DE102005010904B4

DE102005010904B4 - Spannungsregelschaltung und Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Bauelements mit einer Versorgungsspannung

Info

Publication number: DE102005010904B4
Application number: DE102005010904A
Authority: DE
Inventors: Stefan Herzinger; Gunther Dr. Kraut
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: CN1832312B; CN1832312A; US7420411B2; DE102005010904A1; US20060214649A1

Abstract

Spannungsversorgungsschaltung, umfassend:
– einen Eingang (298) zur Zuführung einer Eingangsspannung (V_bat)
– einen Ausgang (V2) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung;
– einen Regeleingang (13) zur Zuführung eines Spannungsregelsignals (AW) für eine Einstellung der Versorgungsspannung;
– einen in seiner Ausgangsspannung einstellbaren Spannungswandler (19, 19a) mit einem Regeleingang, der zu einer Abgabe der Ausgangsspannung an einen Ausgang (297) aus einer am Eingang (298) anliegenden Eingangsspannung und einem Regelsignal an dem Regeleingang ausgeführt ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
– ein Regelkreis mit dem zwischen einem ersten Element (170) und einem zweiten Element (150) angeordneten Spannungswandler (19, 19a) vorgesehen ist;
– das erste Element (170) zu einer Abgabe einer Differenz aus an einem ersten und an einem zweiten Anschluss (131, –) anliegender Signale ausgebildet ist, wobei der erste Anschluss (131) mit dem Regeleingang (13) und der zweite Anschluss (–) unter Bildung eines Rückführungspfades mit dem Ausgang (V2) gekoppelt ist;...

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsschaltung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Bauelements mit einer Versorgungsspannung.
Bei mobilen Kommunikationsgeräten werden zunehmend Hochfrequenz-Sendearchitekturen eingesetzt, welche die für die Modulation der Nutzdaten benötigte Amplitudenvariation auf das Hochfrequenzausgangssignal an der Endstufe des Sendepfades aufbringen. Der Begriff einer Amplitudenvariation wird in diesem Zusammenhang sowohl für eine schnelle Amplitudenmodulation bezüglich der verwendeten Modulationsart für die Nutzdaten als auch für die relativ langsame Änderung einer Einstellung des Ausgangspegels verwendet.
Häufig wird in Sendepfaden erst eine Phasenmodulation in Abhängigkeit der verwendeten Modulationsart und der zu übertragenden Daten auf das Sendesignal durchgeführt und anschließend die Amplitude eines phasenmodulierten Sendesignals variiert. Die Amplitudenmodulation für die Übertragung der Nutzdaten weist dabei eine deutlich höhere Frequenz auf, als die vergleichsweise langsame Einstellung des Ausgangspegels.
Sender, die nach diesem Prinzip arbeiten, werden unter anderem als EER-Transmitter (für ”Envelope Elimination and Restauration”), Polarloop-Transmitter oder Polartransmitter bezeichnet. Eine hierbei häufig verwendete Möglichkeit der Amplitudenmodulation ist die Leistungseinstellung einer Verstärkerstufe über die Einprägung einer Versorgungsspannung der Verstärkerstufe. Dies erfolgt häufig über einen sogenannten Längsregler, der im We sentlichen die Versorgungsspannung der Verstärkerstufe über einen gesteuerten Transistor mit Hilfe des Amplitudenmodulationssignals variiert.
Derartige Polartransmitter zeigen beispielsweise die DE 100 45 761 A1 und die EP 1 255 390 A1 . Die dort gezeigten Transmitter weisen jeweils einen Leistungsverstärker auf, dem ein bereits phasenmoduliertes Eingangssignal zugeführt wird. Der Leistungsverstärker wird, wie beispielsweise in der DE 100 45 761 A1 erläutert, in seiner Versorgungsspannung moduliert. Dadurch erfolgt eine von der Versorgungsspannung abhängige Verstärkung, wodurch eine Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Signal aufgeprägt wird.
Dieses Prinzip hat jedoch den Nachteil, dass über den Längsregler relativ viel Leistung ungenutzt umgesetzt wird. Selbst bei maximaler Ausgangsleistung der Verstärkerstufe, das heißt bei einem minimalen Spannungsabfall über den Längsregler, wird abhängig von der Amplitudenmodulation ein nicht unbeträchtlicher Anteil in Wärme umgesetzt. Da die Amplitudenmodulation und vor allem deren Signalstatistik bereits durch den verwendeten mobilen Kommunikationsstandard festgelegt ist, wird der Verlustleistung eine Obergrenze für den Wirkungsgrad des Senders gesetzt.
Um den Leistungsverlust aufgrund des Spannungsabfalls der Versorgungsspannung über den Spannungsregler möglichst gering zu halten, wird, wie in einer dem Erfinder bekannten Ausführung gemäß 8 dargestellt, der Eingang des Spannungsreglers nicht direkt an die Versorgungsspannung V_bat angeschlossen, sondern zwischen die Versorgungsspannung und dem Eingang des Spannungsreglers 15a ein Spannungsregler 19c geschaltet. Der Regler 19c dient zur Umsetzung der Versorgungsspannung V_bat in einen geänderten Wert und wird im folgenden auch als DC/DC-Konverter bezeichnet. Dadurch lässt sich auch der Längsregler neu einstel len, wodurch der Spannungsabfall über den Längsregler 15a verringert wird. Bei einem Abriegeln der Hochfrequenzausgangsleistung über den Hochfrequenzverstärker 11, die durch die Reduktion der Spannung V2 am Versorgungseingang des Hochfrequenzverstärkers erreicht wird, sinkt daher der Wirkungsgrad der gesamten Anordnung nicht so stark ab. Dazu wird am ersten Steuereingang 131a des Spannungswandlers 19c die Leistungspegelinformation angelegt, welche aus der maximalen gewünschten am Ausgang des Endverstärkers 11 abgegebenen.
Leistung abgeleitet ist. Der Längsregleranordnung 15a wird an ihrem Steuereingang 132a weiterhin das hochfrequente Amplitudenmodulationssignal zugeführt.
Im Allgemeinen wird zur Aufbringung der Modulation auf die Versorgungsspannung des Hochfrequenzverstärkers 11 eine deutlich höhere Signalbandbreite des Längsreglers 15a benötigt als nur für die reine Leistungssteuerung der Ausgangsleistung des Hochfrequenzverstärkers 11. Es ist zweckmäßig, die Bandbreite für das Amplitudenmodulationssignal, also insbesondere die Bandbreite des Längsreglers 15a etwa um den Faktor 10 größer zu wählen, als die Kanalbandbreite der verwendeten Amplitudenmodulation, um Verzerrungen zu vermeiden.
Eine weitere bekannte Schaltung zur Spannungsversorgung des Hochfrequenzverstärkers 11 zeigt 9. Bei diesem sind in einem DC/DC-Konverter 19b die Leistungspegelinformation und die Amplitudeninformation in dem Steuersignal am Eingang 13 enthalten. Das sogenannte Amplitudenmodulationswort AW wird dem Steuereingang zugeführt, worauf der Konverter seine Ausgangsspannung V2 entsprechend einstellt. Gerade an getaktete DC/DC-Konverter werden demnach zwei an sich gegensätzliche Forderungen gestellt. Zum Einen soll ein hoher Wirkungsgrad und zum Anderen eine hohe Steuerbandbreite erreicht werden. Diese zwei Forderungen sind praktisch in allen relevanten Mobilfunksystemen unvereinbar. Die Signalbandbreite für die Amplitudenmodulation sollte, wie bereits erwähnt, das Zehnfache der Modulationsbandbreite der das Amplitudenmodulationssignal verarbeitenden Schaltelemente betragen. Für einen getakteten DC/DC-Konverter ergäbe sich eine Taktfrequenz aus dieser Forderung, hundertmal so groß wie die Modulationsbandbreite. Ein derartiger Konverter würde in seinem Ausgangssignal spektrale Anteile in die Modulationsseitenbänder des Hochfrequenzspektrums erzeugen, wodurch eine analoge Nachfilterung nötig wäre. Diese müsste eine hohe Sperrbanddämpfung aufweisen, welche aufgrund der hohen auftretenden Schaltströme innerhalb des DC/DC-Konverters bzw. der Spannungswandler nur sehr schwer zu realisieren wäre.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannungsregeleinrichtung vorzusehen, mit der eine schnelle Amplitudenmodulation bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad erreichbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine schnellen und hohen Wirkungsgrad aufweisende Einstellung einer Versorgungsspannung anzugeben.
Diese Aufgaben werden mit den unabhängigen nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 14 gelöst, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Spannungsregelschaltung einen Eingang zur Zuführung einer Eingangsspannung sowie einen Ausgang zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung. Sie enthält ferner einen Eingang zu Zuführung eines Spannungsregelsignals für eine Einstellung der Ausgangsspannung. Ein Regelkreis zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Spannungsregelschaltung ist mit einem ersten Einspeiseknoten und einem zweiten Einspeiseknoten ausgeführt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Einspeiseknoten ist ein in seiner Ausgangsspannung einstellbarer Spannungswandler angeordnet. Der erste Einspeiseknoten ist zur Abgabe einer Differenz an einem ersten und an einem zweiten Anschluss anliegender Signale an einen Regeleingang des Spannungswandlers ausgebildet, wobei der erste Anschluss mit dem Eingang der Spannungsregelschaltung und der zweite Anschluss unter Bildung eines Rückführungspfades mit dem Ausgang der Spannungsregelschaltung gekoppelt ist. Der zweite Einspeiseknoten ist zur Abgabe einer Summe an einem ersten und einem zweiten Anschluss anliegender Signale ausgeführt, wobei der erste Anschluss an einen Spannungsausgang des Spannungswandlers und der zweite Anschluss an den Eingang der Spannungsregelschaltung angeschlossen sind. Ein Ausgang des zweiten Einspeiseknotens bildet den Ausgang der Spannungsregelschaltung.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip wird das Amplitudenmodulationssignal am Eingang der Spannungsregelschaltung in zwei Pfade unterschiedlicher Bandbreite aufgetrennt und am Ausgang der Spannungsregelschaltung wieder zusammengeführt. Dabei wird der Signalpfad mit einer niedrigen Bandbreite über den Spannungswandler geleitet. Ein hochfrequenter Anteil des Amplitudenmodulationssignals wird nicht dem Spannungswandler zugeführt, sondern direkt am Ausgang des Wandlers erneut eingespeist. Dies ist möglich, da der Signalpfad mit den hochfrequenten Anteilen des Amplitudenmodulationssignals bei praktisch allen gängigen Modulationsarten relativ wenig Signalenergie führt, jedoch zur Einhaltung von Sendespektrum und Modulationsgenauigkeit unerlässlich ist.
Die Trennung des Amplitudenmodulationssignals in einen niederfrequenten Signalanteil und einen hochfrequenten Signalanteil und die unterschiedliche Verarbeitung der beiden Signalanteile in verschienenen Signalpfaden der Spannungsregelschaltung erfolgt durch eine Zweipunktmodulation des zugeführten Spannungsregelsignals in der Spannungsregelschaltung. Eine Zweipunktmodulation ermöglicht eine Addition zweier breitbandiger konstanter Übertragungsfunktionen bei gleichzeitiger Kompensation der auftretenden Pol- und Nullstellen. Dabei beruhen vorteilhaft Pole und Nullstellen auf einer gemeinsamen analogen Realisierung in Form einer Schleifendynamik, wodurch sich durch Bauteilstreuungen auftretende Toleranzen inhärent kompensieren.
Der erste Einspeiseknoten der Spannungsregelschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung entspricht einem Tiefpasspunkt, der zweite Einspeiseknoten einem Hochpasspunkt. Die in dem Regelkreis definierte Hochpass- und Tiefpassfunktion ergänzt sich inhärent zu eins wodurch eine im wesentlichen konstante Übertragungsfunktion gewährleistet wird. Dadurch wird es möglich, einen schmalbandigen Spannungswandler in der Spannungsregelschaltung vorzusehen und diese dennoch mit relativ hochfrequenten Spannungsregelsignalen zur Amplitudenmodulation der Versorgungsspannung zu beaufschlagen. Die Anforderung an den Wandler wird dadurch reduziert und dennoch ein hoher Wirkungsgrad beibehalten. Vorteilhaft ist der Konverter als ein getaktet betriebener Konverter aufgeführt.
In einer Ausführung der Erfindung ist im Regelkreis dem Spannungswandler ein Schleifenfilter vorgeschaltet. Dieses unterdrückt den hochfrequenten Anteil eines am Eingang anliegenden Spannungsregelsignals. In einer weiteren Ausführung ist der Spannungswandler als ein DC/DC-Konverter oder als Teil eines DC/DC-Konverters, als ein Gleichspannungskonverter oder als ein Schaltregler mit einstellbarem Konversionsverhältnis ausgeführt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste Einspeiseknoten einen Regelverstärker, wobei ein erster Eingang des Regelverstärkers den ersten Anschluss und ein zweiter Eingang des Regelverstärkers den zweiten Anschluss des ersten Einspeiseknotens bildet.
Wieder in einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Einspeiseknoten mit einem Spannungsaddierer ausgeführt.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der zweite Einspeiseknoten eine in Reihe zwischen dem ersten Anschluss des zweiten Einspeiseknotens und der Ausgang der Spannungsregelschaltung geschaltete Strecke mit einer steuerbaren Leitfähigkeit auf. Der zweite Einspeiseknoten und im besonderen die geschaltete Strecke steuerbarer Leitfähigkeit dient zur Modulation des hochfrequenten Anteils auf die von der Spannungsregelschaltung abgegebene Versorgungsspannung. Bevorzugt ist die Strecke steuerbarer Leitfähigkeit als ein Element eines Längsreglers ausgeführt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst der zweite Einspeiseknoten einen Regelverstärker, dessen Ausgang mit einem Steuereingang der Strecke steuerbarer Leitfähigkeit gekoppelt ist. Bevorzugt enthält die steuerbare Strecke wenigstens einen Bipolartransistor. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Strecke steuerbarer Leitfähigkeit wenigstens einen Feldeffekttransistor. Der zweite Einspeiseknoten ist somit zur Ermittlung eines Spannungsabfalls über die Strecke steuerbarer Leitfähigkeit ausgeführt. Dadurch wird die modulierte Versorgungsausgangsspannung nicht bezüglich Masse geregelt, sondern über einen Spannungsabfall der geschalteten Strecke steuerbarer Leitfähigkeit.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Erfassung dieser Regelgröße ein zusätzlicher Differenzverstärker in Form eines Subtrahierers vorgesehen. Dieser ist mit seinen beiden Eingängen mit der geschalteten Strecke gekoppelt und ein Ausgang ist auf einen Eingang des Regelverstärkers des zweiten Einspeiseknotens zurückgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dem ersten Anschluss des ersten Einspeiseknotens und dem zweiten Anschluss des zweiten Einspeiseknotens eine Korrektureinrichtung vorgeschaltet. Diese ist zur Abgabe einer ersten Spannung an den ersten Anschluss des ersten Einspeiseknotens und zur Abgabe einer zweiten Spannung an den zweiten Anschluss des zweiten Einspeiseknotens ausgeführt. Bevorzugt weisen dabei die erste Spannung und die zweite Spannung den gleichen Betrag jedoch unterschiedliche Vorzeichen auf.
Durch diese Ausführungsform lässt sich vorteilhaft ein Gleichspannungsanteil an einem Eingang des Spannungswandlers bzw. des DC/DC-Konverters innerhalb des Regelkreises der Spannungsregelschaltung aufaddieren, der groß genug ist, eine Sättigung der geschalteten Strecke zu vermeiden. Die gesteuerte Strecke ist dadurch annähernd verzerrungsfrei betreibbar. Zur Kompensation dieses zusätzlichen Gleichspannungsanteils wird ein entsprechendes Signal mit umgekehrten Vorzeichen dem zweiten Einspeiseknoten zugeführt und damit bezüglich des Ausgangs der Spannungsregelschaltung korrigiert. In vorteilhafter Ausführungsform lässt sich durch eine geeignete Festlegung des ersten und zweiten Spannungssignals eine Verschiebung der Kernlinie des Längsreglers und damit auch ein Wirkungsgradvorteil erreichen.
Die Spannungsregelschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung lässt sich bevorzugt für eine Bereitstellung einer Versorgungsspannung eines Hochfrequenzverstärkers in einem Sender verwenden. Insbesondere kann ein Amplitudenmodulationssignal direkt auf die Versorgungsspannung des Hochfrequenzsenders moduliert werden, wodurch das zu verstärkende Hochfrequenzsignal in gleicher Weise in seiner Ausgangsleistung moduliert wird. Die Spannungsregelschaltung ist demnach bevorzugt für Sender einsetzbar, die für eine Polarmodulation ausgeführt sind.
Das Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Bauelements mit einer Versorgungsspannung umfasst die Schritte:

– Bereitstellen eines Modulationssignals zur Versorgungsspannungseinstellung
– Bereitstellen einer Eingangsspannung;
– Ermitteln eines ersten Teilsignals mit einem ersten Frequenzanteil aus dem Modulationssignal und eines zweiten Teilsignals mit einem zweiten Frequenzanteil aus dem Modulationssignal;
– Erzeugen einer ersten Spannung aus der Eingangsspannung in Abhängigkeit des ersten Teilsignals;
– Modulieren der ersten Spannung in Abhängigkeit des zweiten Teilsignals;
– Zuführen der modulierten ersten Spannung als Versorgungsspannung an das elektrische Bauelement.

Es wird also aus einer Eingangsspannung, die beispielsweise von einer Batteriespannung oder einer sonstigen Gleichspannungsquelle ableitbar ist, mit Hilfe eines ersten Teilsignals eine erste Spannung erzeugt und diese dann mit dem zweiten Teilsignal moduliert. Beide Teilsignale werden aus dem bereitgestellten Modulationssignal abgeleitet. Dabei enthält das erste Teilsignal nur niederfrequente Anteile, welche im wesentlichen die meiste Energie des Modulationssignals transportieren. Mit diesen niederfrequenten Anteilen wird eine erste Spannung erzeugt. Die erste Spannung ist zeitlich betrachtet amplitudenmoduliert, wobei die Frequenzen der Amplitudenmodulation den Frequenzanteilen des ersten Teilsignals entsprechen.
Die erste Spannung wird anschließend mit dem zweiten, hochfrequente Anteile aufweisenden Teilsignal moduliert. Das elektrische Bauelement kann ein Verstärker, ein aktives Filter, ein Mischer oder ein sonstiges aktives Bauelement sein, das eine Versorgungsspannung zur Signalverarbeitung benötigt. Das Verfahren ist besonders für Polarmodulatoren zur Amplitudenmodulation geeignet.
Es ist zweckmäßig, einen Spannungswandler mit einem einstellbaren Wandlerverhältnis und bevorzugt einen Gleichspannungskonverter, DC/DC-Konverter, Schaltregler oder einen anderen Wandler bereitzustellen, die ausgeführt sind, eine Grundspannung in eine Ausgangsspannung zu wandeln. Ein DC/DC-Konverter oder Schaltregler kann sowohl als Down-Konverter, als auch als Up-Konverter (Boost-Regler) ausgeführt sein. Das Wandelverhältnis wird mit dem ersten Teilsignal eingestellt. Anschließend wird die Grundspannung anhand des eingestellten Wandlerverhältnisses in die erste Spannung gewandelt.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
Es zeigen:
1A ein Blockschaltbild eines Regelkreises zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips,
1B ein Blockschaltbild des Regelkreises der Spannungsregelschaltung,
2 eine erste Ausführungsform der Spannungsregelschaltung,
3 eine zweite Ausführungsform der Spannungsregelschaltung gemäß der Erfindung,
4 einen Polarmodulator mit der erfindungsgemäßen Spannungsregelschaltung,
5 ein Zeit-Spannungs-Diagramm zur Erläuterung der Verlustleistung,
6 ein Zeit-Spannungs-Diagramm einer herkömmlichen Spannungsregelschaltung zur Erläuterung der Verlustleistung,
7 eine erste bekannte Spannungsregelschaltung,
8 eine zweite bekannte Spannungsregelschaltung,
9 einen DC/DC-Konverter, wie er in einer Ausführungsform der Erfindung realisiert ist.
Zur Minimierung der Verlustleistung bei einer Modulation der Versorgungsspannung eines Hochfrequenzverstärkers lässt sich ein Spannungswandler einsetzen, die bevorzugt als Gleichspannungswandler oder als DC/DC-Konverter ausgeführt sind. Unter dem Begriff DC/DC-Konverter wird im folgenden eine Schaltung verstanden, die eine erste Spannung in eine zweite Spannung wandelt. Zusätzlich wird eine Regelung benötigt, um die Ausgangsspannung des Konverters zu stabilisieren. Der Konverter wird ausgangsseitig mit dem Versorgungseingang des Verstärkers verbunden.
DC/DC-Konverter werden getaktet betrieben und wandeln eine Spannung, beispielsweise von einer Batterie, in eine zweite Spannung. Die vom Konverter abgegebene Ausgangsspannung kann dabei kleiner als die Eingangspannung (Steg-Down Konverter) oder größer als die Eingangsspannung (Boost-Konverter) sein. Das Wandelverhältnis wird dabei durch ein Amplitudenmodulationswort dem Konverter zugeführt. Bei einer hochfrequenten Amplitudenmodulation, wie sie beispielsweise für mehrere Mobilfunkstandards zur Nutzdatenmodulation benötigt wird, führt dies dazu, dass das für den getaktet betriebenen DC/DC-Konverter benötigte Taktsignal dem mehrfachen der Modulationsbandbreite entsprechen muss. Dieser Wert ergibt sich aus der Forderung, das die Bandbreite für die Signalverarbeitung das Mehrfache betragen sollte. Das Taktsignal für den Konverter sollte wiederum deutlich höher in seiner Frequenz sein. So ergibt sich beispielsweise für den Standard EDGE eine Nutzsignalbandbreite von 270,8 kHz. Die Bandbreite für das Amplitudenmodulationssignal ist um den Faktor 10 höher, um Verzerrungen zu vermeiden. Daraus ergibt sich eine Frequenz von ca. 30 MHz für das Taktsignal des DC/DC-Konverters.
Da dies in der Praxis nur sehr schwer und mit hohem Aufwand zu realisieren ist, wird nach dem vorgeschlagenen Prinzip das Amplitudenmodulationssignal in zwei Pfade unterschiedlicher Bandbreite aufgetrennt und am Ausgang der Spannungsregelschaltung wieder zusammengeführt. Der Signalpfad mit einer niedrigen Bandbreite, also einem Modulationssignal niedriger Frequenz läuft über den DC/DC-Konverter. Die Bandbreitenanforderung an den DC/DC-Konverter wird dadurch reduziert. Insbesondere kann die Frequenz des Taktsignals des Konverters verringert werden. Der Signalpfad mit Hochfrequenzanteilen des Amplitudenmodulationssignals enthält relativ wenig Signalenergie, ist jedoch für den Informationsgehalt und das Frequenzspektrum des Ausgangssignals von großer Bedeutung.
Die Aufspaltung des Amplitudenmodulationssignals in einen hochfrequenten und einen niederfrequenten Anteil und die unterschiedliche Verarbeitung der beiden Anteile wird durch eine Zweipunktmodulation des Amplitudenmodulationssignals realisiert. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Pole und Nullstellen auf einer gemeinsamen analogen Implementierung in Form einer Schleifendynamik beruhen und sich bauteilbehaftete Toleranzen gegenseitig korrigieren.
1A zeigt ein Blockschaltbild eines derartigen Regelkreises, der sich zur Übertragung eines breitbandigen Signals mithilfe eines Zweipunktmodulationsverfahrens eignet. Dabei wird eine Modulation im Regelkreis sowohl in einem Tiefpasspunkt 170, als auch in einem Hochpasspunkt 150, aufgebracht. Die durch die Regelschleife definierte Hoch- und Tiefpassfunktionen ergänzen sich inhärent zu eins. Im Allgemeinen gilt für die Übertragungsfunktion des Tiefpasspunktes H_TP(s):
Für den entsprechenden Hochpasspunkt 150 gilt als Übertragungsfunktion H_HP(s):
Die gesamte Übertragungsfunktion H_tot(s) ergibt sich aus der Summe der Hochpass- und der Tiefpassübertragungsfunktion H_TP(s) + H_HP(s). Unter der Bedingung, dass das Verstärkungsglied k ein Proportionalglied mit k = 1/H_HC ist, ergibt sich für die gesamte Übertragungsfunktion der Wert eins.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip erfolgt eine Amplitudenregelung innerhalb der Spannungsregelschaltung über eine Zweipunktmodulation, wobei innerhalb der Regelstrecke ein DC/DC-Konverter vorgesehen ist. 1B zeigt ein entsprechendes Blockschaltbild einer derartigen Spannungsregelschaltung. Dabei ist innerhalb des Regelkreises zwischen einem ersten Einspeiseknoten 170 und dem zweiten Einspeiseknoten 150 ein DC/DC-Konverter 19a geschaltet. Der erste Einspeiseknoten 170 wirkt als Tiefpasspunkt, der zweite Einspeiseknoten 150 bildet den entsprechenden Hochpasspunkt. Dem DC/DC-Konverter 19a ist ein Schleifenfilter 18a sowie ein Verstärker 17a vorgeschaltet. Dessen Eingang ist mit dem Ausgang des ersten Einspeiseknotens 17b verbunden. Ausgangsseitig ist der DC/DC-Konverter 19a über einen Tiefpassfilter an den ersten Anschluss des zweiten Einspeiseknotens 150 angeschlossen. Ein Knoten V2 am Ausgang des zweiten Einspeiseknotens 150 ist an den zweiten Anschluss des ersten Einspeiseknotens 170 zurückgeführt. Entsprechend ist der erste Anschluss des ersten Einspeiseknotens 170 mit dem zweiten Anschluss des zweiten Einspeiseknotens 150 zur Zuführung des Hochfrequenzanteils im zweiten Einspeiseknoten ausgeführt.
Durch diese Realisierung lässt sich der Wirkungsgrad der Spannungsregelschaltung durch die Anwendung des Zweipunktprinzips deutlich verbessern. Dies soll an folgendem Beispiel verdeutlicht werden.
Der mobile Kommunikationsstandard Bluetooth besitzt gemäß seiner Spezifikation für die mittlere Datenrate eine Nutzsignalbandbreite von 1 MHz. Das Nutzsignal wird mit einer Frequenz von 1 Mhz sowohl in seiner Phase, als auch in seiner Amplitude moduliert. Zur Realisierung dieser Nutzsignalbandbreite in einem Polarmodulator ist eine höhere Amplitudenmodulationsbandbreite notwendig, damit Verzerrungen während der Amplitudenmodulation vermieden werden. Beispielsweise ist die Bandbreite des Amplitudenmodulationssignals um den Faktor zehn höher. Um die Bandbreite von ca. 10 MHz mit einem herkömmlich getakteten DC/DC-Konverter oder Spannungswandler mit einem Regelkreis als Spannungsregelschaltung zu realisieren, müsste die Schalttaktfrequenz des Konverters deutlich über 50 MHz liegen, bevorzugt bei 100 MHz.
Unter den gleichen Bedingungen ergäbe sich für den Mobilfunkstandard EDGE mit einer Nutzsignalbandbreite von 270,83 kHz eine Schaltfrequenz von 27 MHz. Unter Berücksichtigung der Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) wäre im speziellen bei dem Mobilfunkstandard EDGE sogar eine Erhöhung der Schalttaktfrequenz eines DC/DC-Konverters auf über 80 Megahertz notwendig. Derart hohe Schaltfrequenzen benötigen spezielle Bauelemente, welche sehr kostenintensiv sind. Darüber hinaus sinkt der Wirkungsgrad eines Konverters, der mit diesen hohen Frequenzen arbeitet.
Durch die Auftrennung des Amplitudenmodulationssignals in einen hochfrequenten Anteil und einen niederfrequenten Anteil, sowie deren unterschiedliche Verarbeitung, insbesondere die Zuführung des hochfrequenten Anteils auf den zweiten Einspeiseknoten, lassen sich die Anforderungen an die Schaltfrequenz des im Regelkreis angeordneten DC/DC-Konverters verringern. Dabei hat sich ergeben, dass Wirkungsgrade von 92% und mehr erreicht werden können. Auch aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit sind niedrige Schaltfrequenzen innerhalb des getaktet betriebenen DC/DC-Konverters der Spannungsregelschaltung deutlich besser beherrschbar.
2 zeigt eine konkrete Ausgestaltungsform einer Spannungsregelschaltung gemäß der Erfindung. Die dargestellte Spannungsregelschaltung 1 ist zwischen einer Batterieversorgungsspannung V_bat und einen Hochfrequenzverstärker 11 geschaltet. Die Modulation der Versorgungsspannung des Hochfrequenzverstärkers 11 erfolgt mithilfe eines Amplitudenmodulationswortes AW. Dadurch wird die Versorgungsspannung des Hochfrequenzverstärkers 11 gemäß einer vorgegebenen Amplitudenmodulation variiert, wodurch diese an seinem Eingang 12 anliegende Hochfrequenzsignal entsprechend verändert. Der Hochfrequenzverstärker 11 erzeugt so eine Amplitudenmodulation seines zu verstärkenden Hochfrequenzsignals.
Die Spannungsregelschaltung 1 enthält einen Regelverstärker 17, der den ersten Einspeiseknoten 170 bildet. Der Regelverstärker 17 umfasst einen ersten Eingang + zur Zuführung des Amplitudenmodulationswortes AW an dem Anschluss 131. Der zweite Eingang – bildet den Rückführungspfad und ist an den Spannungsknoten V2 angeschlossen. Der zweite Einspeiseknoten 150 wird durch einen Spannungslängsregler gebildet. Der zweite Einspeiseknoten 150 enthält einen Anschluss 152, dem ebenfalls das Amplitudenmodulationswort AW zuführbar ist. Der Spannungslängsregler umfasst einen Differenzverstärker 154, dessen Ausgang an einen Steueranschluss eines Transistors 153 angeschlossen ist. Der Transistor 153 ist als Leistungstransistor im Besonderen als Bipolartransistor ausgeführt. Er bildet eine geschaltete Strecke steuerbarer Leitfähigkeit und dient zur Modulation des hochfrequenten Anteils des Amplitudenmodulationswortes AW auf die Versorgungsspannung.
Im vorliegenden Ausführungsfall ist der als Längsregler ausgebildete zweite Einspeiseknoten so geschaltet, dass die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 154 nicht bezüglich Masse geregelt. wird, sondern bezüglich eines Spannungsabfalls über den Leistungstransistor 153. Dazu ist ein zusätzlicher Differenzverstärker in Form eines Differenzierers 16 vorgesehen. Der zweite Differenzverstärker 161 des Differenzierers 16 ist mit einem ersten Eingang – an den Emitter des Bipolartransistors 153 angeschlossen. Der zweite Eingang + ist über einen Widerstand 162 mit dem Kollektoranschluss des Bipolartransistors 153 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist über einen Widerstand 164 an seinen Eingang – zurückgeführt und gleichzeitig mit dem Eingang + des Differenzverstärkers 154 des Längsreglers verbunden. Darüber hinaus ist der zweite Eingang + des Differenzverstärkers 161 des Differenzierers 16 über einen Widerstand 165 mit dem Massepotenzial verbunden.
Der Eingang des Spannungsreglers am Knoten V1 ist an den Ausgang des Spannungswandlers 19, im folgenden als DC/DC-Konverters bezeichnet, angeschlossen. Dieser wandelt mithilfe eines Stellsignals an seinem Stelleingang 199 die Versorgungsspannung V_bat in eine zweite Versorgungsspannung und gibt sie an seinem Ausgang aus. Das Stellsignal ergibt sich aus dem niederfrequenten Anteil. Der Stellsignaleingang 199 des DC/DC-Konverters 19 ist über einen Schleifenfilter 18 an den Ausgang des Regelverstärkers 17 angeschlossen. Natürlich kann das Schleifenfilter 18 auch in der Beschaltung des Regelverstärkers 17 enthalten sein.
An dem Ausgangsknoten V2 der Spannungsregelschaltung gemäß 2 ist die Summe einer Ausgangsspannung des Spannungswandlers 19 unter Berücksichtigung des vom Hochfrequenzsignal erzeugten eingeprägten Spannungsabfalls verfügbar. Die geringe Signalenergie des Hochpassanteils im Amplitudenmodulationswort führt, dass nur ein relativ kleiner Spannungsabfall über den Spannungsaddierer 15 entsteht. Dadurch wird die Verlustleistung der Spannungsregelschaltung klein gehalten im Gegensatz zu der Verlustleistung bei einem reinen Längsregleransatz.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der Spannungsregelschaltung. Hierbei ist der als Leistungstransistor ausgeführte Bipolartransistor 153 durch einen Feldeffekttransistor 153a ersetzt. Durch den als Längsregler geschalteten Spannungsaddierer 150, und insbesondere durch den Feldeffekttransistor 153a kann keine Spannungsanhebung stattfinden. Vielmehr fällt über den Transistor in der vorliegenden Ausführung immer eine Spannung ab, welche die gesamte Versorgungsspannung am Knoten V2 ebenfalls reduziert. Zur Kompensation dieses Effektes ist es zweckmäßig, damit die Regelschaltung 15 als Addierer wirkt, einen Gleichspannungsanteil am Stellungseingang des DC/DC-Konverters 19 aufzuaddieren. Dieser sollte groß genug sein, eine Sättigung des Feldeffekttransistors 153a im Spannungsaddierer 15 zu vermeiden.
Der gleiche Spannungsanteil im Stellsignal des DC/DC-Konverters, der zu einer Spannungsanhebung am Knoten V1 führt muss bezüglich des Ausgangsknotens V2 wieder korrigiert werden. Dazu wird ein entsprechendes Gleichspannungssignal am Anschluss 132 für den Hochfrequenzanteil eingespeist und dem Differenzverstärker 154 des Spannungsaddierers 15 zugeführt. Die von der Gleichspannungsquelle Uofs zugeführte Gleichspannung an den Anschlüssen 131 und 132 weist jeweils den gleichen Betrag allerdings ein umgekehrtes Vorzeichen auf. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Summierer 99 dem Anschluss 131 vorangeschaltet wird. Ein Differenzierer 98 ist mit seinem Ausgang an den Anschluss 132 angeschlossen. Der jeweils erste Eingang des Addierers und des Differenzierers 98 ist mit dem Anschluss 13 zur Zuführung des Amplitudenmodulationswortes AW verbunden. Dabei wird dem Anschluss 132 die Differenz aus dem Amplitudenmodulationswort AW unter dem Gleichspannungssignal der Quelle Uofs zugeführt. Die Summe aus dem Gleichspannungsanteil der Quelle Uofs und dem Amplitudenmodulationswort wird am Anschluss 132 dem Eingang des Regelverstärkers 17 eingespeist.
Das durch die Quelle Uofs bereitgestellte Gleichspannungssignal bestimmt in seiner quantitativen Festlegung den Wirkungsgradvorteil der gesamten Anordnung. Je kleiner dieser Gleichspannungsanteil ist, desto geringer ist der Spannungsabfall über den Leistungstransistor 153a, was wiederum die Verlustleistung minimiert. Andererseits ist es notwendig, den Gleichspannungsanteil entsprechend groß zu wählen, um bei großen positiven Signalspitzen im Hochfrequenzanteil des Amplitudenmodulationssignals AW eine Sättigung des Transistors 153a und damit Verzerrungen auf der modulierten Versorgungsspannung zu verhindern.
Die maximal vorkommenden hochfrequenten Anteile des Amplitudenmodulationssignals sind dabei von der Modulationsart und der Tiefpasseckfrequenz der äußeren Regelschleife des Schleifenfilters 18 abhängig. Als Anhaltspunkt kann dafür der sogenannte Crestfaktor dienen, der die maximal vorkommende Leistung im Signal bezüglich der Durchschnittsleistung des Signals charakterisiert. Für den Mobilfunkstandard WCDMA/FDD beispielsweise beträgt der Crestfaktor 10,4 dB. Bei dem Mobilfunkstandard GSM/EDGE ergibt sich ein typischer Crestfaktor von 3,4 dB für ein Signal. Das bedeutet, das die Spitzenausgangsleistung eines zu sendenden Signals beim Standard WCDMA 10,4 dB und für den Standard GSM/EDGE ca. 3,4 dB über einer Durchschnittsleistung liegt. Natürlich ist die Wahrscheinlichkeit für eine solche Spitzenleistung extrem gering.
9 zeigt eine Ausgestaltung eines DC/DC-Konverters 19, wie er in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spannungsregelschaltung implementiert ist. Ein derartiger Konverter wird auch als Schaltregler bezeichnet. Grundsätzlich lassen sich alle Wandler verwenden, die eine Grundspannung in eine Ausgangsspannung abhängig von einem einstellbaren Wandlerverhältnis transformieren. Gleiche Bezugszeichen bedeuten wirkungs- oder funktionsgleiche Bauelemente.
Der DC/DC-Konverter 19 umfasst eine Kontrolleinrichtung 191 zur Steuerung der Ausgangsspannung, die unter anderem ein nicht dargestelltes Stellglied enthält. Die Kontrolleinrichtung umfasst einen Referenzeingang 296 zur Zuführung eines Taktsignals mit der Frequenz f_ref. Aus diesem wird in der Kontrollschaltung, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Phasenregelkreis die Schaltfrequenz für den Betrieb des Konverters abgeleitet. Eine Verwendung eines externen Taktsignals ist vorteilhaft, da sich so eine Synchronität des Schalttakts mit dem zugeführten niederfrequenten Anteil des Amplitudenmodulationswortes erreichen lässt. Natürlich lässt sich das Taktsignal am Eingang 296 auch direkt verwenden. Der dargestellte DC/DC-Konverter ist so als ein mit dem Taktsignal betreibbarer Konverter ausgeführt.
Der niederfrequente Anteil des Amplitudenmodulationswortes wird am Eingang 199 der Kontrollschaltung 191 zugeführt. Die Kontrollschaltung 191 ist ausgangsseitig über zwei Steueranschlüsse 294 und 295 an die Steueranschlüsse oder Gates zweier in Reihe geschalteter Feldeffekttransistoren 192 und 193 geschaltet. Diese sind zwischen der Versorgungsspannung V_bat und dem Massepotential angeordnet. Zwischen den Feldeffekttransistoren 193 und 192 ist ein Knoten 195a vorgesehen, er mit einer Spule 195 verbunden ist. Diese dient als zusammen mit dem Kondensator 197 als Speicher für die Energiespeicherung. Der Kondensator 197, der mit dem anderen Anschluss der Spule 196 über einen kleinen Widerstand 196 und mit dem Ausgang 297 verbunden ist, glättet darüber hinaus die von dem DC/DC-Konverter 19 am Ausgangspunkt V1 abgegebene Spannung.
Durch die abwechselnde Ansteuerung der Feldeffekttransistoren 192 und 193 durch die Kontrollschaltung 191, die auch als Stellglied wirkt, wird ein Stromfluss durch die Spule 195 erzeugt. Die Induktivität der Spule bildet den Energiespeicher und gibt die gespeicherte Energie in Form einer Spannung am Ausgang 297 ab. Der Anschluss 298 zur Zuführung der Batteriespannung V_bat ist zur Unterdrückung von durch die Steuerung hervorgerufener Strom- und Spannungsschwankungen auf der Versorgungsleitung an einen Kondensator 290 angeschlossen. Zusätzlich ist parallel zu dem Transistor 193 eine Schottkydiode 194 geschaltet. Sie verhindert einen rückwärtsgerichteten Stromfluss.
Das Steuersignal am Stellsignaleingang 199 ändert die Schaltzeiten für die Transistoren 192 und 193. Dadurch ändert sich auch der Stromfluss durch die Spule 195 und die Ausgangsspannung am Ausgang 297. Wegen der deutlich höheren Schaltfrequenzen, beispielsweise um den Faktor 10 höher als die maximale Frequenz des Steuersignals wird am Ausgang V1 dennoch eine stabile und genau eingestellte Spannung erzeugt. Bei einer konstanten Last am Ausgang werden die zusätzlichen, durch die Schaltfrequenz hervorgerufenen Spannungsschwankungen am Ausgang durch den Kondensator kompensiert.
5 veranschaulicht den Spannungsabfall über die Zeit für einen bekannten Spannungsregler nach der Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt sind 40 zufällige Symbole der für den Standard EDGE verwendeten Modulation sowie die Ausgangsspannung V_A der bekannten Spannungsregelschaltung. Die Kurve VE bezeichnet dabei die Eingangsspannung am Knoten V1. Die dargestellte schraffierte Fläche zwischen den beiden Kurven der Ausgangsspannung V_A und der Eingangsspannung V_E stellt den Spannungsabfall über die Zeit und damit ein Maß für die Verlustleistung am bekannten Spannungsregler dar. Durch die zusätzliche hochfrequente Regelung innerhalb des DC/DC-Konverters werden die Verluste in Form des Spannungsabfalls über den Längsregler deutlich reduziert.
6 zeigt ein Spannungszeitdiagramm einer Ausführungsform des Spannungsreglers gemäß 7. Wegen der gleichbleibenden Eingangsspannung V_E ist im Vergleich zu dem Diagramm in 5 der Spannungsabfall über den Spannungsregler teilweise sehr groß und die Verlustleistung dementsprechend hoch.
4 zeigt einen Polarmodulator mit einer erfindungsgemäßen Spannungsregelschaltung. Bei dem dargestellten Polarmodulator wird das Amplitudenmodulationssignal in Form eines Amplitudenmodulationswortes AW auf die Versorgungsspannung eines Hochfrequenzverstärkers 11 moduliert, der das phasenmodulierte Hochfrequenzsignal verstärkt. Durch die Amplitudenmodulation der Versorgungsspannung wird entsprechend das Hochfrequenzsignal in seiner Ausgangsleistung variiert.
Der Polarmodulator gemäß der Ausführungsform in 4 umfasst eine Signalaufbereitungsschaltung 2 mit einem Eingang 21 sowie einem ersten Ausgang 22 und einem zweiten Ausgang 23. An seinem Eingang 21 werden der Signalaufbereitungsschaltung 2 die zu übertragenden Daten zugeführt. Die Signalaufbereitungsschaltung 2 moduliert diese zu übertragenden Daten gemäß einer vorgegebenen Modulationsart in ein Phasenmodulationswort ϕW sowie ein Amplitudenmodulationswort AW. Das Phasenmodulationswort ϕW enthält die Phaseninformation der modulierten Daten, das Amplitudenmodulationswort AW umfasst neben der reinen Amplitudenmodulation auch eine Leistungspegelinformation, welche eine gewünschte Gesamtausgangsleistung des Hochfrequenzsignals angibt. Das Phasenmodulationswort ϕW wird am Ausgang 23 bereitgestellt und einem Phasenmodulator 3 zugeführt. Der Phasenmodulator 3 ist beispielsweise als Zweipunktmodulator mit einem Phasenregelkreis und einer Frequenzsynthese ausgebildet. Er moduliert die Phaseninformation auf das Trägersignal und gibt an seinem Ausgang 31 ein phasenmoduliertes Trägersignal an das Tiefpassfilter 4 ab. Das tiefpassgefilterte phasenmodulierte Trägersignal wird dem Eingang 12 des Hochfrequenzverstärkers zugeführt. Das Amplitudenmodulationswort AW wird von der Signalaufbereitungsschaltung 2 an ihrem Ausgang 22 bereitgestellt und dem Eingang 13 eingespeist. Der Eingang 13 bildet einen Teil der Spannungsregelschaltung 10. Diese ist an die Batterieversorgungsspannung V_bat angeschlossen und mit ihrem Ausgang mit dem Versorgungseingang des Hochfrequenzverstärkers 11 verbunden.
Die Spannungsregelschaltung teilt die an ihrem Eingang 13 anliegende Amplitudeninformation in einen hochfrequenten und einen niederfrequenten Anteil auf. Das so modulierte Versorgungsspannungssignal wird dem Versorgungseingang des Hochfrequenzverstärkers 11 zugeführt. Ausgangsseitig gibt der Hochfrequenzverstärker 11 ein amplituden- und phasenmoduliertes Hochfrequenzsignal ab. Ein Leistungspegeldetektor 991 in Form eines Richtkopplers ermittelt die Leistung des Ausgangssignals und führt sie einem Anschluss 99 zu. Dieser dient zur eventuellen Regelrückführung für eine Korrektur der Ausgangsleistung. Das Ausgangssignal wird am Eingang 14 bereitgestellt.
Mit der vorgeschlagenen Spannungsregelschaltung sowie dem vorgeschlagenen Verfahren lässt sich eine Amplitudenmodulation auch mit getakteten DC/DC-Wandlern zur Variation einer Versorgungsspannung eines Hochfrequenzverstärkers realisieren. Dabei wird die Amplitudeninformation erfindungsgemäß in einen hochfrequenten und einen niederfrequenten Anteil aufgespalten und weiterverarbeitet. Die Spannungsregelschaltung umfasst somit einen Modulator mit einem Einspeiseknoten für den niederfrequenten Anteil und einen Einspeiseknoten für den hochfrequenten Anteil. Aufgrund der geringeren Verlustleistung bei dieser Verarbeitung steigt der gesamte Wirkungsgrad der Anordnung und die Schaltung kann bevorzugt als integrierte Schaltung in einem Halbleiterkörper mit geringen Wärmeverlusten ausgebildet werden.

10: Spannungsregelschaltung
2: Signalverarbeitungsschaltung
3: Phasenmodulator, Frequenzsynthese
4: Tiefpassfilter
11: Hochfrequenzverstärker
12: Trägersignaleingang
13: Amplitudenmodulationssignaleingang
14: Signalausgang
15: Spannungsaddierer, Längsregler
16: Spannungsdifferenzierer, Subtrahierer
17: Regelverstärker
17a: Regelverstärker
18: Schleifenfilter
19, 19a: Spannungswandler, DC/DC-Konverter
98: Differenzierer
99: Addierer
97: Gleichspannungsquelle
131, 132: Eingangsanschlüsse
150: zweiter Einspeiseknoten, Hochpasspunkt
153, 153a: Leistungstransistor
154, 161: Differenzverstärker
163, 163a: Widerstände
164, 165: Widerstände
170: erster Einspeiseknoten, Tiefpasspunkt
171: Regelverstärker
180: Schleifenfilter
190: Regelstrecke
191: Kontrollschaltung
192, 193: Feldeffekttransistoren
194: Schottkydiode
195: Spule
197, 290, 291: Kondensatoren
199: Stellsignaleingang
292, 293: Sensoreingänge
294, 295: Regelausgänge
296: Taktsignaleingang
299: Versorgungseingang
AW: Amplitudenmodulationssignal, Amplitudenmodulationswort
ϕW: Phasenmodulationssignal, Phasenmodulationswort
f_ref: Taktsignalfrequenz

Claims

Spannungsversorgungsschaltung, umfassend: – einen Eingang (298) zur Zuführung einer Eingangsspannung (V_bat) – einen Ausgang (V2) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung; – einen Regeleingang (13) zur Zuführung eines Spannungsregelsignals (AW) für eine Einstellung der Versorgungsspannung; – einen in seiner Ausgangsspannung einstellbaren Spannungswandler (19, 19a) mit einem Regeleingang, der zu einer Abgabe der Ausgangsspannung an einen Ausgang (297) aus einer am Eingang (298) anliegenden Eingangsspannung und einem Regelsignal an dem Regeleingang ausgeführt ist; dadurch gekennzeichnet, dass – ein Regelkreis mit dem zwischen einem ersten Element (170) und einem zweiten Element (150) angeordneten Spannungswandler (19, 19a) vorgesehen ist; – das erste Element (170) zu einer Abgabe einer Differenz aus an einem ersten und an einem zweiten Anschluss (131, –) anliegender Signale ausgebildet ist, wobei der erste Anschluss (131) mit dem Regeleingang (13) und der zweite Anschluss (–) unter Bildung eines Rückführungspfades mit dem Ausgang (V2) gekoppelt ist; – das zweite Element (150) zu einer Abgabe einer Summe an den Ausgang (V2) aus an einem ersten und an einem zweiten Anschluss (V1, 152) anliegender Signale ausgeführt ist, wobei der erste Anschluss (V1) mit dem Ausgang (297) des Spannungswandlers (19, 19a) und der zweite Anschluss (152) mit dem Regeleingang (13) der Spannungsversorgungsschaltung gekoppelt ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1 bei der, der Spannungswandler (19, 19a) einen Referenzeingang (296) zur Zuführung eines Referenztaktsignals umfasst und als ein DC/DC-Konverter oder als Teil eines DC/DC-Konverters ausgeführt ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der im Regelkreis dem Spannungswandler (19, 19a) ein Schleifenfilter (18) vorgeschaltet ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das erste Element (170) einen Regelverstärker (17) umfasst, wobei ein erster Eingang (131) des Regelverstärkers (17) den ersten Anschluss des ersten Elements (170) und ein zweiter Eingang (–) des Regelverstärkers (17) den zweiten Anschluss des ersten Elements (170) bildet.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das zweite Element (150) mit einem Längsregler ausgeführt ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher das zweite Element (150) eine in Reihe zwischen den ersten Anschluss (V1) des zweiten Elements (150) und den Ausgang (V2) der Spannungsversorgungsschaltung geschaltete Strecke (153) steuerbarer Leitfähigkeit aufweist.
Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 6, bei welcher das zweite Element (150) einen Differenzverstärker (154) umfasst, dessen Ausgang mit einem Steuereingang der Strecke (153) steuerbarer Leitfähigkeit gekoppelt ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der die Strecke (153) steuerbarer Leitfähigkeit wenigstens einen Bipolartransistor umfasst.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der die Strecke (153) steuerbarer Leitfähigkeit wenigstens einen Feldeffekttransistor umfasst.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher das zweite Element (150) zur Ermittlung eines Spannungsabfalls über eine Strecke (153) steuerbarer Leitfähigkeit ausgeführt ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welcher das zweite Element (150) einen Differenzierer (16) umfasst, dessen zwei Eingänge mit der Strecke (153) steuerbarer Leitfähigkeit verbunden sind und dessen Ausgang auf einen Eingang des Differenzverstärkers (154) zurückgeführt ist.
Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher dem ersten Anschluss (131) des ersten Elements (170) und dem zweiten Anschluss des zweiten Elements (150) eine Korrektureinrichtung (97) vorgeschaltet sind, welche zur Abgabe einer ersten Spannung an den ersten Anschluss (131) des ersten Elements (170) und zur Abgabe einer zweiten Spannung an den zweiten Anschluss (152) des zweiten Elements (150) ausgeführt sind.
Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 12, bei der die Summe aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung den Wert 0 V ergibt.
Verfahren zum Versorgen eines elektrischen Bauelements mit einer Versorgungsspannung, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Modulationssignals (AW); – Bereitstellen einer Eingangsspannung (V_bat); gekennzeichnet durch die Schritte: – Ermitteln eines ersten Teilsignals mit einem ersten Frequenzanteil aus dem Modulationssignal (AW) und Ermitteln eines zweiten Teilsignals mit einem zweiten Frequenzanteil aus dem Modulationssignal (AW); – Erzeugen einer ersten Spannung aus der Eingangsspannung (V_bat) in Abhängigkeit des ersten Teilsignals; – Modulieren der ersten Spannung in Abhängigkeit des zweiten Teilsignals; – Zuführen der modulierten ersten Spannung als Versorgungsspannung an das elektrische Bauelement.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Erzeugens einer ersten Spannung den Schritt umfasst: – Bereitstellen eines Spannungswandlers (19, 19a) mit einem einstellbaren Wandlerverhältnis; – Einstellen eines Wandelverhältnisses mit dem ersten Teilsignal; – Wandeln der Eingangsspannung (V_bat) in die erste Spannung.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bereitstellens eines Spannungswandlers (19, 19a) den Schritt des Bereitstellens eines Gleichspannungskonverters, eines DC/DC-Konverters oder eines Schaltreglers mit einstellbarem Konversionsverhältnis umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem der Schritt des Ermitteln des ersten und zweiten Teilsignals die Schritte umfasst: – Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Signalpfades; – Unterdrücken des ersten Frequenzbereichs im ersten Signalpfad.