SE520359C2 - Elektrisk krets för att kompensera oönskat spänningsbortfall i en ledare - Google Patents

Description

20 25 30 520 359 2 från en strömgenerator, såsom en fotodiod, med påtagligt varierande inre resistans såväl som högresistiva instrumen- teringsledningar. Detta. åstadkoms genom: att förbinda in- strumenteringsledningarna fràn. generatorn. till ingångsan- slutningarna hos en operationsförstärkare, varigenom opera- tionsförstärkarens utgång driver en utspänning som repre- senterar generatorns utström.

En nackdel hos den krets som beskrivs i US-5008523 är att den är avsedd att kompensera spänningsfall mellan två förbindningsanslutningar från. en strömgeneratorkrets. Det vill säga kretsen strävar efter att hålla en nollspännings- skillnad mellan förbindningsledningarna.

Redogörelse för uppfinningen Uppfinningen avser att lösa problem såsom de som beskri- vits ovan och som finns hos existerande teknik. I synnerhet löser uppfinningen ett problem med att kompensera ett oöns- kat spänningsfall utmed en DC-strömledare som är förbunden till en integrerad krets.

Ett annat problem som löses av uppfinningen är utjämning av spänningsfallet utan att använda extra kontakter hos den integrerade kretsen.

Syftet med uppfinningen är följaktligen att åstadkomma en krets och ett förfarande för att övervinna ovannämnda problem, som är tillämpliga i samband med en integrerad krets som är försedd med strömaggregatledare med fall. spännings- Realiseringen av en krets i enlighet med uppfinningen är en differentialförstärkare med ett àterkopplat nät mellan den integrerade kretsen och förstärkaren.

I synnerhet innefattar den uppfinningsenliga apparaten en differentialförstärkare förbunden mellan ett spän- l0 15 20 25 30 520 359 1» »H 3 ningsaggregat och ledaren från den integrerade krets som pâverkas negativt av spänningsfallet. En ingàngsanslutning hos förstärkaren är förbunden till aggregatledningen och en utgàngsanslutning hos förstärkaren är förbunden till leda- ren. Det àterkopplade nätet är förbundet mellan en annan ingàngsanslutning hos förstärkaren och den integrerade kretsen.

En fördel som àstadkoms av uppfinningen är att den är enkel, eftersom den innefattar få komponenter. Genom att använda en integrerad operationsförstärkare som differenti- alförstärkare, tillsammans med inte fler än tre motstånd, kan uppfinningen realiseras pà ett mycket kostnadseffektivt sätt.

En annan fördel är att den uppfinningsenliga kretsen kan införlivas i redan existerande kretslösningar, eftersom där inte erfordras extra kontakter mellan spänningsaggregatet och den ledare som påverkas negativt av spänningsfallet.

Kortfattad figurbeskrivning Fig. l visar en schematisk vy av en första utföringsform av en elektrisk krets i enlighet med uppfinningen.

Fig. 2 visar en schematisk vy av en andra utföringsform av en elektrisk krets i enlighet med uppfinningen.

Fig. 3A visar en schematisk vy av en elektrisk krets, som illustrerar ett problem som löses av uppfinningen.

Fig. 3B och 3C visar schematiska diagram av spänningsni- vàer, som illustrerar ett problem som löses av uppfinning- en.

Fig. 4 visar en schematisk vy av en bildskärm av flytan- de kristaller innefattande en kretslösning i enlighet med uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 520 359 . « ~ , . .

H ..- 4 Föredragna utföringsformer I fig. 3A-3C illustreras ett problem som löses av upp- finningen. I fig. 3A visas schematiskt en integrerad krets 20 med. tre spänningsanslutningar, en första spänningsan- slutning 21, en andra spänningsanslutning 22 och en tredje spänningsanslutning 23. Dessa tre spänningsanslutningar 21, 22, 23 är förbundna till ett spänningsaggregat 40 med tre spänningsaggregatanslutningar, en första aggregatanslutning 105, en andra aggregatanslutning 42 och en tredje aggrega- tanslutning 43. Spänningsaggregatets första anslutning 105 är förbunden till en första spänningsanslutning 21 hos den integrerade kretsen 20. Likaledes är de andra och tredje aggregatanslutningarna 42, 43 respektive förbundna till de andra och tredje spänningsanslutningarna 22, 23 hos den in- tegrerade kretsen 29.

Mellan den första aggregatanslutningen 105 hos spän- ningsaggregatet 40 och den första spänningsanslutningen 21 hos den integrerade kretsen 20 finns en strömledare 10. Le- daren 10 har en första förbindningspunkt 11 förbunden till spänningsaggregatets första anslutning 105 och en andra förbindningspunkt 12 förbunden till den första spänningsan- slutningen 21 hos den integrerade kretsen 20. Ledaren 10 kännetecknas av att den har ett icke försumbart elektriskt motstånd som, när en elektrisk ström I1 flyter genom leda- ren 10, orsakar ett icke försumbart spänningsfall DV mellan den första förbindningspunkten 11 och den andra förbind- ningspunkten 12.

Fig. 3B och 3C illustrerar tillsammans med fig. 3A två lägen, där spänningsaggregatets tre anslutningar 105, 42, 43 har åtskilda elektriska potentialer 301, 302, 303, 304, av nivåerna i VDD 301 306. som beskrivs 3B, representerar spänningsaggregatets första nivå som är högre 305, I det första fallet, fig. representerar VSS 302 en signaljordnivå, än VSS 302. VLCD 303 är en andra aggregatnivà som är lägre än VSS-signalens jordnivå 302. I ett andra läge, som visas 10 l5 20 25 30 520 359 5 av nivåerna i fig. 3C, är nivån VSS 306 en signals jordnivá som är lägre än både VLCD-nivån 304 och VDD-nivån 305.

I3 mellan integrerade 20. där VSS 306 är den lägsta I båda dessa fall flyter strömmar Il, I2, spänningsaggregatet 40 och den kretsen Emellertid, i det andra fallet, nivån, är den ström Il som flyter genom ledaren 10 normalt större än i det första fallet.

I följande beskrivning av utföringsformer av uppfinning- en är det det andra läget som representerar' de berörda föreskrivs inga absoluta spänningsnivåerna. Naturligtvis spänningsnivåer, eftersom den enda relevanta informationen om nivåerna är skillnaden mellan dessa.

En första utföringsfonn av uppfinningen visas schema- tiskt först i fig. 1 med en elektrisk krets 100, ett spän- ningsaggregat 40 och en integrerad krets 20. Såsom beskrivs i samband med fig. 3A är den integrerade kretsen 20 och ag- gregatet 40 förbundna till varandra med sina respektive 22, 23 OCh 105, 42, 43. 10 med sin andra förbindningspunkt 12 är förbunden till den spänningsanslutningar 21, Ledaren första spänningsanslutningen 21 hos den integrerade kret- sen. Emellertid åh: den första förbindningspunkten JJ. hos ledaren 10 förbunden till en utgångsanslutning 109 hos en differentialförstärkare 106. En första ingångsanslutning 103 hos förstärkaren 106 är förbunden till den första spän- ningsaggregatanslutningen 105 hos aggregatet 40. En andra ingångsanslutning 104 hos förstärkaren 106 är förbunden till en fjärde anslutning 24 på den integrerade kretsen ge- nom en första återkopplad förbindning 501. Den fjärde an- slutningen 24 hos den integrerade kretsen 20 är, internt i den integrerade kretsen 20, förbunden till den första spän- ningsanslutningen 21, såsom visas med den streckade linjen 52.

Eftersom den fjärde anslutningen 24 på den integrerade kretsen 20 är ansluten till den första anslutningen 21 är 10 15 20 25 30 35 520 359 f. lm» . . . . » , 6 den elektriska potentialen vid dessa anslutningar 21, 24 identisk. När strömmen flyter genom ledaren 10 avviker po- tentialen vid den första anslutningen 21 hos den integrera- de kretsen från den önskade potentialen, vilket är potenti- alen vid spänningsaggregatets första anslutning 105. Detta betyder att där föreligger en potentialskillnad mellan de två ingàngsanslutningarna 103, 104 hos differentialförstär- karen 106. En direkt följd av denna potentialskillnad är att förstärkaren 106 justerar' potentialen. vid 'utgàngsan- slutningen 109 till en potentialnivá vid vilken potential- skillnaden mellan ingángsanslutningarna 103, 104 hos för- stärkaren försvinner, såväl som potentialskillnaden mellan aggregatanslutningen 105 och den första anslutningen 21 hos den integrerade kretsen 20.

En andra utföringsform av uppfinningen visas schematiskt i fig. 2. Pâ samma sätt som hos den ovan beskrivna första utföringsformen är en elektrisk krets 200 förbunden till spänningsaggregatets första anslutning 105 hos spänningsag- gregatet 40 och den första spänningsanslutningen 21 hos den integrerade kretsen 20. De andra och tredje anslutningarna 42, 43 hos spänningsaggregatet är också förbundna till de andra och tredje spänningsanslutningarna 22, 23 hos den in- tegrerade kretsen.

Ledaren 10 med sin andra förbindningspunkt 12 är förbun- den till den första spänningsanslutningen 21 hos den integ- rerade kretsen. Till skillnad från den första utföringsfor- men är den första förbindningspunkten JJ. hos ledaren 10 förbunden till en utgángsanslutning 109 hos en differenti- alförstärkare 106 via ett utgàngsmotstànd 54. Likaledes är en första ingàngsanslutning 108 hos förstärkaren 106 för- bunden till spänningsaggregatets första anslutning 105 hos aggregatet 40 via ett ingàngsmotstànd 55. Dessutom finns i denna utföringsform en àterkopplad förbindning 53. Emeller- tid finns den àterkopplade förbindningen 53 mellan den and- förstärkaren 106 och. den Ett andra ra ingàngsanslutningen 107 hos första förbindningspunkten 11 hos ledaren 10. 10 15 20 25 30 35 520 359 7 àterkopplat motstånd 56 är förbundet mellan den första in- gàngsanslutningen 108 hos förstärkaren och utgàngsanslut- ningen 109 hos förstärkaren 106.

För att förklara denna andra utföringsforms funktion an- tas det att potentialen vid spänningsaggregatets första an- slutning 105 och vid den första spänningsanslutningen 21 hos den integrerade kretsen 20 är lika och att ingen ström flyter genom ledaren 10. Följaktligen kan ingen ström flyta genom utgàngsmotstàndet 54, och potentialen vid utgàngsan- slutningen 109 hos förstärkaren 106 och även vid ingàngsan- slutningarna 107 och 108, är också lika med potentialen vid anslutningarna 105 och 21. Om potentialen vid den första spänningsanslutningen 21 ökar, så flyter en ström genom le- daren 10 och utgàngsmotstàndet 54. Denna ström ökar poten- tialen vid den andra ingångsanslutningen 107 hos differen- tialförstärkaren 106, vilket minskar* potentialen vid ut- gàngsanslutningen 109. En minskad potential vid utgàngsan- slutningen 109 minskar potentialen i den första ingàngsan- slutningen 108 hos förstärkaren 106 pà grund av spännings- delningen hos potentialskillnaden mellan anslutningarna 105 och 109, mellan ingàngsmotstàndet 55 och det andra àter- kopplade motståndet 56. Men den minskade potentialen vid utgàngsanslutningen 109 reducerar också potentialen vid in- gàngsanslutningen 107. Denna potentialminskning vid den andra ingångsanslutningen 107 är större än potentialminsk- ningen vid den första ingångsanslutningen 108, eftersom po- tentialen vid den första spänningsanslutningen 21 inte är som vid anslutningen 105, konstant, men följer förändring- arna hos utgàngsanslutningen 109. Vid en viss minskning av potentialen hos utgàngsanslutningen 109 blir potentialen hos ingàngsanslutningarna 107 och 108 lika, och detta till- stánd är stabilt tills potentialen hos den första spän- ningsanslutningen 21 förändras pá nytt. För att åstadkomma det önskade målet att potentialen VSS vid den första an- slutningen 21 hos den integrerade kretsen 20 är samma som den som potentialen VSS har vid den första aggregatanslut- ningen 105 hos spänningsaggregatet 40, väljs värdet på mot- 10 15 20 25 30 520 359 <1 »U 8 stånden 54, 55 och 56 så att de är identiska med värdet på ledarens 10 resistans.

Ett annat sätt att förklara funktionen är att erkänna att den negativa återkopplingen hos differentialförstärka- ren 106, tillsammans med dess nästan obefintliga förstärk- ning vid realisering under användning av en operationsför- stärkare, håller potentialskillnaden mellan ingàngsanslut- ningarna 107 och 108 till ett värde nära noll. Nu, vid val av motstånden 54, 55 och 56 med resistanser identiska till värdet på ledarens 10 resistans, ger en observation av kretsens symmetri att potentialen hos anslutningarna 105 och 21 måste vara lika. Även om resultatet är detsamma som hos den första utfö- ringsformen, betyder skillnaderna hos konstruktionen, inne- fattande ett större antal komponenter, att kretsen 200 kan realiseras utan extra förbindning till den integrerade kretsen 20.

Differentialförstärkaren 106, som beskrivits ovan i sam- band med både fig. 1 och fig. 2, integrerad operationsförstärkare. realiseras företrädesvis i form av en Emellertid hindrar ingenting en realisering med diskreta komponenter med transistorer osv. känd teknik, Detta är naturligtvis inom ramen för och beskrivs inte vidare här.

En bildskärm 400, som använder uppfinningen, visas sche- matiskt i fig. 4. Denna utföringsform tjänar som en illust- ration av ett specifikt område hos realiseringen, där spe- cifika problem med högresistiva strömledare finns. Detta är ett exempel med chip-pà-glas-teknik, där det problematiska spänningsfallet hänför sig till indiumtennoxid (ITO)-banor pá en glasskiva.

Bildskärmen 400 innefattar, som hos ovanstående exempel, ett spänningsaggregat 402 och en elektrisk krets 401 som utjämnar ett spänningsfall. En styrenhet 404 är förbunden 10 15 20 520 359 9 via en förbindningsledning 405 till den elektriska kretsen 401. Styrenheten 404 är ansvarig för att sända signaler ge- Bild- innefattar vidare en glasskiva 80 på vilken nom förbindningsledningen 405 till en drivkrets 20. skärmen 400 glasskiva 80 en matris 72 av flytande kristaller är reali- serad. Från matrisen 72 är en uppsättning med företrädesvis korta matris-ITO-banor 71 förbundna till den matrisdrivande integrerade kretsen 20. Drivkretsen 20 är förbunden till den elektriska kretsen 401 via en uppsättning med förhål- landevis långa förbindnings-ITO-banor 60, i vilken uppsätt- ning 60 en VSS-spänningsaggregatbana 60 kan identifieras.

Vid drift överför 'VSS-spänningsaggregatbanan 61 en 'viss elektrisk ström som orsakar ett oönskat spänningsfall utmed banan 61 på samma sätt som hos ledaren 10, såsom beskrivits ovan i samband med uppfinningens andra utföringsformer.

Spänningsfallet utjämnas av den elektriska kretsen 401, så- som beskrivits ovan i samband med fig. 2.

Naturligtvis är uppfinningen inte begränsad till utjäm- ning av spänningsfall utmed ITO-banor på glasskivor. Annan elektrisk utrustning, där specifikationerna erfordrar leda- re med smà tvärsnitt, och med följaktligen hög resistivi- tet, är naturligtvis ett område där uppfinningen kan till- lämpas.

Claims (13)

10 15 20 25 30 520 559 l0 Patentkrav

1. Elektrisk krets (100, 200) för att eliminera påverkan (DV) mellan en första förbindnings- (10) där den andra förbindningspunkten (21) där den elektriska kretsen (106), ingångsanslutning (303), förbunden till den första förbindnings- (10), innefattar ett återkopplat nät förbundet till åt- (104, 107) och till den integrerade kretsen (DV), är en inverterad ingángsan- (106), där dec från ett spänningsfall (ll) på en strömledare (12) (10), är förbunden till en första anslutning (20), innefattar en differentialförstärkare (106) förbunden till en referenspotential (109) på ledaren punkt och en andra förbindnings- punkt (12) tegrerad krets på ledaren hos en in- (100, 200) där differenti- (103, och en ut- alförstärkaren har en första 108) gångsanslutning punkten (ll) (100, 200) minstone en andra ingångsanslutning (106) för att utjämna spänningsfallet (108) hos differentialförstärkaren där den elektriska kretsen hos differen- (20) kännetecknad av att den tialförstärkaren första ingángsanslutningen (108) àterkopplade nätet innefattar: slutning (53) mellan en icke- hos differentialförstär- (21) hos den - en första återkopplad förbindning (107) och den första ingángsanslutningen (20) (10), inverterad ingàngsanslutning (106) integrerade kretsen karen via ledaren (54) hos differentialförstärkaren förbunden mellan utgàngsanslutning- (106) - en utgångsimpedans en (109) förbindningspunkten och den första (ll) pá ledaren, - en ingångsimpedans (55) förbunden mellan en referenspoten- tial (VSS) och den inverterade ingángsanslutningen (108) hos differentialförstärkaren (106), - en andra återkopplad impedans (56) förbunden mellan den in- verterade ingángsanslutningen (108) hos differentialför- 10 l5 20 25 30 520 359 ll stärkaren (106) och utgångsanslutningen (109) hos differen- tialförstärkaren (106).

2. Elektrisk krets (100, 200) enligt krav 1, kännetecknad av att differentialförstärkaren (106) är en operationsförstärka- re.

3. Elektrisk krets (100, 200) enligt något av kraven 1-2, kännetecknad av att den elektriska ledaren (10) är en tunn utsträckt väg (61).

4. Elektrisk krets (100, 200) enligt krav 3, kännetecknad av att den elektriska ledaren (10) är en tunn utsträckt indium- tennoxidväg (61).

5. Elektrisk krets (100, 200) enligt något av kraven 2-4, kännetecknad av att vägen (61) är anordnad på en glasskiva (80).

6. Elektrisk krets (100, 200) enligt något av' kraven 1-5, kännetecknad av att kretsen (100, 200) utgör en del av en bildskärm av flytande kristall.

7. Elektrisk krets (100, kännetecknad av att kretsen 200) enligt något av' kraven 1-6, (ioo, zoo) bildskärm av flytande kristall i en mobiltelefonenhet. utgör en del av en

8. Bildskärm (400) innefattande en elektrisk krets (401, 100, 200) för att eliminera påverkan av ett spänningsfall (DV) mellan en första förbindningspunkt (11) och en strömle- dare (10) och en andra förbindningspunkt (12) på ledaren (10), där den andra förbindningspunkten (12) är förbunden till den första anslutningen (21) hos en integrerad krets (20), där den elektriska kretsen (401, 100, 200) innefattar en differentialförstärkare (106), där differentialförstärka- ren (106) innefattar en första ingångsanslutning (103, 108) förbunden till en referenspotential (303), och en utgångsan- 10 15 20 25 30 520 559 12 (109) pà ledaren förbunden till den första förbindningspunkten (10) (401, 100, innefattar ett återkopplat nät förbundet till åtminstone (104, 107) slutning (11) 200) en andra ingàngsanslutning (106) och den integrerade kretsen jämna spänningsfallet (DV), (108) hos differentialförstärkaren där den elektriska kretsen hos differentialför- (20) kännetecknad av att den första stärkaren för att ut- är en inverterad ingàngsanslutning (106), ingàngsanslutningen (108) de nätet innefattar: där det àterkoppla- (53) mellan en icke- hos differentialförstär- (21) - en andra áterkopplad förbindning inverterad ingångsanslutning (107) (106) integrerade kretsen (20) via ledaren och den första ingàngsanslutningen hos den (10), karen (54) förbunden mellan utgângsanslutning- (106) - en utgàngsimpedans en (109) förbindningspunkten hos differentialförstärkaren och den första (11) på ledaren, (55) och den inverterade ingàngsanslutningen (106), förbunden mellan en referenspoten- (108) - en ingängsimpedans tial (vss) hos differentialförstärkaren (56) förbunden mellan den in- (108) och utgängsanslutningen (109) (106). - en andra áterkopplad impedans verterade ingàngsanslutningen hos differentialför- (106) tialförstärkaren stärkaren hos differen-

9. Bildskärm (400) kännetecknad av att dif- ferentialförstärkaren enligt krav 8, (106) är en operationsförstärkare. kännetecknad (61). (400) av att strömledaren

10. Bildskärm enligt något av kraven 8-9, (10) är en tunn utsträckt väg (400) kännetecknad av att (10) är

11. Bildskärm enligt krav 10, strömledaren en tunn utsträckt indiumtennoxidväg (61). 520 359 13

12. Bildskärm (400) enligt något av kraven 8-11, känneteck- nad av att vägen (61) är anordnad pä en glasskiva (80).

13. Bildskärm (400) enligt något av kraven 8-12, känneteck- nad av att bildskärmen (400) är en bildskärm av flytande kri- stall.