DE112019002168T5 - Begrenzungsschaltkreis und elektronische vorrichtung - Google Patents

Abstract

Dieser Begrenzungsschaltkreis begrenzt die Ausgangsspannung eines Operationsverstärkers, wodurch die Qualität eines Ausgangsspannungssignals verbessert wird. Der Begrenzungsschaltkreis ist mit einem Kurzschlusstransistor und einer Gate-Spannungsversorgungseinheit ausgestattet. Wenn die Spannung zwischen einem Gate und einem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers eine vorgeschriebene Schwellenspannung überschreitet, schließt der Kurzschlusstransistor dieses Begrenzungsschaltkreises einen Pfad zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurz. Zudem liefert die Gate-Spannungsversorgungseinheit des Begrenzungsschaltkreises eine Spannung gemäß der Schwellenspannung und der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses an das Gate.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Technologie betrifft einen Begrenzungsschaltkreis und eine elektronische Vorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Begrenzungsschaltkreis und eine elektronische Vorrichtung, die den Pegel eines analogen Signals begrenzen.
• HINTERGRUND
• Bei einer elektronischen Vorrichtung, wie etwa einer Audiovorrichtung oder einem Sensor, wurde zum Zweck des Schützens eines Schaltkreises in einer anschließenden Stufe eines Verstärkerschaltkreises, der ein analoges Signal verstärkt, oder dergleichen üblicherweise ein Begrenzungsschaltkreis verwendet, der eine Ausgangsspannung des Verstärkerschaltkreises innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs begrenzt. Zum Beispiel wurde ein Begrenzungsschaltkreis entwickelt, der mit einem Transistor, der den Eingangs- und Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers kurzschließt, wenn er sich in dem EIN-Zustand befindet, und einem Widerstand und einer Stromquelle versehen ist, die eine konstante Spannung an das Gate des Transistors liefern (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Bei diesem Begrenzungsschaltkreis liefert die Stromquelle einen Strom an den Widerstand, um die konstante Spannung zu erzeugen.
• ZITATLISTE
• PATENTDOKUMENT
• Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 2003-318684
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
• Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Technologie wird eine Differenz zwischen einer konstanten Spannung und einer Schwellenspannung des Transistors als eine Grenzspannung festgelegt und, falls die Ausgangsspannung die Grenzspannung überschreitet oder geringer als die Grenzspannung ist, wechselt der Transistor in den EIN-Zustand und werden der Eingangs- und Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzgeschlossen. Aufgrund dieses Kurzschlusses des Eingangs- und Ausgangsanschlusses ist der Verstärkungsfaktor des Verstärkerschaltkreises null, so dass die Ausgangsspannung innerhalb des Grenzbereichs begrenzt werden kann. Falls es jedoch eine Variation der Schwellenspannung des Transistors gibt, kann die Variation bewirken, dass die Grenzspannung von einem Gestaltungswert abweicht. Infolgedessen kann sich die Signalqualität der Ausgangsspannung verschlechtern. Zum Beispiel geht ein Gleichgewicht zwischen oberer Grenze und unterer Grenze des Grenzbereichs verloren, weist ein Verhältnis des maximalen Tons zu dem minimalen Ton (Dezibel oder dergleichen) einen von jenem vor der Begrenzung verschiedenen Wert auf und verschlechtert sich eine Tonqualität eines Audiosignals oder dergleichen. Des Weiteren verschlechtert sich eine Erkennungsgenauigkeit aufgrund der Verschlechterung der Tonqualität, wenn eine Spracherkennung an einem begrenzten Signal einer Sprache oder dergleichen durchgeführt wird.
• Die vorliegende Technologie wurde in Anbetracht einer solchen Situation erstellt und zielt darauf ab, die Signalqualität der Ausgangsspannung in dem Begrenzungsschaltkreis zu verbessern, der die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers begrenzt.
• LÖSUNGEN DER PROBLEME
• Die vorliegende Technologie wurde entwickelt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein erster Aspekt davon ist ein Begrenzungsschaltkreis, der Folgendes beinhaltet: einen Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist; und eine Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung und einer Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses abhängt. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass die Ausgangsspannung durch eine Spannung begrenzt wird, die nicht von der Schwellenspannung abhängt.
• Des Weiteren kann die Gate-Spannungsversorgungseinheit bei dem ersten Aspekt eine Spannung, die durch Addieren der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses zu einer Differenz zwischen einer Spannung, die im Wesentlichen mit der Schwellenspannung übereinstimmt, und einer vorbestimmten Bias-Spannung erhalten wird, an das Gate liefern. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass sich der Kurzschlusstransistor in dem EIN-Zustand befindet, wenn die Ausgangsspannung eine Grenzspannung erreicht.
• Ferner kann die Gate-Spannungsversorgungseinheit in dem ersten Aspekt Folgendes beinhalten: eine Stromquelle, die einen konstanten Strom bereitstellt; einen Reihenwiderstand, der zwischen der Stromquelle und dem Gate des Kurzschlusstransistors in Reihe verbunden ist; und einen Anpassungstransistor in dem EIN-Zustand, wobei der Anpassungstransistor das Gate mit dem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle und dem Reihenwiderstand verbunden, die Source mit dem Ausgangsanschluss verbunden und den Drain mit dem Gate des Kurzschlusstransistors verbunden aufweist. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass eine Spannung, die durch Addieren der Grenzspannung zu einer Differenz zwischen einer Schwellenspannung des Anpassungstransistors und der Ausgangsspannung erhalten wird, an das Gate geliefert wird.
• Des Weiteren kann der Kurzschlusstransistor bei dem ersten Aspekt Folgendes beinhalten: einen ersten Kurzschlusstransistor des n-Typs; und einen zweiten Kurzschlusstransistor des p-Typs, und die Gate-Spannungsversorgung kann eine Spannung an das Gate des ersten Kurzschlusstransistors liefern, wobei die Spannung von einer Schwellenspannung des ersten Kurzschlusstransistors und der Ausgangsspannung abhängt, und kann eine Spannung an das Gate des zweiten Kurzschlusstransistors liefern, wobei die Spannung von einer Schwellenspannung des zweiten Kurzschlusstransistors und der Ausgangsspannung abhängt. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass die Ausgangsspannung durch eine obere und untere Grenzspannung begrenzt wird.
• Des Weiteren kann bei dem ersten Aspekt der Operationsverstärker ein differentielles Signal verstärken, wobei der Kurzschlusstransistor Folgendes beinhalten kann: einen Positivseiten-Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss und dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine Schwellenspannung ist; und einen Negativseiten-Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss und dem invertierenden Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine Schwellenspannung ist, und wobei die Gate-Spannungsversorgungseinheit Folgendes beinhalten kann: eine Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate des Positivseiten-Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung des Positivseiten-Kurzschlusstransistors und einer Positivseiten-Ausgangsspannung des nichtinvertierenden Ausgangsanschlusses abhängt; und eine Negativseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate des Negativseiten-Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung des Negativseiten-Kurzschlusstransistors und einer Negativseiten-Ausgangsspannung des invertierenden Ausgangsanschlusses abhängt. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass das differentielle Signal begrenzt wird.
• Des Weiteren kann bei dem ersten Aspekt der Operationsverstärker ein unsymmetrisches Signal verstärken. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass das unsymmetrische Signal begrenzt wird.
• Des Weiteren kann bei dem ersten Aspekt ferner ein Einfügewiderstand enthalten sein, der zwischen dem Kurzschlusstransistor und dem Ausgangsanschluss eingefügt ist. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass ein Soft-Clipping implementiert wird.
• Des Weiteren ist ein zweiter Aspekt der vorliegenden Technologie eine elektronische Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen Operationsverstärker; einen Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist; und eine Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung und einer Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses abhängt. Infolgedessen gibt es einen Effekt, dass die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers durch eine Spannung begrenzt wird, die nicht von der Schwellenspannung abhängt.
• EFFEKTE DER ERFINDUNG
• Gemäß der vorliegenden Technologie kann bei dem Begrenzungsschaltkreis, der die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers begrenzt, ein exzellenter Effekt erhalten werden, dass die Signalqualität der Ausgangsspannung verbessert werden kann. Es ist zu beachten, dass der hier beschriebene Effekt nicht notwendigerweise beschränkt ist und ein beliebiger in der vorliegenden Offenbarung beschriebener Effekt sein kann.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Verstärkungseinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Negativseiten-Clip-Schaltkreises in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 4 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Eingabe-Ausgabe-Kennlinie der Verstärkungseinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Positivseiten-Clip-Schaltkreises in einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Negativseiten-Clip-Schaltkreises in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 7 ist ein Graph, der ein Beispiel für eine Wellenform einer Ausgangsspannung in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• 8 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Wellenform der Ausgangsspannung in einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
• 9 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel der Verstärkungseinheit in einer
zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
• AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
• Das Folgende ist eine Beschreibung einer Art zum Ausführen der vorliegenden Technologie(nachfolgend wird die Art als die Ausführungsformen bezeichnet). Die Beschreibung erfolgt in der folgenden Reihenfolge.
1. 1. Erste Ausführungsform (Beispiel, bei dem die Spannung von der Schwellenspannung abhängt und eine Ausgangsspannung an das Gate geliefert wird)
2. 2. Erste Modifikation (Beispiel, bei dem der Widerstand eingefügt ist und die Spannung von der Schwellenspannung abhängt und eine Ausgangsspannung an das Gate geliefert wird)
3. 3. Zweite Modifikation (Beispiel, bei dem das unsymmetrische Signal verstärkt wird und die Spannung von der Schwellenspannung abhängt und eine Ausgangsspannung an das Gate geliefert wird)
• <Erste Ausführungsform>
• [Konfigurationsbeispiel der elektronischen Vorrichtung]
• 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Vorrichtung 100 in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Die elektronische Einrichtung 100 beinhaltet eine Verstärkungseinheit 200, einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 110, einen Logikschaltkreis 120, einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 130 und eine Verstärkungseinheit 140. Als die elektronische Vorrichtung 100 wird eine Audiovorrichtung, ein Smartphone oder dergleichen angenommen.
• Die Verstärkungseinheit 200 verstärkt ein analoges Eingangssignal (Audiosignal oder dergleichen). Ein differentielles Signal wird zum Beispiel als ein Eingangssignal über Signalleitungen 206 und 207 in die Verstärkungseinheit 200 eingegeben. Die Verstärkungseinheit 200 verstärkt das differentielle Signal und gibt das verstärkte differentielle Signal über Signalleitungen 208 und 209 an den ADC 110 aus.
• Der ADC 110 setzt das analoge differentielle Signal von der Verstärkungseinheit 200 in ein digitales Signal um. Der ADC 110 liefert das digitale Signal an den Logikschaltkreis 120.
• Der Logikschaltkreis 120 führt verschiedene Arten einer Verarbeitung, wie etwa einer Rauschunterdrückungsverarbeitung und einer Spracherkennung, an dem digitalen Signal durch. Der Logikschaltkreis 120 liefert ein digitales Signal (Audiosignal oder dergleichen), das das Verarbeitungsergebnis angibt, an den DAC 130.
• Der DAC 130 setzt das digitale Signal von dem Logikschaltkreis 120 in ein analoges differentielles Signal um. Der DAC 130 liefert das differentielle Signal an die Verstärkungseinheit 140.
• Die Verstärkungseinheit 140 verstärkt das differentielle Signal und gibt das verstärkte differentielle Signal an einen Lautsprecher oder dergleichen aus.
• [Konfigurationsbeispiel der Verstärkungseinheit]
• 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Verstärkungseinheit 200 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Die Verstärkungseinheit 200 beinhaltet einen Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210, Widerstände 231, 232, 234 und 235, einen Operationsverstärker 233 und einen Negativseiten-Clip-Schaltkreis 240.
• Wenn eine Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ einen Wert außerhalb eines gewissen Grenzbereichs aufweist, setzt der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 ihren Pegel fest (mit anderen Worten schneidet ihn ab), um die Spannung innerhalb des Grenzbereichs zu begrenzen. Der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 beinhaltet einen n-Typ-Transistor 211, einen p-Typ-Transistor 212 und eine Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 220. Als der n-Typ-Transistor 211 und der p-Typ-Transistor 212 werden zum Beispiel Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Transistoren verwendet.
• Des Weiteren ist ein Ende des Widerstands 231 mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Operationsverstärkers 233 verbunden. Der Widerstand 232 ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (-) und dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 eingefügt.
• Des Weiteren ist ein Ende des Widerstands 234 mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 verbunden. Der Widerstand 235 ist zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss (+) und dem invertierenden Ausgangsanschluss (-) des Operationsverstärkers 233 eingefügt.
• Des Weiteren sind der nichtinvertierende Ausgangsanschluss (+) und der invertierende Ausgangsanschluss (-) des Operationsverstärkers 233 mit dem ADC 110 verbunden und werden die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ und die Negativseiten-Ausgangspannung V_OUT- von diesen Anschlüssen ausgegeben.
• Mit der oben beschriebenen Verbindungskonfiguration fungiert ein Schaltkreis einschließlich der Widerstände 231, 232, 234 und 235 und des Operationsverstärkers 233 als ein invertierender Verstärkerschaltkreis. Im Fall ohne Clipping durch den Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 wird ein Verstärkungsfaktor G des invertierenden Verstärkerschaltkreises durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt. $$\text{G}=-{\text{R}}_2/{\text{R}}_1$$

  
• Bei dem obigen Ausdruck ist R₁ der Widerstandswert von jedem der Widerstände 231 und 234 und ist R₂ der Widerstandswert von jedem der Widerstände 232 und 235. Die Einheit dieser Widerstandswerte ist zum Beispiel Ohm (Ω).
• Des Weiteren wechselt der n-Typ-Transistor 211 in den EIN-Zustand, falls eine Spannung zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine Schwellenspannung V_f1 ist, und schließt einen Pfad zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (-) und dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) kurz. Der p-Typ-Transistor 212 weist eine Konfiguration ähnlich dem n-Typ-Transistor 211 auf, außer dass die Schwellenspannung V_f2 ist. Die Sources dieser Transistoren sind alle mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) verbunden.
• Aufgrund eines Kurzschlusses entweder des n-Typ-Transistors 211 oder des p-Typ-Transistors 212 ist der Verstärkungsfaktor des invertierenden Verstärkerschaltkreises null und wird die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abgeschnitten.
• Es wird angemerkt, dass der n-Typ-Transistor 211 und der p-Typ-Transistor 212 Beispiele für den in den Ansprüchen beschriebenen Positivseiten-Kurzschlusstransistor sind. Des Weiteren ist der n-Typ-Transistor 211 ein Beispiel für den in den Ansprüchen beschriebenen ersten Kurzschlusstransistor und ist der p-Typ-Transistor 212 ein Beispiel für den in den Ansprüchen beschriebenen zweiten Kurzschlusstransistor.
• Die Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 220 liefert Spannungen an die jeweiligen Gates des n-Typ-Transistors 211 und des p-Typ-Transistors 212, wobei die Spannungen jeweils von der Schwellenspannung (V_f1 oder V_f2) und der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abhängen. Die Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 220 beinhaltet Stromquellen 221 und 226, Widerstände 222 und 225, einen n-Typ-Transistor 223 und einen p-Typ-Transistor 224. Als der n-Typ-Transistor 223 und der p-Typ-Transistor 224 werden zum Beispiel MOS-Transistoren verwendet.
• Die Stromquellen 221 und 226 stellen jeweils einen konstanten Strom bereit. Die Stromquelle 221 und der Widerstand 222 sind zwischen einer Leistungsversorgung und dem Gate des n-Typ-Transistors 211 in Reihe verbunden. Des Weiteren sind der Widerstand 225 und die Stromquelle 226 zwischen dem Gate des p-Typ-Transistors 212 und einem Anschluss (Masseanschluss oder dergleichen) mit einem vorbestimmten Referenzpotential in Reihe verbunden.
• Das Gate des n-Typ-Transistors 223 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle 221 und dem Widerstand 222 verbunden, die Source ist mit dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 verbunden und der Drain ist mit dem Gate des n-Typ-Transistors 211 verbunden.
• Des Weiteren ist das Gate des p-Typ-Transistors 224 zwischen dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 225 und der Stromquelle 226 verbunden, ist die Source mit dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 verbunden und ist der Drain mit dem Gate des p-Typ-Transistors 212 verbunden.
• Es wird angemerkt, dass der n-Typ-Transistor 223 und der p-Typ-Transistor 224 Beispiele für den in den Ansprüchen beschriebenen Anpassungstransistor sind.
• Da ein ausreichend hoher Pegel in Abhängigkeit von einer Leistungsversorgungsspannung an das Gate des n-Typ-Transistors 223 angelegt wird, befindet sich dieser Transistor immer in dem EIN-Zustand. Des Weiteren ist das Gate des n-Typ-Transistors 223 mit dem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle 221 und dem Widerstand 222 verbunden. Aus diesem Grund ist ein Potential des Verbindungspunktes eine Summe der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ und einer Schwellenspannung V_f3 des n-Typ-Transistors 223. Dann fällt das Potential des Verbindungspunktes um eine Bias-Menge ab, die durch einen durch den Widerstand 222 fließenden Strom erzeugt wird, so dass ein Gate-Potential V_G1 des n-Typ-Transistors 211 durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt wird. $${\text{V}}_{\text{G}1}=\left({\text{V}}_{\text{out}}{}_{+}\right)+{\text{V}}_{\text{f3}}-{\text{IR}}_{\text{L}}$$

  
• In dem obigen Ausdruck ist I ein Strom, der durch die Stromquelle 221 bereitgestellt wird, und ist R_L ein Widerstandswert des Widerstands 222.
• Des Weiteren wechselt der n-Typ-Transistor 211 in den EIN-Zustand, falls der folgende Ausdruck erfüllt wird. $${\text{V}}_{\text{G1}}-\text{Vn}>{\text{V}}_{\text{f}1}$$

  
• In dem obigen Ausdruck ist Vn eine Negativseiten-Eingangsspannung des invertierenden Eingangsanschlusses (-) des Operationsverstärkers 233.
• Durch Einsetzen von Ausdruck 1 in Ausdruck 2 und Durchführen einer Umformung wird der folgende Ausdruck erhalten. $${\text{V}}_{\text{out}+}>{\text{V}}_{\text{f}1}-{\text{V}}_{\text{f}3}+{\text{IR}}_{\text{L}}+\text{Vn}$$

  
• In Ausdruck 3 wird die Schwellenspannung V_f3 des n-Typ-Transistors 223 auf eine Spannung festgelegt, die im Wesentlichen mit der Schwellenspannung V_f1 des n-Typ-Transistors 211 übereinstimmt. Hier bedeutet „stimmen im Wesentlichen überein“ genau gleich zu sein oder, dass die Differenz innerhalb eines zulässigen Wertes ist. Zum Beispiel können die Schwellenspannung V_f3 und die Schwellenspannung V_f1 im Wesentlichen angeglichen werden, indem die Größe dieser Transistoren gleich gemacht wird und die Transistoren in dem Layout angrenzend angeordnet werden.
• Da die Schwellenspannung V_f3 und die Schwellenspannung V_f1 im Wesentlichen übereinstimmen, kann der Ausdruck 3 durch den folgenden Ausdruck ersetzt werden. $${\text{V}}_{\text{out}+}>{\text{IR}}_{\text{L}}+\text{Vn}$$

  
• Von Ausdruck 4 wechselt der n-Typ-Transistor 211, wenn die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ um IR_L höher als die Negativseiten-Eingangsspannung Vn ist, in den EIN-Zustand und wird die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abgeschnitten. Dementsprechend entspricht IR_L einer oberen Grenzspannung in dem Grenzbereich.
• Wenn andererseits die Schwellenspannung des p-Typ-Transistors 224 V_f4 ist, wird ein Gate-Potential V_G2 des p-Typ-Transistors 212 durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt. Hier wird angenommen, dass ein Wert eines Stroms, der durch die Stromquelle 226 bereitgestellt wird, der gleiche wie eines Stroms ist, der durch die Stromquelle 221 bereitgestellt wird, und dass ein Widerstandswert des Widerstands 225 der gleiche wie jener des Widerstands 222 ist. $${\text{V}}_{\text{G}2}=\left({\text{V}}_{\text{out}+}\right)-{\text{V}}_{\text{f4}}+{\text{IR}}_{\text{L}}$$

  
• Des Weiteren wechselt der p-Typ-Transistor 212 in den EIN-Zustand, falls der folgende Ausdruck erfüllt wird. $$\text{Vn}-{\text{V}}_{\text{G}2}>{\text{V}}_{\text{f2}}$$

  
• Durch Einsetzen von Ausdruck 5 in Ausdruck 6 und Durchführen einer Umformung wird der folgende Ausdruck erhalten. $${\text{V}}_{\text{out}+}<{\text{V}}_{\text{f4}}-{\text{V}}_{\text{f2}}-{\text{IR}}_{\text{L}}+\text{Vn}$$

  
• In Ausdruck 7 wird die Schwellenspannung V_f4 des p-Typ-Transistors 224 auf eine Spannung festgelegt, die im Wesentlichen mit der Schwellenspannung V_f2 des p-Typ-Transistors 212 übereinstimmt. Dementsprechend kann Ausdruck 7 durch den folgenden Ausdruck ersetzt werden. $${\text{V}}_{\text{out}+}<-{\text{IR}}_{\text{L}}+\text{Vn}$$

  
• Von Ausdruck 8 wechselt der p-Typ-Transistor 212, wenn die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ um IR_L niedriger als die Negativseiten-Eingangsspannung Vn ist, in den EIN-Zustand und wird die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abgeschnitten. Dementsprechend entspricht -IR_L einer unteren Grenzspannung in dem Grenzbereich.
• Hier wird ein Vergleichsbeispiel angenommen, bei dem der n-Typ-Transistor 223 und der p-Typ-Transistor 224 nicht angeordnet sind, der Widerstand 222 zwischen dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) und dem n-Typ-Transistor 211 eingefügt ist und der Widerstand 225 zwischen dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) und dem p-Typ-Transistor 212 eingefügt ist. Des Weiteren wird gleichermaßen angenommen, dass die Stromquellen 221 und 226 einen Strom I an jene Widerstände liefern. Bei diesem Vergleichsbeispiel wird die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abgeschnitten, falls irgendeiner der folgenden Ausdrücke erfüllt wird. $${\text{V}}_{\text{out}+}>{\text{V}}_{\text{f1}}-{\text{IR}}_{\text{L}}+\text{Vn}$$

  

  $${\text{V}}_{\text{out}+}>{\text{V}}_{\text{f2}}+{\text{IR}}_{\text{L}}+\text{Vn}$$

  
• Von Ausdruck 9 und 10 können die obere und untere Grenzspannung fluktuieren, falls die Schwellenspannungen V_f1 und V_f2 des jeweiligen n-Typ-Transistors 211 und des p-Typ-Transistors 212 variieren, und können ihre Absolutwerte unterschiedliche Werte sein. Infolgedessen geht ein Gleichgewicht zwischen der oberen Grenze und der unteren Grenze verloren, weist die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ nach einer Verstärkung keine ideale Wellenform auf, die durch Verstärken der Eingangsspannung Vn vor der Verstärkung erhalten wird, und verschlechtert sich die Signalqualität. Des Weiteren können sich Funktionen (Rauschunterdrückungsfunktion und dergleichen) aufgrund der anschließenden Verarbeitung verschlechtern.
• Andererseits stellt bei der Verstärkungseinheit 200, wie in Ausdruck 1 und Ausdruck 5 exemplarisch gezeigt, die Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 220 die Spannungen V_G1 und V_G2 bereit, wobei die Spannungen jeweils von V_f3 und V_f4 abhängen, die im Wesentlichen mit den Schwellenspannungen V_f1 und V_f2 übereinstimmen, und die von der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abhängen. Infolgedessen wird der Einfluss der Schwellenspannung aufgehoben und weist die Grenzspannung einen Wert auf, der nicht von der Schwellenspannung abhängt, wie in Ausdruck 4 und Ausdruck 8 exemplarisch gezeigt ist. Dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung einer Signalqualität aufgrund von Variationen der Schwellenspannung zu verhindern.
• Es wird angemerkt, dass, wenn eine der Stromquellen 221 und 226 den Strom proportional zu der Temperatur erhöht, es wünschenswert ist, dass die andere den Strom verringert (das heißt, dass die Temperaturcharakteristiken entgegengesetzt zueinander sind). Infolgedessen kann der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 eine Grenzspannung erzeugen, die nicht von der Temperatur abhängt.
• Des Weiteren ist die Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 220 nicht auf die eine mit der in der Figur exemplarisch gezeigten Schaltkreiskonfiguration beschränkt, so lange sie die in Ausdruck 1 und Ausdruck 5 exemplarisch gezeigte Spannung an das Gate liefern kann.
• Des Weiteren führt der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 ein Clipping an sowohl der oberen Grenze als auch der unteren Grenze durch, führt aber ein Clipping möglicherweise nur an einer der oberen Grenze und der unteren Grenze durch. Falls der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 ein Clipping nur an der oberen Grenze durchführt, sind der p-Typ-Transistor 212, der p-Typ-Transistor 224, der Widerstand 225 und die Stromquelle 226, die der unteren Grenze entsprechen, überflüssig. Falls des Weiteren der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 ein Clipping nur an der unteren Grenze durchführt, sind der n-Typ-Transistor 211, der n-Typ-Transistor 223, der Widerstand 222 und die Stromquelle 221, die der oberen Grenze entsprechen, überflüssig. Das gleiche gilt für den später beschriebenen Negativseiten-Clip-Schaltkreis 240.
• [Konfigurationsbeispiel für den Negativseiten-Clip-Schaltkreis]
• 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Negativseiten-Clip-Schaltkreises 240 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Der Negativseiten-Clip-Schaltkreis 240 beinhaltet einen n-Typ-Transistor 241, einen p-Typ-Transistor 242 und eine Negativseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 250. Des Weiteren beinhaltet die Negativseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit 250 Stromquellen 251 und 256, Widerstände 252 und 255, einen n-Typ-Transistor 253 und einen p-Typ-Transistor 254. Als der n-Typ-Transistor 241, der p-Typ-Transistor 242, der n-Typ-Transistor 253 und der p-Typ-Transistor 254 werden zum Beispiel MOS-Transistoren verwendet. Eine Schaltkreiskonfiguration des Negativseiten-Clip-Schaltkreises 240 ist jener des Positivseiten-Clip-Schaltkreises 210 ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Negativseiten-Clip-Schaltkreis 240 mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss (+) und dem invertierenden Ausgangsanschluss (-) verbunden ist.
• Es wird angemerkt, dass ein Clip-Schaltkreis, einschließlich des Positivseiten-Clip-Schaltkreises 210 und des Negativseiten-Clip-Schaltkreises 240 ein Beispiel für den in den Ansprüchen beschriebenen Begrenzungsschaltkreis ist. Des Weiteren sind der n-Typ-Transistor 241 und der p-Typ-Transistor 242 Beispiele für den in den Ansprüchen beschriebenen Negativseiten-Kurzschlusstransistor. Des Weiteren ist der n-Typ-Transistor 241 ein Beispiel für den in den Ansprüchen beschriebenen ersten Kurzschlusstransistor und ist der p-Typ-Transistor 242 ein Beispiel für den in den Ansprüchen beschriebenen zweiten Kurzschlusstransistor.
• 4 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Eingabe-Ausgabe-Kennlinie der Verstärkungseinheit 200 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. In der Figur repräsentiert die horizontale Achse die Negativseiten-Eingangsspannung Vn und repräsentiert die vertikale Achse die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+. Des Weiteren gibt die durchgezogene Linie in der Figur die Eingabe-Ausgabe-Kennlinie der Verstärkungseinheit 200 an, die die Grenzspannung verwendet, die nicht von der Schwellenspannung des Transistors abhängt, und gibt die Strich-Punkt-Linie die Eingabe-Ausgabe-Charakteristik des Vergleichsbeispiels an, das die Grenzspannung verwendet, die von der Schwellenspannung des Transistors abhängt.
• Der invertierende Verstärkerschaltkreis einschließlich des Operationsverstärkers 233 invertiert und verstärkt die Negativseiten-Eingangsspannung Vn und gibt die invertierte und verstärkte Spannung als die Positivseiten-Ausgangspannung V_OUT+ aus.
• Andererseits schneidet der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ ab, falls eine relative Spannung der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ mit Bezug auf die Negativseiten-Eingangsspannung Vn (mit anderen Worten eine Differenz zwischen der Negativseiten-Eingangsspannung Vn und der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+) die obere Grenzspannung +IR_L überschreitet. Des Weiteren schneidet der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ ab, falls die relative Spannung (Differenz) der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ geringer als die untere Grenzspannung -IR_L ist. Infolgedessen ist die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ mit Bezug auf die Negativseiten-Eingangsspannung Vn innerhalb des Grenzbereichs von den Grenzspannungen -IR_L bis +IR_L begrenzt.
• Da die Grenzspannungen -IR_L und +IR_L, die durch die Verstärkungseinheit 200 verwendet werden, nur durch den Strom I und den Widerstandswert R_L bestimmt werden, ist es einfach, die obere Grenze und die untere Grenze so anzupassen, dass sie gleich sind. Andererseits hängt die obere Grenzspannung bei dem Vergleichsbeispiel von der Schwellenspannung V_f1 des n-Typ-Transistors aus dem Ausdruck 9 ab und hängt die untere Grenzspannung von der Schwellenspannung V_f2 des p-Typ-Transistors aus dem Ausdruck 10 ab. Es ist schwierig, die Schwellenspannungen des p-Typ-Transistors und des n-Typ-Transistors so anzupassen, dass sie gleich sind, und oft weisen sie aufgrund von Herstellungsvariationen und dergleichen verschiedene Werte auf. Aus diesem Grund weisen bei dem Vergleichsbeispiel die obere Grenze und die untere Grenze unterschiedliche Werte auf, wie durch die Strich-Punkt-Linie exemplarisch gezeigt ist. Infolgedessen besteht eine Möglichkeit, dass die Wellenform, wenn die schwingende Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ abgeschnitten wird, von der idealen Wellenform abweicht, die durch Verstärken der Negativseiten-Eingangsspannung Vn erhalten wird, und verzerrt ist.
• Wie oben beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie die Spannung, die von der Schwellenspannung und der Ausgangsspannung abhängt, an den n-Typ-Widerstand 221 und dergleichen geliefert, so dass die Ausgangsspannung durch eine gewisse Grenzspannung begrenzt werden kann, die nicht von dem Schwellenwert abhängt. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass die obere und untere Grenzspannung aufgrund der Variation der Schwellenspannung inkonsistent ist, so dass die Signalqualität des differentiellen Signals nach der Verstärkung verbessert werden kann.
• <Erste Modifikation>
• Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Spitze der Signalwellenform linear geschnitten und bei dem Pegel der Grenzspannung abgeschnitten. Ein solches Clip-Verfahren wird als Hard-Clipping bezeichnet. Aufgrund dieses Hard-Clippings geht eine Signalwellenform vor der Verstärkung verloren, wenn ein Audiosignal mit sanfter Ortskurve verstärkt wird. Dann erscheint eine Hochfrequenzkomponente, die eine Ursache einer Erzeugung von „Klick“- oder „Knall“-Geräuschen (sogenanntes Knallrauschen) ist, die von dem Lautsprecher erzeugt werden, wenn die Leistungsversorgung ein- und ausgeschaltet wird. Andererseits wird ein Verfahren zum Durchführen des Clippings derart, dass ein Spitzenteil der Signalwellenform sanft gesättigt wird, um die Signalwellenform nicht zu beschädigen, als Soft-Clipping bezeichnet. Die erste Modifikation der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass ein Soft-Clipping durchgeführt wird.
• 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Positivseiten-Clip-Schaltkreises 210 in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform unterschiedet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Widerstände 213 und 214 ferner enthalten sind.
• Als der Widerstand 213 und dergleichen wird zum Beispiel ein Ein-Widerstand eines Transistors oder ein Polysiliciumwiderstand verwendet. Falls der Ein-Widerstand des Transistors verwendet wird, kann der Widerstandswert durch Ändern eines Verhältnisses zwischen der Gate-Breite und der Gate-Länge des Transistors geändert werden. Jedoch ist es notwendig, auf eine Herstellungsvariation des Widerstandswertes zu achten. Des Weiteren müssen die Variationen der Widerstandswerte des n-Typs und des p-Typs beachtet werden.
• Der Widerstand 213 ist zwischen dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 und dem n-Typ-Transistor 211 eingefügt. Der Widerstand 214 ist zwischen dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 und dem p-Typ-Transistor 212 eingefügt. Wenn diese Widerstandswerte REIN sind, ist der Verstärkungsfaktor des Verstärkerschaltkreises zu der Zeit einer übermäßigen Eingabe außerhalb des Grenzbereichs „-R_EIN/R1“, so dass die Ausgangswellenform nicht scharf abgeschnitten wird und graduell gesättigt und abgeschnitten wird.
• 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Negativseiten-Clip-Schaltkreises 240 in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Der Negativseiten-Clip-Schaltkreis 240 der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform unterschiedet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Widerstände 243 und 244 ferner enthalten sind. Die Einfügepositionen dieser Widerstände sind jenen des Positivseiten-Clip-Schaltkreises 210 ähnlich.
• Es wird angemerkt, dass die Widerstände 213, 214, 243 und 244 Beispiele für die in den Ansprüchen beschriebenen Einfügewiderstände sind.
• 7 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Wellenform der Ausgangsspannung in der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. In der Figur repräsentiert die vertikale Achse die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ und die Negativseiten-Ausgangsspannung V_OUT- und repräsentiert die horizontale Achse die Zeit. Des Weiteren gibt die durchgezogene Linie die Ortskurve der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ und gibt die Strich-Punkt-Linie die Ortskurve der Negativseiten-Ausgangsspannung V_OUT- an.
• Da die obere und untere Grenzspannung der Verstärkungseinheit 200 nicht von der Schwellenspannung des Transistors abhängen, ist es einfach, sie so anzupassen, dass sie gleich sind. Die Signalqualität kann verbessert werden, indem die obere Grenze und die untere Grenze so angepasst werden, dass sie gleich sind. Des Weiteren wird der Spitzenteil der Signalwellenform aufgrund des Hinzufügens des Widerstands 213 und dergleichen sanft abgeschnitten.
• 8 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Wellenform der Ausgangsspannung in dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht. In der Figur repräsentiert die vertikale Achse die Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ und die Negativseiten-Ausgangsspannung V_OUT- und repräsentiert die horizontale Achse die Zeit. Des Weiteren gibt die durchgezogene Linie die Ortskurve der Positivseiten-Ausgangsspannung V_OUT+ und gibt die Strich-Punkt-Linie die Ortskurve der Negativseiten-Ausgangsspannung V_OUT- an.
• Bei dem Vergleichsbeispiel sind die obere Grenze und die untere Grenze verschiedene Werte, da die obere Grenze und die untere Grenze von der Schwellenspannung des Transistors abhängen. Infolgedessen wird die Wellenform der Ausgangsspannung verzerrt und verschlechtert sich die Signalqualität.
• Wie oben beschrieben, werden gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie der Widerstand 213 und dergleichen zwischen dem Ausgangsanschluss und dem n-Typ-Transistor 211 und dergleichen eingefügt, so dass ein Soft-Clipping implementiert werden kann. Infolgedessen kann das Signal verstärkt werden, ohne die ursprüngliche Signalwellenform vor der Verstärkung zu verlieren. Des Weiteren ist es möglich, ein Knallrauschen aufgrund der Erzeugung von Hochfrequenzkomponenten zu verhindern.
• <Zweite Modifikation>
• Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verstärkt die Verstärkungseinheit 200 das differentielle Signal; wenn jedoch das differentielle Signal verstärkt wird, sind Clip-Schaltkreise sowohl auf der Positivseite als auch der Negativseite notwendig, wobei der Schaltkreisumfang und die Kosten im Vergleich zu einem Fall zunehmen, in dem der Clip-Schaltkreis nur für eine von ihnen angeordnet ist. Die Verstärkungseinheit 200 bei einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass ein unsymmetrisches Signal verstärkt wird.
• 9 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel der Verstärkungseinheit 200 in der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Die Verstärkungseinheit 200 der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform unterschiedet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass der Negativseiten-Clip-Schaltkreis 240 und die Widerstände 234 und 235 nicht angeordnet sind. Des Weiteren ist der nichtinvertierende Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers 233 mit dem Masseanschluss verbunden und wird das unsymmetrische Signal in den invertierenden Eingangsanschluss (-) eingegeben.
• Es wird angemerkt, dass bei der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform das Soft-Clipping auch implementiert werden kann, indem der Widerstand 213 und dergleichen, wie bei der ersten Modifikation, eingefügt werden.
• Wie oben beschrieben, ist bei der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie nur der Positivseiten-Clip-Schaltkreis 210 angeordnet und der Schaltkreis beschränkt das unsymmetrische Signal, so dass der Schaltkreisumfang und die Kosten im Vergleich zu einem Fall reduziert werden können, in dem das differentielle Signal verstärkt wird.
• Es wird angemerkt, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein Beispiel zum Ausführen der vorliegenden Technologie beschreiben und die Gegenstände in den Ausführungsformen und Gegenstände, die die Erfindung in den Ansprüchen spezifizieren, Entsprechungsbeziehungen haben. Gleichermaßen haben die Gegenstände, die die Erfindung in den Ansprüchen spezifizieren, und die Gegenstände in den Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, die mit den gleichen Namen bezeichnet werden, eine Entsprechungsbeziehung. Jedoch ist die vorliegende Technologie nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und sie kann ausgeführt werden, indem die Ausführungsformen verschiedenen Modifikationen unterzogen werden, ohne von dem Wesen davon abzuweichen.
• Es wird angemerkt, dass in der Beschreibung beschriebene vorteilhafte Effekte lediglich Beispiele sind und die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Technologie nicht auf sie beschränkt sind und andere Effekte einschließen können.
• Es wird angemerkt, dass die vorliegende Technologie wie unten beschrieben konfiguriert werden kann.
• (1) Ein Begrenzungsschaltkreis, der Folgendes beinhaltet:
  • einen Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist; und
  • eine Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung und einer Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses abhängt.
• (2) Der Begrenzungsschaltkreis nach (1), wobei die Gate-Spannungsversorgungseinheit eine Spannung, die durch Addieren der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses zu einer Differenz zwischen einer Spannung, die im Wesentlichen mit der Schwellenspannung übereinstimmt, und einer vorbestimmten Bias-Spannung erhalten wird, an das Gate liefert.
• (3) Der Begrenzungsschaltkreis nach (2), wobei die Gate-Spannungsversorgungseinheit Folgendes beinhaltet:
  • eine Stromquelle, die einen konstanten Strom bereitstellt;
  • einen Reihenwiderstand, der zwischen der Stromquelle und dem Gate des Kurzschlusstransistors in Reihe verbunden ist; und
  • einen Anpassungstransistor in dem EIN-Zustand, wobei der Anpassungstransistor das Gate mit dem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle und dem Reihenwiderstand verbunden, die Source mit dem Ausgangsanschluss verbunden und den Drain mit dem Gate des Kurzschlusstransistors verbunden aufweist.
• (4) Der Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Kurzschlusstransistor Folgendes beinhaltet: einen ersten Kurzschlusstransistor des n-Typs; und einen zweiten Kurzschlusstransistor des p-Typs, und die Gate-Spannungsversorgungseinheit eine Spannung an das Gate des ersten Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von einer Schwellenspannung des ersten Kurzschlusstransistors und der Ausgangsspannung abhängt, und eine Spannung an das Gate des zweiten Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von einer Schwellenspannung des zweiten Kurzschlusstransistors und der Ausgangsspannung abhängt.
• (5) Der Begrenzungsschaltkreis nach einem von (1) bis (4), wobei der Operationsverstärker ein differentielles Signal verstärkt, der Kurzschlusstransistor Folgendes beinhaltet:
  • einen Positivseiten-Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss und dem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine Schwellenspannung ist; und
  • einen Negativseiten-Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss und dem invertierenden Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine Schwellenspannung ist, und
  • die Gate-Spannungsversorgungseinheit Folgendes beinhaltet:
  • eine Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate des Positivseiten-Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung des Positivseiten-Kurzschlusstransistors und einer Positivseiten-Ausgangsspannung des nichtinvertierenden Ausgangsanschlusses abhängt; und
  • eine Negativseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate des Negativseiten-Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung des Negativseiten-Kurzschlusstransistors und einer Negativseiten-Ausgangsspannung des invertierenden Ausgangsanschlusses abhängt.
• (6) Der Begrenzungsschaltkreis nach einem von (1) bis (4), wobei der Operationsverstärker ein unsymmetrisches Signal verstärkt.
• (7) Der Begrenzungsschaltkreis nach einem von (1) bis (6), der ferner Folgendes beinhaltet:
  • einen Einfügewiderstand, der zwischen dem Kurzschlusstransistor und dem Ausgangsanschluss eingefügt ist.
• (8) Eine elektronische Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
  • einen Operationsverstärker;
  • einen Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem Gate höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist; und
  • eine Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung und einer Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses abhängt.
• Bezugszeichenliste

100

Elektronische Vorrichtung

110

ADC

120

Logikschaltkreis

130

DAC

140, 200

Verstärkungseinheit

210

Positivseiten-Clip-Schaltkreis

211, 223, 241, 253

n-Typ-Transistor

212, 224, 242, 254

p-Typ-Transistor

213, 214, 222, 225, 231, 232, 234, 235, 243, 244, 252, 255

Widerstand

220

Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit

221, 226, 251, 256

Stromquelle

233

Operationsverstärker

240

Negativseiten-Clip-Schaltkreis

250

Negativseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2003318684 [0003]

Claims (8)

1. Begrenzungsschaltkries, der Folgendes umfasst: einen Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und einem Gate höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist; und eine Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung und einer Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses abhängt.
2. Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Gate-Spannungsversorgungseinheit eine Spannung, die durch Addieren der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses zu einer Differenz zwischen einer Spannung, die im Wesentlichen mit der Schwellenspannung übereinstimmt, und einer vorbestimmten Bias-Spannung erhalten wird, an das Gate liefert.
3. Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 2, wobei die Gate-Spannungsversorgungseinheit Folgendes beinhaltet: eine Stromquelle, die einen konstanten Strom bereitstellt; einen Reihenwiderstand, der zwischen der Stromquelle und dem Gate des Kurzschlusstransistors in Reihe verbunden ist; und einen Anpassungstransistor in einem EIN-Zustand, wobei der Anpassungstransistor ein Gate mit einem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle und dem Reihenwiderstand verbunden, eine Source mit dem Ausgangsanschluss verbunden und einen Drain mit dem Gate des Kurzschlusstransistors verbunden aufweist.
4. Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Kurzschlusstransistor Folgendes beinhaltet: einen ersten Kurzschlusstransistor eines n-Typs; und einen zweiten Kurzschlusstransistor eines p-Typs, und die Gate-Spannungsversorgungseinheit eine Spannung an ein Gate des ersten Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von einer Schwellenspannung des ersten Kurzschlusstransistors und der Ausgangsspannung abhängt, und eine Spannung an ein Gate des zweiten Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von einer Schwellenspannung des zweiten Kurzschlusstransistors und der Ausgangsspannung abhängt.
5. Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Operationsverstärker ein differentielles Signal verstärkt, der Kurzschlusstransistor Folgendes beinhaltet: einen Positivseiten-Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem invertierenden Eingangsanschluss und einem nichtinvertierenden Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und einem Gate höher als eine Schwellenspannung ist; und einen Negativseiten-Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss und einem invertierenden Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und einem Gate höher als eine Schwellenspannung ist, und die Gate-Spannungsversorgungseinheit Folgendes beinhaltet: eine Positivseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate des Positivseiten-Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung des Positivseiten-Kurzschlusstransistors und einer Positivseiten-Ausgangsspannung des nichtinvertierenden Ausgangsanschlusses abhängt; und eine Negativseiten-Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate des Negativseiten-Kurzschlusstransistors liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung des Negativseiten-Kurzschlusstransistors und einer Negativseiten-Ausgangsspannung des invertierenden Ausgangsanschlusses abhängt.
6. Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Operationsverstärker ein unsymmetrisches Signal verstärkt.
7. Begrenzungsschaltkreis nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: einen Einfügewiderstand, der zwischen dem Kurzschlusstransistor und dem Ausgangsanschluss eingefügt ist.
8. Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Operationsverstärker; einen Kurzschlusstransistor, der einen Pfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers kurzschließt, falls eine Spannung zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und einem Gate höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist; und eine Gate-Spannungsversorgungseinheit, die eine Spannung an das Gate liefert, wobei die Spannung von der Schwellenspannung und einer Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses abhängt.

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