takteingang der zweiten Ladungspumpe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der dritte Pegelwandler zum Bereitstellen eines dritten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches dem zweiten Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der dritte Pegelwandler zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches zumindest eines von Folgendem aufweist: eine größere Amplitude als das dritte Pegelwandlersignal und/oder als die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale; einen größeren Spitze-Tal-Wert als das dritte Pegelwandlersignal und/oder als die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale; einen größeren Scheitelwert als das dritte Pegelwandlersignal; und/oder einen größeren Mittelwert als das dritte Pegelwandlersignal und/oder als die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Pegelwandler zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein; wobei das dritte Pegelwandlersignal und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: eine Signalquelle; eine Inverterstruktur; eine Ladungspumpe, welche einen Ladungsspeicher aufweist; wobei die Signalquelle ausgangsseitig mittels des Ladungsspeichers kapazitiv mit einem Eingang der Inverterstruktur gekoppelt ist; und wobei die Inverterstruktur und die Signalquelle galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalquelle einen Pegelwandler aufweisen, welcher zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches der Inverterstruktur kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalquelle einen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher zum Bereitstellen von zwei Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche der Inverterstruktur kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner aufweisen: eine zusätzliche Signalquelle, welcher ausgangsseitig mit einem Ladungsspeicher der zusätzlichen Ladungspumpe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle einen zusätzlichen Pegelwandler aufweisen, welcher zum Bereitstellen eines dritten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches der zusätzlichen Ladungspumpe eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle einen zusätzlichen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher zum Bereitstellen von zwei zusätzlichen Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche der zusätzlichen Ladungspumpe eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Pegelwandler-Schaltkreis Folgendes aufweisen: einen Pegelwandler und/oder einen Gegentaktgenerator; eine Inverterstruktur; eine Ladungspumpe, welche einen Ladungsspeicher aufweist; wobei der Pegelwandler und/oder der Gegentaktgenerator ausgangsseitig mittels des Ladungsspeichers kapazitiv mit einem Eingang der Inverterstruktur gekoppelt ist; und wobei die Inverterstruktur und der Pegelwandler und/oder der Gegentaktgenerator galvanisch voneinander getrennt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches der Inverterstruktur kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Gegentaktgenerator zum Bereitstellen von zwei Gegentaktsignalen eingerichtet sein, welche der Inverterstruktur kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Inverterstruktur zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches zumindest eines von Folgendem aufweist: eine größere Amplitude als das erste Pegelwandlersignal und/oder als die zwei Gegentaktsignale; einen größeren Spitze-Tal-Wert als das erste Pegelwandlersignal; einen größeren Scheitelwert als das erste Pegelwandlersignal und/oder als die zwei Gegentaktsignale; und/oder einen größeren Mittelwert als das erste Pegelwandlersignal und/oder als die zwei Gegentaktsignale.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Inverterstruktur zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein; wobei das erste Pegelwandlersignal und/oder die zwei Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpe zum Schalten der Inverterstruktur gemäß einem Ladungstransferzyklus des Ladungsspeichers eingerichtet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpe eingerichtet sein, eine elektrische Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner eine zusätzliche Ladungspumpe aufweisen, welche eingerichtet ist, eine elektrische Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur bereitzustellen; wobei die Ladungspumpe zwischen die Inverterstruktur und die zusätzliche Ladungspumpe geschaltet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner eine zusätzliche Signalquelle aufweisen, welche ausgangsseitig mit einem Ladungsspeicher der zusätzlichen Ladungspumpe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle einen zusätzlichen Pegelwandler aufweisen, welcher zum Bereitstellen eines dritten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches der zusätzlichen Ladungspumpe eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle einen zusätzlichen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher zum Bereitstellen von zwei zusätzlichen Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche der zusätzlichen Ladungspumpe eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis ferner einen zusätzlichen Pegelwandler und/oder einen zusätzlichen Gegentaktgenerator aufweisen, welcher ausgangsseitig mit einem Ladungsspeicher der zusätzlichen Ladungspumpe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Pegelwandler zum Bereitstellen eines dritten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches der zusätzlichen Ladungspumpe eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Gegentaktgenerator zum Bereitstellen von zwei zusätzlichen Gegentaktsignalen eingerichtet sein, welche der zusätzlichen Ladungspumpe eingekoppelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Inverterstruktur zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein, welches zumindest eines von Folgendem aufweist: eine größere Amplitude als das dritte Pegelwandlersignal und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale; einen größeren Spitze-Tal-Wert als das dritte Pegelwandlersignal und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale; einen größeren Scheitelwert als das dritte Pegelwandlersignal; und/oder einen größeren Mittelwert als das dritte Pegelwandlersignal und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Inverterstruktur zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet sein; wobei das dritte Pegelwandlersignal und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Messanordnung einen Pegelwandler-Schaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweisen, z.B. in einem Substrat der Messanordnung implementiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Chip einen Pegelwandler-Schaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweisen, z.B. in einem Substrat des Chips implementiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe Folgendes aufweisen: einen Ladungsspeicher; und eine Schalterstruktur, welche eingerichtet ist, den Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus des Ladungsspeichers anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase (auch als erste Teilstufen-Phase bezeichnet), in welcher der Ladungsspeicher mit einem Eingang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist, eine zweite Phase (auch als zweite Teilstufen-Phase bezeichnet), in welcher der Ladungsspeicher von dem Eingang und von einem Ausgang der Ladungspumpstufe entkoppelt ist; und eine dritte Phase (auch als dritte Teilstufen-Phase bezeichnet), in welcher der Ladungsspeicher mit dem Ausgang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe Folgendes aufweisen: einen Ladungsspeicher; und eine Schalterstruktur, welche einen ersten Schalter (aufweisend einen ersten Transistor oder daraus gebildet) und einen zweiten Schalter (aufweisend einen zweiten Transistor oder daraus gebildet) aufweist; einen ersten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist, den Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus des Ladungsspeichers anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase, in welcher der Ladungsspeicher mittels des ersten Schalters mit einem Eingang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist, eine zweite Phase, in welcher der erste Schalter und der zweite Schalter gleichzeitig in einem Schaltvorgang sind; und eine dritte Phase, in welcher der Ladungsspeicher mittels des zweiten Schalters mit einem Ausgang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist; wobei der erste Schalter und der zweite Schalter (z.B. deren Transistoren) denselben Kanal-Leitungstyp (z.B. PMOS oder NMOS) aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur Folgendes aufweisen: einen ersten Schalter, welcher zwischen den Ladungsspeicher und den Eingang geschaltet ist; einen zweiten Schalter, welcher zwischen den Ladungsspeicher und den Ausgang der Ladungspumpstufe geschaltet ist; und einen ersten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist, den ersten Schalter in der ersten Phase zu schließen und in der zweiten und dritten Phase zu öffnen, und den zweiten Schalter in der ersten und zweiten Phase zu öffnen und in der dritten Phase zu schließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Steuerschaltkreis kapazitiv mit dem ersten Schalter und/oder mit dem zweiten Schalter gekoppelt sein (d.h. mittels einer kapazitiven Kopplung). Mit anderen Worten kann der Steuerschaltkreis zumindest ein Steuersignal bereitstellen, welches den ersten Schalter und/oder dem zweiten Schalter kapazitiv eingekoppelt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Steuerschaltkreis mittels einer ersten kapazitiven Kopplung mit dem ersten Schalter und/oder mittels einer zweiten kapazitiven Kopplung mit dem zweiten Schalter verbunden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur ferner aufweisen: eine Nivellierungsschaltung, welche eingerichtet ist, die erste kapazitive Kopplung in der zweiten Phase und/oder in der dritten Phase mit dem Ladungsspeicher zu koppeln; und/oder die zweite kapazitive Kopplung in der zweiten Phase und/oder in der ersten Phase mit dem Ausgang der Ladungspumpstufe zu koppeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen dritten Schalter, welcher zwischen den ersten Steuerschaltkreis und den Ladungsspeicher geschaltet ist, einen zweiten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist den dritten Schalter zu öffnen zumindest in der ersten Phase und/oder der zweiten Phase, und in der dritten Phase zumindest einmal zu schließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen vierten Schalter, welcher zwischen den zweiten Steuerschaltkreis und den Ladungsspeicher geschaltet ist, wobei der erste Steuerschaltkreis eingerichtet ist, den vierten Schalter synchron mit dem ersten Schalter zu schalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen fünften Schalter, welcher eingerichtet ist, in der zweiten und/oder dritten Phase den ersten Steuerschaltkreis mit dem Ladungsspeicher elektrisch zu verbinden, z.B. solange eine Spannung an dem Eingang der Ladungspumpstufe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen sechsten Schalter, welcher eingerichtet ist, in der zweiten und/oder ersten Phase den ersten Steuerschaltkreis mit dem Ausgang der Ladungspumpstufe elektrisch zu verbinden, z.B. solange eine von dem Ladungsspeicher bereitgestellte elektrische Spannung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe ferner aufweisen: einen zusätzlichen Ladungsspeicher; eine zusätzliche Schalterstruktur, welche eingerichtet ist, den zusätzlichen Ladungsspeicher in der ersten Phase mit einem Ausgang der Ladungspumpstufe zu koppeln, in der zweiten Phase von dem Eingang der Ladungspumpstufe und dem Ausgang der Ladungspumpstufe zu entkoppeln, und in der dritten Phase mit dem Eingang der Ladungspumpstufe zu koppeln. Mit anderen Worten können der zusätzliche Ladungsspeicher und der Ladungsspeicher komplementär zueinander angesteuert und/oder parallel zueinander verschaltet sein werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalterstruktur und die zusätzliche Schalterstruktur einen gemeinsamen Steuerschaltkreis aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe ferner aufweisen: einen zusätzlichen Ladungsspeicher; und eine zusätzliche Schalterstruktur, welche eingerichtet ist, den zusätzlichen Ladungsspeicher im Gegentakt zu dem Ladungsspeicher anzusteuern (so dass der Eingang der Ladungspumpstufe entweder mit dem Ladungsspeicher oder mit dem zusätzlichen Ladungsspeicher gekoppelt und/oder in der zweiten Phase von diesen entkoppelt ist).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe ferner aufweisen: einen zusätzlichen Ladungsspeicher; und eine zusätzliche Schalterstruktur; wobei die Schalterstruktur und die zusätzliche Schalterstruktur im Gegentakt zueinander eingerichtet sind derart, dass der Eingang der Ladungspumpstufe entweder mit dem Ladungsspeicher oder mit dem zusätzlichen Ladungsspeicher gekoppelt und/oder in der zweiten Phase von diesen entkoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter der Schalterstruktur und/oder der zusätzlichen Schalterstruktur in Niedervolt-Technik gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die die Schalter der Schalterstruktur und/oder der zusätzlichen Schalterstruktur in derselben Wanne gebildet sein und/oder denselben Kanal-Leitungstyp aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe ferner eine Taktsteuerung aufweisen, welche zum Bereitstellen eines Taktsignals gemäß dem Ladungstransferzyklus und zum Einkoppeln des Taktsignals in den Ladungsspeicher und/oder die Schalterstruktur eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe ferner ein Substrat aufweisen, wobei die Schalterstruktur und der Ladungsspeicher in dem Substrat gebildet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat mit einem Dotierstoff eines ersten Typs (z.B. p-dotiert) dotiert sein und eine Wanne aufweisen, welche mit einem Dotierstoff eines zweiten Typs (z.B. n-dotiert) dotiert ist, wobei jeder Schalter der Schalterstruktur einen Kanal aufweist, welcher mittels der Wanne bereitgestellt ist. Der Kanal kann dann mit dem Dotierstoff des zweiten Typs dotiert sein (d.h. einen Leitungstyp des zweiten Typs aufweisen). Der Dotierstoff des ersten Typs kann beispielsweise p-Typ sein und der Dotierstoff des zweiten Typs kann beispielsweise n-Typ oder anders herum. Beispielsweise kann ein n-dotiertes Substrat eine p-Wanne aufweisen. Jeder Schalter der Schalterstruktur (z.B. PMOS-Schalter) kann in der p-Wanne angeordnet sein. Beispielsweise kann mittels PMOS-Schalter eine positive Ladungspumpe bereitgestellt sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat mit einem Dotierstoff eines ersten Typs (z.B. n-dotiert) dotiert sein und eine erste Wanne aufweisen, welche mit einem Dotierstoff eines zweiten Typs (z.B. p-dotiert) dotiert ist und eine zweite Wanne aufweist, welche mit einem Dotierstoff eines ersten Typs (z.B. n-dotiert) dotiert ist (auch als Triple-Wanne bezeichnet), wobei jeder Schalter der Schalterstruktur einen Kanal aufweist, welcher mittels der zweiten Wanne bereitgestellt ist. Der Kanal kann dann mit einem oder dem Dotierstoff des ersten Typs dotiert sein (d.h. einen Leitungstyp des ersten Typs aufweisen). Der Dotierstoff des ersten Typs kann beispielsweise p-Typ sein und der Dotierstoff des zweiten Typs kann beispielsweise n-Typ oder anders herum. Beispielsweise kann die zweite Wanne in der ersten Wanne angeordnet sein. Beispielsweise kann ein p-dotiertes Substrat eine n-Wanne aufweisen, in welcher eine p-Wanne angeordnet ist. Jeder Schalter der Schalterstruktur (z.B. NMOS-Schalter) kann in der p-Wanne angeordnet sein. Beispielsweise kann mittels NMOS-Schalter eine negative Ladungspumpe bereitgestellt sein oder werden. Optional können die zweite Wanne und das Substrat unterschiedliche Dotierstoffe des ersten Typs aufweisen.
  • Unter einer negativen Ladungspumpe bzw. negativen Ladungspumpstufe kann verstanden werden, dass diese ein kleineres elektrisches Potential bereitstellt, als in diese eingekoppelt wird (z.B. kleiner als das elektrische Referenzpotential und/oder kleiner als die elektrische Versorgungsspannung), z.B. eine negative Spannung. Unter einer positiven Ladungspumpe bzw. positiven Ladungspumpstufe kann verstanden werden, dass diese ein größeres elektrisches Potential bereitstellt, als in diese eingekoppelt wird (z.B. größer als das elektrische Referenzpotential und/oder größer als die elektrische Versorgungsspannung), z.B. eine positive Spannung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpe mehrere Ladungspumpstufen aufweisen, welche seriell miteinander verschaltet sind und von denen jede Ladungspumpstufe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe aufweisen: zwei Teilstufen, welche zwischen den Eingang und den Ausgang der Ladungspumpstufe parallel zueinander verschaltet sind und von denen jede Teilstufe Folgendes aufweist: einen Ladungsspeicher; eine Schalterstruktur, welche eingerichtet ist, den Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus des Ladungsspeichers anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase, in welcher der Ladungsspeicher mit einem Eingang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist, eine zweite Phase, in welcher der Ladungsspeicher von dem Eingang der Ladungspumpstufe und einem Ausgang der Ladungspumpstufe entkoppelt ist; und eine dritte Phase, in welcher der Ladungsspeicher mit dem Ausgang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist; wobei die Ladungstransferzyklen der zwei Teilstufen im Gegentakt zueinander eingerichtet sind, so dass der Eingang der Ladungspumpstufe abwechselnd mit den Ladungsspeichern der zwei Teilstufen gekoppelt und/oder in der zweiten Phase von diesen entkoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe Folgendes aufweisen: zwei Teilstufen, welche zwischen den Eingang und den Ausgang der Ladungspumpstufe parallel zueinander verschaltet sind und von denen jede Teilstufe Folgendes aufweist: einen Ladungsspeicher; eine Schalterstruktur, welche einen ersten Schalter (z.B. aufweisend einen ersten Transistor oder daraus gebildet) und einen zweiten Schalter (z.B. aufweisend einen zweiten Transistor oder daraus gebildet) aufweist eingerichtet ist, den Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus des Ladungsspeichers anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase, in welcher der Ladungsspeicher mittels des ersten Schalters mit einem Eingang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist, eine zweite Phase, in welcher der erste Schalter und der zweite Schalter gleichzeitig in einem Schaltvorgang sind; und eine dritte Phase, in welcher der Ladungsspeicher mittels des zweiten Schalters mit einem Ausgang der Ladungspumpstufe gekoppelt ist; wobei der erste Schalter und der zweite Schalter denselben Kanal-Leitungstyp aufweisen; wobei die Ladungstransferzyklen der zwei Teilstufen im Gegentakt zueinander eingerichtet sind, so dass der Eingang der Ladungspumpstufe abwechselnd mit den Ladungsspeichern der zwei Teilstufen gekoppelt und/oder in der zweiten Phase von diesen entkoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalterstrukturen der zwei Teilstufen jede aufweisen: einen ersten Schalter, welcher zwischen den Ladungsspeicher und den Eingang der Ladungspumpstufe geschaltet ist; einen zweiten Schalter, welcher zwischen den Ladungsspeicher und den Ausgang der Ladungspumpstufe geschaltet ist; einen ersten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist, den ersten Schalter in der ersten Phase zu schließen und in der zweiten und dritten Phase zu öffnen; und den zweiten Schalter in der ersten und zweiten Phase zu öffnen und in der dritten Phase zu schließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Steuerschaltkreis jeder Teilstufe kapazitiv mit dem ersten Schalter und/oder mit dem zweiten Schalter der jeweiligen Teilstufe gekoppelt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Steuerschaltkreis jeder Teilstufe mittels einer ersten kapazitiven Kopplung mit dem ersten Schalter und/oder mittels einer zweiten kapazitiven Kopplung mit dem zweiten Schalter der jeweiligen Teilstufe verbunden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalterstrukturen der zwei Teilstufen jede ferner aufweisen: eine Nivellierungsschaltung, welche eingerichtet ist, die erste kapazitive Kopplung in der zweiten Phase und/oder in der dritten Phase mit dem Ladungsspeicher zu koppeln; und/oder die zweite kapazitive Kopplung in der zweiten Phase und/oder in der ersten Phase mit dem Ausgang der Ladungspumpstufe zu koppeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nivellierungsschaltungen der zwei Teilstufen jede ferner aufweisen: einen dritten Schalter, welcher zwischen den ersten Steuerschaltkreis und den Ladungsspeicher geschaltet ist, einen zweiten Steuerschaltkreis, welche eingerichtet ist den dritten Schalter zu öffnen zumindest in der ersten Phase und/oder der zweiten Phase, und in der dritten Phase zumindest einmal zu schließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nivellierungsschaltungen der zwei Teilstufen jede ferner aufweisen: einen vierten Schalter, welcher zwischen den zweiten Steuerschaltkreis und den Ladungsspeicher geschaltet ist, wobei der erste Steuerschaltkreis eingerichtet ist den vierten Schalter synchron mit dem ersten Schalter zu schalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nivellierungsschaltungen der zwei Teilstufen jede ferner aufweisen: einen fünften Schalter, welcher eingerichtet ist, in der zweiten und/oder dritten Phase den ersten Steuerschaltkreis mit dem Ladungsspeicher elektrisch zu verbinden, z.B. solange eine elektrische Spannung an dem Eingang der Ladungspumpstufe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nivellierungsschaltungen der zwei Teilstufen jede ferner aufweisen: einen sechsten Schalter, welcher eingerichtet ist, in der zweiten und/oder ersten Phase den ersten Steuerschaltkreis mit dem Ausgang der Ladungspumpstufe elektrisch zu verbinden, z.B. solange eine von dem Ladungsspeicher bereitgestellte elektrische Spannung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zwei Teilstufen eine erste Teilstufe und eine zweite Teilstufe aufweisen; wobei der erste Steuerschaltkreis der ersten Teilstufe eingerichtet ist, den ersten Schalter der ersten Teilstufe und den zweiten Schalter der zweiten Teilstufe synchron zu schalten; und wobei der erste Steuerschaltkreis der zweiten Teilstufe eingerichtet ist, den zweiten Schalter der ersten Teilstufe und den ersten Schalter der zweiten Teilstufe synchron zu schalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter der Schalterstruktur und/oder der zusätzlichen Schalterstruktur in Niedervolt-Technik gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter der Schalterstruktur in derselben Wanne gebildet sein und/oder denselben Kanal-Leitungstyp aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe ferner eine Taktsteuerung aufweisen, welche zum Bereitstellen eines Taktsignals jeweils für jede der zwei Teilstufen gemäß dem Ladungstransferzyklus der jeweiligen Teilstufe und zum Einkoppeln des Taktsignals in den jeweiligen Ladungsspeicher und/oder die jeweiligen Schalterstruktur eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe ferner ein Substrat aufweisen, wobei die zwei Teilstufen (oder zumindest deren Schalterstruktur und/oder zumindest deren Ladungsspeicher) in dem Substrat gebildet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat mit einen Dotierstoff eines ersten Typs dotiert sein und eine Wanne aufweisen, welche mit einem Dotierstoff eines zweiten Typs dotiert ist, wobei jeder Schalter der Schalterstruktur jeder der zwei Teilstufen einen Kanal aufweist, welcher mittels der Wanne bereitgestellt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpe mehrere Ladungspumpstufen aufweisen, welche seriell miteinander verschaltet sind und von denen jede Ladungspumpstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpe Folgendes aufweisen: mehrere Ladungspumpstufen, welche seriell miteinander verschaltet sind und von denen eine erste Ladungspumpstufe einen ersten Ladungsspeicher und eine zweite Ladungspumpstufe einen zweiten Ladungsspeicher aufweist; eine Schalterstruktur, welche eingerichtet ist, den ersten Ladungsspeicher und den zweiten Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus der mehreren Ladungspumpstufen anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase, in welcher der erste Ladungsspeicher mit der zweiten Ladungspumpstufe gekoppelt ist, eine zweite Phase, in welcher der erste Ladungsspeicher von der zweiten Ladungspumpstufe entkoppelt ist und der zweite Ladungsspeicher von der ersten Ladungspumpstufe entkoppelt ist; und eine dritte Phase, in welcher der zweite Ladungsspeicher mit der ersten Ladungspumpstufe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpe, aufweisen: mehrere Ladungspumpstufen, welche seriell miteinander verschaltet sind und von denen eine erste Ladungspumpstufe einen ersten Ladungsspeicher und eine zweite Ladungspumpstufe einen zweiten Ladungsspeicher aufweist; eine Schalterstruktur, welche einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist; einen ersten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist, den ersten Ladungsspeicher und den zweiten Ladungsspeicher gemäß einem Ladungstransferzyklus der mehreren Ladungspumpstufen anzusteuern, wobei der Ladungstransferzyklus aufweist: eine erste Phase, in welcher der erste Ladungsspeicher mittels des zweiten Transistors mit der zweiten Ladungspumpstufe gekoppelt ist, eine zweite Phase, in welcher der erste Transistor und der zweite Transistor gleichzeitig in einem Schaltvorgang sind; und eine dritte Phase, in welcher der zweite Ladungsspeicher mittels des ersten Transistors mit der ersten Ladungspumpstufe gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur aufweisen: einen ersten Schalter, welcher zwischen den ersten Ladungsspeicher und die zweite Ladungspumpstufe geschaltet ist; einen zweiten Schalter, welcher zwischen den zweiten Ladungsspeicher und die erste Ladungspumpstufe geschaltet ist; einen ersten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist, den ersten Schalter in der ersten Phase zu schließen und in der zweiten und dritten Phase zu öffnen; und den zweiten Schalter in der ersten und zweiten Phase zu öffnen und in der dritten Phase zu schließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Steuerschaltkreis mittels einer ersten kapazitiven Kopplung mit dem ersten Schalter und/oder mittels einer zweiten kapazitiven Kopplung mit dem zweiten Schalter verbunden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schalterstruktur ferner aufweisen: eine Nivellierungsschaltung, welche eingerichtet ist, die erste kapazitive Kopplung in der zweiten Phase und/oder in der dritten Phase mit dem zweiten Ladungsspeicher zu koppeln; und/oder die zweite kapazitive Kopplung in der zweiten Phase und/oder in der ersten Phase mit der zweiten Ladungspumpstufe zu koppeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen dritten Schalter, welcher zwischen den ersten Steuerschaltkreis und den zweiten Ladungsspeicher geschaltet ist, einen zweiten Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist den dritten Schalter zu öffnen zumindest in der ersten Phase und/oder der zweiten Phase, und in der dritten Phase zumindest einmal zu schließen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen vierten Schalter, welcher zwischen den zweiten Steuerschaltkreis und den zweiten Ladungsspeicher geschaltet ist, wobei der erste Steuerschaltkreis eingerichtet ist, den vierten Schalter synchron mit dem ersten Schalter zu schalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen fünften Schalter, welcher eingerichtet ist, in der zweiten und/oder dritten Phase den ersten Steuerschaltkreis mit dem zweiten Ladungsspeicher elektrisch zu verbinden, z.B. solange eine elektrische Spannung an dem Eingang der zweiten Ladungspumpstufe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nivellierungsschaltung aufweisen: einen sechsten Schalter, welcher eingerichtet ist, in der zweiten und/oder ersten Phase den ersten Steuerschaltkreis mit dem Ausgang der ersten Ladungspumpstufe elektrisch zu verbinden, z.B. solange eine von dem ersten Ladungsspeicher bereitgestellte elektrische Spannung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter der Schalterstruktur in Niedervolt-Technik gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter der Schalterstruktur in derselben Wanne gebildet sein und/oder denselben Kanal-Leitungstyp aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Steuerschaltkreis den ersten Ladungsspeicher und den zweiten Ladungsspeicher im Gegentakt ansteuern.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe ferner aufweisen: eine Taktsteuerung, welche zum Bereitstellen eines ersten Taktsignals und eines zweiten Taktsignals gemäß dem Ladungstransferzyklus eingerichtet ist; wobei die Taktsteuerung zum Einkoppeln des ersten Taktsignals in den ersten Ladungsspeicher und/oder die Schalterstruktur eingerichtet ist; und/oder wobei die Taktsteuerung zum Einkoppeln des zweiten Taktsignals in den zweiten Ladungsspeicher und/oder die Schalterstruktur eingerichtet ist.
  • Das erste Taktsignals und das zweite Taktsignals können zueinander komplementär sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpe ferner aufweisen: ein Substrat, wobei die Schalterstruktur, der erste Ladungsspeicher und/oder der zweite Ladungsspeicher in dem Substrat gebildet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat mit einen Dotierstoff eines ersten Typs dotiert sein und eine Wanne aufweisen, welche mit einem Dotierstoff eines zweiten Typs dotiert ist, wobei jeder Schalter der Schalterstruktur einen Kanal aufweist, welcher mittels der Wanne bereitgestellt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Messanordnung eine Ladungspumpstufe und/oder Ladungspumpe einer oder mehreren Ausführungsformen aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeder Schalter der Schalterstruktur einen Feldeffekt-Transistor aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Chip eine Ladungspumpstufe und/oder Ladungspumpe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen aufweisen, z.B. in einem Substrat des Chips implementiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpstufe Folgendes aufweisen: einen Ladungsspeicher; einen ersten Transistor, welcher zwischen den Ladungsspeicher und den Eingang geschaltet ist; und einen zweiten Transistor, welcher zwischen den Ladungsspeicher und den Ausgang der Ladungspumpstufe geschaltet ist; wobei der erste Transistor und der zweite Transistor den gleichen Kanal-Leitungstyp aufweisen; ein Steuerschaltkreis, welcher eingerichtet ist, ein erstes Steuersignal zum Steuern des ersten Transistors und ein zweites Steuersignal zum Steuern des zweiten Schalters im Gegentakt zueinander bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Steuerschaltkreise mittels eines gemeinsamen Steuerschaltkreises implementiert sein. Beispielsweise kann zum Bereitstellen zweier Steuersignale für jede ein separater Steuerschaltkreis verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können zumindest zwei (z.B. komplementäre) Steuersignale mittels eines gemeinsamen Steuerschaltkreises bereitgestellt sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Steuersignal verzögert und/oder invertiert zu dem ersten Steuersignal sein, z.B. mittels einer Verzögerungsschaltung bzw. einer Invertierungsschaltung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Ausleseschaltkreis Folgendes aufweisen: eine kapazitive Brückenschaltung, welche zumindest einen Anschluss zum Einkoppeln einer Kapazität eines Sensors eingerichtet ist; einen Verstärker, welcher eingangsseitig mit einem Ausgang der Brückenschaltung gekoppelt ist; eine elektrische Gleichspannungsquelle, welche eingerichtet ist, eine elektrische Gleichspannung bereitzustellen; einen Zerhacker, welcher zumindest einen Ladungsspeicher und eine Schalterstruktur aufweist; wobei die Schalterstruktur eingerichtet ist, den Ladungsspeicher abwechselnd mit der elektrischen Gleichspannung und der Brückenschaltung zu koppeln zum Einkoppeln einer elektrischen Mischspannung in die Brückenschaltung. Anschaulich kann die Messanordnung den Ausleseschaltkreis und den darin eingekoppelten Sensor aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können zwei in Serie verschaltete Schaltkreismodule, z.B. zwei Pegelwandler (z.B. der erste Pegelwandler und der zweite Pegelwandler) und/oder die Messbrücke und der Verstärker, zwei Glieder einer Signalkette bilden. Zwei parallel zueinander verschaltete Schaltkreismodule können zwei Zweige einer Signalkette bilden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Element, welches zwischen zwei Elemente geschaltet ist, verstanden werden, als dass die drei Elemente in Serie verschaltet sind, d.h. entlang einer Serienschaltung. Das Schalten eines Schalters kann verstanden werden, als dass dieser von einem Offen-Zustand in einen Geschlossen-Zustand gebracht wird oder andersherum.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren aufweisen: Bereitstellen zumindest eines Signals (z.B. eines ersten Pegelwandler-Signals und/oder von zwei Gegentaktsignalen) mittels einer Signalquelle (z.B. mittels eines ersten Pegelwandlers und/oder mittels eines Gegentaktgenerators); kapazitives Einkoppeln des Signals in einen Pegelwandler (auch als zweiter Pegelwandler bezeichnet).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Sensors aufweisen: Bereitstellen einer Gleichspannung; Laden eines Ladungsspeicher mittels einer elektrischen Gleichspannung; und Entladen des Ladungsspeichers mittels einer Brückenschaltung, wobei die Brückenschaltung mehrere Kapazitäten aufweist, von denen zumindest eine Kapazität den mikromechanischen Sensor repräsentiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Sensors aufweisen: Einkoppeln einer elektrischen Mischspannung in eine Brückenschaltung, welche mehrere Kapazitäten aufweist, von denen zumindest eine Kapazität den mikromechanischen Sensor repräsentiert; Erfassen eines Signals des mikromechanischen Sensors mittels eines Verstärkers, wobei der Verstärker mittels einer elektrischen Spannung betrieben wird, die kleiner ist als ein Spitze-Tal-Wert der elektrischen Mischspannung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Transferieren von Ladung Folgendes aufweisen: erstes Transferieren von Ladung von einem ersten elektrischen Potential zu dem Ladungsspeicher; zweites Transferieren von Ladung von dem Ladungsspeicher zu einem zweiten elektrischen Potential betragsmäßig größer als das erste elektrische Potential; und Entkoppeln des Ladungsspeichers von dem ersten elektrischen Potential und von dem zweiten elektrischen Potential zwischen dem ersten Transferieren und dem zweiten Transferieren.
  • Das Entkoppeln des Ladungsspeichers von dem ersten elektrischen Potential und von dem zweiten elektrischen Potential kann gleichzeitig sein.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1A, 2A, 3A und 4 jeweils eine Ladungspumpstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 1B, 2B, 3B und 5 jeweils einen Ladungstransferzyklus gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm;
  • 6, 7 und 9 jeweils eine Ladungspumpstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 8 und 10 jeweils einen Signalverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
  • 11A, 11B, 12A und 12B jeweils einen elektrischen Potentialverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
  • 13A einen Pegelwandler-Schaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 13B, 14A, 14B, 15, 16A, 16B und 17A jeweils einen Pegelwandler gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 17B, 18, 19A, 19B und 20 jeweils einen Pegelwandler-Schaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 21A und 21B jeweils einen Signalverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
  • 22A, 22B, 23 und 25 jeweils eine Messanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 24 einen Signalverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
  • 26, 27 und 28 jeweils einen Ladungstransferzyklus gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm;
  • 29A und 29B jeweils eine Messanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 30A und 30B jeweils eine Messanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 31 einen Signalverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
  • 32 und 34 jeweils eine Ladungspumpstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 33A und 33B jeweils einen Steuerschaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm;
  • 35 und 37 jeweils einen Signalverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
  • 36A, 36B und 36C jeweils einen mikromechanischen Sensor gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Querschnittsansicht;
  • 38A und 38B jeweils einen elektrischen Potentialverlauf gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm; und
  • 39 einen Zerhacker gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht können Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden, was zur Veranschaulichung dient und auf keinerlei Weise einschränkend ist. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer (z.B. elektrischen) direkten als auch indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff "gekoppelt" oder "Kopplung" im Sinne einer (z.B. direkten oder indirekten) elektrischen Verbindung und/oder elektrischen Wechselwirkung verstanden werden, einschließlich einer körperlichen Verbindung bzw. Wechselwirkung. Die Wechselwirkung kann beispielsweise mittels eines elektrischen Stroms vermittelt werden, welcher entlang des mittels der Kopplung bereitgestellten Strompfads fließt. Eine elektrische Verbindung kann eine elektrische leitfähige Verbindung aufweisen, d.h. mit einem ohmschen Verhalten, z.B. bereitgestellt mittels eines Metalls oder eines degenerierten Halbleitermaterials, z.B. in Abwesenheit eines pn-Übergangs in dem elektrischen Strompfad. Eine indirekte elektrische Verbindung kann zusätzliche Bauelemente in dem elektrischen Strompfad aufweisen, welche den Betrieb des Schaltkreises nicht verändern oder im Wesentlichen unverändert lassen.
  • Im Allgemeinen können Relationen wie "kleiner" und "größer" unter Beachtung des Vorzeichens verstanden werden, d.h. dass ein negativer Wert kleiner ist als ein positiver Wert und ein negativerer (niedriger) Wert kleiner ist als ein positiverer (höherer) Wert. Wenn angegeben (z.B. mittels "dem Betrag nach" oder betragsmäßig"), können Relationen wie "kleiner" und "größer" auf den Betrag eines Wertes bezogen sein.
  • Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette, z.B. eine Signalkette, miteinander gekoppelt sein. Eine Kopplung kann zum Übertragen eines elektrischen Signals zwischen den zwei miteinander gekoppelten Elementen eingerichtet sein. Der Begriff "entkoppelt" kann verstanden werden, als dass die Kopplung aufgehoben ist oder wird. Beispielsweise kann das Entkoppeln zweiter Elemente voneinander bewirken eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen diesen aufzuheben (z.B. in eine elektrisch isolierende Verbindung umzuwandeln), z.B. indem ein Schalter geöffnet wird (d.h. in einen Offen-Zustand gebracht wird).
  • In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Ausleseschaltkreis für einen mikromechanischen kapazitiven Sensor bereitgestellt, z.B. für ein Silizium-Mikrofon, z.B. für ein Kondensatormikrofon in Mikrosystemtechnik (auch als mikromechanisches Kondensatormikrofon oder mikromechanisches kapazitives Mikrofon bezeichnet). Der Ausleseschaltkreis kann auf einer Brückenschaltung basieren, z.B. einer Voll-Brückenschaltung oder einer Halb-Brückenschaltung. Weiterhin kann der Ausleseschaltkreis einen Verstärker aufweisen, z.B. einen Differenzverstärker (auch als Subtrahierer oder "voll-differentieller Verstärker" bezeichnet), welcher kreuzverschaltete Schalter an beiden Ausgangsanschlüssen aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der Ausleseschaltkreis eine elektrische Gleichspannungsversorgung zum elektrischen Versorgen der Brückenschaltung, z.B. einer kapazitiven Brückenschaltung, aufweisen.
  • Der Ausleseschaltkreis kann einen Zerhacker aufweisen (bzw. ein Zerhacker-Verfahren verwenden) zum Verringern von Niedrigfrequenz-Rauschkomponenten, so dass ein größeres SNR erreicht wird, z.B. ein größeres SNR im Tonfrequenzband (im Bereich von ungefähr 20 Hz bis ungefähr 40 kHz) und/oder Sprachband (im Bereich von ungefähr 200 Hz bis ungefähr 4 kHz).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anschaulich das Prinzip einer elektrischen Gleichspannungsversorgung und einer verbesserten Schaltkreisarchitektur für eine Ladungspumpe (auch als "charge pump" bezeichnet) und einen Pegelwandler (auch als Pegelumsetzer oder "level shifter" bezeichnet) zusammengeführt werden, welches das Betreiben des Ausleseschaltkreises bis zu einer elektrischen Spannung von 8 Volt oder mehr erleichtert. Alternativ oder zusätzlich kann der Ausleseschaltkreis einen Wärmerauschen-optimierten CMOS-Verstärker (d.h. einen Verstärker in sich ergänzender Metall-Oxid-Halbleiter-Technologie) aufweisen und/oder eine integrierte Trimmungsschaltung für alle Kondensatoren der Brückenschaltung.
  • Der Ausleseschaltkreis ermöglicht eine geringere Leistungsaufnahme, ein größere Flankensteilheit (bzw. deren zeitliche Passung) der Schalter des Zerhackers (auch als Zerhackerschalter bezeichnet) und/oder ein SNR von 75 dB oder mehr für das ausgangsseitige Verstärkersignal.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird anschaulich:
    • • ein verbesserter dynamischer Pegelwander-Schaltkreis bereitgestellt zum Steuern und/oder Regeln der Zerhackerschalter für eine möglichst geringe zeitliche Verzögerung, eine verbesserte zeitliche Passung und eine möglichst geringere Leistungsaufnahme;
    • • eine verbesserte Negativ-Ladungspumpe bereitgestellt für eine möglichst effiziente Flächenbelegung (d.h. benötigte Chipfläche) und effiziente Leistungsaufnahme;
    • • zumindest ein Ladungsspeicher (auch als Haltekapazität bezeichnet) bereitgestellt für die elektrische Betriebsspannung der Brückenschaltung, für eine möglichst geringe Leistungsaufnahme und ein möglichst geringes Rauschen, ohne externe (außerhalb des Chips angeordnete) Kondensatoren zu benötigen, um eine elektrische Versorgungsspannung gemäß einer positiven elektrischen Arbeitsspannung (Vbiasp, d.h. positive Vbias) und/oder einer negativen elektrischen Arbeitsspannung (Vbiasn, d.h. negative Vbias) bereitstellen;
    • • eine spezielle Wechselspannungs-Rückkopplung (DC-Rückkopplung) zum Verringern des ausgansseitigen Brummens (d.h. Restwelligkeit) des Verstärkers;
    • • ein komplexes Trimmen-Array (auch als Trimmungsschaltung bezeichnet) zum Korrigieren von Abweichungen der Kapazitäten der Messbrücke voneinander, an dem Verstärkereingang und/oder an dem Eingang (Eingangsknoten) der Messbrücke.
  • Die elektrische Versorgungsspannung (auch als VDD bezeichnet) kann im Allgemeinen eine elektrische Spannung bezeichnen, welche von außen in einen Schaltkreis oder einen Chip eingekoppelt wird, z.B. mittels entsprechender Kontakte des Chips oder mittels einer Kontaktlos-Übertragung. Eine elektrische Arbeitsspannung kann als Wert verstanden werden, welcher angibt, bei welcher ein Bauelement oder ein Schaltkreismodul betrieben werden soll, um dessen Funktion zu gewährleisten. Eine elektrische Betriebsspannung kann diejenige elektrische Spannung bezeichnen, mit der ein Bauelement oder ein Schaltkreismodul tatsächlich betrieben wird.
  • Eine elektrische Spannung (z.B. die Betriebsspannung, die Versorgungsspannung und/oder die Arbeitsspannung) kann als diskreter Wert und/oder als Spannungsbereich um den diskreten Wert verstanden werden, z.B. einen Spannungsbereich von ±10% des diskreten Werts.
  • Im Allgemeinen kann ein integrierter Schaltkreis, z.B. ein analoger Schaltkreis, mehrere Schaltkreismodule (auch als Schaltkreisdomänen bezeichnet) aufweisen, welche sich in ihrer elektrischen Arbeitsspannung (d.h. der benötigten elektrischen Betriebsspannung) unterscheiden. Die benötigten elektrischen Betriebsspannungen können unter Verwendung der elektrischen Versorgungsspannung innerhalb des integrierten Schaltkreises selbst bereitgestellt sein oder werden, d.h. aus dieser erzeugt werden, z.B. mittels Spannungswandlung und/oder Spannungspumpen. Im Allgemeinen kann eine Ladungspumpe in einem Chip integriert sein oder werden, z.B. zum Erzeugen einer elektrischen Spannung größer als die elektrische Versorgungsspannung, z.B. zum Verdoppeln oder Vervielfachen der elektrischen Versorgungsspannung.
  • Beispielsweise kann ein erstes Schaltkreismodul (auch als Hauptmodul bzw. Hauptdomäne bezeichnet) eine erste elektrische Betriebsspannung (anschaulich eine elektrische Kernspannung) benötigen, z.B. die elektrische Versorgungsspannung. Ein zweites Schaltkreismodul kann eine zweite elektrische Betriebsspannung (auch als VDDH oder positive elektrische Hochvolt-Spannung bezeichnet) größer als die erste elektrische Betriebsspannung benötigen (z.B. VDDH > VDD). Alternativ oder zusätzlich kann ein drittes Schaltkreismodul eine dritte elektrische Betriebsspannung (auch als VSSL oder negative elektrische Hochvolt-Spannung bezeichnet) kleiner als das negative der ersten elektrischen Betriebsspannung benötigen (z.B. VSSH < –VDD).
  • Eine anschaulich effiziente Schaltkreisarchitektur für eine Ladungspumpe kann mittels einer so genannten einrastenden Ladungspumpe (auch als Pelliconi-Ladungspumpe bezeichnet) bereitgestellt sein oder werden. Alternativ kann eine selbstladende Dickson-Ladungspumpe (auch als Bootstrap-Dickson-Ladungspumpe oder kurz Dickson-Ladungspumpe bezeichnet) verwendet werden.
  • Jede Ladungspumpstufe einer Pelliconi-Ladungspumpe kann ein Latch aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Ladungspumpstufe bzw. das Latch kann zwei CMOS-Inverter (d.h. Inverter in sich ergänzender Metall-Oxid-Halbleiter-Technologie) aufweisen, von denen jeder zwei Schalter aufweist, die sich in ihrem Kanal-Leitungstyp unterscheiden (d.h. aufweisend zumindest einen NMOS-Schalter und zumindest einen CMOS-Schalter). Damit lassen sich die Schalter mittels eines gemeinsamen Taktsignals steuern, ohne Schaltverzögerungen zwischen diesen in Kauf nehmen zu müssen. Mittels einer Pelliconi-Ladungspumpe lassen sich sowohl positive und als auch negative elektrische Spannungen erzeugen. Allerdings kann ein großer elektrischer Spannungshub mehr Aufwand beim Implementieren der Pelliconi-Ladungspumpe in ein Substrat erfordern, da pro Ladungspumpstufe eine zusätzliche isolierte Wanne (z.B. n-Wanne) benötigt wird.
  • Eine Bootstrap-Schaltung (z.B. eine Bootstrap-Dickson-Ladungspumpe) bezeichnet eine elektrische Schaltung, bei der eine elektrische Potentialänderung in einem Teil der Schaltung mit anschaulich geringer Zeitverzögerung in einem anderen Teil der Schaltung wirksam wird (anschaulich weist diese eine interne Rückkopplung auf). Die Schalter einer Bootstrap-Schaltung können denselben Kanal-Leitungstyp aufweisen. Damit kann eine Bootstrap-Schaltung weniger Aufwand erfordern, wenn ein großer elektrischer Spannungshub erzeugt werden soll.
  • Ein Latch (auch als Auffangregister bezeichnet) kann einen zustandsgesteuerten Flipflop (d.h. ein bistabiles Kippglied) bezeichnen. Ein Latch kann neben einem Eingang und einem Ausgang mindestens einen zusätzlichen Eingang (auch als Steuereingang oder Gate bezeichnet) aufweisen, mittels dessen sich der Latch zwischen zwei Zuständen hin- und herschalten lässt: einem ersten Zustand (auch als transparenter Zustand bezeichnet), in der der Ausgang des Latches dem Eingang des Latches folgt, d.h. mit diesem gekoppelt ist; und einen zweiten Zustand (auch als Halte-Zustand bezeichnet), in dem das elektrische Potential des Ausgangs (beim Eintritt in den zweiten Zustand) beibehalten wird (d.h. erhalten bleibt). Im Gegensatz zu einem taktflankengesteuerten Flipflop ist ein Latch während der gesamten aktiven Taktphase transparent, d.h. eine Eingangsänderung kann das Ausgangssignal sofort beeinflussen.
  • Das Latch kann zwei kreuzverschaltete (z.B. digitale) CMOS-Inverter aufweisen und (im Fall einer Ladungspumpe) optional zwei Pump-Kondensatoren pro Ladungspumpstufe.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter einer Ladungspumpe in einem Substrat gebildet werden, z.B. einem p-dotiertem Substrat. Die n-Kanal Schalter (z.B. NMOS-Schalter) können direkt im Substrat gebildet werden während zum Bilden von p-Kanal Schaltern (z.B. PMOS-Schaltern) eine n-Wanne benötigt wird. Im Betrieb kann das Substrat an einem elektrischen Referenzpotential anliegen, z.B. an elektrischer Masse (an null Volt). Im Fall einer Ladungspumpe, welche eine positive elektrische Spannung erzeugt, wird eine elektrische Spannungsdifferenz der p-Kanal Schalter zum Substrat pro Stufe um den elektrischen Spannungshub der Ladungspumpe erhöht, so dass für jede Stufe eine Wanne mehr benötigt wird. Beispielsweise kann ein Tripel-Wannen-Prozess verwendet werden, bei dem eine zusätzliche p-Wanne in der n-Wanne bereitgestellt wird.
  • Das Hauptmodul (z.B. eine digitale Logik des integrierten Schaltkreises, z.B. ein Prozessor) kann die elektrische Kernspannung verwenden. Zum Steuern und/oder Regeln eines anderen Schaltkreismoduls (z.B. aufweisend einen analogen Schalter und/oder ein Transmissionsgate), welches eine andere elektrische Betriebsspannung benötigt, werden das dazu verwendete Taktsignal und/oder entsprechende Steuersignal auf die andere elektrische Betriebsspannung gewandelt (d.h. transformiert). Zum Wandeln (Pegelwandeln) kann ein kreuzgekoppeltes Latch verwendet werden (vergleiche beispielsweise 13B).
  • Wenn VDDH in einem Bereich von ungefähr dem zweifachen bis ungefähr dem dreifachen der VDD liegt, kann damit eine simple, schnell schaltende, zuverlässige Pegelwandlung erreicht werden, welche eine akzeptable Leistungsaufnahme aufweist. Werden Hochvolt-MOS Bauteile (Hochvolt-Metall-Oxid-Halbleiter Bauteile) als Kaskaden zum Betreiben von Niedervolt-Bauteilen verwendet, lässt sich das Latch auch für noch größere VDDH verwenden (z.B. größer als dreimal VDD), vergleiche beispielsweise 14A. Dafür muss allerdings ein Kompromiss zwischen Schaltverzögerung und Leistungsaufnahme in Kauf genommen werden. Mit sinkender Breite der Bauteile des kreuzgekoppelten Latches steigt dessen Schaltverzögerung. Mit steigender Breite der Bauteile des kreuzgekoppelten Latches kann die Schaltverzögerung reduziert werden, was allerdings dessen Leistungsaufnahme erhöht. Weiterhin weisen Hochvolt-Pegelwandler eine steigende Leistungsaufnahme mit sinkender Schaltverzögerung auf, welche insbesondere zur Verwendung angepasster komplementärer Taktgeber (auch als Gegentaktgenerator bezeichnet) möglichst niedrig sein sollte.
  • Optional lassen sich zusätzliche Kaskaden-Bauteile in den kreuzgekoppelten Latches zum Pegelwandeln verwenden (vergleiche beispielsweise 15), welche mittels eines elektrischen Niedrigspannung-Signals gesteuert werden, was die Leistungsaufnahme bei gleicher Schaltverzögerung reduziert. Allerdings steigt die Leistungsaufnahme solcher Schaltkreisarchitekturen zum Pegelwandeln mit steigender VDD stark an. Weiterhin ist die Schaltverzögerung und Verzögerungsanpassung des invertierenden oder nicht-invertierenden Ausgangs vergleichsweise groß.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Pelliconi-Ladungspumpe, welche z.B. genau eine Ladungspumpstufe aufweist, verwendet, um das Steuersignal für die Hochvolt-MOS Bauteile in einer Inverterstruktur zu erzeugen. Die elektrische Gate-zu-Source Spannung des NMOS-Bauteils (n-Kanal MOS-Bauteils) und/oder PMOS-Bauteils (p-Kanal MOS-Bauteils) der Inverterstruktur (Ausgangsinverter) kann damit auf einen Ausschlag von weniger oder gleich zu dem doppelten der VDD, z.B. von weniger oder gleich zu der VDD, reduziert werden (vergleiche beispielsweise 16B). Dadurch lässt sich der elektrische Kreuzstrom während des Schaltens der Bauteile verringern, z.B. auch wenn das PMOS-Bauteil zeitgleich zu dem NMOS-Bauteil schaltet. Damit lässt sich anschaulich die Leistungsaufnahme reduzieren, das Schalten beschleunigen, eine geringere Abweichung der komplementären Pegelwandler-Ausgänge (Yp und Y_n) erreichen, eine ausreichende PSSR, ein stabilerer Arbeitspunkt und/oder ein verbesserte Anlaufverhalten gegenüber vorangehend beschriebenen Pegelwandlern erreichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ladungspumpe, bzw. deren Ladungspumpstufe, in einem Ausleseschaltkreis (z.B. in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung) implementiert werden. Der Ausleseschaltkreis kann zusammen mit einem Sensor (z.B. einem Schallsensor, wie einem MEMS-Mikrophon) in einem Chip (integrierten Schaltkreis) oder eine Chipmodul (Schaltkreismodul) implementiert werden. Die Leistung des Ausleseschaltkreises kann die Gesamtleistungsaufnahme und die Größe des Chips der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung beeinflussen. Mittels der bereitgestellten Schaltkreisarchitektur kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung nach mit vorgegebenen Spezifikationen ermöglicht werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die bereitgestellte Schaltkreisarchitektur den maximal benötigten elektrischen Spannungshub (Spitze-Tal-Wert der elektrischen Spannung oder des elektrischen Potentials) des in jede Ladungspumpstufe eingekoppelten Ladungstransfersignals reduzieren. Damit kann es ermöglicht werden, die elektrische Kernspannung (d.h. die Arbeitsspannung der digitalen Logik des integrierten Schaltkreises) zum Betrieb der Ladungspumpstufe zu verwenden. Somit lassen sich zusätzliche Bauteile zur Erzeugung des Ladungstransfersignals vermeiden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verwendung einer Bootstrap-Schaltung für die Ladungspumpe einen elektrischen Spannungsverlust von Vth pro Ladungspumpstufe der Ladungspumpe verhindern. Damit können im Gegenzug weniger Ladungspumpstufen pro Ladungspumpe benötigt werden, um eine vorgegebene elektrische Spannungsdifferenz zu erreichen (z.B. vier oder weniger als vier pro 18 Volt elektrische Spannungsdifferenz).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Zyklus (z.B. ein Ladungstransferzyklus) als Folge von Phasen verstanden werden, welche periodisch abläuft. Der Zyklus kann eine Periode aufweisen, welche dem kleinsten zeitlichen Intervall entspricht, nach dem sich die Folge wiederholt. Die Phasen können Zeitabschnitte des Zyklus bezeichnen, zwischen denen sich z.B. ein Zustand eines Systems ändert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleiterbereich prozessiert werden, um ein oder mehrere Chips in dem Halbleiterbereich zu bilden. Ein Chip kann eine aktive Chipfläche aufweisen. Die aktive Chipfläche kann in einem Teil des Halbleiterbereichs angeordnet sein oder werden und kann zumindest ein Bauelement (ein Bauelement oder mehrere Bauelemente), wie einen Transistor, einen Widerstand, einen Kondensator, eine Diode oder dergleichen aufweisen. Das zumindest eine Bauelement oder eine Verschaltung mehrerer Bauelemente kann zum Ausführen von logischen Operationen, z.B. Rechenoperationen oder Speicheroperationen eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Schaltkreiselement oder eine Verschaltung mehrerer Bauelemente zum Auszuführen von Schaltoperationen, Signalverarbeitung und/oder Verstärkungsoperationen eingerichtet sein. Verschiedene Bauelemente, wie z.B. ein Transistor, ein Kondensator und/oder eine Diode können für Hochvolt-Anwendungen (auch als Hochspannungsdiode oder Hochspannungstransistor bezeichnet) eingerichtet sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Chip (auch als Halbleiterchip oder integrierter Schaltkreis bezeichnet) von dem Halbleiterbereich vereinzelt werden, indem Material von einer Schnittfuge (auch als Kerf bezeichnet) des Halbleiterbereichs entfernt wird (auch als Zerteilen oder Zerschneiden des Halbleiterbereichs bezeichnet). Beispielsweise kann das Entfernen von Material aus der Schnittfuge des Halbleiterbereichs durch Ritzen und Brechen, Spalten, Klingen-Zerteilung, Plasma-Zerteilung, Laser-Zerteilung oder mechanisches Sägen erfolgen (beispielsweise indem eine Trennsäge verwendet wird). Nach dem Vereinzeln des Chips kann dieser elektrisch kontaktiert und verkapselt werden, z.B. mittels eines Formmaterials und/oder in einen Chipträger (auch als Chipgehäuse bezeichnet), welches die dann für die Verwendung in elektronischen Geräten geeignet sind. Beispielsweise kann der Chips auf einem Chipträger mittels Drähten verbunden werden, und der Chipträger kann auf einer Leiterplatte und/oder auf einem Leiterrahmen gelötet sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat (z.B. ein Wafer, z.B. ein rekonfigurierter Wafer) und/oder ein Halbleiterbereich ein Halbleitermaterial eines Typs oder verschiedener Typen aufweisen oder daraus gebildet sein, einschließlich Gruppe IV-Halbleiter (z.B. Silizium oder Germanium), Verbindungshalbleiter, z.B. Gruppe III-V-Verbindungshalbleiter (beispielsweise Galliumarsenid), Gruppe-III-Halbleiter, Gruppe V-Halbleiter oder Polymere. In mehreren Ausführungsformen kann das Substrat und/oder der Halbleiterbereich aus Silizium (dotiert oder undotiert) gebildet sein oder werden. In mehreren alternativen Ausführungsformen kann das Substrat und/oder der Halbleiterbereich ein Silizium-auf-Isolator-(SOI)-Wafer sein. Als Alternative kann jedes andere geeignete Halbleitermaterial für das Substrat und/oder den Halbleitergebiet verwendet werden, beispielsweise einem Halbleiterverbindungen (halbleitende chemische Verbindungen) wie Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN), aber auch jede geeignete ternäre Halbleiterverbindung oder quaternäre Halbleiterverbindung, wie beispielsweise Indium-Galliumarsenid (InGaAs).
  • 1A veranschaulicht eine Ladungspumpstufe 100a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Ladungspumpstufe 100a kann einen Ladungsspeicher 102a (auch als erster Ladungsspeicher 102a bezeichnet); eine Schalterstruktur 104, einen Eingang 110 und einen Ausgang 112 aufweisen. Der Ladungsspeicher 102a und die Schalterstruktur 104 können Teil einer Teilstufe 120a der Ladungspumpstufe 100a sein oder diese bilden (in dem Fall auch als Teilstufen-Schalterstruktur 104 bezeichnet). Die Schalterstruktur 104 kann eingerichtet sein, den Ladungsspeicher 102a gemäß einem Ladungstransferzyklus 100b des Ladungsspeichers 102a bzw. der Teilstufe 120a anzusteuern (vergleiche 1B). Die Schalterstruktur 104 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mehrere Schalter aufweisen, wie im Folgenden genauer beschreiben wird.
  • Die oder jeder Schalter der Schalterstruktur 104 kann/können mittels Transistoren (z.B. Hochvolt-Transistoren, d.h. hochvoltfeste Transistoren) bereitgestellt sein, deren Gate-Anschluss beispielsweise einen Steuereingang der Schalterstruktur 104 bereitstellen kann. Die Transistoren oder jeder Transistor der Schalterstruktur 104 kann/können den gleichen Kanal-Leitungstyp aufweisen (z.B. n-Kanal Transistor oder p-Kanal Transistor). Die oder jeder Schalter der Schalterstruktur 104 können Hochvolt-Schalter sein.
  • Als Hochvolt kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine elektrische Spannung größer als die elektrische Versorgungsspannung (z.B. die elektrische Kernspannung) verstanden werden. Ein Hochvolt-Bauelement (z.B. ein Hochvolt-Transistor oder ein Hochvolt-Schalter) kann ein Bauelement bezeichnen, welches eine elektrische Spannungsfestigkeit größer als die elektrische Versorgungsspannung aufweist, d.h. eine elektrische Durchbruchspannung (z.B. Gate-Durchbruchspannung, dielektrischen Durchbruchspannung oder eine pn-Durchbruchspannung) größer als die elektrische Versorgungsspannung. Ein Niedervolt-Bauelement (z.B. ein Niedervolt-Transistor) kann ein Bauelement bezeichnen, welches eine elektrische Spannungsfestigkeit gleich der elektrischen Versorgungsspannung oder weniger aufweist, d.h. eine elektrische Durchbruchspannung gleich der elektrischen Versorgungsspannung oder weniger. Die elektrische Spannungsfestigkeit bzw. elektrische Durchbruchspannung kann eine elektrische Spannung bezeichnen, bei deren Überschreiten ein elektrischer Strom (z.B. ein elektrischer Sperrstrom) durch das Bauelement hindurch stark ansteigt.
  • Ein Hochvolt-Transistor kann beispielsweise eine größere Dicke des Gateoxids (Gatedicke) aufweisen als ein Niedervolt-Transistor, z.B. mehr als die doppelte Gatedicke, z.B. ungefähr die dreifache Gatedicke. Alternativ oder zusätzlich kann ein Hochvolt-Transistor eine größere Länge des Kanals (Kanallänge) aufweisen als ein Niedervolt-Transistor, z.B. ungefähr die doppelte Kanallänge oder mehr. Ein Hochvolt-Transistor kann eine größere elektrische Schwellspannung (auch als elektrische Schaltspannung bezeichnet) aufweisen als ein Niedervolt-Transistor, z.B. ungefähr 1,5 Volt oder mehr. Daher kann es zum sicheren Schalten von Hochvolt-Transistoren nötig sein, ein Steuersignal mit einem größeren Spitze-Tal-Wert zu verwenden, z.B. mit einem Spitze-Tal-Wert von mehr als ungefähr 1,5 Volt, z.B. mehr als ungefähr 2 Volt, z.B. mehr als ungefähr 3 Volt, z.B. mehr als ungefähr 4 Volt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können (z.B. zum Implementieren der Schalter der Schalterstruktur 104) verschiedene Transistortypen verwendet werden. Beispielsweise kann ein Transistor zumindest einen von folgenden Transistortypen aufweisen oder daraus gebildet sein: einen Bipolartransistor (BJT), einen BJT mit Heteroübergang, einen Schottky BJT, ein BJT mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), einen Feldeffekttransistor (FET), einen Sperrschicht-FET, ein Metall-Oxid-Halbleiter-FET (MOSFET), ein Dualgate-MOSFET, ein Leistungsfeldeffekttransistor (z.B. fast-reverse oder fast-recovery epitaxial diode FET), ein Tunnel FET, usw.
  • Der Eingang 110 kann einen Eingangsknoten aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. wenn die Ladungspumpstufe 100a mit ihrem Eingang 110 mit einem zusätzlichen Schaltkreis verschaltet ist, z.B. mit einer zusätzlichen Ladungspumpstufe. Der Ausgang 112 kann einen Ausgangsknoten aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. wenn die Ladungspumpstufe 100a mit ihrem Ausgang 112 mit einem anderen zusätzlichen Schaltkreis verschaltet ist, z.B. mit einer zusätzlichen Ladungspumpstufe.
  • Im Betrieb der Ladungspumpstufe 100a kann eine an den Eingang 110 bzw. den Eingangsknoten eingekoppelte erste elektrische Spannung (auch als elektrische Eingangsspannung bezeichnet, bzw. das zugehörige elektrische Potential) kleiner sein als eine an dem Ausgang 112 bzw. dem Ausgangsknoten ausgekoppelte zweite elektrische Spannung (auch als elektrische Ausgangsspannung bezeichnet, bzw. das zugehörige elektrische Potential). Die elektrische Spannungsdifferenz zwischen Ausgang 112 und Eingang 110 kann der pro Ladungspumpstufe 100a bereitgestellten elektrischen Spannung Vp (auch als elektrischer Spannungshub der Ladungspumpstufe 100a bezeichnet) entsprechen.
  • Im Allgemeinen kann eine Ladungspumpe eine Ladungspumpstufe 100a oder mehrere seriell verschaltete Ladungspumpstufen 100a aufweisen oder daraus gebildet sein. Jede oder die Ladungspumpstufe 100a der Ladungspumpe kann genau eine Teilstufe 120a oder zwei parallel verschaltete Teilstufen 120a aufweisen oder daraus gebildet sein. Die zwei parallel verschalteten Teilstufen 120a können im Gegentakt zueinander verschaltet sein (auch als zwei Gegentakt-Teilstufen bezeichnet).
  • Zum Ansteuern der Ladungspumpstufe 100a bzw. deren Teilstufe 120a kann ein Ladungstransfersignal in den Ladungsspeicher 102a eingekoppelt sein oder werden, wie im Folgenden genauer beschreiben wird.
  • 1B veranschaulicht eine Ladungstransferzyklus 100b einer Ladungspumpstufe 100a bzw. deren Teilstufe 120a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Der Ladungstransferzyklus 100b kann aufweisen: eine erste Phase 151 (auch als erste Teilstufen-Phase 151 bezeichnet), in welcher der Ladungsspeicher 102a mit einem Eingang 110 der Ladungspumpstufe gekoppelt ist und/oder von dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe entkoppelt ist.
  • Der Ladungstransferzyklus 100b kann ferner aufweisen: eine zweite Phase 153 (auch als zweite Teilstufen-Phase 153 bezeichnet), in welcher der Ladungsspeicher 102a von dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe und dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe entkoppelt ist.
  • Der Ladungstransferzyklus 100b kann alternativ aufweisen: eine zweite Phase 153 (auch als zweite Teilstufen-Phase 153 bezeichnet), in welcher die Schalterstruktur 104 in einem Schaltvorgang ist. Beispielsweise können ein erster Schalter 104a der Schalterstruktur 104 und ein zweiter Schalter 104b der Schalterstruktur 104 gleichzeitig in einem Schaltvorgang sein (vergleiche 6).
  • Anschaulich kann ein Schaltvorgang eines Schalters 104a, 104b ein Zeitintervall definieren, welches der Schalter 104a, 104b zum Schalten braucht (auch als Schaltintervall bezeichnet). Gleichzeitig in einem Schaltvorgang kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen verstanden werden, als dass die Schaltvorgänge (bzw. die Schaltintervalle) der zwei Schalter 104a, 104b sich zeitlich überlappen, z.B. zu mehr als ungefähr 10%, z.B. zu mehr als ungefähr 25%, z.B. zu mehr als ungefähr 50%, z.B. zu mehr als ungefähr 75%, z.B. zu mehr als ungefähr 90%, z.B. zu mehr als ungefähr 99%.
  • Während des Schaltvorgangs wechselt der Schalter 104a, 104b zwischen einem Geöffnet-Zustand (d.h. dieser ist elektrisch isolierend) zu einem Geschlossen-Zustand (d.h. dieser ist elektrisch leitfähig), was auch als Schalten bezeichnet wird. Der Schaltvorgang (bzw. dessen Zeitintervall) kann zum Zeitpunkt t1 beginnen, bei dem ein in den Schalter eingekoppeltes Steuersignal ein vorgegebenes Kriterium aufweist (z.B. größer oder kleiner als eine elektrische Schwellspannung). Mit Erreichen des Kriteriums kann der Schalter seinen elektrischen Widerstand ändern (z.B. erhöhen oder verringern). Der Schaltvorgang (bzw. dessen Zeitintervall) kann mit dem Zeitpunkt t2 beendet sein, an dem der elektrische Widerstand des Schalters einen Grenzwert erreicht (d.h. gegen einen Grenzwert konvergiert ist). Das Konvergenzkriterium kann ungefähr 90% des Grenzwerts betragen.
  • Der Wechsel von dem Geöffnet-Zustand in den Geschlossen-Zustand kann auch als Einschaltvorgang bezeichnet werden. Ab dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 kann die elektrische Stromstärke durch den Schalter hindurch ansteigen. Ab dem Zeitpunkt t2 kann der elektrische Stromfluss gesättigt sein (d.h. die elektrische Stromstärke kann gegen den Grenzwert konvergiert sein).
  • Der Wechsel von dem Geschlossen-Zustand in den Geöffnet-Zustand kann auch als Ausschaltvorgang bezeichnet werden. Ab dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 kann die elektrische Stromstärke durch den Schalter hindurch sinken, d.h. gegen Null konvergieren. Ab dem Zeitpunkt t2 kann der elektrische Stromfluss stoppen (d.h. die elektrische Stromstärke kann gegen Null konvergiert sein).
  • Der Ladungstransferzyklus 100b kann ferner aufweisen: eine dritte Phase 155 (auch als dritte Teilstufen-Phase 155 bezeichnet), in welcher der Ladungsspeicher 102a mit dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe gekoppelt ist und/oder von dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe entkoppelt ist.
  • Die zweite Teilstufen-Phase 153 kann zeitlich nach der ersten Teilstufen-Phase 151 sein, z.B. anschließend an diese. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Teilstufen-Phase 153 zeitlich nach der dritten Teilstufen-Phase 155 sein, z.B. anschließend an diese. Mit anderen Worten kann der Ladungstransferzyklus optional zwei zweite Teilstufen-Phasen 153 aufweisen.
  • Eine erste Teilstufe der zwei Gegentakt-Teilstufen kann in der ersten Teilstufen-Phase 151 sein, wenn eine zweite Teilstufe der zwei Gegentakt-Teilstufen in der dritten Teilstufen-Phase 155 ist und andersherum. Alternativ oder zusätzlich können die zwei Gegentakt-Teilstufen gleichzeitig in der zweiten Teilstufen-Phase 153 sein.
  • Mittels der Schaltkreisarchitektur der Ladungspumpstufe 100a kann erreicht werden, dass eine elektrische Spannung, welche über jeden Schalter der Schalterstruktur 104 abfällt (z.B. in jeder Phase des Ladungstransferzyklus 100b), gleich der elektrischen Versorgungsspannung der Ladungspumpstufe 100a oder kleiner ist.
  • Die zweite Teilstufen-Phase 153 kann kürzer sein als die erste Teilstufen-Phase 151 und/oder als die dritte Teilstufen-Phase 155, z.B. kürzer als ungefähr 50% (z.B. 25%, 10%, 5%, 1% oder 0,5%) der ersten Teilstufen-Phase 151 und/oder der dritten Teilstufen-Phase 155. Je kürzer die zweite Teilstufen-Phase 153 ist, desto effizienter kann die Ladungspumpe 100a arbeiten. Beispielsweise kann die zweite Teilstufen-Phase 153 kürzer sein als ungefähr 100 ns (Nanosekunden), z.B. kürzer als ungefähr 10 ns, z.B. kürzer als ungefähr 1 ns.
  • Optional können die erste Teilstufen-Phase 151 und die dritte Teilstufen-Phase 155 gleich lang sein, z.B. wenn zwei Gegentakt-Teilstufen (welche im Gegentakt arbeiten) verwendet werden oder mehrere seriell verschaltete Ladungspumpstufen verwendet werden (welche paarweise im Gegentakt arbeiten).
  • 2A veranschaulicht eine Ladungspumpe 200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Ladungspumpstufe 200b kann zwei Teilstufen 120a, 120b (erste Teilstufe 120a und zweite Teilstufe 120b) aufweisen, welche zwischen den Eingang 110 und den Ausgang 112 parallel zueinander verschaltet sind, z.B. zwei Gegentakt-Teilstufen 120a, 120b.
  • Jede der Teilstufen 120a, 120b kann einen Ladungsspeicher 102a und eine Schalterstruktur 104 aufweisen. Die Schalterstruktur 104 kann eingerichtet sein, den jeweiligen Ladungsspeicher 102a gemäß einem Ladungstransferzyklus 100b des jeweiligen Ladungsspeichers 102a anzusteuern.
  • Der Ladungstransferzyklus 200b der Ladungspumpe 200a (vergleiche 2B) kann derart eingerichtet sein, dass die zwei Teilstufen 120a, 120b (bzw. deren Schalterstrukturen 104) im Gegentakt zueinander angesteuert werden. Anschaulich kann der Eingang 110 der Ladungspumpstufe 200b abwechselnd mit dem Ladungsspeicher 104 der ersten Teilstufe 120a und mit dem Ladungsspeicher 104 der zweiten Teilstufe 120b gekoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 200b abwechselnd mit dem Ladungsspeicher 104 der ersten Teilstufe 120a und mit dem Ladungsspeicher 104 der zweiten Teilstufe 120b gekoppelt sein oder werden.
  • Zum Ansteuern der ersten Teilstufe 120a kann ein erstes Ladungstransfersignal in den Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a eingekoppelt sein oder werden, welches im Gegentakt zu einem zweiten Ladungstransfersignal ist, welches in den Ladungsspeicher 102a der zweiten Teilstufe 120b eingekoppelt wird.
  • 2B veranschaulicht einen Ladungstransferzyklus 200b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Der Ladungstransferzyklus 200b kann aufweisen: eine erste Phase 251, in welcher die erste Teilstufe 120a in ihrer ersten Teilstufen-Phase 151 und die zweite Teilstufe 120b in ihrer dritten Teilstufen-Phase 155 ist. Beispielsweise kann der Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a mit dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe 200a und der Ladungsspeicher 102a der zweiten Teilstufe 120b mit dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 200a gekoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a von dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 200a und der Ladungsspeicher 102a der zweiten Teilstufe 120b von dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe 200a entkoppelt sein oder werden.
  • Der Ladungstransferzyklus 200b kann ferner aufweisen: eine zweite Phase 253, in welcher die erste Teilstufe 120a in ihrer zweiten Teilstufen-Phase 153 und die zweite Teilstufe 120b in ihrer zweiten Teilstufen-Phase 153 ist. Beispielsweise können der Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a und der zweiten Teilstufe 120b von dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 200a und von dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe 200a entkoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich können die Schalterstrukturen 104 beider Teilstufen 120a, 120b (der ersten Teilstufe 120a und der zweiten Teilstufe 120b) in einem Schaltvorgang sein. Beispielsweise können ein erster Schalter 104a beider Teilstufen 120a, 120b und/oder ein zweiter Schalter 104b beider Teilstufen 120a, 120b gleichzeitig in einem Schaltvorgang sein (vergleiche 6).
  • Der Ladungstransferzyklus 200b kann ferner aufweisen: eine dritte Phase 255, in welcher die erste Teilstufe 120a in ihrer dritten Teilstufen-Phase 155 ist und die zweite Teilstufe 120b in ihrer erste Teilstufen-Phase 151 ist. Beispielsweise kann der Ladungsspeicher 102a der zweiten Teilstufe 120b mit dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe 200a und der Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a mit dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 200a gekoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Ladungsspeicher 102a der zweiten Teilstufe 120b von dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 200a und der Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a von dem Eingang 110 der Ladungspumpstufe 200a entkoppelt sein oder werden.
  • Die zweite Phase 253 kann zeitlich nach der ersten Phase 251 sein, z.B. anschließend an diese. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Phase 253 zeitlich nach der dritten Phase 255 sein, z.B. anschließend an diese.
  • 3A veranschaulicht eine Ladungspumpe 300a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Ladungspumpstufe 300a kann mehrere Ladungspumpstufen 220a, 220b (z.B. eine erste Ladungspumpstufe 220a und eine zweite Ladungspumpstufe 220b) aufweisen, welche seriell miteinander verschaltet sind. Die erste Ladungspumpstufe 220a kann einen ersten Ladungsspeicher 102a aufweisen. Die zweite Ladungspumpstufe 220b kann einen zweiten Ladungsspeicher 102b aufweisen.
  • Die Ladungspumpstufe 300a kann eine Schalterstruktur 204 aufweisen, welche mehrere Schalter 104a, 104b aufweisen kann. Die Schalterstruktur 204 kann eingerichtet sein, den ersten Ladungsspeicher 102a und den zweiten Ladungsspeicher 102b im Gegentakt zueinander, z.B. gemäß einem Ladungstransferzyklus 300b der mehreren Ladungspumpstufen 220a, 220b anzusteuern (vergleiche 3B).
  • Optional können der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104a synchron zueinander angesteuert sein oder werden, z.B. mittels eines gemeinsamen Steuersignals.
  • 3B veranschaulicht einen Ladungstransferzyklus 300b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Der Ladungstransferzyklus 300b kann aufweisen: eine erste Phase 351, in welcher der erste Ladungsspeicher 102a mit der zweiten Ladungspumpstufe gekoppelt ist, z.B. mit deren Eingang 110.
  • Der Ladungstransferzyklus 300b kann ferner aufweisen: eine zweite Phase 353, in welcher der erste Ladungsspeicher 102a von der zweiten Ladungspumpstufe 220b entkoppelt ist und der zweite Ladungsspeicher 102b von der ersten Ladungspumpstufe 220a entkoppelt ist.
  • Der Ladungstransferzyklus 300b kann alternativ aufweisen: eine zweite Phase 353, in welcher die Schalterstruktur 204 in einem Schaltvorgang ist. Beispielsweise können ein erster Schalter 104a der zweiten Ladungspumpstufe 220b und ein zweiter Schalter 104b der ersten Ladungspumpstufe 220a gleichzeitig in einem Schaltvorgang sein (vergleiche 6).
  • Der Ladungstransferzyklus 300b kann ferner aufweisen: eine dritte Phase 355, in welcher der zweite Ladungsspeicher 102b mit der ersten Ladungspumpstufe 220a gekoppelt ist, z.B. mit deren Ausgang 112.
  • Die erste Phase 351 und die dritte Phase 355 können gleichzeitig sein, so dass elektrische Ladung von der ersten Ladungspumpstufe 220a zu der zweiten Ladungspumpstufe 220b transferiert wird.
  • Die zwischen den zwei Ladungsspeichern 102a, 102b entstehende Spannungsdifferenz kann dem doppelten Spannungshub Vp jeder der Ladungspumpstufen 120a, 120b entsprechen, z.B. in der zweiten Phase 353. In der zweiten Phase 353 können der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b geschlossen sein. Damit kann ein Spannungsabfall über jeden der Schalter 104a, 104b halbiert sein oder werden (d.h. dem Spannungshub Vp entsprechen oder kleiner sein). Damit können für die zwei Schalter 104a, 104b Niedervolt-Schalter verwendet werden.
  • 4 veranschaulicht eine Ladungspumpe 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Ladungspumpstufe 400 kann mehrere Ladungspumpstufen 220a, 220b (z.B. eine erste Ladungspumpstufe 220a und eine zweite Ladungspumpstufe 220b) aufweisen, welche seriell miteinander verschaltet sind. Die erste Ladungspumpstufe 220a kann zwei Teilstufen 120a, 120b aufweisen. Die zweite Ladungspumpstufe 220b kann zwei Teilstufen 120a, 120b aufweisen.
  • Die Ladungspumpe 400 kann eine Schalterstruktur 204 aufweisen, welche die zumindest einen Schalter 104a, 104b pro Teilstufe 120a, 120b aufweist (in dem Fall auch als Teilstufen-Schalterstruktur 204 bezeichnet). Die Schalterstruktur 204 kann eingerichtet sein, die Ladungsspeicher 102a, 102b der vier Teilstufen 120a, 120b gemäß einem Ladungstransferzyklus der Ladungspumpe 400 anzusteuern (vergleiche 5).
  • Die Teilstufen-Schalterstruktur 104 können miteinander gekoppelt 110, 112 sein oder werden, z.B. mittels einer Pumpstufenverbindung 110, 112 (aufweisend einen Eingang-Ausgang-Knoten 110, 112) der Ladungspumpe 400.
  • 5 veranschaulicht einen Ladungstransferzyklus 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Der Ladungstransferzyklus 500 kann aufweisen: eine erste Phase 551, in welcher die zwei ersten Teilstufen 120a in ihrer ersten Teilstufen-Phase 151 und die zwei zweiten Teilstufen 120b in ihrer dritten Teilstufen-Phase 155 sind. Beispielsweise kann die zweite Teilstufe 120b (bzw. deren Ladungsspeicher 102a) der ersten Ladungspumpstufe 220a mit der zweiten Ladungspumpstufe 220b gekoppelt sein, z.B. mittels der Pumpstufenverbindung 110, 112. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Teilstufe 120a (bzw. deren Ladungsspeicher 102b) der zweiten Ladungspumpstufe 220b mit der ersten Ladungspumpstufe 220a gekoppelt sein, z.B. mittels der Pumpstufenverbindung 110, 112.
  • Der Ladungstransferzyklus 500 kann ferner aufweisen: eine zweite Phase 553, in welcher die zwei ersten Teilstufen 120a in ihrer zweiten Teilstufen-Phase 153 sind und die zwei zweiten Teilstufen 120b in ihrer zweiten Teilstufen-Phase 153 sind.
  • Beispielsweise kann jeder Ladungsspeicher 102a, 102b von der Pumpstufenverbindung 110, 112 (auch als Eingang-Ausgang-Verbindung 110, 112 bezeichnet) entkoppelt sein oder werden. Mit anderen Worten kann jeder Ladungsspeicher 102a, 102b von der jeweils anderen Ladungspumpstufe 220a, 220b entkoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein oder jeder erste Schalter 104a und/oder ein oder jeder zweite Schalter 104b der zwei ersten Ladungspumpstufen 220a, 220b gleichzeitig in einem Schaltvorgang sein (vergleiche 6).
  • Der Ladungstransferzyklus 500 kann ferner aufweisen: eine dritte Phase 555, in welcher die zwei ersten Teilstufen 120a in ihrer dritten Teilstufen-Phase 155 sind und die zwei zweiten Teilstufen 120b in ihrer ersten Teilstufen-Phase 151 sind. Beispielsweise kann die erste Teilstufe 120a (bzw. deren Ladungsspeicher 102a) der ersten Ladungspumpstufe 220a mit der zweiten Ladungspumpstufe 220b gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Teilstufe 120a (bzw. deren Ladungsspeicher 102b) der zweiten Ladungspumpstufe 220b mit der ersten Ladungspumpstufe 220a gekoppelt sein, z.B. mittels der Pumpstufenverbindung 110, 112.
  • Die zweite Phase 553 kann zeitlich nach der ersten Phase 551 sein, z.B. anschließend an diese. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Phase 553 zeitlich nach der dritten Phase 553 sein, z.B. anschließend an diese.
  • 6 veranschaulicht eine Ladungspumpstufe 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm, z.B. einer der vorangehend beschriebenen Ladungspumpstufen bzw. deren erste Teilstufe 120a und/oder zweite Teilstufe 120b.
  • Die Schalterstruktur 104 kann einen ersten Schalter 104a und einen zweiten Schalter 104b aufweisen. Ferner kann die Schalterstruktur 104 einen Steuerschaltkreis 602 (auch als ersten Steuerschaltkreis 602 bezeichnet) aufweisen.
  • Der Steuerschaltkreis 602 kann eingerichtet sein, den ersten Schalter 104a und den zweiten Schalter 104b gemäß einem Ladungstransferzyklus zu steuern 602s. Mit anderen Worten kann der Steuerschaltkreis 602 eingerichtet sein, den Ladungsspeicher 102a, 102b mittels des ersten Schalters 104a und des zweiten Schalters 104b mit dem Eingang 110 bzw. dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe 600a gemäß dem Ladungstransferzyklus zu koppeln bzw. von diesen zu entkoppeln.
  • Der Ladungstransferzyklus kann eingerichtet sein, wie hierin (z.B. vorangehend) beschrieben ist.
  • Je geringer ein zeitlicher Abstand ist, mit dem der erste Schalter 104a und den zweiten Schalter 104b geschaltet (d.h. zwischen einem Offen-Zustand und einem Geschlossen-Zustand wechseln) werden (d.h. je besser deren zeitliche Passung ist), desto kürzer kann die zweite Teilstufen-Phase 653 des Ladungstransferzyklus sein. Weisen der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b denselben Kanal-Leitungstyp auf, kann zum Steuern des ersten Schalters 104a ein erstes Steuersignal bereitgestellt sein oder werden, welches im Gegentakt zu einem zweiten Steuersignal ist, mittels dessen der zweite Schalter 104b gesteuert wird. Damit kann ein zeitgleiches Schalten des ersten Schalters 104a und des zweiten Schalters 104b ermöglicht werden (d.h. dass diese gleichzeitig in einem Schaltvorgang sind). Im Gegentakt kann in diesem Zusammenhang verstanden werden, als dass das erste Steuersignal die Schaltschwelle (anschaulich eine elektrische Schwellspannung) des ersten Schalters 104a und das zweite Steuersignal die Schaltschwelle des zweiten Schalters 104b mit einer zeitlichen Verzögerung erreichen, die kleiner ist als ungefähr 1% der Dauer des Ladungstransferzyklus (z.B. kleiner als ungefähr 0,1% der Dauer des Ladungstransferzyklus) und/oder kleiner als ungefähr 25% des Schaltintervalls (z.B. kleiner als 10% des Schaltintervalls) der zwei Schalter 104a, 104b. Anschaulich kann in dem Fall das Entkoppeln des Ladungsspeichers von dem Ausgang 112 und von dem Eingang 110 weggelassen werden.
  • Zum Bereitstellen der im Gegentakt eingerichteten Steuersignale (erste Steuersignal und zweites Steuersignal) kann die Ladungspumpstufe 600 (z.B. deren Schalterstruktur 104) optional einen Gegentaktgenerator 602g aufweisen. Der Gegentaktgenerator 602g kann beispielsweise zumindest einen Inverter (z.B. zwei kaskadierte Inverter), zumindest ein Transistor-Transistor-Gatter (z.B. in Totem-Pole-Schaltung oder in Form einer Quasikomplementärendstufe) und/oder zumindest einen Transformator aufweisen oder daraus gebildet sein. Im Folgenden werden noch andere mögliche Implementationen des Gegentaktgenerators 602g beschreiben, welche verwendet werden können.
  • Beispielsweise kann der Gegentaktgenerator 602g eingerichtet sein, das erste Steuersignal (welches z.B. von dem Steuerschaltkreis 602 eingekoppelt wird) zu invertieren oder um eine halbe Periode zu verzögern und das invertierte bzw. verzögerte erste Steuersignal als zweites Steuersignal bereitzustellen, wie beispielsweise nachfolgend genauer beschrieben wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann dem Gegentaktgenerator 602g ein Basis-Steuersignal (z.B. ein Referenztakt) eingekoppelt werden, welches den doppelten Spitze-Tal-Wert des ersten Steuersignals und/oder des zweiten Steuersignals aufweist, wobei der Gegentaktgenerator 602g eingerichtet ist aus dem Basis-Steuersignal das erste Steuersignal und das zweite Steuersignals abzuteilen, z.B. mittels eines Spannungsteilers (z.B. aufweisend eine Brückenschaltung oder daraus gebildet).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe 600 in einer ähnlichen Konfiguration zwei parallel verschaltete Teilstufen 120a, 120b aufweisen (analog zu 2A). In noch einer ähnlichen Konfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zweiten Schalter 104b der zwei Teilstufen 120a, 120b kreuzverschaltet sein (d.h. einen Kreuzschalter bilden), vergleiche beispielsweise 25 und 39.
  • 7 veranschaulicht eine Ladungspumpstufe 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm, z.B. einer der vorangehend beschriebenen Ladungspumpstufen bzw. deren erste Teilstufe 120a und/oder deren zweite Teilstufe 120b.
  • Der Ladungsspeicher 102a, 102b (z.B. der erste Ladungsspeicher 102a oder der zweite Ladungsspeicher 102b) kann mindestens ein kapazitives Bauelement, z.B. einen Kondensator C1, aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Ladungsspeicher 102a, 102b kann eine elektrische Kapazität aufweisen.
  • Der Ladungsspeicher 102a, 102b (z.B. der erste Ladungsspeicher 102a oder der zweite Ladungsspeicher 102b) kann mittels eines Knotens 702k (auch als Ladungsspeicherknoten 702k bezeichnet) mit der Schalterstruktur 104 gekoppelt sein oder werden.
  • Der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b können mittels des ersten Steuerschaltkreises 602 gemäß dem Ladungstransferzyklus geschaltet (d.h. angesteuert) sein oder werden, z.B. im Gegentakt zueinander. Der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b können beispielsweise jeder zumindest einen Transistor M1, M2 aufweisen oder daraus gebildet sein, deren Gate mit dem ersten Steuerschaltkreis 602 (z.B. kapazitiv 704a, 704b) gekoppelt ist, z.B. mittels der Steuereingänge 602a, 602b (erster Steuereingang 602a und zweiter Steuereingang 602b).
  • Im Allgemeinen kann eine kapazitive Kopplung 704a, 704b, 704c und/oder der Ladungsspeicher 102a, 102b mittels eines kapazitiven Bauelements bereitgestellt sein oder werden. Das kapazitive Bauelement kann einen kapazitiven Blindwiderstand aufweisen, d.h. eine Kapazität (z.B. eine Gate-Source-Kapazität) und/oder eine frequenzabhängige Impedanz. Das kapazitive Bauelement kann beispielsweise zumindest einen Kondensator C2, C3, C4 und/oder zumindest einen Transistor (z.B. dessen Gate-Source-Kapazität) aufweisen. Mit anderen Worten kann alternativ oder zusätzlich zu einem Kondensator, z.B. bei einer geringen benötigten Kapazität, die Gate-Source-Kapazität eines Transistors verwendet werden, um die kapazitive Kopplung bereitzustellen.
  • Wenn der Steuerschaltkreis 602 kapazitiv (d.h. mittels einer ersten kapazitiven Kopplung 704a) mit dem ersten Schalter 104a gekoppelt ist, kann die Schalterstruktur 104 optional eine erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e aufweisen. Die erste kapazitive Kopplung 704a kann beispielsweise mittels eines Kondensators C2 bereitgestellt sein oder werden. Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e kann eingerichtet sein, eine erste kapazitive Kopplung 704a in der zweiten Teilstufen-Phase 153 und/oder in der dritten Teilstufen-Phase 155 mit dem Ladungsspeicher 102a, 102b zu koppeln. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein elektrisches Potential der ersten kapazitiven Kopplung 704a zyklisch auf einen Referenzwert gesetzt wird (d.h. ein dieser Abdriften verhindert wird), welcher z.B. von dem Ladungsspeicher 102a, 102b definiert wird.
  • Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e kann beispielsweise einen dritten Schalter 104c aufweisen, welcher zwischen den ersten Steuereingang 602a und den Ladungsspeicher 102a, 102b geschaltet ist. Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e kann ferner einen zweiten Steuerschaltkreis 612 aufweisen zum Steuern des dritten Schalters 104c. Der dritte Schalter 104c kann beispielsweise zumindest einen Transistor M4 aufweisen, dessen Gate mit dem zweiten Steuerschaltkreis 612 (z.B. kapazitiv 704c) gekoppelt ist, z.B. mittels des dritten Steueranschlusses 612a. Beispielsweise kann der dritte Schalter 104c in der dritten Teilstufen-Phase 155 geschlossen sein und ansonsten geöffnet sein oder werden.
  • Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e kann optional einen vierten Schalter 104d aufweisen, welcher zwischen den dritten Steueranschluss 612a und den Ladungsspeicher 102a, 102b geschaltet ist. Der vierte Schalter 104d kann mittels des ersten Steuerschaltkreises 602 gesteuert sein oder werden, z.B. mittels des ersten Steuereinganges 602a (d.h. der vierte Schalter 104d kann synchron zu dem ersten Schalter 104a getaktet sein, d.h. zu diesem im Gleichtakt eingerichtet sein). Der vierte Schalter 104d kann beispielsweise zumindest einen Transistor M5 aufweisen, dessen Gate mit dem ersten Steuereingang 602a gekoppelt ist.
  • Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e kann optional einen fünften Schalter 104e aufweisen, welcher zwischen den ersten Steuereingang 602a und den Ladungsspeicher 102a, 102b geschaltet ist. Der fünfte Schalter 104e kann beispielsweise zumindest einen Transistor M3 aufweisen, dessen Gate mit dem Eingang 110 gekoppelt ist. Damit kann erreicht werden, dass der fünfte Schalter 104e den ersten Steuereingang 602a mit dem Ladungsspeicher 102a, 102b in der zweiten und/oder dritten Phase elektrisch leitfähig verbindet, z.B. solange eine elektrische Spannung an dem Eingang 110 ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, z.B. größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert (d.h. dass dieser indirekt mittels des Ladungstransfersignals gesteuert wird).
  • Wenn der Steuerschaltkreis 602 kapazitiv (d.h. mittels einer zweiten kapazitiven Kopplung 704b) mit dem zweiten Schalter 104b gekoppelt ist, kann die Schalterstruktur 104 optional eine zweite Nivellierungsschaltung 104f aufweisen. Die zweite kapazitive Kopplung 704b kann beispielsweise mittels eines Kondensators C4 bereitgestellt sein oder werden. Die zweite Nivellierungsschaltung 104f kann eingerichtet sein, eine zweite kapazitive Kopplung 704b in der zweiten Teilstufen-Phase 153 und/oder in der ersten Teilstufen-Phase 151 mit dem Ausgang 112 zu koppeln. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein elektrisches Potential der zweiten kapazitiven Kopplung 704b auf einen Referenzwert gesetzt wird, welcher z.B. von dem Ausgang 112 definiert wird.
  • Die zweite Nivellierungsschaltung 104f kann beispielsweise einen sechsten Schalter 104f aufweisen oder daraus gebildet sein, welcher zwischen den zweiten Steuereingang 602b und den Ausgang 112 geschaltet ist. Der sechste Schalter 104f kann beispielsweise zumindest einen Transistor M6 aufweisen, dessen Gate mit dem Ladungsspeicher 102a, 102b gekoppelt ist. Damit kann erreicht werden, dass der sechste Schalter 104f den zweiten Steuereingang 602b mit dem Ladungsspeicher 102a, 102b in der zweiten und/oder ersten Phase elektrisch leitfähig verbindet, z.B. solange eine von dem Ladungsspeicher 102a, 102b bereitgestellte elektrische Spannung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, z.B. größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert (d.h. dass dieser indirekt mittels des Ladungstransfersignals gesteuert wird).
  • Die Ladungspumpstufe 700 kann in einer Bootstrap-Schaltung bzw. Bootstrap-Konfiguration verschaltet sein oder werden.
  • Im Betrieb der Ladungspumpstufe 700 kann dem ersten Schalter 104a ein erstes Steuersignal clk2p (z.B. ein erster Steuertakt), z.B. kapazitiv 704a, eingekoppelt werden, z.B. mittels des ersten Steuereingangs 602a. Dem zweiten Schalter 104b kann ein zweites Steuersignal clk1p (z.B. ein zweite Steuertakt), z.B. kapazitiv 704b, eingekoppelt werden, z.B. mittels des zweiten Steuereingangs 602b. Der erste Steuerschaltkreis 602 kann zum Bereitstellen des ersten Steuersignals clk2p und/oder des zweiten Steuersignals clk1p eingerichtet sein oder werden. Das erste Steuersignal clk2p und das zweite Steuersignal clk1p können zeitlich zueinander verschoben sein, z.B. um den halben Ladungstransferzyklus (d.h. dessen Zyklushälfte) und/oder um die Dauer der ersten Teilstufen-Phase 151 und der zweiten Teilstufen-Phase 153 zusammen. Alternativ oder zusätzlich können das erste Steuersignal clk2p und das zweite Steuersignal clk1p komplementär zueinander sein (d.h. im Gegentakt zueinander eingerichtet).
  • Der ersten Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e (z.B. deren vierten Schalter 104d) kann ein drittes Steuersignal clk2n (z.B. ein dritter Steuertakt), z.B. kapazitiv 704c, eingekoppelt sein oder werden, z.B. mittels des dritten Steuereingangs 612a. Der zweite Steuerschaltkreises 612 kann zum Bereitstellen des dritten Steuersignals clk2n eingerichtet sein oder werden.
  • In den Ladungsspeicher 102a, 102b kann ein viertes Steuersignal pclk (auch als Ladungstransfersignal bezeichnet, z.B. ein vierter Steuertakt) eingekoppelt sein oder werden, z.B. mittels eines vierten Steuereingangs 622a kann. Die Ladungspumpstufe 700 kann einen dritten Steuerschaltkreis 622 aufweisen, welcher zum Bereitstellen des vierten Steuersignals pclk eingerichtet sein kann. Anschaulich kann der vierte Steuereingang 622a bzw. der vierte Steuerschaltkreis 622 mittels des Ladungsspeichers 102a, 102b kapazitiv mit der Schalterstruktur 104 gekoppelt sein oder werden.
  • Der vierte Steuereingang 622a (auch als Takteingang 622a bezeichnet) kann einen Takteingangsknoten aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. wenn die Ladungspumpstufe 700 mit ihrem vierten Steuereingang 622a mit einem zusätzlichen Schaltkreis verschaltet ist, z.B. mit dem dritten Steuerschaltkreis 622.
  • Der vierte Steuereingang 622a kann kapazitiv mit dem Ladungsspeicherknoten 702k bzw. der Schalterstruktur 104 gekoppelt sein (zum Verlagern von elektrischer Ladung mittels des Ladungsspeicherknotens gemäß einem mittels des Steuereingangs 622a eingekoppelten Ladungstransfersignals.
  • Mittels des ersten Schalters 104a lässt sich der Ladungsspeicherknoten 702k bzw. der Ladungsspeicher 102a, 102b zum Aufnehmen von elektrischer Ladung mit dem Eingangsknoten bzw. dem Eingang 110 elektrisch leitend verbinden, z.B. in der ersten Teilstufen-Phase 151 (auch als Ladephase 151 bezeichnet) des Ladungstransferzyklus. Mittels des ersten Schalters 104b lässt sich der Eingang 110 (bzw. eine an dem Eingang 110 anliegende elektrische Spannung, auch als "Vin" bezeichnet) von dem Ladungsspeicher 102a, 102b bzw. von dem vierten Steuersignal entkoppeln, z.B. in zumindest der dritten Teilstufen-Phase 753 und in der zweiten Teilstufen-Phase 753.
  • Mittels des zweiten Schalters 104b lässt sich der Ladungsspeicherknoten 702k bzw. der Ladungsspeicher 102a, 102b zum Abgeben von elektrischer Ladung mit dem Ausgangsknoten bzw. dem Ausgang 112 elektrisch leitend verbinden, z.B. in der dritten Teilstufen-Phase 755 (auch als Entladephase 755 bezeichnet) des Ladungstransferzyklus. Mittels des zweiten Schalters 104b lässt sich der Ausgang 112 (bzw. eine an dem Ausgang 112 anliegende elektrische Spannung, auch als "Vout" bezeichnet) von dem Ladungsspeicher 102a, 102b bzw. von dem vierten Steuersignal entkoppeln, z.B. in zumindest der ersten Teilstufen-Phase 751 und in der zweiten Teilstufen-Phase 753.
  • Die pro Ladungspumpstufe 700 bereitgestellte elektrische Spannungsdifferenz Vp (Vp = Vout – Vin) kann ungefähr dem Spitze-Tal-Wert des Ladungstransfersignals (pclk) entsprechen (z.B. im lastfreien Betrieb). Der Spitze-Tal-Wert des Ladungstransfersignals kann beispielsweise der elektrischen Versorgungsspannung entsprechen.
  • 8 veranschaulicht einen Signalverlauf 800 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist.
  • Der erste Steuerschaltkreis 602 kann zum Bereitstellen eines ersten Steuersignals 802 (auch als clk2p bezeichnet) und des zweiten Steuersignals 804 (auch als clk1p bezeichnet) eingerichtet sein oder werden.
  • Der zweite Steuerschaltkreises 612 kann zum Bereitstellen des dritten Steuersignals 806 eingerichtet sein oder werden.
  • Der vierte Steuerschaltkreises 622 kann zum Bereitstellen des Ladungstransfersignals 808 eingerichtet sein oder werden.
  • Gemäß dem Ladungstransfersignal 808 kann ein elektrisches Potential an dem Ladungsspeicher 102a, 102b bzw. dem Ladungsspeicherknoten 702k (bzw. eine sich daraus ergebende elektrische Spannung) verändert werden. Die elektrische Spannung des Ladungsspeichers 102a, 102b bzw. an dem Ladungsspeicherknoten 702k (auch als "Vint" oder interne elektrische Spannung bezeichnet) kann gemäß dem Ladungsspeicherzyklus zwischen Vin und Vout verlagert werden. Die pro Ladungspumpstufe bereitgestellte elektrische Spannungsdifferenz Vd kann ungefähr dem Spitze-Tal-Wert des Ladungstransfersignals 808 entsprechen (z.B. im lastfreien Betrieb).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine elektrische Spannung als elektrische Potentialdifferenz (Differenz zweier elektrischer Potentiale) verstanden werden, z.B. zwischen einem Ausgang und einem Eingang. Beispielsweise kann eine elektrische Spannung über einem Bauelement (d.h. die elektrische Spannung, welche über dem Bauelement abfällt) verstanden werden als die Differenz der elektrische Potentiale auf gegenüberliegenden Seiten (z.B. an den Anschlüssen) des Bauelements. Eine elektrische Spannung an einem Knoten (z.B. einen Anschluss, Eingang, Ausgang o.ä.) kann verstanden werden als die Differenz des elektrischen Potentials an dem Knoten zu einem elektrischen Referenzpotential (z.B. elektrische Masse). Angaben über mehrere elektrische Spannungen in einem Schaltkreis können sich auf dasselbe elektrische Referenzpotential beziehen.
  • Ist die elektrische Spannung an einem Knoten positiv, ist dessen elektrisches Potential größer als das elektrische Referenzpotential. Ist die elektrische Spannung an einem Knoten negativ, ist dessen elektrisches Potential kleiner als das elektrische Referenzpotential. Je größer die elektrische Spannung an einem Knoten ist, desto größer kann dessen elektrisches Potential sein. Eine elektrische Spannungsdifferenz (z.B. zwischen zwei Knoten) kann verstanden werden als die Differenz zweier elektrischer Spannungen, welche, wenn die zwei elektrische Spannungen auf dasselbe elektrische Referenzpotential bezogen sind, der Differenz der entsprechenden elektrischen Potentiale (z.B. zwischen den zwei Knoten) entspricht (d.h. unabhängig vom elektrischen Referenzpotential angegeben).
  • Das Ladungstransfersignal 808 kann einen ersten Zyklusabschnitt 808a (z.B. eine erste Zyklushälfte 808a) aufweisen und einen zweiten Zyklusabschnitt 808b (z.B. eine zweite Zyklushälfte 808b) aufweisen.
  • Eine negative Ladungspumpe (bzw. deren negative Ladungspumpstufe) kann folgendermaßen angesteuert sein oder werden: Während des ersten Zyklusabschnitts 808a kann das Ladungstransfersignal 808 derart eingerichtet sein, dass ein an dem Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten 702k) bereitgestelltes elektrisches Potential (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung) gleich zu ungefähr dem elektrischen Potential des Eingangs 110 (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung des Eingangs 110) ist oder größer als dieses. Während des zweiten Zyklusabschnitts 808b kann das Ladungstransfersignal 808 derart eingerichtet sein, dass ein an dem Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) bereitgestelltes elektrisches Potential (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung) gleich zu ungefähr dem elektrischen Potential des Ausgangs 112 (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung des Ausgangs 112) oder kleiner als dieses ist. Die negative Ladungspumpe kann ausgangsseitig beispielsweise eine Spannung bereitstellen, welcher kleiner ist als die eingangsseitig in diese eingekoppelte Spannung. Der Eingang 110 der eingangsseitigen Ladungspumpstufe einer Ladungspumpe kann auf dem kleinsten verfügbaren elektrischen Potential liegen, z.B. auf dem Referenzpotential (z.B. auf 0 Volt). Die oder jeder Schalter der negativen Ladungspumpe kann beispielsweise mittels NMOS-Transistoren bereitgestellt sein oder werden.
  • Der erste Zyklusabschnitt 808a kann die erste Phase 151 und optional eine zweite Phase 153 aufweisen oder daraus bestehen. Der zweite Zyklusabschnitt 808a kann die dritte Phase 155 und optional eine zusätzliche zweite Phase 153 aufweisen oder daraus bestehen.
  • Das erste Steuersignal 802 (einer negativen Ladungspumpe) kann derart eingerichtet sein, dass der Ladungsspeicher 102a, 102b mittels der Schalterstruktur 104 mit dem Eingang 110 elektrisch leitend verbunden ist (in der Ladephase 151), wenn der Ladungsspeicher 102a, 102b ein größeres elektrisches Potential aufweist als der Eingang 110. Wenn der Ladungsspeicher 102a, 102b mittels der Schalterstruktur 104 mit dem Eingang 110 elektrisch leitend verbunden ist kann von dem Ladungsspeicher 102a, 102b elektrische Ladung aus dem Eingang 110 abgegeben werden (auch als Ladungsabgabe bezeichnet).
  • Das zweite Steuersignal 804 kann derart eingerichtet sein, dass der Ladungsspeicher 102a, 102b mittels der Schalterstruktur 104 mit dem Ausgang 112 elektrisch leitend verbunden ist (in der Entladephase 855), wenn der Ladungsspeicher 102a, 102b ein kleineres elektrisches Potential aufweist als der Ausgang 112. Wenn der Ladungsspeicher 102a, 102b mittels der Schalterstruktur 104 mit dem Ausgang 112 elektrisch leitend verbunden ist kann von dem Ladungsspeicher 102a, 102b elektrische Ladung an den Ausgang 112 aufgenommen werden (auch als Ladungsaufnahme bezeichnet). Die Ladungsaufnahme und die Ladungsabgabe können zyklisch erfolgen (auch als Ladungspumpen bezeichnet), d.h. gemäß dem Ladungstransferzyklus.
  • Eine positive Ladungspumpe (bzw. deren positive Ladungspumpstufe) kann komplementär zu der negativen Ladungspumpe angesteuert sein oder werden. Mit anderen Worten können die Signale (d.h. das Ladungstransfersignal 808 und die Steuersignale invertiert zu dem dargestellten Signalverlauf sein. Die positive Ladungspumpe kann ausgangsseitig beispielsweise eine Spannung bereitstellen, welcher größer ist als die eingangsseitig in diese eingekoppelte Spannung. Der Eingang 110 der eingangsseitigen Ladungspumpstufe einer Ladungspumpe kann auf dem größten verfügbaren elektrischen Potential liegen, z.B. auf der Versorgungsspannung. Die oder jeder Schalter der positiven Ladungspumpe kann beispielsweise mittels PMOS-Transistoren bereitgestellt sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein rauscharmer Spannungshub bereitgestellt sein oder werden. Beispielsweise kann eine an dem Eingang 110 eingekoppelte elektrische Spannung und/oder eine an dem Ausgang 112 ausgekoppelte elektrische Spannung eine Welligkeit von weniger als 300 mV (Millivolt) aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 mV bis ungefähr 300 mV, bezüglich ungefähr 200 mV.
  • Wird die Ladungspumpstufe lastfrei (d.h. ohne am Verbraucher anliegende Last oder Stromverbraucher) betrieben, weist die interne elektrische Spannung Vint der Ladungspumpstufe einen Spitze-Tal-Wert (z.B. eine Amplitude) gleich dem Spitze-Tal-Werts des Ladungstransfersignals 808 oder weniger auf. Der Spitze-Tal-Wert des Ladungstransfersignals 808 (auch als Ladungstransferhub oder elektrischer Spannungshub bezeichnet) kann ungefähr VDD sein. Dann kann die elektrische Spannungsdifferenz zwischen dem Eingang 110 und dem Ausgang 112 der Ladungspumpstufe gleich dem Ladungstransferhub sein (mit anderen Worten Vp = Vout – Vin = VDD).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Ladephase 151 und die Entladephase 155 einen zeitlichen Abstand voneinander aufweisen (mittels der zweiten Phase 153), z.B. entsprechend der Dauer der zweiten Phase 153. Damit kann eine Entkopplung von einem elektrischen Potential des Ausgangs 112 erfolgen, so dass ein elektrischer Spannungsabfall über den ersten Schalter 104a verringert wird. Anschaulich wirken der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b als Spannungsteiler, welche die elektrische Potentialdifferenz (elektrische Spannung) zwischen dem Ausgang 112 und dem Eingang 110 unterteilen, so dass eine elektrische Spannung über den ersten Schalter 104a und/oder über den zweiten Schalter 104b kleiner oder gleich der elektrischen Spannung Vp vom Eingang 110 zum Ausgang 112 ist. Damit lassen sich weniger spannungsfeste Schalter (z.B. Niedervolt-Schalter) verwenden, z.B. dieselben Schalter, welche zum Betreiben der Logik (z.B. der Chiplogik) verwendet werden. Optional lässt sich die Querschnittsfläche (d.h. die belegte Chipfläche) der Schalter verringern oder alternativ oder zusätzlich die VDD vergrößern. Ferner lässt sich die Leistungsaufnahme der Ladungspumpstufe reduzieren, anschaulich da die Schalter mittels eines Steuersignals gesteuert werden können, welche auf VDD Level liegen, und/oder es kann auf eine Bootstrap-Schaltung für die Schalter verzichtet werden. Alternativ oder zusätzlich lässt sich die Gate-Kapazität der Schalter 104a, 104b (z.B. der Transistoren M1, M2) reduzieren bei gleichem Schaltwiderstand, was die Leistungsaufnahme der Ladungspumpstufe weiter reduziert.
  • 9 veranschaulicht eine Ladungspumpstufe 900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm. Die Ladungspumpstufe 900 weist eine erste Teilstufe 120a und eine zweite Teilstufe 120b auf, welche parallel zueinander zwischen den Ausgang 112 und den Eingang 110 gekoppelt sind (z.B. Gegentakt-Teilstufen 120a, 120b).
  • Die zwei Teilstufen 120a, 120b können jede einen Ladungsspeicher 102a, 102b (z.B. der erste Ladungsspeicher 102a oder der zweite Ladungsspeicher 102b) aufweisen, z.B. mittels Kondensatoren C1, C11 bereitgestellt.
  • Der erste Steuereingang 602a und der zweite Steuereingang 602b können überkreuzt verschaltet sein oder werden. Mit anderen Worten kann der erste Steuereingang 602a der ersten Teilstufe 120a mit dem zweiten Steuereingang 602b der zweiten Teilstufe 120b gekoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Steuereingang 602a der zweiten Teilstufe 120b mit dem zweiten Steuereingang 602b der ersten Teilstufe 120a gekoppelt sein oder werden.
  • Der erste Schalter 104a (z.B. aufweisend Transistor M2) der ersten Teilstufe 120a und der zweite Schalter 104b (z.B. aufweisend Transistor M11) der zweiten Teilstufe 120b können jeder mit dem ersten Steuereingang 602a der ersten Teilstufe 120a gekoppelt sein (d.h. diese können zum synchron Schalten eingerichtet sein). Der erste Schalter 104a (z.B. aufweisend Transistor M12) der zweiten Teilstufe 120b und der zweite Schalter 104b (z.B. aufweisend Transistor M1) der ersten Teilstufe 120a können jeder mit dem zweiten Steuereingang 602b der ersten Teilstufe 120a gekoppelt sein (d.h. diese können zum synchron Schalten eingerichtet sein).
  • Beispielsweise lassen sich die ersten Schalter 104a der zwei Teilstufen 120b um eine Zyklushälfte versetzt zueinander schalten, z.B. im Gegentakt. Alternativ oder zusätzlich dazu lassen sich die zweiten Schalter 104a der zwei Teilstufen 120b um eine Zyklushälfte versetzt zueinander schalten, z.B. im Gegentakt.
  • Die Konfiguration der Ladungspumpstufe 900 kann auch als Gegentaktkonfiguration (auch als "push-pull Konfiguration" bezeichnet) bezeichnet sein. Anschaulich können die zwei in die Ladungsspeicher 102a, 102b der Ladungspumpstufe 900 eingekoppelten Ladungstransfersignale im Gegentakt zueinander sein.
  • Die kapazitiven Kopplungen können mittels Kondensatoren C2, C3, C4, C12, C13, C14 bereitgestellt sein oder werden. Die Schalter können mittels Transistoren M3, M4, M5, M6, M13, M14, M15, M16 bereitgestellt sein oder werden.
  • 10 veranschaulicht einen Signalverlauf 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist.
  • In den ersten Steuereingang 602a der ersten Teilstufe 120a und/oder in den zweiten Steuereingang 602b der zweiten Teilstufe 120b kann ein erstes Steuersignal 802 (z.B. ein erster Steuertakt 802) eingekoppelt sein oder werden. In den ersten Steuereingang 602a der zweiten Teilstufe 120b und/oder in den zweiten Steuereingang 602b der ersten Teilstufe 120a kann ein zweites Steuersignal 804 (z.B. ein zweiter Steuertakt 804) eingekoppelt sein oder werden. Beispielsweise kann der erste Steuerschaltkreis 602 zum Bereitstellen des ersten Steuersignals 802 und des zweiten Steuersignals 804 eingerichtet sein oder werden. Das erste Steuersignal 802 und das zweite Steuersignal 804 können in ihrer Signalcharakteristik übereinstimmen und/oder zueinander zeitlich versetzt bereitgestellt sein oder werden, z.B. um einen Zyklusabschnitt 808a, 808b des Ladungstransferzyklus zeitlich versetzt, z.B. um die halbe Dauer des Ladungstransferzyklus (d.h. um dessen Zyklushälfte) zeitlich versetzt. Beispielsweise können das erste Steuersignal 802 und das zweite Steuersignal 804 phasenverschoben zueinander sein, z.B. um die erste Phase 151 und um die zweite Phase 153.
  • In den dritten Steuereingang 612a der ersten Teilstufe 120a kann ein drittes Steuersignal 806 (z.B. ein dritter Steuertakt 806) eingekoppelt sein oder werden. Der zweite Steuerschaltkreises 612 kann zum Bereitstellen des dritten Steuersignals eingerichtet sein oder werden. Das dritte Steuersignal 806 kann der Nivellierungsschaltung 104c, 104d, 104e der ersten Teilstufe 120a eingekoppelt sein oder werden und derart eingerichtet sein, dass deren Nivellierungsschaltung 104c, 104d, 104e in der zweiten Phase 153 des ersten Zyklusabschnitts 808a deren erste kapazitive Kopplung 704a mit deren Ladungsspeicher 102a, 102b koppelt.
  • In den dritten Steuereingang 612a der zweiten Teilstufe 120b kann ein zusätzliches drittes Steuersignal 816 (z.B. ein dritter Steuertakt 806) eingekoppelt sein oder werden. Der zweite Steuerschaltkreises 612 kann zum Bereitstellen des zusätzlichen dritten Steuersignals 816 eingerichtet sein oder werden. Das zusätzliches dritte Steuersignal 816 kann der Nivellierungsschaltung 104c, 104d, 104e der zweiten Teilstufe 120b eingekoppelt sein oder werden und derart eingerichtet sein, dass deren Nivellierungsschaltung 104c, 104d, 104e in der zweiten Phase 153 des zweiten Zyklusabschnitts 808b deren erste kapazitive Kopplung 704a mit deren Ladungsspeicher 102a, 102b koppelt.
  • Das dritte Steuersignal 806 und das zusätzliche dritte Steuersignal 816 können in ihrem Signalverlauf übereinstimmen und/oder phasenverschoben zueinander sein, z.B. um die halbe Dauer des Ladungstransferzyklus (auch als Zyklushälfte bezeichnet).
  • In einen vierten Steuereingang 622a der ersten Teilstufe 120a kann ein viertes Steuersignal 808 (z.B. ein vierter Steuertakt 808) eingekoppelt sein oder werden (auch als erstes Ladungstransfersignal 808 bezeichnet). Der dritte Steuerschaltkreis 622 kann zum Bereitstellen des vierten Steuersignals 808 eingerichtet sein oder werden.
  • In einen vierten Steuereingang 622a der zweiten Teilstufe 120b kann ein zusätzliches viertes Steuersignal 818 (z.B. ein zusätzlicher vierter Steuertakt 818) eingekoppelt sein oder werden (auch als zweites Ladungstransfersignal 818 bezeichnet). Der dritte Steuerschaltkreis 622 kann zum Bereitstellen des zusätzlichen vierten Steuersignals 808 eingerichtet sein oder werden.
  • Das vierte Steuersignal 808 und das zusätzliche vierte Steuersignal 818 können in ihrer Signalcharakteristik (z.B. Spitze-Tal-Wert, Periodendauer, zeitlicher Mittelwert, Signalform) übereinstimmen und/oder phasenverschoben zueinander sein, z.B. um die Zyklushälfte. Die pro Ladungspumpstufe bereitgestellte elektrische Spannungsdifferenz Vd kann ungefähr dem Spitze-Tal-Wert des vierten Steuersignals 808 bzw. des zusätzlichen vierten Steuersignals 818 entsprechen (z.B. im lastfreien Betrieb).
  • Der Ladungstransferzyklus kann mittels eines Referenztakts 1002 (auch als "clock" bezeichnet) bereitgestellt, z.B. synchronisiert, sein oder werden. Der Referenztakt 1002 kann mittels eines Taktgebers bereitgestellt sein oder werden. Der Referenztakt 1002 kann in die Steuerschaltkreise 602, 612, 622 der Ladungspumpstufe eingekoppelt werden. Damit kann erreicht werden, dass die Steuerschaltkreise 602, 612, 622 der Ladungspumpstufe synchron zueinander laufen.
  • Im Allgemeinen kann ein Taktsignal (z.B. der Referenztakt) einen von unterschiedlichen Signalverläufen aufweisen, z.B. eine Trapez-Signalform, eine Rechteck-Signalform, eine Dreieck-Signalform oder eine Überlagerung derer.
  • Eine negative Ladungspumpe (bzw. deren negative Ladungspumpstufe) kann folgendermaßen angesteuert sein oder werden: Das Ladungstransfersignal 808 kann sich zwischen dem ersten Zyklusabschnitt 808a und dem zweiten Zyklusabschnitt 808b unterscheiden. Während des ersten Zyklusabschnitts 808a kann das erste Ladungstransfersignal 808 derart eingerichtet sein, dass ein an dem Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) der ersten Teilstufe 120a bereitgestelltes elektrisches Potential (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung) gleich zu ungefähr dem elektrischen Potential des Eingangs 110 (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung des Eingangs 110) oder größer als dieses ist. Während des zweiten Zyklusabschnitts 808b kann das erste Ladungstransfersignal 808 derart eingerichtet sein, dass ein an dem Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) der ersten Teilstufe 120a bereitgestelltes elektrisches Potential (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung) gleich zu ungefähr dem elektrischen Potential des Ausgangs 112 (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung des Ausgangs 112) oder kleiner als dieses ist.
  • Das zweite Ladungstransfersignal 818 kann sich zwischen dem ersten Zyklusabschnitt 808a und dem zweiten Zyklusabschnitt 808b unterscheiden. Während des ersten Zyklusabschnitts 808a kann das zweite Ladungstransfersignal 818 derart eingerichtet sein, dass ein an dem Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) der zweiten Teilstufe 120b bereitgestelltes elektrisches Potential (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung) gleich zu einem elektrischen Potential des Ausgangs 112 (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung des Ausgangs 112) und/oder des Ladungsspeichers 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) der ersten Teilstufe 120a oder kleiner als dieses ist. Während des zweiten Zyklusabschnitts 808b kann das zweite Ladungstransfersignal 818 derart eingerichtet sein, dass ein an dem Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) der zweiten Teilstufe 120b bereitgestelltes elektrisches Potential (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung) gleich zu einem elektrischen Potential des Eingangs 110 (bzw. eine daraus resultierende elektrische Spannung des Eingangs 110) und/oder des Ladungsspeichers 102a, 102b (bzw. Ladungstransferknoten) der ersten Teilstufe 120a oder größer als dieses ist.
  • Die Steuersignale (d.h. das erste Steuersignal 802, das zweite Steuersignal 804 und die Ladungstransfersignale 808, 818) können derart eingerichtet sein, dass die Ladungsaufnahme der ersten Teilstufe 120a und die Ladungsabgabe der zweiten Teilstufe 120b gleichzeitig erfolgen (Gegentakt). Alternativ oder zusätzlich können die Steuersignale derart eingerichtet sein, dass die Ladungsaufnahme der zweiten Teilstufe 120b und die Ladungsabgabe der ersten Teilstufe 120a gleichzeitig erfolgen. Die Ladungsaufnahme und die Ladungsabgabe können zyklisch erfolgen.
  • Optional kann die zweite Phase 153 des ersten Zyklusabschnitts 808a und/oder die zweite Phase des zweiten Zyklusabschnitts 808b weggelassen werden, z.B. wenn das zweite Steuersignal 804 und das erste Steuersignal 802 im Gegentakt zueinander eingerichtet sind (z.B. wenn das erste Steuersignal 802 und das zweite Steuersignal 804 invertiert zueinander sind).
  • Eine positive Ladungspumpe (bzw. deren positive Ladungspumpstufe) kann komplementär zu der negativen Ladungspumpe angesteuert sein oder werden. Mit anderen Worten können die Signale (d.h. das Ladungstransfersignale 808, 818 und die Steuersignale invertiert zu dem dargestellten Signalverlauf sein.
  • 11A veranschaulicht einen elektrischen Potentialverlauf 1100a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem ein elektrisches Potential 801 (in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist. Beispielsweise kann der elektrische Potentialverlauf 1100a in einem lastfreien Zustand einer Ladungspumpstufe auftreten.
  • Das elektrische Potential 1112 des Ausgangs 112 (ausgangsseitiges elektrisches Potential 1112, Vout) kann sich von dem elektrischen Potential 1110 des Eingangs 110 (eingangsseitiges Potential 1110, Vin) unterscheiden, z.B. größer sein (bei einer positiven Ladungspumpe) oder keiner sein (bei einer negativen Ladungspumpe) als das eingangsseitige elektrische Potential 1110. Das elektrische Potential 1702k des Ladungsspeichers 102a, 102b (bzw. des Ladungstransferknotens 702k), auch als Ladungstransferpotential 1702k bezeichnet, kann zwischen dem eingangsseitigen elektrischen Potential 1110 und dem ausgangsseitigen elektrischen Potential 1112 hin- und her wechseln. Der Spitze-Tal-Wert (z.B. Amplitude) des Ladungstransferpotentials 1702k kann ungefähr VDD entsprechen.
  • Das elektrische Potential 1104a des ersten Schalters 104a (mittels des ersten Schaltersignals 1104a gesteuert), z.B. an dessen Steuereingang 602a, kann sich in der Ladephase 151 von dem Ladungstransferpotential 1702k unterscheiden (so dass der erste Schalter 104a geschlossen ist) und ansonsten gleich dazu sein (so dass der erste Schalter 104a geöffnet ist). Alternativ oder zusätzlich kann sich das erste Schaltersignal 1104a in der Ladephase 151 von dem eingangsseitigen Potential 1110 und/oder von dem ausgangsseitigen Potential 1112 unterscheiden (so dass der erste Schalter 104a geöffnet ist).
  • Beispielsweise kann das ausgangsseitige Potential 1112 auf ungefähr –8 Volt liegen und das eingangsseitige Potential 1110 kann auf ungefähr –5,3 Volt liegen (z.B. bezüglich elektrischer Masse). Der Spitze-Tal-Wert (z.B. die Amplitude) des Ladungstransferpotentials 1702k (und/oder VDD) kann ungefähr 2,7 Volt betragen. Im lastfreien Zustand (d.h. unbelastet) kann die Ladungspumpstufe einen elektrischen Spannungshub Vp von ungefähr VDD bereitstellen.
  • Die Dauer der Ladephase 151 kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,01 µs bis ungefähr 0,1 µs liegen, z.B. ungefähr 0,036 µs. Alternativ oder zusätzlich kann die Dauer der Ladephase 151 der Dauer der Entladephase 155 entsprechen. Die Dauer der zweiten Teilstufen-Phase 1153 kann weniger sein als ungefähr 100 ns (Nanosekunden), z.B. kürzer als ungefähr 10 ns, z.B. kürzer als ungefähr 1 ns.
  • 11B veranschaulicht einen elektrischen Potentialverlauf 1100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, analog zu 11A.
  • Das elektrische Potential 1104b des zweiten Schalters 104b (mittels des zweiten Steuersignals clk1p gesteuert), z.B. an dessen Steuereingang 602b eingekoppelt, kann sich in der Entladephase 155 von dem ausgangsseitigen Potential 1112 unterscheiden (so dass der zweite Schalter 104b geschlossen ist) und ansonsten gleich dazu sein (so dass der zweite Schalter 104b geöffnet ist). Alternativ oder zusätzlich kann sich das zweite Steuersignal 1104b in der Ladephase 151 und in der Entladephase 155 von dem Ladungstransferpotential 1702k unterscheiden.
  • 12A veranschaulicht einen elektrischen Potentialverlauf 1200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, analog zu 12A, beispielsweise in einem belasteten Zustand der Ladungspumpstufe (d.h. wenn ein elektrischer Verbraucher die ausgekoppelte Vout abnimmt).
  • 12B veranschaulicht einen elektrischen Potentialverlauf 1200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, analog zu 12B, beispielsweise in einem belasteten Zustand der Ladungspumpstufe.
  • 13A veranschaulicht einen Pegelwandler-Schaltkreis 1300a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler-Schaltkreis 1300a kann eine Signalquelle 1302 (z.B. aufweisend einen ersten Pegelwandler 1302 und/oder einen Gegentaktgenerator 1302 oder daraus gebildet) und einen zweiten Pegelwandler 1304 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalquelle 1302 den ersten Pegelwandler 1302 aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. zum Bereitstellen eines oder mehrerer Pegelwandler-Signale eingerichtet sein, z.B. pegelgewandelter Taktsignale). Die Signalquelle 1302 muss beispielsweise nicht zwangsläufig zum Bereitstellen zweier komplementärer Signale eingerichtet sein.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Signalquelle 1302 einen Gegentaktgenerator aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. zum Bereitstellen zweier komplementärer Signale eingerichtet sein). Die Signalquelle 1302 muss beispielsweise nicht zwangsläufig zum Bereitstellen eines Pegelwandler-Signals (z.B. eines pegelgewandelten Taktsignals) eingerichtet sein.
  • In einer oder mehreren alternativen Ausführungsformen kann die Signalquelle 1302 den Gegentaktgenerator und den ersten Pegelwandler aufweisen (d.h. zum Bereitstellen zweier komplementärer Pegelwandler-Signale, z.B. komplementärer pegelgewandelter Taktsignale, eingerichtet sein.
  • Die Signalquelle 1302 (z.B. der erste Pegelwandler 1302) kann ausgangsseitig 1302a kapazitiv 1306 mit einem Eingang 1304e des zweiten Pegelwandlers 1304 gekoppelt sein oder werden. Mittels der kapazitiven Kopplung 1306 können der erste Pegelwandler 1302 und der zweite Pegelwandler 1304 galvanisch voneinander getrennt sein oder werden.
  • Beispielsweise kann die kapazitiven Kopplung 1306 einen Ladungsspeicher (z.B. einen Transistor) aufweisen, welcher den ersten Pegelwandler 1302 ausgangsseitig mit einem Eingang 1304e des zweiten Pegelwandlers 1304 kapazitiv gekoppelt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Pegelwandler-Schaltkreis 1300a ungefähr 20% weniger (z.B. ungefähr 10% weniger) Ausgangsleistung der Ladungspumpen benötigen, welche den Pegelwandler-Schaltkreis 1300a versorgen, als eine herkömmliche Pegelwandler-Kaskadierung. Damit kann anschaulich ungefähr 10% bis 20% weniger Chipfläche für die Ladungspumpen und/oder Halte-Kondensatoren benötigt werden, was insgesamt bis zu ungefähr 40% der gesamten Chipfläche (z.B. ungefähr 2.38 mm2) einspart. Die gesamte Leistungsaufnahme des Chips kann damit reduziert werden, z.B. auf weniger als 6,6 Milliwatt (z.B. eine Stromaufnahme von weniger als 2,4 mA bei 2,75 V). Allein die Ladungspumpen können ungefähr die Hälfte der Leistungsaufnahme des Chips verursachen.
  • Im Folgenden wird auf den ersten Pegelwandler 1302 und das von diesem erzeugte erste Pegelwandler-Signal Bezug genommen. Analog dazu kann der Gegentaktgenerator 1302 eingerichtet sein. Beispielsweise kann das erste Pegelwandler-Signal zwei komplementäre Pegelwandler-Signale aufweisen, d.h. es kann ein erstes Pegelwandler-Signal und ein dazu komplementäres erstes Pegelwandler-Signal erzeugt werden. Alternativ kann anstatt des ersten Pegelwandler-Signals ein nicht pegelgewandeltes Gegentaktsignal (z.B. mit einem gleichbleibenden Pegel wie das zugehörige Eingangssignal und/oder auf Pegel der Versorgungsspannung) erzeugt werden.
  • 13B veranschaulicht einen Pegelwandler 1300b, z.B. den ersten Pegelwandler 1302, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler 1300b (z.B. der erste Pegelwandler 1302) kann einen ersten Anschluss 1352 (auch als Hochvolt-Anschluss 1352 oder VDDH-Anschluss bezeichnet) und einen zweiten Anschluss 1354 (auch als Referenz-Anschluss 1354 bezeichnet) aufweisen, zwischen denen eine elektrische Referenzspannung (z.B. eine positive elektrische Referenzspannung, z.B. eine positive elektrische Hochvolt-Spannung, beispielsweise 3,3 Volt oder mehr) anliegen kann. An dem zweiten Anschluss 1354 kann beispielsweise elektrische Masse anliegen.
  • Der Pegelwandler 1300b (z.B. der erste Pegelwandler 1302) kann ferner eingangsseitig einen dritten Anschluss 1302e (auch als Signaleingang-Anschluss oder Eingang 1302e bezeichnet) und einen vierten Anschluss 1358 (auch als Versorgungsspannung-Anschluss 1358 bezeichnet) aufweisen. Zwischen dem Versorgungsspannung-Anschluss 1358 und dem Referenz-Anschluss 1354 kann eine positive elektrische Versorgungsspannung (beispielsweise weniger als ungefähr 2,5 Volt, z.B. ungefähr 1,5 Volt) anliegen, welche kleiner ist als die elektrische Referenzspannung, z.B. kleiner als 50% der elektrische Referenzspannung. Die Referenzspannung kann mittels einer Ladungspumpe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen bereitgestellt sein oder werden.
  • Ferner kann der Pegelwandler 1300b (z.B. der erste Pegelwandler 1302) einen Gegentaktgenerator 602g aufweisen, welche mit dem Betriebsspannung-Anschluss 1358 und dem Signaleingang-Anschluss 1302e gekoppelt ist. Beispielsweise kann der Gegentaktgenerator 602g, wie in 13B veranschaulicht, zwei kaskadierte Inverter (erster Inverter MP1, MN1 und zweiter Inverter MP2, MN2) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. CMOS-Inverter. Der Gegentaktgenerator 602g kann basierend auf einem an dem Signaleingang-Anschluss 1302e eingekoppelten Signal (z.B. Basis-Steuersignal) zwei gegengetaktete (d.h. komplementäre) Signale "abuf" und "xabuf" bereitstellen. Beispielsweise kann der Gegentaktgenerator 602g eingerichtet sein, das Basis-Steuersignal mittels des ersten Inverters MP1, MN1 (beispielsweise aufweisend zwei Transistoren MP1, MN1 in CMOS-Konfiguration) zu invertieren und das invertierte Steuersignal xabuf bereitzustellen. Zusätzlich kann der der Gegentaktgenerator 602g eingerichtet sein, das invertierte Steuersignal xabuf mittels des zweiten Inverters MP2, MN2 (beispielsweise aufweisend zwei Transistoren MP2, MN2 in CMOS-Konfiguration) zu invertieren und das zusätzliche invertierte Steuersignal abuf bereitzustellen.
  • Ferner kann der Pegelwandler 1300b (z.B. der erste Pegelwandler 1302) ein kreuzgekoppeltes Latch 1364 (z.B. aufweisend Transistorpaar MP3, MN3 in CMOS-Konfiguration und Transistorpaar MP4, MN4 in CMOS-Konfiguration) und eine Inverterstruktur 1366 (auch als Ausgangsinverter bezeichnet) aufweisen. Die Inverterstruktur 1366 kann zwei Schalter 1366s aufweisen, welche sich in ihrem Leitungstyp unterscheiden (z.B. zwei Transistoren MP5 und MN5 in CMOS-Konfiguration).
  • Beispielsweise kann der Pegelwandler 1300b mehrere Transistoren vom n-Kanal Leitungstyp aufweisen (MN1 bis MN5) und mehrere Transistoren vom p-Kanal Leitungstyp aufweisen (MP1 bis MP5). Beispielsweise können die Transistoren MP3, MP4, MN3, MN4 des kreuzgekoppelten Latches 1364 und die Transistoren MP5, MN5 der Inverterstruktur 1366 Hochvolt-Transistoren sein. Alternativ oder zusätzlich können die Transistoren MN1, MN2, MP1, MP2 des Gegentaktgenerators 602g Niedervolt-Transistoren sein.
  • 14A veranschaulicht einen Pegelwandler 1400a, z.B. den ersten Pegelwandler, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Das kreuzgekoppelte Latch 1364 des Pegelwandlers 1400a kann beispielsweise drei in Reihe verschaltete Transistoren (mit zusätzlichen Transistoren MP6 und MP7) zwischen dem ersten Anschluss 1352 und dem zweiten Anschluss 1354 aufweisen, was die Umschaltgeschwindigkeit des Latches verbessert (z.B. Schaltverzögerungen reduziert) und/oder den Stromverbrauch im Umschaltvorgang des Latches verringert.
  • Optional kann eine größere elektrische Versorgungsspannung (beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 2 Volt bis ungefähr 2,7 Volt) und/oder eine größere elektrische Referenzspannung ermöglicht werden (beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 4 Volt bis ungefähr 6 Volt, z.B. ungefähr 4 Volt).
  • Beispielsweise können die Transistoren MP3, MP4, MP6, MP7, MN3, MN4 des kreuzgekoppelten Latches 1364 und die Transistoren MP5, MN5 der Inverterstruktur 1366 Hochvolt-Transistoren sein. Alternativ oder zusätzlich können die Transistoren MN1, MN2, MP1, MP2 des Gegentaktgenerators 602g Niedervolt-Transistoren sein.
  • 14B veranschaulicht einen Pegelwandler 1400b, z.B. den ersten Pegelwandler, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler 1400b kann n-Kanal (z.B. NMOS) Transistoren MN1 bis MN10 aufweisen und p-Kanal (z.B. PMOS) Transistoren MP1 und MP2 aufweisen.
  • 15 veranschaulicht einen Pegelwandler 1500, z.B. den ersten Pegelwandler, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler 1500 kann einen erste Pegelwandlerstufe 1500a aufweisen und eine zweite Pegelwandlerstufe 1500b (aufweisend Widerstände R1, R2), welche miteinander gekoppelt sind. Ferner kann der Pegelwandler 1500 eine Inverterstruktur 1366 (aufweisend einen Ausgangsinverter MP11, MN11) aufweisen, welche mehrere seriell verschaltete Inverter aufweist zum Reduzieren eines Phasenunterschieds der zwei komplementären Signale Y und Y_n.
  • Ferner kann der Pegelwandler 1500 einen zusätzlichen Anschluss 1360 (auch als Stützspannung-Anschluss 1360 bezeichnet) aufweisen. Zwischen dem zusätzlichen Anschluss 1360 und dem zweiten Anschluss 1354 kann eine elektrische Stützspannung (beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 2,5 Volt bis ungefähr 3 Volt) anliegen, welche kleiner ist als die elektrische Referenzspannung, z.B. kleiner als 50% der elektrischen Referenzspannung, und/oder größer ist als die elektrische Versorgungsspannung. Die elektrische Referenzspannung kann beispielsweise mehr als 6 Volt betragen, z.B. ungefähr 8 V.
  • Die elektrische Stützspannung kann mittels einer Ladungspumpe gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellt sein oder werden.
  • Ferner kann der Pegelwandler 1500 einen zusätzlichen Referenz-Anschluss 1356 (auch als VSSL-Anschluss oder zweiter Hochvolt-Anschluss 1356 oder negativer Hochvolt-Anschluss 1356 bezeichnet) aufweisen, an dem eine zusätzliche elektrische Referenzspannung angelegt werden kann (z.B. eine negative elektrische Referenzspannung, z.B. eine negative elektrische Hochvolt-Spannung, beispielsweise –3,3 Volt oder mehr).
  • Der Ausgang 1304a des Ausgangsinverters 1366 kann zwei komplementäre Anschlüsse Y, Y_n aufweisen, von denen ein erster Anschluss Y zum Auskoppeln des Eingangssignals A gemäß der elektrische Referenzspannung (z.B. eine positive elektrische Referenzspannung) und ein zweiter Anschluss Y_n zum Auskoppeln des Eingangssignals A gemäß der zusätzlichen elektrischen Referenzspannung (z.B. eine negative elektrische Referenzspannung) eingerichtet ist.
  • Der Pegelwandler 1500 kann n-Kanal (z.B. NMOS) Transistoren MN1 bis MN14 aufweisen und p-Kanal (z.B. PMOS) Transistoren MP1 und MP11 aufweisen.
  • 16A veranschaulicht einen Pegelwandler 1600a, z.B. den ersten Pegelwandler 1302 und/oder den zweiten Pegelwandler 1304, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler 1600 kann einen Eingang 1600e (z.B. Eingang 1304e oder Eingang 1302e) und einen Ausgang 1600a (z.B. Ausgang 1304a oder Ausgang 1302a) aufweisen. Der Pegelwandler 1600 kann eingerichtet sein, ein an dem Eingang 1600e eingekoppeltes erstes Signal 1602 in ein zweites Signal 1604 umzuwandeln und an dem Ausgang 1602a auszukoppeln. Anschaulich kann der Pegelwandler 1600a eingerichtet sein, den Signalverlauf des ersten Signals 1602 aus einem ersten elektrischen Spannungsbereich in einen zweiten davon verschiedenen elektrischen Spannungsbereich abzubilden. Das zweite Signal 1604 (auch als Pegelwandler-Signal 1604 bezeichnet) kann einen größeren Pegel 1604p (Signalpegel, auch als Ausgangspegel bezeichnet) aufweisen als das erste Signal 1602p, z.B. einen Pegel gemäß einem an einem Hochvolt-Anschluss 1606 (z.B. erster Hochvolt-Anschluss 1352 oder zweiter Hochvolt-Anschluss 1354) des Pegelwandlers 1600a anliegenden elektrischen Potentials.
  • Ein Pegel kann als Maß verstanden werden, welcher eine relative Lage eines Signals zu einem elektrischen Referenzpotential repräsentiert, z.B. dessen Spitze-Tal-Wert, Scheitelwert, zeitlichen Mittelwert oder Amplitude. Beispielsweise kann das zweite Signal 1604 einen zeitlichen Mittelwert gemäß dem an einem Hochvolt-Anschluss 1606 anliegenden elektrischen Potential, einen Spitze-Tal-Wert gemäß dem an einem Hochvolt-Anschluss 1606 anliegenden elektrischen Potential und/oder einen Scheitelwert gemäß dem an einem Hochvolt-Anschluss 1606 anliegenden elektrischen Potential aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste Signal 1602 und das zweite Signal 1604 in einer Signalcharakteristik übereinstimmen, z.B. in zumindest einer Frequenz, einem Spektrum, einem Signalverlauf, einer Signalform, o.ä.
  • 16B veranschaulicht einen Pegelwandler 1600b, z.B. einen ersten Pegelwandler 1302 und/oder einen zweiten Pegelwandler 1304, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler 1600b kann eine Ladungspumpe 1362 aufweisen, z.B. eine Pelliconi-Ladungspumpe. Im Fall des zweiten Pegelwandlers 1304 kann die kapazitive Kopplung 1306 den Ladungsspeicher 102a, 102b der Ladungspumpe 1362 bereitstellen.
  • Ferner kann der Pegelwandler 1600b eine Inverterstruktur 1366 aufweisen. Die Inverterstruktur 1366 kann zwischen den Eingang 1600e des Pegelwandlers 1600b den Ausgang 1600a des Pegelwandlers 1600b geschaltet sein oder werden.
  • Die Ladungspumpe 1362 kann eingerichtet sein, eine elektrische Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur 1366 (elektrische Inverter-Schaltspannung) bereitzustellen. Mit anderen Worten kann ein Ladungsspeicherknoten 702k der Ladungspumpe 1362 (bzw. deren Ladungspumpstufe) mit einem Steuereingang 1366e der Inverterstruktur 1366 gekoppelt sein, z.B. mit einem Gate der Transistoren der Inverterstruktur 1366. Beispielsweise kann die Ladungspumpe 1362, bzw. deren Ladungspumpstufe, mit ihrem Takteingang 622a bzw. Ladungsspeicherknoten, mit dem Eingang 1600e des Pegelwandlers 1600b gekoppelt sein oder werden. Damit kann das Schalten der Inverterstruktur 1366 gemäß einem Takt der Ladungspumpe 1362 (d.h. gemäß dem Ladungstransferzyklus) erfolgen. Der von der Ladungspumpe 1362 bereitgestellte Spannungshub Vp kann dem Spitze-zu-Tal-Wert des in die Inverterstruktur 1366 eingekoppelten Steuersignals entsprechen.
  • Die Ladungspumpe 1362, bzw. deren Ladungspumpstufe, kann ein Latch aufweisen, d.h. zwei miteinander kreuzverkoppelte Inverter (z.B. CMOS-Inverter), z.B. ein Latch in Pelliconi-Konfiguration.
  • 17A veranschaulicht einen Pegelwandler 1700a, z.B. den ersten Pegelwandler 1302 und/oder den zweiten Pegelwandler 1304, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Ladungspumpe 1362 kann zwei Teilstufen 120a, 120b (erste Teilstufe 120a und zweite Teilstufe 120b) aufweisen, welche parallel zueinander verschaltet sind. Die zwei Teilstufen 120a, 120b können zwischen die Inverterstruktur 1366 und den Eingang 1600e geschaltet sein oder werden. Damit kann das Schalten der Inverterstruktur 1366 gemäß einem Takt der ersten Teilstufe 120a und der zweiten Teilstufe 120b erfolgen. Beispielsweise können die erste Teilstufe 120a und die zweite Teilstufe 120b im Gegentakt zueinander eingerichtet sein (auch als komplementäre Teilstufen 120a, 120b bezeichnet).
  • 17B veranschaulicht einen Pegelwandler-Schaltkreis 1700b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler-Schaltkreis 1700b kann eine zusätzliche Signalquelle 1308 (z.B. einen dritten Pegelwandler 1302 und/oder einen zusätzlichen Gegentaktgenerator 1302) und den zweiten Pegelwandler 1304 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle 1308 den dritten Pegelwandler 1308 aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. zum Bereitstellen eines oder mehrerer Pegelwandler-Signale eingerichtet sein, z.B. pegelgewandelter Datensignale). Die zusätzliche Signalquelle 1308 muss beispielsweise nicht zwangsläufig zum Bereitstellen zweier komplementärer Signale eingerichtet sein.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle 1308 einen Gegentaktgenerator aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. zum Bereitstellen zweier komplementärer Signale eingerichtet sein). Die zusätzliche Signalquelle 1308 muss beispielsweise nicht zwangsläufig zum Bereitstellen eines Pegelwandler-Signals (z.B. pegelgewandelter Datensignale) eingerichtet sein.
  • In einer oder mehreren alternativen Ausführungsformen kann die zusätzliche Signalquelle 1308 den Gegentaktgenerator und den dritten Pegelwandler aufweisen (d.h. zum Bereitstellen zweier komplementärer Pegelwandler-Signale, z.B. komplementärer pegelgewandelter Datensignale) eingerichtet sein.
  • Die zusätzliche Signalquelle 1308 (z.B. der dritte Pegelwandler 1308) kann ausgangsseitig kapazitiv mit einem Takteingang 622a des zweiten Pegelwandlers 1304 gekoppelt sein, z.B. mit dem Takteingang 622a der zweiten Ladungspumpe des zweiten Pegelwandlers 1304. Die Signalquelle 1302 (z.B. der erste Pegelwandler 1302) kann dem zweiten Pegelwandler 1304 beispielsweise ein periodisches Signal (z.B. ein Pegelwander-Signal) einkoppeln.
  • Die zusätzliche Signalquelle 1308 (z.B. der dritte Pegelwandler 1308) kann eingangsseitig 1308e (d.h. mit seinem Eingang 1308e) mit dem Eingang 1302e (z.B. Dateneingang 1302e) des ersten Pegelwandlers 1302 gekoppelt sein, z.B. mittels eines gemeinsamen Anschlusses 1704 oder Anschlussterminals 1704. Die zusätzliche Signalquelle 1308 (z.B. der dritte Pegelwandler 1308) kann zum Bereitstellen eines dritten Signals (z.B. eines dritten Pegelwandlersignals) eingerichtet sein, welches dem zweiten Pegelwandler 1304 kapazitiv eingekoppelt wird. Die zusätzliche Signalquelle 1308 (z.B. der dritte Pegelwandler 1308) kann dem zweiten Pegelwandler 1304 beispielsweise ein aperiodisches Signal (z.B. ein Datensignal) und/oder zwei komplementäre aperiodische Signal (z.B. Datensignale) einkoppeln.
  • Das zweite Pegelwandlersignal kann einen größeren Pegel (Signalpegel) aufweisen als das dritte Pegelwandlersignal (und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsingale). Beispielsweise kann das zweite Pegelwandlersignal eine größere Amplitude aufweisen als das dritte Pegelwandlersignal (und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsingale), einen größeren zeitlichen Mittelwert als das dritte Pegelwandlersignal (und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsingale), einen größeren Spitze-Tal-Wert als das dritte Pegelwandlersignal und/oder einen größeren Scheitelwert als das dritte Pegelwandlersignal (und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsingale).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das dritte Pegelwandlersignal (und/oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsingale) und das zweite Signal in einer Signalcharakteristik übereinstimmen, z.B. in zumindest einer Frequenz, einem Spektrum, o.ä.
  • Im Folgenden wird auf den dritten Pegelwandler 1308 und das von diesem erzeugte dritten Pegelwandler-Signal Bezug genommen. Analog dazu kann der zusätzliche Gegentaktgenerator 1308 eingerichtet sein. Beispielsweise kann das dritte Pegelwandler-Signal zwei komplementäre Pegelwandler-Signale aufweisen, d.h. es kann ein drittes Pegelwandler-Signal und ein dazu komplementäres drittes Pegelwandler-Signal erzeugt werden. Alternativ kann anstatt des dritten Pegelwandler-Signals ein nicht pegelgewandeltes zusätzliches Gegentaktsignal erzeugt werden.
  • 18 veranschaulicht einen Pegelwandler-Schaltkreis 1800 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Pegelwandler-Schaltkreis 1800 kann einen Pegelwandler 1302 (auch als erster Pegelwandler 1302 bezeichnet) und eine Inverterstruktur 1366 aufweisen. Die Inverterstruktur 1366 kann zwei komplementäre Inverter (z.B. CMOS-Inverter) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. einen ersten Inverter MP1, MN1 und einen zweiten Inverter MP2, MN2.
  • Der Ausgang 1302a des ersten Pegelwandlers 1302 kann zwei komplementäre Anschlüsse Yp, Yn aufweisen, von denen ein erster Anschluss Yp zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals clk4vp (z.B. eines positiven Pegelwandlersignals) und ein zusätzlicher erster Anschluss Yn zum Bereitstellen eines zusätzlichen ersten Pegelwandlersignals clk4vn (z.B. eines negativen Pegelwandlersignals) eingerichtet sein kann. Beispielsweise kann der erste Pegelwandlers 1302 einen Gegentaktgenerator 602g aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Ferner kann der Pegelwandler-Schaltkreis 1800 eine Ladungspumpe 1362 aufweisen, deren Ladungsspeicher 102a, 102b zwischen ihre Schalterstruktur 104 (z.B. aufweisend ein erstes Latch MN5, MP5, Mp6, MN6 und/oder ein zweites Latch MN3, MP3, MP4, MN4 oder daraus gebildet) und den ersten Pegelwandler 1302 geschaltet ist. Die Ladungspumpe 1362 kann zwei parallel verschaltete (z.B. komplementäre) Teilstufen 120a, 120b aufweisen, von denen eine erste Teilstufe 120a eingangsseitig 622a mit dem ersten Anschluss Yp des Ausgangs 1302a und/oder eine zweite Teilstufe 120b eingangsseitig 622a mit dem zusätzlichen ersten Anschluss Yn des Ausgangs 1302a gekoppelt sein oder werden kann.
  • Der Ladungsspeicher 102a der ersten Teilstufe 120a und/oder der Ladungsspeicher 102b der zweiten Teilstufe 120b können Teil der kapazitiven Kopplung 1306 sein. Anschaulich können die Schalterstruktur 104 der ersten Teilstufe 120a und/oder der zweiten Teilstufe 120b zusammen mit der Inverterstruktur 1366 Teil des zweiten Pegelwandlers 1304 sein. Der zweite Pegelwandler 1304 kann eingangsseitig 1304e kapazitiv 1306 mit dem Ausgang 1302a des ersten Pegelwandlers 1302 gekoppelt sein oder werden.
  • Der Ausgang 1304a des zweiten Pegelwandlers 1304 (bzw. der Inverterstruktur 1366) kann zwei komplementäre Anschlüsse Y, Y_n aufweisen, von denen ein zweiter Anschluss Y zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals (z.B. eines positiven Pegelwandlersignals) und ein zusätzlicher zweiter Anschluss Y_n zum Bereitstellen eines zusätzlichen zweiten Pegelwandlersignals (z.B. eines negativen Pegelwandlersignals) eingerichtet sein kann.
  • An dem Versorgungsspannung-Anschluss 1358 kann eine elektrische Gleichspannung VDD zum Versorgen (d.h. ein Versorgungsspannung) des ersten Pegelwandlers 1302 angelegt sein oder werden. Die elektrische Versorgungsspannung VDD kann beispielsweise die elektrische Kernspannung sein, z.B. 2,75 Volt oder weniger.
  • Der Pegelwandler-Schaltkreis 1800 kann zum Umwandeln eines Eingangssignals clk, welches an dem Eingang 1302e des ersten Pegelwandlers 1302 anliegt, in ein zweites Pegelwandler-Signal eingerichtet sein, welches eine erste elektrische Spannung des ersten Hochvolt-Anschlusses 1352 aufweist. Die erste elektrische Spannung an dem ersten Hochvolt-Anschluss 1352 kann (dem Betrag nach) größer sein als die elektrische Versorgungsspannung, z.B. ungefähr 10 Volt oder mehr. Alternativ oder zusätzlich kann der Pegelwandler-Schaltkreis 1800 zum Umwandeln des Eingangssignals clk, welches an dem Eingang 1302e des ersten Pegelwandlers 1302 anliegt, in ein zusätzliches zweites Pegelwandler-Signal eingerichtet sein, welches eine zweite elektrische Spannung des zweiten Hochvolt-Anschlusses 1356 aufweist. Die zweite elektrische Spannung an dem zweiten Hochvolt-Anschluss 1356 kann (dem Betrag nach) größer sein als die elektrische Versorgungsspannung, z.B. kann der Betrag der zweiten elektrischen Spannung ungefähr 8 Volt oder mehr sein. Beispielsweise kann die zweite elektrische Spannung an dem zweiten Hochvolt-Anschluss 1356 (unter Beachtung des Vorzeichens) negativ sein und/oder kleiner sein als die elektrische Versorgungsspannung sein, z.B. kann die zweite elektrische Spannung ungefähr –8 Volt oder weniger (d.h. negativer) betragen.
  • Der erste Inverter MP1, MN1 der Inverterstruktur 1366, welcher den zusätzlichen zweiten Hochvolt-Anschluss Y_n bereitstellt, kann zwei Schalter 1366s (z.B. Transistoren MP1, MP2) aufweisen, welche sich in ihrem Leitungstyp unterscheiden. Ein zweiter Inverter MP2, MN2 der Inverterstruktur 1366, welcher den zweiten Hochvolt-Anschluss Y bereitstellt, kann zwei Schalter 1366s (z.B. Transistoren MP1, MN1) aufweisen, welche sich in ihrem Leitungstyp unterscheiden. Der erste Inverter MP1, MN1 kann das zweite Pegelwandler-Signal auskoppeln und der zweite Inverter MP2, MN2 kann das zusätzliche zweite Pegelwandler-Signal auskoppeln.
  • Die Schalter MP1, MP2 der Inverterstruktur 1366, welche einen ersten Leitungstyp aufweisen (z.B. PMOS-Schalter MP1, MP2), können mittels der Schalterstruktur 104 der ersten Teilstufe 120a (auch als erstes Latch bezeichnet) gesteuert sein oder werden.
  • Die erste Teilstufe 120a bzw. das erste Latch kann eine Pelliconi-Ladungspumpe bzw. Pelliconi-Ladungspumpstufe aufweisen oder daraus gebildet sein. Mit anderen Worten kann die Schalterstruktur 104 der ersten Teilstufe 120a zwei kreuzgekoppelte Inverter aufweisen, von denen ein erster Inverter MP3, MN3 einen ersten Transistor MP1 des ersten Ladungstyps steuert, und von denen ein zweiter Inverter MP4, MN4 einen zusätzlichen ersten Transistor MP2 des ersten Ladungstyps steuert. Die erste Teilstufe 120a kann von den ersten Signalen clk4vp und clk4vn (dem ersten Pegelwandler-Signal clk4vp und dem zusätzlichen ersten Pegelwandler-Signal clk4vn) gepumpt werden, z.B. mittels des ersten Ladungsspeichers 102a der kapazitiven Kopplung 1306 (auch als Koppel-Kondensatoren C3, C4 bezeichnet).
  • Die erste Teilstufe 120a kann zum Bereitstellen einer ersten elektrischen Stützspannung VDD_auxp (z.B. eine positive elektrische Stützspannung VDD_auxp) eingerichtet sein, welche optional ausgangsseitig mit dem zweiten Hochvolt-Anschluss 1352 kapazitiv gekoppelt sein kann, z.B. mittels eines Kondensators C1 (alternativ mittels eines Transistors, bzw. dessen Gate-Source-Kapazität) zum Stabilisieren (d.h. Puffern) der ersten elektrische Stützspannung VDD_auxp, auch als Puffer-Kopplung C1 bezeichnet.
  • Die erste Teilstufe 120a kann zwei Ladungstransferknoten vgp1, vgp2 (auch als Taktknoten bezeichnet) aufweisen, welche die Transistoren MP1, MP2 der Inverterstruktur 1366, welche den ersten Leitungstyp aufweisen (z.B. PMOS-Transistoren MP1, MP2), z.B. deren Gates, steuern können. Die zwei Ladungstransferknoten vgp1, vgp2 können einen kleineren elektrischen Spannungshub (d.h. einen Spitze-Tal-Wert) aufweisen als der Ausgang 1302a des ersten Pegelwandlers 1302, z.B. kleiner als die ersten Signale clk4vp und clk4vn, z.B. kleiner als oder gleich zu ungefähr 80% des Ausgangs 1302a. Wenn die ersten Signale clk4vp und clk4vn einen elektrischen Spannungshub von ungefähr 5 Volt aufweisen (z.B. zwischen 0 Volt und 5 Volt), kann der elektrische Spannungshub Vp der zwei Ladungstransferknoten vgp1, vgp2 ungefähr 4 Volt betragen (z.B. zwischen VDDH und VDD_auxp). Mit anderen Worten kann die elektrische Stützspannung VDD_auxp ungefähr VDDH – Vp, z.B. ungefähr VDDH – 4 Volt, betragen.
  • Aufgrund der starken Kopplung mittels der Kondensatoren C3, C4 fällt und verändert sich die elektrische Spannung der Ladungstransferknoten vgp1, vgp2 gleichzeitig zu dem Ausgang 1302a des ersten Pegelwandlers 1302, z.B. gleichzeitig zu den ersten Signalen clk4vp und clk4vn. Mit anderen Worten kann ein Geschwindigkeitsverlust im Schaltvorgang nahezu null sein.
  • Die (z.B. zur ersten Teilstufe 120a komplementäre) zweite Teilstufe 120b (auch als zweites Latch bezeichnet) kann zum Steuern der Transistoren MN1, MN2 der Inverterstruktur 1366, welche einen zweiten Leitungstyp aufweisen (z.B. NMOS-Transistoren MN1, MN2), eingerichtet sein oder werden. Die Schalterstruktur 104 der zweiten Teilstufe 120b kann zwei Inverter aufweisen, von denen ein erster Inverter MP5, MN5 einen zweiten Schalter MN1 des zweiten Ladungstyps steuert, und von denen ein zweiter Inverter MP6, MN6 einen zusätzlichen zweiten Schalter MN2 des zweiten Ladungstyps steuert. Die zweite Teilstufe 120b kann von den ersten Signalen clk4vp und clk4vn (dem ersten Pegelwandler-Signal clk4vp und dem zusätzlichen ersten Pegelwandler-Signal clk4vn) gepumpt werden, z.B. mittels des zweiten Ladungsspeichers 102b der kapazitiven Kopplung 1306 (auch als Koppel-Kondensatoren C5, C6 bezeichnet).
  • Die zweite Teilstufe 120b kann zum Bereitstellen einer zweiten elektrischen Stützspannung VDD_auxn (z.B. eine negative elektrische Stützspannung VDD_auxn) eingerichtet sein, welche optional ausgangsseitig mit dem ersten Hochvolt-Anschluss 1356 kapazitiv gekoppelt sein kann, z.B. mittels eines Kondensators C2 (alternativ mittels eines Transistors, bzw. dessen Gate-Source Kapazität) zum Stabilisieren (d.h. Puffern, auch als Puffer-Kopplung bezeichnet) der zweiten elektrischen Stützspannung VDD_auxn, auch als Puffer-Kopplung C2 bezeichnet.
  • Die zweite Teilstufe 120b kann zwei Ladungstransferknoten vgn1, vgn2 aufweisen, welche die Transistoren MN1, MN2 der Inverterstruktur 1366, welche den zweiten Leitungstyp aufweisen (z.B. NMOS-Transistoren MN1, MN2), z.B. deren Gates, steuern können. Die zwei Ladungstransferknoten vgn1, vgn2 können einen kleineren elektrischen Spannungshub (d.h. einen Spitze-Tal-Wert) aufweisen als der Ausgang 1302a des ersten Pegelwandlers 1302, z.B. kleiner als die ersten Signale clk4vp und clk4vn, z.B. kleiner als oder gleich zu ungefähr 80% des Ausgangs 1302a. Wenn die ersten Signale clk4vp und clk4vn einen elektrischen Spannungshub von ungefähr 5 Volt aufweisen (z.B. zwischen 0 Volt und –5 Volt), kann der elektrische Spannungshub Vp der zwei Ladungstransferknoten vgp1, vgp2 ungefähr 4 Volt betragen (z.B. zwischen VSSL und VDD_auxn). Mit anderen Worten kann die elektrische Stützspannung VDD_auxn ungefähr VSSL + Vp, beispielsweise ungefähr VSSL + 4 Volt, betragen.
  • Wenn die zwei Schalter MP1, MN1 des ersten Inverters und/oder die zwei Schalter MP2, MN2 des zweiten Inverters eine Schaltschwelle von ungefähr 1 Volt aufweisen, kann damit der Leistungsverlust des elektrischen Querstroms in einem akzeptablen Bereich liegen. Anders ausgedrückt, wäre der Leistungsverlust des elektrischen Querstroms mehr als 20-mal größer, wenn die Schalter der Inverterstruktur 1366 mit einem elektrischen Spannungshub gesteuert würden, welcher der elektrischen Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Hochvolt-Anschluss 1352 und dem zweiten Hochvolt-Anschluss 1356 entspricht (wie beispielsweise bei Pegelwandler 1500). Mit anderen Worten kann eine elektrische Spannung zum Schalten der Inverterstruktur (elektrische Schaltspannung) kleiner sein (z.B. dem Betrag nach) als VDDH, VSSL und/oder deren Differenz.
  • Die ersten (z.B. komplementären) Signale clk4vp und clk4vn können mittels des ersten Pegelwandlers 1302 bereitgestellt sein oder werden. Der erste Pegelwandler 1302 kann eingerichtet sein, zum Umwandeln des Eingangssignals von VDD = 2,7 Volt in VDD4V = 5 Volt. Der erste Pegelwandler 1302 kann eine andere Schaltkreisarchitektur aufweisen als der zweite Pegelwandler, z.B. eine der hierin beschriebenen Schaltkreisarchitekturen.
  • Die elektrische Stützspannung VDD4V an dem Stützspannung-Anschluss 1360 kann optional sein, z.B. wenn ein schnelles Schalten der Inverterstruktur 1366 nötig ist. Anschaulich kann eine elektrische Versorgungsspannung von VDD = 2,7 Volt, welche nur 80% des effektiven elektrischen Spannungshubs an den Gates der Inverterstruktur 1366 erreicht, ein langsameres Schalten bewirken als mit einem elektrischen Spannungshub, der der elektrischen Stützspannung VDD4V entspricht. Die elektrische Stützspannung VDD4V kann mittels eines Spannungsverdopplers (nicht dargestellt), z.B. mittels einer einzelnen Ladungspumpstufe, oder allgemeiner mittels eines Verstärkers, erzeugt werden, welcher VDD in VDD4V umwandelt, z.B. unreguliert.
  • Die Schaltkreisarchitektur des Pegelwandler-Schaltkreises 1800 kann anschaulich ausreichend für Hochvolt-Schalter sein, welche ein dünnes Gate (Kernoxid) aufweisen, mit einem erweitertem Drain (englisch "high voltage drain extended").
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Spannung zum Schalten der Inverterstruktur 1366 mittels der zwei Teilstufen 120a, 120b erzeugt werden, welche in ihrer Schaltkreisarchitektur, oder allgemeiner in ihrem Ladungspumpen-Typ (z.B. Pelliconi oder Dickson), übereinstimmen. Damit kann auf eine statische elektrische Spannungsversorgung zum Regulieren der elektrischen Spannung verzichtet werden.
  • Ferner kann mittels des Pegelwandler-Schaltkreises 1800 eine ausreichend guter Versorgungsspannungsdurchgriff (englisch "Power supply rejection ratio", kurz PSRR) für die elektrische Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur 1366 (auch als Gate-Steuersignal bezeichnet) erreicht werden. VDDH und/oder VSSL können beispielsweise auf dem Chip selbst erzeugt werden, z.B. mittels einer jeweiligen On-Chip Ladungspumpe. VDDH und/oder VSSL können eine Welligkeit von 1 Volt oder mehr aufweisen, z.B. bei einer sich ändernden Last. Der PSSR hängt von dem Verhältnis der Kapazitäten der Puffer-Kopplung C1, C2 und der Koppel-Kondensatoren C3 bis C6 ab.
  • Das Eingangssignal des Pegelwandler-Schaltkreises 1800 (welches am Eingang 1302e des ersten Pegelwandlers 1302 eingekoppelt wird), kann ein periodisches Signal sein (z.B. ein Taktsignal), d.h. z.B. eine zeitlich unveränderliche Frequenz aufweisen. Bei einem aperiodischem Signalverlauf des Eingangssignals kann der Arbeitspunkt des Pegelwandler-Schaltkreises 1800 abdriften, z.B. wenn daraus lange Schaltzyklen (z.B. ohne einen Schaltvorgang) resultieren.
  • Der Pegelwandler-Schaltkreis 1800 oder einer der vorangehend beschriebenen Pegelwandler-Schaltkreise kann in einem Ausleseschaltkreis (z.B. in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung) implementiert werden. Der Ausleseschaltkreis kann zusammen mit einem Sensor (z.B. einem Schallsensor, wie einem MEMS-Mikrophon) in einen Chip (integrierten Schaltkreis) oder ein Chipmodul (Schaltkreismodul) integriert sein oder werden oder diese bilden. Beispielsweise kann der Pegelwandler-Schaltkreis 1800 ausgangseitig 1304a in einen Zerhacker eingekoppelt werden, z.B. zum Schalten des Zerhackers, wie nachfolgend noch genauer beschreiben wird. Damit kann erreicht werden, dass ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis erhalten (anschaulich maximiert) werden kann. Anschaulich können die Schalter des Zerhackers eine möglichst genaue zeitliche Passung benötigen, mit der diese geschaltet werden, damit die durch das Schalten hervorgerufene Welligkeit (Schalt-Pulse) an dem Eingang des Ausleseschaltkreises möglichst gering ausfällt.
  • Anschaulich kann ein Pegelwandlers-Schaltkreis 1800 die kapazitive Kopplung 1306 zwischen dem ersten Pegelwandler 1302 und dem zweiten Pegelwandler 1304 zum Übertragen zumindest eines Steuersignals (d.h. eines Steuersignals oder mehrerer Steuersignale) an die Inverterstruktur 1366 des zweiten Pegelwandlers 1304, z.B. deren Gates, verwenden. Der Spitze-Tal-Wert (z.B. die Amplitude) des zumindest einen Steuersignals an den Gates der Inverterstruktur 1366 muss nicht notwendigerweise einen großen Wert aufweisen. Daher kann der Spitze-Tal-Wert des zumindest einen Steuersignals reduziert werden, was die Geschwindigkeit des Schaltens der Inverterstruktur 1366 des zweiten Pegelwandlers 1304 erhöht, z.B. schon aufgrund allgemeiner Begrenzungen der Anstiegsgeschwindigkeit (d.h. des zeitlichen Gradienten) des zumindest einen Steuersignals. Alternativ oder zusätzlich lässt sich dadurch ein Überlapp von zwei oder mehr Steuersignalen verringern, was elektrische Leistung spart, z.B. an den Schaltern der Inverterstruktur 1366. Die von dem ersten Latch und/oder zweiten Latch bereitgestellte elektrische Stützspannung VDD_auxp, VDD_auxn kann zum Steuern der Inverterstruktur 1366, z.B. deren Gates, mit dem benötigten Spitze-Tal-Wert ermöglichen und somit den PSSR verbessern.
  • 19A veranschaulicht einen Pegelwandler-Schaltkreis 1900a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm. Der Pegelwandler-Schaltkreis 1900 kann im Wesentlichen dem vorangehend beschriebenen Pegelwandler-Schaltkreis entsprechen, wobei die Ladungspumpe 1362 (auch als erste Ladungspumpe 1362 bezeichnet) zum Bereitstellen der ersten elektrischen Stützspannung VDD_auxp und/oder der zweiten elektrischen Stützspannung VDD_auxn eingerichtet ist.
  • Der ersten Ladungspumpe 1362 kann das Pegelwandler-Signal des ersten Pegelwandlers 1302 eingekoppelt werden (z.B. in deren Takteingang). Zwischen der ersten Ladungspumpe 1362 und dem Inverter 1366 kann eine zweite Ladungspumpe 1762 geschaltet sein oder werden. Der zweiten Ladungspumpe 1762 kann das Pegelwandler-Signal eines dritten Pegelwandlers 1902 eingekoppelt werden (z.B. in deren Takteingang), d.h. ein drittes (z.B. aperiodisches) Pegelwandler-Signal.
  • In den ersten Pegelwandler 1302 kann ein Taktsignal, d.h. ein periodisches ersten Eingangssignal clk, z.B. ein Rechtecksignal, eingekoppelt werden. In den dritten Pegelwandler 1902 kann ein beliebiges zweites Eingangssignal D (auch als Datensignal D bezeichnet), z.B. ein aperiodisches oder periodisches Eingangssignal, eingekoppelt werden. Der Pegelwandler-Schaltkreis 1900a kann zum Pegelwandeln des zweiten Eingangssignal D auf den Ausgangspegel eingerichtet sein oder werden. Anschaulich kann mittels der ersten Ladungspumpe 1362, welche z.B. parallel zu der zweiten Ladungspumpe 1762 geschaltet ist, ein Abdriften der ersten elektrischen Stützspannung VDD_auxp und/oder der zweiten elektrischen Stützspannung VDD_auxn verhindert werden.
  • 19B veranschaulicht einen Pegelwandler-Schaltkreis 1900b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm analog zu den vorangehend beschriebenen Pegelwandler-Schaltkreisen, wobei die erste Ladungspumpe 1362 und die zweite Ladungspumpe 1762 jede zwei Teilstufen 120a, 120b aufweisen können.
  • Die erste Ladungspumpe 1362 und der erste Pegelwandler 1302 können auch als Stütz-Schaltkreis 1952 bezeichnet sein oder werden. Die zweite Ladungspumpe 1762 und der dritte Pegelwandler 1302 können auch als Daten-Schaltkreis 1954 bezeichnet sein oder werden.
  • Der Daten-Schaltkreis 1954 kann zum Pegelwandeln des zweiten Eingangssignal D auf das zweite Pegelwandler-Signal (welches am Ausgang 1304a des zweiten Pegelwandlers 1304 bereitgestellt und/oder ausgekoppelt werden kann) eingerichtet sein oder werden. Der Daten-Schaltkreis 1954 kann zum Bereitstellen und/oder Erhalten der ersten elektrischen Stützspannung VDD_auxp und der zweiten elektrischen Stützspannung VDD_auxn eingerichtet sein, z.B. mittels des darin eingekoppelten ersten Eingangssignals clk. Beispielsweise kann eine erste Teilstufe 120a der ersten Ladungspumpe 1362 zum Bereitstellen der ersten elektrischen Stützspannung VDD_auxp eingerichtet sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Teilstufe 120b der ersten Ladungspumpe 1362 zum Bereitstellen der zweiten elektrischen Stützspannung VDD_auxn eingerichtet sein oder werden.
  • Die erste elektrische Stützspannung VDD_auxp kann der ersten Teilstufe 120a der zweiten Ladungspumpe 1762 eingekoppelt werden. Die zweite elektrische Stützspannung VDD_auxn kann der zweiten Teilstufe 120b der zweiten Ladungspumpe 1762 eingekoppelt sein oder werden.
  • 20 veranschaulicht einen Pegelwandler-Schaltkreis 2000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm. Der Pegelwandler-Schaltkreis 2000 kann im Wesentlichen dem vorangehend beschriebenen Pegelwandler-Schaltkreis entsprechen.
  • Die kapazitive Kopplung 1306 zwischen dem ersten Pegelwandler 1302 und der Schalterstruktur 104 der ersten Ladungspumpe 1362 kann mittels der Ladungsspeicher 102a, 102b der ersten Ladungspumpe 1362 bereitgestellt sein (z.B. aufweisend Kondensatoren C7 bis C10).
  • Die kapazitive Kopplung 1306 zwischen dem zweiten Pegelwandler 1902 und der Schalterstruktur 104 der zweiten Ladungspumpe 1762 kann mittels der Ladungsspeicher 102a, 102b der ersten Ladungspumpe 1762 bereitgestellt sein (z.B. aufweisend Kondensatoren C3 bis C6).
  • Die Puffer-Kopplung kann mittels der Kondensatoren C1, C2 bereitgestellt sein oder werden.
  • 21A veranschaulicht einen Signalverlauf 2100a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist, z.B. in dem Stütz-Schaltkreis 1952.
  • Linie 2102 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines ersten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential, anschaulich ein Inverter-Schaltsignal) an einem ersten Ladungstransferknoten vgp1 der ersten Teilstufe 120a der ersten Ladungspumpe 1362 und Linie 2104 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines zweiten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential, anschaulich ein Inverter-Schaltsignal) an einem zweiten Ladungstransferknoten vgp2 der ersten Teilstufe 120a der zweiten Ladungspumpe 1762. Das erste Signal und das zweite Signal können optional einem ersten Eingang 1366e der Inverterstruktur 1366 eingekoppelt werden (z.B. wenn kein Daten-Schaltkreis benötigt wird). Das erste Signal und das zweite Signal können im Gegentakt zueinander eingerichtet sein oder werden.
  • Linie 2106 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des ersten Pegelwandlersignals clk4vp und Linie 2108 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des zusätzlichen ersten Pegelwandlersignals clk4vn. Das erste Pegelwandlersignal clk4vp und das zusätzliche erste Pegelwandlersignal clk4vn können im Gegentakt eingerichtet sein und mittels des ersten Pegelwandlers 1302 bereitgestellt sein oder werden.
  • Das erste Pegelwandlersignal clk4vp kann dem ersten Ladungsspeicher 102a der ersten Ladungspumpe 1362 eingekoppelt werden. Mit anderen Worten kann das erste Pegelwandlersignal clk4vp dem zweiten Pegelwandler 1304 kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Das zusätzliche erste Pegelwandlersignal clk4vn kann dem zweiten Ladungsspeicher 102b der ersten Ladungspumpe 1362 eingekoppelt werden. Mit anderen Worten kann das zusätzliche erste Pegelwandlersignal clk4vn dem zweiten Pegelwandler 1304 kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Linie 2110 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines dritten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential) an einem ersten Ladungstransferknoten vgn1 der zweiten Teilstufe 120b der ersten Ladungspumpe 1362 und Linie 2112 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines vierten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential) an einem zweiten Ladungstransferknoten vnclk2, vgn2 der zweiten Teilstufe 120b der ersten Ladungspumpe 1362. Das dritte Signal und das vierte Signal können einem zweiten Eingang 1366e der Inverterstruktur 1366 eingekoppelt werden. Das dritte Signal und das vierte Signal können im Gegentakt eingerichtet sein oder werden.
  • 21B veranschaulicht einen Signalverlauf 2100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist, z.B. in dem Daten-Schaltkreis 1954.
  • Linie 2152 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines ersten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential, anschaulich ein Inverter-Schaltsignal) an einem ersten Ladungstransferknoten Vpp1 der ersten Teilstufe 120a der zweiten Ladungspumpe 1762 und Linie 2154 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines zweiten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential, anschaulich ein Inverter-Schaltsignal) an einem zweiten Ladungstransferknoten Vpp2 der ersten Teilstufe 120a der zweiten Ladungspumpe 1762. Das erste Signal und das zweite Signal können einem ersten Eingang 1366e der Inverterstruktur 1366 eingekoppelt werden. Das erste Signal und das zweite Signal können im Gegentakt eingerichtet sein oder werden.
  • Linie 2156 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des dritten Pegelwandlersignals d4vp und Linie 2158 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des zusätzlichen dritten Pegelwandlersignals d4vn. Das dritte Pegelwandlersignal d4vp und das zusätzliche dritte Pegelwandlersignal d4vn können im Gegentakt eingerichtet sein und mittels des dritten Pegelwandlers 1902 bereitgestellt sein oder werden.
  • Das dritte Pegelwandlersignals d4vp kann dem ersten Ladungsspeicher 102a der zweiten Ladungspumpe 1762 eingekoppelt werden. Mit anderen Worten kann das dritte Pegelwandlersignal d4vp dem zweiten Pegelwandler 1304 kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Das zusätzliche dritte Pegelwandlersignal d4vn kann dem zweiten Ladungsspeicher 102b der zweiten Ladungspumpe 1762 eingekoppelt werden. Mit anderen Worten kann das zusätzliche dritte Pegelwandlersignal d4vn dem zweiten Pegelwandler 1304 kapazitiv eingekoppelt werden.
  • Linie 2160 repräsentiert den zeitlichen Verlauf eines dritten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential) an einem ersten Ladungstransferknoten vnp1 der zweiten Teilstufe 120b der zweiten Ladungspumpe 1762 und Linie 2162 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf eines vierten Signals (z.B. dessen elektrische Spannung bzw. dessen elektrisches Potential) an einem zweiten Ladungstransferknoten vnp2 der zweiten Teilstufe 120b der zweiten Ladungspumpe 1762. Das dritte Signal und das vierte Signal können einem zweiten Eingang 1366e der Inverterstruktur 1366 eingekoppelt werden. Das dritte Signal und das vierte Signal können im Gegentakt eingerichtet sein oder werden.
  • 22A veranschaulicht eine Messanordnung 2200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Messanordnung 2200a kann eine Brückenschaltung 2202 von mehreren kapazitiven Zweipolen aufweisen (auch als kapazitive Brückenschaltung 2202 bezeichnet), von denen zumindest ein Zweipol eine Kapazität 2204k eines mikromechanischen Sensors aufweist.
  • Die Messanordnung 2200a kann ferner einen Verstärker 2204 und eine elektrische Gleichspannungsquelle 2206 aufweisen und einen Zerhacker 2208, welcher zwischen die Brückenschaltung 2202 und die elektrische Gleichspannungsquelle 2206 gekoppelt ist. Die eingangsseitige Kapazität des Verstärkers 2204 kann ungefähr genauso groß sein wie die Kapazität 2204k des mikromechanischen Sensors, d.h. weniger als ungefähr 50% davon abweichen, z.B. gleich zu ungefähr 25% der Kapazität 2204k oder weniger sein, z.B. gleich zu ungefähr 10% der Kapazität 2204k oder weniger sein, z.B. gleich zu ungefähr 5% der Kapazität 2204k oder weniger sein.
  • Der Zerhacker 2208 kann zumindest einen Ladungsspeicher 2210 und eine Schalterstruktur 2212 aufweisen. Die Schalterstruktur 2212 kann eingerichtet sein, den Ladungsspeicher 2210 abwechselnd mit der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 und der Brückenschaltung 2202 zu koppeln, so dass eine elektrische Mischspannung in die Brückenschaltung 2202 eingekoppelt wird. Die Schalterstruktur 2212 kann zumindest einen Kreuzschalter (auch als Polwender bezeichnet) aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Unter einer elektrischen Mischspannung kann eine Überlagerung (elektrische Summenspannung) aus einer elektrischen Wechselspannung mit einer elektrischen Gleichspannung verstanden werden, z.B. durch Reihenschaltung zweier entsprechender elektrischen Spannungsquellen. Die elektrische Gleichspannung kann optional null sein, dann kann die elektrische Mischspannung eine elektrische Wechselspannung sein, d.h. eine elektrische Spannung, deren Polarität im zeitlichen Verlauf (z.B. in regelmäßiger Wiederholung) wechselt und deren zeitlicher Mittelwert null ist.
  • Eine elektrische Arbeitsspannung des Verstärkers 2204 kann ungefähr VDD sein.
  • 22B veranschaulicht eine Messanordnung 2200b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ladungsspeicher 2210 mittels der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 geladen werden, wenn die Schalterstruktur 2212 den Ladungsspeicher 2210 mit der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 koppelt, d.h. in einer Ladephase 2251. Analog kann der Ladungsspeicher 2210 mittels der Brückenschaltung 2202 entladen werden, wenn die Schalterstruktur 2212 den Ladungsspeicher 2210 mit der Brückenschaltung 2202 koppelt, d.h. in einer Entladephase 2253.
  • Der Zerhacker 2208, z.B. dessen Schalterstruktur 2212, kann mittels eines Pegelwandler-Schaltkreises angesteuert werden, z.B. mittels eines der hierin beschriebenen Pegelwandler-Schaltkreises. Mit anderen Worten kann dem Zerhacker 2208 ein Pegelwandler-Signal eingekoppelt werden (zum Steuern des Zerhackers 2208).
  • Das in den Zerhacker 2208 eingekoppelte Signal (z.B. das Pegelwandlersignal) kann eine Frequenz von mehr als 50 kHz (Kilohertz) aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 kHz bis ungefähr 5 MHz (Megahertz), z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 kHz bis ungefähr 250 kHz. Beispielsweise kann das in den Zerhacker 2208 eingekoppelte Signal mindestens die doppelte Frequenz aufweisen, wie das mittels des Sensors zu messende Frequenzband.
  • 23 veranschaulicht eine Messanordnung 2300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die elektrische Gleichspannungsquelle 2206 kann eine erste Ladungspumpe 2206a und/oder eine zweite Ladungspumpe 2206b aufweisen. Beispielsweise kann die erste Ladungspumpe 2206a oder kann die zweite Ladungspumpe 2206b weggelassen werden. Die erste Ladungspumpe 2206a und/oder die zweite Ladungspumpe 2206b können eingerichtet sein, wie hierin beschrieben ist. Beispielsweise kann die erste Ladungspumpe 2206a und/oder kann die zweite Ladungspumpe 2206b gemäß der in 1 veranschaulichten Ladungspumpe eingerichtet sein oder werden oder einer anderen hierin beschriebenen Ladungspumpe.
  • Die erste Ladungspumpe 2206a kann eingerichtet sein, ausgangsseitig ein erstes elektrisches Potential VP1 der elektrischen Gleichspannung bereitzustellen. Wird die erste Ladungspumpe 2206a weggelassen kann das erste elektrische Potential VP1 ein an dem Referenzanschluss 2302 anliegendes Referenzpotenzial (z.B. elektrische Masse) sein. Die zweite Ladungspumpe 2206b kann eingerichtet sein, ausgangsseitig ein zweites elektrisches Potential VP2 der elektrischen Gleichspannung bereitzustellen. Wird die zweite Ladungspumpe 2206b weggelassen kann das zweite elektrische Potential VP2 ein an dem Referenzanschluss 2302 anliegendes Referenzpotenzial (z.B. elektrische Masse) sein.
  • Die elektrische Gleichspannung, d.h. die Differenz von dem ersten elektrischen Potential VP1 und dem zweiten elektrischen Potential VP2, kann (von ihrem Betrage her) größer sein als die elektrische Versorgungsspannung, z.B. größer als VDD, VDDH, VSSL, z.B. größer als ungefähr 6 Volt, z.B. größer als ungefähr 8 Volt, z.B. größer als ungefähr 10 Volt, z.B. größer als ungefähr 12 Volt, z.B. größer als ungefähr 14 Volt, z.B. größer als ungefähr 16 Volt, z.B. größer als ungefähr 18 Volt.
  • Beispielsweise kann das erste elektrische Potential VP1 gegenüber dem elektrischen Referenzpotential positiv sein, z.B. +10 Volt. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite elektrische Potential VP2 gegenüber dem elektrischen Referenzpotential negativ sein, z.B. –8 Volt.
  • Die Brückenschaltung 2202 kann mehrere Kapazitäten aufweisen (z.B. C1 bis C4), von denen zumindest eine Kapazität (z.B. C4) eine Kapazität des mikromechanischen Sensors aufweisen oder daraus gebildet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine der anderen Kapazitäten (z.B. C1, C2 oder C3) eine zusätzliche Kapazität des mikromechanischen Sensors aufweisen oder daraus gebildet sein. Mit anderen Worten kann der mikromechanische Sensor mindestens eine Kapazität (z.B. eine, zwei, drei, vier, usw.) aufweisen, welche mittels der Messbrücke 2202 in die Messanordnung 2300 eingekoppelt ist.
  • Die Brückenschaltung 2202 kann eingangsseitig 2202e (d.h. mit ihrem Eingang 2202e) mit dem Zerhacker 2208 gekoppelt sein, so dass der Messbrücke die elektrische Mischspannung eingekoppelt wird. Die Brückenschaltung 2202 kann ausgangsseitig 2202a (d.h. mit ihrem Ausgang 2202a) mit dem Eingang 2204e des Verstärkers 2204 gekoppelt sein, so dass dem Verstärker ein Ausgangssignal der Brückenschaltung 2202 eingekoppelt wird.
  • Der Ausgang der Brückenschaltung 2202 kann optional mittels einer Puffer-Kopplung (aufweisend zumindest einen Kondensator C5, C6) stabilisiert sein oder werden. Der Ausgang der Brückenschaltung 2202 kann optional mittels einer elektrischen Stützspannung 2306 stabilisiert sein oder werden, z.B. ohmsch mittels ohmscher Widerstände R1, R2. Die elektrische Stützspannung kann mittels einer zusätzlichen elektrischen Gleichspannungsquelle 2304 erzeugt werden. Die zusätzliche elektrische Gleichspannungsquelle 2304 kann zumindest eine Ladungspumpe aufweisen. Die ohmsche Kopplung 2306 kann zumindest einen ohmschen Widerstand R1, R2 aufweisen.
  • Im Allgemeinen kann alternativ oder zusätzlich zu einem ohmschen Widerstand (z.B. bei den ohmschen Widerständen R1, R2) ein Widerstand einen Transistor aufweisen oder daraus gebildet sein, welcher in einem geeigneten Arbeitspunkt betrieben wird.
  • Der Eingang 2204e des Verstärkers 2204 kann mit dem Ausgang 2204a des Verstärkers 2204 optional kapazitiv gekoppelt sein (d.h. der Verstärker 2204 kann eine kapazitive Rückkopplung aufweisen), z.B. mittels zumindest einem Kondensator C9, C10. Der Verstärker 2204 und die kapazitive Rückkopplung C9, C10 können einen Integrator 2204o bilden (d.h. der Verstärker 2204 kann in Integrator-Konfiguration verschaltet sein). Parallel zu dem Verstärker 2204 kann optional ein Spannungsregulator 2310 (auch als Spannungsregler 2310 bezeichnet) verschaltet sein, welcher den Eingang 2204e des Verstärkers 2204 mit dem Ausgang 2204a des Verstärkers 2204 koppelt.
  • Der Ausgang 2204a des Verstärkers 2204 kann mit einem Gleichrichter 2308 gekoppelt sein oder werden. Der Gleichrichter 2308 kann eingerichtet sein, das von dem Verstärker 2204 ausgekoppelte Signal gleichzurichten. Beispielsweise kann der Gleichrichter 2308 zumindest einen Kreuzschalter (z.B. aufweisend vier kreuzverschaltete Schalter) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Gleichrichter 2308 kann ausgangsseitig optional mit einer weiteren Puffer-Kopplung C11, C12 gekoppelt sein (aufweisend zumindest einen Kondensator C11, C12). Mit anderen Worten kann das mittels des Gleichrichters 2308 ausgekoppelte (gleichgerichtete) Signal kapazitiv Stabilisiert werden.
  • Der Gleichrichter 2308 (z.B. dessen Kreuzschalter) kann synchron zu dem Zerhacker 2208 (z.B. dessen Kreuzschalter) geschaltet sein oder werden. Anschaulich kann der Gleichrichter 2308 das von dem Zerhacker modulierte Signal zurückmodulieren.
  • Das rosa Rauschen (auch als 1/f Rauschen bezeichnet, im Englischen auch als "flicker noise" bezeichnet) des Verstärkers 2204 (aufweisend z.B. einen Operationsverstärker) kann mittels der Kreuzschalter verringert oder verhindert werden. Anschaulich kann der Zerhacker 2308, z.B. dessen Kreuzschalter 2212, auf die elektrische Versorgungsspannung des kapazitiven Sensors gehoben sein (z.B. dem mikromechanischen Sensor), was es z.B. ermöglicht diesen mit einer Signalquelle zu betreiben, welche eine sehr große Impedanz aufweist.
  • Die kapazitive Brückenschaltung 2202 kann beispielsweise vier Kondensatoren C1 bis C4 mit gleicher Kapazität aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu den Kondensatoren können auch andere kapazitive Bauteile (z.B. ein Transistor) verwendet werden, die eine Kapazität aufweisen. Mit anderen Worten kann jeder Zweig der Brückenschaltung 2202 einen negativen (d.h. kapazitiven) Blindwiderstand aufweisen.
  • Die Messanordnung 2300 kann in einer Abtast-Halte-Schaltung (Abtast-Halte-Konfiguration) verschaltet sein.
  • 24 veranschaulicht einen Signalverlauf 2400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist.
  • Das erste elektrisches Potential VP1 (z.B. ein positives elektrisches Potential) und/oder das zweite elektrische Potential VP2 (z.B. ein negatives elektrisches Potential) können dem Zerhacker 2208 eingekoppelt werden. Mittels des Zerhackers 2208 kann eine erste elektrische Mischspannung VM1 und/oder eine zweite elektrische Mischspannung VM1 ausgekoppelt und/oder in die Brückenschaltung 2202 eingekoppelt werden. Optional kann anstatt des ersten elektrischen Potentials VP1 oder des zweiten elektrischen Potentials VP2 ein elektrisches Referenzpotential verwendet werden. Mittels des Kreuzschalters kann die elektrische Spannung des Brückenausgangs auf einem konstanten elektrischen Potential gehalten sein oder werden.
  • Die erste elektrische Mischspannung VM1 und/oder die zweite elektrische Mischspannung VM2 können einen Spitze-Tal-Wert aufweisen, welcher ungefähr der elektrischen Gleichspannung der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 entspricht (d.h. der Differenz von dem ersten elektrischen Potential VP1 und dem zweiten elektrischen Potential VP2). Die erste elektrische Mischspannung VM1 und die zweite elektrische Mischspannung VM2 können mittels des Zerhackers 2208 im Gegentakt eingerichtet sein oder werden. Mit anderen Worten kann die erste elektrische Mischspannung VM1 bei dem ersten elektrischen Potential VP1 liegen während die zweite elektrische Mischspannung VM2 bei dem zweiten elektrischen Potential VP2 liegen kann. Schaltet der Zerhacker um, kann die zweite elektrische Mischspannung VM2 bei dem ersten elektrischen Potential VP1 liegen während die erste elektrische Mischspannung VM1 bei dem zweiten elektrischen Potential VP2 liegen kann.
  • Die erste elektrische Mischspannung VM1 und/oder die zweite elektrische Mischspannung VM2 können ein Rechtecksignal aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. eine Rechteck-Signalform aufweisen).
  • Die elektrische Stützspannung Vcmi (bzw. das zugehörige elektrische Potential), welche die zusätzliche elektrische Gleichspannungsquelle 2304 bereitstellt, kann zwischen dem ersten elektrischen Potential VP1 und dem zweiten elektrischen Potential VP2 liegen, beispielsweise bei ungefähr der Hälfte. Die Differenz zwischen der elektrischen Stützspannung Vcmi und dem ersten elektrischen Potential VP1 bzw. dem zweiten elektrischen Potential VP2 kann gleich zu oder kleiner als ungefähr Vbias (elektrische Arbeitsspannung) des mikromechanischen Sensors sein, z.B. gleich zu der zulässigen elektrische Spannung mit welcher der mikromechanische Sensor ausgelesen werden kann (z.B. ohne zu beschädigen) oder kleiner. Mit anderen Worten kann VP1 = Vcmi + Vbias sein und es kann VP2 = Vcmi – Vbias sein. Beispielsweise kann Vbias größer sein als 2,5 Volt, z.B. größer als 5 Volt, z.B. größer als 7,5 Volt, z.B. ungefähr 8 Volt. Für ein Vbias von 8 Volt kann die elektrische Eingangsspannung der Messbrücke 2202 (bzw. die elektrische Gleichspannung der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206) ungefähr 16 Volt betragen oder kleiner sein.
  • Ist die Messbrücke 2202 vollständig ausgeglichen (d.h. weist jeder kapazitive Zweipol die gleiche Kapazität auf), wird lediglich das von dem mikromechanischen Sensor verursachte Signal in den Verstärker 2204 eingekoppelt. Ist die Messbrücke 2202 unvollständig ausgeglichen, kann eine Welligkeit des in den Verstärker 2204 eingekoppelten Signals resultieren, welche beispielsweise mittels der Puffer-Kopplung C5, C6 zumindest teilweise reduziert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann entweder Kondensator C5 oder Kondensator C6 verwendet werden, um die Symmetrie der Messbrücke 2202 herzustellen (z.B. indem Toleranzen von parasitären Kapazitäten ausgeglichen werden). Dies kann eine Unterdrückung der Welligkeit der beiden Mischspannungen unterstützen (auch als Gleichtaktunterdrückung der Messbrücke 2202 bezeichnet).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gleichtaktunterdrückung der Messbrücke 2202 (z.B. wenn diese vollständig ausgeglichen ist) ein Rauschen der in den Sensor eingekoppelten Versorgungsspannung unterdrücken. Je besser die zeitliche Passung der in die Messbrücke 2202 eingekoppelten elektrischen Mischspannungen VM1, VM2 ist, desto geringer kann das entstehende Rauschen sein.
  • Die Gleichtaktunterdrückung (engl. "Common-Mode Rejection Ratio", kurz CMRR) kann als Wert verstanden werden, der eine Änderung einer elektrischen Ausgangsspannung beschreibt, als Reaktion darauf, dass sich die zwei elektrischen Eingangspotentiale gleichmäßig (um denselben Wert, d.h. im Gleichtakt) verändern, bzw. wenn die eine elektrische Eingangsspannung, d.h. deren zeitlicher Mittelwert, bezüglich eines elektrischen Referenzpotentials verschiebt.
  • Im Gleichtakt kann verstanden werden, dass sich zwei elektrische Potentiale, elektrische Signale, elektrische Spannungen usw. um einen Wert mit demselben Vorzeichen ändern, z.B. um denselben Betrag. Im Gegentakt kann beispielsweise verstanden werden, dass sich zwei elektrische Potentiale, elektrische Signale, elektrische Spannungen usw. um einen Wert mit verschiedenem Vorzeichen ändern, z.B. um denselben Betrag.
  • Alternativ zu einer Rechteck-Signalform können andere Signalverläufe bereitgestellt sein oder werden, z.B. eine Trapez-Signalform und/oder eine Dreieck-Signalform, oder eine Überlagerung derer.
  • 25 veranschaulicht eine Messanordnung 2500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Zerhacker 2208 kann eine Ladungsspeicheranordnung 2310 aufweisen, welche mehrere Ladungsspeicher 2210a, 2210b, 2210c, 2210d aufweisen kann, z.B. zwei erste Ladungsspeicher 2210a, 2210b, welche ein erstes Ladungsspeicher-Paar 2210a, 2210b bilden, und/oder zwei zweite Ladungsspeicher 2210c, 2210d, welche ein zweites Ladungsspeicher-Paar 2210c, 2210d bilden. Jeder Ladungsspeicher 2210a, 2210b, 2210c, 2210d der Ladungsspeicheranordnung 2310 kann zumindest ein kapazitives Bauelement aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. zumindest einen Kondensator. Die Ladungsspeicheranordnung 2310 kann z.B. nötig sein, wenn der Zerhacker 2208 mit der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 gemeinsam in einem Chip implementiert wird. Werden diese mittels verschiedener Chips implementiert, kann optional auf die Ladungsspeicheranordnung 2310 verzichtet werden.
  • Die Schalterstruktur 2212 kann mehrere (z.B. kreuzverschaltete) Schalter 2212a, 2212b, 2212c, 2212d (auch als Zerhackerschalter bezeichnet) aufweisen, von denen jeder Schalter zwischen einen Ladungsspeicher 2210a, 2210b, 2210c, 2210d der Ladungsspeicheranordnung 2310 (d.h. jeweils verschiedene Ladungsspeicher) und die elektrische Gleichspannungsquelle 2206 geschaltet sein kann.
  • Die Schalterstruktur 2212 kann ferner einen ersten Verbindungsschalter 2502 (z.B. aufweisend einen ersten Kreuzschalter 2502 oder daraus gebildet) aufweisen, welcher zwischen das erste Ladungsspeicher-Paar 2210a, 2210b und die Messbrücke 2202 geschaltet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Schalterstruktur 2212 einen zweiten ersten Verbindungsschalter 2504 (z.B. aufweisend einen zweiten Kreuzschalter 2504 oder daraus gebildet) aufweisen, welcher zwischen das zweite Ladungsspeicher-Paar 2210c, 2210d und die Messbrücke 2202 geschaltet sein kann. Anstatt der Kreuzschalter 2502, 2504 können auch andere Schalter in einer gekreuzten Verschaltung verwendet werden.
  • Optional kann die Schalterstruktur 2212 einen zusätzlichen Schalter 2506 aufweisen, welcher die Eingangsanschlüsse der Messbrücke miteinander und/oder die Ausgangsanschlüsse des – Zerhackers 2208 miteinander koppelt. Mittels des zusätzlichen Schalters 2506 können die mehreren Kondensatoren C1 bis C4 der Brückenschaltung gegeneinander entladen werden.
  • Anschaulich kann die Messbrücke 2202 zwei parallelgeschaltete kapazitive Spannungsteiler (erster Spannungsteiler C1, C4 und zweiter Spannungsteiler C2, C3) aufweisen, welche jeder einen Ausgangsanschluss des Ausgangs 2202a der Messbrücke 2202 bereitstellen. Jeder Spannungsteiler der Messbrücke 2202 kann zwei kapazitive Zweipole aufweisen, zwischen denen der Ausgangsanschluss (bzw. Ausgangsknoten) geschaltet ist. Der zusätzliche Schalter 2506 kann parallel zu den zwei Spannungsteilern der Messbrücke 2202 geschaltet sein oder werden. Der zusätzliche Schalter 2506 kann in einem geschlossenen Zustand jeden kapazitiven Zweipol der Messbrücke 2202 zu einer Masche verbinden.
  • Die Messanordnung 2500 kann optional eine Puffer-Kopplung C7, C8 (aufweisend zumindest einen Kondensator C7, C8) aufweisen, zwischen der die (zwei kapazitiven Zweipole der) Messbrücke 2202 geschaltet sein kann (können).
  • 26 veranschaulicht einen Ladungstransferzyklus 2600 eines Zerhackers 2208 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Anschaulich können die Ladungsspeicher des Zerhackers 2208 ähnlich zu den Ladungsspeichern einer Ladungspumpe angesteuert sein oder werden.
  • Der Ladungstransferzyklus 2600 kann eine erste Phase 2601 (auch als erste Zerhacker-Phase 2601 bezeichnet) aufweisen, in welcher ein erster Ladungsspeicher 2210a mit der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206, bzw. deren elektrische Gleichspannung, gekoppelt und von der Brückenschaltung 2202 entkoppelt ist (beispielsweise kann der erste Ladungsspeicher 2210a in der ersten Teilstufen-Phase 151 sein). Alternativ oder zusätzlich kann in der ersten Phase 2601 ein zweiter Ladungsspeicher 2210d von der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206, bzw. deren elektrische Gleichspannung, entkoppelt und mit der Brückenschaltung 2202 gekoppelt sein oder werden (beispielsweise kann der zweite Ladungsspeicher 2210d in der dritten Teilstufen-Phase 155 sein).
  • Der Ladungstransferzyklus 2600 kann ferner eine zweite Phase 2603 (auch als zweite Zerhacker-Phase 2603 bezeichnet) aufweisen, in welcher der erste Ladungsspeicher 2210a von der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206, bzw. deren elektrische Gleichspannung, entkoppelt und mit der Brückenschaltung 2202 gekoppelt ist (beispielsweise kann der erste Ladungsspeicher 2210a gemäß der dritten Teilstufen-Phase 155 angesteuert sein). Alternativ oder zusätzlich kann in der zweiten Phase 2603 der zweite Ladungsspeicher 2210d mit der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206, bzw. deren elektrische Gleichspannung, gekoppelt und von der Brückenschaltung 2202 entkoppelt sein oder werden (beispielsweise kann der zweite Ladungsspeicher 2210d gemäß der ersten Teilstufen-Phase 151 angesteuert sein).
  • Optional kann der Ladungstransferzyklus 2600 eine dritte Phase 2605 (auch als dritte Zerhacker-Phase 2605 bezeichnet) aufweisen, in welcher die mehreren Kondensatoren der Messbrücke 2202, bzw. deren Spannungsteiler, zum Entladen miteinander (d.h. zu einer Masche) gekoppelt sind (d.h. der Eingang der Brückenschaltung 2202 kann gebrückt sein), z.B. mittels des zusätzlichen Schalters 2506. Alternativ oder zusätzlich können in der dritten Zerhacker-Phase 2605 der erste Ladungsspeicher 2210a und/oder der zweite Ladungsspeicher 2210d von der Brückenschaltung 2202 entkoppelt sein oder werden (beispielsweise können der erste Ladungsspeicher 2210a und/oder der zweite Ladungsspeicher 2210d gemäß der zweiten Teilstufen-Phase 153 angesteuert sein).
  • In der ersten Zerhacker-Phase 2601 und/oder in der zweiten Zerhacker-Phase 2603 kann sich der zusätzliche Schalter 2506 in einem Offen-Zustand befinden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Ladungsspeicher eines Ladungsspeicher-Paars ähnlich zu denen einer Ladungspumpstufe geschaltet werden, mit dem Unterschied, dass den Ladungsspeichern 102a, 102b ein zeitlich konstantes Signal (anstatt des Ladungstransfersignals) eingekoppelt wird (d.h. dass deren Takteingang 622a, 622b an einem zeitlich konstanten elektrischen Potential liegt) und die zweiten Schalter 104b kreuzverschaltet sind. Beispielsweise können zwei Ladungspumpstufen (z.B. aufweisend jede zwei Teilstufen 120a, 120b) parallel zueinander geschaltet sein.
  • 27 veranschaulicht einen Ladungstransferzyklus 2700 eines Zerhackers 2208 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • In der ersten Zerhacker-Phase 2601 kann der erste Ladungsspeicher 2210a (z.B. gemäß der ersten Teilstufen-Phase 151) mit dem elektrischen Potential VP1 der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 (bzw. der elektrischen Gleichspannung) und in der zweiten Zerhacker-Phase 2603 (z.B. gemäß der dritten Teilstufen-Phase 155) mit der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden, z.B. mit einem ersten Kondensator C1 des ersten Spannungsteilers C1, C4 der Messbrücke 2202 und/oder mit einem ersten Kondensator C2 des zweiten Spannungsteilers C2, C3 der Messbrücke 2202.
  • In der ersten Zerhacker-Phase 2601 kann ein dritter Ladungsspeicher 2210b (auch als zusätzlicher erster Ladungsspeicher 2210b bezeichnet) des Zerhackers 2208 (z.B. gemäß der ersten Teilstufen-Phase 151) mit dem zweiten elektrischen Potential VP2 der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 (bzw. der elektrischen Gleichspannung) und in der zweiten Zerhacker-Phase 2603 (z.B. gemäß der dritten Teilstufen-Phase 155) mit der Messbrücke 2202, z.B. mit einem zweiten Kondensator C4 des ersten Spannungsteilers C1,C4 der Messbrücke 2202 gekoppelt sein und/oder mit einem zweiten Kondensator C3 des zweiten Spannungsteilers C2, C3 der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden.
  • Optional können in der dritten Zerhacker-Phase 2605 der erste Ladungsspeicher 2210a und/oder der dritte Ladungsspeicher 2210b von der Brückenschaltung 2202 (z.B. gemäß der zweiten Teilstufen-Phase 153) entkoppelt sein oder werden. Optional können die mehreren Kondensatoren der Messbrücke 2202, bzw. deren Spannungsteiler, zum Entladen miteinander (d.h. zu einer Masche) gekoppelt sein, z.B. mittels des zusätzlichen Schalters 2506.
  • 28 veranschaulicht einen Ladungstransferzyklus 2800 eines Zerhackers 2208 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • In der zweiten Zerhacker-Phase 2603 kann der zweite Ladungsspeicher 2210c (z.B. gemäß der ersten Teilstufen-Phase 151) mit dem zweiten elektrischen Potential VP2 der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 (bzw. der elektrischen Gleichspannung) gekoppelt sein und in der ersten Zerhacker-Phase 2601 (z.B. gemäß der dritten Teilstufen-Phase 155) mit dem zweiten Kondensator C4 des ersten Spannungsteilers C1,C4 der Messbrücke 2202 gekoppelt sein und/oder mit dem zweiten Kondensator C3 des zweiten Spannungsteilers C2, C3 der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden.
  • In der zweiten Zerhacker-Phase 2603 kann ein vierter Ladungsspeicher 2210d (auch als zusätzlicher zweiter Ladungsspeicher 2210d bezeichnet) des Zerhackers 2208 (z.B. gemäß der ersten Teilstufen-Phase 151) mit dem zweiten elektrischen Potential VP2 der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 (bzw. der elektrischen Gleichspannung) gekoppelt sein und in der ersten Zerhacker-Phase 2601 (z.B. gemäß der dritten Teilstufen-Phase 155) mit dem ersten Kondensator C1 des ersten Spannungsteilers C1, C4 der Messbrücke 2202 gekoppelt sein und/oder mit dem ersten Kondensator C2 des zweiten Spannungsteilers C2, C3 der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden.
  • Optional können in der dritten Zerhacker-Phase 2605 der zweite Ladungsspeicher 2210c und/oder der vierte Ladungsspeicher 2210d von der Brückenschaltung 2202 (z.B. gemäß der zweiten Teilstufen-Phase 153) entkoppelt sein oder werden. Optional können die mehreren Kondensatoren der Messbrücke 2202, bzw. deren Spannungsteiler, zum Entladen miteinander (d.h. zu einer Masche) gekoppelt sein, z.B. mittels des zusätzlichen Schalters 2506.
  • 29A und 29B veranschaulichen eine Messanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm in einer ersten Zerhacker-Phase 2900a und einer zweiten Zerhacker-Phase 2900b des Ladungstransferzyklus.
  • Zum Bereitstellen einer elektrischen Versorgungsspannung gemäß der elektrischen Arbeitsspannung (Vbias) des mikromechanischen Sensors werden die Ladungsspeicher 2210a, 2210b, 2210c, 2210d der Ladungsspeicheranordnung 2310 verwendet. Damit kann auf einen sehr schnellen und rauscharmen Steuerverstärker verzichtet werden. Anschaulich ermöglicht die Ladungsspeicheranordnung 2310 eine günstigere und einfachere Schaltkreisarchitektur.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungsspeicheranordnung 2310 ein erstes Ladungsspeicher-Paar 2210a, 2210b und ein zweites Ladungsspeicher-Paar 2210c, 2210d aufweisen, von denen jedes Ladungsspeicher-Paar zwei Ladungsspeicher aufweist.
  • In der ersten Zerhacker-Phase 2900a und in der zweiten Zerhacker-Phase 2900b (z.B. jede ungefähr ein halber Ladungstransferzyklus abzüglich des Schaltvorgangs) kann eines der Ladungsspeicher-Paare aufgeladen werden, z.B. auf die benötigte elektrische Spannung, und das andere Ladungsspeicher-Paar kann mit der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden. Die Messbrücke 2202 kann dabei (z.B. gemeinsam mit dem anderen Ladungsspeicher-Paar) elektrisch isoliert (z.B. elektrisch floatend) von dem elektrischen Referenzpotential und/oder der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 sein.
  • Mit dem oder jedem Übergang zwischen der ersten Zerhacker-Phase 2900a und der zweiten Zerhacker-Phase 2900b kann die Polarität der Messbrücke 2202 geändert (d.h. vertauscht bzw. invertiert) werden, d.h. ein Schaltvorgang erfolgen. Beispielsweise kann der Ladungstransferzyklus zwischen der ersten Zerhacker-Phase 2900a und der zweiten Zerhacker-Phase 2900b jeweils eine zweite Teilstufen-Phase 2953 aufweisen, in welcher die Schalterstruktur 2212 des Zerhackers 2208 in einem Schaltvorgang ist.
  • In der ersten Zerhacker-Phase 2900a kann der erste Verbindungsschalter 2502 einen Offen-Zustand aufweisen. Mit anderen Worten kann das erste Ladungsspeicher-Paar 2210a, 2210b mittels des ersten Verbindungsschalters 2502 von der Messbrücke 2202 entkoppelt sein oder werden. Ferner kann in der ersten Zerhacker-Phase 2900a der zweite Verbindungsschalter 2504 einen ersten Geschlossen-Zustand aufweisen. Mit anderen Worten kann das zweite Ladungsspeicher-Paar 2210c, 2210d mittels des zweiten Verbindungsschalters 2504 mit der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden.
  • In der zweiten Zerhacker-Phase 2900b kann der zweite Verbindungsschalter 2504 einen Offen-Zustand aufweisen. Mit anderen Worten kann das zweite Ladungsspeicher-Paar 2210c, 2210d mittels des zweiten Verbindungsschalters 2504 von der Messbrücke 2202 entkoppelt sein oder werden. Ferner kann in der ersten Zerhacker-Phase 2900a der erste Verbindungsschalter 2502 in einem zweiten Geschlossen-Zustand sein. Mit anderen Worten kann das erste Ladungsspeicher-Paar 2210a, 2210b mittels des zweiten Verbindungsschalters 2504 mit der Messbrücke 2202 gekoppelt sein oder werden.
  • Der erste Geschlossen-Zustand und der zweite Geschlossen-Zustand des ersten Verbindungsschalters 2502 bzw. des zweiten Verbindungsschalters 2504 können sich in einer Polarität (bezüglich VP1 und VP2) unterscheiden. Mit anderen Worten können die oder kann der Verbindungsschalter 2502, 2504 beim Übergang zwischen den zwei Geschlossen-Zuständen die Polarität der Messbrücke 2202 vertauschen. Somit können die Verbindungsschalter 2502, 2504 derart eingerichtet sein, dass die Polarität eines ersten Eingangsknotens VB1 der Messbrücke 2202 und eines zweiten Eingangsknotens VB2 der Messbrücke 2202 beim Übergang zwischen der ersten Zerhacker-Phase 2900a und der zweiten Zerhacker-Phase 2900b vertauscht werden. Zwischen dem ersten Eingangsknoten VB1 der Messbrücke 2202 und dem zweiten Eingangsknoten VB2 der Messbrücke 2202 können die Spannungsteiler der Messbrücke 2202 parallel geschaltet sein oder werden.
  • Alternativ zu der veranschaulichten Konfiguration, kann der zweite Verbindungsschalter 2504 in der der ersten Zerhacker-Phase 2900a den zweiten Geschlossen-Zustand aufweisen und der erste Verbindungsschalter 2502 in der ersten Zerhacker-Phase 2900b in dem ersten Geschlossen-Zustand sein.
  • Der oder jeder Übergang zwischen der ersten Zerhacker-Phase 2900a und der zweiten Zerhacker-Phase 2900b, z.B. nach der ersten Zerhacker-Phase 2900a und/oder nach der zweiten Zerhacker-Phase 2900b, kann optional die dritte Zerhacker-Phase aufweisen. In der optionalen dritten Zerhacker-Phase können (z.B. in einem ersten Schritt) alle Ladungsspeicher der Ladungsspeicheranordnung 2310 von der Messbrücke 2202 entkoppelt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann in der optionalen dritten Zerhacker-Phase (z.B. in einem zweiten Schritt) die Messbrücke 2202 entladen werden.
  • Beispielsweise kann jeder halbe Ladungstransferzyklus des Zerhackers (auch als Zerhackerzyklus bezeichnet) eine dritte Zerhacker-Phase aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kapazität der Messbrücke 2202 und die Kapazität der Ladungsspeicher der Ladungsspeicheranordnung 2310 derart aufeinander abgestimmt sein, dass beim Koppeln der Ladungsspeicher der Ladungsspeicheranordnung 2310 mit der Messbrücke 2202 eine elektrische Versorgungsspannung gemäß der elektrische Arbeitsspannung an der Kapazität des mikromechanischen Sensors anliegt, d.h. dass die elektrische Versorgungsspannung Vbias entspricht.
  • Die elektrische Arbeitsspannung eines Bauelements (z.B. des mikromechanischen Sensors und/oder des Verstärkers) kann von einem Arbeitspunkt des Bauelements definiert sein. Der Arbeitspunkt kann anschaulich die Parameter repräsentieren, bei denen das Bauelement betrieben werden kann. Zum Inbetriebnehmen und/oder Betreiben des Bauelements kann an dieses eine elektrische Versorgungsspannung (VDD) gleich oder größer der elektrischen Arbeitsspannung (Vbias) angelegt werden. Der Arbeitspunkt eines Bauelements ist der Ruhezustand bei Nichtvorhandensein eines eingekoppelten Signals. Er wird durch einen bestimmten Punkt auf der Kennlinie beschrieben. Von diesem Punkt aus kann sich der elektrische Strom bzw. die elektrische Spannung ändern, z.B. wenn ein Nutzsignal eingekoppelt wird. Um eine möglichst unverzerrte, symmetrische Signalübertragung zu erreichen, kann der Arbeitspunkt beispielsweise in die Mitte der Kennlinie liegen, d. h. zwischen maximaler und minimaler elektrischer Spannung bzw. elektrischer Stromstärke.
  • Ist die Messbrücke 2202 unvollständig ausgeglichen, kann eine zeitliche Fehlpassung des in den Verstärker 2204 eingekoppelten Signals resultieren, welche beispielsweise mittels der Puffer-Kopplung C7, C8 zumindest teilweise reduziert werden kann (mit anderen Worten kann die zeitliche Passung erhöht werden). Alternativ oder zusätzlich kann entweder Kondensator C7 oder Kondensator C8 verwendet werden, um die Symmetrie der Messbrücke 2202 herzustellen (z.B. indem Toleranzen von parasitären Kapazitäten ausgeglichen werden). Dies kann eine Unterdrückung der zeitlichen Fehlpassung der beiden Mischspannungen unterstützen (auch als Gleichtaktunterdrückung der Messbrücke 2202 bezeichnet). Beispielsweise kann die Puffer-Kopplung C7, C8 derart eingerichtet sein, dass Flankensteilheit von VB1 und VB2 im Wesentlichen gleich sind (d.h. weniger als 10% voneinander abweichen), so dass diese zeitlich passend eingerichtet sind. Anschaulich können die Zweige der Messbrücke gleiche Kapazitäten aufweisen, damit beim Umschalten der Kreuzschalter die Anstiegszeiten von VB1, VB2 ungefähr gleich sind. Unterscheiden sich die Anstiegszeiten zu stark voneinander, können an den zwei Brückenausgängen 2202a Spannungsspitzen während des Umschaltens entstehen.
  • Beispielsweise kann jeder Ladungsspeicher der Ladungsspeicheranordnung 2310 eine erste Kapazität K1 aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 pF (Picofarad) bis ungefähr 500 pF, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 pF bis ungefähr 100 pF, z.B. ungefähr 80 pF. Analog kann die Messbrücke 2202 eine zweite Kapazität K3 = 2·K2 aufweisen, welche der Summe der parallelgeschalteten kapazitiven Zweipole der Messbrücke 2202 entspricht, z.B. der Summe aus den Kapazitäten von Folgendem: des ersten Spannungsteilers C1, C4 und des zweiten Spannungsteilers C2, C3 sowie optional (d.h. wenn vorhanden) der Kapazität der Puffer-Kopplung C7, C8. Beispielsweise kann K2 = C4 + C3 = C2 + C1 bzw. (wenn die Puffer-Kopplung C7, C8 vorhanden ist) K2 = C4 + C3 + C7 = C2 + C1 + C8 sein. Wahlweise kann die Kapazität von C7 und/oder C8 null sein.
  • Beispielsweise kann die Summe der Kapazitäten des ersten Spannungsteilers C1, C4 und des Kondensators C5 in einem Bereich von ungefähr 1 pF bis ungefähr 50 pF liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 pF bis ungefähr 25 pF, z.B. ungefähr 10 pF betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Summe der Kapazitäten des zweiten Spannungsteilers C2, C3 und des Kondensators C6 in einem Bereich von ungefähr 1 pF bis ungefähr 50 pF liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 pF bis ungefähr 25 pF, z.B. ungefähr 10 pF betragen.
  • Damit aus der mittels der elektrischen Gleichspannungsquelle 2206 bereitgestellten Gleichspannung Vk = VP1 – VP2 die benötigte Arbeitsspannung Vbias an den einzelnen Zweigen (Zweipolen) der Messbrücke 2202 bereitgestellt wird oder ist (z.B. nicht überschritten wird), können die Kapazitäten der Messbrücke 2202 und des Zerhackers 2208 derart aufeinander abgestimmt sein oder werden, dass sich die elektrischen Potentiale VP1, VP2, mit der die Ladungsspeicher des Zerhackers 2208 geladen werden, beim Entladen dieser in die Messbrücke zu Vbias reduzieren. Mit anderen Worten kann Vbias ≤ VB1 – VB2 ≤ Vk sein, z.B. 2·Vbias = VB1 – VB2 ≤ Vk und/oder zumindest 2·Vbias ≤ Vk.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gleichspannung Vk größer sein das doppelte Arbeitsspannung Vbias. Mit anderen Worten kann das Verhältnis aus Vk/Vbias größer sein als 2. Beispielsweise kann zumindest an jedem der Kondensatoren C1, C2, C3, C4 der kapazitiven Spannungsteiler eine elektrische Spannung von Vbias oder weniger anliegen (d.h. 2·Vbias = VB1 – VB2), so dass der Sensor mit seiner Arbeitsspannung vbias oder mehr betrieben werden kann (z.B. maximal 10% weniger).
  • Die Spannung, mit der die Ladungsspeicher des Zerhackers 2208 geladen werden (z.B. gleich zu VP1 und/oder VP2), kann sich beim Entladen dieser in die Messbrücke auf das Verhältnis der Kapazitäten zueinander, nämlich von K1/(K1 + K2), reduzieren (jeder Ladungsspeicher entlädt sich anschaulich in einen Zweig des ersten kapazitiven Spannungsteilers und einen Zweig des zweiten kapazitiven Spannungsteilers). Damit ungefähr oder höchstens die Vbias an jedem der Kondensatoren C1, C2, C3, C4 der kapazitiven Spannungsteiler anliegt, kann Vk/(VB1 – VB2) gleich sein zu (K1 + K2)/K1 oder mehr, was bei 2·Vbias = VB1 – VB2 ergibt: Vk/Vbias ≤ (K1 + K2)/(0.5·K1).
  • Mit anderen Worten kann Vbias·(K1 + K2) ≥ 0,5·Vk·K1 bzw. Vk ≤ Vbias·(K1 + K2)/(0,5·K1) sein. Das Verhältnis (K1 + K2)/(0.5·K1) lässt sich umschreiben zu 2 + 2·K2/K1 = 2 + K3/K1. Mit anderen Worten kann das Verhältnis der Gleichspannung Vk zu der Arbeitsspannung Vbias um höchstens das Verhältnis der zweiten Kapazität K3 zu der ersten Kapazität größer sein als 2. K3 bezeichnet die kapazitive Summe der mehreren Kondensatoren der Messbrücke 2202, d.h. deren Eingangskapazität K3 (Kapazität K3 des Eingangs der Messbrücke 2202).
  • Indem K2 = C4 + C3 = C2 + C1 (bzw. K2 = C4 + C3 + C7 = C2 + C1 + C8, wenn die Puffer-Kopplung C7, C8 vorhanden ist) bereitgestellt wird, kann erreicht werden, dass die Ausgänge 2202a der Messbrücke 2202 beim Umpolen der Brückenspannungen VB1, VB2 (d.h. beim Schalten der Verbindungsschalter 2502, 2504) ungefähr auf dem gleichen Potential bleiben.
  • Anschaulich kann jeder Ladungsspeicher der Ladungsspeicheranordnung 2310 auf die elektrische Gleichspannung Vk aufgeladen werden. Wird der Ladungsspeicher dann mit der Messbrücke 2202 gekoppelt entlädt sich dieser zum Teil in die Messbrücke 2202 (Ladungstransfer in die Messbrücke 2202), wobei dessen elektrische Spannung reduziert wird, und zwar in dem Verhältnis der Kapazitäten zueinander.
  • In dem Fall, dass K2 = C4 + C3 + C7 = C2 + C1 + C8 = 10 pF ist und die Kapazität jedes Ladungsspeichers der Ladungsspeicheranordnung 2310 ungefähr 80 pF beträgt, können die Ladungsspeicher der Ladungsspeicheranordnung 2310 auf 9/8 der Arbeitsspannung aufgeladen sein oder werden. Mit anderen Worten kann Vk ungefähr 9/8 der Arbeitsspannung sein. Beispielsweise können C4 = C1 = C7 = C2 = C3 = C8 sein, z.B. ungefähr 3,5 pF.
  • Optional kann eine elektrische (Gleichtakt-)Eingangsspannung Vin_op des Verstärkers 2204 verschieden von null sein, z.B. kann diese in einem Bereich von ungefähr 0,5 Volt bis ungefähr 5 Volt liegen, z.B. ungefähr 1,3 Volt betragen. Damit kann es nötig sein alle elektrischen Spannungen um Vin_op zu verschieben. Die elektrische Mischspannung kann dann mit einem zeitlichen Mittelwert von ungefähr Vin_op bereitgestellt sein oder werden.
  • Beispielsweise kann das erste elektrische Potential VP1 das elektrische Referenzpotential + Vin_op + Vk/2 sein, z.B. ungefähr 10,3 Volt. Beispielsweise kann das zweite elektrische Potential VP2 das elektrische Referenzpotential + Vin_op – Vk/2 sein, z.B. ungefähr –7,7 Volt. Bei dem obigen Verhältnis von 9/8 kann dann in der ersten Zerhacker-Phase an VB1 ungefähr +9,3 Volt und an VB2 ungefähr –6,7 Volt anliegen. Analog kann dann in der zweiten Zerhacker-Phase an VB2 ungefähr +9,3 Volt und an VB1 ungefähr –6,7 Volt anliegen.
  • Die Verbindungsschalter 2502, 2504 können einen ungefähr gleichen ohmschen Widerstand aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Verbindungsschalter 2502, 2504 ein ungefähr gleiches Schaltverhalten aufweisen, z.B. ungefähr gleiche Schaltzeiten. Damit können eine anschaulich ausreichende Anstiegsgeschwindigkeit und/oder deren Zeitpassung erreicht werden, was zu große elektrische Spannungsspitzen vermeidet, z.B. an dem Verstärker 2204.
  • 30A veranschaulichet eine Messanordnung 3000a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Die Messanordnung 3000a kann einen Taktgeber 3002 aufweisen, welcher zum Bereitstellen eines Referenztakts 1002 (z.B. 12,5 Megahertz) eingerichtet sein kann. Der Taktgeber 3002 kann beispielsweise mit VDD (z.B. in einem Bereich von ungefähr 2,6 Volt bis ungefähr 2,75 Volt) betrieben werden.
  • Die Messanordnung 3000a (vergleiche auch 39) kann ferner eine erste Ladungspumpe 3004a aufweisen, welche zum Bereitstellen des ersten elektrischen Potentials VP1 (z.B. 10,3 Volt) eingerichtet sein kann. Die erste Ladungspumpe 3004a kann beispielsweise vier oder mehr seriell verschaltete Ladungspumpstufen 220a, 220b aufweisen, z.B. jede Ladungspumpstufe genau eine Teilstufe 120a oder zwei parallel verschaltete Teilstufen 120a, 120b aufweisend. Alternativ oder zusätzlich kann die Messanordnung 3000a eine zweite Ladungspumpe 3004b aufweisen, welche zum Bereitstellen des zweiten elektrischen Potentials VP2 (z.B. –7,7 Volt) eingerichtet sein kann. Die zweite Ladungspumpe 3004b kann beispielsweise vier oder mehr seriell verschaltete Ladungspumpstufen 220a, 220b aufweisen, z.B. jede Ladungspumpstufe genau eine Teilstufe 120a oder zwei parallel verschaltete Teilstufen 120a, 120b aufweisend.
  • Optional kann die erste Ladungspumpe 3004a weggelassen werden, wenn das erste elektrische Potential VP1 gleich dem elektrischen Referenzpotential ist. Alternativ kann die zweite Ladungspumpe 3004b weggelassen werden, z.B. wenn das zweite elektrische Potential VP2 gleich dem elektrischen Referenzpotential ist.
  • Die Messanordnung 3000a kann ferner zumindest einen ersten Ladungsspeicher 3006a aufweisen (z.B. den ersten Ladungsspeicher 2210a und/oder den dritten Ladungsspeicher 2210a) zum Bereitstellen eines ersten Potentials der elektrischen Mischspannung (z.B. ungefähr 9,3 Volt). In den zumindest einen ersten Ladungsspeicher 3006a kann das erste elektrische Potential VP1 (z.B. in der ersten Zerhacker-Phase) eingekoppelt sein oder werden und das erste elektrische Potential der elektrischen Mischspannung (z.B. in der zweiten Zerhacker-Phase) ausgekoppelt sein oder werden (d.h. in die Messbrücke 2202 eingekoppelt sein oder werden). Alternativ oder zusätzlich kann die Messanordnung 3000a zumindest einen zweiten Ladungsspeicher 3006b aufweisen (z.B. den zweiten Ladungsspeicher 2210b und/oder den vierten Ladungsspeicher 2210d) zum Bereitstellen eines zweiten elektrischen Potentials der elektrischen Mischspannung (z.B. ungefähr –6,7 Volt). In den zumindest einen zweiten Ladungsspeicher 3006b kann das zweite elektrische Potential VP2 (z.B. in der zweiten Zerhacker-Phase) eingekoppelt sein oder werden und das erste elektrische Potential der elektrischen Mischspannung (z.B. in der ersten Zerhacker-Phase) ausgekoppelt sein oder werden (d.h. in die Messbrücke 2202 eingekoppelt sein oder werden).
  • Beispielsweise kann der zumindest eine erste Ladungsspeicher 3006a weggelassen sein oder werden, z.B. wenn die erste Ladungspumpe 3004a weggelassen wird. Beispielsweise kann der zumindest eine zweite Ladungsspeicher 3006b weggelassen sein oder werden, wenn die zweite Ladungspumpe 3004b weggelassen wird.
  • Die Messanordnung 3000a kann ferner einen ersten Spannungsregulator 3008a aufweisen zum Regulieren 3008c (Steuern und/oder Regeln) der von dem zumindest einen ersten Ladungsspeicher 3006a ausgekoppelten (d.h. in dem Messbrücke 2202 eingekoppelten) elektrische Spannung, z.B. auf 9,3 Volt. Alternativ oder zusätzlich kann die Messanordnung 3000a einen zweiten Spannungsregulator 3008b aufweisen zum Regulieren 3008c (Steuern und/oder Regeln) der von dem zumindest einen zweiten Ladungsspeicher 3006b ausgekoppelten (d.h. in dem Messbrücke 2202 eingekoppelten) elektrische Spannung, z.B. auf –6,7 Volt.
  • Beträgt das erste elektrische Potential VP1 ungefähr 0 Volt (d.h. liegt dieses auf ungefähr elektrischem Referenzpotential), kann das zweite elektrische Potential VP2 die negative elektrische Gleichspannung –Vk (z.B. –18 Volt) aufweisen. Beträgt das zweite elektrische Potential VP2 ungefähr 0 Volt (d.h. liegt dieses auf ungefähr elektrischem Referenzpotential), kann das erste elektrische Potential VP1 die positive elektrische Gleichspannung +Vk (z.B. +18 Volt) aufweisen. Damit der mikromechanische Sensor mit einer gleichbleibenden elektrischen Spannung (z.B. bei einem zeitlichen Mittelwert der elektrischen Mischspannung von +8 Volt oder –8 Volt) kleiner oder gleich zu Vbias betrieben werden kann, kann der Eingang des Verstärkers auf dem zeitlichen Mittelwert der elektrischen Mischspannung (z.B. auf +8 Volt) liegen. In dem Fall kann auf eine der zwei Ladungspumpen und die deren zwei Ladungsspeicher verzichtet werden. Die gleichmäßige Auf- bzw. Umladung beider Seiten (z.B. auf +16V und 0V) kann im Gegenzug allerdings schwerer zu realisieren sein.
  • Das erste elektrische Potential VP1 kann mittels der ersten Ladungspumpe 3004a bereitgestellt sein oder werden. Die erste Ladungspumpe 3004a kann eine Pelliconi-Ladungspumpe bzw. Pelliconi-Ladungspumpstufe aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. wenn VP1 positiv ist). Alternativ oder zusätzlich kann die erste Ladungspumpe 3004a eine Bootstrap-Dickson-Ladungspumpe bzw. Bootstrap-Dickson-Ladungspumpstufe, z.B. die in 1 veranschaulichte Ladungspumpe, aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. wenn VP1 negativ ist).
  • Das zweite elektrische Potential VP2 kann mittels der zweiten Ladungspumpe 3004b bereitgestellt sein oder werden. Die zweite Ladungspumpe 3004b kann eine Pelliconi-Ladungspumpe bzw. Pelliconi-Ladungspumpstufe aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. wenn VP2 positiv ist). Alternativ oder zusätzlich kann die erste Ladungspumpe 3004a eine Bootstrap-Dickson-Ladungspumpe bzw. Bootstrap-Dickson-Ladungspumpstufe, z.B. die in 1 veranschaulichte Ladungspumpe, aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. wenn VP2 negativ ist).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Aufladen der Ladungsspeicher 2210a, 2210b, 2210c, 2210d der Ladungsspeicheranordnung 2310 gesteuert und/oder geregelt werden (z.B. mittels einer Steuerung), indem die erste Ladungspumpe 3004a und/oder die zweite Ladungspumpe 3004b an und aus geschaltet werden. Danach kann ein Feineinstellen des elektrischen Potentials der Ladungsspeicher 2210a, 2210b, 2210c, 2210d der Ladungsspeicheranordnung 2310 erfolgen, z.B. mittels kapazitiv eingekoppelter Spannungsregulatoren 3008a, 3008b.
  • 30B veranschaulichet eine Messanordnung 3000b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm, welche einen der Spannungsregulator 3008a, 3008b aufweist.
  • Der Spannungsregulator 3008a, 3008b kann kapazitiv mit der Messbrücke und/oder mit dem zumindest einen ersten Ladungsspeicher 3006a bzw. dem zumindest einen zweiten Ladungsspeicher 3006b gekoppelt sein, z.B. mittels des kapazitiven Bauelements 3054 (z.B. ein Kondensator).
  • Der Spannungsregulator 3008a, 3008b kann einen Verstärker 3052 (z.B. einen Komparator aufweisend) aufweisen. Ferner kann der Spannungsregulator 3000b mehrere Kondensatoren CS1 (z.B. mit ungefähr 350 Femtofarad (fF)), CS2 (z.B. mit ungefähr 2,77 Picofarad (pF)), und CS3 (z.B. mit ungefähr 3 pF) aufweisen, welche mittels Schaltern 3508 untereinander und mit dem Verstärker 3052 verbunden sind.
  • Wenn der Ladungsspeicher 3008a, 3008b (der zumindest eine erste Ladungsspeicher 3006a oder der zumindest eine zweite Ladungsspeicher 3006b) auf VP1 (z.B. auf Vin_op + vk/2, z.B. Vin_op + 9 Volt) bzw. VP2 (z.B. auf Vin_op – vk/2, z.B. auf Vin_op – 9 Volt) aufgeladen ist, wird dieser von der Ladungspumpe 3004a, 3004b entkoppelt (z.B. gesteuert mittels des Verstärkers 3052). Danach reguliert der Spannungsregulator 3008a, 3008b das elektrische Potential des Ladungsspeichers 3006a, 3006b auf einen vordefinierten Wert (z.B. auf Vin_op – vbias bzw. Vin_op + vbias). Mittels Koppelns des Ladungsspeichers 3006a, 3006b mit der Messbrücke 2202 wird die elektrische Spannung des Ladungsspeichers 3006a, 3006b auf das der elektrischen Arbeitsspannung (z.B. auf Vin_op – vbias bzw. Vin_op + vbias) zugehörige elektrische Potential skaliert.
  • 31 veranschaulicht einen Signalverlauf 3100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist.
  • Linien 3102 jeweils repräsentieren den zeitlichen Verlauf des Signals (z.B. dessen elektrische Spannung) an den Knoten VB1 und VB2 der Messbrücke 2202. Die Signale 3102 an den Knoten VB1 und VB2 können in dem Zerhackerzyklus 3102a zweimal zwischen VP1 und VP2 umgeschaltet werden. Die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Potentialwechsels 3102b der Signale 3102 kann derart eingerichtet sein, dass diese zeitlich überlappen (auch als zeitliche Passung bezeichnet), d.h. dass sich die Schalter gleichzeitig (d.h. in dem Schaltintervall 3110) in einem Schaltvorgang befinden.
  • Linie 3104 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des Signals (z.B. dessen elektrische Spannung von z.B. ungefähr 1 Volt oder mehr) an dem Eingang des Verstärkers 2204 (ohne Signal aus dem mikromechanischen Sensor), welches ein Signal-Rausch-Verhältnis von mehr als ungefähr 105 aufweist (z.B. mehr als ungefähr 106) und/oder ein Rauschen (z.B. elektrische Spannungsspitzen von weniger als ungefähr 200 Millivolt (mV) aufweist, z.B. weniger als ungefähr 100 Millivolt.
  • Linien 3106 repräsentieren jeweils den zeitlichen Verlauf des Signals (z.B. dessen elektrische Spannung), welches von dem Verstärker 2204 ausgekoppelt wird, z.B. auf Grundlage eines mittels des mikromechanischen Sensors erzeugten Signals.
  • Linien 3108 repräsentieren jeweils den zeitlichen Verlauf eines Signals (z.B. dessen elektrische Spannung) welches mittels des mikromechanischen Sensors erzeugt wird.
  • 32 veranschaulichet eine Ladungspumpstufe 3200 in Pelliconi-Schaltreisarchitektur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm, d.h. eine Pelliconi-Ladungspumpstufe 3200. Eine Ladungspumpe in Pelliconi-Schaltreisarchitektur kann eine oder mehrere seriell verschaltete Ladungspumpstufen in Pelliconi-Schaltreisarchitektur aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpstufe 3200 ein Latch, z.B. ein CMOS Latch, aufweisen. Das Latch kann zwei kreuzverschaltete Inverter (erster Inverter MP1, MN1 und zweiter Inverter MP2, MN2) aufweisen und zwei Ladungsspeicher C1, C2.
  • Der erste Inverter MP1, MN1 und der zweite Inverter MP2, MN2 des Latches können mittels der Ladungsspeicher C1, C2 (z.B. jeder einen oder mehrere Kondensatoren aufweisend, auch als Pump-Kondensatoren bezeichnet) gepumpt werden. In die Ladungsspeicher C1, C2 können komplementäre (d.h. im Gegentakt eingerichtete) Signale eingekoppelt werden, z.B. Taktsignale. Die Ladungspumpstufe 3200 kann zum Erzeugen eines positiven elektrischen Spannungshubs Vp (z.B. von ungefähr VDD), d.h. der elektrischen Potentialdifferenz Vp zwischen Eingang 110 und Ausgang 112, eingerichtet sein (sich aber nicht zum Erzeugen eines negativen elektrischen Spannungshubs eignen).
  • Im lastfreien Betrieb kann der gesamte erzeugte elektrische Spannungshub einer Ladungspumpe (z.B. der Pelliconi-Ladungspumpe) dem positiven elektrischen Spannungshub Vp mal der Anzahl ihrer seriell verschalteten Ladungspumpstufen 3200 sein.
  • Über die Schalter MP1, MN1, MP2, MN2 (jeder z.B. aufweisend einen Transistor oder daraus gebildet) fällt maximal eine elektrische Spannung von Vp ab. Allerdings benötigen die n-Kanal Schalter MN1, MN2 eine isolierte p-Wanne (auch als p-well bezeichnet) und/oder die p-Kanal Schalter MP1, MP2 eine isolierte n-Wanne (auch als n-well bezeichnet). Lediglich die isolierte p-Wanne bzw. n-Wanne und die Pump-Kondensatoren C1, C2 müssen eine höhere elektrische Spannungsfestigkeit als Vp aufweisen. In speziellen Fällen kann dafür eine negative elektrische Spannung erzeugt werden (welche z.B. an das Substrat angelegt wird), während das Substrat der Ladungspumpstufe 3200 geerdet (z.B. bei 0 Volt) bleibt oder ist. Herkömmliche CMOS-Technologie, z.B. basierend auf einem p-dotierten Substrat, kann mittels des Substrats eine isolierte p-Wanne (z.B. mittels einer Triple-Wanne) bereitstellen, allerdings keine isolierte n-Wanne für negative Spannungen (z.B. eine negative Ladungspumpe). Daher kann keine oder nur schwer eine negative elektrische Spannung an die isolierte n-Wanne angelegt werden.
  • 33A und 33B veranschaulichen jeweils einen Steuerschaltkreis 3300a, 3300b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Der Steuerschaltkreis 3300a, 3300b kann einen Gegentaktgenerator 602g aufweisen. Dem Steuerschaltkreis 3300a, 3300b kann eingangsseitig ein Steuersignal clk (z.B. mittels eines Taktgebers erzeugt), z.B. ein Basis-Steuersignal (z.B. ein Referenztakt), eingekoppelt werden. Der Steuerschaltkreis 3300a, 3300b kann zum Bereitstellen zweier komplementärer Steuersignale clkp, clkn (z.B. eines ersten Steuersignals clkn und eines dazu komplementären zweiten Steuersignals clkp) eingerichtet sein, d.h. welche im Gegentakt schwingen.
  • 34 veranschaulichet eine Ladungspumpe 3400 in Dickson-Schaltkreisarchitektur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm, d.h. eine Dickson-Ladungspumpe 3400.
  • Die Ladungspumpe 3400 ist in 34 mit vier seriell verschalteten Ladungspumpstufen 220a, 220b, 220c, 220d veranschaulicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ladungspumpe 3400 alternativ weniger als vier Ladungspumpstufen 220a, 220b, 220c, 220d (z.B. eine, zwei oder drei Ladungspumpstufen 220a, 220b, 220c, 220d) oder mehr als vier Ladungspumpstufen 220a, 220b, 220c, 220d aufweisen.
  • Die Schalter MP0, MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP11, MP12, MP21, MP22, MP31, MP32, MP41, MP42, MP51, MP52 der Schalterstruktur 104 (z.B. jeder einen Transistor aufweisend oder daraus gebildet) können denselben Leitungstyp (z.B. n-Kanal oder p-Kanal) aufweisen und/oder mittels vier Steuersignalen clk2p, clk2n, clk1p, clk1n angesteuert sein oder werden. Die zwei Steuersignale clk2p, clk2n können im Gegentakt eingerichtet sein (d.h. komplementär eingerichtet sein) und/oder die zwei Steuersignale clk1p, clk1n können im Gegentakt eingerichtet sein.
  • In die Ladungsspeicher C1, C2, C3, C4 aufeinanderfolgender Ladungspumpstufen 3400 können jeweils komplementäre Steuersignale pclk1, pclk2 eingekoppelt sein oder werden.
  • Optional kann, wie vorangehend beschrieben ist, zwischen jeden Ladungsspeicher C1, C2, C3, C4 und die nachfolgende Ladungspumpstufe ein zweiter Schalter 104b geschaltet sein oder werden. Werden die zweiten Schalter 104b weggelassen, kann es nötig sein, dass die ersten Schalter 104a eine größere elektrische Spannungsfestigkeit aufweisen, z.B. mindestens das doppelte der pro Ladungspumpstufe 220a, 220b, 220c, 220d erzeugen elektrischen Spannung Vp (z.B. zweimal VDD).
  • In dem Fall, z.B. dass ein negativer elektrischer Spannungshub erzeugt werden soll, kann eine Dickson-Ladungspumpe 3400 bzw. deren Dickson-Ladungspumpstufen 220a, 220b, 220c verwendet werden, wie hierin beschrieben ist. Die Dickson-Ladungspumpe (bzw. deren Ladungspumpstufen) ermöglicht es, den elektrischen Spannungsverlust von Vth pro Ladungspumpstufe der Ladungspumpe zu verringern, z.B. indem eine aktiv gesteuerte Schalterstruktur 104 (vergleiche 1) verwendet wird, z.B. mittels eines Steuersignals aktiv gesteuerte NMOS-Schalter 104b. Zum Steuern der Schalterstruktur 104 können die vier Steuersignale clk2p, clk2n, clk1p, clk1n eingekoppelt werden, z.B. mittels Kondensatoren C11, C12, C21, C22, C31, C32, C41, C42 kapazitiv eingekoppelt
  • Aufgrund der Schaltkreisarchitektur der selbstladenden Dickson-Ladungspumpe 3400 kann es nötig sein, dass deren Transistoren der doppelten elektrischen Versorgungsspannung standhalten müssen. Für eine große elektrische Versorgungsspannung (z.B. mehr als 0,5 Volt) werden daher Hochvolt-Transistoren für die Dickson-Ladungspumpe benötigt, welche gegenüber Niedervolt-Transistoren üblicherweise die benötigte Flächenbelegung der Dickson-Ladungspumpe (d.h. die benötigte Chipfläche) verzehnfachen und deren Leistungsaufnahme vergrößern. Die Verwendung von Hochvolt-Transistoren kann es ebenfalls erforderlich machen, die Steuerblöcke intern rückzukoppeln (z.B. mittels einer Bootstrap-Schaltung), da diese üblicherweise eine größere elektrische Schwellspannung und ein schlechteres GM aufweisen. Alternativ kann eine geringere elektrische Versorgungsspannung (z.B. weniger als 0,5 Volt) verwendet werden. Dies kann im Gegenzug mittels einer größeren Anzahl von Ladungspumpstufen kompensiert werden, welche wiederum die benötigte Flächenbelegung der Dickson-Ladungspumpe und deren Leistungsaufnahme vergrößern.
  • 35 veranschaulicht einen Signalverlauf 3500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist, z.B. ohne zweite Schalter 104b.
  • Die Signalcharakteristik 3502 des Ladungsspeicherknotens 702k der ersten Ladungspumpstufe 220a und/oder der dritten Ladungspumpstufe 220c kann gemäß des eingekoppelten Ladungstransfersignal 808 verlaufen (vergleiche 8 und 10). Die Signalcharakteristik 3504 des Ladungsspeicherknotens 702k der zweiten Ladungspumpstufe 220b und/oder der dritten Ladungspumpstufe 220d kann gemäß des (z.B. kapazitiv) eingekoppelten Ladungstransfersignal 818 verlaufen. Die elektrische Spannungsdifferenz zwischen den Ladungsspeicherknoten 702k zweier aufeinanderfolgender Ladungspumpstufen kann ungefähr dem doppelten der pro Ladungspumpstufe bereitgestellten elektrischen Spannungsdifferenz Vd entsprechen. Beträgt der Spitze-Tal-Wert der Ladungstransfersignale 808, 818 ungefähr VDD (z.B. ungefähr 1,5 Volt), kann die elektrische Spannungsdifferenz zwischen den Ladungsspeicherknoten 702k zweier aufeinanderfolgender Ladungspumpstufen ungefähr das Doppelte von VDD betragen.
  • Wird zwischen dem Ladungsspeicher einer Ladungspumpstufe und der nachfolgenden Ladungspumpstufe ein zweiter Schalter 104b (z.B. ein gesteuerter NMOS-Schalter) geschaltet, kann die benötigte elektrische Spannungsfestigkeit der Schalter 104a, 104b (erster Schalter 104a und zweiter Schalter 104b) verringert werden, z.B. auf maximal Vd. Mit anderen Worten lässt sich der Ladungsspeicher der Ladungspumpstufe mittels der Schalter 104a, 104b von ihrem Eingang 110 und Ausgang 112 entkoppeln. Damit lässt sich die Ladungspumpstufe mit Niedrigspannung-Transistoren bilden, welche eine geringere Größe aufweisen. Dafür wird im Gegenzug die doppelte Menge an Schaltern 104a, 104b benötigt und ein zusätzliches Steuersignal zum Steuern der zweiten Schalter 104b pro Ladungspumpstufe oder pro Teilstufe, welches allerdings für die komplementären Ladungspumpstufen wiederverwendet werden kann. Beispielsweise können die Schalter 104a, 104b welche zwischen den Ladungsspeichern aneinander grenzender Ladungspumpstufen geschaltet sind, mittels eines gemeinsamen Steuersignals angesteuert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine oder jede Ladungspumpstufe (allgemeiner eine oder jede Teilstufe) skalierbar eingerichtet sein oder werden. Mit anderen Worten kann eine Ladungspumpe eine oder mehrere Ladungspumpstufen (allgemeiner eine oder mehrere Teilstufen) aufweisen, deren betriebene Anzahl Ladungspumpstufen (allgemeiner Teilstufen) eingestellt (z.B. geregelt und/oder gesteuert) werden kann (z.B. im Betrieb der Ladungspumpe), z.B. mittels eines Konfigurationsbits. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ladungspumpe eine oder mehrere Ladungspumpstufen (allgemeiner eine oder mehrere Teilstufen) aufweisen, deren Ladungsspeicher (in dessen Kapazität) eingestellt (z.B. geregelt und/oder gesteuert) werden kann (z.B. im Betrieb der Ladungspumpe), z.B. mittels eines zusätzlichen Konfigurationsbits.
  • Unabhängig von der Verwendung der zweiten Schalter 104b, kann die Ladungspumpe zwei komplementäre Ladungstransfersignale pclk1, pclk2 für die geraden und ungeraden Ladungspumpstufen benötigen. Eine oder jede Ladungspumpstufe kann genau eine Teilstufe oder zwei parallel verschaltete Teilstufen aufweisen oder daraus gebildet sein. Unabhängig von der Verwendung der zweiten Schalter 104b kann die oder jede Ladungspumpstufe zwei komplementäre Ladungstransfersignale pclk1, pclk2 für die zwei parallel verschalteten Teilstufen benötigen. Werden zwei parallel verschaltete Teilstufen für die oder jede Ladungspumpstufe verwendet, lässt sich die Welligkeit des ausgekoppelten Signals verringern (anschaulich da diese einen Ladungstransfer pro halbem Ladungstransferzyklus ermöglicht).
  • Unabhängig davon, ob eine Ladungspumpe genau eine Teilstufe oder zwei Teilstufen pro Ladungspumpstufe aufweist, kann diese dieselbe Kapazität des oder der Ladungsspeicher pro Ladungspumpstufe benötigen. Anschaulich kann die Summe der Kapazität der Ladungsspeicher der zwei parallel verschalteten Teilstufen genauso groß sein, wie die Kapazität des Ladungsspeichers, wenn anstatt der zwei parallel verschalteten Teilstufender genau einen Teilstufe verwendet wird. Beispielsweise kann der Ladungsspeicher der genau einen Teilstufe zwei parallel zueinander verschaltete Kondensatoren aufweisen. Damit kann die Flächenbelegung für den Ladungsspeicher pro Ladungspumpstufe beibehalten werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dickson-Ladungspumpe anstatt einer Pelliconi-Ladungspumpe verwendet werden, z.B. zum Bereitstellen einer positiven elektrischen Spannung (beispielsweise wenn keine isolierte p-Wanne für die NMOS-Schalter verfügbar ist).
  • 36A, 36B und 36C veranschaulichen jeweils einen mikromechanischen Sensor 3600a, 3600b, 3600c gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
  • Der mikromechanische Sensor 3600a (allgemeiner mikroelektromechanischer Sensor oder MEMS-Sensor) kann zum Umwandeln zwischen mechanischer Energie und elektrischer Energie eingerichtet sein oder werden. Beispielsweise kann der mikromechanische Sensor 3600a ein mechanisches Signal in ein elektrisches Signal umwandeln und andersherum.
  • Der mikromechanische Sensor 3600a kann ein Substrat 3604 (z.B. ein Halbleitersubstrat, z.B. aufweisend Silizium oder daraus gebildet), eine Membran 124 und zumindest eine Gegenplatte 3622 (z.B. eine Gegenplatte 3622 oder zwei Gegenplatten 3622) aufweisen. Die Membran 3624 kann von der zumindest einen Gegenplatte 3622 mittels eines Spalts getrennt sein, z.B. mittels eines Luftspalts, und (z.B. in physikalischem Kontakt) von dem Substrat getragen werden.
  • Die Membran 124 und die oder jede Gegenplatte 3622 können ein kapazitives Bauelement bilden, welches eine Kapazität des Sensors bereitstellt. Schwingt die Membran 124, z.B. durch ein mechanisches Signal angeregt, kann sich die oder jede Kapazität des Sensors entsprechend verändern, was sich mittels einer elektrischen Kontaktstruktur 3606 (z.B. aufweisend ein Metall oder daraus gebildet) erfassen lässt.
  • 37 veranschaulicht einen Signalverlauf 3700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in welchem eine Signalcharakteristik 801 (z.B. eine elektrische Spannung des Signals, in willkürliche Einheiten) über der Zeit 803 (in willkürliche Einheiten) dargestellt ist.
  • In der zweiten Teilstufen-Phase 153 des ersten Zyklusabschnitts 808a und der zweiten Teilstufen-Phase 153 des zweiten Zyklusabschnitts 808b können das zweite Steuersignal 804 und das erste Steuersignal 802 in ihrem Zustand übereinstimmen (ein Niedrig-Zustand, anschaulich ein Offen-Zustand), so dass der Ladungsspeicher von dem Eingang und einem Ausgang der Ladungspumpstufe entkoppelt ist. In der ersten Teilstufen-Phase 151 und in der dritten Teilstufen-Phase 155 können das zweite Steuersignal 804 und das erste Steuersignal 802 in ihrem Zustand verschieden voneinander sein (anschaulich eines in einem Niedrig-Zustand und eines in einem Hoch-Zustand).
  • Das erste Steuersignal 802 (clk2p) und das optionale zweite Steuersignal 804 (clk1p) können um die Dauer des ersten Zyklusabschnitts 808a versetzt zueinander sein (z.B. um eine Zyklushälfte). Das dritte Steuersignal 806 (clk2n) und das optionale zusätzliche dritte Steuersignal 816 (clk1n) können um die Dauer des ersten Zyklusabschnitts 808a versetzt zueinander sein (z.B. um eine Zyklushälfte). Das vierte Steuersignal 808 (pclk oder pclk1) und das optionale zusätzliche vierte Steuersignal 818 (pclk2) können im Gegentakt eingerichtet sein.
  • Das vierte Steuersignal 808 (pclk oder pclk1) und das optionale zusätzliche vierte Steuersignal 818 (pclk) können jedes ein Ladungstransfersignal ("power pumping clock") sein und/oder kapazitiv mit dem der internen elektrischen Spannung (auch als "Vint", "Vint1" oder "Vint2") gekoppelt sein. Das erste Steuersignal 802 (clk2p) kann kapazitiv mit der elektrischen Gatespannung ("vg2p") des ersten Transistors M2 und/oder mit der elektrischen Gatespannung ("vg2p2") des zusätzlichen zweiten Transistors M16 gekoppelt (d.h. in diese eingekoppelt) sein. Das zweite Steuersignal 804 (clk1p) kann kapazitiv mit der elektrischen Gatespannung ("vg1p2") des zweiten Transistors M6 und/oder mit der elektrischen Gatespannung ("vg1p") des zusätzlichen ersten Transistors M12 gekoppelt (d.h. in diese eingekoppelt) sein (vergleiche 7 und 9).
  • Das dritte Steuersignal 806 (clk2n) kann ein optionales Hilfssignal sein und kann mit der elektrischen Gatespannung ("vg2n") des dritten Transistors M4 gekoppelt (d.h. in diesen eingekoppelt) sein. Das zusätzliche dritte Steuersignal 816 (clk1n) kann ein zusätzliches optionales Hilfssignal sein und kann mit der elektrischen Gatespannung ("vg1n") des zusätzlichen dritten Transistors M14 gekoppelt (d.h. in diesen eingekoppelt) sein.
  • Der erste Schalter 104a (z.B. Transistor M2 und/oder Transistor M12) kann ein Leistungsschalter sein zum Transferieren von elektrischer Ladung vom Eingang 110 zum Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. zum Ladungstransferknoten 702k), z.B. wenn oder solange das erste Steuersignal 802 (clk2p) einen Hoch-Zustand aufweist.
  • Der zweite Schalter 104b (z.B. Transistor M1 und/oder Transistor M11) kann ein Leistungsschalter sein zum Transferieren von elektrischer Ladung vom Ladungsspeicher 102a, 102b (bzw. dem Ladungstransferknoten 702k) zum Ausgang 112, z.B. wenn oder solange das zweite Steuersignal 804 (clk1p) einen Hoch-Zustand aufweist.
  • Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e, z.B. deren fünfter Schalter 104e (z.B. Transistor M3 und/oder Transistor M13), kann zum Entladen des Steuereingangs des ersten Schalters 104a (z.B. dessen elektrische Gatespannung) eingerichtet sein, z.B. wenn oder solange das vierte Steuersignal 808 (pclk1) bzw. das zusätzliche vierte Steuersignal 818 (pclk2) einen Niedrig-Zustand aufweist.
  • Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e, z.B. deren dritter Schalter 104c (z.B. Transistor M4 und/oder Transistor M14), kann zum Entladen des Steuereingangs des ersten Schalters 104a (z.B. dessen elektrische Gatespannung) eingerichtet sein, z.B. wenn oder solange das dritte Steuersignal 806 (clk2n) bzw. das zusätzliche dritte Steuersignal 816 (clk1n) einen Hoch-Zustand aufweist, z.B. wenn oder sobald das vierte Steuersignal 804 (pclk2) bzw. das zusätzliche vierte Steuersignal 814 (pclk2) einen Hoch-Zustand aufweist.
  • Die erste Nivellierungsschaltung 104d, 104c, 104e, z.B. deren vierter Schalter 104d (z.B. Transistor M5 und/oder Transistor M15), kann zum Entladen des Steuereingangs des dritten Schalters 104c (z.B. dessen elektrische Gatespannung) eingerichtet sein, z.B. wenn oder solange das erste Steuersignal 802 (clk2p) einen Hoch-Zustand aufweist, z.B. wenn oder sobald der ersten Schalter 104a geschlossen wird.
  • Die zweite Nivellierungsschaltung 104f, z.B. deren sechster Schalter 104f (z.B. Transistor M6 und/oder Transistor M16), kann zum Entladen des Steuereingangs des zweiten Schalters 104b (z.B. dessen elektrischer Gatespannung) eingerichtet sein, z.B. wenn oder solange das vierte Steuersignal 808 (clk2p) bzw. das zusätzliche vierte Steuersignal 818 (clk1p) einen Hoch-Zustand aufweist, z.B. wenn oder sobald der zweite Schalter 104b geöffnet ist oder wird.
  • Der Hoch-Zustand des dritten Steuersignals 806 (clk2n) bzw. des zusätzlichen dritten Steuersignals 816 (clk1n), mit anderen Worten der Geschlossen-Zustand des dritten Schalters 104c, kann in Verbindung mit dem Hoch-Zustand des ersten Steuersignals 802 (clk2p), mit anderen Worten dem Schließen des ersten Schalters 104a, ermöglichen, den Steuereingang (bzw. dessen elektrisches Potential) des ersten Schalters 104a (vg2p) in zwei Schritten jeweils um VDD zu verändern.
  • Wird eine zweite Teilstufen-Phase 153 verwendet, in der der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b gleichzeitig in einem Schaltvorgang sind, kann das erste Steuersignal 802 (clk2p) im Gleichtakt zu dem ersten Ladungstransfersignal 808 (pclk1 oder pklc) eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das optionale (wenn vorhanden) zweite Steuersignal 804 (clk1p) im Gleichtakt zu dem (wenn vorhanden) zweiten Ladungstransfersignal 818 (pclk2) eingerichtet sein und/oder im Gegentakt zu dem ersten Steuersignal 802 (clk2p) eingerichtet sein.
  • 38A und 38B veranschaulichen jeweils einen elektrischen Potentialverlauf 3800a, 3800b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, analog zu 12A, beispielsweise in einem unbelasteten Zustand der Ladungspumpstufe, wobei das elektrische Potential 1104c des dritten Schalters 104c, z.B. an dessen Steuereingang, vor dem elektrischen Potential 1104a des ersten Schalters 104a seinen Hoch-Zustand aufweisen kann.
  • 39 veranschaulicht einen Zerhacker 3900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm analog zu 25.
  • Der Zerhacker kann eine erste Ladungspumpstufe 3900a und optional eine zweite Ladungspumpstufe 3900b aufweisen, welche jede zwei Teilstufen 120a, 120b aufweisen kann. Die zweiten Schalter 104b der oder jeder Ladungspumpstufe 3900a, 3900b können kreuzverschaltet sein und derart angesteuert werden, dass diese bei aufeinanderfolgenden dritten Teilstufen-Phasen 3955 die Ausgangsanschlüsse 112 (Knoten VB1 und Knoten VB2) miteinander vertauschen.
  • Der erste Schalter 104a und der zweite Schalter 104b der oder jeder Teilstufe 120a, 120b der oder jeder Ladungspumpstufe 3900a, 3900b können mittels eines Gegentaktgenerators 602g angesteuert werden. Der Gegentaktgenerator 602g kann einen Pegelwandler oder mehrere Pegelwandler aufweisen, wie Sie hierin beschrieben sind.

Claims (25)

  1. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000), aufweisend: • eine Signalquelle (1302); • einen Pegelwandler (1304); • wobei die Signalquelle (1302) ausgangsseitig kapazitiv mit einem Eingang des Pegelwandlers (1304) gekoppelt ist; und • wobei die Signalquelle (1302) und der Pegelwandler (1304) galvanisch voneinander getrennt sind.
  2. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 1, wobei die Signalquelle (1302) einen zusätzlichen Pegelwandler (1302) aufweist, welcher zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches dem Pegelwandler (1304) kapazitiv eingekoppelt wird.
  3. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Signalquelle (1302) einen Gegentaktgenerator aufweist, welcher zum Bereitstellen von zwei Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche dem Pegelwandler (1304) kapazitiv eingekoppelt werden.
  4. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 3 oder 3, wobei der Pegelwandler (1304) zum Bereitstellen des zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet ist; und wobei das erste Pegelwandlersignal oder die zwei Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  5. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Ladungsspeicher (102a, 102b), welcher die Signalquelle (1302) ausgangsseitig mit einem Eingang des Pegelwandlers (1304) kapazitiv gekoppelt.
  6. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Pegelwandler (1304) eine Inverterstruktur (1366) aufweist, welche eingangsseitig an dem Eingang des zweiten Pegelwandlers (1304) anliegt und/oder ausgangsseitig einen Ausgang des Pegelwandlers bereitstellt.
  7. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 6, wobei der Pegelwandler (1304) eine erste Ladungspumpe (1362) aufweist, welche eingerichtet ist, eine Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur (1366) bereitzustellen.
  8. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 7, wobei die Signalquelle (1302) ausgangsseitig mit einem Takteingang der ersten Ladungspumpe (1362) kapazitiv gekoppelt ist.
  9. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Inverterstruktur (1366) eingangsseitig ferner an dem Takteingang der ersten Ladungspumpe (1362) anliegt zum Schalten der Inverterstruktur (1366) gemäß einem Takt der ersten Ladungspumpe (1362).
  10. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Pegelwandler (1304) eine zweite Ladungspumpe (1762) aufweist, welche zwischen die Inverterstruktur (1366) und die erste Ladungspumpe (1362) geschaltet ist, wobei die Inverterstruktur (1366) eingangsseitig ferner an einem Takteingang der zweiten Ladungspumpstufe anliegt zum Schalten der Inverterstruktur (1366) gemäß einem Takt der zweiten Ladungspumpe (1762).
  11. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend: einen zusätzliche Signalquelle (1308), welche ausgangsseitig kapazitiv mit dem Takteingang der zweiten Ladungspumpe (1762) gekoppelt ist.
  12. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 11, wobei die zusätzliche Signalquelle einen noch zusätzlichen Pegelwandler (1308) aufweist, welcher zum Bereitstellen eines dritten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches dem Pegelwandler (1304) kapazitiv eingekoppelt wird.
  13. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die zusätzliche Signalquelle (1308) einen zusätzlichen Gegentaktgenerator aufweist, welcher zum Bereitstellen von zwei zusätzlichen Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche dem Pegelwandler kapazitiv eingekoppelt werden.
  14. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Pegelwandler (1304) zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet ist; und wobei das dritte Pegelwandlersignal oder die zwei zusätzlichen Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  15. Messanordnung aufweisend einen Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Chip aufweisend einen Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
  17. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000), aufweisend: • eine Signalquelle (1302); • eine Inverterstruktur (1366); • eine Ladungspumpe (1362), welche einen Ladungsspeicher (102a, 102b) aufweist; • wobei die Signalquelle (1302) ausgangsseitig mittels des Ladungsspeichers (102a, 102b) kapazitiv mit einem Eingang der Inverterstruktur (1366) gekoppelt ist; und • wobei die Inverterstruktur (1366) und die Signalquelle (1302) galvanisch voneinander getrennt sind.
  18. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 17, wobei die Signalquelle (1302) einen Pegelwandler (1302) aufweist, welcher zum Bereitstellen eines ersten Pegelwandlersignals eingerichtet ist, welches der Inverterstruktur (1366) kapazitiv eingekoppelt wird.
  19. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei die Signalquelle (1302) einen Gegentaktgenerator (1302) aufweist, welcher zum Bereitstellen von zwei Gegentaktsignalen eingerichtet ist, welche der Inverterstruktur (1366) kapazitiv eingekoppelt werden.
  20. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 19, wobei die Inverterstruktur (1366) zum Bereitstellen eines zweiten Pegelwandlersignals eingerichtet ist; und wobei das erste Pegelwandlersignal oder die zwei Gegentaktsignale und das zweite Pegelwandlersignal in einer Frequenz übereinstimmen.
  21. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Ladungspumpe (1362) zum Schalten der Inverterstruktur (1366) gemäß einem Ladungstransferzyklus des Ladungsspeichers (102a, 102b) eingerichtet ist.
  22. Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Ladungspumpe (1362) eingerichtet ist, eine Spannungsdifferenz zum Schalten der Inverterstruktur (1366) bereitzustellen.
  23. Messanordnung aufweisend einen Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 22.
  24. Chip aufweisend einen Pegelwandler-Schaltkreis (1300a, 1700b, 1800, 2000) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 22.
  25. Verfahren, aufweisend: • Bereitstellen zumindest eines Signals mittels einer Signalquelle (1302); und • kapazitives Einkoppeln des Signals in einen Pegelwandler (1304).
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