DE10148487B4 - Referenzspannungsschaltung - Google Patents

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Abstract

Referenzspannungsschaltung zur Erzeugung mindestens einer konstanten Referenzspannung (Vref) mit:
(a) einer an einer positiven Versorgungsspannung (Vdd) angeschlossenen ersten Stromspiegelschaltung (54), die einen Referenzstrom (Iref) mit einem ersten Stromspiegelfaktor (N1) zu einem ersten gespiegelten Referenzstrom (IS1) spiegelt;
(b) einer an einer negativen Versorgungsspannung (Vss) angeschlossenen zweiten Stromspiegelschaltung (67), die den Referenzstrom (Iref) mit einem zweiten Stromspiegelfaktor (N2) zu einem zweiten gespiegelten Referenzstrom (IS2) spiegelt;
(c) einer aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen (71-i) bestehenden Widerstandskette (71), die zwischen die beiden Stromspiegelschaltungen (54, 67) geschaltet ist;
wobei das eine Ende (42) der Widerstandskette (71) von der ersten Stromspiegelschaltung (54) mit dem ersten gespiegelten Referenzstrom (IS1) versorgt wird und das andere Ende (73) der Widerstandskette (71) den zweiten gespiegelten Referenzstrom (IS2) an die zweite Stromspiegelschaltung (67) abgibt,
(d) wobei die beiden Stromspiegelfaktoren (N1, N2) der Stromspiegelschaltungen (54, 67) gleich sind, so dass an den Widerständen (71-i) der Widerstandskette...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Referenzspannungsschaltung zur Erzeugung mindestens einer konstanten Referenzspannung unabhängig von Schwankungen eines Bezugspotenzials.
  • Die US 5589831 A beschreibt einen differentiellen Analog/Digital-Wandler, der eine differentielle Widerstandskette (DRL) mit einem linken Zweig und einem rechten Zweig aus jeweils in Serie geschalteten Widerständen aufweist. Ein Eingangsknoten jedes Zweiges ist mit einem Emitter eines jeweiligen Bipolartransistors verbunden. Jeder Bipolartransistor ist mit dem Kollektor desselben mit einer Versorgungsspannung und mit der Basis desselben mit einem jeweiligen Teil eines differentiellen Eingangssignals verbunden, und die Bipolartransistoren bilden eine differentielle Eingangsstufe des Analog/Digital-Wandlers. Ein Ausgangsknoten jedes Zweiges ist mit einer Stromquelle verbunden, die jeweils einen weiteren Bipolartransistor aufweist, dessen Kollektor mit dem jeweiligen Ausgangsknoten, dessen Basis mit einer stabilen Vorspannung und dessen Emitter über einen Widerstand mit einem Bezugspotential verbunden ist.
  • Referenzspannungsschaltungen zur Erzeugung von Referenzspannungen werden in einer Vielzahl von Schaltungen benötigt. Es gibt Anwendungsfälle, bei denen exakte Referenzspannungen Vref bezogen auf eine Common-Mode-Spannung (VCM), die innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen variiert, benötigt werden. 1 zeigt eine derartigen Anwendungsfall. An einer SLIC-Schaltung (SLIC: Subscriber Line Interface Circuit) ist über eine verdrillte zweiadrige Telefonleitung ein Endgerät angeschlossen. Die SLIC-Schaltung erzeugt aus den über Stromsensoren gemessenen Leitungsströmen einen Transversalstrom IT für das Sprachsignal und einen Longitudinalstrom IL für die notwendigen Steuerinformationen. Die durch die SLIC-Schaltung erzeugten Ströme IIL, IIT werden mittels Widerständen RIL, RIT in entsprechende Spannungen zur Weiterverarbeitung durch eine CODEC-Schaltung umgewandelt. Dabei sind die beiden Widerstände RIL, RIT jeweils zwischen einem Eingangsanschluss-Pad IT, IL der CODEC-Schaltung und einen Common-Mode-Referenzspannungsanschluss VCM verschaltet.
  • Die CODEC-Schaltung enthält eine Bezugsspannungsquelle zur Erzeugung einer Bezugsspannung Vfloat. Diese Bezugsspannung Vfloat wird über einen Buffer B an den Common-Mode-Spannungsanschluss VCM angelegt. Die von der Bezugsspannungsquelle erzeugte Bezugsspannung kann innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen variieren, typischerweise um +/- 100 mV.
  • Bei der in 1 dargestellten herkömmlichen CODEC-Schaltung wird die erzeugte Bezugspannung Vfloat an einen nicht invertierenden Verstärker V der zur Verstärkung der Widerstände R1, R2 eingestellt wird, angelegt.
  • Zur Erzeugung einer exakten Bezugsspannung am Ausgangsknoten K des Verstärkers V wird nach der Herstellung des CODEC-Halbleiterchips über einen Messanschluss PADmess die Spannung am Knoten K gemessen und der Widerstand R2 der Verstärkerschaltung V über eine Programmierlogik PL derart programmiert, dass an dem Knoten K das gewünschte exakte Bezugspotenzial anliegt. Hierzu wird die Programmierlogik PL über eine Datenschnittstelle D durch ein externes Testgerät in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung Vmess programmiert. Bei dem programmierbaren Widerstand R2 handelt es sich beispielsweise um eine Vielzahl von programmierbaren Laser-Fuses.
  • Nach der Einstellung bzw. Trimmung der Verstärkerschaltung V liegt an dem Knoten K eine konstante Bezugsspannung an. Diese konstante Bezugsspannung wird durch einen Spannungsverstärker mit einem Verstärkungsfaktor n verstärkt und an ein Ende einer Widerstandskette, die aus einer Vielzahl von Widerständen R besteht, angelegt. Die am Knoten anliegende konstante Bezugsspannung wird zudem direkt an einen Mittelabgriff der Widerstandskette angeschlossen. An der Widerstandskette fallen an den verschiedenen Widerständen Spannungen ab, so dass an dem Knoten der Widerstandskette Referenzspannungen erzeugt werden, die sich auf die negative Versorgungsspannung Vss beziehen. Die in 1 gezeigte Widerstandskette weist m in Reihe geschaltete Widerstände R zur Erzeugung von m + 1 Referenzspannungen auf. Dabei beziehen sich alle Knoten bzw. Referenzspannungen der Widerstandskette auf die negative Versorgungsspannung Vss der CODEC-Schaltung. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel werden die erzeugten Referenzspannungen als Schwellenspannungen für die Komparatoren der CODEC-Schaltung eingesetzt.
  • Die in 1 dargestellte Schaltung zur Erzeugung der Referenzspannungen für die Komparatoren weist einige erhebliche Nachteile auf. Die Schaltung zur Erzeugung der Referenzspannung ist schaltungstechnisch relativ aufwendig, da der Verstärker V nach der Herstellung des Halbleiterchips durch Programmierung des Widerstandes R2 zur Erzeugung einer absolut konstanten Spannung Vkonstant eingestellt bzw. getrimmt werden muss. Daher benötigt der Verstärker V eine schaltungstechnisch relativ aufwendige Programmierlogik PL, an die zudem über eine PSP-Datenschnittstelle D ein Testgerät anschließbar sein muss. Darüber hinaus ist an der CODEC-Schaltung ein Messanschluss PADmess vorzusehen, um die an dem Knoten K zufnächst auftretende floatende Bezugsspannung Vfloat zur Einstellung des Verstärkers zu messen. Das Messen bzw. das Testen des hergestellten CODEC-Chips zur Einstellung der Verstärkerschaltung V benötigt eine relativ lange Testzeit, so dass die Produktionskosten zur Herstellung des CODEC-Chips steigen. Ferner muss in dem Halbleiter-CODEC-Chip ein eigenes Mess-Pad ausschließlich zur Einstellung des Verstärkers V vorgesehen werden.
  • Ein weiterer erheblicher Nachteil der in 1 dargestellten Schaltung zur Erzeugung einer Referenzspannung nach dem Stand der Technik besteht darin, dass es zu Fehlentscheidungen der Komparatoren innerhalb der CODEC-Schaltung kommen kann. Die durch die Bezugsspannungsquelle erzeugte Bezugsspannung Vfloat ist während der Lebenszeit nicht konstant, sondern schwankt innerhalb bestimmter Grenzen. Dabei hängt die durch die Bezugsspannungsquelle erzeugte Bezugsspannung Vfloat von der Temperatur ab und wird von Prozessstreuungen innerhalb des Herstellungsprozesses beeinflusst. Darüber hinaus ändert sich die Bezugsspannung durch Alterungsprozesse auf dem Halbleiterchip über die Zeit. Die über dem Puffer B abgegebene Common-Mode-Spannung VCM variiert in gleicher Weise wie die Bezugsspannung Vfloat, wobei zusätzlich noch eine Pufferoffsetspannung hinzu kommt, die ebenfalls von der Umgebungstemperatur T abhängt. Es ist daher notwendig, die schaltungstechnisch relativ aufwendige Verstärkerschaltung V mit der integrierten Programmierlogik PL vorzusehen, die aller dings in einem einmaligen Trimmvorgang nach der Herstellung des Halbleiterchips eingestellt wird und nachfolgende Schwankungen der Bezugsspannung Vfloat nicht ausgleichen kann.
  • Der an dem Knoten K angeschlossene Spannungsverstärker weist ebenfalls eine Offset-Spannung auf und verstärkt auftretende Schwankungen zusätzlich mit einem konstanten Faktor n. Aufgrund der Fehlerfortpflanzung schwanken die an den Komparatoren anliegenden Referenzspannungen VrefI stark in Abhängigkeit von der Temperatur T und der Zeit t.
  • Die an den Knoten der Widerstandskette abgegriffenen Referenzspannungen beziehen sich zudem auf die negative Versorgungsspannung Vss, so dass sich Schwankungen bzw. Störungen der negativen Versorgungsspannung Vss direkt auf die Referenzspannungen VrefI auswirken. Schwankungen der negativen Versorgungsspannung Vss bzw. Ground-Bouncing führen somit zu direkten Schwankungen der Referenzspannungen VrefI für die Komparatoren der CODEC-Schaltung.
  • Die an den Eingängen IT, IL anliegenden Signalisierungsspannungen, die an den Widerständen RIL, RIT abgegriffen werden, beziehen sich auf die Common-Mode-Spannung VCM, so dass die auftretenden starken Schwankungen der Referenzspannung VrefI zu Fehlentscheidungen innerhalb der Komparatoren führen.
    •
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Referenzspannungsschaltung zur Erzeugung von Referenzspannungen zu schaffen, die unabhängig von Schwankungen einer Bezugsspannung konstante Referenzspannungen erzeugt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Referenzspannung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die Erfindung schafft eine Referenzspannungsschaltung zur Erzeugung mindestens einer konstanten Referenzspannung mit
    einer an einer positiven Versorgungsspannung (VDD) angeschlossenen ersten Stromspiegelschaltung, die einen Referenzstrom mit einem ersten Stromspiegelfaktor (N1)zu einem ersten gespiegelten Referenzstrom spiegelt,
    einer an einer negativen Versorgungsspannung (Vss) angeschlossenen zweiten Stromspiegelschaltung, die den Referenzstrom mit einem zweiten Stromspiegelfaktor (N2) zu einem zweiten gespiegelten Referenzstrom spiegelt,
    einer aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen bestehendenden Widerstandskette, die zwischen die beiden Stromspiegelschaltungen verschaltet ist,
    wobei das eine Ende der Widerstandskette von der ersten Stromspiegelschaltung mit dem ersten gespiegelten Referenzstrom versorgt wird und das andere Ende der Widerstandskette den zweiten gespiegelten Referenzstrom an die zweite Stromspiegelschaltung abgibt,
    wobei die beiden Stromspiegelfaktoren (N1, N2) der Stromspiegelschaltungen gleich sind, so dass an den Widerständen der Widerstandskette konstante Referenzspannungen abgreifbar sind.
  • Die erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung weist den Vorteil auf, dass sie ohne Vorsehen einer zusätzlichen Trimm- bzw. Einstellschaltung unabhängig von Schwankungen eines Referenzpotentials konstante Referenzspannungen, beispielsweise für Komparatoren, erzeugt.
  • Dies hat wiederum den Vorteil, dass kein eigener Mess-Anschluss-Pad und keine Programmierlogik PL mit zugehöriger Datenschnittstelle D notwendig ist, und auf eine Trimmung der integrierten Schaltung verzichtet werden kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung spiegelt die erste Stromspiegelschaltung den Referenzstrom zusätzlich mit einem Stromspiegelfaktor von 1 und gibt den gespiegelten Referenzstrom an die zweite Stromspiegelschaltung als Referenzstrom ab.
  • Die an den Widerständen der Widerstandskette abgegriffenen Referenzspannungen werden vorzugsweise hochohmig abgegriffen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung ist die Anzahl der Widerstände innerhalb der Widerstandskette geradzahlig.
  • An dem Mittelabgriff der Widerstandskette fließt vorzugsweise kein Strom ab.
  • Der Referenzstrom wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung durch eine spannungsgesteuerte Stromquelle erzeugt.
  • Dabei ist die spannungsgesteuerte Stromquelle vorzugsweise an eine Bezugsspannungsquelle angeschlossen.
  • Die erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung ist vorzugsweise in einem Halbleiterchip integriert.
  • Dabei ist der Mittelabgriff der Widerstandskette vorzugsweise mit einem Referenzspannungs-Pad des Halbleiterchips in Verbindung.
  • Die durch die erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung erzeugten Referenzspannungen liegen vorzugsweise symmetrisch zwischen der positiven Versorgungsspannung (Vdd) und der negativen Versorgungsspannung (Vss) des Halbleiterchips.
  • Im weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.
  • Es zeigen:
    •
  • 1 eine CODEC-Schaltung mit integrierter Referenzspannungsschaltung nach dem Stand der Technik;
  • 2 eine CODEC-Schaltung mit einer darin integrierten Referenzspannungsschaltung gemäß der Erfindung.
  • 2 zeigt eine CODEC-Schaltung 1 mit einer darin integrierten Referenzschaltung 2 zur Erzeugung von mehreren konstanten Referenzspannungen, die über Referenzspannungsleitungen 3 an Komparatorschaltungen 4 innerhalb der CODEC-Schaltung 1 abgegeben werden.
  • Die CODEC-Schaltung 1 ist an eine SLIC-Schaltung 5 angeschlossen und erhält über die Eingangsanschlüsse 6, 7 eine Eingangsspannung UTT, die an dem externen Widerstand 8 abgegriffen wird und eine Eingangsspannung UIL, die an dem externen Widerstand 9 abgegriffen wird. An dem externen Widerstand 8 liegt ein Transversalstrom IIT an, der bei dem gezeigten Beispiel ein Sprachsignal wiedergibt. An dem Widerstand 9 liegt eine zu dem Lateralstrom IIL proportionale Spannung UIL an, die im wesentlichen Steuerinformationen zur Signalverarbeitung enthält. Die SLIC-Schaltung 5 ist über Anschlüsse 10, 11 und über eine verdrillte 2-Draht-Telefonleitung 12a, 12b mit einem Endgerät 13 verbunden. Die SLIC-Schaltung 5 enthält im wesentlichen eine Stromsensorschaltung 14, die über interne Leitungen 15, 16, die durch die Leitungen 12a, 12b fließenden Leitungsströme misst und als Transversalstrom IIT bzw. Lateralstrom IIL über die Anschlüsse 17, 18 an die CODEC-Schaltung 1 abgibt. Die SLIC-Schaltung 5 weist zudem Eingangsanschlüsse 19, 20 auf, die an einen differentiell aufgebauten Operationsverstärker 21 angeschlossen sind. Die von dem Operationsverstärker 21 abgegebenen Signale werden ferner in den Verstärkern 22, 23 verstärkt und an das Endgerät 13 abgegeben.
  • Die CODEC-Schaltung 1 enthält in dem Sprachsignalpfad ein analoges Vorfilter 24, einen nachgeschalteten Analog-Digital- Wandler 25, ein digitales Filter 26 und ein programmierbares Filter 27 innerhalb eines DSP-Signalprozessors 28. Das programmierbare Filter 27 ist ausgangsseitig an ein PCM-Interface 29 angeschlossen.
  • Im Steuersignalpfad erhält die CODEC-Schaltung Komparatoren, die die an dem Eingangsanschluss 7 anliegende Steuersignalspannung UIL mit den erzeugten Referenzspannungen Vref vergleichen und Steuersignale über Steuerleitungen 30 an den DSP-Prozessor 28 abgeben.
  • In dem entgegengesetzten Sprachsignalpfad enthält die CODEC-Schaltung innerhalb des DSP-Prozessors 28 ein programmierbares Filter 31, ein nachgeschaltetes digitales Filter 32, einen Digital-Analog-Wandler 33 und ein analoges Nachfilter 34, das ausgangsseitig an Ausgangsanschlüsse 35, 36 der CODEC-Schaltung 1 angeschlossen ist. Die Ausgangsanschlüsse 35, 36 der CODEC-Schaltung 1 sind über Leitungen 37, 38 an die Eingangsanschlüsse 19, 20 der SLIC-Schaltung 5 angeschlossen.
  • Die externen Widerstände 8, 9 zur Erzeugung der Eingangsspannungen UIL, UIT sind an ein Referenzspannungsanschluss-Pad 37 der CODEC-Schaltung 1 angeschlossen. Die CODEC-Schaltung 1 enthält eine Bezugsspannungsquelle 38, die eine Bezugsspannung Vfloat erzeugt. Das erzeugte Bezugspotenzial ist innerhalb vorgegebener Grenzen veränderlich und variiert beispielsweise um +/- 100 mV. Die von der Bezugsspannungsquelle 38 abgegebene Bezugsspannung wird über eine Leitung 39 an einen Puffer 40 abgegeben, der die Bezugsspannung puffert, wobei die gepufferte Bezugsspannung über eine Leitung 41 an den Bezugsspannungsanschluss 37 der CODEC-Schaltung 1 anliegt. Über einen Abzweigknoten 42 wird die erzeugte Bezugsspannung abgegriffen und über eine Leitung 43 an eine spannungsgesteuerte Stromquelle 44 innerhalb der Referenzspannungsschaltung 2 abgegeben. Die spannungsgesteuerte Stromquelle 44 enthält einen Operationsverstärker 45, dessen nicht invertierender Eingang 46 an der Leitung 43 anliegt. Der Ausgangsanschluss 47 des Operationsverstärkers 45 liegt über eine Leitung 48 an einem Gateanschluss 49 eines NMOS-Feldeffekttransistors 50 an. Der Sourceanschluss 51 des NMOS-Feldeffekttransistors liegt über eine Leitung 52 an einem Eingang 53 einer ersten Stromspiegelschaltung 54 an. Der Drainanschluss 58 des NMOS-Feldeffekttransistors liegt über eine Leitung 55 an einem Widerstand 56 an, der über eine Leitung 57 mit einem Versorgungsspannungsanschluss 58 zum Anlegen einer negativen Versorgungsspannung Vss verbunden ist. In der Leitung 55 wird an einem Abzweigknoten 59 der Drainanschluss 54 des NMOS-Feldeffekttransistors 50 über eine Leitung 60 an den invertierenden Eingang 61 des Operationsverstärkers 45 zurückgeführt.
  • Die erste Stromspiegelschaltung 54 ist an einen Versorgungsspannungsanschluss 62 für eine positive Versorgungsspannung Vdd angeschlossen. Die erste Stromspiegelschaltung 54 enthält drei PMOS-Feldeffekttransistoren 63, 64, 65. Dabei sind die Gateanschlüsse der PMOS-Feldeffekttransistoren 64, 65 mit dem Gateanschluss des PMOS-Feldeffekttransistors 63 verbunden.
  • Die spannungsgesteuerte Referenzstromquelle 44 erzeugt in Abhängigkeit von der an dem Knoten 42 anliegenden Bezugsspannung Vfloat einen Referenzstrom Iref, der durch die Stromspiegelschaltung 54 gespiegelt wird. Dabei spiegelt der PMOS-Transistor 64 den durch den PMOS-Transistor 63 fließenden Referenzstrom Iref in einem Stromspiegelverhältnis von vorzugsweise eins und gibt den gepiegelten Referenzstrom Iref über eine Leitung 66 an eine weitere Stromspiegelschaltung 67 ab. Die zweite Stromspiegelschaltung 67 enthält zwei NMOS-Feldeffekttransistoren 68, 69, deren Gateanschlüsse miteinander verbunden sind und an die Leitung 66 angeschlossen sind.
  • Die erste Stromspiegelschaltung 54 ist an die positive Versorgungsspannung Vdd angeschlossen und spiegelt den durch die Leitung 52 fließenden Referenzstrom Iref mit einem ersten Stromspiegelfaktor N1 zu einem ersten gespiegelten Referenzstrom IS1: IS1 = N1·Iref
  • Die zweite Stromspiegelschaltung 67 liegt an einem Versorgungsspannungsanschluss 70 für eine negative Versorgungsspannung Vss an. Die Stromspiegelschaltung 67 spiegelt den durch die Leitung 66 fließenden Referenzstrom Iref mit einem zweiten Stromspiegelfaktor N2 zu einem zweiten gespiegelten Referenz-Strom IS2:IS2 = N2·Iref
  • Zwischen den beiden Stromspiegelschaltungen 54, 67 ist eine Widerstandskette 71 geschaltet, die aus einer Vielzahl von Widerständen 71-1, 71-2, 71-3 ... 71-m besteht. Die Widerstandskette 71 weist ein erstes Ende 72 auf, die an den NMOS-Feldeffekttransistor 54 angeschlossen ist und ein zweites Ende 73, das an den NMOS-Feldeffekttransistor 69 der zweiten Stromspiegelschaltung 67 angeschlossen ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung 2 sind die Stromspiegelfaktoren N1, N2 der beiden Stromspiegelschaltungen 54, 67 identisch, so dass der in die Widerstandskette hineinfließende Strom IS1 = N1 × Iref identisch mit dem aus der Widerstandskette herausfließenden Strom IS2 = N2 × Iref ist. Die Widerstandskette 71 weist vorzugsweise eine gerade Anzahl von Widerständen 71-i auf, wobei ein Mittelabgriff 74 vorzugsweise in der Mitte der Widerstandskette 71 über eine Koppelleitung 75 an den Referenzspannungsanschluss 37 des Halbleiterchips 1 angeschlossen ist. Da der in die Widerstandskette 71 an dem ersten Ende 72 hineinfließende Strom IS1 identisch mit dem an dem Ende 73 hinausfließenden Strom IS2 ist, fließt an dem Mittelabgriff 74 kein Strom ab, so dass über die Leitung 75 kein Strom zu dem Referenzspannungsanschluss 37 fließt. An den in Reihe geschalteten Widerständen 71-i der Widerstandskette 71 werden die Referenzspannungsleitungen 3-i hochohmig abgegriffen. Bei m in Reihe geschalteten Widerständen 71-c werden insgesamt maximal m + 1 Referenzspannungsleitungen 3-c abgegriffen. Die Referenzspannungen liegen dabei vorzugsweise symmetrisch zwischen der positiven Versorgungsspannung Vdd und der negativen Versorgungsspannung Vss. Durch die spannungsgesteuerte Stromquelle wird in Abhängigkeit von der Bezugsspannung Vfloat ein im wesentlichen konstanter Referenzstrom Iref erzeugt. Dieser Referenzstrom Iref wird durch die beiden Stromspiegelschaltungen 54, 67 vervielfältigt und in das erste Ende 72 der Widerstandskette 71 eingespeist sowie aus dem Ende 73 der Widerstandskette 71 gezogen. Der durch die Widerstandskette fließende Strom I = N1 × Iref = N2 × Iref erzeugt in der aus den Widerständen 71-i bestehenden Widerstandkette Spannungsabfälle V1, V2 die bei hochohmigem Spannungsabgriff als Referenzspannungen, beispielsweise für Komparatorschaltungen 4, dienen. Bei idealem Matching aller gespiegelten Ströme fließt an dem Mittelabgriff 74 kein Strom.
  • Bei der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung ist wesentlich, dass sich eine Spannungsvariation der am Knoten 42 anliegenden Bezugsspannung Vfloat auf alle Knoten innerhalb der Widerstandskette 71 überträgt, so dass die Spannungsabfälle an den Widerständen 71-i und somit die Referenzspannungen Vref konstant bleiben. Die Referenzspannungen Vref an den verschiedenen Knoten der Widerstandskette 71 verschieben sich entsprechend der Änderung des Bezugspotentials Vfloat mit. Bei der erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung 2 ist es daher nicht notwendig eine Trimmung bzw. eine Einstellung des Bezugspotenzials durchzuführen. Da keine Trimmung bzw. kein Einstellen notwendig ist, kann die notwendige Testzeit zum Testen des Halbleiterchips 1 reduziert werden und somit die Kosten der Herstellung abgesenkt werden. Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Referenzspannung durch einen sehr geringen Schaltungsaufwand und dem damit einhergehenden geringeren Flächen- und Verlustleistungsbedarf aus. Die erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung benötigt insbesondere keine aufwendige Programmierlogik und Schnittstelle zur Trimmung des Bezugspotentials.
  • Bei idealem Matching zwischen dem Widerstand R und der Widerstandskette werden Prozessstreuungen bei der Herstellung der Widerstände kompensiert.
    • 1
    CODEC-Schaltung
    2
    Referenzspannungsschaltung
    3
    Referenzspannungsleitungen
    4
    Komparatorschaltungen
    5
    SLIC-Schaltung
    6
    Sprachsignaleingang
    7
    Steuersignaleingang
    8
    Externer Widerstand
    9
    Externer Widerstand
    10
    Anschluss
    11
    Anschluss
    12
    Telefonleitungen
    13
    Endgerät
    14
    Stromsensor
    15
    Leitung
    16
    Leitung
    17
    SLIC-Ausgangsanschluss
    18
    SLIC-Ausgangsanschluss
    19
    SLIC-Eingangsanschluss
    20
    SLIC-Eingangsanschluss
    21
    Operationsverstärker
    22
    Verstärker
    23
    Verstärker
    24
    Vorfilter
    25
    Analog-Digital-Wandler
    26
    Digitales Filter
    27
    Programmierbares Filter
    28
    DSP-Prozessor
    29
    PCM-Interface
    30
    Steuerleitungen
    31
    Programmierbares Filter
    32
    Digitales Filter
    33
    Digital-Analog-Wandler
    34
    Analoges Nachfilter
    35
    Ausgangsanschluss
    • 36
    Ausgangsanschluss
    37
    Referenzspannungsanschluss
    38
    Bezugsspannungsquelle
    39
    Leitung
    40
    Pufferschaltkreis
    41
    Leitung
    42
    Abzweigknoten
    43
    Leitung
    44
    Spannungsgesteuerte Stromquelle
    45
    Operationsverstärker
    46
    Nicht invertierender Eingang
    47
    Ausgang
    48
    Leitung
    49
    Gateanschluss
    50
    Feldeffekttransistor
    51
    Sourceanschluss
    52
    Leitung
    53
    Anschluss
    54
    Erste Stromspiegelschaltung
    55
    Leitung
    56
    Widerstand
    57
    Leitung
    58
    Versorgungsspannungsanschluss
    59
    Abzweigknoten
    60
    Leitung
    61
    Invertierender Eingang
    62
    Versorgungsspannungsanschluss
    63
    PMOS-Feldeffekttransistor
    64
    PMOS-Feldeffekttransitor
    65
    PMOS-Feldeffekttransistor
    66
    Leitung
    67
    Zweite Stromspiegelschaltung
    68
    NMOS-Feldeffekttransistor
    69
    NMOS-Feldeffekttransistor
    70
    Versorgungsspannungsanschluss
    71
    Widerstandskette
    72
    Erstes Ende der Widerstandskette
    73
    Zweites Ende
    der
    Widerstandskette
    74
    Mittelabgriff
    der
    Widerstandskette

Claims (9)

  1. Referenzspannungsschaltung zur Erzeugung mindestens einer konstanten Referenzspannung (Vref) mit: (a) einer an einer positiven Versorgungsspannung (Vdd) angeschlossenen ersten Stromspiegelschaltung (54), die einen Referenzstrom (Iref) mit einem ersten Stromspiegelfaktor (N1) zu einem ersten gespiegelten Referenzstrom (IS1) spiegelt; (b) einer an einer negativen Versorgungsspannung (Vss) angeschlossenen zweiten Stromspiegelschaltung (67), die den Referenzstrom (Iref) mit einem zweiten Stromspiegelfaktor (N2) zu einem zweiten gespiegelten Referenzstrom (IS2) spiegelt; (c) einer aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen (71-i) bestehenden Widerstandskette (71), die zwischen die beiden Stromspiegelschaltungen (54, 67) geschaltet ist; wobei das eine Ende (42) der Widerstandskette (71) von der ersten Stromspiegelschaltung (54) mit dem ersten gespiegelten Referenzstrom (IS1) versorgt wird und das andere Ende (73) der Widerstandskette (71) den zweiten gespiegelten Referenzstrom (IS2) an die zweite Stromspiegelschaltung (67) abgibt, (d) wobei die beiden Stromspiegelfaktoren (N1, N2) der Stromspiegelschaltungen (54, 67) gleich sind, so dass an den Widerständen (71-i) der Widerstandskette (71) konstante Referenzspannung en abgreifbar sind, und (e) wobei die erste Stromspiegelschaltung (54) den Referenzstrom (Iref) zusätzlich mit einem Stromspiegelfaktor von eins spiegelt und über eine Leitung (66) an die zweite Stromspiegelschaltung (67) abgibt.
  2. Referenzspannungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungen hochohmig an der Widerstandskette (71) abgegriffen werden.
  3. Referenzspannungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Widerstände innerhalb der Widerstandskette (71) geradzahlig ist.
  4. Referenzspannungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mittelabgriff (74) der Widerstandskette 71 kein Strom abfließt.
  5. Referenzspannungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzstrom (Iref) durch eine spannungsgesteuerte Stromquelle (44) erzeugt wird.
  6. Referenzspannungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die spannungsgesteuerte Stromquelle (44) an einer Bezugsspannungsquelle (38) angeschlossen ist.
  7. Referenzspannungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsschaltung (2) in einem Halbleiterchip (1) integriert ist.
  8. Referenzspannungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabgriff (74) der Widerstandkette (71) mit einem Referenzspannungsanschluss-Pad (37) des Halbleiterchips (1) verbunden ist.
  9. Referenzspannungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Referenzspannungen (Vref) symmetrisch zwischen der positiven Versorgungsspannung (Vdd) und der negativen Versorgungsspannung (Vss) liegen.
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