DE112020004510T5 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes und Emi-Kontrolle einer H-Brücken-Ausgangsstufe - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes einer H-Brücke mit einem zentralen Nebenschlussschalter. Der stabile Arbeitspunkt ermöglicht es einer mit den Ausgängen der H-Brücke verbundenen Schaltung, unter einer idealeren Bedingung zu arbeiten. Eine H-Brücke mit einem stabilen Arbeitspunkt führt also zu einer besseren Performance und/oder spart Strom. Da der Gleichtakt eine der größten Quellen für elektromagnetische Störungen (EMI) ist, unterdrückt ein stabiler Arbeitspunkt in einer H-Brücke auch die EMI.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Diese Anwendung steht in Zusammenhang mit und beansprucht nach 35 U.S.C. §119(e) das Prioritätsrecht gegenüber der am 24. September 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/905,375 mit dem Titel „SETTING A STABLE OPERATING POINT AND EMI CONTROL OF AN H-BRIDGE OUTPUT STAGE“, die hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen ist.
  • Gebiet der Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft differentielle H-Brückenschaltungen. Insbesondere, beschreibt diese Offenbarung Mittelschalter zur Steuerung des Gleichtakts (Englisch common mode) und zur Einstellung eines stabilen Betriebspunkts in einer H-Brückenschaltung.
  • Hintergrund
  • Differenzsignalisierung bzw. differentielle Signalisierung ist ein Verfahren zur elektrischen Übertragung von Informationen mit zwei komplementären Signalen. Bei dieser Technik wird dasselbe elektrische Signal als differentielles Signalpaar gesendet, jedes in seinem eigenen Leiter. Das Leiterpaar können Drähte bzw. Kabel (typischerweise miteinander verdrillt) oder Leiterbahnen auf einer Platine sein. Die empfangende Schaltung reagiert auf die elektrische Differenz zwischen den beiden Signalen, statt auf die Differenz zwischen einer einzelnen Leitung und Masse. Die umgekehrte Technik wird als Single-Ended-Signalisierung bezeichnet. Differenzialpaare sind in der Regel auf Leiterplatten, in Twisted-Pair- und Flachbandkabeln sowie in Steckern zu finden.
  • Bei der Differenzsignalisierung wird ein Differenzsignal von einem Sender zu einem Empfänger über eine differentielle Übertragungsleitung bzw. Differenzübertragungsleitung, z.B. über ein Paar von Drähten, z.B. Kupferdrähten, übertragen. Eine Treiberschaltung für die Differenzsignalübertragung treibt einen elektrischen Strom durch die Übertragungsleitung gemäß einem Treibersignal. Der elektrische Strom in der Übertragungsleitung wird hierin als Signalstrom bezeichnet. Das Treibersignal kann, beispielsweise, durch eine Spannung, einen elektrischen Strom oder eine andere geeignete physikalische Größe bereitgestellt werden.
  • Eine Empfängerschaltung für Differenzsignale kann eine Widerstandsbrücke aufweisen, die über den Differenzausgang der Übertragungsleitung, d.h., zwischen den beiden Leitern der Übertragungsleitung am Ende der Übertragungsleitung, angeschlossen ist. Der elektrische Strom, der von der differenzielle Treiberschaltung in die Übertragungsleitung eingespeist wird, wird somit in eine Spannung an der Widerstandsbrücke am Ende der Übertragungsleitung umgesetzt. Diese Spannung kann von der Differentialsignalempfängerschaltung oder von einer an die Differentialsignalempfängerschaltung angeschlossenen Schaltung weiterverarbeitet oder analysiert werden.
  • Das Treibersignal ist in der Regel ein Zwei-Pegel-Signal (Bi-Level-Signal), d.h., ein Binärsignal. Eine differenzielle Signaltreiberschaltung kann jedoch prinzipiell in der Lage sein, jede beliebige Wellenform des Treibersignals in eine entsprechende Wellenform des Signalstroms zu übersetzen. Mit anderen Worten, eine differenzielle Signaltreiberschaltung kann sowohl für kontinuierliche (d. h. analoge) als auch für diskrete (d. h. digitale) Treibersignale geeignet sein.
  • Die differentielle Signalisierung kann mit niedriger Spannung erfolgen, wenn ein differentielles Signal mit niedriger Spannungsamplitude einer Gleichtakt-Gleichspannung (Englisch: common mode DC voltage) überlagert wird. Zum Beispiel kann ein Differenzsignal mit einer maximalen Amplitude von 0,5 V oder weniger, z.B. 350 mV, einer Gleichtaktspannung von 1,5 V oder weniger, wie 1,2 V oder weniger, z.B. 0,9 V oder weniger, z.B. 0,4 V, überlagert werden. Dies wird allgemein als Niederspannungs-Differenzialsignalisierung bezeichnet.
  • LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) ist ein technischer Standard, der die elektrischen Eigenschaften eines differenziellen, seriellen Signalisierungsstandards spezifiziert, aber kein Protokoll ist. LVDS arbeitet mit geringem Leistung und kann mit sehr hohen Geschwindigkeiten unter Verwendung preiswerter Twisted-Pair-Kupferkabel betrieben werden. LVDS ist nur eine Spezifikation für die physikalische Schicht; viele Datenkommunikationsstandards und -anwendungen verwenden es und fügen eine Datenverbindungsschicht (data link layer) hinzu, wie sie im OSI-Modell definiert ist.
  • Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei LVDS um ein differenzielles Signalsystem, d. h., es überträgt Informationen als Differenz zwischen den Spannungen auf einem Leitungspaar; die beiden Leitungsspannungen werden am Empfänger verglichen. Bei LVDS werden Differenzsignale von einem Sendeanschluss bzw. Senderterminal übertragen, und die beiden Signalleitungen werden an einem Empfangsanschluss bzw. Empfängerterminal durch einen Widerstand abgeschlossen. Durch Änderung der Stromrichtungen der Differenzsignale werden binäre Daten von „o“ oder „1“ erzeugt und übertragen. Am Empfängerterminal ermittelt ein Differenzverstärker einen Signalwert, indem er eine höhere Spannungsseite des Widerstands abtastet.
  • Einer der Vorteile von LVDS ist die Verringerung der elektromagnetischen Emission. Dies liegt daran, dass der Strom zur Übertragung der Signale in entgegengesetzter Richtung durch die Leitungspaare fließt und die Binärdaten „o“ und „1“ sich nur in der Stromrichtung unterscheiden und in der Strommenge gleich sind. Außerdem ändern sich die durch den Widerstand am Ende der Drähte verursachten Spannungen nicht, obwohl sich die höhere Seite der Signalleitungen in Abhängigkeit von den Signalwerten „o“ oder „1“ ändert. Dies führt auch zu einer geringeren elektromagnetischen Emission.
  • Die elektromagnetische Emission wird jedoch nur dann reduziert, wenn die Differenzsignale auf den beiden Leitungen im Wesentlichen ideal geschaltet werden. Tatsächlich besteht beim Schalten der Differenzsignale die Möglichkeit, dass die Spannungen der Signale ungleichmäßig geändert werden oder die Richtungen der durch die Leitungen fließenden Ströme sich nicht gleichmäßig ändern. Diese Probleme werden hauptsächlich durch eine unterschiedliche EIN/AUS-Zeitsteuerung einer Vielzahl von Transistoren zur Erzeugung der Differenzsignale verursacht.
  • Je nach Schwankungen in der Fertigungsgenauigkeit einer gedruckten Schaltung (Englisch: Printed Circuit) und Schwankungen im Material, kommt es zu einer Verzögerungszeitdifferenz zwischen zwei Übertragungsleitungen. Die Verzögerungszeitdifferenz zwischen den beiden Übertragungsleitungen ist nicht so problematisch, wenn die Bitrate niedrig ist. Je höher die Bitrate ist, desto schwerwiegender wird die Wellenformverzerrung eines Übertragungssignals.
  • Insbesondere wenn eine Hochgeschwindigkeitsübertragung oder höher durchgeführt wird, wird die zeitliche Breite einer Signalwellenform kurz, und eine Verzögerungszeitdifferenz von mehr als 1 Einheitsintervall (UI: eine Periode eines Bittaktes) kann über eine Wegstrecke von etwa oder einigen zehn Zentimetern über eine Leiterplatte auftreten. Infolgedessen wird eine Marge der Verzögerungszeitdifferenz zwischen den Differenzsignalen verringert, und es ist schwierig, ein Datensignal korrekt zu empfangen. Um dem vorzubeugen, wird eine Technik zur Erkennung und zum Ausgleich eines Versatzes (Englisch: skew) der Differenzsignale am Empfänger eingesetzt.
  • Wenn die Verzögerungszeitdifferenz zwischen den Übertragungswegen für die Übertragung der Differenzsignale in der oben beschriebenen verwandten Technik groß ist, ist es schwierig, einen Differenzzustand zwischen den vom Empfänger empfangenen Differenzsignalen aufrechtzuerhalten. Es ist daher schwierig, den Versatz (Englisch: skew) bzw. die Phasenverschiebung (Phasendifferenz) der Differenzsignale zu erkennen. Die Kompensation des Versatzes der Differenzsignale ist daher schwierig, und in einer nachfolgenden Schaltung des Empfängers kann es zu einem fehlerhaften Betrieb kommen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den seit langem bestehenden Bedarf erkannt, den Gleichtakt auf robuste und energieeffiziente Weise zu steuern. Dies wird in einem Gleichtakt-Rückkopplungsansatz erreicht, der sehr vielseitig ist und auf verschiedene Anwendungen angewendet werden kann.
  • Diese Übersicht soll eine Übersicht über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bereitstellen. Es ist nicht beabsichtigt, eine ausschließliche oder erschöpfende Erläuterung der Erfindung bereitzustellen. Weitere Beschränkungen und Nachteile herkömmlicher und traditioneller Ansätze werden für Fachleute anhand eines Vergleichs solcher Systeme mit einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung, wie sie im Rest der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargelegt sind, er-sichtlich.
  • Kurzdarstellung der Offenlegung
  • Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines stabilen Arbeitspunktes einer H-Brücke mit einem zentralen Nebenschlussschalter (Englisch: center shunt switch). Der stabile Arbeitspunkt ermöglicht es einer Schaltung, die mit den Ausgängen der H-Brücke verbunden ist, unter idealeren Bedingungen zu arbeiten. Eine H-Brücke mit einem stabilen Arbeitspunkt bringt also eine bessere Performance und/oder spart Strom. Da der Gleichtakt eine der größten Quellen für elektromagnetische Störungen (EMI: Elektromagnetische Interferenz) ist, unterdrückt ein stabiler Arbeitspunkt in einer H-Brücke auch EMI.
  • Gemäß einem Aspekt weist eine Schaltung zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes, Folgendes auf: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; einen Nebenschlussschalter (Englisch: shunt switch), der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist; eine Gleichtaktspannungsquelle (Englisch: common mode voltage source); einen ersten Widerstand und einen ersten Schalter, die zwischen dem ersten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind; und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Schalter, die zwischen dem zweiten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind
  • Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein System zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes in einer H-Brückenschaltung, das Folgendes auf: einen IDAC; einen Modulator in elektrischer Verbindung mit dem IDAC; und eine H-Brücke, aufweisend: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; einen Nebenschlussschalter, der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt weist ein System zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes, das Folgendes auf: einen IDAC; einen mit dem IDAC gekoppelten Integrator, der dazu eingerichtet ist, einen IDAC-Ausgang und ein Rückkopplungssignal zu empfangen; einen mit dem Integrator gekoppelten Quantisierer, der dazu eingerichtet ist, ein Integratorausgangssignal zu empfangen und ein quantisiertes Signal zu erzeugen; und eine H-Brücke, die dazu eingerichtet ist, das quantisierte Signal zu empfangen, aufweisend: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; und Mittel zur Stabilisierung eines Arbeitspunktes der H-Brücke
  • In einigen Ausführungsformen weist das System eine Gleichtaktspannungsquelle; einen ersten Widerstand und einen ersten Schalter, die zwischen dem ersten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind; und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Schalter, die zwischen dem zweiten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind.
  • Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Gleichtaktstabilisierung für differenziell schaltende Ausgangsschaltungen und Konfigurationen. Variationen dieser Schaltungen, beispielsweise ein Ändern der Positionen von, Hinzufügen oder Entfernen gewisser Elemente aus den Schaltungen liegen nicht außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Die veranschaulichten Leistungsstufen (Power Stages), Konfigurationen und ergänzenden Vorrichtungen sollen die in der ausführlichen Beschreibung zu findende Stütze ergänzen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verständlich. Es wird betont, dass gemäß der Standardpraxis in der Industrie verschiedene Merkmale nicht zwangsweise maßstabsgetreu gezeichnet sind und lediglich zur Veranschaulichung verwendet wer-den. Wird explizit oder implizit ein Maßstab gezeigt, so stellt dies lediglich ein veranschaulichendes Beispiel bereit. In anderen Ausführungsformen kann die Abmessung der verschiedenen Merkmale der Klarheit der Erörterung halber willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
  • Für ein umfänglicheres Verständnis des Wesens und der Vorteile der vorliegen-den Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen Folgendes gilt:
    • 1A zeigt eine beispielhafte NPC 3-Level Halbbrücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung;
    • 1B zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das den Ausgang einer NPC 3-Level-Halbbrücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung illustriert;
    • 1C zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das den Ausgang einer NPC 3-Level-Halbbrücke während der PWM gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung illustriert;
    • 2A zeigt eine beispielhafte Signalisierung in einer FC 3-Level-Halbbrücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung;
    • 2B zeigt eine beispielhafte FC 3-Level-Halbbrücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung;
    • 2C zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das den Ausgang einer FC 3-Level-Halbbrücke während der PWM gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung illustriert;
    • 3A ist eine beispielhafte Schaltung, die den Strompfad gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 3B ist eine beispielhafte Schaltung, die den Strompfad gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 3C ist eine beispielhafte Schaltung, die den Strompfad gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 3D ist eine beispielhafte Schaltung, die den Strompfad gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 4 ist eine beispielhafte Schaltung, die gleichtaktfreien binären Modulation gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 5 ist eine beispielhafte Schaltung, die die Gleichtakt-Nebenschlussschaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 6 ist eine beispielhafte Schaltung, die die Gleichtaktsteuerung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 7 ist eine beispielhafte Schaltung, die die Gleichtaktsteuerung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 8 ist eine beispielhafte Schaltung, die eine Gleichtaktsteuerung mit integriertem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 9 ist eine beispielhafte Schaltung, die die Gleichtaktsteuerung mit einem Modulator mit Gleichtaktrückkopplung (CMFB: common mode feedback) gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt;
    • 10 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Spannungseingangs ohne CMFB, gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung;
    • 11 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Stromeingangs gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung; und
    • 12 zeigt eine beispielhafte Schaltung mit einem Mittelschalter gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft differentielle H-Brückenschaltungen. Insbesondere beschreibt diese Offenbarung Mittelschalter zur Steuerung des Gleichtakts und zur Einstellung eines stabilen Betriebspunkts in einer H-Brückenschaltung sowie zur Verringerung der EMI. In einigen Ausführungsbeispielen werden Mittelschalter bzw. Mid-Switch-Netzwerke mit Gleichtaktrückkopplung (CMFB: common mode feedback), Modulatoren und Integratoren in differentiellen Signalisierung und anderen Audioanwendungen eingesetzt.
  • In der folgenden Beschreibung und den folgenden Zeichnungen werden gewisse veranschaulichende Implementierungen der Offenbarung detailliert dargelegt, die einige bei-spielhafte Weisen angeben, auf die die verschiedenen Prinzipien der Offenbarung aus-geführt werden können. Die veranschaulichenden Beispiele sind jedoch nicht erschöpfend hinsichtlich der vielen möglichen Ausführungsbeispielen der Offenbarung. Andere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der Offenbarung werden gegebenenfalls im Ver-lauf in Anbetracht der Zeichnungen dargelegt.
  • Die hier vorgestellten Ausführungsbeispiele betreffen eine Art und Weise, um einen sehr stabilen Arbeitspunkt einer H-Brücke mit einem zentralen Nebenschlussschalter (Englisch: center shunt switch) zu erreichen. Der stabile Arbeitspunkt kann dazu führen, dass eine an die Ausgänge der H-Brücke angeschlossene Schaltung unter idealeren Bedingungen arbeitet und somit eine bessere Performance erzielt und/oder Strom spart. Dieser stabile Arbeitspunkt kann auch die EMI verringern, da ein Gleichtakt, der eine der größten EMI-Quellen ist, gut unterdrückt wird.
  • Im Allgemeinen kann es schwierig sein, eine Ausgangsstufe zu realisieren, die alle Anforderungen erfüllt: mehrere Ausgangspegel; stabiler Gleichtakt bei vdd/2; und einfache Spannungsversorgung und kein externer Speicherkondensator.
  • Im Falle einer 2-Level-Schaltstufe hat die herkömmliche SW-Ausgangsstufe einen 2-Level-Ausgangspegel: VDD oder GND; und die Welligkeitsströme (Englisch: ripple current) in einer Filterdrossel sind tendenziell größer.
  • Im Falle einer 3-Level (Pegel)- oder Mehrpegel-bzw. Multilevel-Implementierung kann es mehrere Möglichkeiten geben, mehrere Level zu haben. Eine solche Technik kann eine 3-Level-Halbbrücke sein mit einem Gleichtakt (CM) der Ausgangsstufe von VDD/2 . Diese Technik kann einen externen Kondensator oder eine Mehrfachstromversorgung erfordern. Eine andere Technik ist eine 3-Level H-Brücke. Bei dieser Technik kann sich der CM zwischen VDD und GND bewegen. Ein rückgekoppelter Verstärker ist möglicherweise dem großen CM-Bereich ausgesetzt und steht vor einem Designproblem. Die CM-Schwankung kann zu EMI führen.
  • Multilevel Halbbrücken können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Ein Verfahren verwendet mehrere Stromversorgungen, die direkt positive/negative/neutrale Signale an einen 3-Level-Ausgang weiterleiten. In verschiedenen Designs und bei Anwendungen wird eine einseitige Versorgung bevorzugt, da ein Designer nicht immer mehrere Stromversorgungssätze erwarten kann. Auf einseitige Implementierungen wird weiter unten noch näher eingegangen.
  • 1A zeigt eine beispielhafte NPC (Neutral Point Clamped) 3-Level-Halbbrücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Die NPC-3-Level-Halbbrücke 100 weist Teilerkondensatoren 110, Dioden und Transistoren in einem Netzwerk, das einen mehrstufig geklemmten Ausgang 120 bereitstellt, auf.
  • In einer oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die NPC 3-Level-Halbbrücke 100 ein Dioden-geklemmter-Multilevel-Inverter. Der Hauptzweck dieses Inverters ist die Verwendung von Dioden und die Bereitstellung mehrerer Spannungspegel über die verschiedenen Phasen an die in Reihe geschalteten Kondensatorbänke. Eine Diode überträgt eine begrenzte Menge an Spannung, wodurch die Belastung an anderen elektrischen Geräten verringert wird.
  • Die maximale Ausgangsspannung beträgt die Hälfte der Eingangsgleichspannung. Dies ist der größte Nachteil des Dioden-geklemmten-Multilevel-Inverters. Dieses Problem kann durch Vergrößerung der Schalter, Dioden und Kondensatoren gelöst werden. Aufgrund der Probleme mit der Ausbalancierung der Kondensatoren sind diese auf drei Level beschränkt. Diese Art von Invertern bietet einen hohen Wirkungsgrad, da die Grundfrequenz für alle Schaltvorrichtungen verwendet wird, und es handelt sich um ein einfaches Verfahren für Back-to-Back-Energieübertragungssysteme.
  • 1B zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das die Ausgabe einer NPC 3-Level-Halbbrücke 100 gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung veranschaulicht. Der resultierende Ausgang kann von einem Fachmann wertgeschätzt werden. In der Praxis erzeugen die Teilerkondensatoren 110 die Spannungsleiter, die erforderlich ist, um die positiven/negativen Ausgänge von Vdc/2 am mehrstufigen geklemmten Ausgang 120 zu erzeugen.
  • 1C zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das den Ausgang 120 einer NPC 3-Level-Halbbrücke 100 während der Pulsweitenmodulation (PWM) veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. 1C zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Pulsweitenmodulation (PWM) und der sich daraus ergebenden analogen Gegenstücke aus einem 2-Level-Signalsystem.
  • Wie ein Fachmann erkennen kann, lässt sich die vorliegende Offenbarung ohne weiteres auf Pulsweitenmodulation (PWM) und Klasse-D-Verstärker in einer oder mehreren Ausführungsbeispielen anwenden. Pulsweitenmodulation (PWM) oder Pulsdauermodulation (PDM) ist ein Verfahren zur Reduzierung der durchschnittlich bereitgestellten Leistung eines elektrischen Signals, indem es effektiv in diskrete Teile zerlegt wird.
  • Der Durchschnittswert der der Last zugeführten Spannung (und des Stroms) wird durch schnelles Ein- und Ausschalten des Schalters zwischen Versorgung und Last gesteuert. Je länger der Schalter im Vergleich zu den Ausschaltzeiten eingeschaltet ist, desto höher ist die an die Last abgegebene Gesamtleistung. Zusammen mit dem Maximum Power Point Tracking (MPPT) ist es eines der wichtigsten Verfahren, um die Leistung von Solarmodulen auf das Maß zu reduzieren, das von einer Batterie genutzt werden kann. PWM eignet sich besonders für den Betrieb von Trägheitslasten wie Motoren, die von dieser diskreten Schaltung nicht so leicht betroffen sind, da sie aufgrund ihrer Trägheit nur langsam reagieren. Die PWM-Schaltfrequenz muss hoch genug sein, um die Last nicht zu beeinträchtigen, d. h. die resultierende Wellenform, die von der Last wahrgenommen wird, muss so glatt wie möglich sein.
  • Die Rate (oder Frequenz), mit der die Stromversorgung schalten muss, kann je nach Last und Anwendung sehr unterschiedlich sein. So muss z.B. bei einem Elektroherd mehrmals pro Minute geschaltet werden, bei einem Lampendimmer mit 120 Hz, bei einem Motorantrieb mit einigen Kilohertz (kHz) bis zu einigen zehn kHz und bei Audioverstärkern und Computernetzteilen mit mehreren zehn oder hundert kHz.
  • Der Hauptvorteil der PWM ist, dass die Verlustleistung in den Schaltgeräten sehr gering ist. Wenn ein Schalter ausgeschaltet ist, fließt praktisch kein Strom, und wenn er eingeschaltet ist und Leistung an die Last übertragen wird, gibt es fast keinen Spannungsabfall über dem Schalter. Die Verlustleistung, als das Produkt aus Spannung und Strom, ist also in beiden Fällen nahezu Null. PWM eignet sich auch gut für digitale Steuerungen, die aufgrund ihres Ein/Aus-Charakters das erforderliche Tastverhältnis leicht einstellen können. Die PWM wurde auch in bestimmten Kommunikationssystemen eingesetzt, wo ihr Tastverhältnis zur Übertragung von Informationen über einen Kommunikationskanal verwendet wurde.
  • Ein Klasse-D-Verstärker oder Schaltverstärker ist ein elektronischer Verstärker, bei dem die verstärkenden Bauelemente (Transistoren, in der Regel MOSFETs) als elektronische Schalter arbeiten, und nicht als Bauelemente mit linearer Verstärkung wie in anderen Verstärkern. Sie arbeiten durch schnelles Hin- und Herschalten zwischen den Versorgungsschienen und werden von einem Modulator gespeist, der Pulsbreite, Pulsdichte oder ähnliche Techniken verwendet, um den Audioeingang in eine Pulsfolge zu kodieren. Der Ton gelangt durch einen einfachen Tiefpassfilter in den Lautsprecher. Die hochfrequenten Pulse werden blockiert. Da die Paare von Ausgangstransistoren nie gleichzeitig leitend sind, gibt es außer dem Tiefpassfilter/Lautsprecher keinen weiteren Pfad für den Stromfluss. Aus diesem Grund kann der Wirkungsgrad über 90 % liegen.
  • 2A zeigt eine beispielhafte Signalisierung in einer 3-Level-Halbbrücke mit fliegendem Kondensator (FC: flying capacitor) gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Der Fachmann wird verstehen, dass in 2A vier typische Ausgänge in einer FC-3-Level-Halbbrücke dargestellt sind. Das sind PWMo, PWM180 und ihre Komplemente.
  • 2B zeigt eine beispielhafte FC-3-Level-Halbbrücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Die FC-3-Level-Halbbrücke ist ein Flying-Capacitors-Multilevel-Inverter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
  • Das Hauptziel dieses Inverters ist die Verwendung von Kondensatoren. Es handelt sich um eine Reihenschaltung von Kondensator-geklemmten-Schaltzellen (Englisch: capacitor clamped switching cells). Die Kondensatoren übertragen eine begrenzte Menge an Spannung auf elektrische Geräte. Bei diesem Inverter sind die Schaltzustände wie bei einem Dioden-geklemmten-Inverter. Klemmdioden (clamping diodes) sind bei diesem Typ von Multilevel-Inverter nicht erforderlich.
  • Die Ausgangsspannung beträgt die Hälfte der Eingangsgleichspannung. Dies ist ein Nachteil des Multilevel-Wechselrichters mit fliegenden Kondensatoren. Er verfügt auch über die Schaltredundanz innerhalb der Phase, um die fliegenden Kondensatoren auszugleichen. Er kann sowohl den Wirk- als auch den Blindleistungsfluss steuern. Aufgrund der hochfrequenten Schaltung treten jedoch Schaltverluste auf.
  • 2C zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das den Ausgang einer FC-3-Level-Halbbrücke während der PWM gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung illustriert. Der Betrieb nahe Leerlauf zeigt geringe Leistungsverluste in diesem Modus. 2C hingegen zeigt auch den potenziellen Leistungsverlust während des nominalen 3-Level-PWM-Betriebs. Ein großer Kondensator, der in Silizium nur schwer zu realisieren ist.
  • Alternativ ist der Einbau in eine Leiterplatte (PCB) mit höheren Kosten verbunden, was die Fläche und die Teilekosten betrifft. Zu den Nachteilen des Flying Cap gehört, dass ein großer externer Kondensator benötigt wird, der virtuell als Vdd/2-Spannungsquelle fungiert. Wenn der Wert des Kondensators zu groß ist, kann er daher nicht auf einem Siliziumchip untergebracht werden.
  • 3A - 3D zeigen eine beispielhafte Schaltung mit einem 3-Level-Differenzialausgang unter Verwendung einer H-Brücke gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. In den Fig.. 3A-3D hat die H-Brücke 4 Transistoren. In einem Beispiel ist ein Widerstand als Last angeschlossen. 3A-3D zeigen vier verschiedene Zustände der Schaltung.
  • Gemäß verschiedenen Implementierungen weist die in den 3A-3D dargestellte Schaltung 3-Level-Ausgänge (positiv, negativ und Null) auf bezogen auf die Differenzspannung über der Last. Jede von 3A-3D enthält einen Pfeil, der den Strompfad während jedes Zustands zeigt.
  • 3A zeigt einen Null-Pegel-Signalisierungsausgang gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Beide Schalter der niedrigen Seite sind eingeschaltet. Beide Anschlüsse der Last sind auf GND gelegt, so dass eine differentielle Ausgangsspannung über der Last Null ist. Die Gleichtaktspannung der beiden Ausgänge ist GND. Ein Laststrom zirkuliert innerhalb der Schleife, die durch die beiden Low-Side-Schalter und die Last gebildet wird.
  • In einer oder mehreren Ausführungsbeispielen ist der Gleichtakt der Strom, der zwischen der Versorgungsschiene und Masse fließt. In einigen Beispielen stellt er die Spannungsdifferenz zwischen pmos- und nmos-Transistoren (in CMOS-Beispielen) dar, wenn Widerstände aus dem Timing und/oder der Herstellung hinzukommen. Infolgedessen kann der Rückkopplungsverstärker unerwünschten großen Gleichtaktbewegungen (Schwankungen bzw. Swings) ausgesetzt sein.
  • 3B ist eine beispielhafte Schaltung, die einen Signalausgang mit negativem Pegel zeigt, gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Wie in 3B dargestellt, sind die Schalter auf der rechten oberen (high) Seite und der linken unteren (low) Seite eingeschaltet. Der rechte Anschluss der Last ist auf VDD und der linke Anschluss der Last ist auf GND eingestellt. Die differentielle Ausgangsspannung an der Last ist also GND - VDD. Die Gleichtaktspannung der beiden Ausgänge ist VDD/2. Ein Laststrom fließt durch den Pfad, der durch den High-Seite-Schalter, die Last und den Low-Seite-Schalter gebildet wird.
  • 3C ist eine beispielhafte Schaltung, die den positiven Signalisierungsausgang gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt. Der linke obere (high) Seite- und der rechte untere (low) Seite-Schalter sind eingeschaltet. Der linke Anschluss der Last ist auf VDD und der rechte Anschluss der Last auf GND eingestellt, so dass die differentielle Ausgangsspannung an der Last VDD - GND ist. Die Gleichtaktspannung der beiden Ausgänge ist VDD/2. Ein Laststrom fließt durch den Pfad, der von High-Seite-Schalter, Last und Low-Seite-Schalter gebildet wird.
  • 3D zeigt eine beispielhafte Schaltung, die einen Nullpegel-Signalausgang gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung darstellt. Beide oberen (High) -Seite-Schalter sind eingeschaltet, und beide Anschlüsse der Last sind auf VDD eingestellt. Somit ist die differentielle Ausgangsspannung an der Last gleich Null. Die Gleichtaktspannung der beiden Ausgänge ist VDD. Ein Laststrom zirkuliert innerhalb der Schleife, die durch die beiden High-Side-Schalter und die Last gebildet wird.
  • Wie in den 3A-3D dargestellt, wird der Null-Ausgang entweder dadurch ausgedrückt, dass beide niedrigen Seiten auf GND (3A) oder beide hohen Seiten auf VDD(d) gesetzt werden. Mit positivem und negativem klassischem 2-Level-Ausgang ( 3B und 3C) kann die Schaltung 3-Level-Differenzialausgangszustände haben. In einigen Beispielen besteht ein Nachteil der Schaltung darin, dass der Gleichtakt nicht statisch auf VDD/2 bleibt. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann der Gleichtakt zwischen VDD, GND und VDD/2 wechselnd je nach Zustand und, möglicherweise, abhängig von einer Quelle elektromagnetischer Störungen (EMI). In einigen Beispielen kann es schwierig sein, das Differenzsignal vom Ausgang für die Rückkopplung zu verwenden, da der Rückkopplungsverstärker den großen Schwankungen des Gleichtakts ausgesetzt ist. Diese Gleichtaktschwankung ist ein Nachteil der Methode.
  • 4 ist eine beispielhafte Schaltung, welche gleichtaktfreien binären Modulation gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt. Dies ist ein Beispiel für eine Ausgangsstufe mit einer zentralen Shunt-Vorrichtung, aber ohne Gleichtakt-Rückkopplungssystem.
  • 5 ist eine beispielhafte Schaltung, die eine Gleichtakteinstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt. Insbesondere zeigt 5 eine detaillierte linke Hälfte einer in 4 dargestellten Schaltung. 5 zeigt ein Verfahren zur Einstellung des Gleichtakts bei Null-Differential-Ausgang. Während des Null-Ausgangszustands ist M5 eingeschaltet, und M1 und M2 sind ausgeschaltet. Zur Einstellung der Ausgangsspannung in Bezug auf GNDD gibt es zwei parallele Ausgangs-Halbbrücken: eine erste parallele Ausgangs-Halbbrücke ist eine hochohmige Halbbrücke mit R1, R2, M9 und M10, und eine zweite parallele Ausgangs-Halbbrücke ist eine niederohmige Halbbrücke mit M7 und M8. Während des Null-Ausgangszustands wird die Halbbrücke mit niedriger Impedanz kurz eingeschaltet und die Halbbrücke mit hoher Impedanz bleibt eingeschaltet, um die Ausgangsspannung auf VDD/2 zu setzen. Dadurch wird verhindert, dass die Ausgänge zur Versorgungsschiene fliegen (bzw. potentialfrei sind) und Strom verbrauchen. In einer Implementierung werden die Transistoren M1 und M2 so ein- und ausgeschaltet, dass der Widerstand von M1 und M2 während der Übergangszeit übereinstimmt. Ist ein Widerstand höher als der andere, weicht der Gleichtakt von VDD/2 ab und kann eine Quelle für elektromagnetische Störungen (EMI) sein. Die Anpassung des Widerstands von M1 und M2 macht die Gate-Treiberschaltung komplizierter und die Übergangsgeschwindigkeit langsamer. Außerdem kann dies zusätzlichen Strom verbrauchen.
  • 6 ist ein Beispiel für eine vereinfachte Schaltung aus den 4 und 5, die die Gleichtaktsteuerung unter Verwendung eines Mittelschalters gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung veranschaulicht. Die H-Brückenschaltung 600 weist den Transistor mpo 610, den Transistor mno 620, den Transistor mp1 630, den Übergangsschalter mn1 640, den Mittelschalter mn3 650, die Last 690, den Widerstand ro 615, den Widerstand r1 625, den Widerstand r2 635 und den Widerstand r4 645 auf. In einigen Beispielen ist die Last 690 eine Reihenschaltung von Induktivitäten L und Widerstand R, die eine äquivalente Last für Klasse-D-Anwendungen ist.
  • In einer oder mehreren Ausführungsbeispielen handelt es sich bei den Transistoren um Mosfets; jeder beliebige Transistor oder geeignete Schalter liegt jedoch nicht außerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Offenbarung. Wie in der Technik bekannt ist, könnte die vorliegende Ausführungsbeispiel als zwei Halbbrücken oder eine H-Brücke betrachtet werden. Bei einer H-Brücke befindet sich die Last jedoch normalerweise zwischen den beiden Halbbrücken. Dagegen werden die Differenzausgänge in der vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Mitte der linken und rechten Halbbrücke abgenommen.
  • 6 hat 3-Level-Ausgänge (positiv, negativ und Null) in Bezug auf die Differenzspannung über der Last 690. In einem Beispiel sind mpo und mn1 im positiven Zustand EIN. Der linke Anschluss der Last ist mit VDD verbunden und der rechte Anschluss der Last ist mit GND verbunden. Die Spannung an der Last ist also VDD-GND. In einem Beispiel sind mp1 und mno im negativen Zustand EIN. Der linke Anschluss der Last ist mit GND verbunden und der rechte Anschluss der Last ist mit VDD verbunden. Die Spannung an der Last ist also GND-VDD. In diesen Beispielen für positive und negative Fälle ist der Gleichtakt der Ausgänge durch VDD/2 festgelegt, denn wenn ein Ausgang VDD ist, ist der andere Ausgang GND.
  • Während des Null-Ausgangs ist mn3 eingeschaltet. Die Spannung an der Last wird Null. Da der durch mn3 und die Last gebildete Schaltkreis gegenüber VDD/GND-Schiene in einem Floating-Zustand ist, wird die Spannung des Schaltkreises relativ zu VDD/GND eingestellt.
  • Um den Gleichtakt der Last einzustellen, enthält 6 ein Paar von Widerstandsstrings (ro, r1 und r2, r3) zwischen VDDIGND und zwingt die Ausgänge auf VDD/2. Selbst mit Schaltern in Reihe mit dem Widerstand ro 615, dem Widerstand r1 625, dem Widerstand r2 635 und dem Widerstand r4 645 wird unerwünscht viel Strom verbraucht. Da der Widerstand ro 615, der Widerstand r1 625, der Widerstand r2 635 und der Widerstand r4 645 alle parallel zur Last 690 geschaltet sind, werden auch die Spannungsschwankungen durch den Strom reduziert. In der vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schalter geschlossen, wenn der Transistor mn3 eingeschaltet ist.
  • 7 ist eine beispielhafte Schaltung, die die Gleichtaktsteuerung unter Verwendung eines Mittelschalters gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt. Die H-Brückenschaltung 700 weist den Transistor mpo 710, den Transistor mno 720, den Transistor mp1 730, den Übergangsschalter mn1 740, den Mittelschalter mn3 750, die Last 790, die Widerstände r5 und r6 760, die Schalter 770 und die Spannungsquelle 795 auf. Die Last 790 ist eine Reihenschaltung der Induktivitäten L und des Widerstands R, die eine typische Ersatzlast für Klasse-D-Anwendungen darstellt.
  • 7 hat 3-Level-Ausgänge (positiv, negativ und Null) in Bezug auf die Differenzspannung über der Last 790. In einem Beispiel sind im positiven Zustand mpo und mn1 eingeschaltet. Der linke Anschluss der Last ist mit VDD und der rechte Anschluss der Last ist mit GND verbunden. Die Spannung an der Last ist also VDD-GND. In einem Beispiel sind mp1 und mno im negativen Zustand eingeschaltet. Der linke Anschluss der Last ist mit GND verbunden und der rechte Anschluss der Last ist mit VDD verbunden. Die Spannung an der Last ist also GND-VDD. In diesen Beispielen für positive und negative Fälle ist der Gleichtakt der Ausgänge durch VDD/2 festgelegt, denn wenn ein Ausgang VDD ist, ist der andere Ausgang GND.
  • Während der Nullausgabe ist mn3 eingeschaltet. Die Spannung an der Last wird Null. Da der durch mn3 und die Last gebildete Schaltkreis von der VDD/GND-Schiene abgekoppelt (floating) ist, wird die Spannung des Schaltkreises relativ zu VDD/GND eingestellt.
  • 7 zeigt ein Beispiel für eine Technik zum Einstellen bzw. Beheben des Gleichtakts. Während der Nullausgabe ist mn3 750 eingeschaltet und mpo, mp1, mno und mn1 sind ausgeschaltet. In einem Beispiel wird der Gleichtakt durch eine Spannungsquelle (Vcom) und zwei Widerstände (r5, r6) an den Ausgängen 760 eingestellt. Eine Schaltung, die aus mp3 750 und der Last 790 gebildet wird, ist von der VDD/GND-Schiene abgekoppelt (floating), wodurch die Ausgänge leicht auf Vcom gezwungen werden. Der Wirkungsgrad kann erhöht werden, da nach dem Aufladen parasitärer Kondensatoren an den Ausgängen auf einen gewünschten Wert (typischerweise VDD/2) kein Gleichstrom in Vcom fließt. Die Schalter 770a und 770b sind während der dritten Nivellierungsposition eingeschaltet. In einigen Beispielen sind die Schalter 770a, 700b während der anderen Niveauregulierungspositionen offen, um Strom zu sparen, indem ein Stromfluss verhindert wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen wird der Mittelschalter (z.B. mn3 750) aus mehreren Serienschaltvorrichtungen hergestellt.
  • 8 ist eine beispielhafte Schaltung, die eine in einen Modulator 800 integrierte Gleichtaktsteuerung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung zeigt. Die in einen Modulator 800 integrierte Gleichtaktsteuerung weist IDAC 810, Rückkopplungswiderstände 830, Integrator 820, Vcom-Spannungsquelle 895, Summierknoten 815, Last 890, positiven Ausgang 840, negativen Ausgang 850 und H-Brücke 875 auf.
  • In einer oder mehreren Ausführungsbeispielen ist der IDAC 810 eine digital-zu-analoge Stromquelle. IDACs werden insbesondere zur Erzeugung eines analogen Stroms auf der Grundlage eines digitalen Signals oder Registers etc. verwendet. Der Integrator 820 ist aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Nach dem Integrator 820 folgt ein Quantisierer 825, der das integrierte Ausgangssignal quantisiert und einen quantisierten Wert erzeugt. In diesem Beispiel enthält der Quantisiererausgang ein 3-Level-Signal. In einigen Beispielen ist in 8 ein Klasse-D-Verstärker dargestellt. Die Last 890 ist eine Lautsprecherlast, die an outp und outn angeschlossen ist, und die Vcom-Spannungsquelle 895 und die H-Brücke 875 sind wie in 7 dargestellt angeschlossen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann ein gut stabilisierter Gleichtakt das Design vereinfachen. Es kann außerdem einen direkten IDAC-Anschluss ermöglichen. Dank des festen CM-Bereichs kann außerdem die Performance/Leistung des Operationsverstärkers optimiert werden.
  • In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wird ein Schleifenfilter verwendet. In anderen Ausführungsbeispielen können jedoch beliebige geeignete Filter verwendet werden. Der Summierknoten 815 wird in der Praxis verwendet, um die Rückkopplung von der H-Brücke 875 und dem IDAC 810 zu kombinieren. Der Modulator und/oder Quantisierer 825 erzeugen das Steuersignal der H-Brücke, um das Rückkopplungssignal mit dem aktuellen Signal von IDAC gleichzusetzen.
  • 9 zeigt eine beispielhafte Schaltung mit Gleichtaktsteuerung integriert mit einem Modulator mit Gleichtaktrückkopplung (Gleichtaktrückkopplung, CMFB) gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Die Schaltung mit Gleichtaktsteuerung, die mit einen Modulator 900 integriert ist, weist IDAC 910, Rückkopplungswiderstände 930, Integrator 920, Modulator 925, Vcom-Spannungsquelle 995, Last 990, positiven Ausgang 940, negativen Ausgang 950, Addierer 960, Vref-Spannungsquelle 970 und H-Brücke 975 auf.
  • Der Addierer 960 extrahiert Gleichtaktkomponenten aus den Ausgängen. Wenn die Schalter geschlossen sind (bei Übergängen), wird der extrahierte Gleichtakt mit Vref 970 verglichen und für den Differenzverstärker kompensiert. Der Ausgang wird negativ auf Vcom 995 zurückgeführt.
  • 9 zeigt ein Beispiel für ein EMI-Reduktionsschema. In dieser Ausführungsbeispiel kann die Vcom-Spannung durch eine Rückkopplungsschleife gesteuert werden. Dieses Ausführungsbeispiel kann die Genauigkeit des Ausgangs-Gleichtakts erhöhen, und Gleichtaktschwankungen können unterdrückt werden, was zu einer Verringerung der EMI führen kann.
  • 10 zeigt ein beispielhaftes Diagramm des Differenz- und Gleichtakt-Ausgangsspektrums von 8 gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Aufgrund der in 7 gezeigten Gleichtaktstabilisierung ist das Spektrum des Gleichtaktausgangs niedriger als das des Differenzausgangs und flach über den Frequenzbereich.
  • 11 zeigt ein beispielhaftes Diagramm des Differential- und Gleichtakt-Ausgangsspektrums mit der in 9 gezeigten Gleichtaktrückkopplung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Aufgrund der CMFB wird das Gleichtaktspektrum bei niedrigen Frequenzen noch stärker unterdrückt als in 10.
  • 12 zeigt eine beispielhafte Schaltung 1200 mit einem Mittelschalter 1250 gemäß einigen Ausführungsbeispielen der hierin bereitgestellten Offenbarung. Die vereinfachte Schaltung 1200 weist Transistor 1210, Transistor 1220, Mittelschalter 1250, Vcom-Spannungsquelle 1295 und Last 1290 auf.
  • Hierin offenbarte Ausführungsbeispielen können die Bereitstellung eines sehr stabilen Arbeitspunkts einer H-Brücke mit einem zentralen Nebenschlussschalter betreffen. Ausführungsformen können eine Vielzahl von Anwendungen haben, wie beispielsweise LVDS, PWM, Klasse-D-Verstärker, beliebige Differenzverstärkung. Allerdings gehen Anwendung für nicht explizit aufgezählte Gebiete nicht über den Umfang der vorliegenden Erfindung hinaus.
  • Ausgewählte Beispiele
  • Beispiel 1 stellt eine Schaltung zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes bereit, die Folgendes aufweist: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; einen Nebenschlussschalter (Englisch: shunt switch), der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist; eine Gleichtaktspannungsquelle (Englisch: common mode voltage source); einen ersten Widerstand und einen ersten Schalter, die zwischen dem ersten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind; und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Schalter, die zwischen dem zweiten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind.
  • Beispiel 2 stellt eine Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, ferner aufweisend eine Last zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang.
  • Beispiel 3 stellt eine Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei die Gleichtaktspannungsquelle dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Interferenz (EMI) durch dynamische Ansteuerung zu reduzieren.
  • Beispiel 4 stellt eine Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei eine oder mehrere der Halbbrücken Transistoren aufweisen.
  • Beispiel 5 stellt eine Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei die Transistoren wenigstens eines von PMOS, NMOS, BJT und IGBT sind.
  • Beispiel 6 stellt eine Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, die ferner eine Rückkopplungsschleife aufweist.
  • Beispiel 7 stellt eine Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, die außerdem eine Referenzspannungsquelle aufweist.
  • Beispiel 8 stellt ein System zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes in einer H-Brückenschaltung bereit, die Folgendes aufweist: einen IDAC, einen Modulator in elektrischer Verbindung mit dem IDAC, und eine H-Brücke, aufweisend: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang, eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang, und einen Nebenschlussschalter (Englisch shunt switch) in elektrischer Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Ausgang.
  • Beispiel 9 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, ferner aufweisend eine Gleichtaktspannungsquelle.
  • Beispiel 10 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, ferner mit einen ersten Rückkopplungswiderstand (Feedbackwiderstand), der zwischen dem ersten Ausgang und dem Modulator angeordnet ist.
  • Beispiel 11 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, ferner mit einem zweiten Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem zweiten Ausgang und dem Modulator angeordnet ist.
  • Beispiel 12 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, ferner aufweisend eine Rückkopplungsschleife.
  • Beispiel 13 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, ferner aufweisend eine Spannungsreferenzquelle.
  • Beispiel 14 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei eine oder mehrere der Halbbrücken Transistoren aufweisen.
  • Beispiel 15 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei die Transistoren wenigstens eines von PMOS, NMOS, BJT und IGBT sind.
  • Beispiel 16 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei die Rückkopplung kontinuierlich sein kann.
  • Beispiel 17 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei die Rückkopplung zeitdiskret sein kann.
  • Beispiel 18 stellt ein System zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunkts bereit, das Folgendes aufweist: einen IDAC; einen mit dem IDAC gekoppelten Integrator, der dazu eingerichtet ist, einen IDAC-Ausgang (bzw. ein IDAC Ausgangssignal) und ein Rückkopplungssignal zu empfangen; einen mit dem Integrator gekoppelten Quantisierer, der dazu eingerichtet ist, ein Integrator-Ausgangssignal zu empfangen und ein quantisiertes Signal zu erzeugen; und eine H-Brücke, die dazu eingerichtet ist, das quantisierte Signal zu empfangen, und die Folgendes aufweist: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; und Mittel zum Stabilisieren eines Arbeitspunkts der H-Brücke.
  • Beispiel 19 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, wobei die Mittel zur Stabilisierung des Arbeitspunkts einen Nebenschlussschalter aufweisen, der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist.
  • Beispiel 20 stellt ein System nach einem oder mehreren der vorhergehenden und/oder folgenden Beispiele bereit, das ferner Folgendes aufweist: eine Gleichtaktspannungsquelle; einen ersten Widerstand und einen ersten Schalter, die zwischen dem ersten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind; und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Schalter, die zwischen dem zweiten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind.
  • Beispiel 21 umfasst oder bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen des Gleichtakts bzw. Gleichtaktanteils (Englisch common mode) einer H-Brücke mit einem zentralen Nebenschlussschalter (Englisch: center-shunt switch) nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 22 umfasst oder bezieht sich auf ein Schema zur EMI-Reduzierung durch dynamisches Ansteuern von Vcom, nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 23 bezieht sich auf eines der Beispiele 1-22 oder ein anderes Beispiel, und betrifft einen Transistortyp, der eine H-Brücken oder einen Zentralschalter (PMOS, NMOS, BJT oder IGBT) bildet, nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 24 bezieht sich auf eines der Beispiele 1-23, oder ein anderes Beispiel, und ferner auf einen Typ von Gleichtakt-Zwangswiderstand (durch Schalter PMOS, NMOS, CMOS, Schalter + Widerstand oder durchgehend angeschlossenen Widerstand), nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 25 bezieht sich auf eines der Beispiele 1-24, oder ein anderes Beispiel, und betrifft ferner die Ansteuerung von Vcom mit einem Gleichstromwert (DC Wert), nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 26 bezieht sich auf eines der Beispiele 1-25, oder ein anderes Beispiel, und betrifft ferner, dass Vcom eine Stromsenke oder -quelle ist, nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 27 bezieht sich auf eines der Beispiele 1-26, oder ein anderes Beispiel, und ferner darauf, dass Vcom eine getaktete Quelle (Englisch: clocked source) ist, nach verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen hierin.
  • Beispiel 28 umfasst eine Vorrichtung, die eines der Beispiele 1-27 oder beliebige andere hier erörterte Konzepte oder Ausführungsformen aufweist oder sich auf diese bezieht.
  • Beispiel 29 umfasst eine Vorrichtung, die Mittel zur Implementierung eines der Beispiele 1-29 oder anderer hier erörterter Konzepte oder Ausführungsformen aufweist.
  • Beispiel 30 umfasst ein Verfahren zur Implementierung oder Herstellung eines der Beispiele 1-29 oder einiger anderer hier erörterter Konzepte oder Ausführungsformen.
  • Beispiel 31 weist ein oder mehrere nichtflüchtige computerlesbare Medien auf, die Anweisungen aufweisen, die bei Ausführung der Anweisungen durch eine elektronische Vorrichtung bewirken, dass die elektronische Vorrichtung veranlassen ein beliebiges der Beispiele 1-30, oder ein anderes der hierin erörterten Konzepte oder Ausführungsformen zu implementieren oder herzustellen.
  • Die obige Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen, einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht erschöpfend oder einschränkend sein, was die genauen offenbarten Ausführungsformen betrifft. Während spezifische Implementierungen und Beispiele für verschiedene Ausführungsformen oder Konzepte hier zur Veranschaulichung beschrieben werden, sind verschiedene äquivalente Modifikationen möglich, wie die Fachleute auf dem Gebiet der Technik erkennen werden. Diese Modifikationen können im Lichte der obigen detaillierten Beschreibung, der Zusammenfassung, der Figuren oder der Ansprüche vorgenommen werden.
  • Nachdem nunmehr einige Aspekte und Ausführungsformen der Technologie dieser Anmeldung beschrieben wurden, versteht es sich, dass Durchschnittsfachleuten verschiedene Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen ohne Weiteres ersichtlich sind. Solche Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen sollen innerhalb der Idee und des Schutzumfangs der in dieser Anmeldung beschrieben Technologie liegen. Beispielsweise werden Durchschnittsfachleuten ohne Weiteres eine Vielzahl anderer Mittel und/oder Strukturen zum Durchführen der Funktion und/oder Erhalten der Ergebnisse und/oder eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Vorteile ersichtlich, und jede dieser Variationen und/oder Modifikationen wird als im Schutzumfang der hierin beschriebenen Ausführungsformen liegend betrachtet.
  • Fachleute werden zahlreiche Äquivalente der speziellen hier beschriebenen Ausführungsformen erkennen oder durch lediglich einfache routinemäßige Versuche feststellen. Es versteht sich daher, dass die oben genannten Ausführungsformen lediglich beispielhaft präsentiert sind und dass, innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalenten, erfindungsgemäße Ausführungsformen anders als speziell beschrieben umgesetzt werden können. Darüber hinaus ist eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr hierin beschriebenen Merkmalen, Systemen, Artikeln, Materialien, Kits und/oder Verfahren, falls solche Merkmale, Systeme, Artikel, Materialien, Kits und/oder Verfahren nicht gegenseitig widersprüchlich sind, innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung enthalten.
  • Das Vorstehende umreißt Merkmale einer oder mehrerer Ausführungsformen des hierin offenbarten Gegenstands. Diese Ausführungsformen sind bereitgestellt, um einer Durchschnittsfachperson (PHOSITA: Person Having Ordinary Skill In The Art) auf dem Gebiet zu ermöglichen, verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser zu verstehen. Auf bestimmte gut verstandene Begriffe, sowie zugrundeliegende Technologien und/oder Standards kann verwiesen werden, ohne diese ausführlich zu beschreiben. Es wird erwartet, dass die PHOSITA ausreichend Hintergrundwissen oder -informationen dieser Technologien und Standards besitzt oder auf diese zugreifen kann, um die Lehren der vorliegenden Offenbarung umzusetzen.
  • Die PHOSITA erkennt, dass sie die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Prozesse, Strukturen oder Variationen zum Ausführen der gleichen Zwecke und/oder Erzielen der gleichen Vorteile der hierin vorgestellten Ausführungsformen verwenden kann. Die PHOSITA erkennt auch, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht von der Idee und dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen hierin vornehmen kann, ohne von der Idee und dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen können auf eine beliebige von zahlreichen Weisen implementiert werden. Ein oder mehrere Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung, die die Durchführung von Prozessen oder Verfahren beinhalten, können Programmanweisungen nutzen, die durch eine Vorrichtung (z.B. einen Computer, einen Prozessor oder eine andere Vorrichtung) ausführbar sind zum Durchführen oder Steuern der Durchführung der Prozesse oder Verfahren.
  • in dieser Hinsicht können verschiedene erfindungsgemäße Konzepte als ein computerlesbares Speicherungsmedium (oder mehrere computerlesbare Speicherungsmedien) (z.B. ein Computerspeicher, eine oder mehrere Disketten, Compact Discs, optische Discs, Magnetbänder, Flash-Speicher, Schaltungskonfigurationen in feldprogrammierbaren Gate-Arrays oder anderen Halbleitervorrichtungen oder andere greifbare Computerspeicherungsmedien) umgesetzt werden, die mit einem oder mehreren Programmen codiert sind, die bei Ausführung auf einem oder mehreren Computern oder anderen Prozessoren Verfahren durchführen, die eine oder mehrere der verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen implementieren.
  • Das computerlesbare Medium oder die computerlesbaren Medien können transportabel sein, sodass das Programm oder die Programme, die darauf gespeichert sind, auf einen oder mehrere verschiedene Computer oder andere Prozessoren geladen werden können, um verschiedene der vorstehend beschriebenen Aspekte zu implementieren. In einigen Ausführungsformen können computerlesbare Medien nichtflüchtige Medien sein.
  • Es sei angemerkt, dass die vorstehend unter Bezugnahme auf die FIGUREN erörterten Aktivitäten auf eine beliebige integrierte Schaltung anwendbar sind, die Signalverarbeitung (zum Beispiel Gestensignalverarbeitung, Videosignalverarbeitung, Audiosignalverarbeitung, Analog-Digital-Umwandlung, Digital-Analog-Umwandlung) involviert, insbesondere solche, die spezialisierte Softwareprogramme oder Algorithmen ausführen können, von denen einige mit der Verarbeitung digitalisierter Echtzeitdaten assoziiert sein können.
  • In einigen Fällen können die Lehren der vorliegenden Offenbarung in einem oder mehreren greifbaren, nichtflüchtigen computerlesbaren Medien codiert sein, die darin gespeicherte ausführbare Anweisungen aufweisen, die, wenn sie ausgeführt werden, eine programmierbare Vorrichtung (wie etwa einen Prozessor oder einen DSP) dazu an- weisen, die hierin offenbarten Verfahren oder Funktionen auszuführen. In den Fällen, in denen die Lehren hier zumindest teilweise in einer Hardware-Vorrichtung (wie etwa einer ASIC, einem IP-Block oder einem SoC) verkörpert sind, könnte ein nichtflüchtiges Medium eine Hardware-Vorrichtung aufweisen, die mit einer Logik hardwareprogrammiert ist, um die hierin offenbarten Verfahren oder Funktionen auszuführen. Die Lehren könnten außerdem in Form einer Registertransferebene (RTL) oder einer anderen Hardwarebeschreibungssprache, wie etwa VHDL oder Verilog, umgesetzt werden, die verwendet werden kann, um einen Fertigungsprozess zum Herstellen der offenbarten Hardwareelemente zu programmieren.
  • In beispielhaften Implementierungen können außerdem zumindest einige Teile der hier umrissenen Verarbeitungsaktivitäten in Software implementiert sein. In einigen Ausführungsformen können eines oder mehrere dieser Merkmale in Hardware implementiert sein, die außerhalb der Elemente der offenbarten Figuren bereitgestellt ist, oder in beliebiger geeigneter Weise zusammengefasst sein, um die vorgesehene Funktionalität zu erzielen. Die verschiedenen Komponenten können Software (oder Reziprok-Software) aufweisen, die koordinieren kann, um die wie hierin umrissenen Operationen zu erzielen. In noch anderen Ausführungsformen können diese Elemente beliebige geeignete Algorithmen, Hardware, Software, Komponenten, Module, Schnittstellen oder Objekte aufweisen, die deren Operationen erleichtern.
  • Jede geeignet ausgebildete Prozessorkomponente kann jede mit den Daten assoziierte Art von Anweisungen ausführen, um die hierin ausführlich dargestellten Operationen zu erzielen. Jeder hierin offenbare Prozessor könnte ein Element oder einen Artikel (zum Beispiel Daten) von einem Zustand oder Gegenstand in einen anderen Zustand oder Gegenstand transformieren. In einem anderen Beispiel können einige hierin umrissene Aktivitäten mit fester Logik oder programmierbarer Logik (zum Beispiel Software und/oder Computeranweisungen, die durch einen Prozessor ausgeführt werden) implementiert sein, und die hierin identifizierten Elemente könnten eine Art eines programmierbaren Prozessors, eine programmierbare digitale Logik (zum Beispiel eine FPGA, ein löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EPROM), ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EEPROM)), eine ASIC, die digitale Logik aufweist, Software, Code, elektronische Anweisungen, Flash-Speicher, optische Disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, magnetische oder optische Karten, andere Arten von maschinenlesbaren Medien, die zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet sind, oder jede geeignete Kombination daraus sein könnten.
  • Im Betrieb können Prozessoren Informationen in einer beliebigen geeigneten Art von nichtflüchtigem Speichermedium (zum Beispiel einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Nurlesespeicher (ROM), einer FPGA, einem EPROM, einem elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM) usw.), Software, Hardware oder in einer beliebigen anderen geeigneten Komponente, Vorrichtung, jedem anderen geeigneten Element oder Objekt, wo dies angemessen ist und basierend auf speziellen Anforderungen, speichern. Ferner können die Informationen, die in einem Prozessor verfolgt, gesendet, empfangen oder gespeichert werden, basierend auf speziellen Anforderungen und Implementierungen in einer bzw. einem beliebigen Datenbank, Register, Tabelle, Cache, Warteschlange, Steuerliste oder Speicherstruktur bereitgestellt sein, auf die sämtlich in einem beliebigen geeigneten Zeitrahmen Bezug genommen werden kann.
  • Jedes der hier erörterten Speicherelemente ist als innerhalb des weit gefassten Begriffs ‚Speicher‘ umfasst auszulegen. Gleichermaßen ist jedes bzw. jede der potenziellen Verarbeitungselemente, Module und Maschinen, die hierin beschrieben sind, als innerhalb des weit gefassten Begriffs ‚Mikroprozessor‘ oder ‚Prozessor‘ umfasst auszulegen. Des Weiteren können in verschiedenen Ausführungsformen die hier beschriebenen Prozessoren, Speicher, Netzkarten, Busse, Speichervorrichtungen, in Beziehung stehenden Peripherievorrichtungen und andere Hardwareelemente durch einen Prozessor, einen Speicher und andere in Beziehung stehende Vorrichtungen verwirklicht sein, die durch Software oder Firmware zum Emulieren oder Virtualisieren der Funktionen dieser Hardware-Elemente konfiguriert werden.
  • Des Weiteren versteht es sich, dass ein Computer in einer beliebigen einer Anzahl von Formen umgesetzt sein kann, wie etwa als ein Pack-Computer, ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer oder ein Tablet-Computer, als nicht-einschränkende Beispiele. Darüber hinaus kann ein Computer in einer Vorrichtung eingebettet sein, die im Allgemeinen nicht als ein Computer betrachtet wird, jedoch geeignete Verarbeitungsfähigkeiten aufweist, darunter ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Smartphone oder eine beliebige andere geeignete tragbare oder feste elektronischen Vorrichtung.
  • Auch kann ein Computer eine oder mehrere Eingabe- und Ausgabevorrichtungen aufweisen. Diese Vorrichtungen können unter anderem dazu verwendet werden, eine Benutzerschnittstelle darzustellen. Zu Beispielen für Ausgabevorrichtungen, die verwendet werden können, um eine Benutzerschnittstelle bereitzustellen, zählen Drucker oder Anzeigebildschirme für eine visuelle Darstellung der Ausgabe und Lautsprecher oder andere tonerzeugende Vorrichtungen für die akustische Darstellung der Ausgabe. Zu Beispielen für Eingabevorrichtungen, die für eine Benutzerschnittstelle verwendet werden können, zählen Tastaturen und Zeigevorrichtungen, wie etwa Mäuse, Touchpads und Digitalisiertablets. Als ein anderes Beispiel kann ein Computer Eingangsinformationen über Spracherkennung oder in einem anderen akustischen Format empfangen.
  • Solche Computer können durch ein oder mehrere Netzwerke in einer beliebigen geeigneten Form miteinander verbunden sein, einschließlich als ein Lokalnetzwerk oder ein Weitbereichsnetzwerk, wie etwa ein Unternehmensnetzwerk, und ein intelligentes Netzwerk (IN) oder das Internet. Solche Netzwerke können auf einer beliebigen geeigneten Technologie basieren und können gemäß einem beliebigen geeigneten Protokoll arbeiten und können drahtlose Netzwerke oder drahtgebundene Netzwerke aufweisen.
  • Computerausführbare Anweisungen können in vielen Formen vorliegen, wie etwa Programmmodule, die durch einen oder mehrere Computer oder andere Vorrichtungen ausgeführt werden. Im Allgemeinen weisen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen usw. auf, die spezielle Aufgaben durchführen oder spezielle abstrakte Datentypen implementieren. In der Regel kann die Funktionalität der Programmmodule kombiniert oder verteilt werden, wie es in verschiedenen Ausführungsformen erwünscht ist.
  • Die Begriffe „Programm“ oder „Software“ werden hier in einem generischen Sinn verwendet, um irgendeine Art von Computercode oder einen Satz von durch einen Computer ausführbaren Anweisungen zu bezeichnen, die eingesetzt werden können, um einen Computer oder einen anderen Prozessor zu programmieren, verschiedene wie vorstehend beschriebene Aspekte zu implementieren. Darüber versteht es sich, dass gemäß einem Aspekt ein oder mehrere Computerprogramme, die bei Ausführung Verfahren der vorliegenden Anmeldung durchführen, nicht auf einem einzigen Computer oder Prozessor vorhanden sein müssen, sondern auf modulare Weise auf eine Anzahl unterschiedlicher Computer oder Prozessoren verteilt sein können, um verschiedene Aspekte der vorliegenden Anmeldung zu implementieren.
  • Außerdem können Datenstrukturen in computerlesbaren Medien in beliebiger geeigneter Form gespeichert werden. Zur Vereinfachung der Veranschaulichung können Datenstrukturen so gezeigt sein, dass sie Felder aufweisen, die über den Ort in der Datenstruktur in Beziehung stehen. Solche Beziehungen können gleichermaßen erreicht werden, indem Speicher für die Felder mit Orten in einem computerlesbaren Medium, die die eine Beziehung zwischen den Feldern transportieren, zugewiesen wird. Es kann jedoch ein beliebiger geeigneter Mechanismus verwendet werden, um eine Beziehung zwischen Informationen in Feldern einer Datenstruktur herzustellen, darunter durch Verwendung von Zeigern, Tags oder anderen Mechanismen, die eine Beziehung zwischen Datenelementen herstellen.
  • Bei Implementierung in Software kann der Softwarecode auf einem beliebigen geeigneten Prozessor oder einer Zusammenstellung von Prozessoren ausgeführt werden, unabhängig davon, ob diese in einem einzigen Computer bereitgestellt oder unter mehreren Computern verteilt sind.
  • Computerprogrammlogik, die die gesamte oder einen Teil der hierin beschriebenen Funktionalität implementiert, ist in verschiedenen Formen verkörpert, darunter unter anderem eine Quellcodeform, eine computerausführbare Form, eine Hardwarebeschreibungsform und verschiedene Zwischenformen (zum Beispiel Topografien oder Formulare, die durch einen Assembler, Kompilierer, Linker oder Locator erstellt werden). In einem Beispiel weist der Quellcode eine Reihe von Computerprogrammanweisungen auf, die in verschiedenen Programmiersprachen implementiert sind, wie etwa einem Objektcode, einer Assemblersprache oder einer Hochsprache wie OpenCL, RTL, Verilog, VHDL, Fortran, C, C++, JAVA oder HTML zur Verwendung in verschiedenen Betriebssystemen oder Betriebsumgebungen. Der Quellcode kann verschiedene Datenstrukturen und Kommunikationsnachrichten definieren und verwenden. Der Quellcode kann in einer computerausführbaren Form (z.B. über einen Interpreter) vorliegen oder der Quellcode kann (z.B. über einen Übersetzer, Assembler oder Kompilierer) in eine computerausführbare Form umgesetzt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl elektrischer Schaltungen der FIGUREN auf einer Platine einer assoziierten elektronischen Vorrichtung implementiert werden. Die Platine kann eine allgemeine Leiterplatte sein, die verschiedene Komponenten des internen elektronischen Systems der elektronischen Vorrichtung halten und ferner Verbinder für andere Peripheriegeräte bereitstellen kann. Genauer gesagt kann die Platine die elektrischen Verbindungen bereitstellen, mit denen die anderen Komponenten des Systems elektrisch kommunizieren können. Beliebige geeignete Prozessoren (einschließlich Digitalsignalprozessoren, Mikroprozessoren, unterstützender Chipsätze usw.), Speicherelemente usw. können zweckmäßig mit der Platine basierend auf speziellen Konfigurationsbedürfnissen, Verarbeitungsanforderungen, Computerdesigns usw. gekoppelt sein.
  • Andere Komponenten wie externer Speicher, zusätzliche Sensoren, Steuerungen zur Audio-/Videoanzeige und Peripherievorrichtungen können an der Platine als Plug-In-Karten oder über Kabel angeschlossen oder in der Platine selbst integriert sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können die elektrischen Schaltungen der FIGUREN als unabhängige Module implementiert werden (z.B. eine Vorrichtung mit assoziierten Komponenten und einer Schaltungsanordnung, die dazu ausgebildet ist, eine spezifische Anwendung oder Funktion durchzuführen) oder als Plug-In-Module in anwendungsspezifische Hardware elektronischer Vorrichtungen implementiert werden.
  • Es sei angemerkt, dass mit den zahlreichen hierin bereitgestellten Beispielen eine Interaktion hinsichtlich zwei, drei, vier oder mehr elektrischer Komponenten beschrieben werden kann. Dies erfolgte jedoch nur für Verdeutlichungszwecke und beispielhaft. Es versteht sich, dass das System auf eine beliebige geeignete Weise konsolidiert werden kann. Zusammen mit ähnlichen Designalternativen können beliebige der veranschaulichten Komponenten, Module und Elemente der FIGUREN in verschiedenen möglichen Ausbildungsformen kombiniert werden, die alle deutlich in den breiten Schutzumfang dieser Offenbarung fallen.
  • In bestimmten Fällen kann es leichter sein, eine oder mehrere der Funktionalitäten eines gegebenen Satzes von Flüssen nur durch das Verweisen auf eine begrenzte Anzahl elektrischer Elemente zu beschreiben. Es versteht sich, dass die elektrischen Schaltungen der FIGUREN und ihre Lehren ohne Weiteres skalierbar sind und eine große Anzahl von Komponenten sowie kompliziertere/komplexere Anordnungen und Ausbildungsformen unterbringen können. Dementsprechend sollten die bereitgestellten Beispiele nicht den Schutzumfang beschränken oder eine potenzielle Anwendung der breiten Lehren der elektrischen Schaltungen auf eine Vielzahl anderer Architekturen unterbinden.
  • Außerdem können, wie beschrieben, einige Aspekte als ein oder mehrere Verfahren umgesetzt werden. Die als Teil des Verfahrens durchgeführten Handlungen können auf eine beliebige geeignete Weise angeordnet werden. Entsprechend können Ausführungsformen konstruiert werden, in denen Handlungen in einer anderen Reihenfolge als veranschaulicht durchgeführt werden, wozu das gleichzeitige Durchführen einiger Handlungen gleichzeitig gehören kann, obgleich sie in veranschaulichten Ausführungsformen als sequenzielle Handlungen gezeigt sind.
  • Begriffsinterpretation
  • Sämtliche Definitionen, wie hierin definiert und verwendet, sind so aufzufassen, dass sie gegenüber Wörterbuchdefinitionen, Definitionen in Dokumenten, die durch Bezugnahme aufgenommen sind, und/oder gewöhnlichen Bedeutungen der definierten Begriffe Vorrang haben. Sofern aus dem Kontext nicht deutlich etwas anderes hervorgeht, gilt in der Beschreibung und den Ansprüchen Folgendes:
    • „aufweisen“, „aufweisend“ und dergleichen sind in einem einschließenden Sinne anstatt einem ausschließenden oder erschöpfenden Sinn auszulegen; das heißt im Sinne von „aufweisend, aber nicht beschränkt auf‟.
    • „verbunden“, „gekoppelt“ oder eine beliebige Variante davon bedeutet eine direkte oder indirekte Verbindung oder Kopplung zwischen zwei oder mehr Elementen; die Kopplung oder Verbindung zwischen den Elementen kann physisch, logisch oder eine Kombination davon sein.
    • „hierin“, „vorstehen“, „nachstehend“ und Wörter von ähnlicher Bedeutung beziehen sich, wenn sie zur Beschreibung dieser Patentschrift verwendet werden, auf diese Patentschrift als Ganzes und nicht auf bestimmte Teile dieser Patentschrift.
    • „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen deckt alle folgenden Interpretationen des Wortes ab: ein beliebiges der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination der Elemente In der Liste.
  • Die Singularformen „ein/eine/eines“ und „der/die/das“ weisen auch die Bedeutung geeigneter Pluralformen auf.
  • Wörter, die Richtungen angeben, wie „vertikal“, „quer“, „horizontal“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorwärts“, „rückwärts“, „nach innen“, „nach außen“, „vertikal“, „quer“, „links“, „rechts“, „vorne“, „hinten“, „oben“, „unten“, „unterhalb“, „über“, „unter“ und dergleichen, die in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden (wenn vorhanden), hängen von der spezifischen Ausrichtung der beschriebenen und dargestellten Einrichtung ab. Der hier beschriebene Gegenstand kann verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen. Dementsprechend sind diese Richtungsbegriffe nicht streng definiert und sollten nicht eng ausgelegt werden.
  • Die unbestimmten Artikel „ein/eineleines“, wie sie hierin in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden, sollten, sofern nicht eindeutig anders angegeben, als „mindestens ein/eine/eines“ verstanden werden.
  • Der Ausdruck „und/oder“, wie er hierin in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, sollte so verstanden werden, dass er „eines oder beide“ der so verknüpften Elemente bedeutet, d. h. Elemente, die in einigen Fällen konjunktiv und in anderen Fällen disjunktiv vorhanden sind. Mehrere mit „und/oder“ aufgelistete Elemente sollten auf dieselbe Weise ausgelegt werden, d. h. „eines oder mehrere“ der so verknüpften Elemente.
  • Andere Elemente als jene, die spezifisch durch den Ausdruck „und/oder“ identifiziert sind, können gegebenenfalls vorhanden sein, sei es mit Bezug oder ohne Bezug auf die spezifisch identifizierten Elemente. Somit kann sich, als nicht-einschränkendes Beispiel, ein Verweis auf „A und/oder B“, bei Verwendung in Zusammenhang mit einer offenen Formulierung wie „aufweisen“, in einer Ausführungsform auf lediglich A (gegebenenfalls einschließlich anderer Elemente als B); in einer anderen Ausführungsform auf lediglich B (gegebenenfalls einschließlich anderer Elemente als A), in noch einer anderen Ausführungsform auf sowohl A als auch B (gegebenenfalls einschließlich anderer Elemente) usw. beziehen.
  • Wie hierin in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, ist der Ausdruck „mindestens ein/eineleines“ in Bezug auf eine Liste von einem oder mehreren Elementen so zu verstehen, dass er mindestens ein Element bedeutet, das aus einem oder mehreren der Elemente in der Liste von Elementen ausgewählt ist, aber nicht notwendigerweise mindestens eines von jedem in der Liste von Elementen spezifisch angeführten Element aufweist, wobei keine Kombination von Elementen in der Liste von Elementen ausgeschlossen wird. Diese Definition erlaubt zudem, dass gegebenenfalls andere Elemente außer den in der Liste von Elementen spezifisch identifizierten Elementen, auf die sich der Ausdruck „mindestens ein/eine/eines“ bezieht, vorhanden sein können, sei es mit Bezug oder ohne Bezug auf diese spezifisch identifizierten Elemente.
  • Daher kann sich „mindestens ein/eine/eines aus A und B“ (oder äquivalent dazu „mindestens ein/eine/eines aus A oder B“ oder äquivalent dazu „mindestens ein/eine/eines aus A und/oder B“), als nicht-einschränkendes Beispiel, in einer Ausführungsform auf mindestens ein, gegebenenfalls mehr als ein A ohne B (und gegebenenfalls einschließlich anderer Elemente als B), in einer weiteren Ausführungsform auf mindestens ein, gegebenenfalls mehr als ein B ohne A (und gegebenenfalls einschließlich anderer Elemente als A), in noch einer anderen Ausführungsform auf mindestens ein, gegebenenfalls mehr als ein A und mindestens ein, gegebenenfalls mehr als ein B (und gegebenenfalls einschließlich anderer Elemente) usw. beziehen.
  • Wie er hierin verwendet wird, soll der Begriff „zwischen“ einschließend verstanden werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Beispielsweise schließt „zwischen A und B“ A und B mit ein, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Darüber hinaus dient die hierin verwendete Phraseologie und Terminologie dem Zwecke der Beschreibung und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Die Verwendung von „aufweisen“ oder „haben“, „enthalten“ oder „beinhalten“ und Variationen davon hierin soll die danach angeführten Elemente und Äquivalente davon sowie zusätzliche Elemente umfassen.
  • In den Ansprüchen sowie in der vorstehenden Beschreibung sind alle Übergangsausdrücke, wie z.B. „aufweisen“, „tragen“, „haben“, „enthalten“, „beinhalten“, „halten“, „zusammengesetzt aus“ und dergleichen als offene Formulierungen zu verstehen, d. h. mit der Bedeutung einschließlich, aber nicht beschränkt auf. Lediglich die Übergangsausdrücke „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ sind als geschlossene bzw. halbgeschlossene Übergangsausdrücke zu verstehen.
  • Zahlreiche andere Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen können Fachleuten ersichtlich sein, und die vorliegende Offenbarung soll alle derartigen Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen, umfassen.
  • Um das Patentamt der Vereinigten Staaten (USPTO - United States Patent and Trademark Office) und zusätzlich etwaige Leser eines basierend auf dieser Anmeldung erteilten Patents bei der Deutung der vorliegend beigefügten Ansprüche zu unterstützen, möchte die Anmelderin anmerken, dass die Anmelderin (a) nicht beabsichtigt, dass irgendwelche der beigefügten Ansprüche 35 U.S.C. § 112(f) geltend machen, wie er zum Einreichungsdatum vorliegt, sofern nicht die Wörter „Mittel zum“ oder „Schritte zum“ spezifisch in den bestimmten Ansprüchen verwendet werden; und (b) durch keine Aussage in der Beschreibung beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung auf irgendeine Weise einzuschränken, die nicht anderweitig in den beigefügten Ansprüchen widergespiegelt wird.
  • Die vorliegende Erfindung sollte daher nicht als auf die vorstehend beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Verschiedene Modifikationen, äquivalente Prozesse sowie zahlreiche Strukturen, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar sein kann, sind für Fachleute, an die sich die vorliegende Erfindung richtet, nach Betrachtung der vorliegenden Offenbarung ohne Weiteres ersichtlich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/905375 [0001]

Claims (20)

  1. Schaltung zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes, die Folgendes aufweist: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; einen Nebenschlussschalter, der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist; eine Gleichtaktspannungsquelle; einen ersten Widerstand und einen ersten Schalter, die zwischen dem ersten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind; und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Schalter, die zwischen dem zweiten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Last zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gleichtaktspannungsquelle dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Interferenz, EMI, durch dynamische Ansteuerung zu reduzieren.
  4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei eine oder mehrere der Halbbrücken Transistoren aufweisen.
  5. Schaltung nach Anspruch 4, wobei die Transistoren wenigstens eines von PMOS, NMOS, BJT und IGBT sind.
  6. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Rückkopplungsschleife.
  7. Schaltung nach Anspruch 6, ferner aufweisend eine Referenzspannungsquelle.
  8. System zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes in einer H-Brückenschaltung, das Folgendes aufweist: einen IDAC; einen Modulator in elektrischer Verbindung mit dem IDAC; und eine H-Brücke, aufweisend: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; einen Nebenschlussschalter, der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist.
  9. System nach Anspruch 8, ferner aufweisend eine Gleichtaktspannungsquelle.
  10. System nach Anspruch 8 oder 9, ferner mit einem ersten Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem ersten Ausgang und dem Modulator angeordnet ist.
  11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit einem zweiten Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem zweiten Ausgang und dem Modulator angeordnet ist.
  12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner aufweisend eine Rückkopplungsschleife.
  13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner aufweisend eine Referenzspannungsquelle.
  14. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei eine oder mehrere der Halbbrücken Transistoren aufweisen.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Transistoren wenigstens eines von PMOS, NMOS, BJT und IGBT sind.
  16. System nach Anspruch 12, wobei die Rückkopplung kontinuierlich erfolgen kann.
  17. System nach Anspruch 12, wobei die Rückkopplung zeitdiskret erfolgen kann.
  18. System zur Einstellung eines stabilen Arbeitspunktes, das Folgendes aufweist: einen IDAC; einen mit dem IDAC gekoppelten Integrator, der dazu eingerichtet ist, einen IDAC-Ausgang und ein Rückkopplungssignal zu empfangen; einen mit dem Integrator gekoppelten Quantisierer, der dazu eingerichtet ist, ein Integrator-ausgangssignal zu empfangen und ein quantisiertes Signal zu erzeugen; und eine H-Brücke, die dazu eingerichtet ist, das quantisierte Signal zu empfangen, aufweisend: eine erste Halbbrücke mit einem ersten Ausgang; eine zweite Halbbrücke mit einem zweiten Ausgang; und Mittel zur Stabilisierung eines Arbeitspunktes der H-Brücke.
  19. System nach Anspruch 18, wobei die Mittel zur Stabilisierung des Arbeitspunktes einen Nebenschlussschalter aufweisen, der mit dem ersten und zweiten Ausgang elektrisch verbunden ist.
  20. System nach Anspruch 18 oder 19, das ferner Folgendes aufweist: eine Gleichtaktspannungsquelle; einen ersten Widerstand und einen ersten Schalter, die zwischen dem ersten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind; und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Schalter, die zwischen dem zweiten Ausgang und der Gleichtaktspannungsquelle angeordnet sind.
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