DE102017102499A1 - Elektrische Bauelemente, integrierte Schaltungen und Verfahren zum Überwachen von Spannungen - Google Patents

Elektrische Bauelemente, integrierte Schaltungen und Verfahren zum Überwachen von Spannungen Download PDF

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Abstract

Ein elektrisches Bauelement umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung. Die Leistungsversorgungsschaltung ist ausgebildet zum Bereitstellen einer ersten Spannung und zumindest einer zweiten Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement eine erste Verifizierungsschaltung. Die erste Verifizierungsschaltung umfasst einen Eingangsanschluss für die erste Spannung. Die erste Verifizierungsschaltung ist ausgebildet zum Herleiten einer ersten und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung, zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung und zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement eine zweite Verifizierungsschaltung, die einen ersten Eingangsanschluss für die erste Spannung und einen zweiten Eingangsanschluss für die zweite Spannung aufweist. Die zweite Verifizierungsschaltung ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten Spannung mit der zweiten Spannung und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung mit der zweiten Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement 200 eine Kombinationsschaltung, die ausgebildet ist zum Erzeugen eines dritten Ausgangssignals, wenn zumindest eines von dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal anzeigt, dass zumindest eine von der ersten Spannung und der zweiten Spannung außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.

Description

  • Gebiet
  • Beispiele beziehen sich auf elektrische Bauelemente, integrierte Schaltungen und Verfahren zum Überwachen von Spannungen.
  • Hintergrund
  • Um elektrische Bauelemente und integrierte Schaltungen in Betrieb zu nehmen, werden sie mit elektrischer Leistung, Spannungen und Strömen versorgt. Häufig ist mehr als eine Spannung innerhalb eines elektrischen Bauelements oder einer integrierten Schaltung präsent. Zum Beispiel kann ein elektrisches Bauelement häufig Leistungsversorgungsschaltungen, Spannungswandler, Spannungsregler und dergleichen umfassen, um Spannungen mit unterschiedlichen Pegeln zum Betreiben des elektrischen Bauelements bereitzustellen. Solange diese Spannungen innerhalb bestimmter Toleranzintervalle bleiben, kann das elektrische Bauelement zuverlässig arbeiten. Bei zu hoher Abweichung der Spannungen ist das elektrische Bauelement anfällig für einen fehlerhaften Betrieb. Es ist daher wünschenswert, diese Spannungen zu überwachen und zu messen. Dennoch unterliegen Spannungsmessungen Messunsicherheiten, aufgrund derer eine überwachte Spannung als außerhalb ihres Toleranzintervalls angesehen werden kann, auch wenn sie dies nicht ist. Dies kann zu einem Fehlalarm beim Überwachen der Spannung führen. Andererseits können Messunsicherheiten eine überwachte Spannung so aussehen lassen, als ob sie innerhalb ihres Toleranzintervalls ist, während sie es tatsächlich nicht ist. Dies kann dazu führen, dass der Ausfall der Spannung unerkannt bleibt.
  • Somit besteht ein Bedarf für neue Konzepte zum Überwachen von Spannungen mit einer verbesserten Genauigkeit. Ein derartiger Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung zumindest teilweise erfüllt sein.
  • Zusammenfassung
  • Ein elektrisches Bauelement umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung. Die Leistungsversorgungsschaltung ist ausgebildet zum Bereitstellen einer ersten Spannung und zumindest einer zweiten Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement eine erste Verifizierungsschaltung. Die erste Verifizierungsschaltung umfasst einen Eingangsanschluss für die erste Spannung. Die erste Verifizierungsschaltung ist ausgebildet zum Herleiten einer ersten und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung, zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung und zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement eine zweite Verifizierungsschaltung, die einen ersten Eingangsanschluss für die erste Spannung und einen zweiten Eingangsanschluss für die zweite Spannung aufweist. Die zweite Verifizierungsschaltung ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten Spannung mit der zweiten Spannung und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung mit der zweiten Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement 200 eine Kombinationsschaltung, die ausgebildet ist zum Erzeugen eines dritten Ausgangssignals, wenn zumindest eines von dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal anzeigt, dass zumindest eine von der ersten Spannung und der zweiten Spannung außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.
  • Eine integrierte Schaltung umfasst eine erste Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung. Die erste Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung ist ausgebildet zum Bereitstellen einer ersten Bandabstand-Referenzspannung. Ferner umfasst die integrierte Schaltung eine zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer zweiten Bandabstand-Referenzspannung. Ferner umfasst die integrierte Schaltung eine Spannungsregler-Teilschaltung, die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten Versorgungsspannung unter Verwendung der ersten Bandabstand-Referenzspannung und einer zweiten Versorgungsspannung unter Verwendung der zweiten Bandabstand-Referenzspannung. Ferner umfasst die integrierte Schaltung eine Bandabstandkomparator-Teilschaltung, die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten inneren Spannung und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Versorgungsspannung. Die erste innere Spannung nimmt mit einer höheren Rate ab als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Versorgungsspannung. Die Bandabstandkomparator-Teilschaltung ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung und zum Anzeigen, welche von der ersten inneren Spannung und der zweiten inneren Spannung größer ist als die andere, durch ein erstes Ausgangssignal. Ferner umfasst die integrierte Schaltung eine Komparator-Teilschaltung, die ausgebildet ist zum Vergleichen der ersten Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung und zum Anzeigen einer Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung, die größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, durch ein zweites Ausgangssignal.
  • Ein Verfahren zum Überwachen von Spannungen umfasst ein Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Spannung. Ferner umfasst das Verfahren ein Herleiten einer ersten inneren Spannung und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung. Die erste innere Spannung nimmt mit einer höheren Rate ab als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung. Ferner umfasst das Verfahren ein Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das Verfahren ein Erzeugen eines ersten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das Verfahren ein Vergleichen der ersten Spannung mit der zweiten Spannung. Ferner umfasst das Verfahren ein Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung mit der zweiten Spannung. Ferner umfasst das Verfahren ein Erzeugen eines dritten Ausgangssignals, wenn zumindest eines von dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal anzeigt, dass zumindest eine von der ersten und der zweiten Spannung außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
    • 1 eine graphische Darstellung eines Toleranzbereichs einer überwachten Spannung zeigt;
    • 2 ein Blockdiagramm eines elektrischen Bauelements mit einer Leistungsversorgungsschaltung, einer ersten und zweiten Verifizierungsschaltung und einer Kombinationsschaltung zeigt;
    • 3 einen Teil eines Schaltbildes eines elektrischen Bauelements zeigt;
    • 4 ein Schaltbild eines Bandabstandkomparators zeigt;
    • 5 ein Schaltbild eines Komparators zeigt;
    • 6 ein Schaltbild eines Sternschaltungswiderstandsnetzwerks zeigt;
    • 7 ein Blockdiagramm einer integrierten Schaltung zeigt;
    • 8 einen Graphen der Variation von korrelierten Spannungen über Temperatur zeigt; und
    • 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen von Spannungen zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren kann die Dicke von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
  • Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden bestimmte Beispiele derselben in den Figuren dementsprechend beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente, die identisch oder in modifizierter Form im Vergleich zueinander implementiert sein können, während sie dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität bereitstellen.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt verbunden oder gekoppelt sein können oder über ein oder mehrere Zwischenelemente. Wenn zwei Elemente A und B mit einem „oder“ verbunden werden, soll dies derart verstanden werden, dass alle möglichen Kombinationen, d. h. nur A, nur B sowie A und B, offenbart sind. Ein alternativer Wortlaut für dieselben Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“. Dasselbe gilt für Kombinationen aus mehr als 2 Elementen.
  • Die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendete Terminologie soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wann immer eine Singularform wie „ein, eine“ und „das, der, die“ verwendet wird, und die Verwendung von nur einem Element weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente umfassen, um dieselbe Funktionalität zu implementieren. Wenn eine Funktionalität nachfolgend derart beschrieben wird, dass sie unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert wird, können weitere Beispiele dieselbe Funktionalität ebenso unter Verwendung eines einzelnen Elements oder Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente und/oder Bestandteile angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen.
  • Sofern nicht anderweitig definiert werden alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
  • 1 zeigt eine graphische Darstellung eines Toleranzbereichs 100 einer überwachten Spannung. Ein Bibliothekwert 101 (oder nomineller Wert oder Zielwert) der überwachten Spannung ist in der Mitte des Toleranzbereichs 100 platziert. Es ist der überwachten Spannung erlaubt, innerhalb eines minimalen Bibliothekgrenzwertes 102 und eines maximalen Bibliothekgrenzwertes 103 zu variieren. Um zu detektieren, ob die überwachte Spannung unter den minimalen Bibliothekgrenzwert 102 fällt, wird ein Unterspannungskomparator verwendet, dessen Schaltschwellenwert innerhalb eines Unsicherheitsintervalls 104 variiert. Um zu verhindern, dass der Unterspannungskomparator ausgelöst wird, während die überwachte Spannung immer noch größer ist als der minimale Bibliothekgrenzwert 102, wird der nominelle Schwellenwert 105 des Unterspannungskomparators eingestellt, derart, dass sich der höchstmögliche Schwellenwert 106 des Unterspannungskomparators mit dem minimalen Bibliothekgrenzwert 102 deckt. Dies kann Fehlalarme vermeiden, weil nur, wenn die überwachte Spannung zumindest unter ihren minimalen Bibliothekgrenzwert 102 fällt, der Unterspannungskomparator ausgelöst werden kann. Allerdings kann dies auch dazu führen, dass das Fallen der überwachten Spannung unter den minimalen Bibliothekgrenzwert 102 undetektiert bleibt, wenn sich der tatsächliche Schaltschwellenwert des Unterspannungskomparators nicht mit dem minimalen Bibliothekgrenzwert 102 deckt. Das bedeutet, es gibt ein Spannungsintervall (auch als Graubereich bezeichnet), in dem die überwachte Spannung möglicherweise nicht als zu niedrig detektiert wird.
  • Dieser Graubereich kann vermieden werden, wenn der nominelle Schwellenwert 105 des Unterspannungskomparators eingestellt wird, derart, dass sich der kleinstmögliche Schwellenwertpegel 107 des Unterspannungskomparators mit dem minimalen Bibliothekgrenzwert 102 decken würde. Andererseits kann dies Fehlalarme auslösen, weil der Unterspannungskomparator auslösen kann, selbst wenn die überwachte Spannung immer noch größer ist als der minimale Bibliothekgrenzwert 102. Derartige Fehlalarme können die funktionale Verfügbarkeit eines Systems reduzieren.
  • Anders ausgedrückt, ein Graubereich kann die Differenz zwischen dem schlimmsten Fall (Worstcase) eines Rücksetzen-Schwellenwert-Komparators und der minimalen Spannung der Bibliothek, die für die verwendete Technologie erlaubt ist, sein. Eine Alternativlösung, um den Graubereich zu vermeiden, kann es sein, den Rücksetzen-Schwellenwert im Inneren des Bibliothek-Spannung-Bereichs zu bewegen. Ein derartiger Ansatz reduziert jedoch die Systemverfügbarkeit als ein Kompromiss.
  • Eine ähnliche Frage existiert dahingehend, wo der nominelle Schwellenwert eines Überspannungskomparators gesetzt werden soll, um zu detektieren, ob die überwachte Spannung den maximalen Bibliothekgrenzwert überschreitet. Ganz gleich, wo die Schwellenwerte der Unter- und Überspannungskomparator platziert sein können, es kann immer noch einen Kompromiss zwischen hoher Detektionswahrscheinlichkeit und einer geringen Fehlalarmrate geben. Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden Konzepte für elektrische Bauelemente, integrierte Schaltungen und Verfahren zum Überwachen von Spannungen vorgeschlagen, die diesen Kompromiss (zumindest) teilweise lösen können und somit eine höhere betriebliche Zuverlässigkeit und/oder betriebliche Verfügbarkeit von elektrischen Schaltungen und/oder elektrischen Systemen bereitstellen können. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können auch andere Aspekte von Zuverlässigkeit und/oder Verfügbarkeit von elektrischen Bauelementen und/oder integrierten Schaltungen verbessern.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines elektrischen Bauelements 200. Das elektrische Bauelement 200 umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung 220. Die Leistungsversorgungsschaltung 220 ist ausgebildet zum Bereitstellen einer ersten Spannung 201 und zumindest einer zweiten Spannung 202. Ferner umfasst das elektrische Bauelement 200 eine erste Verifizierungsschaltung 230. Die erste Verifizierungsschaltung 230 umfasst einen Eingangsanschluss für die erste Spannung 201. Die erste Verifizierungsschaltung 230 ist ausgebildet zum Herleiten einer ersten inneren Spannung und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung 201. Die erste Verifizierungsschaltung 230 ist ferner ausgebildet zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung und ist ferner ausgebildet zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals 211 basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das elektrische Bauelement 200 eine zweite Verifizierungsschaltung 260, die einen ersten Eingangsanschluss für die erste Spannung 201 und einen zweiten Eingangsanschluss für die zweite Spannung 202 aufweist. Die zweite Verifizierungsschaltung 260 ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals 212 basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202. Ferner umfasst das elektrische Bauelement 200 eine Kombinationsschaltung 290, die ausgebildet ist zum Erzeugen eines dritten Ausgangssignals 213, wenn zumindest eines von dem ersten Ausgangssignal 211 und dem zweiten Ausgangssignal 212 anzeigt, dass zumindest eine von der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.
  • Indem die erste und die zweite Verifizierungsschaltung 230, 260 an das elektrische Bauelement 200 bereitgestellt werden und ihre jeweiligen Eingangsanschlüsse mit der ersten und der zweiten Spannung 201, 202 (z. B. Versorgungsspannungen) der Leistungsversorgungsschaltung 220 auf die beschriebene Art verbunden werden, können die erste und die zweite Spannung 201, 202 überwacht werden. Die erste und/oder die zweite Verifizierungsschaltung 230, 260 können eine zu hohe Abweichung der ersten und/oder der zweiten Spannung durch das erste und/oder das zweite Ausgangssignal 211, 212 zu der Kombinationsschaltung 290 anzeigen, die ihrerseits abhängig von dem ersten und/oder dem zweiten Ausgangssignal 211, 212 das dritte Ausgangssignal 213 erzeugen kann. Dies kann die betriebliche Zuverlässigkeit des elektrischen Bauelements 200 verbessern.
  • Die erste Verifizierungsschaltung 230 kann die erste und die zweite innere Spannung von der ersten Spannung 201 herleiten und die erste mit der zweiten inneren Spannung vergleichen. Dies kann es der ersten Verifizierungsschaltung 230 erlauben, eine absolute Prüfung der ersten Spannung 201 auszuführen. Bei dieser absoluten Prüfung kann der Pegel der ersten Spannung 201 relativ zu Massepotential des elektrischen Bauelements 200 verifiziert werden. Die zweite Verifizierungsschaltung 260 ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 und kann somit eine relative Prüfung (oder Kreuzprüfung) zwischen der ersten und der zweiten Spannung 201, 202 ausführen. Dies kann die Herstellungstoleranzen lockern und somit Herstellungskosten und/oder die Größe des elektrischen Bauelements 200 reduzieren. Das Ausführen einer absoluten Prüfung einer Spannung (z. B. bezogen auf Massepotential) kann an sich kleinere Herstellungstoleranzen für die erste Verifizierungsschaltung 230 erfordern zum Erreichen einer akzeptablen Ungenauigkeit der absoluten Prüfung. Andererseits kann die relative Prüfung zwischen der ersten und der zweiten Spannung an sich größere Herstellungstoleranzen der zweiten Verifizierungsschaltung 260 zum Erreichen einer akzeptablen Ungenauigkeit der relativen Prüfung erlauben, oder eine relative Prüfung kann einfacher zu implementieren sein als eine absolute Prüfung, sodass geringere Herstellungstoleranzen der zweiten Verifizierungsschaltung 260 mit weniger Aufwand erreicht werden können.
  • Somit kann die absolute Prüfung der ersten Verifizierungsschaltung 230 mit einer höheren Ungenauigkeit ausgeführt werden als die relative Prüfung der zweiten Verifizierungsschaltung 260. Bei einer Ungewissheit, die der Ungenauigkeit der ersten Verifizierungsschaltung 230 entspricht, kann die absolute Prüfung der ersten Verifizierungsschaltung 230 dann über das erste Ausgangssignal 211 anzeigen, ob der Absolutpegel der ersten Spannung 201 innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs ist. Um einen Fehlalarm wegen der höheren Ungenauigkeit der absoluten Prüfung der ersten Spannung 201 zu vermeiden, kann der erste Toleranzbereich der ersten Verifizierungsschaltung 230 weiter gemacht werden. Zum Beispiel kann der höchstmögliche Schwellenwert eines Unterspannungskomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230 eingestellt sein, um sich mit dem minimalen Bibliothekgrenzwert der ersten Spannung 201 zu decken, und/oder der kleinstmögliche Schwellenwert eines Überspannungskomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230 kann eingestellt sein, um sich mit dem maximalen Bibliothekgrenzwert der ersten Spannung 201 zu decken.
  • Bei einer geringeren Ungewissheit, die der geringeren Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 entspricht, kann die relative Prüfung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 über das zweite Ausgangssignal 212 anzeigen, ob eine Abweichung zwischen der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 kleiner ist als ein vordefinierter zweiter Toleranzbereich. Angenommen, dass es in den meisten Fällen nur einzelne Fehler gibt, die innerhalb des elektrischen Bauelements 200 präsent sind, (z. B. kann entweder die erste oder die zweite Spannung zu weit von ihrem jeweiligen Zielwert abweichen), kann ein Bestehen sowohl der absoluten Prüfung als auch der relativen Prüfung anzeigen, dass sowohl die erste als auch die zweite Spannung (bezogen auf Massepotential) innerhalb ihres jeweiligen Toleranzbereichs sind. Dieses Ergebnis kann bei der geringeren Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 gegeben sein.
  • Anders ausgedrückt, wenn durch die absolute Prüfung der ersten Verifizierungsschaltung 230 verifiziert wird, dass die erste Spannung 201 (z. B. der Absolutpegel der ersten Spannung 201) innerhalb des vordefinierten Toleranzbereichs ist, und wenn durch die relative Prüfung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verifiziert wird, dass eine Abweichung zwischen der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 auch kleiner ist als der vordefinierte zweite Toleranzbereich, kann daraus gefolgert werden, dass auch der Pegel der zweiten Spannung 202 relativ zu Massepotential (z. B. der Absolutpegel der zweiten Spannung) innerhalb eines erlaubten Toleranzbereichs der zweiten Spannung 202 ist. Andererseits, wenn die absolute Prüfung der ersten Verifizierungsschaltung 230 bestanden ist, aber die relative Prüfung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 eine zu hohe Abweichung zwischen der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 anzeigt, kann dies anzeigen, dass zumindest einer von dem Absolutpegel der ersten und der zweiten Spannung eine zu hohe Abweichung von seinem jeweiligen Zielwert zeigt. Dieses Ergebnis kann wiederum bei einer geringeren Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 gegeben sein.
  • Die erste Verifizierungsschaltung 230 kann ausgebildet sein zum Herleiten der ersten und der zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung 201, was verursacht, dass die erste innere Spannung bei abnehmender erster Spannung 201 mit einer höheren Rate abnimmt als die zweite innere Spannung bei abnehmender erster Spannung 201 abnehmen kann. Das bedeutet, die erste innere Spannung kann mit einer höheren Rate abnehmen als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung 201. Zum Beispiel kann die erste innere Spannung im Wesentlichen linear von der ersten Spannung 201 abhängen, was z. B. die Verwendung eines Widerstands umfassen kann. Andererseits kann die zweite innere Spannung im Wesentlichen logarithmisch von der ersten Spannung 201 abhängen, was die Verwendung einer Diode und/oder eines Transistors umfassen kann. Wenn man die erste innere Spannung mit einer höheren Rate abnehmen lässt als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung 201, kann dies erlauben, dass die erste Verifizierungsschaltung 230 eine absolute Prüfung der ersten Spannung 201 ausführt.
  • Zum Beispiel kann die erste Verifizierungsschaltung 230 ausgebildet sein zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals 211 basierend darauf, ob die erste Spannung 201 unter einen vordefinierten (ersten) Schwellenwert fällt. An dem vordefinierten Schwellenwert kann die erste innere Spannung gleich der zweiten inneren Spannung sein. Zum Beispiel kann, solange die erste Spannung 201 über dem vordefinierten Schwellenwert ist, die erste innere Spannung größer sein als die zweite innere Spannung. Da die erste innere Spannung schneller abnehmen kann als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung 201, kann eine Abnahme der ersten Spannung 201 zuerst die Differenz zwischen der ersten und der zweiten inneren Spannung verringern, bis die erste und die zweite innere Spannung gleich sind. Dieser Pegel der ersten Spannung 201, wo die erste innere Spannung und die zweite innere Spannung gleich sind, kann somit dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert für die absolute Prüfung der ersten Spannung 201 entsprechen. Zum Beispiel kann die erste Verifizierungsschaltung 230 einen Komparator (und/oder einen Operationsverstärker und/oder einen Differenzverstärker) umfassen, um die erste innere Spannung mit der zweiten inneren Spannung zu vergleichen. Je mehr die erste Spannung 201 unter den vordefinierten (ersten) Schwellenwert fällt, umso größer wird die Differenz zwischen der ersten inneren Spannung und der zweiten inneren Spannung wieder, aber dieses Mal ist die erste innere Spannung kleiner als die zweite innere Spannung. Das erste Ausgangssignal 211 kann ein analoges oder ein digitales Signal sein. Zum Beispiel kann ein hoher Pegel des Ausgangssignals 211 anzeigen, dass die erste Spannung 201 über dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert ist (alternativ kann ein niedriger Pegel des Ausgangssignals 211 anzeigen, dass die erste Spannung 201 über dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert ist).
  • Zum Beispiel kann die erste Verifizierungsschaltung 230 einen Bandabstandkomparator umfassen. Der Bandabstandkomparator kann ausgebildet sein zum Herleiten der ersten inneren Spannung und der zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung 201 und zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Sowohl ein Erfassungsanschluss als auch ein Leistungsversorgungsanschluss des Bandabstandkomparators können mit der ersten Spannung 201 verbunden sein. Auf diese Weise kann die erste Verifizierungsschaltung 230 autonom sein, da die erste Spannung 201 an sie geliefert werden kann, die auch die überwachte Spannung des Bandabstandkomparators sein kann. Anders ausgedrückt, der Betrieb des Bandabstandkomparators kann von anderen Versorgungsspannungen als der ersten Spannung 201 unabhängig sein. Zu diesem Zweck kann der Bandabstandkomparator ausgebildet sein zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals 211 basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Solange die erste innere Spannung größer ist als die zweite innere Spannung, kann die erfasste erste Spannung 201 über dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert sein. Dies kann dadurch angezeigt werden, dass das erste Ausgangssignal 211 an einem hohen Pegel ist. Eine Abnahme der ersten Spannung 201 unter den vordefinierten (ersten) Schwellenwert, was verursacht, dass die erste innere Spannung unter die zweite innere Spannung abnimmt, kann dadurch angezeigt werden, dass das erste Ausgangssignal 211 an einem niedrigen Pegel ist.
  • Ein niedriger Pegel des ersten Ausgangssignals 211, der anzeigt, dass die erste Spannung zu niedrig ist, kann auch hilfreich sein, weil, wenn die Versorgungsspannung des Bandabstandkomparators ausfällt (z. B. zu niedrig wird), das erste Ausgangssignal 211 möglicherweise nicht in der Lage ist, zu dem hohen Pegel anzusteigen und stattdessen an dem niedrigen Pegel ist. Dies kann dem erwünschten Verhalten der ersten Verifizierungsschaltung 230 entsprechen, das eine zu niedrige erste Spannung 201 (d. h. die Versorgungsspannung des Bandabstandkomparators) anzeigt, indem das erste Ausgangssignal 211 an dem niedrigen Pegel ist.
  • Der Bandabstandkomparator kann einen Bandabstand-Kernel umfassen. Der Bandabstand-Kernel kann einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor und einen Widerstand umfassen. Während des Betriebs des elektrischen Bauelements 200 kann die Basis des ersten Bipolartransistors auf demselben elektrischen Potential sein wie die Basis des zweiten Bipolartransistors. Zum Beispiel kann die Basis des ersten Bipolartransistors mit der Basis des zweiten Bipolartransistors über eine leitfähige Verbindung (z. B. einen Kurzschluss) und/oder über einen virtuellen Kurzschluss verbunden sein. Der Emitter des ersten Bipolartransistors kann mit einem ersten Anschluss des Widerstands verbunden sein. Während des Betriebs des elektrischen Bauelements 200 kann die erste innere Spannung einem elektrischen Potential eines zweiten Anschlusses des Widerstands entsprechen (z. B. gleich demselben sein). Während des Betriebs des elektrischen Bauelements 200 kann die zweite innere Spannung einem elektrischen Potential des Emitters des zweiten Bipolartransistors entsprechen (z. B. gleich demselben sein). Die erste innere Spannung kann dann zumindest über den Transistor und den ersten Bipolartransistor zu Masse abfallen, was eine steilere Steigung für die erste innere Spannung als eine Funktion der ersten Spannung 201 erzeugen kann als für die zweite innere Spannung, die zumindest über den zweiten Bipolartransistor zu Masse abfallen kann. Ein Bereitstellen eines größeren Emitter-Bereichs für den ersten Bipolartransistor (z. B. zumindest 1,5-mal größer oder 2-mal größer oder 4-mal größer oder 8-mal größer oder 16-mal größer) als für den zweiten Bipolartransistor kann unterstützen, dass, wenn die erste Spannung 201 an ihrem Zielwert ist, die erste innere Spannung größer sein kann als die zweite innere Spannung, und, wenn die erste Spannung 201 unter den vordefinierten (ersten) Schwellenwert abnimmt, kann die erste innere Spannung unter die zweite innere Spannung abnehmen.
  • Die zweite Verifizierungsschaltung 260 kann einen Leistungsversorgungsanschluss umfassen, der mit der ersten Spannung 201 verbunden ist. Das bedeutet, die erste Spannung 201 kann eine Versorgungsspannung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 sein. Dies kann die betriebliche Zuverlässigkeit des elektrischen Bauelements 200 verbessern, da ein Ausfall der Versorgungsspannung (z. B. eine zu niedrige Versorgungsspannung) der zweiten Verifizierungsschaltung 260, der einen unzuverlässigen Betrieb der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verursachen kann, durch die erste Verifizierungsschaltung 230 detektiert werden kann.
  • Zum Beispiel kann die erste Verifizierungsschaltung 230 ausgebildet sein zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals 211 basierend darauf, ob die erste Spannung unter den vordefinierten (ersten) Schwellenwert fällt, und die zweite Verifizierungsschaltung 260 kann betriebsunfähig werden, wenn die erste Spannung unter den vordefinierten (ersten) Schwellenwert fällt. Anders ausgedrückt, die minimale Versorgungsspannung, bei der die zweite Verifizierungsschaltung 260 betrieben werden kann, kann dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert entsprechen (z. B. gleich demselben sein). Auf diese Weise kann das erste Ausgangssignal 211 anzeigen, ob die zweite Verifizierungsschaltung 260 betriebsfähig ist oder nicht.
  • Gemäß einigen Beispielen kann die erste Verifizierungsschaltung 230 ausgebildet sein zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals 211 basierend darauf, ob die erste Spannung 201 unter den vordefinierten ersten Schwellenwert fällt. Die zweite Verifizierungsschaltung 260 kann ausgebildet sein zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals basierend darauf, ob die erste Spannung 201 um mehr als einen vordefinierten zweiten Schwellenwert von der zweiten Spannung 202 abweicht. Eine Differenz zwischen einem Zielwert der ersten Spannung 201 und dem ersten Schwellenwert kann zumindest zweimal so groß (oder zumindest dreimal so groß oder zumindest viermal so groß oder zumindest achtmal so groß) sein wie der zweite Schwellenwert. Wie bereits oben erklärt, dies kann es der ersten Verifizierungsschaltung 230 ermöglichen, eine absolute Prüfung der ersten Spannung 201 bei einer Ungenauigkeit auszuführen, die höher ist als die Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 während des Ausführens der relativen Prüfung zwischen der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202. Anstelle der höheren Ungenauigkeit der ersten Verifizierungsschaltung 230 können Fehlalarme der ersten Verifizierungsschaltung 230 reduziert (und/oder vermieden) werden durch optionales Einstellen des nominellen Wertes des vordefinierten ersten Schwellenwertes, derart, dass sich der höchstmögliche Wert des vordefinierten ersten Schwellenwertes innerhalb seines Unsicherheitsintervalls im Wesentlichen mit dem minimalen Bibliothekgrenzwert der ersten Spannung 201 deckt. Da eine geringere Ungenauigkeit für die zweite Verifizierungsschaltung 260 möglicherweise einfacher zu implementieren ist als für die erste Verifizierungsschaltung 230, können Herstellungstoleranzen und/oder Herstellungsaufwand für die erste Verifizierungsschaltung 230 und somit für das elektrische Bauelement 200 gelockert werden bei nach wie vor gleichzeitiger Bereitstellung einer zuverlässigen Überwachung der ersten und der zweiten Spannung aufgrund der geringeren Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260. Zum Beispiel kann eine Ungenauigkeit des zweiten Schwellenwertes kleiner sein als die Hälfte (oder kleiner als ein Viertel, kleiner als ein Achtel oder kleiner als 1/25) einer Ungenauigkeit des ersten Schwellenwertes.
  • Die Leistungsversorgungsschaltung 220 kann eine (erste) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung umfassen, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer (ersten) Referenzspannung. Ferner kann die Leistungsversorgungsschaltung 220 ausgebildet sein zum Herleiten der ersten Spannung 201 von der (ersten) Referenzspannung. Ein Bandabstand-Kernel der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann einem Bandabstand-Kernel des Bandabstandkomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230 entsprechen. Dies kann durch die erste Verifizierungsschaltung 230 ausgelöste Fehlalarme und/oder die Nicht-Detektion von Ausfällen der ersten Spannung 201 reduzieren.
  • Zum Beispiel können sowohl die erste Spannung 201 als auch der vordefinierte (erste) Schwellenwert der ersten Verifizierungsschaltung 230 von Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen abhängen (z. B. mit denselben variieren). Da die Leistungsversorgungsschaltung 220 die erste Spannung 201 von der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung herleiten kann, die einen Bandabstand-Kernel umfasst, der dem des Bandabstandkomparators entspricht, kann die erste Spannung 201 mit dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert des Bandabstandkomparators versus Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen korreliert werden. Das bedeutet, wenn die (erste) Referenzspannung und somit die erste Spannung 201 aufgrund von Herstellungsschwankungen und/oder Temperaturänderungen zunimmt oder abnimmt, kann der vordefinierte (erste) Schwellenwert um im Wesentlichen den gleichen Faktor (und/oder den gleichen Betrag) zunehmen oder abnehmen. Selbst beim Vorhandensein von Herstellungstoleranzen und/oder Temperaturänderungen kann eine Differenz zwischen einem Zielwert der ersten Spannung 201 und dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert im Wesentlichen konstant bleiben.
  • Zum Beispiel kann ein Schaltbild des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 einem Schaltbild des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230 entsprechen (z. B. gleich demselben sein). Das bedeutet, der Bandabstand-Kernel der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann elektrische Elemente des gleichen Typs (z. B. getrennt aber die gleichen Elemente) wie der Bandabstand-Kernel des Bandabstandkomparators umfassen. Zusätzlich können die elektrischen Elemente des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung in der gleichen Konfiguration wie die elektrischen Elemente des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators elektrisch verbunden sein.
  • Ferner können die elektrischen Elemente des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung und die elektrischen Elemente des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators ähnlich (und/oder identisch) dimensioniert sein. Zum Beispiel können sich die Abmessungen der Schaltungselemente des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung um weniger als einen Faktor 2 (oder weniger als einen Faktor 1,5 oder weniger als einen Faktor 1,1) von entsprechenden Abmessungen von entsprechenden Schaltungselementen des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators unterscheiden. Dies kann die Korrelation der ersten Spannung 201 mit dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert der ersten Verifizierungsschaltung 230 weiter verbessern. Zum Beispiel kann ein Widerstand des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung einen Widerstandswert aufweisen, der sich um einen Faktor von weniger als 2 (der z. B. höchstens zweimal so groß ist oder zumindest halb so groß) von dem Widerstandswert eines entsprechenden Widerstands des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators unterscheidet. Ein Bipolartransistor des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann einen Emitter-Bereich aufweisen, der sich um einen Faktor von weniger als 2 (der z. B. höchstens zweimal so groß ist oder zumindest halb so groß) von dem Emitter-Bereich eines entsprechenden Bipolartransistors des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators unterscheidet.
  • Zusätzlich kann ein Layout des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 einem Layout des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230 entsprechen (z. B. gleich demselben sein). Zum Beispiel können die elektrischen Elemente des Bandabstand-Kernels der (ersten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung die gleiche Orientierung in dem Layout und/oder die gleichen geometrischen Abmessungen (unter Vernachlässigung von Herstellungstoleranzen) wie die elektrischen Elemente des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators aufweisen. Dies kann die Korrelation der ersten Spannung 201 mit dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert der ersten Verifizierungsschaltung 230 über Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen weiter verbessern. Zusätzlich oder alternativ können die (erste) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung und der Bandabstandkomparator optional in eine gleiche integrierte Schaltung (IC; IC = Integrated Circuit) des elektrischen Bauelements 200 integriert sein.
  • Die Leistungsversorgungsschaltung 220 kann eine zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung umfassen, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer zweiten Referenzspannung. Ferner kann die Leistungsversorgungsschaltung ausgebildet sein zum Herleiten der zweiten Spannung 202 von der zweiten Referenzspannung. Ein Bandabstand-Kernel der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann dem Bandabstand-Kernel der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung entsprechen. Da die Leistungsversorgungsschaltung 220 die erste Spannung 201 von der ersten Referenzspannung der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung und die zweite Spannung 202 von der zweiten Referenzspannung der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung herleiten kann und weil die Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltungen entsprechende Bandabstand-Kernel aufweisen können, kann die erste Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 korreliert werden.
  • Zum Beispiel können sowohl die erste Spannung 201 als auch die zweite Spannung 202 von Herstellungs- und/oder Temperaturschwankungen abhängen (z. B. mit denselben variieren). Aufgrund ihrer Korrelation können die erste Spannung 201 und die zweite Spannung 202 allerdings im Verlauf von Herstellungs- und/oder Temperaturschwankungen um im Wesentlichen den gleichen Faktor (und/oder den gleichen Betrag) zunehmen oder abnehmen. Dies kann die Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 beim Vergleich der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 reduzieren (z. B. beim Ausführen einer relativen Prüfung der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 in Bezug zueinander). Zum Beispiel kann dies ein Prüfen erlauben, ob die erste Spannung 201 und/oder die zweite Spannung 202 von ihren jeweiligen Zielwerten eher aufgrund von Funktionsstörungen des elektrischen Bauelements 200 als aufgrund von Herstellungs- und/oder Temperaturschwankungen abweichen.
  • Zum Beispiel kann ein Schaltbild des Bandabstand-Kernels der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 einem Schaltbild des Bandabstand-Kernels der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 entsprechen (z. B. gleich demselben sein).
  • Zusätzlich können sich die Abmessungen der Schaltungselemente des Bandabstand-Kernels der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung um weniger als einen Faktor 2 (oder weniger als einen Faktor 1,5 oder weniger als einen Faktor 1,1) von entsprechenden Abmessungen von entsprechenden Schaltungselementen des Bandabstand-Kernels der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung unterscheiden.
  • Zusätzlich kann ein Layout des Bandabstand-Kernels der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung einem Layout des Bandabstand-Kernels der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung entsprechen.
  • Die erste und die zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung können optional in eine gleiche integrierte Schaltung (IC) des elektrischen Bauelements 200 integriert sein.
  • In der gesamten vorliegenden Offenbarung versteht sich ein Bandabstand-Kernel (z. B. eines Bandabstandkomparators und/oder einer Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung) als eine elektronische Schaltung, die zumindest einen ersten Bipolartransistor und einen zweiten Bipolartransistor und einen Widerstand umfasst. Während des Betriebs des Bandabstand-Kernels sind die Basis des ersten Bipolartransistors und die Basis des zweiten Bipolartransistors auf demselben elektrischen Potential. Ferner sind während des Betriebs des Bandabstand-Kernels ein erster Anschluss des Widerstands und der Emitter des ersten Bipolartransistors auf demselben elektrischen Potential. Ferner kann der Emitter des zweiten Bipolartransistors ausgebildet sein, um auf demselben elektrischen Potential zu sein wie ein zweiter unterschiedlicher Anschluss des Widerstands zumindest während eines Betriebszustands des Bandabstand-Kernels, der sich von einem Aus-Zustand des Bandabstand-Kernels unterscheidet. Ferner kann sich eine erste Stromdichte des ersten Bipolartransistors von einer zweiten Stromdichte des zweiten Bipolartransistors um einen vordefinierten Faktor zumindest während des Betriebszustands unterscheiden, in dem der Emitter des zweiten Bipolartransistors auf demselben elektrischen Potential ist wie der zweite Anschluss des Widerstands. Dieser vordefinierte Faktor hängt von zumindest einem von dem Verhältnis eines Emitter-Bereichs des ersten Bipolartransistors zu einem Emitter-Bereich des zweiten Bipolartransistors und dem Verhältnis eines ersten Stroms, der in den ersten Bipolartransistor injiziert wird, zu einem zweiten Strom, der in den zweiten Bipolartransistor injiziert wird, während des Betriebs des Bandabstand-Kernels ab.
  • Ein Bandabstand-Kernel einer Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann in einer Regelungskonfiguration betrieben werden. In einem Ein-Zustand dieses Bandabstand-Kernels kann der Emitter des zweiten Bipolartransistors des Bandabstand-Kernels auf demselben elektrischen Potential sein wie der zweite Anschluss des Widerstands des Bandabstand-Kernels aufgrund der Regelung. Dies kann durch Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung und/oder durch Bereitstellen eines virtuellen Kurzschlusses zwischen dem Emitter des zweiten Bipolartransistors und dem zweiten Anschluss des Widerstands erreicht werden. Aufgrund der Regelung kann eine Ausgangsspannung des Bandabstand-Kernels einer Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung eine stark reduzierte Temperaturabhängigkeit aufweisen und kann als Referenzspannung verwendet werden.
  • Ein Bandabstand-Kernel eines Bandabstandkomparators kann in einer Regelungskonfiguration betrieben werden, derart, dass der Emitter des zweiten Bipolartransistors des Bandabstand-Kernels des Bandabstandkomparators möglicherweise nicht konstant auf dem elektrischen Potential des zweiten Anschlusses des Widerstands gehalten wird. Abhängig von der Eingangsspannung des Bandabstandkomparators kann dies der Fall sein und die Situation widerspiegeln, wenn die erste innere Spannung gleich der zweiten inneren Spannung des Bandabstandkomparators sein kann.
  • Die zweite Verifizierungsschaltung 260 kann einen Komparator umfassen. Ein erster Erfassungsanschluss des Komparators kann mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein. Ein zweiter Erfassungsanschluss des Komparators kann mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein. Eine Eingangsversatzspannung des Komparators kann zum Vergleichen der ersten Spannung mit der zweiten Spannung einem vordefinierten Schwellenwert (z. B. dem vordefinierten zweiten Schwellenwert) entsprechen (z. B. gleich demselben sein).
  • Optional kann die Eingangsversatzspannung des Komparators durch eine Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 und eine Stromspiegelungs-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 über einen Eingangswiderstand des Komparators erzeugt werden. Der Eingangswiderstand kann zwischen den ersten und den zweiten Erfassungsanschluss des Komparators gekoppelt sein. Das Verwenden einer Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann ein genaues Erzeugen der Eingangsversatzspannung unterstützen, wodurch die Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 verringert werden kann. Die verwendete Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung kann eine dritte Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung sein, die von der optionalen ersten und zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 getrennt ist. Alternativ kann die erste oder die zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung verwendet werden, um die Eingangsversatzspannung zu erzeugen. Für ein weiteres Verringern der Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 kann ein Bandabstand-Kernel der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 einem jeweiligen Bandabstand-Kernel der ersten und/oder der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 entsprechen (oder ein und derselbe sein). Auf diese Weise kann die Eingangsversatzspannung mit der ersten Spannung 201 und/oder der zweiten Spannung 202 korreliert werden.
  • Zusätzlich kann der Eingangswiderstand des Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung 260 einem Referenzwiderstand der (dritten) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 (oder einem Referenzwiderstand der ersten oder der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220) entsprechen. Der Referenzwiderstand kann ausgebildet sein zum Erzeugen eines Referenzstroms der Stromspiegelungs-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260. Ein gespiegelter Strom der Stromspiegelungs-Teilschaltung kann durch den Eingangswiderstand fließen.
  • Zum Beispiel kann der Referenzwiderstand zwischen einem Ausgang der (dritten) Referenzspannung der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 und einem Referenzzweig der Stromspiegelungs-Teilschaltung elektrischen verbunden sein. Auf diese Weise kann der Referenzwiderstand den Referenzstrom der Stromspiegelungs-Teilschaltung von der (dritten) Referenzspannung erzeugen. Dieser Referenzstrom kann dann den gespiegelten Strom der Stromspiegelungs-Teilschaltung mit einer Größe verursachen, die abhängig ist von einem Verhältnis von Querschnittsbereichen der Transistoren der Stromspiegelungs-Teilschaltung. Da der gespiegelte Strom durch den Eingangswiderstand fließen kann, kann der gespiegelte Strom einen Spannungsabfall verursachen, der der Eingangsversatzspannung über den Eingangswiderstand entspricht (z. B. dieselbe ist).
  • Der Eingangswiderstand kann dem Referenzwiderstand hinsichtlich Widerstandstyp, Abmessungen und/oder Layout entsprechen. Zum Beispiel können der Eingangswiderstand und der Referenzwiderstand von dem gleichen Widerstandstyp sein (z. B. Polysiliziumwiderstände innerhalb einer integrierten Schaltung oder Dünnfilm- oder Dickfilmwiderstände auf einem gemeinsamen Substrat etc.). Ferner kann sich ein Widerstandswert des Eingangswiderstands von dem Widerstandswert des Referenzwiderstands um weniger als einen Faktor 5 (oder um weniger als einen Faktor 3 oder um weniger als einen Faktor 2) unterscheiden. Dieser Faktor kann ein Stromspiegelungsverhältnis der Stromspiegelungs-Teilschaltung umfassen. Wenn das Stromspiegelungsverhältnis zum Beispiel 10:1 ist, dann kann ein 10-mal höherer/kleinerer Widerstandswert dieses Verhältnis kompensieren. Außerdem kann es den Faktor geben, um den sich der Eingangswiderstand maximal von dem Widerstandswert des Referenzwiderstands unterscheiden kann.
  • Zusätzlich kann eine Orientierung des Eingangswiderstands und eine Orientierung des Referenzwiderstands in dem Layout der zweiten Verifizierungsschaltung 260 die Gleiche sein (unter Vernachlässigung von Herstellungstoleranzen). Entsprechende geometrische Abmessungen des Eingangswiderstands und des Referenzwiderstands können sich um weniger als einen Faktor 5 (oder weniger als einen Faktor 3 oder weniger als einen Faktor 2) unterscheiden. Dieser Faktor kann das Stromspiegelungsverhältnis der Stromspiegelungs-Teilschaltung umfassen. Wenn das Stromspiegelungsverhältnis zum Beispiel 10:1 ist, dann können 10-mal größere/kleinere Abmessungen dieses Verhältnis kompensieren. Außerdem kann es den Faktor geben, um den sich die entsprechenden geometrischen Abmessungen des Eingangswiderstands und des Referenzwiderstands maximal unterscheiden können.
  • Aufgrund der oben beschriebenen Maßnahmen können der Eingangswiderstand und der Referenzwiderstand um den gleichen Faktor bei Anwesenheit von Herstellungs- und/oder Temperaturschwankungen variieren. Somit kann ein Verhältnis des Eingangswiderstands zu dem Referenzwiderstand durch Herstellungs- und/oder Temperaturschwankungen unbeeinflusst bleiben (oder kann weniger beeinflusst sein). Da die Eingangsreferenzspannung (die schließlich von der Referenzspannung der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260 hergeleitet werden kann), eher von dem Verhältnis des Eingangswiderstands zu dem Referenzwiderstand als von dem Widerstandswert des Eingangswiderstands selbst abhängen kann, kann die Eingangsreferenzspannung durch Herstellungs- und/oder Temperaturschwankungen weniger beeinflusst sein. Dies kann die Ungenauigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung 260 beim Vergleich der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 verringern.
  • Der Komparator kann z. B. einen Differenzeingangsverstärker und optional zusätzliche Verstärkungsstufen und/oder Filterschaltungen umfassen. Der erste und der zweite Erfassungsanschluss des Komparators können zum Beispiel die Basen oder Gates eines ersten und/oder eines zweiten Transistors des Differenzeingangsverstärkers sein. Der Komparator kann ausgebildet sein zum Bereitstellen des zweiten Ausgangssignals 212 an einem Ausgangsanschluss des Komparators. Wenn zum Beispiel die erste Spannung 201 größer ist als die zweite Spannung 202 plus die Eingangsversatzspannung kann das Ausgangssignal 212 bei einem höheren (digitalen) Pegel sein, und wenn die erste Spannung 201 kleiner ist als die zweite Spannung 202 plus die Eingangsversatzspannung, kann das Ausgangssignal 212 bei einem niedrigeren (digitalen) Pegel sein (oder umgekehrt).
  • Die zweite Verifizierungsschaltung kann ferner einen zweiten Komparator umfassen. Ein erster Erfassungsanschluss des zweiten Komparators kann mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein. Ein zweiter Erfassungsanschluss des zweiten Komparators kann mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein. Zusätzlich kann eine Ausgangsversatzspannung des zweiten Komparators dem vordefinierten (zweiten) Schwellenwert zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 entsprechen und kann ähnlich (oder auf dieselbe Weise) erzeugt werden wie oben für den ersten Komparator der Verifizierungsschaltung 260 beschrieben.
  • Zum Beispiel kann ein Leistungsversorgungsanschluss des ersten Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung 260 mit der ersten Spannung 201 verbunden sein, während ein Leistungsversorgungsanschluss des zweiten Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung 260 mit der zweiten Spannung 202 verbunden sein kann. Dies kann eine Redundanz für das Überwachen der ersten und der zweiten Spannung bereitstellen und kann somit den Betrieb des elektrischen Bauelements 200 zuverlässiger machen. Wenn es zum Beispiel einen Ausfall der ersten Spannung 201 gibt, der verursachen kann, dass der erste Komparator betriebsunfähig wird, kann eine relative Prüfung zwischen der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 immer noch durch den zweiten Komparator ausgeführt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der erste Komparator der zweiten Verifizierungsschaltung 260 ausgebildet sein zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals212 basierend darauf, ob die erste Spannung 201 die zweite Spannung 202 um mehr als den vordefinierten (zweiten) Schwellenwert überschreitet. Der zweite Komparator kann ausgebildet sein zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals 212 basierend darauf, ob die erste Spannung 201 unter die zweite Spannung 202 um mehr als den vordefinierten (zweiten) Schwellenwert (oder um mehr als einen unterschiedlich vordefinierten Schwellenwert) fällt. Auf diese Weise kann der erste Komparator verwendet werden, um eine Überspannung (z. B. einen zu hohen Pegel) der ersten Spannung 201 zu entdecken, während der zweite Komparator verwendet werden kann, um eine Unterspannung (z. B. einen zu niedrigen Pegel) der ersten Spannung 201 zu detektieren. Allerdings, da die zweite Verifizierungsschaltung 260 eine relative Prüfung der ersten und der zweiten Spannung 201, 202 ausführen kann, kann der erste Komparator verwendet werden, um eine Unterspannung der zweiten Spannung 202 zu detektieren, während der zweite Komparator verwendet werden, um eine Überspannung der zweiten Spannung 202 zu detektieren.
  • Gemäß einem Beispiel umfasst die zweite Verifizierungsschaltung 260 vier Komparator, die ausgebildet sind zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202. Diese vier Komparatoren können als zwei Paare angesehen werden, wobei eines der Paare durch die erste Spannung 201 mit Leistung versorgt wird und das andere durch die zweite Spannung 202 mit Leistung versorgt wird. Innerhalb eines jeden Paares kann ein Komparator eine Überspannung der ersten Spannung 201 (und/oder eine Unterspannung der zweiten Spannung 202) detektieren und der andere Komparator kann eine Unterspannung der ersten Spannung 201 (und/oder eine Überspannung der zweiten Spannung 202) detektieren. Dies kann es der zweiten Verifizierungsschaltung 260 ermöglichen, sowohl Über- als auch Unterspannungen der ersten und der zweiten Spannung 201, 202 zu detektieren und kann somit die Zuverlässigkeit des elektrischen Bauelements 200 verbessern.
  • Zusätzlich oder alternativ zu der Verwendung von Komparatoren innerhalb der zweiten Verifizierungsschaltung 260 kann die zweite Verifizierungsschaltung 260 einen Analog-Digital-Wandler (ADC; ADC = Analog-to-Digital Converter) umfassen. Ein Eingangsabgriffsanschluss des ADC kann mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 (oder mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260) verbunden sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Verifizierungsschaltung 260 einen ersten und einen zweiten ADC umfassen. Ein Eingangsabgriffsanschluss des ersten ADC kann mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein. Ein Eingangsabgriffsanschluss des zweiten ADC kann mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein.
  • Eine Referenzspannung eines ADC der zweiten Verifizierungsschaltung 260 kann durch einen Bandabstand-Kernel des elektrischen Bauelements 200 erzeugt werden (z. B. durch einen Bandabstand-Kernel des Bandabstandkomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230, durch einen Bandabstand-Kernel einer Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 und/oder durch einen Bandabstand-Kernel einer Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der zweiten Verifizierungsschaltung 260). Dieser Bandabstand-Kernel zum Bereitstellen der Referenzspannung des ADC (oder der ADCs) kann zum Beispiel dem Bandabstand-Kernel des Bandabstandkomparators und/oder den Bandabstand-Kerneln von Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltungen der Leistungsversorgungsschaltung 220 entsprechen.
  • Der ADC (oder die ADCs) der zweiten Verifizierungsschaltung 260 können ein digitales Multibit-Signal zum Vergleich mit einem vordefinierten digitalen Schwellenwert bereitstellen. Dieser vordefinierte digitale Schwellenwert (z. B. ein Vergleichssignal) kann mit Referenzspannungen von Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltungen der Leistungsversorgungsschaltung 220 und/oder mit der ersten und/oder der zweiten inneren Spannung des Bandabstandkomparators der ersten Verifizierungsschaltung 230 korreliert werden. Somit können Temperaturschwankungen und Herstellungsausbreitung zumindest teilweise kompensiert werden. Der ADC (oder die ADCs) der zweiten Verifizierungsschaltung 260 können ausgebildet sein zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals 212, wenn die erste Spannung 201 (und/oder die zweite Spannung 202) über den vordefinierten digitalen Schwellenwert steigt und/oder unter denselben fällt.
  • Im Gegensatz zu einem Vergleich mit einem vordefinierten Schwellenwert eines Bandabstandkomparators kann das digitale Multibit-Signal eines ADC ein Ergebnis mit höherer Auflösung (mehrere Bits) bereitstellen und kann weitere Möglichkeiten für eine digitale Signalverarbeitung, z. B. Tiefpass- oder Bandpass-Filtern, bieten. Kurze Versorgungsspannungsspitzen (z. B. die erste Spannung 201 und/oder die zweite Spannung 202) können abhängig von Dauer und/oder Amplitude von Spitzenspannungen gefiltert werden. Diese Spitzen können durch externe Versorgungsstörungen verursacht werden und/oder können durch einen inneren Schalt-digitalen Teil erzeugt werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Leistungsversorgungsschaltung 220 ausgebildet sein zum Herleiten einer Mehrzahl von Spannungen von der (ersten) Referenzspannung, die durch die (erste) Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung 220 bereitgestellt ist. Ferner kann die zweite Verifizierungsschaltung 260 ein Sternschaltungswiderstandsnetzwerk umfassen. Jede von der Mehrzahl von Spannungen kann mit einem jeweiligen Eingangsanschluss des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks verbunden sein. Ein zentraler Knoten des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks kann mit einem Erfassungsanschluss eines Komparators (z. B. des ersten oder des zweiten Komparators) der zweiten Verifizierungsschaltung 260 verbunden sein.
  • Auf diese Weise kann eine höhere Anzahl von Spannungen, die durch die Leistungsversorgungsschaltung 220 bereitgestellt sind, überwacht werden, ohne die Anzahl von Komparatoren der zweiten Verifizierungsschaltung 260 zu erhöhen. Dies kann die Größe und somit Herstellungskosten des elektrischen Bauelements 200 verringern. Zum Beispiel kann das Sternschaltungswiderstandsnetzwerk einen Widerstand umfassen, der zwischen den zentralen Knoten und Massepotential geschaltet ist, und kann eine Mehrzahl von anderen Widerständen (hierin als Spannungsteilerwiderstände bezeichnet) umfassen, die zwischen die jeweiligen Eingangsanschlüsse des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks und den zentralen Knoten des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks geschaltet sind. Anders ausgedrückt, jeder der Spannungsteilerwiderstände kann zwei Anschlüsse umfassen, wobei ein Anschluss mit dem zentralen Knoten verbunden ist und der andere Anschluss mit einem jeweiligen Eingangsanschluss des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks verbunden ist. Eine Variation von z. B. einer von der Mehrzahl von Spannungen an einem jeweiligen Eingangsanschluss des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks kann dann eine Variation der Spannung des zentralen Knoten verursachen. Dies kann durch den Komparator erfasst werden, mit dem der zentrale Knoten des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks verbunden ist.
  • Zusätzlich können für ein Sternschaltungswiderstandsnetzwerk, das eine Mehrzahl von Spannungsteilerwiderständen umfasst, wobei jeder der Spannungsteilerwiderstände zwischen einen jeweiligen Eingangsanschluss und den zentralen Knoten des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks geschaltet ist, jeweilige Quotienten von jeder von der Mehrzahl von Spannungen zu einem jeweiligen Spannungsteilerwiderstand, mit dem die Spannung verbunden ist, gleich sein. Anders ausgedrückt, jede von der Mehrzahl von Spannungen kann einen jeweiligen Zielwert aufweisen, der der erwünschte Wert dieser Spannung ist. Jede von der Mehrzahl von Spannungen ist mit einem eigenen, getrennten Spannungsteilerwiderstand verbunden. Die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände können dann entworfen sein, derart, dass jeder von den Spannungszielwerten, geteilt durch den Widerstandswert des Spannungsteilerwiderstands, mit dem diese Spannung verbunden ist, gleich sind (unter Vernachlässigung von Herstellungstoleranzen). Dies kann erlauben, dass jede von der Mehrzahl von Spannungen von ihrem Zielwert um den gleichen Faktor abweichen kann, bevor der Komparator, der mit dem Sternschaltungswiderstandsnetzwerk verbunden ist, auslösen (z. B. das zweite Ausgangssignal 212 schalten) kann.
  • Die Kombinationsschaltung 290 kann jeweilige Eingangsanschlüsse für das erste Ausgangssignal 211 und das zweite Ausgangssignal 212 umfassen. Zusätzlich kann die Kombinationsschaltung 290 eine logische Schaltungsanordnung (implementiert in Hardware und/oder in Software) umfassen, um das erste und das zweite Ausgangssignal 211, 212 zu analysieren und um das dritte Ausgangssignal 213 basierend auf dieser Analyse zu erzeugen.
  • Zum Beispiel kann das dritte Ausgangssignal 213 zumindest eines von einem Warnsignal, einem Rücksetzen-Signal, einem Diagnosesignal und einem Unterbrechungssignal sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine zu hohe Abweichung der ersten Spannung 201, die durch die erste Verifizierungsschaltung 230 angezeigt wird, als schwerwiegender angesehen werden als eine zu hohe Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Spannung, die durch die zweite Verifizierungsschaltung 260 detektiert wird, weil die erste Verifizierungsschaltung 230 den Absolutpegel der ersten Spannung (z. B. bezogen auf Massepotential) bewerten kann. Wenn zum Beispiel das erste Ausgangssignal 211 anzeigt, dass die erste Spannung 201 unter den vordefinierten ersten Schwellenwert gefallen ist, kann das dritte Ausgangssignal 213 ein Rücksetzen-Signal sein, das ein Rücksetzen (z. B. einen Neustart (Reboot)) des elektrischen Bauelements 200 verursacht, oder kann ein Unterbrechungssignal sein, das verursacht, dass das elektrische Bauelement 200 bestimmte Operationen anhält. Dies kann einen korrekten Betrieb des elektrischen Bauelements 200 wieder herstellen.
  • Wenn zum Beispiel das zweite Ausgangssignal 212 eine zu hohe Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Spannung 201, 202 anzeigt, kann das dritte Ausgangssignal 213 ein Warnsignal sein, das einen Benutzer und/oder andere Schaltungsteile des elektrischen Bauelements 200 warnt, dass das elektrische Bauelement 200 anfangen kann, unzuverlässig zu arbeiten. Das dritte Ausgangssignal 213 kann auch ein Diagnosesignal sein, das Information an den Benutzer und/oder an andere Schaltungsteile des elektrischen Bauelements 200 bereitstellt, welche der überwachten Spannungen (z. B. die erste und/oder die zweite Spannung) eine zu hohe Abweichung zeigt und ob diese Abweichung auf Massepotential bezogen oder relativ zu einer anderen Spannung ist.
  • Die Leistungsversorgungsschaltung 220, die erste Verifizierungsschaltung 230, die zweite Verifizierungsschaltung 260 und die Kombinationsschaltung 290 können in eine integrierte Schaltung des elektrischen Bauelements 200 integriert sein. Zum Beispiel kann das elektrische Bauelement 200 eine integrierte Schaltung sein. Wie oben erklärt, dies kann eine Korrelation über Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen zwischen der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202 und den Schwellenwerten erhöhen, mit denen die erste und/oder die zweite Spannung verglichen werden.
  • Der vordefinierte erste Schwellenwert, mit dem die erste Spannung 201 verglichen werden kann, kann sich zum Beispiel auf weniger als 95 % (oder weniger als 90 % oder weniger als 80 % oder weniger als 60 %) der ersten Spannung 201 und/oder auf mehr als 50 % (oder mehr als 65 % oder mehr als 75 % oder mehr als 90 % oder mehr als 110 %) der ersten Spannung 201 belaufen.
  • Der vordefinierte zweite Schwellenwert, um den die erste Spannung 201 und die zweite Spannung 202 voneinander abweichen können, bevor verursacht wird, dass das zweite Ausgangssignal 212 eine zu hohe Abweichung anzeigt, kann sich auf weniger als 20 % (oder weniger als 10 % oder weniger als 5 % oder weniger als 2 %) der ersten oder der zweiten Spannung und/oder auf mehr als 0,1 % (oder mehr als 3 % oder mehr als 7 % oder mehr als 15 %) der ersten oder der zweiten Spannung belaufen.
  • Das elektrische Bauelement 200 kann ein Sensorbauelement sein, das in Anwendungen verwendet wird, die eine hohe funktionale Sicherheit erfordern, z. B. Automobil-, Luftfahrt- und/oder medizinische Anwendungen. Bei einigen Beispielen kann das elektrische Bauelement 200 eine zentrale Recheneinheit, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung und/oder ein System-auf-Chip- (System-On-Chip-) Bauelement sein. Ferner kann das elektrische Bauelement 200 z. B. in Leistungsschaltern, Leistungsregulierern, Airbag-Systemen und/oder Multikanal-Überwachungssystemen in Automobil- und/oder medizinischen Systemen verwendet werden.
  • Obgleich im Kontext des elektrischen Bauelements 200 von 2 die Erklärungen meistens mit Bezug auf das Überwachen von zwei Spannungen (z. B. der ersten Spannung 201 und der zweiten Spannung 202) gegeben werden, kann das elektrische Bauelement 200 ausgebildet sein zum Überwachen von mehreren Spannungen ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Zu diesem Zweck kann eine entsprechende Schaltungsanordnung zugefügt werden, z. B. zusätzliche Bandabstandkomparator der ersten Verifizierungsschaltung 230 und/oder zusätzliche Komparator der zweiten Verifizierungsschaltung 260. Zusätzlich kann jede von den Spannungen durch einen separaten Bandabstandkomparator überwacht werden.
  • 3 zeigt einen Teil eines Schaltbildes eines elektrischen Bauelements 300. Das elektrische Bauelement 300 kann ähnlich zu dem elektrischen Bauelement 200 von 2 sein. Das elektrische Bauelement 300 umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung, die ausgebildet ist zum Erzeugen einer ersten Referenzspannung Vref_ bg1 unter Verwendung einer ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung und zum Erzeugen einer zweiten Referenzspannung Vref_bg2 unter Verwendung einer zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung. Die erste und die zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung umfassen jeweilige Bandabstand-Kernel, die einander entsprechen. Dies kann eine Korrelation zwischen der ersten Referenzspannung Vref_bg1 und der zweiten Referenzspannung Vref_bg2 sowie zwischen einer ersten Mehrzahl von Spannungen V1_bg1 bis Vn_bg1, die von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 hergeleitet sind, und einer zweiten Mehrzahl von Spannungen V1_bg2 bis Vn_bg2, die von einer zweiten Referenzspannung Vref_bg2 hergeleitet sind, verursachen. Die zwei Mehrzahlen von Spannungen können die gleichen oder unterschiedliche Anzahlen von Spannungen umfassen. Die Leistungsversorgungsschaltung umfasst eine erste Leistungsverwaltungseinheit 321-1, um die erste Mehrzahl von Spannungen V1_bg1 bis Vn_bg1 von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 herzuleiten, und eine zweite Leistungsverwaltungseinheit 321-2, um die zweite Mehrzahl von Spannungen V1_bg2 bis Vn_bg2 von der zweiten Referenzspannung Vref_bg2 herzuleiten. Zu diesem Zweck können die erste und die zweite Leistungsverwaltungseinheit 321-1, 321-2 Spannungsregulierer (z. B. lineare und/oder geschaltete Regulierer) und/oder eine Spannungsteiler-Schaltungsanordnung aufweisen.
  • Das elektrische Bauelement 300 umfasst ferner eine erste Verifizierungsschaltung mit einem Bandabstandkomparator 331. Eine Spannung V1_bg1, die von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 hergeleitet ist, ist mit einem Erfassungsanschluss des Bandabstandkomparators 331 verbunden. Dieser Erfassungsanschluss ist auch der Leistungsversorgungsanschluss des Bandabstandkomparators 331. Der Bandabstandkomparator 331 ist ausgebildet zum Bereitstellen eines ersten Ausgangssignals 211 der ersten Verifizierungsschaltung an ein OR-Gate 391 einer Kombinationsschaltung des elektrischen Bauelements 300. Der Bandabstandkomparator 331 umfasst einen Bandabstand-Kernel, der dem Bandabstand-Kernel der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung entspricht, sodass ein vordefinierter Schwellenwert des Bandabstandkomparators 331, mit dem die Spannung V1_bg1 verglichen wird, mit der ersten Referenzspannung Vref_bg1 und somit mit der Spannung V1_bg1 selbst versus Temperatur- und/oder Herstellungstoleranzen korreliert werden kann.
  • Jede von der ersten Mehrzahl von Spannungen V1_bg1 bis Vn_bg1 ist mit einem jeweiligen Eingangsanschluss eines ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1 des elektrischen Bauelements 300 verbunden. Jeweilige Spannungsteilerwiderstände des ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1 sind zwischen die jeweiligen Eingangsanschlüsse und einen zentralen Knoten des ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1 geschaltet. Ein anderer Widerstand des ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1 ist zwischen den zentralen Knoten und Masse des elektrischen Bauelements 300 geschaltet. Der zentrale Knoten des ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1 ist über einen optionalen Filter und eine Nebenschluss- (Shunt-) Diode mit einem ersten Erfassungsanschluss eines ersten Komparators 365-1 einer zweiten Verifizierungsschaltung des elektrischen Bauelements 300 und mit einem ersten Erfassungsanschluss eines zweiten Komparators 365-2 der zweiten Verifizierungsschaltung verbunden. Der Filter kann Robustheit im Fall von Ereignissen elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) bereitstellen. Die Nebenschlussdiode kann einen Schutz für die zweite Verifizierungsschaltung und die Leistungsversorgungsschaltung gegen Überspannungen bereitstellen.
  • Jede von der zweiten Mehrzahl von Spannungen V1_bg2 bis Vn_bg2 ist mit einem jeweiligen Eingangsanschluss eines zweiten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-2 des elektrischen Bauelements 300 verbunden. Das zweite Sternschaltungswiderstandsnetzwerk 361-2 kann ähnlich sein zu dem ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerk 361-1. Der zentrale Knoten des zweiten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-2 ist über einen anderen optionalen Filter und eine andere Nebenschlussdiode mit einem zweiten Erfassungsanschluss des ersten Komparators 365-1 und mit einem zweiten Erfassungsanschluss des zweiten Komparators 365-2 verbunden.
  • Die Spannung des zentralen Knotens des ersten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1 kann der ersten Spannung 201 des elektrischen Bauelements 200 von 2 entsprechen und wird der Einfachheit halber auch als die erste Spannung 201 innerhalb des Kontexts von 3 bezeichnet. Die Spannung des zentralen Knotens des zweiten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-2 kann der zweiten Spannung 202 des elektrischen Bauelements 200 von 2 entsprechen und wird der Einfachheit halber auch als die zweite Spannung 202 innerhalb des Kontexts von 3 bezeichnet.
  • Bei dem Beispiel des elektrischen Bauelements 300 sind die Spannungsteilerwiderstände des ersten und des zweiten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1, 361-2 getrimmt, derart, dass der Zielwert der ersten Spannung 201 dem Zielwert der zweiten Spannung 202 entspricht. Bei anderen Beispielen der vorliegenden Offenbarung können Spannungsteilerwiderstände des ersten und des zweiten Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 361-1, 361-2 auch getrimmt sein, derart, dass sich die jeweiligen Zielwerte der ersten und der zweiten Spannung voneinander unterscheiden.
  • Der erste Komparator 365 ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 und somit zum Ausführen einer relativen Prüfung zwischen der ersten und der zweiten Spannung. Insbesondere der erste Komparator 365-1 ist ausgebildet zum Detektieren einer Unterspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 und/oder zum Detektieren einer Überspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201. Zu diesem Zweck werden der erste und der zweite Erfassungsanschluss des ersten Komparators durch einen ersten und/oder einen zweiten Transistor realisiert (hier werden Feldeffekttransistoren eingesetzt, aber Bipolartransistoren können analog verwendet werden). Die erste Spannung 201 ist mit dem Gate des ersten Transistors verbunden und die zweite Spannung 202 ist mit dem Gate des zweiten Transistors verbunden. Ein Eingangswiderstand ist zwischen die Source (oder Drain) des ersten Transistors und die Source (oder Drain) des zweiten Transistors gekoppelt. Der erste Komparator 365-1 ist ausgebildet zum Führen eines Stroms in seinen Eingangswiderstand, was ein höheres elektrisches Potential an der Source des ersten Transistors als an der Source des zweiten Transistors verursachen kann. Diese Potentialdifferenz zwischen den zwei Source-Anschlüssen kann die Eingangsversatzspannung des ersten Komparators 365-1 sein. Durch Entwerfen der Menge an Strom, die in diesen Eingangswiderstand fließt, und durch Entwerfen des Widerstandswertes des Eingangswiderstands, kann die Eingangsversatzspannung vordefiniert sein und somit einem vordefinierten (zweiten) Schwellenwert zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 entsprechen. Wenn die erste Spannung unter die zweite Spannung 202 um zumindest den Betrag der Eingangsversatzspannung fällt (und/oder wenn die zweite Spannung 202 über die erste Spannung 201 um zumindest den Betrag der Eingangsversatzspannung) ansteigt, kann der erste Komparator sein Ausgangssignal schalten, um eine Unterspannung der ersten Spannung 201 (und/oder eine Überspannung der zweiten Spannung 202) anzuzeigen. Der Strom, der in den Eingangswiderstand geführt wird, kann durch eine Stromquelle des ersten Komparators 365-1 geliefert werden. Zum Beispiel kann diese Stromquelle eine Stromquellenteilschaltung umfassen, wobei ein Referenzstrom von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 geliefert wird (oder von irgendeiner Spannung V1_bg1 bis Vn_bg1, die von der Referenzspannung Vref_bg1 hergeleitet ist) durch einen Referenzwiderstand und wobei ein gespiegelter Strom der Strom ist, der in den Eingangswiderstand geführt wird. Auf diese Weise können die erste Spannung 201, die von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 hergeleitet ist, und die Eingangsversatzspannung des ersten Komparators 365-1, die auch von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 hergeleitet ist, miteinander korreliert werden. Dies kann den vordefinierten (zweiten) Schwellenwert dahingehend reduzieren, dass er relativ zu der ersten Spannung 201 durch Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen des elektrischen Bauelements 300 abgeändert wird. Wie im Kontext von 2 erklärt, kann der Referenzwiderstand optional dem Eingangswiderstand entsprechen, was die Ungenauigkeit des vordefinierten (zweiten) Schwellenwertes verringern kann.
  • Der zweite Komparator 365-2 ist ausgebildet zum Detektieren einer Überspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 und/oder zum Detektieren einer Unterspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201. Zu diesem Zweck kann die Source (oder Drain) eines Transistors des zweiten Erfassungsanschlusses des zweiten Komparators 365-2 auf einem höheren elektrischen Potential sein als die Source (oder Drain) eines Transistors des ersten Erfassungsanschlusses des zweiten Komparators 365-2. Dies kann wiederum durch einen Eingangswiderstand des zweiten Komparators 365-2 und einen in diesen Eingangswiderstand geführten Strom erreicht werden. Die sich ergebende Eingangsversatzspannung des zweiten Komparators 365-2 kann die Gleiche sein (unter Vernachlässigung von Herstellungstoleranzen) wie die Eingangsversatzspannung des ersten Komparators 365-1, sodass der vordefinierte (zweite) Schwellenwert auch an dem zweiten Komparator 365-2 implementiert werden kann. Alternativ können sich die jeweiligen Eingangsversatzspannungen des ersten und des zweiten Komparators 365-1, 365-2 voneinander unterscheiden, sodass unterschiedliche Schwellenwerte an dem ersten und dem zweiten Komparator 365-1, 365-2 implementiert sein können. Der zweite Komparator 365-2 kann weitere Schaltungselemente gemäß denjenigen im Kontext des ersten Komparators 365-1 Erklärten umfassen.
  • Der zweite Komparator 365-2 kann dann ein Ausgangssignal erzeugen, um eine Überspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 (und/oder eine Unterspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201) anzuzeigen. Das Ausgangssignal des ersten und des zweiten Komparators ist Teil eines zweiten Ausgangssignals 212 der zweiten Verifizierungsschaltung. Zum Beispiel kann das zweite Ausgangssignal 212 Spannungen auf einer Mehrzahl von Leitern (z. B. Drähten und/oder Leiterbahnen) umfassen, wobei jede Spannung ein Ausgangssignal eines Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung ist. Jeweilige Nebenschlussdioden sind mit den Ausgangssignalen der Komparator der zweiten Verifizierungsschaltung verbunden, um einen Schutz für die Ausgänge der Komparator gegen Überspannungen bereitzustellen.
  • Das zweite Ausgangssignal 212 ist mit dem OR-Gate 391 der Kombinationsschaltung verbunden. Ein Ausgangssignal des OR-Gates 391 kann das dritte Ausgangssignal 213 sein, das ein Rücksetzen-Signal und/oder ein Unterbrechungssignal und/oder ein Warnsignal sein kann. Allerdings kann die Kombinationsschaltung eine zusätzliche Schaltungsanordnung umfassen, um zusätzliche Information darüber bereitzustellen, wo eine zu hohe und/oder eine zu niedrige Spannung durch die erste und/oder die zweite Verifizierung detektiert worden ist. Somit kann das dritte Ausgangssignal auch ein Diagnosesignal sein.
  • Jeweilige Leistungsversorgungsanschlüsse des ersten und des zweiten Komparators 365-1, 365-2 sind mit den Spannungen V1_bg1 und/oder V2_bg1 verbunden, die von der ersten Referenzspannung Vref_bg1 hergeleitet sind. Dies kann die Zuverlässigkeit der zweiten Verifizierungsschaltung verbessern. Wenn zum Beispiel die Spannung V1_bg1 zu niedrig wird, um den ersten Komparator 365-1 zu betreiben, kann dies eine Unterspannung der zweiten Spannung 202 an dem zweiten Komparator 365-2 verursachen. Da der zweite Komparator 365-2 immer noch betriebsfähig ist, da er mit Leistung von V2_bg1 und nicht von V1_bg1 versorgt wird, kann der zweite Komparator den Ausfall von V1_bg1 durch sein Ausgangssignal anzeigen.
  • Für Redundanz kann, falls die Referenzspannung Vref_bg1 einen Ausfall aufweist, der Ausfälle von sowohl V1_bg1 als auch V2_bg1 verursachen kann, die zweite Verifizierungsschaltung optional einen dritten Komparator 365-3 und einen vierten Komparator 365-4 umfassen, wobei die jeweiligen Leistungsversorgungsanschlüsse mit den Spannungen V1_bg2 und/oder V2_bg2 verbunden sind, die von der zweiten Referenzspannung Vref_bg2 hergeleitet sind. Der dritte Komparator 365-3 ist ausgebildet zum Detektieren einer Unterspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 (und/oder einer Überspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201). Der vierte Komparator 365-4 ist ausgebildet zum Detektieren einer Überspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 (und/oder einer Unterspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201). Jeweilige Ausgangssignale des dritten und des vierten Komparators 365-3, 365-4 können Teil des zweiten Ausgangssignals 212 der zweiten Verifizierungsschaltung sein.
  • Zum Beispiel zeigt 3 ein Versorgungsdiagnosesystem 300, das eine Menge von Leistungsverwaltungseinheiten 321-1, 321-2, die eine oder mehrere Versorgungsdomänen bereitstellen, die durch zumindest zwei Bandabstand-Referenzen mit unterschiedlichen typischen Pegeln erzeugt werden, einen Bandabstandkomparator 331 und vier Kreuzprüfungskomparator 365-1, 365-2, 365-3, 365-4 umfasst. Jeder Kreuzprüfungskomparator kann einen Komparator-Kern, einen Spannungsteiler für jede zu überwachende Versorgungsdomäne, einen optionalen Filter zum Bereitstellen von Robustheit gegenüber EMV-Ereignissen, Klemmbauelemente an Eingang und Ausgang der Komparator zum Schützen der anderen Domänen und der nächsten Stufe im Fall einer Überspannung oder Überspannungsausfall (erwünscht im Fall von Transistoren mit niedriger Spannung) und ein Logik-Gate 391, dessen Ausgang das ganze System freigeben/rücksetzen kann und/oder dessen Ausgang ein Warnsignal und/oder ein Deaktivierungssignal bereitstellen kann. Der Bandabstandkomparator 331 kann eine Versorgung mit einem inneren Bandabstand vergleichen. Er kann autonom sein, da er mit der zu überwachenden Versorgung versorgt werden kann, und er kann auch sich bezogen sein, da der Schwellenwertpegel durch den inneren Bandabstand definiert sein kann.
  • Anders ausgedrückt, das Versorgungsdiagnosesystem 300 ist ausgebildet zum Ausführen einer absoluten Prüfung von zumindest einer Versorgungsdomäne, die auf eine Bandabstand-Schaltung (z.B. einen Bandabstandkomparator 331) bezogen ist, mit weniger Genauigkeitsanforderungen. Außerdem kann das Versorgungsdiagnosesystem 300 eine deutlich genauere Kreuzprüfung zwischen unterschiedlichen Versorgungsdomänen ausführen. Die Kreuzprüfung kann innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs eines jeden Versorgungsgenerators arbeiten und kann einen relativen Vergleich anstelle eines absoluten Vergleichs mit Masse vornehmen. Die Anzahl von Vergleichen und verwendeten Versorgungen stellt eine redundante Information und Signal (sicherer Zustand) für einen Ausgang bereit, um sie/es einem Mikroprozessor (µP) oder einer anderen Systemlogik zu signalisieren. Ein einzelner Fehler kann zu einem unsicheren Zustand in dem System führen.
  • 4 zeigt ein Schaltbild eines Bandabstandkomparators 400. Der Bandabstandkomparator 400 kann zum Beispiel innerhalb der ersten Verifizierungsschaltung der elektrischen Bauelemente 200, 300 verwendet werden. Der Bandabstandkomparator 400 umfasst einen Bandabstand-Kernel 420, einen Differenzverstärker 430, einen Ausgangsverstärker 450 und drei Inverter 460-1, 460-2, 460-3. Ein Erfassungsanschluss 401 des Bandabstandkomparators 400 deckt sich mit einem Leistungsversorgungsanschluss des Bandabstandkomparators 400.
  • Der Bandabstand-Kernel 420 ist ausgebildet zum Herleiten einer ersten inneren Spannung 471 und einer zweiten inneren Spannung 472 von einer Spannung, die an dem Erfassungsanschluss 401 erfasst wird. Der Bandabstand-Kernel 420 ist ausgebildet zum Verringern der ersten inneren Spannung 471 mit einer höheren Rate als die zweite innere Spannung 472 in Bezug auf eine abnehmende erfasste Spannung. Zu diesem Zweck kann der Bandabstand-Kernel 420 einen ersten Bipolartransistor 421, einen zweiten Bipolartransistor 422 und einen Widerstand 423 umfassen. Sowohl die Basis des ersten Bipolartransistors 421 als auch die Basis des zweiten Bipolartransistors 422 sind mit Masse verbunden, sodass die Basis des ersten Bipolartransistors 421 auf dem gleichen elektrischen Potential sein kann wie die Basis des zweiten Bipolartransistors 422 während des Betriebs des Bandabstand-Kernels 420. Ferner können die jeweiligen Kollektoren des ersten und zweiten Bipolartransistors 421, 422 mit Masse verbunden sein. Der Emitter des ersten Bipolartransistors 421 ist mit einem ersten Anschluss des Widerstands 423 verbunden, sodass der erste Anschluss des Widerstands und der Emitter des ersten Bipolartransistors 422 auf dem gleichen elektrischen Potential während des Betriebs des Bandabstand-Kernels 420 sind. Die erste innere Spannung 471 entspricht dem elektrischen Potential eines zweiten Anschlusses des Widerstands 423 (ist z. B. gleich demselben). Ferner kann die zweite innere Spannung 472 einem elektrischen Potential des Emitters des zweiten Bipolartransistors 422 entsprechen (z. B. gleich demselben sein).
  • Die erste innere Spannung 471 kann dann zumindest über den Widerstand 423 und den ersten Bipolartransistor 421 (z. B. über den Emitter-Basis-Übergang des ersten Bipolartransistors 421) zu Masse abfallen. Die zweite innere Spannung 472 kann zumindest über den zweiten Bipolartransistor (z. B. über den Emitter-Basis-Übergang des zweiten Bipolartransistors 422) zu Masse abfallen. Dadurch kann die erste innere Spannung 471 mit einer höheren Rate abnehmen als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende Spannung, die an dem Erfassungsanschluss 401 erfasst wird. Wenn die erfasste Spannung größer ist als ein vordefinierter Schwellenwertpegel des Bandabstandkomparators 400 kann die erste innere Spannung 471 größer sein als die zweite innere Spannung 472 aufgrund des Spannungsabfalls über den Widerstand 423. Mit Abnahme der erfassten Spannung nimmt der Spannungsabfall über den Widerstand 423 mit einer höheren Rate ab als der Spannungsabfall über den zweiten Bipolartransistor 422. Da der Emitter-Bereich des ersten Bipolartransistors 421 größer ist (bei diesem Beispiel achtmal größer, aber andere Faktoren sind auch möglich) als der Emitter-Bereich des zweiten Bipolartransistors 422, kann der Spannungsabfall über den ersten Bipolartransistor ausreichend kleiner sein als der Spannungsabfall über den zweiten Bipolartransistor 422. Bei einem bestimmten Pegel der erfassten Spannung, die unter dem Zielwert der erfassten Spannung ist, kann die erste innere Spannung 471 somit gleich der zweiten inneren Spannung 472 sein. Dieser Pegel der erfassten Spannung kann dem vordefinierten Schwellenwert des Bandabstandkomparators 400 entsprechen und kann von dem Widerstandswert des Widerstands 423 (und/oder von den Widerstandswerten der Widerstände 402, 403, 404, 405 des Bandabstandkomparators, die zwischen den Bandabstand-Kernel 420 und den Erfassungsanschluss 401 geschaltet sind) und/oder den jeweiligen Emitter-Bereichen des ersten und zweiten Bipolartransistors 421, 422 des Bandabstand-Kernels 420 abhängen (z. B. über denselben vordefiniert sein). Anders ausgedrückt, in dem Betriebszustand, wo die erste innere Spannung der zweiten inneren Spannung entspricht (und was sich von einem Aus-Zustand des Bandabstand-Kernels unterscheidet), ist der Emitter des zweiten Bipolartransistors 422 auf dem gleichen elektrischen Potential wie der zweite Anschluss des Widerstands 423. Wenn die an dem Erfassungsanschluss 401 erfasste Spannung weiter abnimmt, kann die erste innere Spannung 471 kleiner werden als die zweite innere Spannung 472.
  • Die Abnahme der ersten inneren Spannung unter die zweite innere Spannung und somit das Abfallen der erfassten Spannung unter den vordefinierten Schwellenwert des Bandabstandkomparators 400 kann durch den Differenzverstärker 430 detektiert werden. Zu diesem Zweck kann die erste innere Spannung 471 mit einem ersten Eingangstransistor des Differenzverstärkers 430 verbunden sein und die zweite innere Spannung 472 kann mit einem zweiten Eingangstransistor des Differenzverstärkers 430 verbunden sein. Die Ausgangsspannung 473 des Differenzverstärkers 430 kann größer werden (z. B. näher an der erfassten Spannung), wenn die erste innere Spannung 471 größer ist als die zweite innere Spannung 472, als wenn die erste innere Spannung 471 kleiner ist als die zweite innere Spannung 472. Der Ausgangsverstärker 450 kann die Ausgangsspannung 473 des Differenzverstärkers 430 invers verstärken, was verursacht, dass die Eingangsspannung des ersten Inverters 460-1 kleiner wird, wenn die erste innere Spannung 471 größer ist als die zweite innere Spannung 472. Da die drei Inverter 460-1, 460-2, 460-3 in Reihe geschaltet sind, kann eine niedrige Spannung an dem Eingang des ersten Inverters 460-1 zu einer hohen Spannung (z. B. nahe an der erfassten Spannung) an dem Ausgang des dritten Inverters 460-3 führen.
  • Zusammenfassend, solange die an dem Erfassungsanschluss 401 erfasste Spannung größer ist als der vordefinierte Schwellenwert des Bandabstandkomparators 400, ist die erste innere Spannung 471 größer als die zweite innere Spannung 472. Dies verursacht, dass die Ausgangsspannung 474 des Bandabstandkomparators (z. B. des dritten Inverters 460-3) auf einem hohen Pegel ist (z. B. ungefähr gleich der Spannung, die an dem Erfassungsanschluss 401 erfasst wird). Andererseits, wenn die an dem Erfassungsanschluss 401 erfasste Spannung unter den vordefinierten Schwellenwert des Bandabstandkomparators 400 abnimmt, nimmt die erste innere Spannung 471 unter die zweite innere Spannung 472 ab, was verursacht, dass die Ausgangsspannung 474 des Bandabstandkomparators auf einem niedrigen Pegel ist (z. B. ungefähr gleich Massepotential des Bandabstandkomparators 400).
  • Die drei Inverter 460-1, 460-2, 460-3 können auch dazu dienen, das analoge Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers 450 in ein digitales Ausgangssignal 474 des Bandabstandkomparators 400 mit klar unterscheidbaren digitalen Pegeln zu transformieren. Der Pull-Up-Widerstand (Hoch-Ziehen-Widerstand) 407, der mit dem Eingang des ersten Inverters 460-1 verbunden ist, der Pull-Down-Widerstand (Herunter-Ziehen-Widerstand) 408, der mit dem Eingang des zweiten Inverters 460-2 verbunden ist, und der Pull-Down-Widerstand 409, der mit dem Ausgang des dritten Inverters 460-3 verbunden ist, können ein stabiles und definiertes Ausgangssignal 474 des Bandabstandkomparators 400 während des Einschaltens (z. B. Starten (Booten)) des Bandabstandkomparators 400 bereitstellen. Zum Beispiel kann während des Einschaltens das Ausgangssignal 474 auf dem niedrigen Pegel sein.
  • Eine optionale Hystereseschleife-Schaltung des Bandabstandkomparators umfasst den Widerstand 402, der zwischen den Erfassungsanschluss 401 und den Bandabstand-Kemel 420 geschaltet ist. Ein Transistor 406 (z. B. ein p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) der Hystereseschleife-Schaltung ist parallel zu dem Widerstand 402 geschaltet und kann ein Überbrücken des Widerstands 402 abhängig von dem Ausgangssignal 474 des Bandabstandkomparators 400 erlauben. Zu diesem Zweck wird das Gate des Transistors 406 mit dem Ausgangssignal 474 des Bandabstandkomparators 400 verbunden. Wenn das Ausgangssignal 474 auf einem hohen Pegel ist, kann die Überbrückung deaktiviert werden, was verursachen kann, dass der vordefinierte Schwellenwert des Bandabstandkomparators 400 kleiner ist als wenn das Ausgangssignal 474 auf einem niedrigen Pegel ist und die Überbrückung aktiv ist. Die optionale Hystereseschleife kann somit das Ausgangssignal 474 des Bandabstandkomparators 400 stabilisieren, insbesondere, wenn die erfasste Spannung um den vordefinierten Schwellenwert des Bandabstandkomparators 400 variiert.
  • Ein optionaler Kondensator 410, der zwischen den Erfassungsanschluss 401 und den ersten Eingangstransistor des Differenzverstärkers 430 geschaltet ist, kann eine kapazitive Kopplung zwischen der erfassten Spannung und der ersten inneren Spannung 471 herstellen. Dies kann das dynamische Verhalten des Bandabstandkomparators 400 verbessern. Zum Beispiel kann eine Antwortzeit des Bandabstandkomparators 400 (z. B. die Zeit, die der Bandabstandkomparator braucht, um sein Ausgangssignal zu schalten, wenn die erfasste Spannung den vordefinierten Schwellenwert kreuzt) reduziert werden.
  • Ein optionaler Filter 411, der zwischen den zweiten Anschluss des Widerstands 423 des Bandabstand-Kernels 420 und den ersten Eingangstransistor des Differenzverstärkers 430 geschaltet ist, kann ein Rauschen auf der ersten inneren Spannung 471 reduzieren und kann somit ein unerwünschtes Schalten des Bandabstandkomparators verhindern, das durch Rauschen verursacht wird.
  • Zum Beispiel kann eine mögliche Implementierung eines Bandabstandkomparators 400 in 4 dargestellt sein. Der Bandabstand-Kern (z. B. der Bandabstand-Kernel 420) kann den Schaltpegel definieren, der durch einen Verstärker (z. B. den Differenzverstärker 430 zusammen mit dem Ausgangsverstärker 450) erfasst werden kann. Der Ausgang (z. B. das Ausgangssignal 474 des Bandabstandkomparators) kann aktiv gering sein, um einen hohen Pegel bereitzustellen, wenn die zu überwachende Versorgung korrekt arbeitend ist. Der Schwellenwert des Bandabstandkomparators kann ausgewählt sein, derart, dass der Kreuzprüfungskomparator (z. B. die Komparatoren 365-1, 365-2, 365,3, 365-4 des elektrischen Bauelements 300 von 3) auf diesem Pegel korrekt arbeiten kann. Gemäß einem Beispiel ist ein Zielwert der durch den Bandabstandkomparator erfassten Spannung (z. B. der Spannung V1_bg1) 1,5 V (aber auch andere Zielwerte sind möglich), und der Schaltschwellenwert ist bei 20 % unter dem Zielwert (z. B. bei 1,2 V, aber auch andere Schalt-/Schwellenwertpegel sind möglich) eingestellt. Zum Beispiel zeigt 4 einen auf Bandabstand basierenden Komparator für eine Absolut-Versorgungs- (oder andere -Vorspannungs- (Bias-)) Spannungsprüfung.
  • 5 zeigt ein Schaltbild eines Komparators 500. Der Komparator 500 kann zum Beispiel innerhalb der zweiten Verifizierungsschaltung des elektrischen Bauelements 200, 300 eingesetzt werden. Der Komparator 500 umfasst eine Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 510, eine Stromspiegelungs-Teilschaltung 520, einen Differenzeingangsverstärker 530, einen Ausgangsverstärker 540, einen ersten Inverter 550-1 und einen zweiten Inverter 550-2.
  • Die Basis eines ersten Transistors 531 des Differenzeingangsverstärkers 530 kann einem ersten Erfassungsanschluss des Komparators 500 entsprechen (kann z. B. derselbe sein). Ein zweiter Transistor 532 des Differenzeingangsverstärkers 530 kann einem zweiten Erfassungsanschluss des Komparators 500 entsprechen (kann z. B. derselbe sein). Der Komparator 500 ist ausgebildet zum Detektieren einer Unterspannung an seinem ersten Erfassungsanschluss in Bezug auf seinen zweiten Erfassungsanschluss (und/oder zum Detektieren einer Überspannung an seinem zweiten Erfassungsanschluss in Bezug auf seinen ersten Erfassungsanschluss).
  • Zu diesem Zweck ist der Eingangswiderstand 533 des Differenzeingangsverstärkers 530 zwischen die Source des ersten Transistors 531 und die Source des zweiten Transistors 532 gekoppelt. Die Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 510 kann eine Referenzspannung (z. B. eine auf Bandabstand basierend Referenzspannung) bereitstellen (z. B. erzeugen) und einen Referenzstrom an den Referenztransistor 521 der Stromspiegelungs-Teilschaltung 520 liefern. Die Menge des Referenzstroms kann durch Einstellen des Widerstandswertes eines Referenzwiderstands 511 der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 510 eingestellt werden, der zwischen die Referenzspannung und den Referenztransistor 521 der Stromspiegelungs-Teilschaltung 520 geschaltet werden kann. Dieser Referenzstrom kann einen gespiegelten Strom verursachen, der durch den ersten Spiegeltransistor 522 und/oder durch den zweiten Spiegeltransistor 523 der Stromspiegelungs-Teilschaltung 520 fließt. Der gespiegelte Strom kann von einem Leistungsversorgungsanschluss 501 des Komparators 500 gesourct (bezogen) werden und kann durch den Eingangswiderstand 533 fließen, wo er eine Eingangsversatzspannung über den Eingangswiderstand 533 verursachen kann. Die Eingangsversatzspannung kann dafür sorgen, dass die Source des ersten Transistors 531 an einem höheren elektrischen Potential ist als die Source des zweiten Transistors 532 des Differenzeingangsverstärkers 530.
  • Die Ausgangsspannung 573 des Differenzeingangsverstärkers 530 kann kleiner werden (z. B. näher an dem Massepotential des Komparators 500), wenn eine an die Basis des ersten Transistors 531 angelegte, erste Spannung 201 kleiner ist als eine zweite Spannung 202, die an die Basis des zweiten Transistors 532 angelegt ist minus die Eingangsversatzspannung. Diese Situation kann einem Unterspannungsszenario der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 (oder einem Überspannungsszenario der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201) entsprechen.
  • Der Ausgangsverstärker 540 kann die Ausgangsspannung 573 des Differenzeingangsverstärkers 530 invers verstärken, was verursacht, dass die Eingangsspannung des ersten Inverters 550-1 größer wird, wenn die erste Spannung 201 unter die zweite Spannung 202 abnimmt minus die Eingangsversatzspannung. Der erste und der zweite Inverter 550-1, 550-2 können dann die Eingangsspannung des ersten Inverters 550-1 in ein digitales Ausgangssignal 212 (z. B. ein zweites Ausgangssignal oder einen Teil eines zweiten Ausgangssignals einer zweiten Verifizierungsschaltung, die den Komparator 500 umfasst) mit eindeutig unterscheidbaren digitalen Pegeln transformieren. Somit kann im Fall einer Unterspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 (und/oder einer Überspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201) das Ausgangssignal 212 des Komparators an einem hohen Pegel (z. B. nahe der Versorgungsspannung des Komparators) und ansonsten an einem niedrigen Pegel (z. B. nahe Massepotential des Komparators) sein.
  • Für ein genaues Abstimmen der Eingangsversatzspannung und somit für ein genaues Abstimmen eines vordefinierten (zweiten) Schwellenwertes des Komparators 500 zum Vergleichen der ersten Spannung 201 mit der zweiten Spannung 202 kann der Eingangswiderstand 533 dem Referenzwiderstand 511 der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 510 entsprechen.
  • Ferner umfasst der Komparator 500 eine optionale Hystereseschleife durch Führen der Ausgangsspannung des ersten Inverters 550-1 zurück zu dem Transistors 502 des Komparators 500, der zwischen den Eingangswiderstand 533 des Differenzeingangsverstärkers 530 und den ersten Spiegeltransistor 522 geschaltet ist. Wenn zum Beispiel die Ausgangsspannung des ersten Inverters 550-1 an einem niedrigen Pegel ist (wie im Fall einer Unterspannung der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 und/oder im Fall einer Überspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201), kann der Transistor 502 nicht leiten und somit kann der gespiegelte Strom abnehmen, da er möglicherweise nur durch den zweiten Spiegeltransistor 523 aber nicht durch den ersten Spiegeltransistor 522 fließt. Dies kann wiederum eine Abnahme der Eingangsversatzspannung verursachen, sodass es möglicherweise erforderlich ist, dass die erste Spannung 201 zu einem höheren Pegel ansteigt, um größer zu werden als die zweite Spannung 202 minus die jetzt reduzierte Eingangsversatzspannung. Sobald die erste Spannung 201 über die zweite Spannung 202 minus die Eingangsversatzspannung angestiegen ist, d. h. dass das Unterspannungsszenario der ersten Spannung 201 in Bezug auf die zweite Spannung 202 (und/oder das Szenario der Überspannung der zweiten Spannung 202 in Bezug auf die erste Spannung 201) ist beendet, kann die Ausgangsspannung des ersten Inverters 550-1 zu einem höheren Pegel schalten, was seinerseits wieder zu einer erhöhten Eingangsversatzspannung führt. Die optionale Hystereseschleife des Komparators 500 kann somit das Ausgangssignal 212 des Komparators 500 stabilisieren, insbesondere wenn der Pegel der ersten Spannung 201 um die zweite Spannung 202 minus die Eingangsversatzspannung variiert.
  • 6 zeigt ein Schaltbild eines Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 600. Das Sternschaltungswiderstandsnetzwerk 600 umfasst einen gemeinsamen Widerstand 606, der zwischen einen zentralen Knoten 607 und Masse des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 600 geschaltet ist. Ferner umfasst das Sternschaltungswiderstandsnetzwerk 600 eine Mehrzahl von Spannungsteilerwiderständen 605-1, 605-2, ..., 605-N. Jeder Spannungsteilerwiderstand ist zwischen einen Eingangseinschluss des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 600 und den zentralen Knoten 607 geschaltet. Anders ausgedrückt, 6 zeigt eine Sternschaltung von Versorgungsdomänenteilern.
  • Bezugnehmend auf Fig. 3 können die Kreuzprüfungskomparator 365-1, 365-2, 365-3, 365-4 jeweils einen Komparator 500 umfassen, wie in 5 gezeigt, und können mit einem Widerstandsteiler (z. B. einem Sternschaltungswiderstandsnetzwerk 600) verbunden sein, um eine relative Prüfung bereitzustellen durch Vergleichen eines Zweigs von Versorgungsdomänen, die von Bandabstand 1 (z. B. von der ersten Referenzspannung Vref_bg1) hergeleitet sind, mit einem Zweig von Versorgungsdomänen, die von Bandabstand 2 (z. B. von der zweiten Referenzspannung Vref_bg2) hergeleitet sind. Die Anzahl von Komparatoren kann auf eine derartige Weise ausgewählt werden: ein Überspannungs- und Unterspannungs-Komparator zum Überwachen einer einzelnen Versorgungsabweichung von ihrem Min.-Max.-Betriebsbereich. Gemäß einem Implementierungsbeispiel sind die Versorgungsdomänen 2,4 V- und 1,5 V-Domänen von jedem Bandabstand-Kern. Der Betriebsspannungsbereich einer jeden Versorgungsdomäne kann ±10 % sein und der Schaltpegel von Kreuzprüfungen kann auf ±7 eingestellt sein, innerhalb des Betriebsbereichs. 3 % Ansteuerungsreserve (Headroom) kann durch Berücksichtigen der Prozessvariationen bereitgestellt werden.
  • Eine Redundanz von zwei zusätzlichen Komparatoren (Überspannung und Unterspannung) kann optional bereitgestellt werden, falls die Versorgungsdomäne, die zum Versorgen der zwei ersten Komparatoren 365-1, 365-2 verwendet wird, mangelhaft ist. Angenommen der Defekt führt zu einem Kurzschluss mit Masse der Spannung V2_bg1 in 3, wäre die Unterspannung, die mit V2_bg1 versorgt wird, nicht in der Lage, den Defekt mit einem logischen Hoch zu signalisieren, weil sie mit 0 V versorgt wird. Der vierte Unterspannungskomparator 365-4, der mit der Spannung V1_bg2 versorgt wird, würde sowieso auslösen. Anders ausgedrückt, die Komparatoren 365-1, 365-3 können für Unterspannungsdetektion eingesetzt werden und die Komparatoren 365-2, 365-4 können für Überspannungsdetektion eingesetzt werden. Redundanz kann für zwei Punkte bereitgestellt werden: Ein Komparator kann defekt sein oder eine Versorgung kann defekt sein.
  • Für Überlegungen zur Präzision von Kreuzprüfungen kann der Spannungsteiler eines Zweigs von Domänen, der in 6 (oder 3) dargestellt ist, durch Lösen der Schaltung mit dem Kirchhoff sehen Gesetz analysiert werden. V 1 _bg 1 − V cn R 1 + V 2_bg 1 − V cn R 2 + ⋯ + V n_bg 1 − V cn R n = V cn R cn
    Figure DE102017102499A1_0001
     ( V 1_bg 1 R 1 + V 2_bg 1 R 2 + ⋯ + V n_bg 1 R n ) 1 G T = V cn
    Figure DE102017102499A1_0002
    wobei 1 R c n + 1 R 1 + ⋯ + 1 R n = G T .
    Figure DE102017102499A1_0003
  • In Gleichung 1.1 und Gleichung 1.2 bezeichnen V1_bg1, V2_bg1 bis Vn_bg1 die Spannungen, die mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 600 relativ zu Massepotential verbunden sind. Diese Spannungen sind jeweils mit den Spannungsteilerwiderständen 605-1, 605-2 bis 605-n verbunden. R1, R2 bis Rn bezeichnen jeweils die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 605-1, 605-2 bis 605-N. Ferner bezeichnet Vcn die Spannung des zentralen Knoten 607 relativ zu Massepotential und Ren bezeichnet den Widerstandswert des gemeinsamen Widerstands 606.
  • Wenn zum Beispiel das Kriterium des gleichen Schaltpegels auf alle Versorgungsdomänen (z. B. auf V1_bg1 bis Vn_bg1) angewandt wird, können die Widerstandswerte R1, R2 bis Rn entsprechend dem Versorgungspegel dimensioniert werden. Das bedeutet, für das Sternschaltungswiderstandsnetzwerk 600 können jeweilige Quotienten von jeder von der Mehrzahl von Spannungen V1_bg1 bis Vn_bg1 zu dem Widerstandswert eines jeweiligen Spannungsteilerwiderstands, mit dem die Spannung verbunden ist, gleich sein, wie durch Gleichung 2.1 ausgedrückt: V 1_bg 1 R 1 = V 2_bg 12 R 2 = ⋯ = V n_bg 1 R n = C   ( c o n s t a n t )
    Figure DE102017102499A1_0004
    [constant = Konstante]
  • Dies kann Gleichung 1.2 vereinfachen, was zu Gleichung 2.2 führt: N ⋅ C G T = V cn
    Figure DE102017102499A1_0005
  • In Gleichung 2.2 bezeichnet N die Anzahl von Spannungen, die mit den Eingangsanschlüssen des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks 600 verbunden sind.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel können Rcn und folglich GT dimensioniert sein, um Vcn= 1 V zu erhalten, (aber auch eine unterschiedliche Dimensionierung ist möglich). Im Fall eines einzelnen Domänenausfalls, z. B. bei V1_bg1 (kann aber auf jegliche andere Versorgungsdomäne erweitert werden): V 1 _bg 1 ∗ = V 1 _bg 1 ± Δ V 1 _bg 1 % ⋅ V 1 _bg 1
    Figure DE102017102499A1_0006
  • Gemäß einem Beispiel kann Δv1% auf ±7% eingestellt werden (aber auch andere Werte sind möglich). Die Prozentvariation bezogen auf die mangelhafte Domäne kann die Spannung des zentralen Knoten Vcn widerspiegeln, mit einem solchen Verhältnis, wie es durch Gleichung 3.2 (Gleichung 3.1 in Gleichung 2.2 ersetzen) gegeben ist. V c n ∗ = N ⋅ C G T ± Δ   V 1 % ⋅ C G T
    Figure DE102017102499A1_0007
  • Der Fehler errorVCN%[error = Fehler] in Prozent von Vcn kann durch Gleichung 3.3 gegeben sein: Δ   V 1 % ⋅ C G T N ⋅ C G T = Δ   V 1 % N = e r r o r V C N %
    Figure DE102017102499A1_0008
  • Dies kann bedeuten, dass die Anzahl von zu überwachenden Domänen die Genauigkeitsanforderung von Kreuzprüfungskomparatoren erhöhen kann. Gemäß einem Beispiel können drei Domänen (z. B. N = 3) verwendet werden und der Fehler in %, bezogen auf Vcn, kann 2,33 % sein (hergeleitet von Gleichung 3.3).
  • In 3 kann die Funktionalität eines jeden Komparators (z. B. Komparator 365-1, 365-2, 365-3, 365-4 der zweiten Verifizierungsschaltung) das Sternenzentrum (z. B. den zentralen Knoten) der zwei Zweige von Verteilern (z. B. der Sternschaltungswiderstandsnetzwerke 361-1, 361-2) erfassen und einen Versatz (z. B. eine Eingangsversatzspannung) bereitstellen, die eine Spannung umfasst, die gleichwertig ist zu dem Schaltpegel (z. B. Δ V 1 % ⋅ C G T
    Figure DE102017102499A1_0009
    ). Wenn eine Domäne von ihrem Zielwert um mehr als den erwähnten Versatz abweicht, kann zumindest einer von den Komparatoren auslösen.
  • Das Vorzeichen des Versatzes (z. B. eine Eingangsversatzspannung) kann definieren, ob die Domäne in Überspannungsmodus oder Unterspannungsmodus für einen Zweig von Domänen und umgekehrt für den anderen Zweig auslöst.
  • Bezugnehmend auf ein Beispiel, z. B. V1_bg1 = 1,5 V und ΔV1% = 7 % . Der Schaltpegel der Überspannung kann 1,5 V + 7 %*1,5 V = 1,605 V sein, was Bezug nehmend auf eine gemeinsame Knotenspannung (z. B. des zentralen Knoten 607) 1 V + 2,33 %*1V = 1,0233 V sein kann. Folglich kann ein Versatz (z. B. eine Eingangsversatzspannung) von 23 mV für den Komparator entworfen sein. Die gemeinsame Knotenspannung kann ein Mittelwert von unterschiedlichen Spannungen sein, die von Spannungsteilern hergeleitet sind.
  • Die Gesamtungenauigkeit σvcn,TOT der Kreuzprüfung kann ausgedrückt werden durch: σ vcn ,TOT = σ divider 2 + σ vth ,input 2 + σ voff_bg 2
    Figure DE102017102499A1_0010
  • Die Hauptfehlanpassungsanteile können die Spannungsteiler sein (z. B. die Sternschaltungswiderstandsnetzwerke 361-1, 362, ausgedrückt durch die Varianz σ divider 2
    Figure DE102017102499A1_0011
    [divider = Teiler], das Eingangspaar in die Komparatoren, ausgedrückt durch die Varianz σ vth ,input 2
    Figure DE102017102499A1_0012
    [input = Eingang], und die Bandabstandungenauigkeit, die in der Eingangsversatzspannung reflektiert wird, die den Schaltschwellenwert definiert, wie durch die Varianz σ voff_bg 2
    Figure DE102017102499A1_0013
    ausgedrückt.
  • Die Ungenauigkeitσ% (es ist das Verhältnis, berechnet an den Eingängen des Komparators, zwischen dem Fehler aufgrund der Gesamtfehlanpassung und dem Versatz, der für das Schalten der überwachten Versorgung entworfen ist) des Schaltpegels ist durch Gleichung 4.1 gegeben: σ % = σ vcn ,, TOT Δ   V 1 % ⋅ C G T
    Figure DE102017102499A1_0014
  • Gemäß einem Beispiel σvcn,TOT=1,55 mV und der Versatz, wie bereits erwähnt, Δ V 1 % ⋅ C G T = 23  mV .
    Figure DE102017102499A1_0015
    Dies kann bedeuten, dass die Ungenauigkeit des Schaltpegels 6,7 % ein Sigma ist, was sich aus Gleichung 4.1 ergibt. Folglich kann die Schaltpegelvariation aufgrund von Fehlanpassungsanteilen z. B. sein: Δ V 1 % , v a r i a t i o n = Δ V 1 % ± ( 3 σ % ∗ Δ V 1 % ) = ± 7  % ± 1,4  %
    Figure DE102017102499A1_0016
  • Dies kann bedeuten, dass die Ungenauigkeit eines Kreuzprüfungskomparators (z. B. Komparator 365-1, 365-2, 365-3 und/oder 365-4) in Bezug auf den Schaltpegel einer Versorgungsdomäne gering ist (weil sie Prozent von Prozent ist).
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm einer integrierten Schaltung 700. Die integrierte Schaltung 700 umfasst eine erste Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 722, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer ersten Bandabstand-Referenzspannung 703. Ferner umfasst die integrierte Schaltung 700 eine zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 723, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer zweiten Bandabstand-Referenzspannung 704. Ferner umfasst die integrierte Schaltung 700 eine Spannungsregler-Teilschaltung 721, die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten Versorgungsspannung 701 unter Verwendung der ersten Bandabstand-Referenzspannung 703 und einer zweiten Versorgungsspannung 702 unter Verwendung der zweiten Bandabstand-Referenzspannung 704. Ferner umfasst die integrierte Schaltung 700 eine Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731, die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten inneren Spannung 771 und einer zweiten inneren Spannung 772 von der ersten Versorgungsspannung 701. Die erste innere Spannung 771 nimmt mit einer höheren Rate ab als die zweite innere Spannung 772 in Bezug auf eine abnehmende erste Versorgungsspannung 701. Die Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 ist ausgebildet zum Vergleichen der ersten inneren Spannung 771 mit der zweiten inneren Spannung 772 und zum Anzeigen, welche von der ersten inneren Spannung 771 und der zweiten inneren Spannung 772 größer ist als die andere, durch ein erstes Ausgangssignal 711. Ferner umfasst die integrierte Schaltung 700 eine Komparator-Teilschaltung 765, die ausgebildet ist zum Vergleichen der ersten Versorgungsspannung 701 mit der zweiten Versorgungsspannung 702 und zum Anzeigen einer Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung, die größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, durch ein zweites Ausgangssignal 712.
  • Die integrierte Schaltung 700 erlaubt ein Überwachen der Versorgungsspannungen 701, 702, die von (unabhängigen) Bandabstand-Referenzspannungen 703, 704 hergeleitet sind, die innerhalb der integrierten Schaltung erzeugt werden können. Dies kann die betriebliche Zuverlässigkeit der integrierten Schaltung 700 verbessern. Die Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 kann eine absolute Prüfung der ersten Versorgungsspannung 701 ausführen, was bedeutet, den Pegel der ersten Versorgungsspannung 701 mit Massepotential zu vergleichen. Dies kann erreicht werden durch Herleiten der ersten und der zweiten inneren Spannung 771, 772 von der ersten Versorgungsspannung 701, derart, dass die erste innere Spannung 771 mit einer höheren Rate abnimmt als die zweite innere Spannung 772 in Bezug auf eine abnehmende erste Versorgungsspannung 701. Durch Vergleichen der ersten und der zweiten inneren Spannung 771, 772 kann der Absolutpegel der ersten Versorgungsspannung 701 dann bestimmt und/oder gegen einen vordefinierten (ersten) Schwellenwert verglichen werden.
  • Die Komparator-Teilschaltung 765 kann die erste Versorgungsspannung 701 mit der zweiten Spannung 702 vergleichen und kann somit eine relative Prüfung (oder Kreuzprüfung) zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung 701, 702 ausführen. Dies kann die Herstellungstoleranzen lockern und somit Herstellungskosten und/oder die Größe der integrierten Schaltung 200 reduzieren. Das Ausführen einer absoluten Prüfung einer Spannung (z. B. bezogen auf Massepotential) kann an sich kleinere Herstellungstoleranzen für die Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 erfordern zum Erreichen einer akzeptablen Ungenauigkeit der absoluten Prüfung. Andererseits kann die relative Prüfung zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung 701, 702 an sich größere Herstellungstoleranzen der Komparator-Teilschaltung 765 zum Erreichen einer akzeptablen Ungenauigkeit der relativen Prüfung erlauben, oder eine relative Prüfung kann einfacher zu implementieren sein als eine absolute Prüfung, sodass geringere Herstellungstoleranzen der Komparator-Teilschaltung 765 mit weniger Aufwand erreicht werden können.
  • Somit kann die absolute Prüfung der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 mit einer höheren Ungenauigkeit ausgeführt werden als die relative Prüfung der Komparator-Teilschaltung 765. Bei einer Unsicherheit, die der Ungenauigkeit der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 entspricht, kann die absolute Prüfung der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 dann über das erste Ausgangssignal 711 anzeigen, ob der Absolutpegel der ersten Versorgungsspannung 701 innerhalb eines vordefinierten ersten Toleranzbereichs ist. Um einen Fehlalarm wegen der höheren Ungenauigkeit der absoluten Prüfung der ersten Spannung 701 zu vermeiden, kann ein erster Toleranzbereich der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 weiter gemacht werden.
  • Bei einer geringeren Ungewissheit, die der geringeren Ungenauigkeit der zweiten Komparator-Teilschaltung 765 entspricht, kann die relative Prüfung der Komparator-Teilschaltung 765 über das zweite Ausgangssignal 712 anzeigen, ob eine Abweichung zwischen der ersten Versorgungsspannung 701 und der zweiten Versorgungsspannung 702 kleiner ist als ein vordefinierter zweiter Toleranzbereich (oder ein vordefinierter zweiter Schwellenwert). Angenommen, dass es in den meisten Fällen nur einzelne Fehler gibt, die innerhalb der integrierten Schaltung 700 präsent sind, (z. B. kann entweder die erste oder die zweite Versorgungsspannung zu weit von ihrem jeweiligen Zielwert abweichen), kann ein Bestehen sowohl der absoluten Prüfung als auch der relativen Prüfung anzeigen, dass sowohl die erste als auch die zweite Versorgungsspannung 701, 702 (bezogen auf Massepotential) innerhalb ihres jeweiligen Toleranzbereichs sind. Dieses Ergebnis kann bei einer geringeren Ungenauigkeit der Komparator-Teilschaltung 765 gegeben sein.
  • Die Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 kann zum Beispiel einen Bandabstand-Kernel 720 zum Herleiten der ersten und der zweiten inneren Spannung 771, 772 umfassen. Die Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 kann ferner einen inneren Komparator 750 zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung und zum Bereitstellen des ersten Ausgangssignals 711 umfassen. Die erste und die zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 722, 723 kann jeweils einen eigenen Bandabstand-Kernel zum Bereitstellen der ersten und/oder der zweiten Bandabstand-Referenzspannung 703, 704 umfassen.
  • Gemäß einigen Beispielen können der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 sowie die erste und die zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 722, 723 jeweilige Bandabstand-Kernel umfassen, die einander entsprechen. Dies kann zu einer Korrelation der ersten und der zweiten Versorgungsspannung 701, 702 sowie zu einer Korrelation zwischen der ersten Versorgungsspannung 701 und einem vordefinierten Schwellenwert der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 versus Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen der integrierten Schaltung 700 führen. Dies kann wiederum die Genauigkeit der Überwachung der ersten und der zweiten Versorgungsspannung 701, 702 verbessern, wie in 8 dargestellt, die gelockerte Komparatoranforderungen mit Verwendung von korrelierten Spannungen 800 zeigt. Zum Beispiel können 2 % anstatt 7 % über Temperatur- und Technologieausbreitung erreicht werden. Anders ausgedrückt, aufgrund von Temperatur- (und/oder Herstellungs-) Schwankungen können sowohl die erste als auch die zweite Versorgungsspannung 701, 702 jeweils um maximal 7 % ihres jeweiligen Zielwertes variieren. Aufgrund ihrer Korrelation können die erste und die zweite Versorgungsspannung 701, 702 jeweils möglicherweise nur um 2 % in Bezug zueinander variieren. Somit kann die Ungenauigkeit zum Vergleichen der ersten Versorgungsspannung 701 mit der zweiten Versorgungsspannung 702 an der Komparator-Teilschaltung 765 verringert werden. Ferner kann eine Ungenauigkeitsreduzierung durch Korrelieren der ersten und/oder der zweiten Versorgungsspannung 701, 702 mit einer Eingangsversatzspannung eines Komparators (oder von Komparatoren) und/oder mit einer ADC-Referenzspannung eines ADC (oder von ADCs) der Komparator-Teilschaltung 765 erreicht werden. Dies wird in 8 durch eine skalierte erste Versorgungsspannung dargestellt, die gleich (oder ähnlich) wie eine skalierte Eingangsversatzspannung (oder eine skalierte ADC-Referenzspannung) über Temperatur variiert. Zu diesem Zweck kann die Komparator-Teilschaltung 765 einen Komparator mit einer Eingangsversatzspannung und/oder einem ADC mit einer Referenzspannung umfassen, die durch einen Bandabstand-Kernel erzeugt wird, der dem Bandabstand-Kernel der ersten und/oder der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung 722, 723 entspricht. Ferner kann die erste Versorgungsspannung 701 mit dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 versus Temperatur- (und/oder Herstellungs-) Schwankungen korreliert werden. Dies kann die Ungenauigkeit zum Vergleichen der ersten Versorgungsspannung 701 mit dem vordefinierten (ersten) Schwellenwert der Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 verringern und ist in 8 durch die erste skalierte Versorgungsspannung dargestellt, die gleich (oder ähnlich) wie der skalierte vordefinierte Schwellenwert des Bandabstandkomparators variiert.
  • Die Komparator-Teilschaltung 765 kann ausgebildet sein zum Detektieren einer Überspannung der ersten Versorgungsspannung 701 in Bezug auf die zweite Versorgungsspannung 702 (oder umgekehrt). Die integrierte Schaltung 700 kann eine zusätzliche Komparator-Teilschaltung umfassen, um eine Unterspannung der ersten Versorgungsspannung 701 in Bezug auf die zweite Versorgungsspannung 702 (und/oder umgekehrt) zu detektieren. Die integrierte Schaltung 700 kann weitere zusätzliche Komparator-Teilschaltungen 765 für Redundanz umfassen.
  • Ein Leistungsversorgungsanschluss der Komparator-Teilschaltung 765 kann optional mit der ersten Versorgungsspannung 701 verbunden sein. Dies kann die betriebliche Zuverlässigkeit der integrierten Schaltung 700 verbessern, da ein Ausfall der Versorgungsspannung 701 (z. B. eine zu niedrige Versorgungsspannung) der Komparator-Teilschaltung 765, was einen unzuverlässigen Betrieb der Komparator-Teilschaltung 765 verursachen kann, durch die Bandabstandkomparator-Teilschaltung 731 detektiert werden kann.
  • Das erste und/oder das zweite Ausgangssignal 711, 712 kann jeweils ein Warnsignal, Rücksetzen-Signal, ein Diagnosesignal und/oder ein Unterbrechungssignal sein, das an eine andere Schaltungsanordnung der integrierten Schaltung 700 und/oder an eine Benutzer der integrieren Schaltung 700 bereitgestellt werden kann. Ferner können das erste und das zweite Ausgangssignal 711, 712 kombiniert werden, um ein drittes Ausgangssignal herzuleiten, wie im Kontext des elektrischen Bauelements 200 von 2 erklärt.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 900 zum Überwachen von Spannungen. Das Verfahren 900 umfasst ein Bereitstellen 910 einer ersten und einer zweiten Spannung. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Herleiten 920 einer ersten inneren Spannung und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung. Die erste innere Spannung nimmt mit einer höheren Rate ab als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Vergleichen 930 der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Erzeugen 940 eines ersten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Vergleichen 950 der ersten Spannung mit der zweiten Spannung. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Erzeugen 960 eines zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung mit der zweiten Spannung. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Erzeugen 970 eines dritten Ausgangssignals, wenn zumindest eines von dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal anzeigt, dass zumindest eine von der ersten und der zweiten Spannung außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.
  • Gemäß dem Verfahren 900 können eine absolute Prüfung der ersten Spannung (z. B. relativ zu Massepotential) und eine relative Prüfung zwischen der ersten und der zweiten Spannung (z. B. in Bezug aufeinander) ausgeführt werden. Dies kann die Genauigkeit der Überwachung der Spannungen erhöhen, was wiederum eine höhere betriebliche Stabilität und/oder eine höhere Verfügbarkeit eines elektrischen Bauelements bereitstellen kann, dessen Spannungen gemäß dem Verfahren 900 überwacht werden.
  • Zusätzlich kann das Verfahren 900 ein Bereitstellen eines ersten Bandabstand-Kernels, eines zweiten Bandabstand-Kernels und eines dritten Bandabstand-Kernels umfassen. Der erste Bandabstand-Kernel, der zweite Bandabstand-Kernel und der dritte Bandabstand-Kernel können einander entsprechen. Ferner kann das Verfahren 900 ein Erzeugen einer ersten Referenzspannung unter Verwendung des ersten Bandabstand-Kernels umfassen. Ferner kann das Verfahren 900 ein Erzeugen einer zweiten Referenzspannung unter Verwendung des zweiten Bandabstand-Kernels umfassen. Ferner kann das Verfahren 900 ein Herleiten der ersten Spannung von der ersten Referenzspannung und der zweiten Spannung von der zweiten Referenzspannung umfassen. Ferner kann das Verfahren 900 ein Verwenden des ersten Bandabstand-Kernels umfassen, um die erste und die zweite innere Spannung herzuleiten.
  • Dies kann zu einer Korrelation zwischen der ersten und der zweiten Spannung versus Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen führen, was die Ungenauigkeit beim Vergleichen der ersten mit der zweiten Spannung verringern kann. Ferner kann dies auch zu einer Korrelation zwischen der ersten Spannung und einem vordefinierten Schwellenwert führen, mit dem die erste Spannung verglichen wird. Zum Beispiel kann die erste Spannung an dem vordefinierten Schwellenwert sein, wenn die erste und die zweite innere Spannung gleich sind. Aufgrund der Korrelation kann eine absolute Prüfung der ersten Spannung (die durch Vergleichen der ersten und der zweiten inneren Spannung ausgeführt wird) weniger anfällig sein gegenüber Temperatur- und/oder Herstellungsschwankungen des elektrischen Bauelements, dessen Spannungen gemäß dem Verfahren 900 überwacht werden können. Dies kann die betriebliche Zuverlässigkeit und/oder betriebliche Verfügbarkeit des elektrischen Bauelements erhöhen.
  • Das dritten Ausgangssignal, das beim Ausführen des Verfahrens 900 erzeugt wird, kann ein Warnsignal, ein Rücksetzen-Signal, ein Diagnosesignal und/oder ein Unterbrechungssignal sein, das an eine andere Schaltungsanordnung der Elektrik und/oder an einen Benutzer des elektrischen Bauelements bereitgestellt werden kann.
  • Einige Beispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine Versorgungsdiagnose für Sensoren mit funktionaler Sicherheit. Dies kann eine absolute Prüfung, die sich auf eine Bandabstand-Schaltung (z. B. 2 % Genauigkeit) bezieht, umfassen und kann deutlich genauere Kreuzprüfungen (z. B. 0,2 %) zwischen unterschiedlichen Versorgungsdomänen umfassen (z. B. 0,2 % können mit viel geringerem Aufwand, z. B. Herstellungsaufwand, erreicht werden). Die Kreuzprüfungen können innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs eines jeden Versorgungsgenerators arbeiten und können einen relativen Vergleich anstelle eines absoluten Vergleichs mit Masse vornehmen. Korrelation (Prozessausbreitung und Temperatur) kann zwischen auf Bandabstand basierenden Referenzen, Versorgungsgeneratoren und Rücksetzungen oder Überspannungskomparatoren verwendet werden, um genaue Kreuzprüfungen zu erlauben.
  • Andere Beispiele beziehen sich auf einen dedizierten Analog-Digital-Wandler, der gemultiplext sein kann, um unterschiedliche Domänen zu prüfen. Dies kann eine flexible Verwendung bereitstellen. Allerdings kann die EMV-Robustheit reduziert werden, Herunterklapp-Effekte können auftreten, sein Bereich ist möglicherweise nicht kleiner und er kann in der Architektur komplizierter sein.
  • Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorab detailliert beschriebenen Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben wurden, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein ähnliches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal zusätzlich in das andere Beispiel einzuführen.
  • Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse verschiedener, oben beschriebener Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durch oder veranlassen die Durchführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien sein. Auch sollen weitere Beispiele Computer, Prozessoren oder Steuerungseinheiten programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLA = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-) programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
  • Die Beschreibung und Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Offenbarung dar. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung wie auch bestimmte Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
  • Ein als „Mittel zum...“ Durchführen einer gewissen Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Durchführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die ausgebildet ist für oder geeignet ist für die jeweilige Aufgabe.
  • Funktionen verschiedener, in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zur Bereitstellung eines Sensorsignals“, „Mittel zum Erzeugen eines Sendesignals“ usw. bezeichneter Funktionsblöcke können in Form dedizierter Hardware wie beispielsweise „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ usw. wie auch als Hardware fähig der Ausführung von Software in Verbindung mit zugehöriger Software bereitgestellt werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzigen dedizierten Prozessor, durch einen einzigen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl einzelner Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige oder alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Jedoch ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei weitem nicht ausschließlich auf zur Ausführung von Software fähige Hardware bezogen begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor- (DSP-) Hardware, Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA; FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM; ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) einschließen. Auch kann sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, eingeschlossen sein.
  • Ein Blockdiagramm kann z. B. ein detailliertes Schaltungsdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise kann ein Ablaufdiagramm, ein Flussdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist. In der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren können durch eine Vorrichtung implementiert sein, die Mittel zum Ausführen von jedem der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
  • Es versteht sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig angegeben ist, z. B. aus technischen Gründen. Durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teil-Schritte, -Funktionen, -Prozesse oder -Operationen einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
  • Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims (22)

  1. Ein elektrisches Bauelement (200), umfassend: eine Leistungsversorgungsschaltung (220), die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer ersten Spannung (201) und zumindest einer zweiten Spannung (202); eine erste Verifizierungsschaltung (230), die einen Eingangsanschluss für die erste Spannung (201) umfasst und die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung (201), zum Vergleichen der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung und zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals (211) basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung; eine zweite Verifizierungsschaltung (260), die einen ersten Eingangsanschluss für die erste Spannung (201) und einen zweiten Eingangsanschluss für die zweite Spannung (202) umfasst, und die ausgebildet ist zum Vergleichen der ersten Spannung (201) mit der zweiten Spannung (202) und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals (212) basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung (201) mit der zweiten Spannung (202); und eine Kombinationsschaltung (290), die ausgebildet ist zum Erzeugen eines dritten Ausgangssignals (213), wenn zumindest eines von dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal anzeigt, dass zumindest eine von der ersten und der zweiten Spannung außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.
  2. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Verifizierungsschaltung (230) ausgebildet ist zum Herleiten der ersten und der zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung (201), was verursacht, dass die erste innere Spannung mit einer höheren Rate abnimmt als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung (201).
  3. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Verifizierungsschaltung (230) einen Bandabstandkomparator (331, 400) umfasst, der ausgebildet ist zum Herleiten der ersten und der zweiten inneren Spannung (471, 472) von der ersten Spannung (201) und zum Vergleichen der ersten mit der zweiten inneren Spannung, wobei sowohl ein Erfassungsanschluss als auch ein Leistungsversorgungsanschluss des Bandabstandkomparators (331, 400) mit der ersten Spannung (201) verbunden sind.
  4. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Bandabstand-Kernel (420) des Bandabstandkomparators (331, 400) einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor (421, 422) und einen Widerstand (423) umfasst, wobei die Basis des ersten Bipolartransistors (421) auf demselben elektrischen Potential ist wie die Basis des zweiten Bipolartransistors (422), wobei der Emitter des ersten Bipolartransistors (421) mit einem ersten Anschluss des Widerstands (423) verbunden ist, wobei die erste innere Spannung (471) einem elektrischen Potential eines zweiten Anschlusses des Widerstands (423) entspricht, wobei die zweite innere Spannung (472) einem elektrischen Potential des Emitters des zweiten Bipolartransistors (422) entspricht.
  5. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Verifizierungsschaltung (230) ausgebildet ist zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals (211) basierend darauf, ob die erste Spannung (201) unter einen vordefinierten Schwellenwert fällt, wobei an dem vordefinierten Schwellenwert die erste innere Spannung (471) gleich der zweiten inneren Spannung (472) ist.
  6. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) einen Leistungsversorgungsanschluss aufweist, der mit der ersten Spannung (201) verbunden ist.
  7. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Verifizierungsschaltung (230) ausgebildet ist zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals (211) basierend darauf, ob die erste Spannung (201) unter einen vordefinierten Schwellenwert fällt, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) betriebsunfähig wird, wenn die erste Spannung (201) unter den vordefinierten Schwellenwert fällt.
  8. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Verifizierungsschaltung (230) ausgebildet ist zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals (211) basierend darauf, ob die erste Spannung (201) unter einen vordefinierten Schwellenwert fällt, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) ausgebildet ist zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals (212) basierend darauf, ob die erste Spannung (201) um mehr als einen vordefinierten zweiten Schwellenwert von der zweiten Spannung (202) abweicht, wobei eine Differenz zwischen einem Zielwert der ersten Spannung (201) und dem ersten Schwellenwert zumindest zweimal so groß ist wie der zweite Schwellenwert.
  9. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 3, wobei die Leistungsversorgungsschaltung (220) eine Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung umfasst, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer Referenzspannung, wobei die Leistungsversorgungsschaltung ausgebildet ist zum Herleiten der ersten Spannung (201) von der Referenzspannung, wobei ein Bandabstand-Kernel der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung einem Bandabstand-Kernel des Bandabstandkomparators (331, 400) entspricht.
  10. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 9, wobei ein Schaltbild des Bandabstand-Kernels der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung einem Schaltbild des Bandabstand-Kernels (420) des Bandabstandkomparators (331, 400) entspricht.
  11. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei sich die Abmessungen der Schaltungselemente des Bandabstand-Kernels der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung um weniger als einen Faktor 2 von entsprechenden Abmessungen entsprechender Schaltungselemente des Bandabstand-Kernels (420) des Bandabstandkomparators (331, 400) unterscheiden.
  12. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Leistungsversorgungsschaltung (220) eine zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung umfasst, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer zweiten Referenzspannung, wobei die Leistungsversorgungsschaltung ausgebildet ist zum Herleiten der zweiten Spannung (202) von der zweiten Referenzspannung, wobei ein Bandabstand-Kernel der zweiten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung dem Bandabstand-Kernel der ersten Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung entspricht.
  13. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) einen Komparator (365-1, 365-2, 365-3, 365-4, 500) umfasst, wobei ein erster Erfassungsanschluss des Komparators mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung (260) verbunden ist und ein zweiter Erfassungsanschluss des Komparators mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung (260) verbunden ist, wobei eine Eingangsversatzspannung des Komparators einem vordefinierten Schwellenwert zum Vergleichen der ersten Spannung (201) mit der zweiten Spannung (202) entspricht.
  14. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 13, wobei die Eingangsversatzspannung durch eine Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung (510) der zweiten Verifizierungsschaltung (260) und eine Stromspiegelungs-Teilschaltung (520) der zweiten Verifizierungsschaltung (260) über einen Eingangswiderstand (533) des Komparators, der zwischen den ersten und den zweiten Erfassungsanschluss des Komparators gekoppelt ist, erzeugt wird.
  15. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 14, wobei der Eingangswiderstand (533) des Komparators einem Referenzwiderstand (511) der Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung (510) der zweiten Verifizierungsschaltung (260) entspricht, wobei der Referenzwiderstand (511) ausgebildet ist zum Erzeugen eines Referenzstroms der Stromspiegelungs-Teilschaltung (520), wobei ein gespiegelter Strom der Stromspiegelungs-Teilschaltung (520) durch den Eingangswiderstand (533) fließt.
  16. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) einen zweiten Komparator umfasst, wobei ein erster Erfassungsanschluss des zweiten Komparators mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung (260) verbunden ist und ein zweiter Erfassungsanschluss des zweiten Komparators mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung (260) verbunden ist.
  17. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 16, wobei ein Leistungsversorgungsanschluss des ersten Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung (260) mit der ersten Spannung (201) verbunden ist, wobei ein Leistungsversorgungsanschluss des zweiten Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung (260) mit der zweiten Spannung (202) verbunden ist.
  18. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der erste Komparator ausgebildet ist zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals( 212) basierend darauf, ob die erste Spannung (201) die zweite Spannung (202) um mehr als den vordefinierten Schwellenwert überschreitet, wobei der zweite Komparator ausgebildet ist zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals (212) basierend darauf, ob die erste Spannung (201) unter die zweite Spannung (202) um mehr als den vordefinierten Schwellenwert fällt.
  19. Das elektrische Bauelement (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) einen Analog-Digital-Wandler umfasst, wobei ein Eingangsabgriffsanschluss des Analog-Digital-Wandlers mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Verifizierungsschaltung (260) verbunden ist, wobei eine Referenzspannung des Analog-Digital-Wandlers durch einen Bandabstand-Kernel des elektrischen Bauelements (200) erzeugt wird.
  20. Das elektrische Bauelement (200) gemäß Anspruch 9, wobei die Leistungsversorgungsschaltung (220) ausgebildet ist zum Herleiten einer Mehrzahl von Spannungen von der Referenzspannung, die durch die Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung der Leistungsversorgungsschaltung (220) bereitgestellt ist, wobei die zweite Verifizierungsschaltung (260) ein Sternschaltungswiderstandsnetzwerk (600) umfasst, wobei jede von der Mehrzahl von Spannungen mit einem jeweiligen Eingangsanschluss des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks (600) verbunden ist, wobei ein zentraler Knoten (607) des Sternschaltungswiderstandsnetzwerks (600) mit einem Erfassungsanschluss eines Komparators der zweiten Verifizierungsschaltung (260) verbunden ist.
  21. Eine integrierte Schaltung (700), umfassend: eine erste Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung (722), die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer ersten Bandabstand-Referenzspannung (703); eine zweite Bandabstand-Spannungsreferenz-Teilschaltung (723), die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer zweiten Bandabstand-Referenzspannung (704); eine Spannungsregler-Teilschaltung (721), die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten Versorgungsspannung (701) unter Verwendung der ersten Bandabstand-Referenzspannung (703) und einer zweiten Versorgungsspannung (702) unter Verwendung der zweiten Bandabstand-Referenzspannung (704); eine Bandabstandkomparator-Teilschaltung (731), die ausgebildet ist zum Herleiten einer ersten und einer zweiten inneren Spannung (771, 772) von der ersten Versorgungsspannung (701), wobei die erste innere Spannung (771) mit einer höheren Rate abnimmt als die zweite innere Spannung (772) in Bezug auf eine abnehmende erste Versorgungsspannung (701), wobei die Bandabstandkomparator-Teilschaltung (731) ausgebildet ist zum Vergleichen der ersten inneren Spannung (771) mit der zweiten inneren Spannung (772) und zum Anzeigen, welche von der ersten und der zweiten inneren Spannung größer ist als die andere, durch ein erstes Ausgangssignal (711); und eine Komparator-Teilschaltung (765), die ausgebildet ist zum Vergleichen der ersten Versorgungsspannung (701) mit der zweiten Versorgungsspannung (702) und zum Anzeigen einer Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung, die größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, durch ein zweites Ausgangssignal (712).
  22. Ein Verfahren (900) zum Überwachen von Spannungen, das Verfahren (900) umfassend: Bereitstellen (910) einer ersten und einer zweiten Spannung; Herleiten (920) einer ersten inneren und einer zweiten inneren Spannung von der ersten Spannung, wobei die erste innere Spannung mit einer höheren Rate abnimmt als die zweite innere Spannung in Bezug auf eine abnehmende erste Spannung; Vergleichen (930) der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung; Erzeugen (940) eines ersten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten inneren Spannung mit der zweiten inneren Spannung; Vergleichen (950) der ersten Spannung mit der zweiten Spannung; Erzeugen (960) eines zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Vergleich der ersten Spannung mit der zweiten Spannung; und Erzeugen (970) eines dritten Ausgangssignals, wenn zumindest eines von dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal anzeigt, dass zumindest eine von der ersten und der zweiten Spannung außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches ist.
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