DE19629078C2

DE19629078C2 - Ausgangsstufe eines Operationsverstärkers für die Verwendung bei Niederspannungsanwendungen

Info

Publication number: DE19629078C2
Application number: DE19629078A
Authority: DE
Inventors: Daniel Charles Feldt; William David Anderson
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Google Technology Holdings LLC
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: CN1150720A; CN1067194C; ITRM960515A0; GB2303751B; CA2179465A1; IT1284223B1; FR2737358A1; GB2303751A; BR9603121A; US5646576A; JPH09199951A; MX9602957A; DE19629078A1; ITRM960515A1; GB9615220D0; SG70994A1; CA2179465C; FR2737358B1; IL118632A0; IL118632A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgangsstufe eines Operationsverstärkers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen werden Operationsverstärker in vielen Anwendungen verwendet, die unter anderem Funktelefone umfassen aber nicht darauf beschränkt sind. Tatsächlich umfassen aktuelle Funktelefone mehrere Operationsverstärker zu Erhöhung der Signalleistung sowohl im Empfänger als auch im Sender. Solche Operationsverstärker werden typischerweise mit der anderen Schaltung auf einem Substrat einer integrierten Schaltung (IC) montiert. Da die Funktelefone kleiner und tragbarer werden, besteht ein wachsendes Bedürfnis danach, daß die Operationsverstärker wirksam bei kleinen Energieversorgungsspannungen arbeiten.

Operationsverstärker bestehen aus einer Eingangsstufe, einer Zwischenstufe und einer Ausgangsstufe. Wenn der Operationsverstärker auf einem IC an einem Signalausgang montiert ist, ist es notwendig, daß die Ausgangsstufe des Opera tionsverstärkers einen Ausgang mit niedriger Impedanz liefert. Der Ausgang mit niedriger Impedanz verhindert, daß die übrige auf dem IC montierte Schaltung durch große Kapazitätsbeträge, die von anderen direkt gekoppelten ICs oder anderen Bauteilen stammen, instabil wird. Unglücklicherweise zeigen viele der existierenden Operationsverstärkerausgangsstufen, einschließlich solcher mit einem großen Aussteuerbereich, eine hohe Ausgangsimpedanz.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Ausgangsstufe niederer Impedanz eines Operationsverstärkers, die einen Emitter- (oder Source-) Folger- Puffer 100 umfaßt. Der Puffer 100 wird durch eine erste Versorgungsspannungsschiene (+VBB) 102 und einer zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 mit Energie versorgt. Der Puffer 100 umfaßt einen Eingang 106 zum Empfang einer Eingangsspannung 105. Der Eingang 106 ist mit ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 über jeweilige erste und zweite Vorspannungsvorrichtungen 112, 114 verbunden. In Erwiderung auf die Eingangsspannung 105 liefern die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 eine Ausgangsspannung 115 und einen Ausgangsstrom 117, zusammen ein Ausgangssignal, an einem hiermit verbundenen Ausgang 116. Das Ausgangssignal kann eine Last ansteuern, wie beispielsweise einen (nicht gezeigten) anderen IC, der mit dem Ausgang 116 verbunden und in ähnlicher Weise über die ersten und zweiten Versorgungsspannungsschienen 102, 104 mit Energie versorgt wird.

Fig. 2 ist ein Schaubild einer bekannten Spannungsübertragungskennlinie 200 des Puffers 100 der Fig. 1. In Erwiderung auf die Eingangsspannung 105 arbeiten die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 alternierend, um das Ausgangssignal zu liefern. Da die Eingangsspannung 105 VBB/2 übersteigt, wie das durch Abschnitt 202 der Übertragungskennlinie 200 gezeigt ist, wird der Ausgangsstrom 117 bevorzugt zum Ausgang 116 der Fig. 1 durch die erste Puffereinrichtung 108 ausgegeben. Wenn die Eingangsspannung 105 unter VBB/2 fällt, wie das durch den Abschnitt 204 der Übertragungskennlinie 200 angezeigt ist, wird der Ausgangsstrom vorzugsweise durch die zweite Puffereinrichtung 110 im Ausgang 116 verschwinden. Die ersten und zweiten Vorspannvorrichtungen 112, 114 gewährleisten, daß die ersten beziehungsweise zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 an bleiben, um eine Überkreuzstörung zu verhindert, da die Eingangsspannung 105 ungefähr gleich wird zu VBB/2 oder durch diesen Wert läuft, wie das durch Punkt 206 auf der Über tragungskennlinie 200 dargestellt ist.

Durch die elektrischen Begrenzungen der Basis-Emitter-Verbindung des bipolaren Flächentransistors, der die ersten und zweiten Vorspannungsvorrichtungen 108 und 110 umfaßt, ist der Puffer 100 nicht fähig, das Ausgangssignal zu liefern und die Last über einen maximalen Spannungsbereich 208 hinaus zu steuern. Der maximale Spannungsbereich 208 ist definiert durch die Differenz zwischen den ersten und zweiten Versorgungsspannungsschienen 102, 104 und als 0 V bis +VBB bezeichnet. Tatsächlich kann der Puffer 100 das Ausgangssignal nicht liefern, wenn die Eingangsspannung 105 innerhalb eines Diodenabfalls entweder auf der ersten oder der zweiten Versorgungsspannungsschiene 102, 104 liegt. Ein Diodenabfall ist allgemein bekannt als der Spannungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter eines bipolaren Flächentransistors. Somit ist der Puffer 100 tatsächlich beschränkt auf den Betrieb in einem Pufferspannungsbereich 210, der sich durch die Differenz zwischen der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 minus einem Diodenabfall und der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 minus einem anderen Diodenabfall ergibt. Wenn man annimmt, daß der Diodenabfall ungefähr 0,8 Volt beträgt, erstreckt sich der Pufferspannungsbereich 210 von ungefähr 0,8 V bis ungefähr VBB - 0,8 V, wie das in Fig. 2 dargestellt ist.

Bei Niedrigleistungsanwendungen erfährt der Aussteuerbereich durch Spannungsabfälle über den zwei Dioden eine wesentliche Begrenzung. Wenn beispielsweise die erste Versorgungsspannungsschiene 102 eine Spannung von 3 V aufweist und die zweite Versorgungsspannungsschiene auf 0 V liegt, wie die gezeigt ist, so wird der maximale Spannungsbereich 3 V und der Pufferspannungsbereich 210 ungefähr 1,4 V betragen. Bei einer solchen Konstellation würde der Puffer 100 nicht fähig sein, das Ausgangssignal zu liefern und die Last über mehr als die Hälfte (ungefähr 1,6 V) des 3 V Maximalspannungsbereiches 208 anzusteuern.

Die japanische Druckschrift JP 56-A-56 27 14 offenbart einen elektronischen Leistungsverstärker, der Einrichtungen aufweist, um Nulldurchgangsverzerrungen zu verhindern. Diese Verzerrungen treten dann auf, wenn das Eingangssignal in der Nähe des Mittelspunktes des Eingangsbereiches liegt, weil dann keiner der beiden Ausgangstransistoren eines ersten Verstärkers durchgeschaltet ist. Der Leistungsverstärker weist darüber hinaus eine zu dem ersten Verstärker parallel geschaltete zweite Verstärkerstufe auf, die in dem beschriebenen Übergangsbereich aktiv ist.

Die JP-A-57 97 209 beschreibt einen Leistungsverstärkerschaltkreis, bei dem unter der Steuerung durch einen "Begrenzungsdetektor" ein Umschalten von einer normalen Versorgungsspannung auf eine größere Versorgungsspannung erfolgt.

Aus der US 4,498,057 ist ein Leistungsverstärker bekannt, der einen Schaltkreis zur Veränderung der Versorgungsspannung in Abhängigkeit der Spannungssignalform des Eingangssignals aufweist, wobei dieser Schaltkreis nach Maßgabe durch die Frequenz des Eingangssignals ausgewählt wird.

Der in US 4,524,328 offenbarte Leistungsverstärkerschaltkreis ist in der Lage, einen ausreichend großen Ausgangsstrom bereitzustellen. Zu diesem Zweck weist der Verstärker einen Spannungsmultiplizierer auf, um eine negative Versorgungsspannung zu erzeugen, die negativer ist, als eine extern bereitgestellte negative Versorgungsspannung.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Ausgangsstufe für einen Operationsverstärker bereitzustellen, die es einem internen Puffer ermöglicht, seine eigene Ausgangsspannung über seinen eigentlichen Spannungsbereich hinaus anzuheben, wenn seine Eingangsspannung ebenfalls über seinen Spannungsbereich hinausgeht.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 beanspruchten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Ausgangsstufe eines Operationsverstärkers;

Fig. 2 ist eine Kurvendarstellung einer bekannten Spannungsübertragungskennlinie der Ausgangsstufe der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Blockdiagrammdarstellung eines Funkfrequenzkommunikationssystems, das ein Funktelefon verwendet;

Fig. 4 ist eine Blockdiagrammdarstellung mit begrenzter Genauigkeit eines Synthesizers des Funktelefons der Fig. 3, wobei der Synthesizer einen Operationsverstärker verwendet;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Ausgangsstufe des Operationsverstärkers der Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Kurvendarstellung einer Spannungsübertragungskennlinie der Ausgangsstufe der Fig. 5;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgangsstufe des Operationsverstärkers der Fig. 4; und

Fig. 8 ist eine Flußdiagrammdarstellung eines Verfahrens zur Verstärkung einer Eingangsspannung.

Eine Ausgangsstufe für einen Operationsverstärker, die durch einen erste Versorgungsspannungsschiene und eine zweite Versorgungspannungsschiene mit Energie versorgt wird, umfaßt einen Puffer und eine Stromerhöhungseinrichtung zur Verstärkung einer Eingangsspannung in ein Ausgangssignal mit niedriger Impedanz. Der Puffer verstärkt die Eingangsspannung in das verstärkte Ausgangssignal, wenn die Eingangsspannung innerhalb eines Pufferspannungsbereiches liegt, wobei der Pufferspannungsbereich innnerhalb eines maximalen Spannungsbereiches liegt, der durch eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Versorgungsspannungsschiene und der zweiten Versorgungsspannungsschiene definiert ist. Die Stromerhöhungseinrichtung führt dem Puffer zusätzlichen Strom zu, um die Eingangsspannung auf das verstärkte Ausgangssignal zu verstärken, wenn sich die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches, aber noch innerhalb des maximalen durch die externe Spannungsversorgung vorgegebenen Span nungsbereiches befindet.

Fig. 3 ist eine Blockdiagrammdarstellung eines Funkfrequenzkommunikationssystems 300, in dem ein Transceiver 302 und ein Funktelefon 304 über Radiofrequenzsignale (RF) 306 kommunizieren. Der Transceiver 302 ist ein standortfester Transceiver, der ein Funkabdeckgebiet bedient, das von Funktelefonen, wie dem Funktelefon 304 bevölkert ist. Das Funktelefon 304 umfaßt eine Antenne 308, einen Empfänger 310, einen Sender 312, einen Synthesizer 314, eine Steuerung 316 und ein Benut zerinterface 318. Das Funktelefon 304 arbeitet mit der Leistung, die durch eine abnehmbare Batterie 320 geliefert wird. Der Transceiver 302 sendet RF-Signale 306 in sein Funkabdeckgebiet, das vom Funktelefon 304 bevölkert ist. Die Antenne 308 wandelt die RF-Signale 306 in elektrische RF-Empfangssignale 309 und verbindet die elektrischen RF-Empfangssignale 309 mit dem Empfänger 310. Der Empfänger 310 mischt die elektrischen RF-Empfangssignale 309 mit einer lokalen Oszillatorfrequenz, um Zwischenfrequenzempfangssignale (IF) 311 zu erzeugen. Der Empfänger 310 verbindet die IF-Empfangssignale 311 mit dem Synthesizer 314. Der Synthesizer 314 liefert zusätzliche Mischfrequenzen, um die IF-Empfangssignale 311 in Ba sisbandempfangssignale (BB) 315 umzuwandeln. Der Synthesizer 314 stellt die BB- Empfangssignale 315 auf eine gewünschte Amplitude ein und hält sie dort, für die Verwendung durch die Steuerung 316. Die Steuerung 316 verarbeitet die BB- Empfangssignale 315 zu Datenempfangssignalen 317. Die Datenempfangssignale werden mit dem Benutzerinterface 318 verbunden und an den Benutzer als hörbare Sprache über einen (nicht gezeigten) Lautsprecher ausgegeben und als Betriebsinformation über eine (nicht gezeigte) visuelle Anzeigevorrichtung.

Die Spracheingabe des Benutzers über ein (nicht gezeigtes) Mikrofon des Benutzerinterfaces 318 wird umgewandelt und mit der Steuerung 316 als Datensendesignale 319 verbunden. Die Steuerung 316 wandelt die Datensendesignale 319 in BB-Sendesignale 321 um. Die BB-Sendesignale 321 werden mit dem Synthesizer 314 verbunden. Der Synthesizer wandelt die BB- Sendesignale 321 in IF-Sendesignale 323. Die IF-Sendesignale 323 werden mit dem Sender 312 verbunden, der die IF-Sendesignale 323 mit einer lokalen Oszillatorfrequenz mischt, um die IF-Sendesignale 323 in elektrische RF- Sendesignale 325 zu verwandeln. Die elektrischen RF-Sendesignale 325 werden weiter durch die Antenne 308 umgewandelt und zum Transceiver 302 als RF-Signale 306 gesendet.

Fig. 4 ist eine Blockdiagrammdarstellung des Synthesizers 314 des Funktelefons 304. Der Synthesizer 314 umfaßt einen Abwärtswandler 401, einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 402, einen Operationsverstärker 403 und einen Aufwärtswandler 404. Die IF-Empfangssignale 311, die vom Empfänger 310 der Fig. 3 erzeugt wurden, werden mit dem Abwärtswandler 401 verbunden. Der Abwärtswandler 401 führt eine Quadraturdemodulation der IF-Empfangssignale 311 durch, indem er die IF-Em pfangssignale 311 mit Inphasen- und Quadraturkomponenten eines BB- Frequenzsignals 406 mischt, das vom VCO 402 in den Abwärtswandler 401 eingegeben wird. Die sich ergebenden Inphasen- und Quadraturempfangssignale werden vom Abwärtswandler 401 gefiltert und mit dem Operationsverstärker 403 als Zwischen-BB-Empfangssignale 408 verbunden. Der Operationsverstärker 403 stellt die Zwischen-BB-Empfangssignale 408 auf eine gewünschte Amplitude ein und gibt die Zwischen-BB-Empfangssignale 408 an die Steuerung 316 der Fig. 3 als BB- Empfangssignale 315. Der Operationsverstärker 403 umfaßt eine Eingangsstufe 414, eine Zwischenstufe 416 und eine Ausgangsstufe 418.

Die durch die Steuerung 316 der Fig. 3 erzeugten BB-Sendesignale 321 werden mit dem Aufwärtswandler 404 verbunden. Der Aufwärtswandler 404 mischt die Sende- BB-Signale mit den Inphasen- und Quadraturkomponenten eines durch den VCO 402 erzeugten IF-Frequenzsignals 420. Die gemischten Inphasen- und Quadratur-IF- Signale werden kombiniert und vom Aufwärtswandler 404 als IF-Sendesignale 323 ausgegeben. Die IF-Sendesignale 323 werden ferner mit dem Sender 312 der Fig. 3 verbunden.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Komponenten des in Fig. 4 gezeigten Synthesizer 314 integriert und auf ein geeignetes Substrat 430, wie beispielsweise ein Keramiksubstrat, gebondet. Das Substrat 430 ist in einem (nicht gezeigten) IC- Gehäuse montiert. Das IC-Gehäuse bietet aufwärtsführende Anschlußstifte zur Verbindung der Komponenten des Synthesizers 314, wie beispielsweise der Ausgangsstufe 418 des Operationsverstärkers 403, mit externen Komponenten, wie beispielsweise der Steuerung 316 der Fig. 3, die aus einem oder mehreren IC- Gehäusen bestehen können. Wenn das BB-Empfangssignal 315 von einem Ausgang des IC-Gehäuses des Synthesizers 314 direkt mit einem Eingang des IC-Gehäuses der Steuerung 316 verbunden ist, so erhält das BB-Empfangssignal 315 eine große Menge Kapazität vom Eingang des IC-Gehäuses der Steuerung 316. Um zu verhindern, daß der Synthesizer 314 durch diese hohe Kapazität instabil wird, ist es für die Ausgangsstufe 418 notwendig, einen Ausgang mit niedriger Impedanz zu liefern.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Ausgangsstufe 418 des Operationsverstärkers 403 der Fig. 4. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangsstufe 418 verlustlos und umfaßt den Puffer 100 der Fig. 1 und die Stromerhöhungseinrichtung 500. Der Puffer 100, der eine Gegentaktschaltung ist, wird durch die erste und zweite Versorgungsspannungsschiene 102, 104 der Batterie 320 der Fig. 3 mit Energie versorgt. Obwohl die zweite Versorgungsspannungs schiene 104 als Erde gezeigt ist, wird deutlich, daß die Ausgangsstufe 418 über eine aufgespaltene Versorgung, die positive und negative Versorgungsspannungsschienen aufweist, mit Energie versorgt werden kann, wobei die erste Versor gungsspannungsschiene 102 bei +VBB verbleibt und der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 beispielsweise die Spannung -VBB zugewiesen wird.

Der Puffer 100 ist zwischen dem Eingang 106 und dem Ausgang 116 der Ausgangsstufe 418 geschaltet und umfaßt die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 und die ersten und zweiten Vorspannvorrichtungen 112, 114, die allgemein unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurden. Insbesondere umfaßt die erste Puffereinrichtung 108 einen NPN-Transistor 501, der eine Basis, einen Kollektor, der mit der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 verbunden ist, und einen Emitter, der mit dem Ausgang 116 verbunden ist, aufweist. Die erste Puffereinrichtung 108 ist auf einen Diodenabfall über der Eingangsspannung 105 durch die ersten Vorspannvorrichtung 112 vorgespannt. Die erste Vorspannvorrichtung 112 umfaßt einen PNP-Transistor 502, dessen Basis mit dem Eingang 106, dessen Kollektor mit der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 und dessen Emitter mit der Basis des NPN-Transistors 501 der ersten Puffereinrichtung 108 mit einer ersten Stromquelle 503 und mit der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 verbunden ist.

Die zweite Puffereinrichtung 110 umfaßt einen PNP-Transistor 504, dessen Basis und dessen Kollektor mit der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 und dessen Emitter sowohl mit dem Ausgang 116 und dem Emitter des NPN-Transistors 501 der ersten Puffereinrichtung 108 verbunden ist. Die zweite Puffereinrichtung 110 ist auf einen Diodenabfall unterhalb der Eingangsspannung 105 durch die zweite Vorspannvorrichtung 114 vorgespannt. Die zweite Vorspannvorrichtung 114 umfaßt einen NPN-Transistor 505, dessen Basis mit dem Eingang 106, dessen Kollektor mit der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 und dessen Emitter mit der Basis des PNP-Transistors 504 der zweiten Puffereinrichtung 110, einer zweiten Stromquelle 506 und der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 verbunden ist. In der bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Stromquelle 506 durch einen NMOS- Transistor implementiert werden.

Der Puffer 100 arbeitet in Erwiderung auf die Eingangsspannung 105, die am Eingang 106 angelegt wird, wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Der alternierende Betrieb der ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 basiert auf der Größe der Eingangsspannung 105, um das Ausgangssignal zu liefern, das eine Last, wie beispielsweise die Steuerung 316 der Fig. 3 ansteuern kann. Wie jedoch vorher ausgeführt wurde, reicht der Aussteuerbereich des Puffers 100, der die Basis-Emitter-Verbindungsspannungs-Begrenzungen verwirklicht, nicht annähernd von Masse zum externen Versorgungspotential und dementsprechend kann er kein unverzerrtes Ausgangssignal liefern, wenn die Amplitude seiner Eingangsspannung 105 außerhalb des Pufferspannungsbereiches 210 gemäß Fig. 2 liegt (wenn die Eingangsspannung 105 ungefähr 0,8 V innerhalb entweder der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 oder der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 liegt). Um den Aussteuerbereich des Puffers zu vergrößern, so daß ein unverzerrtes Ausgangssignal auch dann erzeugt werden kann, wenn sich die Eingangsspannung 105 außerhalb des Pufferspannungsbereiches 210 der Fig. 2 befindet, wird die Stromerhöhungseinrichtung 500 mit dem Puffer 100 verbunden.

Die Stromerhöhungseinrichtung 500, die durch die ersten und zweiten Versorgungsspannungsschienen 102, 104 mit Energie versorgt wird und die zwischen den Eingang 106 und den Ausgang 116 der Ausgangsstufe 418 geschaltet ist, hilft dem Puffer 100 beim Bereitstellen einer Ausgangsspannung 520 und des Ausgangs stroms 117, die gemeinsam das Ausgangssignal am Ausgang 116 bilden, wenn sich die Eingangsspannung 105 außerhalb des Pufferspannungsbereiches 210 der Fig. 2 befindet. Die Stromerhöhungseinrichtung 500 gestattet es der Ausgangsstufe 418 über ungefähr den maximalen Spannungsbereich 208 der Fig. 2 zu arbeiten und stellt am Ausgang 116 dennoch eine niedrige Impedanz zu Verfügung.

Die Stromerhöhungseinrichtung 500, die eine Schienen-zu-Schienen Schwingschaltung ist, umfaßt eine erste Erhöhungseinrichtung 508 und eine zweite Erhöhungseinrichtung 510. Die erste Erhöhungseinrichtung 508 umfaßt einen NMOS- Transistor 507, dessen Gate-Anschluß mit dem Eingang 106, dessen Source- Anschluß mit der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 und dessen Drain- Anschluß mit dem Ausgang 116 verbunden ist. Die erste Erhöhungseinrichtung 508 umfaßt weiter einen ersten Stromspiegel 512. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste Stromspiegel 512 PMOS-Transistoren 511 und 513. Der erste Stromspiegel 512 ist zwischen den Drain-Anschluß des NMOS-Transistors 507 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 und den Ausgang 116 geschaltet. Die zweite Erhöhungseinrichtung 510 umfaßt den PMOS-Transistor 509, der einen Gate-An schluß hat, der mit dem Eingang 106, einen Source-Anschluß, der mit der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 und einen Drain-Anschluß, der mit dem Ausgang 116 verbunden ist. Die zweite Erhöhungseinrichtung 510 umfaßt ferner einen zweiten Stromspiegel 514. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt der zweite Stromspiegel 514 NMOS-Transistoren 517 und 518. Der zweite Stromspiegel 514 ist zwischen den Drain-Anschluß des PMOS-Transistors 509 der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 und den Ausgang 116 geschaltet.

Die Stromerhöhungseinrichtung 500 arbeitet folgendermaßen. Wenn sich die Eingangsspannung 105 der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 nähert, schaltet sich die erste Erhöhungseinrichtung 508 ein und verursacht einen ersten Strom 515, der in den Drain-Anschluß des NMOS-Transistors 507 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 fließt. Der erste Verstärkerstrom 515 wird gespiegelt oder invertiert durch den ersten Stromspiegel 512 und mit dem Ausgang 116 verbunden. Wenn die Eingangsspannung sich der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 nähert, schaltet sich die zweite Erhöhungseinrichtung 510 an und bewirkt, daß ein zweiter Strom 516 aus dem Drain-Anschluß des PMOS-Transistors 509 der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 herausfließt. Der zweite Strom 516 wird gespiegelt oder invertiert durch den zweiten Stromspiegel 514 und mit dem Ausgang 116 verbunden.

Fig. 6 ist eine Kurvendarstellung einer Spannungsübertragungskennlinie 600 der Ausgangsstufe 418 der Fig. 4 und 5. In Erwiderung auf die Eingangsspannung 105 wechseln sich die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 und die ersten und zweiten Erhöhungseinrichtung 508, 510 im Betrieb ab, um die Ausgangsspannung 520 und den Ausgangsstrom 117 zu liefern. Wenn die Eingangsspannung VBB/2 übersteigt und sich +VBB nähert, wie das durch Abschnitt 602 der Übertragungskennlinie 600 angezeigt ist, wird die Ausgangsspannung 520 im allgemeinen durch die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 und die erste Erhöhungseinrichtung 508 geliefert. Insbesondere liefert die erste Puffereinrichtung 108 in erster Linie die Ausgangsspannung 520 und den Ausgangsstrom 117 für Werte der Eingangsspannung 105 zwischen Punkt 601 auf der Übertragungskennlinie 600 (oder annähernd +VBB/2) und Punkt 603 (oder annähernd +VBB - 0,8 V). Zwischen Punkt 603 und Punkt 605 (oder ungefähr +VBB - 0,2 V) wird die Ausgangsspannung 520 durch die zweite Puffereinrichtung 110 geliefert und der Ausgangsstrom 117 wird durch die erste Erhöhungseinrichtung 508 geliefert.

Für Eingangsspannungen unterhalb VBB/2 und in der Nähe von 0, wie das durch den Abschnitt 604 der Übertragungskennlinie 600 dargestellt ist, werden die Ausgangsspannung 520 und der Ausgangsstrom 117 im allgemeinen durch erste und zweite Puffereinrichtungen 108, 110 und die zweite Erhöhungseinrichtung 510 geliefert. Insbesondere liefert die zweite Erhöhungseinrichtung 110 in erster Linie die Ausgangsspannung 520 und den Ausgangsstrom 117 für Werte der Eingangsspannung 105 zwischen Punkt 601 (oder ungefähr +VBB/2) und Punkt 607 (oder ungefähr 0,8 V). Zwischen Punkt 607 und Punkt 609 (oder ungefähr 0,2 V) wird die Ausgangsspannung 520 durch die erste Puffereinrichtung 108 geliefert und der Ausgangsstrom 117 wird durch die zweite Erhöhungseinrichtung 510 geliefert. Da die erste und zweite Vorspannungsvorrichtung 112, 114 gewährleistet, daß der NPN- Transistor 501 und der PNP-Transistor 504 der ersten beziehungsweise zweiten Puffereinrichtung 108, 110 kontinuierlich angeschaltet bleibt, bleibt die Impedanz an der Ausgangsstufe 116 niedrig.

Im Gegensatz zur bekannten Ausgangsstufe der Fig. 1, die nur den Puffer 100 umfaßt, zeigt die Ausgangsstufe 418 einen erweiterten Aussteuerbereich, das heißt, die Ausgangsstufe 418 erzeugt die Ausgangsspannung 520 und den Ausgangsstrom 117, wenn die Eingangsspannung 105 sowohl in den Pufferspannungsbereich 210 als auch außerhalb des Pufferspannungsbereiches 210 fällt, aber mindestens um 0,2 V entweder von den Spannungen der ersten oder zweiten Versorgungsspannungsschiene 102, 104 entfernt ist. In der bevorzugten Ausführungsform hat die erste Versorgungsspannungsschiene 102 eine Spannung von 3 V und die zweite Versorgungsspannungsschiene 104 liegt auf Erde oder 0 V, wie das gezeigt ist und definiert den maximalen Spannungsbereich 208 zu 3 V. Im Vergleich zum bekannten Puffer 100, der auf einen Betrieb im Pufferspannungsbereich 210 beschränkt ist, der nur 1,4 V der möglichen 3 V umfaßt, kann der Puffer 100 durch Zusammenwirken mit der Stromerhöhungseinrichtung 500 die Ausgangsspannung 520 und den Ausgangsstrom 117 über einen erweiterten Spannungsbereich 610 liefern, der 2,6 V der möglichen 3 V umfaßt. Der erweiterte Spannungsbereich 610 ist in Fig. 6 gezeigt, wie er sich zwischen ungefähr 0,2 V und ungefähr +VBB - 0,2 V erstreckt.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgangsstufe 700 des Operationsverstärkers 403 der Fig. 4. Die alternative Ausgangsstufe 700 ist im wesentlichen identisch mit der in Fig. 5 gezeigten Ausgangsstufe 418, mit der Ausnahme, daß sie einen Schalter für das "An- und Ausschalten" der ersten und zweiten Erhöhungseinrichtung 508, 510 liefert, um so unnötigen Stromfluß zu vermeiden, wenn die ersten und zweiten Erhöhungseinrichtungen 508, 510 nicht in Benutzung sind. Die ersten und zweiten Erhöhungseinrichtungen 508, 510 müssen nicht die ersten und zweiten Ströme 515, 516 liefern, um die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 zu unterstützen, mindestens bis sich die Eingangsspannung 105 der oberen Grenze +VBB - 0,8 V oder der unteren Grenze 0,8 V des Pufferspannungsbereiches 210 nähert (siehe Fig. 6). Um die Stromeinsparungen durch das Verhindern des Betriebs der ersten und zweiten Erhöhungseinrichtung 508, 510 innerhalb des Pufferspannungsbereiches 210 zu verwirklichen, umfaßt eine alternative Stromerhöhungseinrichtung 701 einen ersten Schalter 702 und einen zweiten Schalter 704, die mit ersten beziehungsweise zweiten Erhöhungseinrichtungen 508, 510 verbunden sind.

Der erste Schalter 702 umfaßt eine erste Schaltvorrichtung 706. Die erste Schaltvorrichtung 706 umfaßt einen NMOS-Transistor 707, der mit der ersten Erhöhungseinrichtung 508 in einer differentiellen Paarkonfiguration verbunden ist. Der NMOS-Transistor 707 der ersten Schaltvorrichtung 706 umfaßt einen Gate-Anschluß, einen Drain-Anschluß, der mit der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 verbunden ist und einen Source-Anschluß, der mit dem Source-Anschluß des NMOS- Transistors 507 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 verbunden ist. Die erste Schaltvorrichtung 706 umfaßt eine dritte Stromquelle 708, die mit den Source- Anschlüssen der NMOS-Transistoren 507, 707 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 beziehungsweise der ersten Schaltvorrichtung 706 verbunden ist, um die differentielle Paarkonfiguration vorzuspannen. Die dritte Stromquelle 708 könnte durch einen NMOS-Transistor implementiert sein.

Der erste Schalter 702 umfaßt eine erste Schaltvorspannvorrichtung 710, die mit der ersten Schaltvorrichtung 706 verbunden ist. Die erste Schaltvorspannvorrichtung 710 umfaßt einen NPN-Transistor 711, der eine Basis hat, einen Kollektor, der mit der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 verbunden ist und einen Emitter. Die Basis ist mit dem Kollektor verbunden, um einen Diodenabfall über dem NPN-Transistor 711 zu verwirklichen. Die erste Schaltvorspannvorrichtung 710 umfaßt einen ersten Widerstand 712, der zwischen dem Emitter des NPN-Transistors 711 und dem Gate- Anschluß des NMOS-Transistors 707 der ersten Schaltvorrichtung 706 geschaltet ist. Der erste Widerstand 712 wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß über ihm ungefähr die Hälfte des Diodenabfalls an Spannung abfällt. Die erste Schaltvorspannvorrichtung 710 umfaßt eine vierte Stromquelle 714, die zwischen den ersten Widerstand 712 und den Gate-Anschluß des NMOS-Transistors 707 der ersten Schaltvorrichtung 706 und der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 geschaltet ist. Die vierte Stromquelle 714, die durch einen NMOS-Transistor verwirklicht werden kann, spannt die erste Schaltvorspannvorrichtung 710 in Betriebsstellung vor.

Der erste Schalter 702 verhindert, daß die erste Erhöhungseinrichtung 508 den ersten Strom 515 erzeugt, bis die Eingangsspannung 105 sich der oberen Grenze +VBB - 0,8 V des Pufferspannungsbereiches 210 nähert. Der erste Widerstand 712 und der NPN-Transistor 711 der ersten Schaltervorspannungsvorrichtung 710 setzen die Spannung am Gate-Anschluß des NMOS-Transistors 707 der ersten Schaltvorrich tung 706 auf ungefähr das 1,5 fache des Diodenabfalls unterhalb der ersten Versorgungsspannungsschiene 102. Die differentielle Paarkonfiguration verhindert, daß sich die erste Erhöhungseinrichtung 508 anschaltet und den ersten Strom 515 liefert, bis die Eingangsspannung 105 am Gate-Anschluß des NMOS-Transistors 507 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 die Spannung, die um etwa das 1,5 fache des Diodenabfalls unter der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 liegt, trifft oder sie überschreitet. In der bevorzugten Ausführungsform der alternativen Ausgangsstufe 700 der Fig. 7 schaltet sich die erste Erhöhungseinrichtung 508 an und liefert den ersten Strom 515, wenn die Eingangsspannung 105 am Gate-Anschluß des NMOS- Transistors 507 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 ungefähr +VBB - 1,2 V überschreitet. Wenn die Eingangsspannung am Gate-Anschluß des NMOS- Transistors 507 der ersten Erhöhungseinrichtung 508 unter ungefähr +VBB - 1,2 V fällt, so kehrt die Erhöhungseinrichtung 508 wieder in ihren ausgeschalteten Zustand zurück.

Der zweite Schalter 704 umfaßt eine zweite Schaltvorrichtung 716. Die zweite Schaltvorrichtung 716 umfaßt den PMOS-Transistor 717, der mit der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 in einer differentiellen Paarkonfiguration verbunden ist. Der PMOS-Transistor 717 der zweiten Schaltvorrichtung 716 umfaßt einen Gate- Anschluß, einen Drain-Anschluß, der mit der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 verbunden ist, und einen Source-Anschluß, der mit dem Source-Anschluß des PMOS-Transistors 509 der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 verbunden ist. Die zweite Schaltvorrichtung 716 umfaßt eine fünfte Stromquelle 718, die mit den Source- Anschlüssen der PMOS-Transistoren 509, 717 der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 beziehungsweise der zweiten Schaltvorrichtung 716 verbunden ist, um die differentielle Paarkonfiguration vorzuspannen. Die fünfte Stromquelle 718 kann durch einen PMOS-Transistor implementiert werden.

Der zweite Schalter 704 umfaßt eine zweite Schaltvorspannvorrichtung 720, die mit der zweiten Schaltvorrichtung 716 verbunden ist. Die zweite Schaltvorspannvorrichtung 720 umfaßt einen PNP-Transistor 721, der eine Basis hat, einen Kollektor und einen Emitter, der mit dem Gate-Anschluß des PMOS-Transistors 717 der zweiten Schaltvorrichtung 716 verbunden ist. Die Basis ist mit dem Kollektor verbunden, um einen Diodenabfall über dem PNP-Transistor 721 zu verwirklichen. Die zweite Schaltvorspannvorrichtung 720 umfaßt einen zweiten Widerstand 722, der zwischen dem Kollektor des PNP-Transistors 721 und der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104 geschaltet ist. Der zweite Widerstand 722 wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß über ihm ungefähr die Hälfte des Diodenabfalls an Spannung abfällt. Die zweite Schaltvorspannvorrichtung 720 umfaßt eine sechste Stromquelle 724, die zwischen der ersten Versorgungsspannungsschiene 102 und den Gate-Anschluß des PMOS-Transistors 717 der zweiten Schaltvorrichtung 716 geschaltet ist. Die sechste Stromquelle 724, die durch einen PMOS-Transistor verwirklicht werden kann, spannt die zweite Schaltvorspannvorrichtung 720 in Betriebsstellung vor.

Der zweite Schalter 704 verhindert, daß die zweite Erhöhungseinrichtung 510 den zweiten Strom 516 erzeugt, bis die Eingangsspannung 105 sich der unteren Grenze +0,8 V des Pufferspannungsbereiches 210 nähert. Der zweite Widerstand 722 und der PNP-Transistor 721 der zweiten Schaltervorspannungsvorrichtung 720 setzen die Spannung am Gate-Anschluß des PMOS-Transistors 717 der zweiten Schaltvorrichtung 716 auf ungefähr das 1,5 fache des Diodenabfalls oberhalb der zweiten Versorgungsspannungsschiene 104. Die differentielle Paarkonfiguration des zweiten Schalters 704 verhindert, daß sich die zweite Erhöhungseinrichtung 510 anschaltet und den zweiten Strom 516 liefert, bis die Eingangsspannung 105 am Gate-Anschluß des PMOS-Transistors 509 der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 die Spannung, die um etwa das 1,5 fache des Diodenabfalls oberhalb der zweiten Versor gungsspannungsschiene 104 liegt, trifft oder sie unterschreitet. In der bevorzugten Ausführungsform der alternativen Ausgangsstufe 700 der Fig. 7 schaltet sich die zweite Erhöhungseinrichtung 510 an und liefert den zweiten Strom 516, wenn die Eingangsspannung 105 am Gate-Anschluß des PMOS-Transistors der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 ungefähr +1,2 V unterschreitet. Wenn die Eingangs spannung am Gate-Anschluß des PMOS-Transistors 509 der zweiten Erhöhungseinrichtung 510 über ungefähr 1,2 V steigt, so kehrt die zweite Erhöhungseinrichtung 510 wieder in ihren ausgeschalteten Zustand zurück.

Fig. 8 ist eine Flußdiagrammdarstellung eines Verfahrens der Verstärkung der Eingangsspannung 105 in die Ausgangsspannung 520 und den Ausgangsstrom 117 (die gemeinsam das Ausgangssignal bilden) zur Ansteuerung einer Last, die mit der Ausgangsstufe eines Operationsverstärkers, wie beispielsweise der Ausgangsstufe 418 oder 700, verbunden ist. Zunächst wird in Schritt 800 die Eingangsspannung 105 am Eingang 106 der in den Fig. 5 und 7 gezeigten Ausgangsstufe 418, 700 empfangen. Wenn die Eingangsspannung 105 sich innerhalb des Puffer spannungsbereichs 210 (siehe Fig. 6) von 0,8 V bis +VBB - 0,8 V befindet, wie das im Entscheidungsschritt 802 bestimmt wird, wird das Ausgangssignal in erster Linie durch die ersten und zweiten Puffereinrichtungen 108, 110 des Puffers 100 in Schritt 804 erzeugt und dann in Schritt 808 an den Ausgang 116 gegeben. Der NPN- Transistor 501 der ersten Puffereinrichtung 108 gibt Strom an den Ausgang 116, wenn die Eingangsspannung 105 zwischen ungefähr +VBB/2 und ungefähr +VBB - 0,8 V liegt. Der PNP-Transistor 504 der zweiten Puffereinrichtung 110 nimmt Strom vom Ausgang 116 auf, wenn die Eingangsspannung 105 zwischen ungefähr +VBB/2 und ungefähr 0,8 V liegt.

Wenn sich die Eingangsspannung 105 nicht innerhalb des Pufferspannungsbereichs 210 von 0,8 V bis +VBB - 0,8 V befindet, wie das im Entscheidungsschritt 802 bestimmt wird, wird das Ausgangssignal in erster Linie durch die ersten und zweiten Erhöhungseinrichtungen 508, 510 der Stromerhöhungseinrichtung 500 in Schritt 806 erzeugt und dann in Schritt 808 an den Ausgang 116 gegeben. Der NMOS-Transistor 507 liefert den ersten Strom 515, wenn die Eingangsspannung 105 zwischen ungefähr +VBB - 0,8 V und ungefähr +VBB - 0,2 V liegt. Der PMOS-Transistor 509 liefert den zweiten Strom 516, wenn die Eingangsspannung 105 zwischen ungefähr 0,2 V und un gefähr 0,8 V liegt.

Obwohl eine Doppel-CMOS-Implementierung dargestellt ist, wird deutlich, daß der aktuelle Verstärker 500 und die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 702, 704 in jeder komplementären linearen IC-Technologie verwirklicht werden können, wie bei spielsweise als konventionelle CMOS oder in bipolarer Form. Ebenso kann der Puffer 100, obwohl er in einer bipolaren Implementierung gezeigt wurde, unter Verwendung einer beliebigen komplementären Technologie, wie beispielsweise durch kon ventionelle CMOS implementiert werden.

Insgesamt liefert eine Ausgangsstufe eines Operationsverstärkers, die durch eine erste und zweite Versorgungsspannungsschiene mit Energie versorgt wird, und einen Pufferteil und einen Stromerhöhungsanteil umfaßt, eine niedrige Ausgangsimpedanz über ihrem Aussteuerungsbereich. Der Pufferteil umfaßt einen ersten und zweiten Puffertransistor, wobei jeder eine Basis aufweist, die mit einem Eingang der Ausgangsstufe verbunden ist, und einen Emitter, der mit einem Ausgang der Ausgangsstufe verbunden ist, um einen Ausgang mit niederer Impedanz zu liefern. Die ersten und zweiten Puffertransistoren werden in den Betrieb durch eine erste beziehungsweise zweite Vorspannungsvorrichtung vorgespannt. Durch die elektrischen Eigenschaften der ersten und zweiten Puffertransistoren ist der Pufferteil begrenzt auf die Erzeugung eines lastansteuernden Ausgangssignals, wenn die Eingangsspannung mindestens um einen Diodenabfall entweder von der ersten oder der zweiten Versorgungsspannungsschiene entfernt liegt. Durch das Schalten des Verstärkungsteils zwischen den Eingang und den Ausgang, kann die Ausgangsstufe das lastansteuernde Ausgangssignal für Spannungen liefern, die innerhalb eines Diodenabfalls entweder von der ersten oder der zweiten Versorgungsspannungs schiene liegt. Der Verstärkungsteil umfaßt einen ersten Verstärkungstransistor, der einen ersten Strom zum Ausgang liefert, um das erste lastansteuernde Ausgangssignal zu liefern, wenn sich die Eingangsspannung innerhalb eines Diodenabfalls der zweiten Versorungsspannungsschiene befindet. Die ersten und zweiten Vorspannungstransistoren gewährleisten, daß die ersten und zweiten Puffertransistoren an bleiben, während die ersten und zweiten Verstärkungstransi storen die ersten und zweiten Ströme liefern, womit ein Ausgang mit niedriger Impedanz gewährleistet wird.

Claims

1. Ausgangsstufe (418) eines Operationsverstärkers zur Verwendung bei Niederspannungsanwendungen, wobei die Ausgangsstufe umfaßt:
eine erste feste Versorgungsspannungsschiene (102) und eine zweite feste Versorgungsspannungsschiene (104), die mit einer Energiequelle (320) verbunden sind, um die Ausgangsstufe zu speisen, wobei eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Versorgungsspannungsschiene und der zweiten Versorgungsspannungsschiene einen maximalen festen Spannungsbereich (208) definiert;
einen Eingang (106) zum Aufnehmen einer Eingangsspannung (105);
einen niederohmigen Ausgang (116) zum Bereitstellen eines verstärkten Ausgangssignals (520), welches einen Spannungspegel und einen Strompegel aufweist;
einen Puffer (100), welcher einen Transistorschaltkreis aufweist, der zwischen den Eingang und den Ausgang geschaltet ist, um den Spannungspegel des verstärkten Ausgangssignals und den Strompegel des verstärkten Ausgangssignals bereitzustellen, wenn die Eingangsspannung innerhalb eines Pufferspannungsbereiches liegt, wobei der Pufferspannungsbereich vollständig innerhalb des maximalen festen Spannungsbereiches liegt; und
eine zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung (500), die einen zwischen den Eingang und den Ausgang geschalteten Transistorschaltkreis aufweist, um dem Puffer wahlweise einen Strom zuzuführen, und den Puffer damit in die Lage zu versetzen, einen Spannungspegel für das verstärkte Ausgangssignal bereitzustellen, der außerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt, wenn die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches, aber innerhalb des maximalen festen Spannungsbereiches liegt.

2. Ausgangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin umfaßt: einen Schalter (702, 704), der an die zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung (500) angeschlossen ist, um die zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung abzuschalten und damit den Stromverbrauch zu minimieren, wenn die Eingangsspannung innerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und um die zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung zuzuschalten, wenn die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt.

3. Ausgangsstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (100) eine erste Puffereinrichtung (108) und eine zweite Puffereinrichtung (110) aufweist, wobei die erste Puffereinrichtung zum Bereitstellen des Spannungspegels und des Strompegels für das verstärkte Ausgangssignal dient, wenn die Eingangsspannung innerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und sich der ersten festen Versorgungsspannung nähert, während die zweite Puffereinrichtung zum Bereitstellen des Spannungspegels und des Strompegels für das verstärkte Ausgangssignal dient, wenn die Eingangsspannung innerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und sich der zweiten festen Versorgungsspannung nähert.

4. Ausgangsstufe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung (500) eine erste Erhöhungseinrichtung (508) und eine zweite Erhöhungseinrichtung (510) aufweist, wobei die erste Erhöhungseinrichtung dem Puffer (100) einen Strom zuführt, damit dieser in der Lage ist, den Strompegel für das verstärkte Ausgangssignal bereitzustellen, wenn die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und sich der ersten festen Versorgungsspannung nähert, und die zweite Erhöhungseinrichtung dem Puffer einen Strom zuführt, damit dieser in der Lage ist, den Strompegel des verstärkten Ausgangssignal bereitzustellen, wenn die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und sich der zweiten festen Versorgungsspannung nähert.

5. Ausgangsstufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erhöhungseinrichtung der zweiten Puffereinrichtung Strom zuführt, wenn sich die Eingangsspannung des Puffers der ersten festen Versorgungsspannung nähert und daß die zweite Erhöhungseinrichtung der ersten Puffereinrichtung (108) Strom zugeführt, wenn sich die Eingangsspannung des Puffers der zweiten festen Versorgungsspannung nähert.

6. Ausgangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (100) aufweist:
einen ersten Transistor (105) mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei die Basis des ersten Transistors an den Eingang (106), der Kollektor des ersten Transistors an die zweite feste Versorgungsspannungsschiene und der Emitter des ersten Transistors an den Ausgang (116) angeschlossen ist;
einen zweiten Transistor (501) mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei die Basis des zweiten Transistors mit dem Eingang (106), der Kollektor des zweiten Transistors mit der ersten festen Versorgungsspannungsschiene (102) und der Emitter des zweiten Transistors mit dem Ausgang (116) verbunden ist;
einen dritten Transistor (505), um den ersten Transistor vorzuspannen, wobei der dritte Transistor eine Basis, einen Kollektor und einen Emitter aufweist, wobei die Basis des dritten Transistors an den Eingang (106), der Kollektor des dritten Transistors an die erste feste Versorgungsspannungsschiene (102) und der Emitter des dritten Transistors an die zweite feste Versorgungsspannungsschiene (104) sowie an die Basis des ersten Transistors angeschlossen ist; und
einen vierten Transistor (502), um den zweiten Transistor vorzuspannen, wobei der vierte Transistor eine Basis, einen Kollektor und einen Emitter aufweist, wobei die Basis des vierten Transistor mit dem Eingang, der Kollektor des vierten Transistors mit der zweiten festen Versorgungsspannungsschiene und der Emitter des vierten Transistors mit der ersten festen Versorgungspotentialschiene sowie der Basis des zweiten Transistors verbunden ist.

7. Ausgangsstufe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung (500) aufweist:
einen fünften Transistor (507) mit einem Gate, einer Source und einer Drain, wobei das Gate des fünften Transistors an den Eingang, die Source des fünften Transistors an die zweite feste Versorgungsspannungsschiene und die Drain des fünften Transistors an den Emitter des zweiten Transistors angeschlossen ist, wobei der fünfte Transistor einen ersten Strom (515) an dem Emitter des zweiten Transistors bereitstellt, wenn die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und sich der ersten festen Versorgungsspannung nähert; und
einen sechsten Transistor (509) mit einem Gate, einem Source und einer Drain, wobei das Gate des sechsten Transistors an den Eingang, die Source an die erste feste Versorgungsspannungsschiene und die Drain an den Emitter des ersten Transistors angeschlossen ist, wobei der sechste Transistor an dem Emitter des ersten Transistors einen zweiten Strom (516) bereitstellt, wenn die Eingangsspannung außerhalb des Pufferspannungsbereiches liegt und sich der zweiten festen Versorgungsspannung nähert.

8. Ausgangsstufe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zuschaltbare Stromerhöhungseinrichtung (500) weiterhin aufweist:
einen zwischen die Drain des fünften Transistors und den Emitter des zweiten Transistors geschalteten ersten Stromspiegel (512), wobei der erste Stromspiegel dazu dient, den ersten Strom zu invertieren; und
einen zwischen die Drain des sechsten Transistors und den Emitter des fünften Transistors geschalteten zweiten Stromspiegel (514), wobei der zweite Stromspiegel dazu dient, den zweiten Strom zu invertieren.

9. Ausgangsstufe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Transistor (507) ein erster Erhöhungstransistor und der sechste Transistor (509) ein zweiter Erhöhungstransistor ist.

10. Ausgangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste feste Versorgungsspannung ungefähr 3 V beträgt und die zweite feste Versorgungsspannung Masse ist.