DE19809405C2 - Konstantspannungserzeugungsschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung zum Erzeugen einer Vielzahl von Spannungen und zum Auswählen einer gewünschten Spannung aus den erzeugten Spannungen und zum Ausgeben der ausgewählten Spannung, und im einzelnen auf eine Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung zum Erzeugen einer Vielzahl von Spannungen und zum schnellen Auswählen einer der erzeugten Spannungen und zum externen Bereitstellen einer gewählten Spannung.

In der Druckschrift DE 44 07 238 C2 ist ein Analog-Digital- Wandler gezeigt, der eine Konstantspannungserzeugungsschal­ tung aufweist, wobei eine Ladeeinrichtung die Ladezeit für das analoge Eingangssignal reduziert.

Fig. 5 zeigt einen Schaltplan eines Aufbaus einer anderen bekannten Konstantspannungserzeugungsschaltung 78. In Fig. 5 kennzeichnen die Bezugszeichen R51, R52, R53 und R54 zwischen Knoten N51 und N55 in Reihe geschaltete Widerstände, die eine Widerstandsreihenschaltung bilden. Die Bezugszeichen N51 und N55 kennzeichnen Knoten, über die eine Spannung an jeden der Widerstände R51 bis R54 angelegt wird. Die Bezugszeichen N52, N53 und N54 kennzeichnen Knoten zum Bereitstellen von Span­ nungen V2, V3 und V4, die zwischen den Widerständen R51 und R52, zwischen den Widerständen R52 und R53 bzw. zwischen den Widerständen R53 und R54 erzeugt werden.

Die Bezugszeichen SW51, SW52 und SW53 kennzeichnen Schalter zum Auswählen und zum Bereitstellen einer der an den Knoten N52 bis N54 anliegenden Spannungen V2 bis V4 zu einem Aus­ gangsanschluß OT durch Verbinden des Knotens N56 mit einem der Knoten N52 bis N54. Das Bezugszeichen C51 kennzeichnet eine mit dem Knoten N56 verbundene Parasitärkapazität, das Bezugszeichen N56 kennzeichnet einen Knoten, über den eine der an den Knoten N52, N53 und N54 anliegenden Spannungen V2, V3 und V4, die durch einen der Schalter SW51 bis SW53 ausge­ wählt ist, an dem Ausgangsanschluß OT bereitgestellt wird.

Dieses Bezugszeichen OT kennzeichnet einen Ausgangsanschluß über den eine der Spannungen V2 bis V4 an verschiedene Vor­ richtungen (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgegeben wird, die sich in nachfolgenden Stufen befinden und mit der bekannten Konstantspannungserzeugungsvorrichtung verbunden sind.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der bekannten Konstantspannungserzeugungsschaltung.

Fig. 6A und 6B zeigen Zeitdiagramme der Änderung der an dem Knoten N56 erzeugten Spannung, wenn eine der an den Kno­ ten N52, N53 und N54 anliegenden Spannungen dem Ausgangsan­ schluß OT zugeführt wird.

Fig. 6A zeigt das Zeitdiagramm der Spannungsänderung an dem Knoten N56, wenn der Spannungspegel des Knotens N56 von der Spannung V4 auf die Spannung V3 angehoben wird. Fig. 6B zeigt das Zeitdiagramm der Spannungsänderung an dem Knoten N56, wenn der Spannungspegel des Knotens N56 von der Spannung V2 auf die Spannung V3 absinkt.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der bekannten Konstantspannungserzeugungsschaltung 78, wobei die Spannung an dem Knoten N56 gemäß Fig. 6A von der Spannung V4 auf die Spannung V3 und ebenso gemäß Fig. 6B von der Spannung V2 auf die Spannung V3 umgeschaltet wird.

Zuerst folgt eine Beschreibung des Anstiegsvorgangs eines Spannungspegels an dem Knoten N56 von der Spannung V4 auf die Spannung V3, wie in Fig. 6A dargestellt ist.

In dem Fall, bei dem lediglich der Schalter SW53 eingeschal­ tet ist und beide Schalter SW51 und SW52 ausgeschaltet sind und die Spannung an dem Knoten N56 der Spannung V4 ent­ spricht, steigt die Spannung an dem Knoten N56 um den Span­ nungsunterschied (V3 - V4) an, wenn der Schalter SW53 ausge­ schaltet und der Schalter SW52 zum Anheben des Spannungspe­ gels an dem Knoten N56 auf die Spannung V3 eingeschaltet wird.

Da der Knoten N56 eine Parasitärkapazität C51 aufweist, wird gleichzeitig mit dem Aufladen des Knotens N56 auch die Para­ sitärkapazität C51 aufgeladen. Das heißt, die Zeitdauer Δt1 bis die Spannung des Knotens N56 einen Sollpegel (dieser Sollpegel entspricht bei dem in Fig. 6A gezeigten Beispiel der Spannung V3) erreicht hat, entspricht der zum Aufladen des Knotens N56 um den Spannungsunterschied (V3 - V4) erforder­ lichen Zeit, nämlich der Zeitdauer zum Aufladen des Knotens N56 und der Parasitärkapazität C51 um den Spannungsänderungs­ betrag an dem Knoten N56, da zum Anheben des Spannungspegels an dem Knoten N56 auch das Aufladen der Parasitärkapazität C51 erforderlich ist. In diesem Fall steigt der Pegel der Spannung V3 an dem Knoten N56 aufgrund eines Stromflusses von dem Knoten N53 zu dem Knoten N56, der unmittelbar dem Ab­ schalten des Schalters SW53 und dem Einschalten des Schalters SW52 folgt, wobei der Pegel an dem Knoten N56 vor dem Aus­ schalten des Schalters SW53 und dem Einschalten von SW52 dem Pegel der Spannung V4 entspricht. Das heißt, die Länge der Zeitdauer Δt1 ist von der Höhe eines zu dem Knoten N56 flie­ ßenden Stroms abhängig und wird durch den Betrag des Span­ nungsunterschieds (V3 - V4), den Wert der Parasitärkapazität C51 und die Belastung durch die mit dieser bekannten Kon­ stantspannungsschaltung 78 verbundenen nachfolgenden Stufen (in dem Diagramm nicht dargestellt) während des Ladevorgangs bestimmt.

Es folgt eine Beschreibung des in Fig. 6B gezeigten Vorgangs, bei dem der Spannungspegel an dem Knoten N56 in der in Fig. 5 gezeigten bekannten Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 von der Spannung V2 auf die Spannung V3 umgeschaltet wird.

Zuerst muß die Spannung an dem Knoten N56 und der Parasitär­ kapazität C51 entladen werden, wenn die Spannung am Knoten N56 der Spannung V2 entspricht und die Spannung an dem Knoten N56 von der Spannung V2 auf die Spannung V3 umgeschaltet wird (nämlich das Absinken der Spannung an dem Knoten N56). Die für diesen Entladevorgang erforderliche Zeitdauer Δt2 ent­ spricht der für das Entladen des Spannungsunterschieds zwi­ schen der Spannung V3 und der Spannung V2 erforderlichen Zeitdauer. In diesem Fall ergibt sich die Spannung V3 an dem Knoten N56 durch einen Stromfluß von dem Knoten N56 zu dem Knoten N53, der unmittelbar nach dem Abschalten des Schalters SW51 und dem Einschalten des Schalters SW52 verursacht wird. Die Spannung V2 entspricht der Spannung an dem Knoten N56 vor dem Abschalten des Schalters SW51 und dem Einschalten des Schalters SW52. Das heißt, die Länge der Zeitdauer Δt2 ist von der Höhe des von dem Knoten N56 zu dem Knoten N53 flie­ ßenden Stroms, der nämlich durch die Höhe der Spannungsdiffe­ renz (V3 - V4) an dem Knoten N56 bestimmt wird, von dem Wert der Parasitärkapazität C51 und von der Belastung durch die mit dieser bekannten Konstantspannungsschaltung 78 verbunde­ nen nachfolgenden Stufen (in dem Diagramm nicht dargestellt) während des Entladevorgangs abhängig.

Somit entspricht bei der bekannten Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung 78 gemäß Fig. 5 die Zeitdauer zum Umschalten der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses OT, über den ei­ ne Spannung nach außen zugeführt wird, einer Spannungsdiffe­ renz an dem Ausgangsanschluß OT vor und nach der Spannungsum­ schaltoperation, die mittels eines Stromflusses von/nach ei­ nem Knoten nach/von dem Ausgangsanschluß OT erfolgt. Das heißt, die für das Umschalten des Spannungspegels des Aus­ gangsanschlusses OT erforderliche Zeitdauer entspricht der zum Laden der Spannung an dem Knoten N56 erforderlichen Lade­ zeit (wenn die Spannungshöhe an dem Ausgangsanschluß OT er­ höht wird) oder der für das Entladen der Spannung an dem Kno­ ten N56 erforderlichen Entladezeit (wenn die Spannungshöhe an dem Ausgangsanschluß OT abgesenkt wird).

Während des Ladevorgangs verkürzt sich die zum Laden des die Parasitärkapazität C51 enthaltenden Ausgangsanschluß OT er­ forderliche Zeitdauer, wenn die sowohl durch die Spannungs­ differenz bei der Spannungsumschaltoperation als auch eine mit einem Strompfad verbundene Last bestimmte Stromhöhe groß ist.

Andererseits ergibt sich bei dem Entladevorgang eine verkürz­ te Zeitdauer zum Entladen des die Parasitärkapazität C51 ent­ haltenden Ausgangsanschlusses OT, wenn die Höhe des vorge­ nannten Stroms groß ist, da die sowohl in dem Ausgangsan­ schluß OT als auch in der Parasitärkapazität C51 gespeicher­ ten Ladungen schnell entladen werden.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm eines Aufbaus eines Analog/Digital- Umsetzers (A/D) (basierend auf einem Verfahren des sukzessi­ ven Vergleichs), in dem die bekannte Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung 78 gemäß Fig. 5 enthalten ist.

In Fig. 7 kennzeichnet das Bezugszeichen 7 einen Pfad, über den ein Steuersignal zum Angeben einer Bezugszeit übertragen wird. Die Operation des A/D-Umsetzers erfolgt basierend auf der Bezugszeit 7. Das Bezugszeichen 78 kennzeichnet die be­ kannte Konstantspannungsschaltung gemäß Fig. 5, in die über Eingangsanschlüsse 1 und 2 Versorgungsspannungen eingegeben werden und die eine gewünschte Spannung ausgibt. Das Bezugs­ zeichen 9 kennzeichnet einen Komparator zum Vergleichen einer Vergleichsbezugsspannung 4 mit einer für den Vergleich erfor­ derlichen Sollspannung 3 und zum Ausgeben eines Vergleichser­ gebnisses. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine Datenspei­ cherschaltung zum Eingeben und aufeinanderfolgenden Speichern des Vergleichsergebnisses.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des auf einem Verfahren des sukzessiven Vergleichs basierenden A/D- Umsetzers mit der in Fig. 5 gezeigten bekannten Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung 78.

Wird die durch die Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 erzeugte und weitergeleitete Bezugsspannung 4 empfangen, so vergleicht der Komparator 9 die Höhe der Bezugsspannung 4 mit der Höhe der für den Vergleich verwendeten Sollspannung 3. Danach gibt der Komparator 9 das Vergleichsergebnis 6 an die Datenspeicherschaltung 10 aus. Ist die Sollspannung 3 bei­ spielsweise größer als die Bezugsspannung 4, so gibt der Kom­ parator 9 eine Spannung aus, deren Höhe mit der Höhe der Ver­ sorgungsspannung übereinstimmt. Ist sie geringer als die Be­ zugsspannung 4, so gibt der Komparator 9 eine Spannung mit dem Wert 0 an die Datenspeicherschaltung 10 aus.

Die Datenspeicherschaltung 10 speichert das von dem Kompara­ tor 9 übertragene Vergleichsergebnis in der Reihenfolge des Empfangs. Das heißt, die Datenspeicherschaltung 10 speichert ein erstes Vergleichsergebnis, ein zweites Vergleichsergeb­ nis, ein drittes Vergleichsergebnis, . . ., die von dem Kompara­ tor 9 aufeinanderfolgend übertragen wurden. Entspricht das Vergleichsergebnis 6 der Versorgungsspannung, so speichert die Datenspeicherschaltung 10 den Datenwert "1" für das Ver­ gleichsergebnis 6. Handelt es sich bei dem Vergleichsergebnis 6 um die Daten "0", so speichert die Datenspeicherschaltung 10 den Datenwert "0" für das Vergleichsergebnis 6. Das heißt, durch das Verwenden einer Binärzahl "0" und "1" zum Speichern des Vergleichsergebnisses von dem Komparator 9 durch die Da­ tenspeicherschaltung 10 ist es möglich, das Vergleichsergeb­ nis unter Verwendung der binären Zahlen "1" und "0" in digi­ taler Form anzugeben.

Andererseits wird das von dem Komparator 9 übertragene Ver­ gleichs-ergebnis 6 auch über einen Rückkopplungspfad von dem Komparator 9 zu der bekannten Konstantspannungserzeugungs­ schaltung 78 geführt. Im Anschluß daran gibt die bekannte Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 die Bezugsspannung 4 für den Vergleich aus, die zum Vergleich mit der Sollspannung 3 herangezogen wird. Die Höhe dieser Bezugsspannung 4 wird basierend auf dem von dem Komparator 9 übertragenen Ver­ gleichsergebnis 6 bestimmt.

Um beispielsweise anzugeben, daß die Sollspannung 3 größer ist als die Bezugsspannung 4, wenn die Höhe der Bezugsspan­ nung 4 die Hälfte (VCC/2) der Versorgungsspannung VCC be­ trägt, gibt die bekannte Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 eine nachfolgende Bezugsspannung 4 aus, deren Höhe ¾ VCC beträgt.

Um anzugeben, daß die Sollspannung 3 kleiner ist als die Be­ zugsspannung 4, gibt die bekannte Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung 78 eine nachfolgende Bezugsspannung 4 aus, de­ ren Höhe ¼ VCC beträgt.

Somit kann die durch die bekannte Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung 78 ausgegebene Bezugsspannung 4 unter Verwen­ dung des von dem Komparator 6 übertragenen Vergleichsergeb­ nisses 6 bestimmt werden.

Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 7 gemäß vorstehender Beschreibung das Steuersignal zum Angeben einer Bezugszeit. Der A/D-Umsetzer wird basierend auf diesem die Bezugszeit an­ gebenden Steuersignal betrieben. Das heißt, die in dem A/D- Umsetzer enthaltenen Datenspeicherschaltung 10, bekannte Kon­ stantspannungserzeugungsschaltung 78 und Komparator 9 werden alle synchron zu dem Steuersignal betrieben. Dadurch wird die Funktion des A/D-Umsetzers sichergestellt.

Als weiteres Beispiel eines die bekannte Konstantspannungser­ zeugungsschaltung enthaltenden A/D-Umsetzers ist ein A/D- Umsetzer in der japanischen Patentanmeldung JP 62/258521 und der entsprechenden US 4,794,374 offenbart.

Bei diesem bekannten Beispiel sind eine Vorspannungszuführ­ schaltung und ein vierter Schalter an einem gemeinsamen An­ schlußknoten zwischen einem ersten Schalter und einem zweiten Schalter, die in dem A/D-Umsetzer enthalten sind, angeordnet (ein dritter Schalter wurde bei dieser Erläuterung weggelas­ sen). Unter Verwendung dieses Aufbaus kann eine zu dem ge­ meinsamen Anschlußknoten gehörige oder zugeordnete Parasitär­ kapazität anhand einer vor einer Spannungsumschaltoperation durchgeführten Korrekturoperation zwangsweise und schnell ge­ laden oder entladen werden. Dieser Aufbau ermöglicht einen bekannten A/D-Umsetzer mit erhöhtem Wert eines jeden Wider­ stands des Spannungsteilers und besserer Anwendbarkeit in in­ tegrierten MOS-Schaltungen mit geringerem Energieverbrauch bei höherer Geschwindigkeitsrate und mit höherer Genauigkeit.

Da die bekannte Konstantspannungserzeugungsschaltung den vor­ genannten Aufbau aufweist, wird die für die Spannungsumschal­ toperation erforderliche Zeitdauer basierend auf einer Span­ nungsdifferenz und der Höhe eines Stromflusses beim Durchfüh­ ren der Spannungsumschaltoperation bestimmt, wenn ein Span­ nungspegel auf einen anderen Spannungspegel umgeschaltet wird. Daher ergibt sich bei einem kleinen über den Ausgangs­ anschluß der bekannten Konstantspannungserzeugungsschaltung fließenden Strom der Nachteil, daß eine lange Zeitdauer zum Umschalten der Spannung des Ausgangsanschlusses erforderlich ist. Darüber hinaus weist der in der japanischen Patentanmel­ dung JP-A-62/258521 offenbarte bekannte A/D-Umsetzer größere Hardware-Abmessungen und einen höheren Energieverbrauch auf, da eine Vorspannungszuführschaltung in jeder einer Vielzahl von zwischen einer ersten Spannungsquelle und einer zweiten Spannungsquelle befindlichen Widerstandsabschnitten enthalten ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Be­ rücksichtigung der Nachteile der bekannten Konstantspannungs­ erzeugungsschaltung eine Konstantspannungserzeugungsschaltung bereitzustellen, die einem einfachen Aufbau mit geringem Energieverbrauch aufweist und eine verringerte erforderliche Zeitdauer für die Spannungsumschaltoperation ermöglicht und auf einfache Weise in verfügbaren Vorrichtungen integriert werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung mit:
einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Spannungserzeugungs­ einrichtungen, an deren beiden Seiten Versorgungsspannungen anliegen,
einer Vielzahl von Schaltern zum Auswählen von Spannungen, die an zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrich­ tungen befindlichen Knoten erzeugt werden, anhand einer Span­ nungsumschaltoperation und zum Bereitstellen der ausgewählten Spannung an einem Ausgangsanschluß,
einer ersten Ladeeinrichtung, die mit einer der Seiten der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen verbunden ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Ladespannung, deren Pegel hö­ her ist als ein Pegel der höchsten durch die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen erzeugten Spannung,
einem ersten Schalter zum Verbinden der ersten Ladeeinrich­ tung mit dem Ausgangsanschluß während einer Spannungsum­ schaltoperation, bei der einer der zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen befindlichen Knoten, der ge­ rade mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, zu einem anderen Knoten umgeschaltet wird, dessen Spannung höher ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses,
einer ersten Entladeeinrichtung, die mit der anderen Seite der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen verbunden ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Entladespannung, deren Pegel geringer ist als ein Pegel der niedrigsten durch die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen erzeugten Span­ nung, und
einem zweiten Schalter zum Verbinden der ersten Entladeein­ richtung mit dem Ausgangsanschluß während einer Spannungsum­ schaltoperation, bei der einer der zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen befindlichen Knoten, der ge­ rade mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, zu einem anderen Knoten umgeschaltet wird, dessen Spannung niedriger ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses.

Alternativ wird die Aufgabe gelöst durch eine Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung mit:
einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Spannungserzeugungs­ einrichtungen, an deren beiden Seiten Versorgungsspannungen anliegen,
einer Vielzahl von Schaltern zum Auswählen von Spannungen, die an zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrich­ tungen befindlichen Knoten erzeugt werden, anhand einer Span­ nungsumschaltoperation und zum Bereitstellen der ausgewählten Spannung an einem Ausgangsanschluß,
einer zweiten Ladeeinrichtung, die an einem von der Vielzahl der Spannungserzeugungseinrichtungen getrennten Abschnitt an­ geordnet ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Ladespannung, deren Pegel höher ist als ein Pegel der höchsten durch die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen erzeugten Span­ nung,
einem dritten Schalter zum Verbinden der zweiten Ladeeinrich­ tung mit dem Ausgangsanschluß während einer Spannungsum­ schaltoperation, in der einer der zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen befindlichen Knoten, der ge­ rade mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, zu einem anderen Knoten umgeschaltet wird, dessen Spannung höher ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses,
einer zweiten Entladeeinrichtung, die an einem von der Viel­ zahl von Spannungserzeugungseinrichtungen getrennten Ab­ schnitt angeordnet ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Ent­ ladespannung, deren Pegel geringer ist als ein Pegel der ge­ ringsten durch die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrich­ tungen erzeugten Spannung, und
einem vierten Schalter zum Verbinden der zweiten Entladeein­ richtung mit dem Ausgangsanschluß während einer Spannungsum­ schaltoperation, bei der einer der zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen befindlichen Knoten, der ge­ rade mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist, zu einem anderen Knoten umgeschaltet wird, dessen Spannung geringer ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses.

Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Konstantspannungserzeugungsschaltung weiterhin eine Steuereinrichtung zum Steuern der Operationen der Vielzahl von Schaltern, des ersten Schalters, des zweiten Schalters, des dritten Schalters und des vierten Schalters in der Weise, daß die erste Ladeeinrichtung oder die zweite La­ deeinrichtung mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird, oder die erste Entladeeinrichtung oder die zweite Ent­ ladeeinrichtung mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird, während keine der Vielzahl von Spannungserzeugungsein­ richtungen bei der Spannungsumschaltoperation mit dem Aus­ gangsanschluß verbunden ist.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung der vorliegen­ den Erfindung steuert die Steuereinrichtung während der Span­ nungsumschaltoperation eine Umschaltoperation der Vielzahl von Schaltern, des ersten Schalters, des zweiten Schalters, des dritten Schalters und des vierten Schalters in der Weise, daß die erste Ladeeinrichtung oder die zweite Ladeeinrichtung mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird und die erste Entladeeinrichtung oder die zweite Entladeeinrichtung mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird, während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Ausgangsan­ schlusses und während einer Zeitdauer, die mit einer Zeitdau­ er überlappt, bevor eine der Vielzahl von Spannungserzeu­ gungseinrichtungen zum Beginn der Spannungsumschaltoperation von dem Ausgangsanschluß elektrisch getrennt wird.

Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung der vorliegen­ den Erfindung steuert die Steuereinrichtung während der Span­ nungsumschaltoperation eine Schaltoperation der Vielzahl von Schaltern, des ersten Schalters, des zweiten Schalters, des dritten Schalters und des vierten Schalters in der Weise, daß die erste Ladeeinrichtung oder die zweite Ladeeinrichtung mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird und die erste Entladeeinrichtung oder die zweite Entladeeinrichtung mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird, während eines La­ devorgangs oder eines Entladevorgangs des Ausgangsanschlusses und während einer Zeitdauer, die mit einer Zeitdauer über­ lappt, nachdem die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrich­ tungen bei einer Beendigung der Spannungsumschalt-operation mit dem Ausgangsanschluß elektrisch verbunden wird.

Gemäß einer vierten bevorzugten Weiterbildung der vorliegen­ den Erfindung umfassen die erste Ladeeinrichtung, die zweite Ladeeinrichtung, die erste Entladeeinrichtung und die zweite Entladeeinrichtung jeweils einen Metalloxidhalbleitertransi­ stor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan eines Aufbaus einer Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung nach einem ersten erfindungsgemäßem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2A bis 2F Zeitdiagramme der an einem Knoten erzeugten Spannungsänderung, über den eine gewünschte Spannung bei der Konstantspannungserzeugungsschaltung gemäß dem in Fig. 1 ge­ zeigten ersten Ausführungsbeispiel einem Ausgangsanschluß zu­ geführt wird,

Fig. 3 einen Schaltplan eines Aufbaus einer Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung nach dem zweiten erfindungsgemäßem Ausführungsbeispiel,

Fig. 4A bis 4C Zeitdiagramme der an einem Knoten erzeugten Spannungsänderung, über den eine gewünschte Spannung in der Konstantspannungserzeugungsschaltung gemäß dem in Fig. 3 ge­ zeigten zweiten Ausführungsbeispiel einem Ausgangsanschluß zugeführt wird,

Fig. 5 ein Schaltplan eines Aufbaus einer bekannten Konstant­ spannungserzeugungsschaltung,

Fig. 6A und 6B Zeitdiagramme der Spannungsänderung an ei­ nem Knoten, über den eine gewünschte Spannung einem Ausgangs­ anschluß der bekannten Konstantspannungserzeugungsschaltung zugeführt wird, und

Fig. 7 ein Diagramm eines Aufbaus eines die bekannte Kon­ stantspannungserzeugungsschaltung enthaltenden und auf einem Verfahren des sukzessiven Vergleichs basierenden A/D- Umsetzers.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan eines Aufbaus einer Konstant­ spannungserzeugungsschaltung 8 nach dem ersten erfindungsge­ mäßen Ausführungsbeispiel. In Fig. 1 kennzeichnen die Bezugs­ zeichen LR1, LR2, LR3, LR4, LR5 und LR6 Widerstände einer Wi­ derstandsreihenschaltung, wobei die Widerstände zwischen Kno­ ten N0 und N6 in Reihe geschaltet sind. Die Bezugszeichen N0 und N6 kennzeichnen Knoten, über die jedem der Widerstände LR1 bis LR6 Versorgungsspannungen zugeführt werden. Die Be­ zugszeichen N1, N2, N3, N4 und N5 kennzeichnen Knoten, über die die zwischen dem Widerstandspaar LR1 und LR2, dem Wider­ standspaar LR2 und LR3, dem Widerstandspaar LR3 und LR4, bzw. dem Widerstandspaar LR4 und LR5 erzeugten Spannungen V1, V2, V3, V4 und V5 bereitgestellt werden. Die Bezugszeichen SW1, SW2, SW3, SW4 und SW5 kennzeichnen Schalter zum Auswählen ei­ ner der Spannungen V1 bis V5 mittels einer Spannungsumschalt­ operation, bei der ein Knoten N7 mit einem der Knoten N1 bis N5 verbunden wird. Das Bezugszeichen C kennzeichnet eine zu dem Knoten N7 gehörende oder zugeordnete Parasitärkapazität. Dieses Bezugszeichen N7 kennzeichnet den Knoten, über den ei­ ne der Spannungen V1 bis V5, die durch einen der Schalter SW1 bis SW5 ausgewählt wird, dem Ausgangsanschluß OT zugeführt wird. Dieses Bezugszeichen OT kennzeichnet den mit dem Knoten N7 in der Konstantspannungserzeugungsschaltung verbundenen Ausgangsanschluß, über den eine der Spannungen V1 bis V5 Vor­ richtungen in nachfolgenden Stufen (in dem Diagramm nicht dargestellt) zugeführt wird.

Das Bezugszeichen T1 kennzeichnet eine Ladeschaltung zum Zu­ führen einer Spannung V1, d. h. der höchsten Zuführspannung der Konstantspannungserzeugungsschaltung, zu dem Knoten N7 und der Parasitärkapazität C. Das Bezugszeichen T2 kennzeich­ net eine Entladeschaltung zum Zuführen einer Spannung V5, das heißt der niedrigsten Zuführspannung in der Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung, zu dem Knoten N7 und der Parasitär­ kapazität C. Das Bezugszeichen 81 kennzeichnet eine Steuer­ schaltung zum Steuern des Betriebs der Schalter SW1 bis SW5. Ist beispielsweise die Konstantspannungserzeugungsschaltung des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels in dem in Fig. 7 gezeigten A/D-Umsetzer enthalten, so empfängt die Steuerschaltung 81 ein Steuersignal 7 zum Angeben einer Be­ zugszeit (alle Elemente werden synchron zu dieser Bezugszeit betrieben; dieses Steuersignal 7 wurde in dem Abschnitt des Stands der Technik erläutert) und das Vergleichsergebnis 6 von dem Komparator 9 in dem in Fig. 7 gezeigten A/D-Umsetzer, und steuert dann den Betrieb der Schalter SW1 bis SW5 basie­ rend auf dem empfangenen Steuersignal 7 und dem Vergleichser­ gebnis 6, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 darge­ stellt ist.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Konstant­ spannungserzeugungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel.

Die Fig. 2A bis 2F zeigen Zeitdiagramme der an dem Knoten N7 erzeugten Spannungsänderung, über den eine gewünschte Spannung dem Ausgangsanschluß OT zugeführt wird.

Fig. 2A zeigt das Zeitdiagramm der EIN/AUS-Operation des Schalters SW1. Fig. 2B zeigt das Zeitdiagramm der EIN/AUS- Operation des Schalters SW2. Fig. 2C zeigt das Zeitdiagramm der EIN/AUS-Operation des Schalters SW3. Fig. 2D zeigt das Zeitdiagramm der EIN/AUS-Operation des Schalters SW4. Fig. 2E zeigt das Zeitdiagramm der EIN/AUS-Operation des Schalters SW5. Fig. 2F zeigt das Zeitdiagramm der Spannungsänderung an dem Knoten N7. In den Fig. 2A bis 2F kennzeichnen die Zeitpunkte t1, t2, t3, t4, t5 und t6 die Zeitpunkte, in denen die Spannung umgeschaltet wird.

Zuerst wird der Fall erläutert, bei dem die aktuelle Spannung V4 des Knotens N7 zum Zeitpunkt t1 auf die gegenüber der Spannung V4 höhere Spannung V3 umgeschaltet wird.

In diesem Fall wird der im eingeschalteten Zustand befindli­ che Schalter SW4 zum Zeitpunkt t1 mittels der Steuerschaltung 81 abgeschaltet und der im ausgeschalteten Zustand befindli­ che Schalter SW3 zeitgleich eingeschaltet. Dadurch ändert sich die Spannung an dem Knoten N7 von der Spannung V4 auf die Spannung V3. Da die Spannungsänderung an dem Knoten N7 gemäß der Beschreibung des Stands der Technik eine hohe Zeit­ konstante aufweist, verläuft die Spannungsänderung an dem Knoten N7 gemäß der in Fig. 2F gezeigten Kurve A, so daß die für das Durchführen der Spannungsumschaltoperation erforder­ liche Zeitdauer lang wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils arbeitet die Steuerschaltung 81 in der Konstantspannungser­ zeugungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Weise, daß der Schalter SW1 in der Ladeschaltung T1 während einer gewünschten Zeitdauer Δt während einer Zeitdauer, in der der Knoten N7 nicht mit den anderen Knoten N2 bis N4 ver­ bunden ist, einschaltet, nämlich während der Zeitdauer, in der der Schalter SW3 nicht unmittelbar nach dem Abschalten des Schalters SW4 zum Zeitpunkt t1 einschaltet. Dadurch wird der Knoten N7 während dieser Zeitdauer mit dem Knoten N1 ver­ bunden, dessen Spannungspegel höher ist als der des anderen Knotens. Dadurch fließt ein Strom von dem Knoten N1 zu dem Knoten N7, so daß der Knoten N7 und die Parasitärkapazität C schnell geladen werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Knoten N7 unter der Steuerung der Steuerschaltung 81 während der Zeitdauer, in der der Schalter SW3 nicht unmittelbar nach dem Abschalten des Schalters SW4 einschaltet, zeitweise mit dem Knoten N1 verbunden. In der Konstantspannungserzeugungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich während der kurzen Zeitdauer vor/nach der Spannungsumschaltoperation eine Span­ nungsdifferenz von (V1 - V4) und eine Last des Strompfads von lediglich LR1. Im Vergleich zu dem bekannten Fall, bei dem die Spannungsdifferenz (V3 - V4) und die Last des Strompfads (LR1 + LR2 + LR3) beträgt, weist die Schaltung gemäß dem er­ sten Ausführungsbeispiel während der kurzen Zeitdauer eine höhere Spannungdifferenz und einen geringeren Lastwiderstand des Strompfads auf. Dementsprechend kann die Höhe des in den Knoten N7 fließenden Stroms bei der Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vergrö­ ßert werden. Dadurch kann die Schaltgeschwindigkeit der Span­ nung an dem die Parasitärkapazität C enthaltenden Knoten N7 erhöht werden, es kann nämlich die Zeitkonstante der Span­ nungsänderung verringert werden, so daß der Spannungspegel an dem Knoten N7 gemäß dem in Fig. 2F gezeigten Kurvenverlauf B schnell ansteigt. Es ist daher möglich, die Spannungsauflade­ zeit an dem die Parasitärkapazität C enthaltenden Knoten N7 zu verringern. Das heißt, die Geschwindigkeit der Spannungs­ umschaltung kann erhöht werden.

Nach diesem Vorgang erzeugt die Steuerschaltung 81 ein Steu­ ersignal und überträgt dieses zu dem Schalter SW1, so daß der Schalter SW1 abschaltet, wenn der Spannungspegel an dem Kno­ ten N7 ungefähr den Pegel der Sollspannung V3 erreicht. Da­ durch wird der Knoten N7 von dem Knoten N1 elektrisch ge­ trennt. Unmittelbar nach dieser Operation überträgt die Steu­ erschaltung 81 ein Steuersignal an den Schalter SW3, so daß der Schalter SW3 eingeschaltet wird. Dadurch kann der Span­ nungspegel an dem Knoten N7 auf dem durch den Knoten N3 be­ reitgestellten Spannungspegel V3 gehalten werden.

Die zum Zeitpunkt t2 durchgeführte Spannungsumschaltoperati­ on, bei der die Spannung an dem Knoten N7 von der Spannung V3 auf V2 umgeschaltet wird, und die zum Zeitpunkt t5 durchge­ führte Spannungsumschaltoperation, bei der die Spannung an dem Knoten N7 von der Spannung V4 auf V2 umgeschaltet wird, stimmen im wesentlichen mit der Spannungsumschaltoperation des vorstehend beschriebenen Falls überein. Das heißt, die Steuerschaltung 81 steuert die Schalter SW1 bis SW5 in der Weise, daß der Knoten N7 lediglich während einer unmittelbar auf das elektrische Trennen der Knoten N2 und N3 von dem Kno­ ten N7 folgenden gewünschten Zeitdauer Δt mit dem Knoten N1 elektrisch verbunden wird. Dies ermöglicht ein schnelles Auf­ laden des Knotens N7 und der Parasitärkapazität C während der Zeitdauer Δt durch die gegenüber der Spannung V2 oder V3 grö­ ßere Spannung V1. Es ist dadurch möglich, die Ladezeitdauer des Knotens N7 und der Parasitärkapazität C zu verringern.

Dagegen überträgt die Steuerschaltung 81 beim Verringern der Spannung an dem Knoten N7 von der Spannung V2 auf die Span­ nung V3 zum Zeitpunkt t3 gemäß Fig. 2F zuerst ein Steuersi­ gnal zu dem Schalter SW2 (der sich gerade im eingeschalteten Zustand befindet), so daß der Schalter SW2 abgeschaltet und der Knoten N2 (der gerade mit dem Knoten N7 verbunden ist) von dem Knoten N7 elektrisch getrennt wird. Danach wird der im ausgeschalteten Zustand befindliche Schalter SW3 unter der Steuerung der Steuerschaltung 81 so eingeschaltet, daß der Schalter SW5 für die Entladeschaltung T2 während einer ge­ wünschten Zeitdauer Δt vor dem elektrischen Verbinden des Knotens N7 mit dem Knoten N3 der Spannung V3, die bei dieser Spannungsumschaltoperation der Sollspannung entspricht, ein­ geschaltet wird. Dies führt zu einem Verbinden des Knotens N7 mit dem Knoten N5, dessen Spannungspegel geringer ist als der der Spannung V3, lediglich während der Zeitdauer Δt. Dadurch kann während der Entladezeitdauer Δt eine Höhe eines über den Knoten N7 zu dem Knoten N5 fließenden Stroms erhalten werden, die sich aus der Höhe der Spannungsdifferenz (V2 - V5) und dem Wert des Widerstands LR6 ergibt. Bei der Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Schaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Spannungsdifferenz (V2 - V3) beträgt und die Last des Entladestrompfads (LR4 + LR5 + LR6) beträgt, während der kurzen Zeitdauer Δt eine höhere Spannungsdifferenz und einen geringeren Lastwiderstand in dem Strompfad. Dementsprechend kann die Höhe des über den Knoten N7 zu dem Knoten N5 fließenden Entladestroms vergrößert und die Zeitdauer des Entladevorgangs verkürzt werden, es wird nämlich die Zeitkonstante des die Spannungsumschaltoperation angebenden Kurvenverlaufs verringert, so daß die Zeitperiode der Spannungsumschaltoperation in der Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verrin­ gert werden kann.

Wie vorstehend beschrieben, entspricht der charakteristische Kurvenverlauf der Spannung an dem Knoten N7 bei der in Fig. 5 gezeigten Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 der Kurve E. Dagegen entspricht der charakteristische Kurvenverlauf der Spannung an dem Knoten N7 bei der Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung 8 gemäß dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Kurve D.

Das heißt, die Spannung an dem Knoten N7 kann durch den Kur­ venverlauf D im Vergleich zu der durch den Kurvenverlauf E gekennzeichneten bekannten Schaltung schnell verringert wer­ den, da bei der Konstantspannungserzeugungsschaltung 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während des Entladevorgangs ein hoher Strom fließen kann. Die Steuerschaltung 81 über­ trägt Steuersignale zu den Schaltern SW3 und SW5 in der Wei­ se, daß der Schalter SW3 eingeschaltet und der Schalter SW5 ausgeschaltet wird, wenn sich die Spannung an dem Knoten N7 auf die Sollspannung verringert hat, nämlich auf die Spannung V3. Dadurch wird der Knoten N7 mit dem Knoten N3 elektrisch verbunden. Daher kann das Spannungspotential an dem Knoten N7 entsprechend dem in Fig. 2F gezeigten Kurvenverlauf D schnell verringert werden.

Dieselbe vorstehend beschriebene Entladeoperation wird in an­ deren Fällen durchgeführt, beispielsweise bei dem durch den Zeitpunkt t4 gekennzeichneten Umschalten dessen Spannungspe­ gel an dem Knoten N7 von der Spannung V3 auf die Spannung V4 oder dem durch den Zeitpunkt t6 gekennzeichneten Umschalten von der Spannung V2 auf die Spannung V4.

Es folgt eine Beschreibung eines Falls, bei dem die Konstant­ spannungserzeugungsschaltung 8 gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel in dem in Fig. 7 gezeigten A/D-Umsetzer enthalten ist.

Fig. 7 zeigt das Diagramm des Aufbaus des auf einem Verfahren des sukzessiven Vergleichs basierenden A/D-Umsetzers, der die Konstantspannungserzeugungsschaltung 8 gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel enthält. Obwohl Fig. 7 bereits zum Erläutern des die bekannte Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 ent­ haltenden A/D-Umsetzers verwendet wurde, kann auch die Kon­ stantspannungserzeugungsschaltung gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel ohne Änderung des Aufbaus des A/D-Umsetzers in diesen A/D-Umsetzer integriert werden.

In Fig. 7 kennzeichnet das Bezugszeichen 7 einen Pfad, über den ein Steuersignal zum Angeben einer Bezugszeit zu den Auf­ bauelementen wie beispielsweise der Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung 80 in dem A/D-Umsetzer übertragen wird. Der Betrieb des A/D-Umsetzers erfolgt basierend auf der Bezugs­ zeit 7. Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet die Konstantspan­ nungsschaltung gemäß dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausfüh­ rungsbeispiel, in die über Eingangsanschlüsse 1 und 2 Versor­ gungsspannungen eingegeben werden und die eine gewünschte Spannung ausgibt. Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet den Kompa­ rator zum Vergleichen einer Vergleichsbezugsspannung 4 mit einer für den Vergleich verwendeten Sollspannung 3 und zum Ausgeben eines Vergleichsergebnisses 6. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet die Datenspeicherschaltung zum Eingeben und auf­ einanderfolgenden Speichern des Vergleichsergebnisses.

In dem die bekannte Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 enthaltenden A/D-Umsetzer werden alle Aufbauelemente wie bei­ spielsweise die Konstantspannungserzeugungsschaltung 78, der Komparator 9 und dergleichen synchron zu dem Steuersignal 7 betrieben. Der Komparator 9 empfängt die Bezugsspannung 4 für den Vergleich und gibt das Vergleichsergebnis 6 aus. Eine in einer durch den Komparator 9 auszuführenden nachfolgenden Vergleichsoperation zu verwendende Bezugsspannung 4 wird durch die Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 basierend auf dem Vergleichsergebnis 6 ausgewählt und zu dem Komparator 9 übertragen.

Andererseits weist der die Konstantspannungserzeugungsschal­ tung 8 des ersten Ausführungsbeispiels enthaltende A/D- Umsetzer die nachfolgenden Funktionen auf:
eine Funktion zum Erzeugen der Bezugsspannung 4 durch die Konstantspannungserzeugungsschaltung 8, die in einer auf dem Vergleichsergebnis 6 basierenden nachfolgenden Vergleichsope­ ration verwendet wird (diese Funktion entspricht der Funktion des die bekannte Konstantspannungserzeugungsschaltung 78 ent­ haltenden A/D-Umsetzers),
eine Funktion zum Auswählen der Ladeschaltung T1 oder der Entladeschaltung T2 zum Durchführen der La­ de/Entladeoperationen, und
eine Funktion zum Aktivieren der Ladeschaltung T1 oder der Entladeschaltung T2 vor dem Erzeugen einer in einer durch den Komparator 9 ausgeführten nachfolgenden Vergleichsoperation verwendeten Bezugsspannung 4 durch die Konstantspannungser­ zeugungsschaltung 8.

Basierend auf dem Vergleichsergebnis 6 (Fig. 1 zeigt den durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Signalpfad des Vergleichsergebnisses 6) ist es mittels der Steuerschaltung 81 möglich, zu bestimmen, ob der in einer nachfolgenden Ver­ gleichsoperation zu verwendende Pegel der Bezugsspannung 4 höher oder niedriger ist als der der Bezugsspannung 4, die bereits erzeugt und durch den Komparator 9 verwendet wurde. Das heißt, das Hinzufügen einer Steuerleitung ist nicht er­ forderlich, falls die Steuerschaltung 81 die Ladeschaltung T1 oder die Entladeschaltung T2 basierend auf dem empfangenen Vergleichsergebnis 6 aktiviert, bevor die Steuerspannungser­ zeugungsschaltung 8 die nachfolgende Bezugsspannung 4 zu dem Zeitpunkt ausgibt, in dem das Steuersignal 7 (bereitgestellt durch den anhand der in Fig. 7 gezeigten gestrichelten Linie gekennzeichneten Signalpfad) eine nachfolgende Einstellzeit angibt. Das heißt, durch Verwenden verfügbarer Signalleitun­ gen für das Steuersignal 7 und das Vergleichsergebnis 6 ist es möglich, einen A/D-Umsetzer mit der Konstantspannungser­ zeugungsschaltung 8 bereitzustellen, der ein Schalten der Be­ zugsspannung mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.

Dabei steuert die Steuerschaltung 81 gemäß den in den Fig. 2A bis 2F gezeigten Zeitdiagrammen und gemäß der Erläuterung der Funktionsweise der Konstantspannungserzeugungsschaltung 8 gemäß dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel eine EIN/AUS-Operation der Schalter SW1 und SW5 für die Ladeschal­ tung T1 und die Entladeschaltung T2 bei der schnellen La­ de/Entlade-Operation während der Zeitdauer, in der der Knoten N7 unmittelbar nach dem elektrischen Trennen eines mit dem Knoten N7 verbundenen Knotens von dem Knoten N7 nicht mit den anderen Knoten N2 bis N4 verbunden ist, und bevor der Span­ nungspegel an dem Knoten N7 auf einen anderen Spannungspegel (als Sollspannungspegel der Spannungsumschaltoperation) umge­ schaltet wird. Dadurch kann die Umschaltoperation zwischen dem mit dem Ausgangsanschluß OT verbundenen Knoten N7 und den Knoten N1 und N5 unter der Steuerung der Steuerschaltung 81 durchgeführt werden.

Um die für die Spannungsumschaltoperation erforderliche Zeit­ dauer in dem vorstehend beschriebenen Fall jedoch noch weiter zu verringern, ist die Zeitdauer, in der der Knoten N7 für den schnellen Ladevorgang oder den schnellen Entladevorgang mit dem Knoten N1 oder N5 verbunden ist, nicht auf die Zeit­ dauer beschränkt, in der der Knoten N7 nicht mit beiden Kno­ ten elektrisch verbunden ist, wobei ein Knoten vor einem Be­ ginn der Spannungsumschaltoperation mit dem Knoten N7 verbun­ den war und der andere Knoten nach der Beendigung der Span­ nungsumschaltoperation mit dem Knoten N7 verbunden sein wird. D. h., die Zeitdauer, in der der Knoten N7 mit dem Knoten N1 oder dem Knoten N5 zum schnellen Erhöhen der Lade- /Entladegeschwindigkeit des die Parasitärkapazität C enthal­ tenen Knotens N7 verbunden ist, kann mit einer Zeit überlap­ pen, in der der Knoten N1 oder der Knoten N5 vor dem Initiie­ ren der Spannungsumschaltoperation unter der Steuerung der Steuerschaltung 81 mit dem Knoten N7 elektrisch verbunden ist.

Weiterhin ist es auch akzeptabel, den Knoten N7 von dem Knoten N1 oder dem Knoten N5 elektrisch zu trennen, nachdem der Soll­ knoten der Spannungsumschaltoperation mit dem Knoten N7 ver­ bunden wurde. Es ist somit akzeptabel, daß die Zeitdauer, in der der mit dem Ausgangsanschluß OT verbundene Knoten N7 mit dem Knoten N1 oder dem Knoten N5 zum Erhöhen der Lade- /Entladegeschwindigkeit und der Spannungsumschaltgeschwindig­ keit elektrisch verbunden ist, mit der Zeitdauer überlappt, in der der Knoten mit dem Knoten N7 verbunden war, bevor die Spannungsumschaltoperation zum Umschalten der für die Ver­ gleichsoperation in dem Komparator 9 zu verwendenden Bezugs­ spannung 4 initiiert wird, und auch mit einer Zeitdauer über­ lappt, in der der Sollknoten nach der Beendigung der Span­ nungsumschaltoperation mit dem Knoten N7 elektrisch verbunden sein wird. Diese Operationen werden auf einfache Weise durch die in der Konstantspannungserzeugungsschaltung 8 des ersten Ausführungsbeispiels enthaltenen Steuerschaltung 81 basierend auf dem Vergleichsergebnis 6 und dem Steuersignal 7 gesteuert.

Weiterhin liegt keine Beschränkung hinsichtlich der Verwendung anderer mit dem Knoten N7, nämlich dem Ausgangsanschluß OT, anstelle der Knoten N1 und N5 zu verbindender Knoten vor, um die Geschwindigkeit der Spannungsumschaltoperation zu erhöhen. Beispielsweise wird der Knoten N7 gemäß Fig. 2 zu dem Zeit­ punkt t1, in dem die Ausgangsspannung von der Spannung V4 auf die Spannung V3 umgeschaltet wird, mit dem Knoten N1 verbun­ den, um die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen, und die Spannungs­ umschaltdauer zu verringern. Es ist aber auch akzeptabel, ei­ nen anderen Knoten zu wählen, falls der Spannungspegel des an­ deren Knoten größer ist als der Pegel der Spannung des Soll­ knotens für die Spannungsumschaltoperation. Beispielsweise ist es akzeptabel, den Knoten N2 mit der Spannung V2 anstelle der Ladeschaltung T1 zu verwenden.

Dagegen ist es zu dem in Fig. 2F gezeigten Zeitpunkt t3 auch akzeptabel, den Knoten 4 mit der gegenüber der Spannung V3 des Sollknotens N3 geringeren Spannung V4 anstelle des Knotens N5 der Entladeschaltung T2 zu verwenden, um die Entladegeschwin­ digkeit zu erhöhen.

Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf den vorste­ hend beschriebenen Aufbau der Ladeschaltung T1 und der Entla­ deschaltung T2 beschränkt, sondern die Verwendung anderer Ein­ richtungen zum Erzeugen einer Spannung ist akzeptabel, bei­ spielsweise das ausschließliche Verwenden von Schaltern an­ stelle der Ladeschaltung T1 und der Entladeschaltung T2. Dar­ über hinaus ist es akzeptabel, anstelle der Spannungserzeu­ gungseinrichtungen LR1 bis LR4 Kondensatoren oder aktive Ele­ mente zur Spannungserzeugung zu verwenden.

Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel möglich, die Spannungsumschaltzeitdauer durch einen einfachen Aufbau zu verringern, da die Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung 8 den Aufbau aufweist mit: einer Vielzahl von Schaltern, die mit einer Widerstandsreihenschal­ tung verbunden sind und deren beiden Seiten mit Spannungsquel­ len verbunden sind, durch die einer der Widerstände der Wider­ standsreihenschaltung mit dem Ausgangsanschluß OT der Kon­ stantspannungserzeugungsschaltung 8 verbunden wird, der Lade­ schaltung, die zwischen den Widerstand mit dem größten Wider­ standswert der Widerstandsreihenschaltung und dem Ausgangsan­ schluß OT angeschlossen ist, zum Zuführen der Spannung, die höher ist als die Spannung an dem maximalen Widerstandswert in der Widerstandsreihenschaltung zu dem Ausgangsanschluß OT mittels der Umschaltoperation, und der Entladeschaltung, die zwischen den Widerstand mit dem geringsten Widerstandswert der Widerstandsreihenschaltung und dem Ausgangsanschluß OT angeschlossen ist, zum Zuführen der Spannung, die eine gerin­ gere Höhe aufweist, als die Spannung an dem minimalen Wider­ standswert der Widerstandsreihenschaltung zu dem Ausgangsan­ schluß OT durch die Umschaltoperation.

Weiterhin ist es gemäß der Konstantspannungserzeugungsschal­ tung 8 des ersten Ausführungsbeispiels nicht immer erforder­ lich, die gesamte Steueroperation der Konstantspannungserzeu­ gungsschaltung exakt zu steuern, da die Umschaltoperation für die Ladeschaltung T1 und die Entladeschaltung T2 mit der für die Spannungsumschaltoperation erforderlichen Zeitdauer über­ lappen kann.

Darüber hinaus wird gemäß der Konstantspannungserzeugungs­ schaltung 8 des ersten Ausführungsbeispiels dem Knoten N7 durch die Ladeschaltung T1 oder die Entladeschaltung T2 der maximale Strom zugeführt, um den Knoten N7 und die Parasitär­ kapazität C zu laden oder zu entladen, selbst wenn die Lade- oder Entladeoperation des Knotens N7 und der Parasitärkapazi­ tät C, die mit dem Ausgangsanschluß OT verbunden sind, wäh­ rend einer gewünschten Zeitdauer nicht abgeschlossen werden kann, wenn die an die beiden Knoten N0 und N6 der Widerstände LR1 und LR3 angelegten Spannungen der Spannungsquellen eine geringe Höhe aufweisen und wenn die Höhe eines zwischen den Knoten N7 und einem der Knoten N2 bis N4, über den eine der an den Widerständen LR2 bis LR4 als die Spannungserzeu­ gungseinrichtungen erzeugten Sollspannungen dem Knoten N7 zugeführt wird, fließenden Stroms aufgrund des an den Wi­ derständen LR1 bis LR6 erzeugten Spannungsabfalls gering ist. Es ist somit möglich, die für den Lade- und Entlade­ vorgang des Knotens N7 und der Parasitärkapazität C erfor­ derliche Zeitdauer zu verringern.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan eines Aufbaus der Konstant­ spannungserzeugungsschaltung nach dem zweiten erfindungsge­ mäßen Ausführungsbeispiel. In Fig. 3 kennzeichnen die Be­ zugszeichen LR11, LR12, LR13 und LR14 Widerstände einer Wi­ derstandsreihenschaltung, wobei die Widerstände LR11 bis LR14 seriell zwischen Knoten N30 und N34 geschaltet sind. Die Bezugszeichen N30, N34 kennzeichnen Knoten, über die jedem der Widerstände LR11 bis LR14 Versorgungsspannungen zugeführt werden. Die Bezugszeichen N31, N32 und N33 kenn­ zeichnen Knoten, über die die zwischen dem Widerstandspaar LR11 und LR12, dem Widerstandspaar LR12 und L13, bzw. dem Widerstandspaar LR13 und LR14 erzeugten Spannungen V1, V2 und V3 bereitgestellt werden. Die Bezugszeichen SW11, SW12 und SW13 kennzeichnen Schalter zum Auswählen einer der Spannungen V1 bis V3 mittels einer Schaltoperation, bei der ein Knoten 35 mit einem der Knoten N31 bis N33 verbunden wird. Das Bezugszeichen C1 kennzeichnet eine mit dem Knoten N35 verbundene Parasitärkapazität. Dieses Bezugszeichen N35 kennzeichnet den Knoten, über den eine durch einen der Schalter SW11 bis SW13 ausgewählte Spannung der Spannungen V1 bis V3 dem Ausgangsanschluß OT zugeführt wird. Dieser Knoten 35 ist auch mit einer Ladeschaltung T1a und einer Entladeschaltung T2a und weiterhin über die Ladeschaltung T1a bzw. die Entladeschaltung T2a mit einem Knoten N36 und einem Knoten N37 verbunden. Somit sind die La­ deschaltung T1a und die Entladeschaltung T2a von der die Wi­ derstände LR11 bis LR14 umfassenden Widerstandsreihenschal­ tung getrennt. Dies stellt einen von dem ersten Ausführungs­ beispiel abweichenden Aufbau dar. Das Bezugszeichen OT kenn­ zeichnet den mit dem Knoten N35 in der Konstantspannungs­ schaltung 80 verbundenen Ausgangsanschluß, über den eine der Spannungen V1 bis V3 Vorrichtungen nachfolgender Stufen (in dem Diagramm nicht dargestellt) zugeführt wird. Beispielswei­ se weisen die in der Konstantspannungsschaltung 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel enthalten Ladeschaltung T1a und Entladeschaltung T2a einen MOS-Transistor auf.

Um den Knoten N35 und die Parasitärkapazität C1 während des Ladevorgangs auf eine Sollspannung aufzuladen, fließt ein Strom von einer Spannungsquelle zu dem Knoten N35 und der Pa­ rasitärkapazität C1 über die Ladeschaltung T1a und den Knoten 36. Um den Knoten N35 und die Parasitärkapazität C1 während des Entladevorgangs auf eine Sollspannung zu entladen, fließt ein Strom von dem Knoten N35 und der Parasitärkapazität C1 zu der Spannungsquelle über die Entladeschaltung T2a und den Knoten N37. Somit werden der Knoten N35 und die Parasitärka­ pazität C1 durch die Ladeschaltung T1a schnell auf die Sollspannungs aufgeladen. Weiterhin werden der Knoten N35 und die Parasitärkapazität C1 durch die Entladeschaltung T2a schnell auf die Sollspannung entladen. Das Bezugszeichen 82 kennzeichnet eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs eines jeden der Schalter SW11 bis SW13 und der MOS- Transistoren T1a und T2a.

Ist die Konstantspannungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beispielsweise in dem in Fig. 7 gezeigten A/D-Umsetzer enthalten, so empfängt die Steuer­ schaltung 82 das Steuersignal 7 und das Vergleichsergebnis 6 von dem Komperator 9 in dem in Fig. 7 gezeigten A/D-Umsetzer und steuert den Betrieb der Schalter SW11 bis SW13 und der Ladeschaltung T1a und der Entladeschaltung T2a basierend auf dem empfangenen Steuersignal 7 und dem Vergleichsergebnis 6, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Konstant­ spannungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Die Fig. 4A bis 4C zeigen Zeitdiagramme der an dem Knoten N35 erzeugten Spannungsänderung, über den bei der Konstantspan­ nungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine gewünschte Spannung dem Ausgangsan­ schluß OT zugeführt wird. Fig. 4A zeigt das Zeitdiagramm der EIN-/AUS-Operation der Ladeschaltung T1a. Fig. 4B zeigt das Zeitdiagramm der EIN-/AUS-Operation der Entladeschaltung T2a. Fig. 4C zeigt das Zeitdiagramm der an dem Knoten N35 erzeug­ ten Spannungsänderung.

Es folgt zuerst eine Beschreibung der Funktionsweise der Kon­ stantspannungserzeugungsschaltung 80 zum Zeitpunkt t1, in dem die Spannung an dem Knoten N35 von der Spannung V3 auf die Spannung V2 umgeschaltet wird, wie in Fig. 4C dargestellt ist.

Unter Steuerung der Steuerschaltung 82 wird der im einge­ schalteten Zustand befindliche Schalter SW13 abgeschaltet. Der Knoten N33 wird elektrisch von dem Knoten N35 getrennt. In diesem Zustand ändert sich die Spannung des Knotens N35 entlang des in Fig. 4C gezeigten Kurvenverlaufs G mit großer Zeitkonstante, wenn der im abgeschalteten Zustand befindliche Schalter SW12 eingeschaltet und danach unter der Steuerung der Steuerschaltung 82 mit dem Knoten N35 elektrisch verbun­ den wird.

Führt die Steuerschaltung 82 eine Steuerung derart durch, daß die Ladeschaltung T1a während der Zeitdauer nach dem Abschal­ ten des im eingeschalteten Zustand befindlichen Schalters SW13 und vor dem Einschalten des im abgeschalteten Zustand befindlichen Schalters SW12 die Ladeschaltung T1a aktiviert, so daß der Knoten N32 mit dem Knoten N35 elektrisch verbunden wird, so fließt sofort ein Strom über den Knoten N36 zu dem Knoten N35. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es ent­ sprechend dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel möglich, den Knoten N35 und die Parasitärkapazität C1 schnell zu laden, wenn eine Ladeschaltung (MOS-Transistor) T1a mit hohem Stromverstärkungsfaktor oder geringem Einschaltwider­ stand verwendet wird. Dies führt zu einer Verringerung der Ladezeitdauer und auch zu einer Verringerung der Spannungsum­ schaltzeitdauer.

Wie durch den in Fig. 4C gezeigten Kurvenverlauf H darge­ stellt ist, ist es möglich, die Spannung an dem Knoten N35 in der Konstantspannungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entlang des Kurvenverlaufs mit geringer Zeitkonstante zu erhöhen.

Die gleiche Vorgehensweise, wie vorstehend beschrieben, kann auch für die Fälle durchgeführt werden, in denen die Spannung an dem Knoten N35 zum Zeitpunkt t2 von der Spannung V2 auf die Spannung V1 und zum Zeitpunkt t5 von der Spannung V3 auf die Spannung V1 umgeschaltet wird, wie in Fig. 4C dargestellt ist. In diesen Fällen steuert die Steuerschaltung 82 den Be­ trieb der Schalter in der Weise, daß die Ladeschaltung T1a während der Zeitdauer Δt nach dem Ausschalten des im einge­ schalteten Zustand befindlichen Schalters SW12 oder SW13 (nachdem der Knoten N32 oder N33 von dem Knoten N35 elek­ trisch getrennt ist) und vor dem Einschalten des im ausge­ schalteten Zustand befindlichen Schalters SW11 (vor dem elek­ trischen Verbinden des Knotens N31 mit dem Knoten N35) einge­ schaltet wird. Dadurch ist es möglich, die Ladezeitdauer zum Laden des Knotens N35 und der Parasitärkapazität C1 im Ver­ gleich zu dem bekannten Fall, bei dem der Knoten N35 ledig­ lich mit dem Knoten N31 der Sollspannung V1 verbunden wird, zu verringern, da bei der Konstantspannungserzeugungsschal­ tung 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel während der Zeitdauer Δt ein Strom sofort von dem Knoten N36 zu dem Kno­ ten N35 fließt, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Es folgt eine Beschreibung des Falles, bei dem die Sollspan­ nung V2 bei der Spannungsumschaltoperation geringer ist als die aktuelle Spannung V1 des Knotens N35.

Wie in Fig. 4C dargestellt ist, wird der Fall betrachtet, bei dem der im eingeschalteten Zustand befindliche Schalter SW11 zum Zeitpunkt t3 abgeschaltet wird, so daß der Knoten N31 von dem Knoten N35 elektrisch getrennt wird.

Wird der im ausgeschalteten Zustand befindliche Schalter SW12 eingeschaltet, so wird der Knoten N32 mit dem Knoten N35 elektrisch verbunden. In diesem Fall ändert sich die Spannung an dem Knoten N35 entlang dem in Fig. 4C gezeigten Kurverver­ lauf I mit großer Zeitkonstante.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel überträgt die Steuer­ schaltung 82, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, ein Steuersignal zu der Entladeschaltung T2a, so daß die Entlade­ schaltung T2a während der Zeitdauer Δt nach dem Abschalten des im eingeschalteten Zustand befindlichen Schalters SW11 (nachdem der Knoten N31 elektrisch von dem Knoten N35 ge­ trennt ist) und vor dem Einschalten des im ausgeschalteten Zustand befindlichen Schalters SW12 (vor dem elektrischen Verbinden des Knotens N32 mit dem Knoten N35) eingeschaltet wird. Dies führt zu einem sofortigen Stromfluß von dem Knoten N35 zu dem Knoten N37 während der Zeitdauer Δt, so daß die Spannung an dem Knoten N35 schnell entladen wird. Somit kann die Entladegeschwindigkeit im Vergleich zur bekannten Schal­ tung, bei der der Knoten N35 lediglich mit dem Knoten N32 verbunden wird, über den die Sollspannung V1 der Spannungsum­ schaltoperation zugeführt wird, deutlich erhöht werden, wenn die Entladeschaltung T2a einen MOS-Transistor mit geringerem Einschaltwiderstand aufweist. D. h., das zweite Ausführungs­ beispiel ermöglicht eine schnelle Verringerung des Spannungs­ pegels an dem Knoten N35 entlang des in Fig. 4C gezeigten Kurvenverlaufs J mit geringer Zeitkonstante.

Die gleiche Vorgehensweise des vorgenannten Beispiels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auch in den Fällen ange­ wendet werden, bei denen die Spannung an dem Knoten N35 zum Zeitpunkt t4 von der Spannung V2 auf die Spannung V3 und zum Zeitpunkt t6 von der Spannung V1 auf die Spannung V3 umge­ schaltet wird. D. h., die Steuerschaltung 82 überträgt ein Steuersignal zu dem Schalter SW12 oder SW11 in der Weise, daß der im eingeschalteten Zustand befindliche Schalter SW12 oder SW11 abgeschaltet wird, um den Knoten N32 oder N31 von dem Knoten N35 elektrisch zu trennen. Während der Zeitdauer Δt nach dem Abschalten des Schalters SW12 oder SW11 und vor dem Einschalten des im abgeschalteten Zustand befindlichen Schal­ ters SW13 überträgt die Steuerschaltung 82 ein Steuersignal zu der Entladeschaltung T2a, so daß die Entladeschaltung T2a eingeschaltet wird und sofort ein Strom von dem Knoten N35 zu dem Knoten N37 fließt. Es ist dadurch möglich, die Entlade­ zeitdauer zu verringern, so daß die Geschwindigkeit der Span­ nungsumschaltoperation erhöht wird.

Bei der Konstantspannungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Ladeschaltungen T1a und die Entladeschaltung T2a von der Widerstandsreihenschaltung mit den die Ausgangsspannung bereitstellenden Widerständen LR11 bis LR14 getrennt aufgebaut. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Es ist bei­ spielsweise möglich, daß die Konstantspannungserzeugungs­ schaltung lediglich die Ladeschaltung T1a oder die Entlade­ schaltung T2a aufweist. Weiterhin ist es möglich, die Lade­ schaltung T1a und die Entladeschaltung T2a durch eine einzel­ ne Schaltung zu bilden, um den Ladevorgang und den Entlade­ vorgang bei der Spannungsumschaltoperation schnell durchzu­ führen.

Darüber hinaus ist dieselbe Wirkung möglich, wenn die Wider­ stände LR11 bis LR14 als die Spannungserzeugungseinrichtungen aktive Elemente wie beispielsweise Kondensatoren und derglei­ chen aufweisen.

Weiterhin empfängt die Steuerschaltung 82 in der Konstant­ spannungserzeugungsschaltung 80 bei einem Einsatz der Span­ nungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel in dem in Fig. 7 gezeigten A/D- Umsetzer ähnlich der Funktionsweise der Konstantspannungser­ zeugungsschaltung 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Steuersignal 7 und das Vergleichsergebnis 6, die im Zusammen­ hang mit dem ersten Ausführungsbeispiel und dem Stand der Technik erläutert wurden, und kann eine gewünschte Bezugs­ spannung 4 an den Komparator 9 ausgeben. In diesem Fall ist es ähnlich der Konstantspannungserzeugungsschaltung 8 gemäß dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel möglich, die Konstantspannungserzeugungsschaltung 80 in dem A/D- Umsetzer ohne Änderung des Aufbaus des A/D-Umsetzers einzu­ setzen, beispielsweise ohne Hinzufügen einer Leitung für je­ des Steuersignal. Daher ist es bei dem die Konstantspannungs­ erzeugungsschaltung 80 enthaltenden A/D-Umsetzer möglich, die Spannungsumschaltoperation unter Verwendung der verfügbaren Signalleitungen für das die Bezugszeit angebende Steuersignal 7 und für das Vergleichsergebnis 6 schnell durchzuführen.

Wie vorstehend beschrieben ist es entsprechend der Konstant­ spannungserzeugungsschaltung 80 gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel während der Spannungsumschaltoperation, bei der die Spannung an dem Knoten N35 auf eine andere Spannung umge­ schaltet wird, möglich, die Spannungsumschaltgeschwindigkeit durch Verbinden der Ladeschaltung T1a oder der Entladeschal­ tung T2a mit dem Knoten N35 unter der Steuerung der Steuer­ schaltung 82 zu erhöhen. Das heißt, ein schnelles Durchführen des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs des Knotens N35 über den Knoten N36 oder den Knoten N37 anstelle der Wider­ stände LR11 bis LR14 als die Spannungserzeugungseinrichtungen ist möglich.

Basierend auf dem von dem in Fig. 7 gezeigten Komparator 9 übertragenen Vergleichsergebnis 6 (siehe den durch die in Fig. 3 gezeigte gestrichelte Linie gekennzeichneten Signal­ pfad) ist es durch die Ladeschaltung T1a und die Entlade­ schaltung T2a während einer gewünschten Zeitdauer unter der Steuerung der Steuerschaltung 82 möglich, festzustellen, ob der Pegel der bei der nachfolgenden Vergleichsoperation zu verwendenden Bezugsspannung 4 höher oder niedriger wird, als der der gerade durch den Komparator 9 verwendeten Bezugsspan­ nung 4. Das heißt, die Spannungsdifferenz zwischen der an dem Knoten N35 anliegenden Spannung und der Sollspannung kann bei der Spannungsumschaltoperation vergrößert werden und ein wäh­ rend des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs in den oder von dem Knoten N35 fließender Strom kann erhöht werden. Daher kann die für die Spannungsumschaltoperation erforderliche Zeitdauer verringert werden.

Weiterhin wird entsprechend der Konstantspannungserzeugungs­ schaltung 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dem Knoten N35 durch die Ladeschaltung T1a oder die Entladeschaltung T2a der maximale Strom zugeführt, um den Knoten N35 und die Para­ sitärkapazität C1 unter der Steuerung der Steuerschaltung 82 zu laden oder zu entladen, selbst wenn der Lade- oder Entla­ devorgang des die zu dem Ausgangsanschluß OT gehörende oder diesem zugeordnete Parasitärkapazität C1 enthaltenden Knotens N35 während einer gewünschten Zeitdauer nicht abgeschlossen werden kann, wenn die an die beiden Knoten N30 und N34 der Widerstände LR11 und LR14 anliegenden Versorgungsspannungen eine geringe Höhe aufweisen und wenn die Höhe des zwischen dem Knoten N35 und einem der Knoten N31 bis N33, über die ei­ ne der an den Widerständen LR11 bis LR14 als die Spannungser­ zeugungseinrichtungen erzeugten Sollspannungen dem Knoten N35 zugeführt wird, fließende Strom aufgrund des an den Wider­ ständen LR11 bis LR14 erzeugten Spannungsabfalls gering ist. Es ist somit möglich, die für den Lade- und Entladevorgang des Knotens N35 und der Parasitärkapazität C1 erforderliche Zeitdauer zu verringern.

Wie vorstehend beschrieben ist es gemäß der vorliegenden Er­ findung möglich, die Spannungsumschaltoperation einer durch die Konstantspannungserzeugungsschaltung mit einfachem Aufbau ausgegebenen Spannung zu verringern, und es ist ebenfalls möglich, die Konstantspannungserzeugungsschaltung in Vorrich­ tungen wie beispielsweise einen A/D-Umsetzer ohne Änderung des Aufbaus der Vorrichtungen zu integrieren.

Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, durch die Ladeschaltung oder die Entladeschaltung einen schnellen Lade- und Entladevorgang des Ausgangsanschlusses durchzuführen, selbst wenn der Lade- oder Entladevorgang ei­ nes mit einem Ausgangsanschluß verbundenen Knotens und einer Parasitärkapazität während einer gewünschten Zeitdauer nicht abgeschlossen werden kann, wenn an beiden Knoten zwischen Spannungserzeugungseinrichtungen bildenden Widerständen an­ liegende Versorgungsspannungen eine geringe Höhe aufweisen und wenn die Höhe eines dem Knoten N35 zugeführten und zwi­ schen dem mit dem Ausgangsanschluß verbundenen Knoten und den Knoten der Widerstände fließenden Stroms aufgrund des an den Widerständen erzeugten Spannungsabfalls gering ist. Es ist daher möglich, die Konstantspannungserzeugungsschaltung mit einer geringen Spannung zu betreiben, und es ist ebenfalls möglich, die Konstantspannungserzeugungsschaltung ohne Auf­ bauänderungen in verfügbare Vorrichtungen zu integrieren.

Zusammenfassend wird eine Konstantspannungserzeugungsschal­ tung beschrieben, bei der eine mit einer Seite von Widerstän­ den verbundene Ladeschaltung einem Ausgangsanschluß eine hö­ here Spannung, d. h. höher als jede an den Widerständen er­ zeugte Spannung, während einer gewünschten Zeitdauer schnell zuführt, wenn ein Schalter zum Zuführen der zu schaltenden Spannung zu dem Ausgangsanschluß eingeschaltet wird und wenn die zu schaltende Spannung höher ist als eine aktuelle Span­ nung des Ausgangsanschlusses. Weiterhin führt eine in der Schaltung befindliche mit der anderen Seite der Widerstände verbundene Entladeschaltung dem Ausgangsanschluß während ei­ ner gewünschten Zeitdauer eine geringere Spannung, d. h. ge­ ringer als jede an den Widerständen erzeugte Spannung, schnell zu, wenn ein Schalter zum Zuführen der zu Schaltenden Spannung zu dem Ausgangsanschluß eingeschaltet wird und wenn die zu schaltende Spannung geringer ist als eine aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses.

Claims (6)

1. Konstantspannungserzeugungsschaltung mit:

• a) einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Spannungs­ erzeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5), an deren beiden Sei­ ten Versorgungsspannungen anliegen,
• b) einer Vielzahl von Schaltern (SW2 bis SW4) zum Aus­ wählen von Spannungen, die an zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5) befindlichen Knoten erzeugt werden, anhand einer Spannungsumschalt­ operation und zum Bereitstellen der ausgewählten Spannung an einem Ausgangsanschluß (OT),
• c) einer ersten Ladeeinrichtung (T1), die mit einer der Seiten der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5) verbunden ist, zum Erzeugen und Zuführen ei­ ner Ladespannung, deren Pegel höher ist als ein Pegel der höchsten durch die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrich­ tungen (LR2 bis LR5) erzeugten Spannung,
• d) einem ersten Schalter (SW1) zum Verbinden der ersten Ladeeinrichtung (T1) mit dem Ausgangsanschluß (OT) während einer Spannungsumschaltoperation, bei der einer der zwi­ schen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5) befindlichen Knoten, der gerade mit dem Aus­ gangsanschluß (OT) verbunden ist, zu einem anderen Knoten umgeschaltet wird, dessen Spannung höher ist als die aktu­ elle Spannung des Ausgangsanschlusses (OT),
• e) einer ersten Entladeeinrichtung (T2), die mit der an­ deren Seite der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtun­ gen (LR2 bis LR5) verbunden ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Entladespannung, deren Pegel geringer ist als ein Pe­ gel der niedrigsten durch die Vielzahl von Spannungserzeu­ gungseinrichtungen (LR2 bis LR5) erzeugten Spannung, und
• f) einem zweiten Schalter (SW5) zum Verbinden der ersten Entladeeinrichtung (T2) mit dem Ausgangsanschluß (OT) wäh­ rend einer Spannungsumschaltoperation, bei der einer der zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5) befindlichen Knoten, der gerade mit dem Aus­ gangsanschluß (OT) verbunden ist, zu einem anderen Knoten umgeschaltet wird, dessen Spannung niedriger ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses (OT).

2. Konstantspannungserzeugungsschaltung mit:

• a) einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Spannungser­ zeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14), an deren beiden Sei­ ten Versorgungsspannungen anliegen,
• b) einer Vielzahl von Schaltern (SW11 bis SW13) zum Aus­ wählen von Spannungen, die an zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14) befindli­ chen Knoten erzeugt werden, anhand einer Spannungsumschalt­ operation und zum Bereitstellen der ausgewählten Spannung an einem Ausgangsanschluß (OT),
• c) einer zweiten Ladeeinrichtung (T1a), die an einem von der Vielzahl der Spannungserzeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14) getrennten Abschnitt angeordnet ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Ladespannung, deren Pegel höher ist als ein Pegel der höchsten durch die Vielzahl von Spannungserzeu­ gungseinrichtungen (LR11 bis LR14) erzeugten Spannung,
• d) einem dritten Schalter (T1a) zum Verbinden der zwei­ ten Ladeeinrichtung (T1a) mit dem Ausgangsanschluß (OT) während einer Spannungsumschaltoperation, in der einer der zwischen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14) befindlichen Knoten, der gerade mit dem Ausgangsanschluß (OT) verbunden ist, zu einem anderen Kno­ ten umgeschaltet wird, dessen Spannung höher ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses (OT),
• e) einer zweiten Entladeeinrichtung (T2a), die an einem von der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14) getrennten Abschnitt angeordnet ist, zum Erzeugen und Zuführen einer Entladespannung, deren Pegel geringer ist als ein Pegel der geringsten durch die Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14) erzeugten Spannung, und

einem vierten Schalter (T2a) zum Verbinden der zweiten Ent­ ladeeinrichtung (T2a) mit dem Ausgangsanschluß (OT) während einer Spannungsumschaltoperation, bei der einer der zwi­ schen der Vielzahl von Spannungserzeugungseinrichtungen (LR11 bis LR14) befindlichen Knoten, der gerade mit dem Ausgangsanschluß (OT) verbunden ist, zu einem anderen Kno­ ten umgeschaltet wird, dessen Spannung geringer ist als die aktuelle Spannung des Ausgangsanschlusses (OT).

3. Konstantspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Steuereinrichtung (81; 82) zum Steuern der Operationen der Vielzahl von Schaltern (SW2 bis SW4; SW11 bis SW13), des ersten Schalters (SW1), des zweiten Schalters (SW5), des dritten Schalters (T1a) und des vierten Schalters (T2a) in der Weise, daß die erste La­ deeinrichtung (T1) oder die zweite Ladeeinrichtung (T1a) mit dem Ausgangsanschluß (OT) elektrisch verbunden wird, oder die erste Entladeeinrichtung (T2) oder die zweite Ent­ ladeeinrichtung (T2a) mit dem Ausgangsanschluß (OT) elekt­ risch verbunden wird, während keine der Vielzahl von Span­ nungserzeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5; LR11 bis LR14) bei der Spannungsumschaltoperation mit dem Ausgangsanschluß (OT) verbunden ist.

4. Konstantspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung während der Spannungs­ umschaltoperation eine Umschaltoperation der Vielzahl von Schaltern (SW2 bis SW4; SW11 bis SW13), des ersten Schal­ ters (SW1), des zweiten Schalters (SW5), des dritten Schal­ ters (T1a) und des vierten Schalters (T2a) in der Weise steuert, daß die erste Ladeeinrichtung (T1) oder die zweite Ladeeinrichtung (T1a) mit dem Ausgangsanschluß (OT) elekt­ risch verbunden wird und die erste Entladeeinrichtung (T2) oder die zweite Entladeeinrichtung (T2a) mit dem Ausgangs­ anschluß (OT) elektrisch verbunden wird, während eines La­ devorgangs oder eines Entladevorgangs des Ausgangsanschlus­ ses (OT) und während einer Zeitdauer, die mit einer Zeit­ dauer überlappt, bevor eine der Vielzahl von Spannungser­ zeugungseinrichtungen (LR2 bis LR5; LR11 bis LR14) zum Be­ ginn der Spannungsumschaltoperation von dem Ausgangs­ anschluß (OT) elektrisch getrennt wird.

5. Konstantspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung während der Spannungs­ umschaltoperation eine Schaltoperation der Vielzahl von Schaltern (SW2 bis SW4; SW11 bis SW13), des ersten Schal­ ters (SW1), des zweiten Schalters (SW5), des dritten Schal­ ters (T1a) und des vierten Schalters (T2a) in der Weise steuert, daß die erste Ladeeinrichtung (T1) oder die zweite Ladeeinrichtung (T1a) mit dem Ausgangsanschluß (OT) elekt­ risch verbunden wird und die erste Entladeeinrichtung (T2) oder die zweite Entladeeinrichtung (T2a) mit dem Ausgangs­ anschluß (OT) elektrisch verbunden wird, während eines La­ devorgangs oder eines Entladevorgangs des Ausgangsanschlus­ ses (OT) und während einer Zeitdauer, die mit einer Zeit­ dauer überlappt, nachdem die Vielzahl von Spannungserzeu­ gungseinrichtungen (LR2 bis LR5; LR11 bis LR14) bei einer Beendigung der Spannungsumschaltoperation mit dem Ausgangs­ anschluß (OT) elektrisch verbunden wird.

6. Konstantspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Ladeeinrichtung (T1), die zweite Ladeeinrichtung (T1a), die erste Entladeeinrichtung (T2) und die zweite Entladeeinrichtung (T2a) jeweils einen Me­ talloxidhalbleitertransistor umfassen.