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Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter zur Gleichrichtung einer elektrischen Wechselspannung, insbesondere für Wechselspannungssignale mit einer Trägerfrequenz im Millimeter-Wellenband.
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Aufgabe eines Gleichrichters ist es, eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln, z. B. um eine Versorgung eines passiven Transponders bzw. sich darauf befindlicher elektronischen Komponenten mit elektrischer Energie zu gewährleisten. Insbesondere bei RFID-Anwendungen (radiofrequency identification) wird die dazu notwendige Wechselspannung oftmals durch elektromagnetische Wellen, die von einem Lesegerät in Richtung einer auf dem Transponder befindlichen Antenne abgestrahlt werden, bereitgestellt. Der elektronische Schaltkreis des Gleichrichters ist in diesem Fall zwischen der Antenne, die ein Wechselspannungssignal empfängt, und den mit der Gleichspannung zu versorgenden elektronischen Komponenten des Transponders angeordnet.
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Eine Nutzung von Wechselspannungssignalen mit einer Trägerfrequenz im Millimeter-Wellenband ermöglicht eine effiziente On-Chip-Integration aller Komponenten, inklusive der Antenne, und ist deshalb für viele mobile Anwendungen von großem Vorteil. Nachteilig können sich im Millimeter-Wellenband erhöhte Signalverluste auswirken, z. B. durch eine erhöhte Freiraumdämpfung, die proportional zum Quadrat der Trägerfrequenz ist. Beispielsweise ist bei gleicher Entfernung der Freiraumverlust bei einer Trägerfrequenz von 61 GHz um 37 dB höher als bei einer Trägerfrequenz von 850 MHz. Auch dielektrische Verluste nehmen zu, da diese direkt proportional zur Trägerfrequenz sind. Weiterhin erhöht die On-Chip-Integration der Antenne die durch eine parasitäre Anregung von Oberflächenmoden des Substrats verursachten Verluste.
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Durch die starken Signalverluste sinkt auch die am Eingangsknoten des Gleichrichters effektiv anliegende Wechselspannung. Transistoren des Gleichrichters können dann in einen schwachen Inversions- oder sogar Unterschwellenbereich gedrängt werden. Unter diesen Bedingungen weisen die im Stand der Technik bekannten einen Gleichrichter bildenden elektronischen Schaltkreise einen niedrigen Wirkungsgrad auf. Die erzeugte Gleichspannung ist dann möglicherweise nicht groß genug, um die interne Schaltung eines Transponders versorgen zu können.
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Eine Möglichkeit, den Wirkungsgrad eines Gleichrichters zu erhöhen, besteht darin, die Schwellenspannung der Transistoren effektiv zu kompensieren, um den Source-Drain-Strom für eine gegebene Eingangswechselspannung in einen moderaten Inversionsbereich zu überführen. Beispielsweise wird in dem Patent
EP 3 133 533 B1 eine an die Elektroden der Transistoren gekoppelte Hilfsladungspumpe zum Zweck der Schwellenspannungskompensation vorgeschlagen. Dabei nutzt die Hilfsladungspumpe die Leistung des Eingangssignals, um eine Schaltspannung zu erzeugen. Diese Lösung begrenzt jedoch die Leistung und den Wirkungsgrad des Gleichrichters, da ein Teil der Eingangsleistung für den Betrieb der Hilfsladungspumpe genutzt wird.. Des Weiteren erhöhen die Vielzahl aktiver und passiver Komponenten, mit denen die Hilfsladungspumpe gebildet ist, die Herstellungskosten und verursachen weitere Signalverluste.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektronischen Schaltkreis für eine Gleichrichterzelle vorzuschlagen, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist und kosteneffizient hergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Gleichrichterzelle mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Varianten ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die erfindungsgemäße Gleichrichterzelle zur Gleichrichtung einer elektrischen Wechselspannung umfasst eine Transistorreihenschaltung mit einem ersten Feldeffekttransistor und einem zweiten Feldeffekttransistor, wobei ein zwischen dem ersten und dem zweiten Feldeffekttransistor angeordneter Knotenpunkt über einen Eingangskondensator mit einem Eingangsknoten, an dem eine elektrische Wechselspannung anliegen kann, verbunden ist.
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Ein erster zur Transistorreihenschaltung parallel geschalteter frequenzunabhängiger Spannungsteiler weist einen mit der Gate-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors verbundenen ersten Knotenpunkt auf. Ein zweiter zur Transistorreihenschaltung parallel geschalteter frequenzunabhängiger Spannungsteiler weist einen mit der Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors verbundenen zweiten Knotenpunkt auf. Dabei sind der erste und der zweite Knotenpunkt der frequenzunabhängigen Spannungsteiler zusätzlich jeweils über einen Vorspannkondensator an Masse angeschlossen.
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Vorteilhaft sind die Feldeffekttransistoren der Transistorreihenschaltung bezüglich ihrer jeweiligen Durchlassstromrichtung kaskadiert angeordnet. Eine Kaskadierung kann so ausgebildet sein, dass die Drain-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Drain-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors verbunden ist. Der Knotenpunkt der Transistorreihenschaltung der über den Eingangskondensator mit dem Eingangsknoten verbunden ist, kann dabei zwischen der Drain-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors und der Drain-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors angeordnet sein.
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Die zwischen den beiden Source-Elektroden der Feldeffekttransistoren der Transistorreihenschaltung anliegende Gleichspannung kann dann zur Versorgung einer Anwendung, vorzugsweise zur Versorgung einer einen Lastwiderstand aufweisenden Last, genutzt werden. Beispielsweise kann die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors über einen ersten Ausgangsknoten mit Masse, also einem elektrischen Nullpotential, verbunden sein. Die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors kann mit einer Last und/oder einem Speicherkondensator verbunden sein.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Gleichrichterzelle kann zumindest ein Teil der ursprünglichen Schwellenspannung, die zwischen beiden Source-Elektroden der Feldeffekttransistoren der Transistorreihenschaltung anliegen würde, wenn keine frequenzunabhängigen Spannungsteiler zur Transistorreihenschaltung parallel geschaltet bzw. gekoppelt wären, für eine Kompensation der Schwellenspannung der erfindungsgemäßen Gleichrichterzelle genutzt werden. Dabei kann die Schwellenspannung fast vollständig kompensiert werden. Damit können die zur Transistorreihenschaltung parallel geschalteten, frequenzunabhängigen Spannungsteiler effektiv die Eingangsimpedanz und damit auch den Wirkungsgrad des Gleichrichters erhöhen.
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Beispielsweise kann ein frequenzunabhängiger Spannungsteiler mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Vorspannwiderständen, die als Bauteile ausgebildet sind, gebildet sein. Die Vorspannwiderstände sind besonders vorzugsweise als ohmsche Widerstände ausgebildet. Die Vorspannwiderstände, die als Bauteile ausgebildet sind, können als Edelmetallschicht-Widerstände oder als Metalloxidschicht-Widerstände oder als SMD-Bauteile (surface mounted device), die direkt auf einem Substrat angeordnet werden können, ausgeführt sein. Besonders vorzugsweise ist ein frequenzunabhängiger Spannungsteiler, abgesehen von den elektronischen Leitungen, die Bauteile miteinander verbinden, mit keinen weiteren Bauteilen gebildet. Dadurch wird eine Schwellenspannungskompensation mit besonders einfachen und kostengünstig herzustellenden Mitteln realisiert.
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Eine solche passive Schwellenspannungskompensation bietet gegenüber den im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen insbesondere den Vorteil, dass der Wirkungsgrad des Gleichrichters erhöht wird. Des Weiteren werden die parasitären Verluste der die Gleichrichterzelle bildenden elektronischen Schaltung begrenzt.
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Das optimale Verhältnis der ohmschen Widerstände der mindestens zwei in Reihe geschalteten Vorspannwiderstände hängt unter anderem von der zu versorgenden einen Lastwiderstand aufweisenden Last, der Eingangsleistung des Wechselspannungssignals, der Schwellenspannung und der zu erzielenden Gleichspannung ab und kann durch eine numerische Simulation der elektronischen Schaltung bestimmt werden.
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Bei der Wahl des Verhältnisses der ohmschen Widerstände ist zu beachten, dass die Kompensation einer Schwellenspannung zwar den Wirkungsgrad der Gleichrichterzelle erhöhen kann, aber gleichzeitig auch die zur Verfügung stehende Gleichspannung reduziert. In Abhängigkeit der am Eingangsknoten der Gleichrichterzelle zur Verfügung stehenden Eingangsleistung des anliegenden Wechselspannungssignals können die ohmschen Widerstände der Vorspannwiderstände so gewählt werden, dass die erzielte Gleichspannung der Gleichrichterzelle ausreicht, um eine vorgegebene Last zu versorgen und gleichzeitig der Wirkungsgrad höher ist als bei einer Gleichrichterzelle, die mit der Transistorreihenschaltung ohne parallel geschaltete frequenzunabhängige Spannungsteiler gebildet ist.
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Beispielsweise kann das Verhältnis der ohmschen Widerstände der mindestens zwei in Reihe geschalteten Vorspannwiderstände, die als Bauteile eines frequenzunabhängigen Spannungsteilers ausgeführt sind, so gewählt sein, dass die Schwellenspannung eines Feldeffekttransistors, dessen Gate-Elektrode mit dem Knotenpunkt des frequenzunabhängigen Spannungsteilers verbunden ist, fast vollständig kompensiert wird. Mindestens ein Vorspannwiderstand eines frequenzunabhängigen Spannungsteilers kann einen ohmschen Widerstand von mindestens 10 kOhm, vorzugsweise von mindestens 100 kOhm, zur Begrenzung des durch den frequenzunabhängigen Spannungsteiler fließenden Stroms aufweisen. Dabei können auch alle Vorspannwiderstände der Gleichrichterzelle einen ohmschen Widerstand von mindestens 10 kOhm, vorzugsweise von mindestens 100 kOhm, aufweisen.
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Die Vorspannkondensatoren dienen dem Herausfiltern hochfrequenter Signalkomponenten und tragen dabei effektiv zum Glätten der durch die Gleichrichterzelle zur Verfügung gestellten Gleichspannung bei. Beispielsweise kann mindestens ein Vorspannkondensator eine Kapazität von mindestens 1 pF aufweisen. Dabei können auch alle Vorspannkondensatoren eine Kapazität von mindestens 1 pF aufweisen. Besonders vorteilhaft sind die Kapazitäten der Vorspannkondensatoren so gewählt, dass die mit den ohmschen Widerständen der Vorspannwiderstände gebildeten RC-Konstanten groß genug sind, um mittels der Vorspannkondensatoren Signalkomponenten, deren Frequenz der Trägerfrequenz des Wechselspannungssignals zumindest näherungsweise entspricht, herauszufiltern.
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Die Gleichrichterzelle kann insbesondere mittels integrierter Silizium-auf-Isolator (SOI) Technologie auf einem Substrat angeordnet sein. Dabei kann die Transistorreihenschaltung der Gleichrichterzelle mit einem n-Kanal-MetallOxid-Halbleiter-Transistor (NMOS) und einem p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Transistor (PMOS) gebildet sein, wobei der NMOS-Transistor und der PMOS-Transistor bezüglich ihrer jeweiligen Durchlassstromrichtung kaskadiert angeordnet sind. Beispielsweise kann der erste Feldeffekttransistor mit einem NMOS-Transistor gebildet sein und der zweite Feldeffekttransistor kann mit einem PMOS-Transistor gebildet sein. Eine Kaskadierung kann dann so ausgebildet sein, dass die Drain-Elektrode des NMOS-Transistors über einen Knotenpunkt, der über den Eingangskondensator mit dem Eingangsknoten verbunden ist, mit der Drain-Elektrode des PMOS-Transistors verbunden ist. Ein Vorteil der SOI-Technologie ergibt sich aus der durch die Abwesenheit von Source-Bulk- und Drain-Bulk-Dioden bedingten Begrenzung der durch das Substrat verursachten Signalverluste.
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Der Eingangskondensator kann vorteilhaft mit einem Metalloxid-Metall-Kondensator (MOM) gebildet sein. Es empfiehlt sich, den MOM-Kondensator insbesondere in verschiedenen Lagen einer Beschichtung des Substrats und/oder des Substrats auszubilden. Der MOM-Kondensator kann für eine bessere Abschirmung von dem Substrat mit einer zusätzlichen Beschichtung, die auf einer Polysiliziumschicht und/oder Diffusionsschicht des MOM-Kondensators angeordnet sein kann, gebildet sein. Durch einen solchen Aufbau des Eingangskondensators können durch das Substrat verursachte Signalverluste, z.B. durch parasitäre Kapazitäten, begrenzt werden.
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Zusätzlich zur Schwellenspannungskompensation mittels zur Transistorreihenschaltung parallel geschalteter frequenzunabhängiger Spannungsteiler kann die Schwellenspannung auch über die Bulkanschlüsse der Feldeffekttransistoren mit Hilfe einer Hilfsladungspumpe moduliert bzw. kompensiert werden. Ein Gleichrichter umfasst dann mindestens eine Gleichrichterzelle und mindestens eine Hilfsladungspumpe. Dazu sind vorteilhaft die Bulkanschlüsse der Feldeffekttransistoren mit den Ausgangsknoten der Hilfsladungspumpe verbunden. Die Hilfsladungspumpe kann ebenfalls mittels SOI-Technologie gebildet sein.
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Bei der Herstellung der Gleichrichterzelle und der Hilfsladungspumpe mittels integrierter Silizium-auf-Isolator (SOI) Technologie kann eine an den Ausgangsknoten der Hilfsladungspumpe anliegende Gleichspannung von bis zu 2 V erreicht werden. Diese Ausgangsspannung kann dann über die Bulkanschlüsse der Gleichrichterzelle zusätzlich zur Kompensation der Schwellenspannung beitragen. Die Hilfsladungspumpe kann mit einem Oszillator zur periodischen Umschaltung der Schalter der Hilfsladungspumpe gekoppelt sein. Der Oszillator kann eine niedrige Schaltfrequenz im Bereich von kHz bis MHz, aufweisen. Durch eine Kombination beider Techniken zur Schwellenspannungskompensation, d.h. die resistive Schwellenspannungskompensation mittels frequenzunabhängiger Spannungsteiler und die dynamische Schwellenspannungskompensation mittels Hilfsladungspumpe, können verschieden Designoptionen (z.B. Schichtdicken, Abmessungen, Materialzusammensetzungen, Geometrien) der jeweiligen Schaltkreiselemente flexibel realisiert bzw. miteinander kombiniert werden, was zur Kosteneffizienz, einer Erhöhung des Wirkungsgrads und einer kompakten Bauweise des Gleichrichters beitragen kann.
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Um mittels der erfindungsgemäßen Gleichrichterzelle eine Gleichspannung über einen langen Zeitraum einer Anwendung zuverlässig zur Verfügung stellen zu können, kann eine Elektrode eines Feldeffekttransistors, vorzugsweise eine Source-Elektrode eines Feldeffekttransistors, mit einem Speicherkondensator verbunden sein. Die Kapazität des Speicherkondensators kann mehr als 5 nF betragen. Die Einschwingzeit kann dabei wenige 100 Mikrosekunden, bevorzugt weniger als 300 µs, betragen.
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Mehrere Gleichrichterzellen können auch in einer elektronischen Schaltung, die einen Gleichrichter bildet, miteinander gekoppelt sein, wobei eine Gleichrichterzelle eine Stufe des Gleichrichters bildet und der Gleichrichter aus mehreren Stufen gebildet sein. Beispielsweise können zwei Gleichrichterzellen so gekoppelt werden, dass eine Source-Elektrode eines zweiten Feldeffekttransistors einer ersten Gleichrichterzelle mit der Source-Elektrode eines ersten Feldeffekttransistors einer zweiten Gleichrichterzelle verbunden ist. Die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors der ersten Gleichrichterzelle kann an Masse angeschlossen sein. Die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors der zweiten Gleichrichterzelle kann mit einem Speicherkondensator und/oder mit einer Last verbunden sein.
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Weitere Gleichrichterzellen können auch zusätzlich zwischen der ersten und der zweiten Gleichrichterzelle angeordnet sein, wobei eine Source-Elektrode eines zweiten Feldeffekttransistors der ersten oder einer weiteren Gleichrichterzelle mit einer Source-Elektrode eines ersten Feldeffekttransistors einer weiteren oder der zweiten Gleichrichterzelle verbunden ist.
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Der mit mehreren Gleichrichterzellen gebildete Gleichrichter kann eine Gleichspannung zur Verfügung stellen, die sich aus der Addition der von jeder Gleichrichterzelle erzeugten Gleichspannung ergibt. Dabei steht jeder Gleichrichterzelle nur ein Teil der Eingangsleistung eines am Eingangsknoten anliegenden Wechselspannungssignals zur Verfügung.
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Die effektive Gesamtimpedanz mehrerer gekoppelter Gleichrichterzellen verhält sich bei gegebenem Lastwiderstand und gegebener Eingangsleistung umgekehrt proportional zur Anzahl der gekoppelten Gleichrichterzellen. Je nach Anwendungsbereich bildet die Anzahl der gekoppelten Gleichrichterzellen für eine gegebene Last und ein gegebenes Wechselspannungssignal somit auch einen Optimierungsparameter. Dieser Optimierungsparameter kann ebenfalls durch eine numerische Simulation des den Gleichrichter bildenden elektronischen Schaltkreises bestimmt werden.
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Die erfindungsgemäße Gleichrichterzelle kann insbesondere im Bereich der RFID-Technologie Anwendung finden. Das Wechselspannungssignal kann dabei eine Trägerfrequenz im Millimeter-Wellenband, also zwischen 30 GHz und 300 GHz, aufweisen. Eine Trägerfrequenz kann vorzugsweise größer als 50 GHz sein. Besonders vorzugsweise beträgt die Trägerfrequenz 60 GHz oder 61 GHz. Die erfindungsgemäße Gleichrichterzelle kann auch zum Gleichrichten von Wechselspannungssignalen mit einer Trägerfrequenz, die kleiner als 30 GHz ist, verwendet werden.
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Beispielsweise kann ein mit mindestens zwei gekoppelten Gleichrichterzellen gebildeter Gleichrichter in einem RFID-Transponder integriert sein, um für eine Last mit einem Lastwiderstand von mindestens 20 kOhm mittels Gleichrichtung eines Wechselspannungssignals, das eine Frequenz von mindestens 50 GHz und eine am Eingangsknoten zur Verfügung stehende mittlere Leistung zwischen -5 dBm und -1 dBm aufweist, eine gleichgerichtete Versorgungsspannung bereitzustellen. Alternativ dazu können auch drei oder mehr Gleichrichterzellen als Stufen eines Gleichrichters miteinander gekoppelt werden. Eine Last kann dabei auch durch eine effektive Last eines passiven oder aktiven Schaltkreises, der mehrere elektronische Komponenten umfassen kann, gebildet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert.
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Dabei zeigen
- 1 ein schematische Abbildung eines elektronischen Schaltkreises, der eine erfindungsgemäße Gleichrichterzelle zeigt, und
- 2 eine schematische Abbildung eines elektronischen Schaltkreises, der einen erfindungsgemäßen mit mehreren Gleichrichterzellen gebildeten Gleichrichter zeigt.
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1 zeigt eine Gleichrichterzelle 1 mit einer Transistorreihenschaltung, die einen ersten als NMOS-Transistor ausgebildeten Feldeffekttransistor 2, der einen Bulkanschluss 9 aufweist, und einen zweiten als PMOS-Transistor ausgebildeten Feldeffekttransistor 3, der einen Bulkanschluss 10 aufweist, zeigt. Die Drain-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors 2 ist mit der Drain-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors 3 über einen Knotenpunkt verbunden, wobei der Knotenpunkt über einen als MOM-Kondensator ausgebildeten Eingangskondensator 4 mit dem Eingangsknoten 5 verbunden ist. Der NMOS-Transistor 2 und der PMOS-Transistor 3 bilden eine in Durchlassrichtung kaskadierte Transistorreihenschaltung.
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An dem Eingangsknoten 5 kann insbesondere ein Wechselspannungssignal mit einer Trägerfrequenz im Millimeter-Wellenband, die größer als 50 GHz ist, anliegen.
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Die Source-Elektrode des NMOS-Transistors 2 ist über einen ersten frequenzunabhängigen Spannungsteiler 6, der mit zwei in Reihe geschalteten Vorspannwiderständen 6.1, 6.2 gebildet ist, und über einen zweiten frequenzunabhängigen Spannungsteiler 7, der auch mit zwei in Reihe geschalteten Vorspannwiderständen 7.1, 7.2 gebildet ist, mit der Source-Elektrode des PMOS-Transistors 3 verbunden. Dabei sind sowohl der erste als auch der zweite frequenzunabhängige Spannungsteiler 6, 7 parallel zu der Transistorreihenschaltung angeordnet. Die Vorspannwiderstände 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 sind jeweils als Bauteil mit einem ohmschen Widerstand von mehr als 10 kOhm ausgebildet.
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Ein erster zwischen den zwei Vorspannwiderständen 6.1, 6.2 des ersten frequenzunabhängigen Spannungsteilers 6 angeordneter Knotenpunkt ist mit der Gate-Elektrode des NMOS-Transistors 2 verbunden und über einen Vorspannkondensator 8.1 mit einer Kapazität von 1 pF an Masse angeschlossen. Ein zweiter zwischen den zwei Vorspannwiderständen 7.1, 7.2 des zweiten frequenzunabhängigen Spannungsteilers 7 angeordneter Knotenpunkt ist mit der Gate-Elektrode des PMOS-Transistors 3 verbunden und über einen Vorspannkondensator 8.2 mit einer Kapazität von 1 pFan Masse angeschlossen. Die an den Ausgangsknoten 11, 12 anliegende Gleichspannung kann als Versorgungsspannung von einer Anwendung, z.B. von einer einen Leistungswiderstand aufweisenden Last, genutzt werden.
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2 zeigt einen Gleichrichter, der mit mehreren gekoppelten Gleichrichterzellen 1, einer Hilfsladungspumpe 13 mit den Ausgangsknoten 13.1, 13.2, einem Oszillator 14 und einem Speicherkondensator 16 gebildet ist. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser Figur mit identischen Bezugszeichen wie in 1 versehen. Der Speicherkondensator 16 weist eine Kapazität von 6.2 nF auf. Eine Last 15 kann mit der Source-Elektrode eines PMOS-Transistors und bzw. oder mit dem Ausgangsknoten 12 verbunden sein. Die Gleichrichterzellen 1 sind mit dem Eingangsknoten 5 so verbunden, dass die Eingangsleistung einer jeden Gleichrichterzelle 1 zumindest einem Teil der an dem Eingangsknoten 5 anliegenden Eingangsleistung eines Wechselspannungssignals entspricht.
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Die Gleichrichterzellen 1 sind so miteinander gekoppelt, dass eine Source-Elektrode des NMOS-Transistors 2 einer ersten Gleichrichterzelle 1 an Masse angeschlossen ist und eine Source-Elektrode des PMOS-Transistors 3 einer zweiten Gleichrichterzelle 1 mit dem Speicherkondensator 16 verbunden ist. Weitere Gleichrichterzellen 1 können zwischen der ersten und der zweiten Gleichrichterzelle 1 angeordnet sein.
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Die Bulkanschlüsse 9, 10 der Gleichrichterzellen 1 sind mit den Ausgangsknoten 13.1, 13.2 der Hilfsladungspumpe 13 verbunden. Der Oszillator 14 regelt den Ladungstransfer der Hilfsladungspumpe 13 durch periodische Umschaltung von mindestens einem Schalter der Hilfsladungspumpe 13. Die Verwendung einer mit einem Oszillator 14 geregelten Hilfsladungspumpe 13 ermöglicht es ebenfalls, die Schwellenspannung effektiv zu kompensieren. Die Anzahl der gekoppelten Gleichrichterzellen 1 kann in Abhängigkeit des Lastwiderstands der Last 15 und der Eingangsleistung des an dem Eingangsknoten 5 anliegenden Wechselspannungssignals gewählt werden. Beispielsweise kann der in 2 gezeigte Gleichrichter für ein Wechselspannungssignal mit einer Trägerfrequenz von 61 GHz und einer Eingangsleistung zwischen -5 dBm und -1 dBm sowie einem Lastwiderstand von 10 kOhm mit zwei gekoppelten Gleichrichterzellen 1 gebildet sein. Der Wirkungsgrad des Gleichrichters kann dabei größer als 2 % sein und die erzielte Gleichspannung mehr als 300 mV betragen. Bei einem Lastwiderstand von 50 kOhm empfiehlt es sich hingegen einen Gleichrichter mit drei gekoppelten Gleichrichterzellen 1 zu bilden. Der Wirkungsgrad des Gleichrichters kann dabei größer als 0.7 % sein und die erzielte Gleichspannung mehr als 400 mV betragen. Bei einem Lastwiderstand von 1 kOhm und einer Eingangsleistung von 5.2 dBm können mit dem erfindungsgemäßen Gleichrichter sogar Wirkungsgrade von mehr als 6% erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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