DE102018221294B4 - LDO-Regler mit Schaltungen zur Reduzierung von Rauschen - Google Patents

Abstract

Ein linearer Spannungsregler (2), der ein erstes Rauschenreduktionsfilter (21), eine Fehlerverstärkerschaltung (22) und eine Durchlassvorrichtung (23) aufweist, wobei- die Durchlassvorrichtung (23) zwischen einem Eingangsanschluss des Reglers und einem Ausgangsanschluss des Reglers gekoppelt ist;- die Fehlerverstärkerschaltung (22) konfiguriert ist zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung (23) basierend auf einem gefilterten Referenzsignal und einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers; und- das erste Rauschenreduktionsfilter (21) konfiguriert ist zum Erzeugen des gefilterten Referenzsignals basierend auf einer Referenzspannung einer Referenzspannungsquelle (27) durch Reduzieren von Rauschen, das von der Referenzspannungsquelle (27) stammt, oder Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten (281, 282) erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle (27) und dem ersten Rauschenreduktionsfilter (21) gekoppelt sind; wobei die Fehlerverstärkerschaltung (22)- einen ersten Fehlerverstärker (80) und einen zweiten Fehlerverstärker (81) aufweist, wobei beide Verstärker konfiguriert sind zum Vergleichen des gefilterten Referenzsignals, das von dem ersten Rauschenreduktionsfilter (21) erzeugt wird, und eines Signals, das die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers angibt;- eine Zerhackereinheit (82) mit einem ersten Zerhackerschalter (83) und einem zweiten Zerhackerschalter (84) aufweist, wobei der erste Zerhackerschalter (83) konfiguriert ist zum periodischen Trennen, basierend auf einem Zerhackersignal, eines Ausgangs des ersten Fehlerverstärkers (80) von einem Ausgang der Zerhackereinheit, wobei der zweite Zerhackerschalter (84) konfiguriert ist zum periodischen Trennen, basierend auf einem invertierten Zerhackersignal, eines Ausgangs des zweiten Fehlerverstärkers (81) von dem Ausgang der Zerhackereinheit, wobei das invertierte Zerhackersignal eine invertierte Version des Zerhackersignals ist; und- eine Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) aufweist, die konfiguriert ist zum Erzeugen des Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung (23) durch Reduzieren eines durch den ersten Zerhackerschalter (83) und den zweiten Zerhackerschalter (84) erzeugten Zerhackerrauschens; und wobei zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters (21) und den Eingängen des ersten Fehlerverstärkers (80) keine Zerhackerschalter gekoppelt sind und zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters (21) und den Eingängen des zweiten Fehlerverstärkers (81) keine Zerhackerschalter gekoppelt sind.

Description

• Technisches Gebiet
• Das vorliegende Dokument betrifft lineare Spannungsregler. Insbesondere betrifft das vorliegende Dokument Low-Dropout(LDO)-Regler mit Schaltungen zur Reduzierung von Rauschen.
• Hintergrund
• Ein Low-Dropout(LDO)-Regler ist ein linearer Gleichstrom(DC - direct current) - Spannungsregler, der seine Ausgangsspannung selbst dann regeln kann, wenn die Versorgungsspannung sehr nahe an der Ausgangsspannung ist. Im Vergleich zu anderen Typen von DC-zu-DC-Reglern können LDO-Regler eine kleinere Gesamtgröße haben, da keine großen Induktoren oder Transformatoren erforderlich sind. Weiter gibt es im Vergleich zu Schaltreglern kein Schaltrauschen, da in typischen LDO-Reglern kein Schalten stattfindet. Da LDO-Regler typischerweise aus einer Referenzspannungsquelle, einem Verstärker und einem Durchlasselement bestehen, sollte die Einfachheit der Gestaltung des Reglers als ein zusätzlicher Vorteil von LDO-Reglern erwähnt werden.
• Wenn LDO-Regler zur Versorgung rauschempfindlicher analoger Schaltungen verwendet werden, wird eine Rauschenreduzierung in dem Gestaltungsprozess wichtig. Solche rauschempfindlichen analogen Schaltungen können z.B. Analogzu-Digital-Wandler, Digital-zu-Analog-Wandler, spannungsgesteuerte Oszillatoren, Phasenregelkreise und Hochgeschwindigkeitstakte aufweisen. Wenn zum Beispiel ein LDO-Regler verwendet wird, um eine Versorgungs- oder Referenzspannung an einen 12-Bit-, 16-Bit- oder 18-Bit-Analög-zu-Digital-Wandler vorzusehen, kann die Genauigkeit des niedrigstwertigen Bits (LSB - least significant bit) stark von der Genauigkeit der Versorgungs- oder Referenzspannung abhängen, die von dem LDO-Regler vorgesehen wird.
• Das vorliegende Dokument befasst sich mit dem technischen Problem eines Vor- -sehens eines LDO-Reglers mit Rauschenreduzierungsschaltungen, um ein Rauschen einer breiten Frequenzbandbreite signifikant zu reduzieren, ohne externe Schaltungskomponenten zu verwenden. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe des vorliegenden Dokuments, Schaltungen zur Rauschenreduzierung vorzusehen, die die Last- und Leitungstransientenantwort des LDOs nicht beeinflussen.
• R. Magod, N. Suda, V. Ivanov, R. Balasingam und B. Bakkaloglu, „A Low-Noise Output Capacitorless Low-Dropout Regulator With a Switched-RC Bandgap Reference," in IEEE Transactiöns on Power Electronics, vol. 32, no. 4, pp. 2856-2864, April 2017, beschreibt einen low-noise low-dropout (LN-LDO) Regulierer. Ein geschalteter Kondensator-Filter wird verwendet, um das Chopperrauschen zu eleminieren. Ein thermisches Rauschen der Spannungsquelle wird reduziert durch Verwendung eines passiven DC-Filters.
• US 2010 / 0 188 141 A1 beschreibt eine Schaltung, die eine konstante Spannung erzeugt. Ein Spannungsversatz wird mit Hilfe gespeicherter Korrekturwerte eliminiert.
• Zusammenfassung
• Gemäß einem Aspekt kann ein linearer Spannungsregler ein erstes Rauschenreduktionsfilter, eine Fehlerverstärkerschaltung und eine Durchlassvorrichtung aufweisen. Die Durchlassvorrichtung kann zwischen einem Eingangsanschluss des Reglers und einem Ausgangsanschluss des Reglers gekoppelt sein. Die Fehlerverstärkerschaltung kann konfiguriert sein zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung basierend auf einem gefilterten Referenzsignal und einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers. Das erste Rauschenreduktionsfitter kann konfiguriert sein zum Erzeugen des gefilterten Referenzsignals basierend auf einer Referenzspannung einer Referenzspannungsquelle durch Reduzieren von Rauschen, das von der Referenzspannungsquelle stammt, oder Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle und dem ersten Rauschenreduktionsfilter gekoppelt sind.
• Zum Beispiel kann der lineare Spannungsregler ein Lbw-Dropout(LDO)-Regler sein. Die Durchlassvorrichtung kann ein Durchlasstransistor sein, wie z.B. ein p-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET - metal-oxidesemiconductor field effect transistor). Zum Beispiel kann ein Source-Anschluss des Durchlasstransistors mit dem Eingangsanschluss des Reglers gekoppelt sein, ein Drain-Anschluss des Durchlasstransistors kann mit dem Ausgangsanschluss des Reglers gekoppelt sein und ein Gate-Anschluss des Durchlasstransistors kann mit einem Ausgang der Fehlerverstärkerschaltung gekoppelt sein zum Empfangen des von der Fehlerverstärkerschaltung erzeugten Steuersignals.
• Die eine oder mehreren passiven Komponenten können z.B. Transistoren sein. Zum Beispiel kann der lineare Spannungsregler zwei Transistoren aufweisen, die als Serienverbindung angeordnet sind, um einen Spannungsteiler mit hohem Widerstand zu bilden. Die Fehlerverstärkerschaltung kann konfiguriert sein zum Bestimmen des Steuersignals durch Verstärken einer Differenz zwischen dem gefilterten Referenzsignal und der Ausgangsspannung. In anderen Worten kann der lineare Spannungsregler eine Rückkopplungsschaltung aufweisen zum Vorsehen der Ausgangsspannung an einem Eingang der Fehlerverstärkerschaltung. Insbesondere kann die Rückkopplungsschaltung den Ausgangsanschluss des Reglers direkt mit dem Eingang der Fehlerverstärkerschaltung verbinden und keine passiven Komponenten können ein Rauschen innerhalb dieser Rückkopplungsschaltung erzeugen. Diese Konfiguration kann auch als Konfiguration mit Verstärkungsfaktor Eins bezeichnet werden. Die beschriebene Konfiguration ermöglicht, dass das erste Rauschenreduktionsfilter das gesamte Rauschen herausfiltert, das von der Referenzspannungsquelle erzeugt wird, oder das Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle und dem ersten Rauschenreduktionsfilter gekoppelt sind. Infolgedessen wird das Ausgangsrauschen an dem Ausgangsanschluss des Reglers als Eingangsrauschen der Fehlerverstärkerschaltung rückgekoppelt, und dieses Ausgangsrauschen wird durch das Rauschen der Fehlerverstärkerschaltung und das Rauschen der Durchlassvorrichtung selbst dominiert.
• Als weiteren Vorteil hat der beschriebene lineare Spannungsregler einen eingebauten Rauschenreduzierungsmechanismus und erfordert keine externen Komponenten zur Rauschenreduzierung, wenn der lineare Spannungsregler verwendet wird, um eine Referenzspannung für eine rauschempfindliche elektronische Schaltung zu erzeugen.
• Weiter kann das erste Rauschenreduktionsfilter eine spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS -voltage controlled current source), einen Filterkondensator und einen Filterschalter aufweisen, der konfiguriert sind, um einen Ausgang der VCCS periodisch von einem ersten Anschluss des Filterkondensators zu trennen.
• Die VCCS kann auch als Transkonduktor oder als Transkonduktanzverstärker bezeichnet werden. Die VCCS kann konfiguriert sein zum Ausgeben von Strom proportional zu ihrer Eingangsspannung, d.h. Strom proportional zu einer Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung an einem ersten Eingangsanschluss der VCCS und einer Spannung an einem zweiten Eingangsanschluss der VCCS. Der Filterschalter kann mit jeder geeigneten Vorrichtung implementiert werden, wie zum Beispiel einem MOSFET, einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT - insulated-gate bipolar transistor), einem MOS-Gate-Thyristor oder anderen geeigneten Leistungsvorrichtungen. Der Filterschalter kann ein Gate haben, an das ein entsprechendes Schaltsignal angelegt werden kann, um den Filterschalter einzuschalten (d.h. den Filterschalter zu schließen) oder um den Filterschalter auszuschalten (d.h. den Filterschalter zu öffnen).
• Ein anderer Anschluss des Filterkondensators kann mit einem Referenzpotential verbunden sein. In diesem Dokument wird der Begriff „Referenzpotential“ im weitest möglichen Sinne verstanden. Insbesondere ist das Referenzpotential nicht auf Masse beschränkt, d.h. ein Referenzpotential mit einer direkten physikalischen Verbindung zu Erde. Vielmehr kann sich der Begriff „Referenzpotential“ auf einen beliebigen Referenzpunkt beziehen, zu dem und von dem elektrische Ströme fließen können oder von dem Spannungen gemessen werden können. Darüber hinaus sollte angemerkt werden, dass die in diesem Dokument angeführten Referenzpotentiale nicht unbedingt denselben physikalischen Kontakt betreffen müssen. Stattdessen können die in diesem Dokument angeführten Referenzpotentiale verschiedene physikalische Kontakte betreffen, obwohl zur leichteren Darstellung auf „das“ Referenzpotential Bezug genommen wird.
• Mit Hilfe der VCCS und des Filterschalters kann ein Tiefpassfilter implementiert werden. Durch Reduzieren eines Arbeitszyklusses des an den Filterschalter angelegten Schaltsignals kann weiter eine Grenzfrequenz dieses Tiefpassfilters reduziert werden, ohne die Kapazität des Filterkondensators zu erhöhen. Umgekehrt kann, wenn die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters konstant gehalten wird, die Kapazität des Filterkondensators verringert werden, was zu einem kleineren Formfaktor des ersten Rauschenreduktionsfilters führt. In dieser Hinsicht kann der Arbeitszyklus des Schaltsignals als das Verhältnis zwischen der Zeit, zu der der Filterschalter geschlossen ist, und der Zeit, zu der der Filterschalter offen ist, definiert werden.
• Die VCCS kann so konfiguriert sein zum Empfangen, an dem ersten Eingangsanschluss der VCCS, eines ungefilterten Referenzsignals, zum Empfangen, an dem zweiten Eingangsanschluss der VCCS, des gefilterten Referenzsignals von einem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters und zum Erzeugen eines Ausgangsstroms der VCCS basierend auf einer Differenz zwischen dem ungefilterten Referenzsignal und dem gefilterten Referenzsignal. In anderen Worten kann das erste Rauschenreduktionsfilter eine Rückkopplungsschleife aufweisen, um eine Ausgangsspannung von dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters an den zweiten Eingangsanschluss der VCCS vorzusehen. Der Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters kann mit dem ersten Anschluss des Filterkondensators verbunden sein.
• Die Fehlerverstärkerschaltung kann einen ersten Fehlerverstärker und einen zweiten Fehlerverstärker aufweisen, wobei beide Verstärker konfiguriert sein können, um das gefilterte Referenzsignal, das von dem ersten Rauschenreduktionsfilter erzeugt wird, und ein Signal zu vergleichen, das die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers angibt. In anderen Worten kann die Rückkopplungsschleife sowohl mit dem ersten Fehlerverstärker als auch mit dem zweiten Fehlerverstärker verbunden sein.
• Die Fehlerverstärkerschaltung kann weiter eine Zerhackereinheit mit einem ersten Zerhackerschalter und einem zweiten Zerhackerschalter aufweisen, wobei der erste Zerhackerschalter konfiguriert sein kann zum periodischen (Verbinden und) Trennen, basierend auf einem Zerhackersignal, eines Ausgangs des ersten Fehlerverstärkers von einem Ausgang der Zerhackereinheit, wobei der zweite Zerhackerschalter konfiguriert sein kann zum periodischen (Verbinden und) Trennen, basierend auf einem invertierten Zerhackersignal, eines Ausgangs des zweiten Fehlerverstärkers von dem Ausgang der Zerhackereinheit, wobei das invertierte Zerhackersignal eine invertierte Version des Zerhackersignals sein kann. Wieder können die Zerhackerschalter unter Verwendung eines Typs von bekannten Schaltelementen implementiert werden. Die beschriebene Zerhackereinheit ermöglicht eine Modulation von 1/f-Rauschen (auch als rosa Rauschen, Flicker-Rauschen oder Flick-Rauschen bekannt) in einer hohen Frequenz.
• Insbesondere können zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters und den Eingängen des ersten Fehlerverstärkers keine Zerhackerschalter gekoppelt sein. Darüber hinaus können zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters und den Eingängen des zweiten Fehlerverstärkers keine Zerhackerschalter gekoppelt sein. Ein erster Vorteil keiner Verwendung von Zerhackerschaltern vor der Verstärkerstufe ist, dass die Frequenz des Zerhackersignals wesentlich erhöht werden kann, ohne die Leistung der gesamten Verstärkerschaltung einzuschränken, d.h. ohne zu geradzahligen Harmonischen und einer geringeren DC-Verstärkung der gesamten Fehlerverstärkerschaltung zu führen. Ein zweiter Vorteil des Fehlens von Zerhackerschaltern zwischen dem ersten Rauschenreduktionsfilter und den Fehlerverstärkern wird deutlich, wenn der Filterkondensator an dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters berücksichtigt wird. Durch kontinuierliches Schalten eines Potentialzerhackerschalters, der mit dem Filterkondensator verbunden ist, würde ein signifikanter Verlust des Filterkondensators auftreten, was zu einer fehlerhaften Eingangsspannung an dem Eingang der Fehlerverstärkerschaltung führt. Sowohl der signifikante Verlust als auch der fehlerhafte Eingang wird vermieden durch die vorgestellte Gestaltung einer Fehlerverstärkerschaltung, die Zerhackerschalter nur nach dem ersten und dem zweiten Fehlerverstärker hat.
• Die Fehlerverstärkerschaltung kann weiter ein zweites Rauschenreduktionsfilter aufweisen, das konfiguriert ist zum Erzeugen des Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung durch Reduzieren (Herausfiltern) des durch den ersten Zerhackerschalter und den zweiten Zerhackerschalter erzeugten Zerhackerrauschens: Somit ermöglicht das zweite Rauschenreduktionsfilter eine Unterdrückung oder Eliminierung des modulierten 1/f-Rauschens, das durch die Zerhackereinheit moduliert wird. Insbesondere kann das zweite Rauschenreduktionsfilter eine Abtast-Halte-Schaltung aufweisen, die konfiguriert ist zum Reduzieren des Zerhackerrauschens durch Herausfiltern von Signalkomponenten bei ungeradzahligen Harmonischen einer Zerhackerfrequenz. Das zweite Rauschenreduktionsfilter kann einen Abtastschalter, einen Abtastkondensator, einen Übertragungsschalter und einen Haltekondensator aufweisen. Der Abtastschalter kann konfiguriert sein zum Übertragen von elektrischer Ladung von einem Eingang der Abtast-Halte-Schaltung zu dem Abtastkondensator. Der Übertragungsschalter kann konfiguriert sein zum Übertragen von elektrischer Ladung von dem Abtastkondensator zu dem Haltekondensator, der mit einem Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist. Die Abtast-Halte-Schaltung kann konfiguriert sein zum Steuern des Abtastschalters und des Übertragungsschalters derart, dass die Schalter gegenphasig geschaltet werden. Die Abtast-Halte-Schaltung kann konfiguriert sein zum Steuern des Abtastschalters basierend auf einem Abtastsignal, wobei eine Abtastfrequenz des Abtastsignals einer Zerhackerfrequenz des Zerhackersignals entspricht.
• Der lineare Spannungsregler kann weiter einen Vorverstärker aufweisen, der konfiguriert ist zum Vorverstärken der Referenzspannung der Referenzspannungsquelle entsprechend einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers. Darüber hinaus kann die Fehlerverstärkerschaltung zusammen mit der Durchlassvorrichtung in einer Konfiguration mit Verstärkungsfaktor Eins konfiguriert sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren für einen Betrieb eines linearen Spannungsreglers beschrieben. Das Verfahren kann Schritte aufweisen, die den Merkmalen des in diesem Dokument beschriebenen linearen Spannungsreglers entsprechen. Insbesondere kann der lineare Spannungsregler ein erstes Rauschenreduktionsfilter, eine Fehlerverstärkerschaltung und eine Durchlassvorrichtung aufweisen, wobei die Durchlassvorrichtung zwischen einem Eingangsanschluss des Reglers und einem Ausgangsanschluss des Reglers gekoppelt ist. Das Verfahren kann ein Erzeugen, durch die Fehlerverstärkerschaltung, eines Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung basierend auf einem gefilterten Referenzsignal und einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers aufweisen. Das Verfahren kann ein Erzeugen, durch das erste Rauschenreduktionsfilter, des gefilterten Referenzsignals basierend auf einer Referenzspannung einer Referenzspannungsquelle aufweisen durch Reduzieren von Rauschen, das von der Referenzspannungsquelle stammt, oder Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle und dem ersten Rauschenreduktionsfilter gekoppelt sind.
• Das erste Rauschenreduktionsfilter kann eine spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS - voltage controlled current source), einen Filterkondensator und einen Filterschalter aufweisen. Das Verfahren kann ein periodisches Trennen eines Ausgangs der VCCS von einem ersten Anschluss des Filterkondensators unter Verwendung des Filterschalters aufweisen. Weiter kann das Verfahren aufweisen ein Empfangen, an einem ersten Eingangsanschluss der VCCS, eines ungefilterten Referenzsignals, ein Empfangen, an einem zweiten Eingangsanschluss der VCCS, des gefilterten Referenzsignals von einem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters, und ein Erzeugen eines Ausgangsstroms der VCCS basierend auf einer Differenz zwischen dem ungefilterten Referenzsignal und dem gefilterten Referenzsignal.
• Die Fehlerverstärkerschaltung kann einen ersten Fehlerverstärker und einen zweiten Fehlerverstärker aufweisen, und das Verfahren kann aufweisen ein Vergleichen, durch beide Fehlerverstärker parallel, des gefilterten Referenzsignals, das von dem ersten Rauschenreduktionsfilter erzeugt wird, und eines Signals, das die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers angibt.
• Die Fehlerverstärkerschaltung kann weiter eine Zerhackereinheit mit einem ersten Zerhackerschalter und einem zweiten Zerhackerschalter aufweisen. Das Verfahren kann dann ein periodisches Trennen, durch den ersten Zerhackerschalter, basierend auf einem Zerhackersignal, eines Ausgangs des ersten Fehlerverstärkers von einem Ausgang der Zerhackereinheit aufweisen. Das Verfahren kann auch ein periodisches Trennen, durch den zweiten Zerhackerschalter, basierend auf einem invertierten Zerhackersignal, eines Ausgangs des zweiten Fehlerverstärkers von dem Ausgang der Zerhackereinheit aufweisen, wobei das invertierte Zerhackersignal eine invertierte Version des Zerhackersignals ist. Zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters und den Eingängen des ersten Fehlerverstärkers können keine Zerhackerschalter geschaltet sein. Zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters und den Eingängen des zweiten Fehlerverstärkers können keine Zerhackerschalter geschaltet sein.
• Die Fehlerverstärkerschaltung kann weiter ein zweites Rauschenreduktionsfilter aufweisen. Das Verfahren kann ein Erzeugen, durch das zweite Rauschenreduktionsfilter, des Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung aufweisen durch Reduzieren eines Zerhackerrauschens, das durch den ersten Zerhackerschalter und den zweiten Zerhackerschalter erzeugt wird. Das zweite Rauschenreduktionsfilter kann eine Abtast-Halte-Schaltung aufweisen, und das Verfahren kann ein Reduzieren, durch die Abtast-Halte-Schaltung, des Zerhackerrauschens aufweisen durch Herausfiltern von Signalkomponenten bei ungeradzahligen Harmonischen einer Zerhackerfrequenz. Das zweite Rauschenreduktionsfilter kann einen Abtastschalter, einen Abtastkondensator, einen Übertragungsschalter und einen Haltekondensator aufweisen. Das Verfahren kann ein Übertragen, durch den Abtastschalter, einer elektrischen Ladung von einem Eingang der Abtast-Halte-Schaltung zu dem Abtastkondensator und ein Übertragen, durch den Übertragungsschalter, einer elektrischen Ladung von dem Abtastkondensator zu dem Haltekondensator aufweisen, der mit einem Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist. Das Verfahren kann ein Steuern des Abtastschalters und des Übertragungsschalters aufweisen derart, dass die Schalter gegenphasig geschaltet werden. Darüber hinaus kann das Verfahren ein Steuern des Abtastschalters basierend auf einem Abtastsignal aufweisen, wobei eine Abtastfrequenz des Abtastsignals gleich einer Zerhackerfrequenz des Zerhackersignals ist.
• Das Verfahren kann ein Vorverstärken der Referenzspannung der Referenzspannungsquelle entsprechend einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers aufweisen. Das Verfahren kann ein Konfigurieren der Fehlerverstärkerschaltung zusammen mit der Durchlassvorrichtung in einer Konfiguration mit Verstärkungsfaktor Eins aufweisen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Softwareprogramm beschrieben. Das Softwareprogramm kann zur Ausführung auf einem Prozessor und zum Durchführen der in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Verfahrensschritte, wenn von dem Prozessor ausgeführt, ausgebildet sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein Softwareprogramm aufweisen, das zur Ausführung auf einem Prozessor und zum Durchführen der in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Verfahrensschritte, wenn von dem Prozessor ausgeführt, ausgebildet ist.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt beschrieben. Das Computerprogrammprodukt kann Anweisungen zum Durchführen der in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Verfahrensschritte aufweisen, wenn von dem Prozessor ausgeführt.
• Es sollte angemerkt werden, dass die Verfahren und Systeme, einschließlich ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele, wie in dem vorliegenden Dokument beschrieben, eigenständig oder in Kombination mit den anderen in diesem Dokument offenbarten Verfahren und Systemen verwendet werden können. Darüber hinaus sind die in dem Kontext eines Systems dargelegten Merkmale auch auf ein entsprechendes Verfahren anwendbar. In dem vorliegenden Dokument bezieht sich der Begriff „koppeln“ oder „gekoppelt“ auf Elemente, die in elektrischer Kommunikation miteinander sind, entweder direkt verbunden, z.B. über Drähte, oder auf andere Weise.
• Figurenliste
• Die vorliegende Erfindung wird auf beispielhafte Weise und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf ähnliche oder identische Elemente beziehen, und in denen
• 1 eine herkömmliche Struktur eines LDO-Reglers zeigt;
• 2 ein Beispiel für einen vorgeschlagenen LDO-Regler mit Schaltungen zur Rauschenreduktion zeigt;
• 3 ein Beispiel für ein vorgeschlagenes getaktetes Rauschenreduktionsfilter zeigt, das einen Takt mit einem sehr kleinen Schaltarbeitszyklus (Φ_DUTYCYCLE) verwendet;
• 4 Bode-Betragsantworten von dem getakteten Rauschenreduktionsfilter mit Schaltarbeitszyklen Φ_DUTYCYCLE = 1 und Φ_DUTYCYCLE = 0,025% zeigt;
• 5 einen herkömmlichen Fehlerverstärker eines Zerhackertyps zeigt;
• 6 eine Implementierung eines Zerhackers und Zerhackertakts zeigt;
• 7 eine Frequenzbereichsdarstellung von Signalen innerhalb eines herkömmlichen Fehlerverstärkers eines Zerhackertyps zeigt;
• 8 ein Beispiel für einen vorgeschlagenen Fehlerverstärker des Zerhackertyps zeigt;
• 9 Beispiele für Implementierungen von S/H(sampling-and-hold - Abtast-Halte-)-Schaltung, Zerhacken und S/H-Takten zeigt;
• 10 Beispiele für eine Frequenzbereichsdarstellung von Signalen innerhalb des vorgeschlagenen Fehlerverstärkers des Zerhackertyps zeigt; und
• 11 Spannungsrauschspektraldichten des vorgeschlagenen Fehlerverstärkers des Zerhackertyps zeigt.
• Detaillierte Beschreibung
• 1 zeigt eine herkömmliche Struktur eines LDO-Reglers 1. Im Allgemeinen besteht der herkömmliche LDO-Regler 1 aus vier Haupteinheiten: eine Spannungsreferenzquelle 11, ein Fehlerverstärker 12, ein Durchlasstransistor 13 und ein Hochwiderstandsteiler 14. Der Durchlasstransistor 13 an dem Ausgang ist in einer Common-Source-Konfiguratiön konfiguriert. Aufgrund ihres hohen Transkonduktanzwerts und einer großen Geometrievorrichtung kann die Rauschenspannungsquelle des Durchlasstransistors 13 ignoriert werden. Gemäß der Rauschenstudie der herkömmlichen LDO-Reglerstruktur kann die gesamte Ausgangsrauschenspannung über eine Bandbreite von f₁ bis f₂ wie folgt bestimmt werden: $$V_{N\_OUT}=\sqrt{{\displaystyle \underset{f1}{\overset{f2}{\int }}{\left(S_{N\_OUT}\right)}^2\ast df}}$$

  

  $$V_{N\_OUT}=\sqrt{{\displaystyle \underset{f1}{\overset{f2}{\int }}(S_{N\_R1}^2+{\left(\frac{R1}{R2}\right)}^2\ast S_{N\_R2}^2+{\beta }^2\ast S^2{}_{N\_VREF}+{\beta }^2\ast S^2{}_{N\_A1\_WN}+{\beta }^2\ast S^2{}_{N\_A1\_FN})\ast df}}$$

  
• In den obigen Gleichungen werden die folgenden Variablen verwendet:
• - Die Spannungsrauschspektraldichte in V/sqrt (Hz) jeder Haupteinheit wird mit S_{N_XX} bezeichnet.
• - S_{N_A1_WN} ist die weiße Spannungsrauschspektraldichte des Fehlerverstärkers 12 (d.h. seine Spannungsrauschspektraldichte variiert nicht mit der Frequenz).
• -S_{N_A1_FN} ist die 1/f-Spannungsrauschspektraldichte des Fehlerverstärkers 12 (d.h. seine Spannungsrauschspektraldichte ist umgekehrt proportional zu der Quadratwurzel der Frequenz).
• - β ist die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises und β = V_OUT / V_REF = 1 + R1/ R2.
• - S_{N_OUT} ist die LDO-Ausgangsspannungsrauschspektraldichte in V/sqrt (Hz).
• 2 zeigt ein Beispiel für einen vorgeschlagenen LDO-Regler 2 mit Schaltungen zur Rauschenreduktion. Der LDO-Regler 2 weist ein erstes Rauschenreduktionsfilter 21, eine Fehlerverstärkerschaltung 22 und eine Durchlassvorrichtung 23 auf. Die Durchlassvorrichtung 23 ist zwischen einem Eingangsanschluss des Reglers 2 und einem Ausgangsanschluss des Reglers 2 gekoppelt. Die Fehlerverstärkerschaltung 22 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern der Durchlassvorrichtung 23 basierend auf einem gefilterten Referenzsignal 24 und einer Ausgangsspannung 25 an dem Ausgangsanschluss des Reglers 2. Das erste Rauschenreduktionsfilter 21 erzeugt das gefilterte Referenzsignal 24 basierend auf einer Referenzspannung 26 einer Referenzspannungsquelle 27 durch Reduzieren von Rauschen, das von der Referenzspannungsquelle 27 stammt, oder Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten 281, 282 erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle 27 und dem ersten Rauschenreduktionsfilter 21 gekoppelt sind. Der Regler umfasst auch eine optionale Vorverstärkerschaltung 29.
• 3 zeigt ein Beispiel für ein vorgeschlagenes getaktetes Rauschenreduktionsfilter 3 unter Verwendung eines Takts mit einem sehr kleinen Schaltarbeitszyklus (Φ_DUTYCYCLE). Das vorgeschlagene getaktete Rauschenreduktionsfilter kann verwendet werden, um das erste Rauschenreduktionsfilter 21, das in 2 dargestellt ist, zu implementieren. Wie in 3 gezeigt, ist ein Transkonduktor (gm) 30 in einer Rückkopplungsschleifenanordnung mit einem Kondensator 32 (C) auf einem Chip angeordnet zum Bilden eines gm-C-Tiefpassfilters erster Ordnung, wobei eine Grenzfrequenz durch das Verhältnis gm/C bestimmt wird, wobei C die vorhandene integrierende Kapazität ist. Flächenbeschränkungen begrenzen jedoch die maximale Kapazität, die auf dem Chip vorhanden sein kann, auf Pico-Farad-Werte.
• Um sehr niedrige Grenzfrequenzen für das Tiefpassfilter zu realisieren, wird ein Schalter 31 zwischen dem Ausgang des Transkonduktors 30 und dem Kondensator 32 hinzugefügt, wodurch die effektive Transkonduktanz (gm_EFF) reduziert wird. Der Schalter 31 wird unter Verwendung eines Takts mit einem sehr kleinen Arbeitszyklus (Φ_DUTYCYCLE = T_S / (T_S+T_H)) gesteuert, d.h. eine sehr kurze Abtastzeit (Ts) und eine lange Haltezeit (T_H). Dabei bezeichnet die Abtastzeit T_s das Zeitintervall, während dem der Schalter 31 eingeschaltet ist (d.h. geschlossen), und die Haltezeit T_H bezeichnet das Zeitintervall, während dem der Schalter 31 ausgeschaltet ist (d.h. offen).
• Wenn der Schalter bei einem Takt von f_SW = 1 kHz mit einem Arbeitszyklus Φ_DUTY-CYCLE arbeitet, kann die effektive Transkonduktanz des geschalteten Filters gegeben sein als $${\text{Gm}}_{\text{EFF}}={\Phi }_{DUTYCYCLE}\ast \text{gm}\text{.}$$

  
• Somit liegt die effektive Filterpolposition bei $${\text{f}}_{\text{CUTOFF}}={\text{f}}_{\text{-3dB}}=\left(1/2\mathrm{\pi }\right)*\left({\text{gm}}_{\text{EFF}}/\text{C}\right)=\left(1/2\mathrm{\pi }\right)*\left({\Phi }_{DUTYCYCLE}\ast \text{gm}/\text{C}\right).$$

  
• Zum Beispiel zeigt 4 die Bode-Betragsantworten von dem vorgeschlagenen Rauschenreduktionsfilter unter Verwendung eines Takts in kHz mit Arbeitszyklen von Φ_DUTYCYCLE = 1 und Φ_OUTYCYCLE = 0,025%, während das Verhältnis gm/C 2n * 100 Hz ist.
• 5 zeigt einen herkömmlichen Fehlerverstärker 5 eines Zerhackertyps. Die Eingangsspannung V_IN durchläuft zuerst einen Zerhacker 50, der von einem Takt mit einer Zerhackerfrequenz f_ch angesteuert wird. Dann wird das modulierte Signal durch den Fehlerverstärker 51 zusammen mit seinem eigenen 1/f-Rauschen verstärkt. Wie in 7 zu sehen ist, demoduliert der zweite Zerhacker 52 dann das verstärkte Eingangssignal zurück in Gleichstrom (DC). Gleichzeitig moduliert der zweite Zerhacker 52 das 1/f-Rauschen zu den ungeradzahligen Harmonischen von f_ch.
• Dieser herkömmliche Ansatz hat zwei wesentliche Einschränkungen, weshalb er für den vorgeschlagenen, in Betracht gezogenen LDO nicht verwendet werden kann. Zum einen wird der Eingang V_IN von dem auf dem Chip befindlichen Speicherkondensator C geschalteten gm-C-Filter mit niedrigem Arbeitszyklus abgeleitet, dessen Wert auf Pico-Farad begrenzt ist. Wenn der Zerhacker 50 der ersten Stufe vor dem Fehlerverstärker 51 angeordnet ist, dann gibt es aufgrund des kontinuierlichen Schaltens einen signifikanten Verlust der gespeicherten Ladung bei C, was dazu führt, dass eine fehlerhafte Eingangsspannung an den Fehlerverstärker 51 zugeführt wird.
• Andererseits ist die Zerhackerfrequenz durch die Bandbreite des Fehlerverstärkers begrenzt. Wenn der Zerhacker 50 der ersten Stufe vor dem Fehlerverstärker 51 angeordnet ist, erfordert dies, dass die Fehlerverstärkerbandbreite zumindest doppelt so groß ist wie die Zerhackerfrequenz für eine maximale Verstärkung dieser Stufe. Wenn eine hohe Zerhackerfrequenz in MHz verwendet wird, führt die begrenzte Bandbreite des Fehlerverstärkers 51 zu geradzahligen Harmonischen und einer geringeren DC-Verstärkung für die Verstärker- und Zerhacker-Stufe. Als Ergebnis fällt die effektive DC-Verstärkung dieser Stufe auf einen niedrigen Wert, was zu einem ungenauen LDO-Ausgang führt.
• 6 zeigt eine Implementierung eines Zerhackers und eines Zerhackertakts. Der in 6 dargestellte Zerhacker kann verwendet werden, um den ersten Zerhacker 50 oder den zweiten Zerhacker 52 in 5 zu implementieren. 7 zeigt eine Frequenzbereichsdarstellung von Signalen innerhalb eines herkömmlichen Fehlerverstärkers des Zerhackertyps. Das linke Diagramm zeigt die Eingangsspannung V_IN (als „Signal“ bezeichnet) über Frequenz, das mittlere Diagramm zeigt die Eingangsspannung V₁ des Fehlerverstärkers 51 (d.h. die Ausgangsspannung des ersten Zerhackers 50) über Frequenz, und das rechte Diagramm zeigt die Ausgangsspannung V_OUT des herkömmlichen Fehlerverstärkers 5 des Zerhackertyps.
• Figur .8 zeigt ein Beispiel für eine vorgeschlagene Fehlerverstärkerschaltung 8 des Zerhackertyps. Die Fehlerverstärkerschaltung 8 weist einen ersten Fehlerverstärker 80 und einen zweiten Fehlerverstärker 81 auf, wobei beide Verstärker konfiguriert sind zum Vergleichen eines gefilterten Referenzsignals, das von dem ersten Rauschenreduktionsfilter erzeugt wird, und eines Signals, das die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers angibt. In anderen Worten kann die Rückkopplungsschleife sowohl mit dem ersten Fehlerverstärker als auch mit dem zweiten Fehlerverstärker verbunden sein. Die Fehlerverstärkerschaltung weist eine Zerhackereinheit 82 mit einem ersten Zerhackerschalter 83 und einem zweiten Zerhackerschalter 84 auf, wobei der erste Zerhackerschalter 83 einen Ausgang des ersten Fehlerverstärkers 80 mit einem Ausgang 86 der Zerhackereinheit 82 basierend auf einem Zerhackersignal periodisch verbindet und von diesem trennt, wobei der zweite Zerhackerschalter 84 einen Ausgang des zweiten Fehlerverstärkers 81 mit dem Ausgang 86 der Zerhackereinheit basierend auf einem invertierten Zerhackersignal periodisch verbindet und von diesein trennt. Das invertierte Zerhackersignal kann eine invertierte Version des Zerhackersignals sein. Die Fehlerverstärkerschaltung 8 weist weiter ein zweites Rauschenreduktionsfilter 85 zum Erzeugen des Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung auf.
• In anderen Worten, in 8 ist der Fehlerverstärker zweimal ohne den ersten Zerhacker angeordnet und die Ausgänge beider Fehlerverstärker sind durch den zweiten Zerhacker 82 verbunden, gegenphasig angesteuert durch die Zerhackerfrequenz f_ch. Wie in 10 zu sehen ist, wird die Eingangsspannung V_IN nicht moduliert und durchläuft die doppelt angeordneten Fehlerverstärker zu dem Ausgang gegenphasig durch den zweiten Zerhacker 82. Gleichzeitig moduliert der zweite Zerhacker 82 das 1/f-Rauschen jedes Fehlerverstärkers zu den ungeradzahligen Harmonischen von f_ch in Gegenphase. Der Ausgang des zweiten Zerhackers 82 durchläuft dann das zweite Rauschenreduktionsfilter 85 (z.B. eine Abtast-Halte-Schaltung), das von demselben Takt bei der Zerhackerfrequenz f_ch angesteuert wird, das als Notch-Filter bei den ungeradzahligen Harmonischen von f_ch wirkt und das modulierte 1/f-Rauschen unterdrückt. Dieser neue Fehlerverstärker des Zerhackertyps überwindet die oben angeführten Einschränkungen. Erstens wird ein Ladungsverlust aus dem Speicherkondensator C des geschalteten gm-C-Filters aufgrund von Zerhacken eliminiert. Da das Zerhacken am Ausgang erfolgt, ist kein Ladungsverlust an dem Gate-Anschluss möglich. Und zweitens, da das Zerhacken nur an dem Ausgang der Fehlerverstärker 80 und 81 stattfindet, begrenzt die Bandbreite des Verstärkers nicht die Leistung der gesamten Verstärkerschaltung 8. Somit bietet diese Lösung die Möglichkeit, die Zerhackerfrequenz bis zu dem MHz-Bereich erhöhen, solange die Schaltung voll funktionsfähig ist.
• 9 zeigt eine Abtast-Halte-Schaltung 9, die zum Implementieren des zweiten Rauschenreduktionsfilters 85 in 8 verwendet werden kann. Die Abtast-Halte-Schaltung 9 weist einen Abtastschalter 91, einen Abtastkondensator 92, einen Übertragungsschalter 91 und einen Haltekondensator 94 auf. Der Abtastschalter 91 überträgt elektrische Ladung von einem Eingang der Abtast-Halte-Schaltung 9 zu dem Abtastkondensator 92. Der Übertragungsschalter 93 überträgt dann elektrische Ladung von dem Abtastkondensator 92 zu dem Haltekondensator 94, der mit einem Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung 9 gekoppelt ist. Wie aus den Wellenformen auf der rechten Seite von 9 ersichtlich ist, sind die Schalter 91 und 93 gegenphasig geschaltet. Die Abtast-Halte-Schaltung 9 steuert den Abtastschalter basierend auf einem Abtastsignal, wobei eine Abtastfrequenz des Abtastsignals einer Zerhackerfrequenz des Zerhackersignals entspricht. Als Ergebnis stimmen die Kerbpunkte 101, 102 und 103 in dem rechten Diagramm von 10 mit den Spitzen des modulierten 1/f-Rauschens überein, und das 1/f-Rauschen kann im Wesentlichen herausgefiltert/reduziert werden.
• Schließlich zeigt 10 Beispiele für eine Frequenzbereichsdarstellung von Signalen innerhalb des vorgeschlagenen Fehlerverstärkers des Zerhackertyps. Das linke Diagramm zeigt die Eingangsspannung V_IN (als „Signal“ bezeichnet) über Frequenz, das mittlere Diagramm zeigt die Ausgangsspannung V_OUT an dem Ausgang 86 der Zerhackereinheit 82 über Frequenz, und das rechte Diagramm zeigt die Ausgangsspannung V_{OUT_SH} des vorgeschlagenen Fehlerverstärkers 8 des Zerhackertyps. 11 zeigt Spannungsrauschspektratdichten des vorgeschlagenen Fehlerverstärkers des Zerhackertyps. Spezifischer zeigt 7 die Spannungsrauschspektraldichte für den vorgeschlagenen Fehlerverstärker 8 des Zerhackertyps unter Verwendung von Frequenzen von f_ch = f_sh = 4 MHz.
• Um nun auf das große Ganze des vorgeschlagenen LDO-Reglers mit Filtern zur Rauschenreduktion in 2 zurückzukommen, kann die gesamte Ausgangsrauschenspannung über eine Bandbreite von f₁ bis f₂ wie folgt geschrieben werden: $$V_{N\_OUT}=\sqrt{{\displaystyle \underset{f1}{\overset{f2}{\int }}\left[\left(S_{N\_PRE\_O}^2+S_{N\_NRF}^2\right)\ast G_{NRF}^2+S_{N\_A1\_WN}^2\right]\ast df}}\sim \sqrt{{\displaystyle {\int }_{f1}^{f2}\left(0+S_{N\_A1\_WN}^2\right)\ast df}}$$

  

  $$V_{N\_OUT}=\sqrt{{\displaystyle {\int }_{f1}^{f2}{S}_{N\_A1\_WN}^2\ast df}}$$

  
• In anderen Worten, die Ausgangsrauschenspannung des vorgeschlagenen LDO wird auf die weiße Rauschenspannung des Fehlerverstärkers reduziert. Dies wird erreicht z.B. durch Entfernen des vorverstärkten Ausgangsrauschens durch das erste Rauschenreduktionsfilter 21 mit einer niedrigen Grenzfrequenz von z.B. f_CUTOFF << 1 Hz, einschließlich des Rauschens des ersten Rauschenreduktionsfilters 21. Das 1/f-Rauschen der Fehlerverstärker 80 und 81 wird durch den vorgeschlagenen neuen Fehlerverstärker des Zerhackertyps mit hoher Zerhackerfrequenz moduliert und entfernt.
• Zusammenfassend beschreibt das vorliegende Dokument einen LDO-Regler mit einem Vorverstärker, einem getakteten Rauschenreduktionsfilter, einem Fehlerverstärker des Zerhackertyps und einem Durchlasstransistor, wobei eine LDO-Referenzspannung entsprechend der LDO-Ausgangsspannung vorverstärkt wird und der Fehlerverstärker zusammen mit dem Durchlasstransistor in einer Konfiguration mit Verstärkungsfaktor Eins konfiguriert ist. Darüber hinaus wird ein getaktetes Rauschenreduktionsfilter mit einem geschalteten Transkonduktor (gm) mit niedrigem Arbeitszyklus in einer Rückkopplungsschleifenanordnung mit einem Kondensator (C) auf einem Chip dargestellt, der ein kontinuierliches gm-C-Tiefpassfilter mit einer sehr niedrigen Grenzfrequenz bildet. Weiter verwendet ein Fehlerverstärker des Zerhackertyps doppelte Fehlerverstärker zum Modulieren von 1/f-Rauschen in hoher Frequenz und eine Abtast-Halte-Stufe, um das modulierte 1/f-Rauschen zu unterdrücken.
• Es sollte angemerkt werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme veranschaulichen. Fachleute werden in der Lage sein, verschiedene Anordnungen zu implementieren, die, obwohl hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und in deren Sinn und Umfang aufgenommen sind. Darüber hinaus sind alle in dem vorliegenden Dokument dargelegten Beispiele und Ausführungsbeispiele grundsätzlich nur zu Erläuterungszwecken gedacht, um den Leser bei einem Verständnis der Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme zu unterstützen. Weiter sollen alle hierin enthaltenen Aussagen, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie spezifische Beispiele davon vorsehen, Äquivalente davon umfassen.

Claims (18)

1. Ein linearer Spannungsregler (2), der ein erstes Rauschenreduktionsfilter (21), eine Fehlerverstärkerschaltung (22) und eine Durchlassvorrichtung (23) aufweist, wobei - die Durchlassvorrichtung (23) zwischen einem Eingangsanschluss des Reglers und einem Ausgangsanschluss des Reglers gekoppelt ist; - die Fehlerverstärkerschaltung (22) konfiguriert ist zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung (23) basierend auf einem gefilterten Referenzsignal und einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers; und - das erste Rauschenreduktionsfilter (21) konfiguriert ist zum Erzeugen des gefilterten Referenzsignals basierend auf einer Referenzspannung einer Referenzspannungsquelle (27) durch Reduzieren von Rauschen, das von der Referenzspannungsquelle (27) stammt, oder Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten (281, 282) erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle (27) und dem ersten Rauschenreduktionsfilter (21) gekoppelt sind; wobei die Fehlerverstärkerschaltung (22) - einen ersten Fehlerverstärker (80) und einen zweiten Fehlerverstärker (81) aufweist, wobei beide Verstärker konfiguriert sind zum Vergleichen des gefilterten Referenzsignals, das von dem ersten Rauschenreduktionsfilter (21) erzeugt wird, und eines Signals, das die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers angibt; - eine Zerhackereinheit (82) mit einem ersten Zerhackerschalter (83) und einem zweiten Zerhackerschalter (84) aufweist, wobei der erste Zerhackerschalter (83) konfiguriert ist zum periodischen Trennen, basierend auf einem Zerhackersignal, eines Ausgangs des ersten Fehlerverstärkers (80) von einem Ausgang der Zerhackereinheit, wobei der zweite Zerhackerschalter (84) konfiguriert ist zum periodischen Trennen, basierend auf einem invertierten Zerhackersignal, eines Ausgangs des zweiten Fehlerverstärkers (81) von dem Ausgang der Zerhackereinheit, wobei das invertierte Zerhackersignal eine invertierte Version des Zerhackersignals ist; und - eine Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) aufweist, die konfiguriert ist zum Erzeugen des Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung (23) durch Reduzieren eines durch den ersten Zerhackerschalter (83) und den zweiten Zerhackerschalter (84) erzeugten Zerhackerrauschens; und wobei zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters (21) und den Eingängen des ersten Fehlerverstärkers (80) keine Zerhackerschalter gekoppelt sind und zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters (21) und den Eingängen des zweiten Fehlerverstärkers (81) keine Zerhackerschalter gekoppelt sind.
2. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Rauschenreduktionsfilter (21) eine spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS - voltage controlled current source) (30), einen Filterkondensator (32) und einen Filterschalter (31) aufweist, der konfiguriert ist, um einen Ausgang der VCCS (30) periodisch von einem ersten Anschluss des Filterkondensators (32) zu trennen.
3. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die VCCS (30) konfiguriert ist - zum Empfangen, an einem ersten Eingangsanschluss der VCCS, eines ungefilterten Referenzsignals, - zum Empfangen, an einem zweiten Eingangsanschluss der VCCS, des gefilterten Referenzsignals von einem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters, und - zum Erzeugen eines Ausgangsstroms der VCCS basierend auf einer Differenz zwischen dem ungefilterten Referenzsignal und dem gefilterten Referenzsignal.
4. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) konfiguriert ist zum Reduzieren des Zerhackerrauschens durch Herausfiltern von Signalkomponenten bei ungeradzahligen Harmonischen einer Zerhackerfrequenz.
5. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) einen Abtastschalter (91), einen Abtastkondensator (92), einen Übertragungsschalter (93) und einen Haltekondensator (94) aufweist, wobei - der Abtastschalter (91) konfiguriert ist zum Übertragen von elektrischer Ladung von einem Eingang der Abtast-Halte-Schaltung an den Abtastkondensator (92), und - der Übertragungsschalter (93) konfiguriert ist zum Übertragen von elektrischer Ladung von dem Abtastkondensator (92) zu dem Haltekondensator (94), der mit einem Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist.
6. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß Anspruch 5, wobei die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) konfiguriert ist zum Steuern des Abtastschalters (91) und des Übertragungsschalters (93) derart, dass die Schalter gegenphasig geschaltet werden.
7. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß Anspruch 5 wobei die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) konfiguriert ist zum Steuern des Abtastschalters (91) basierend auf einem Abtastsignal, wobei eine Abtastfrequenz des Abtastsignals einer Zerhackerfrequenz des Zerhackersignals entspricht.
8. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiter einen Vorverstärker (29) aufweist, der konfiguriert ist zum Vorverstärken der Referenzspannung der Referenzspannungsquelle entsprechend einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers.
9. Der lineare Spannungsregler (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fehlerverstärkerschaltung zusammen mit der Durchlassvorrichtung in einer Konfiguration mit Verstärkungsfaktor Eins konfiguriert ist.
10. Ein Verfahren für einen Betrieb eines linearen Spannungsreglers (2), der ein erstes Rauschenreduktionsfilter (21), eine Fehlerverstärkerschaltung (22) und eine Durchlassvorrichtung (23) aufweist, wobei die Durchlassvorrichtung (23) zwischen einem Eingangsanschluss des Reglers und einem Ausgangsanschluss des Reglers gekoppelt ist, wobei das Verfahren aufweist - Erzeugen, durch die Fehlerverstärkerschaltung (22), eines Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung (23) basierend auf einem gefilterten Referenzsignal und einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers; und - Erzeugen, durch das erste Rauschenreduktionsfilter (21), des gefilterten Referenzsignals basierend auf einer Referenzspannung einer Referenzspannungsquelle (27) durch Reduzieren von Rauschen, das von der Referenzspannungsquelle (27) stammt, oder Rauschen, das von einer oder mehreren passiven Komponenten (281, 282) erzeugt wird, die zwischen der Referenzspannungsquelle (27) und dem ersten Rauschenreduktionsfilter (21) gekoppelt sind; wobei die Fehlerverstärkerschaltung (22) einen ersten Fehlerverstärker (80) und einen zweiten Fehlerverstärker (81) aufweist, wobei das Verfahren weiter aufweist - Vergleichen, durch beide Fehlerverstärker, des gefilterten Referenzsignals, das von dem ersten Rauschenreduktionsfilter (21) erzeugt wird, und eines Signals, das die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers angibt; wobei die Fehlerverstärkerschaltung weiter eine Zerhackereinheit (82) mit einem ersten Zerhackerschalter (83) und einem zweiten Zerhackerschalter (84) aufweist, wobei das Verfahren aufweist - periodisches Trennen, durch den ersten Zerhackerschalter (83), basierend auf einem Zerhackersignal, eines Ausgangs des ersten Fehlerverstärkers (80) von einem Ausgang der Zerhackereinheit (82), und - periodisches Trennen, durch den zweiten Zerhackerschalter (84), basierend auf einem invertierten Zerhackersignal, eines Ausgangs des zweiten Fehlerverstärkers (81) von dem Ausgang der Zerhackereinheit (82), wobei das invertierte Zerhackersignal eine invertierte Version des Zerhackersignals ist; wobei die Fehlerverstärkerschaltung weiter eine Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) aufweist, wobei das Verfahren aufweist - Erzeugen, durch die die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9), des Steuersignals zum Steuern der Durchlassvorrichtung (23) durch Reduzieren eines durch den ersten Zerhackerschalter (83) und den zweiten Zerhackerschalter (84) erzeugten Zerhackerrauschens, und wobei zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters (21) und den Eingängen des ersten Fehlerverstärkers (80) keine Zerhackerschalter gekoppelt sind und zwischen dem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters (21) und den Eingängen des zweiten Fehlerverstärkers (81) keine Zerhackerschalter gekoppelt sind.
11. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das erste Rauschenreduktionsfilter (21) eine spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS - voltage controlled current source) (30), einen Filterkondensator (32) und einen Filterschalter (31) aufweist, wobei das Verfahren aufweist: - periodisches Trennen, unter Verwendung des Filterschalters (31), eines Ausgangs der VCCS von einem ersten Anschluss des Filterkondensators (32).
12. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, das weiter aufweist - Empfangen, an einem ersten Eingangsanschluss der VCCS (30), eines ungefilterten Referenzsignals, - Empfangen, an einem zweiten Eingangsanschluss der VCCS (30), des gefilterten Referenzsignals von einem Ausgang des ersten Rauschenreduktionsfilters, und - Erzeugen eines Ausgangsstroms der VCCS (30) basierend auf einer Differenz zwischen dem ungefilterten Referenzsignal und dem gefilterten Referenzsignal.
13. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Verfahren aufweist - Reduzieren, durch die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9), des Zerhackerrauschens durch Herausfiltern von Signalkomponenten bei ungeradzahligen Harmonischen einer Zerhackerfrequenz.
14. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Abtast-Halte-Schaltung (85, 9) einen Abtastschalter (91), einen Abtastkondensator (92), einen Übertragungsschalter (93) und einen Haltekondensator (94) aufweist, wobei das Verfahren aufweist - Übertragen, durch den Abtastschalter (91), von elektrischer Ladung von einem Eingang der Abtast-Halte-Schaltung an den Abtastkondensator, und - Übertragen, durch den Übertragungsschalter (93), von elektrischer Ladung von dem Abtastkondensator zu dem Haltekondensator, der mit einem Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist.
15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, das aufweist - Steuern des Abtastschalters (91) und des Übertragungsschalters (93) derart, dass die Schalter gegenphasig geschaltet werden.
16. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, das aufweist - Steuern des Abtastschalters (91) basierend auf einem Abtastsignal, wobei eine Abtastfrequenz des Abtastsignals einer Zerhackerfrequenz des Zerhackersignals entspricht.
17. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, das weiter aufweist - Vorverstärken der Referenzspannung der Referenzspannungsquelle (27) entsprechend einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Reglers.
18. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, das weiter aufweist - Konfigurieren der Fehlerverstärkerschaltung (22) zusammen mit der Durchlassvorrichtung (23) in einer Konfiguration mit Verstärkungsfaktor Eins.

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