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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Treiberschaltkreis
zum Liefern eines Ausgangssignals abhängig von einem in den Treiberschaltkreis
eingegebenen Eingangssignal.
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Stand der
Technik
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Als
ein konventioneller Treiberschaltkreis zum Ausgeben eines Ausgangssignals
abhängig
von einem in den Treiberschaltkreis eingegebenen Eingangssignals
ist ein Treiberschaltkreis 400 bekannt, wie er in 1 dargestellt
ist. Vorbestimmte Spannungen eines H-Pegels V1 und
eines L-Pegels V2 werden jeweils Pufferverstärkern 402 und 404 zugefügt, um CMOS
Schalter 406 und 408 abhängig von einem gegebenen Eingangssignal
zu steuern und dabei wird entweder das Ausgangssignal des Pufferverstärkers 402 oder
das des Pufferverstärkers 404 einer
zu testenden Vorrichtung DUT über
einen Ausgangswiderstand 410 und einer Übertragungsleitung 412 geliefert.
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Bei
solchen CMOS Schaltern 406 und 408 gibt es jedoch
eine Abhängigkeit
der Arbeitsspannung vom Widerstand, wenn der Schalter eingeschaltet
ist. Daher ist es in dem Treiberschaltkreis 400 schwierig,
dass die Ausgangsimpedanz an die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung 412 angepasst
ist. Obwohl die Impedanzanpassung durch Einfügen eines Pufferkreises erreicht
werden kann, der bei hoher Geschwindigkeit zu der nächsten Stufe
der CMOS Schalter 406 und 408 arbeiten kann, tritt
ein Fehler in der Ausgangsspannung aufgrund des Spannungsoffsets
und der Spannungs verstärkung
in dem Pufferkreis auf, wenn ein solcher Pufferkreis eingefügt wird.
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Als
ein Kreis, der diesen Fehler eliminiert, ist ein Treiberschaltkreis 400 in 2 als
bekannt gezeigt, der beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 1994-77784 offenbart ist. Dieser Treiberkreis 400 ist
mit einem Pufferkreis 420 und Simulationspufferkreisen 422 und 424 mit
gleichen Eigenschaften versehen und der Pufferkreis 420 kann beide
Zustände
des H- und des L Pegels simulieren und dies unter Verwendung der
Pufferkreise 422 und 424. Beide Ausgangsspannungen
der Pufferkreise 422 und 424 werden den Pufferverstärkern 402 und 404 zurückgeführt, so
dass die Ausgangsspannung des Pufferkreises 420 sehr genau
gesteuert werden kann.
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Da
jedoch die zu testende Vorrichtung DUT mit einer Vielzahl von Pufferkreisen 422 und 424 mit den
gleichen Eigenschaften wie der Pufferkreis 420, der die
Ausgangsspannung liefert, versehen ist, steigt der Energieverbrauch
des gesamten Treiberkreises 400 und die Abmessung des Schaltkreises
ist auch groß,
was nicht praktikabel ist.
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Außerdem ist
als Treiberschaltkreis, der keinen Pufferkreis verwendet, ein Treiberschaltkreis, der
einen Differenzschalter verwendet, bekannt, wie er beispielsweise
in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2001-57512 offenbart
ist. Der Treiberschaltkreis steuert seine Ausgangsspannung genauer,
indem seine Ausgangsspannung erzeugt wird, bei der ein Strom durch
einen Widerstand in dem Differenzschalterteil fließt, und
in dem der Stromfluss durch den Differenzschalterteil unter Verwendung
der Spannung eines Stromweges gesteuert wird, der die Zustände des
Dif ferenzschalters simuliert. Selbst in dem obigen Schalter ist
jedoch der Stromverbrauch in dem Differenzschalter erhöht, wenn
ein Signal großer
Amplitude erzeugt wird.
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Wie
oben beschrieben, ist es in den Treiberschaltkreisen nach dem Stand
der Technik schwierig, die Ausgangsspannung aufgrund der Impedanzanpassung,
den Fehler des Spannungsoffset und der Spannungsverstärkung in
den Pufferkreisen hoch genau zu steuern. Zusätzlich ist im Falle des Steuerns
der Ausgangsspannung in hoch genauer Weise der Energieverbrauch
höher und
daher gibt es ein Problem, dass sich der niedrige Energieverbrauch und
die hoch genaue Ausgangsspannung einander widersprechen.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
die obigen Probleme zu lösen,
umfasst entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
ein Treiberschaltkreis zum Ausgeben eines Ausgangssignals entsprechend
einem dem Treiberschaltkreis zugeführten Eingangssignal eine Spannungserzeugungseinheit
zum Ausgeben einer Grundausgangsspannung entsprechend dem Eingangssignal,
einen ersten Pufferkreis zum Ausgeben einer Ausgangsspannung entsprechend
der von der Spannungserzeugungseinheit ausgegebenen Grundausgangsspannung,
einen zweiten Pufferkreis, dessen Energieverbrauch größer als
der des ersten Pufferkreises ist, zum Erzeugen und Ausgeben einer
Spannung entsprechend der Ausgangsspannung als das Ausgangssignal,
einen Simulationsskreis einschließlich eines Simulationspufferkreises
zum Erzeugen einer simulierten Spannung entsprechend der Grundausgangsspannung,
die von der Spannungserzeugungseinheit ausgegeben wird, wobei der
Simulationspufferkreis im Wesentlichen die gleiche Eigenschaft wie
die des ersten Pufferkreises aufweist, und eine Steuereinheit zum
Steuern der Grundausgangsspannung, die von der Spannungserzeugungseinheit
basierend auf der simulierten Spannung ausgegeben wird.
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Der
zweite Pufferkreis kann eine geringere Temperaturabhängigkeit
der ausgegebenen Spannung als die des ersten Pufferkreises aufweisen.
Zusätzlich
kann die Steuereinheit die Grundausgangsspannung, die von der Spannungserzeugungseinheit ausgegeben
wird, basierend auf einer Differenz zwischen der simulierten Spannung
und einem erwarteten Wert der Ausgangsspannung gesteuert werden.
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Der
erste Pufferkreis kann ein Verstärkerkreis
mit gemeinsamem Kollektor sein und der zweite Pufferkreis kann einen
Ausgangstransistor zum Erzeugen des Ausgangssignals entsprechend
einer Spannung, die seinem Gatter zugeführt wird, und einen Kompensationstransistor
einschließen,
der das Gatter des Ausgangstransistor mit einer Spannung entsprechend
der Ausgangsspannung, die von dem ersten Pufferkreis ausgegeben
wird, beliefert, wobei der Kompensationstransistor ein komplementäres Paar
mit dem Ausgangstransistor bildet.
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Der
Spannungserzeugungskreis kann eine Stromversorgung zum Erzeugen
eines Standardstroms, einen Ausgangswiderstand, dessen erstes Ende
eine Standardspannung mit einem H-Pegel empfängt, der der erwartete Wert
ist, wenn das Eingangssignal den H-Pegel anzeigt, und dessen zweites
Ende die Grundausgangsspannung des ersten Pufferkreises liefert,
und einen Schalter umfassen, der verhindert, dass der Standardstrom
durch den Ausgangswiderstand fließt und der die Standardspannung
des H-Pegels an den ersten Puffer kreis liefert, wenn das Eingangssignal
den H-Pegel anzeigt, während
der Schalter zulässt,
dass der Standardstrom durch den Ausgangswiderstand fließt und eine Abfallspannung äquivalent
zu einem Spannungsabfall von der Standardspannung des H-Pegels an
den ersten Pufferkreis liefert, wenn das Eingangssignal einen L-Pegel anzeigt, der
Simulationskreis kann einen ersten Simulationspufferkreis einschließen, der eine
erste Simulationsspannung entsprechend der Abfallspannung erzeugt,
wobei der erste Simulationspufferkreis im Wesentlichen die gleiche
Eigenschaft hat, wie die des ersten Pufferkreises, und die Steuereinheit
kann einen ersten Operationsverstärker zum Steuern der Höhe des Standardstroms
umfassen, der von der Stromversorgung erzeugt wird, basierend auf
einer Differenz zwischen der ersten Simulationsspannung und einer
Standardspannung des L-Pegels, die ein erwarteter Wert der Ausgangsspannung
ist, wenn das Eingangssignal den L-Pegel anzeigt.
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Die
Steuereinheit kann weiterhin einen zweiten Operationsverstärker zum
Liefern einer Spannung entsprechend der Standardspannung des H-Pegels
an das erste Ende des Ausgangswiderstands umfassen, wenn die Standardspannung
des H-Pegels gegeben ist, der Simulationskreis kann weiterhin einen
zweiten Simulationspufferkreis umfassen, der eine zweite Simulationsspannung
entsprechend der an das erste Ende des Ausgangswiderstandes gelieferten
Spannung erzeugt, wobei der zweite Simulationspufferkreis im Wesentlichen
die gleiche Eigenschaft wie die des ersten Pufferkreises aufweist
und der zweite Operationsverstärker
kann die Spannung, die dem ersten Ende des Ausgangswiderstandes
basierend auf einer Differenz zwischen der zweiten Simulationsspannung
und der Standardspannung des H-Pegels zugeführt wird, steuern.
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Der
Simulationskreis kann weiterhin eine Referenzspannungsversorgung
umfassen, die parallel zu der Spannungsversorgung angeordnet ist
und einen Referenzstrom erzeugt, dessen Größe 1/n (wobei n eine positive
reale Zahl ist) mal soviel ist wie die des Standardstroms und weiterhin
kann er einen Referenzwiderstand aufweisen, dessen Widerstandswert
n mal so groß ist,
wie der des Ausgangswiderstandes, um eine Referenzspannung zu erzeugen, die
im Wesentlichen die gleiche wie die Abfallspannung ist, wenn der
Referenzstrom durch den Referenzwiderstand fließt, wobei der Referenzwiderstand parallel
zu dem Ausgangswiderstand in Bezug auf den zweiten Operationsverstärker angeordnet
ist, der erste Simulationskreis kann die erste Simulationsspannung
entsprechend der Referenzspannung erzeugen und die Steuereinheit
kann außerdem
die Größe des Referenzstroms,
der von der Referenzstromversorgung basierend auf der Differenz
zwischen der ersten Simulationsspannung und der Standardspannung
des L-Pegels erzeugt wird, steuern.
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Die
Stromversorgung kann den Standardstrom, der kleiner als ein erster
Treiberstrom ist, erzeugen. Die Spannungsverstärkungen des ersten und zweiten
Pufferkreises können
im Wesentlichen 1 sein.
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Die
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle notwendigen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende
Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen
Merkmale sein. Die obigen und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden klarer aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele
erscheinen, die in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
einen Treiberschaltkreis 400 nach dem Stand der Technik.
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2 zeigt
einen anderen Treiberschaltkreis 400 nach dem Stand der
Technik.
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3 zeigt
ein Beispiel des Aufbaus eines Treiberschaltkreises 300 entsprechend
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
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5 zeigt
ein anderes Beispiels des Aufbaus des Impulserzeugungskreises 10.
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6 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel des
Aufbaus eines Treiberschaltkreises 300.
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7 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
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8 zeigt
ein anderes Beispiels des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
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Bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
Erfindung wird nun auf der Grundlage von bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben, die nicht den Schutzbereich der Erfindung begrenzen
sollen, sondern die Erfindung an Beispielen erklären sollen. Alle die Merkmale
und ihre Kombinationen, die in dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind,
sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
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3 zeigt
ein Beispiel des Aufbaus eines Treiberschaltkreises 300 in
Bezug auf die vorliegende Erfindung. Der Treiberschaltkreis 300 zum
Ausgeben eines Ausgangssignals abhängig von einem vorgegebenen
Eingangssignal umfasst eine Impulserzeugungseinheit 10 und
einen ersten und zweiten Pufferkreis 100 und 70.
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Die
Impulserzeugungseinheit 10 empfängt ein Eingangssignal, erzeugt
ein Impuls einer Spannung entsprechend dem Eingangssignal und umfasst eine
Steuereinheit 12, einen Simulationskreis 20 und eine
Spannungserzeugungseinheit 40. Zuerst wird der Aufbau des
Treiberkreises 300 beschrieben.
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Die
Spannungserzeugungseinheit 40 liefert eine Grundausgangsspannung
entsprechend dem Eingangssignal. Der erste Pufferkreis 100 gibt
seine Ausgangsspannung entsprechend der von der Spannungserzeugungseinheit 40 gelieferten
Grundausgangsspannung aus. Der zweite Pufferkreis 70, dessen
Energieverbrauch größer ist
als der des ersten Pufferkreises 100 und dessen Temperaturabhängigkeit
gering ist, erzeugt eine Spannung entsprechend der Ausgangsspannung
und liefert die Spannung als sein Ausgangssignal. Mit anderen Worten
gesagt, lässt
der Pufferkreis 70 eine geringere Änderung in seiner Ausgangsspannung
mit dem Ablauf der Zeit zu als die des ersten Pufferkreises 100 und
kann hoch genau betrieben werden, während der erste Pufferkreis 100 bei
einem niedrigeren Energieverbrauch als dem des zweiten Pufferkreises 70 betrieben
werden kann.
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Der
Simulationskreis 20 umfasst einen Simulationspufferkreis
der gleichen Eigenschaften wie der erste Pufferkreis 100 und
erzeugt eine Simulationsspannung, die der Grundausgangsspannung
entspricht, die von der Spannungserzeugungseinheit 40 geliefert
wird. Die Steuereinheit 12 steuert die Grundausgangsspannung,
die von der Spannungserzeugungseinheit 40 ausgegeben wird,
basierend auf der Simulationsspannung. Beispielsweise steuert die Steuereinheit 12 die
Grundausgangsspannung, die von der Spannungserzeugungseinheit 40 ausgegeben
wird, basierend auf einer Differenz zwischen der Simulationsspannung
und einem erwarteten Wert der Ausgangsspannung.
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Da
bei der obigen Konfiguration ein hoch genauer Pufferkreis als zweiter
Pufferkreis 70 verwendet werden kann und daneben die dem
zweiten Pufferkreis 70 eingegebene Spannung hoch genau
eingestellt werden kann, ist es möglich, das Ausgangssignal zu
erzeugen, dessen Spannungspegel hoch genau gesteuert werden kann.
Da zusätzlich
der Spannungspegel gesteuert wird, während das Ausgangssignal des
Simulationskreises rückgekoppelt wird,
kann die Spannungsänderung
aufgrund der Temperaturänderung
in dem Chip usw. über
den Ablauf der Zeit kompensiert werden. Da zusätzlich die Steuerung unter
Verwendung des Simulationskreises des ersten Pufferkreises 100 durchgeführt wird,
dessen Energieverbrauch gering ist, können sowohl ein niedriger Energieverbrauch
als auch der hoch genaue Treiberschaltkreis realisiert werden. Außerdem wird
der Energieverbrauch des zweiten Pufferkreises 70 groß, da er
hoch genau arbeitet und somit wird die Eingangskapazität groß. Da jedoch
der erste Pufferkreis 100 zwischen dem zweiten Pufferkreis 70 und der
Impulserzeugungseinheit 10 vorgesehen wird, kann die Fähigkeit
den zweiten Pufferkreis 70 anzutreiben, verbessert werden.
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Zusätzlich kann
der Treiberschaltkreis 300 weiterhin Korrekturmittel zum
Korrigieren des Fehlers aufgrund der Offsetspannung oder der Spannungsverstärkung in
dem zweiten Pufferkreis 70 umfassen, da solch ein Fehler
sich mit dem Ablauf der Zeit ändert,
kann er leicht korrigiert werden, indem Korrekturdaten erhalten
werden, um beispielsweise eine Messung im Vorhinein durchzuführen. Zusätzlich können die
Spannungsverstärkungen
des ersten und zweiten Pufferkreises 100 und 70 ungefähr 1 sein.
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Als
nächstes
wird ein detaillierter Aufbau des Treiberschaltkreises 300 beschrieben.
Die Spannungserzeugungseinheit 40 der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Widerstand 42 einen Ausgangswiderstand 44 Transistoren 46 und 48,
eine Eingabeeinheit 50 und eine Stromversorgung 53.
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Die
Eingangseinheit 50 empfängt
das Eingangssignal, liefert das Eingangssignal an den Basisanschluss
des Transistors 46 und liefert das invertierte Eingangssignal
an den Basisanschluss des Transistors 48. Die Transistoren 46 und 48 haben
im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften und sind parallel angeordnet
und arbeiten als Differenzschalter.
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Der
Widerstand 42 ist elektrisch mit dem Kollektoranschluss
des Transistors 46 gekoppelt und der Ausgangswiderstand 44 ist
elektrisch mit dem Kollektoranschluss des Transistors 48 verbunden.
Einem der beiden Enden der Widerstände 42 und 44,
das nicht mit den Transistoren 46 und 48 gekoppelt
ist, wird eine Spannung zugeführt,
die im Wesentlichen gleich einer Standardspannung des H-Pegels (VH) ist, das heißt, dem erwarteten Wert der
Ausgangsspannung, wenn die Eingangsspannung den H-Pegel angibt,
und diese Zuführung
erfolgt über
den zweiten Operationsverstärker 36.
Außerdem
ist das andere Ende des Ausgangswiderstandes elektrisch mit dem
ersten Pufferkreis 100 gekoppelt und liefert die Ausgangsspannung
im Verhältnis
zu dem anderen Ende des ersten Pufferkreises 100.
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Zusätzlich ist
die Spannungsversorgung 53, die aus einem Transistor 52 und
einem Widerstand 54 besteht, mit den Emitteranschlüssen der
Transistoren 46 und 48 verbunden. Die Stromversorgung 53 erzeugt
einen Standardstrom, dessen Größe der Spannung
entspricht, die dem Basisanschluss des Transistors 52 zugeführt wird,
wodurch der Standardstrom durch einen der Widerstände 42 oder 44 abhängig von
der Funktionsweise der Transistoren 46 und 48 fließt. Die
Stromversorgung 53 kann den Standardstrom erzeugen, der
kleiner als der Treiberstrom von einer Stromversorgung 104 ist.
Der Kollektoranschluss des Transistors und der erste Pufferkreis 100 sind
elektrisch miteinander verbunden.
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Wenn
die Spannung des Eingangssignals den H-Pegel anzeigt, wird der Transistor 46 eingeschaltet,
während
der Transistor 48 ausgeschaltet ist. Somit fließt der Standardstrom
durch den Widerstand 42, während kein Strom durch den
Ausgangswiderstand 44 fließt und dem ersten Pufferkreis 100 wird die
Spannung zugeführt,
die im Wesentlichen gleich der Standardspannung des H-Pegels ist.
Wenn darüber
hinaus die Spannung des Eingangssignals den L-Pegel anzeigt, wird
der Transistor 46 ausgeschaltet, während der Transistor 48 eingeschaltet
wird. Entsprechend fließt
kein Strom durch den Widerstand 42, während der Standardstrom durch
den Ausgangswiderstand 44 fließt und dem ersten Pufferkreis 100 wird
die Spannung äquivalent
zu der Standardspannung des H-Pegels zugeführt, von der die Größe des Spannungsabfalls über den
Ausgangswiderstand 44 abgezogen wird. Mit anderen Worten
gesagt, arbeiten die Transistoren 46 und 48 als
ein Schalter, um die oben beschriebene Steuerung durchzuführen. Durch
diese Operationen erzeugt die Impulserzeugungseinheit 10 einen
Impuls entsprechend dem Eingangssig nal.
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Der
erste Pufferkreis 100 liefert seine Ausgangsspannung entsprechend
der Grundausgangsspannung, die von der Spannungserzeugungseinheit 40 ausgegeben
wird. Der erste Pufferkreis 100 kann beispielsweise ein üblicher
Kollektorverstärkerkreis sein.
Hier stellt der Impulserzeugungskreis 10 die den ersten
Pufferkreis 100 zugeführte
Spannung ein, um ihre Ausgangsspannung, die hoch genau ist, an den
ersten Pufferkreis 100 zu liefern.
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Der
Simulationskreis 20 umfasst einen Simulationspufferkreis
mit im Wesentlichen den gleichen Eigenschaften wie die des ersten
Pufferkreises 100 und erzeugt die Simulationsspannung entsprechend der
Grundausgangsspannung, die von der Spannungserzeugungseinheit 40 geliefert
wird. In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst der Simulationskreis 20 erste und zweite Simulationspufferkreise 30 und 34, einen
Referenzwiderstand 22, einen Transistor 24 und
eine Referenzstromversorgung 27.
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Die
Referenzstromversorgung ist parallel zu der Stromversorgung 53 angeordnet
und erzeugt einen Referenzstrom, dessen Größe 1/n (wobei n eine positive
ganze Zahl ist) mal so groß ist
wie die des Standardstroms, der von der Stromversorgung 53 erzeugt
wird. Zusätzlich
führt der
Transistor 24 einen Strom 1/n mal so groß wie der
Strom, der durch den Transistor 48 geführt wird. Beispielsweise kann
der Transistor 24 1/n mal so groß sein wie die Abmessung des
Transistors 48. Es ist vorzuziehen, dass die maximale Spannung
des Eingangssignals normalerweise dem Basisanschluss des Transistors 24 zugeführt wird.
Außerdem
ist der Referenzwiderstand 22, dessen Widerstandswert im
Wesentlichen n mal so groß ist
wie der Widerstandswert des Ausgangswiderstandes, ist parallel zu
dem Ausgangswiderstand 44 in Bezug auf den zweiten Operationsverstärker 36 angeordnet
und der Referenzstrom fließt
durch ihn, wobei eine Referenzspannung erzeugt wird, die im Wesentlichen
die gleiche ist, wie der Spannungsabfall über den Ausgangswiderstand 44.
Mit anderen Worten gesagt, wird die Ausgangsspannung an den Kollektoranschluss
des Transistors 24 im Wesentlichen gleich dem Spannungspegel
an dem Kollektoranschluss des Transistors 48. Durch diesen
Aufbau mit dem Energieverbrauch 1/n mal so viel wie die Spannungserzeugungseinheit 40 ist
es möglich,
die Spannung zu erzeugen, die im Wesentlichen gleich der Grundausgangsspannung
ist, die von der Spannungserzeugungseinheit 40 erzeugt
wird. Wenn darüber
hinaus ein Fehler zwischen der Referenzspannung und der Ausgangsspannung
auftritt, wird der Widerstandswert des Referenzwiderstandes 22,
der ein variabler Widerstand ist, eingestellt und dabei kann der
Fehler verringert werden.
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Dem
ersten Simulationspufferkreis 30 wird die Referenzspannung
an dem Kollektoranschluss des Transistors 24 zugeführt. Der
erste Simulationspufferkreis 30 hat im Wesentlichen die
gleichen Eigenschaften wie der erste Pufferkreis 100. Wenn
somit die Spannung des Eingangssignals den L-Pegel anzeigt, kann
der erste Simulationspufferkreis 30 eine erste Simulationsspannung
zum Simulieren der von dem ersten Pufferkreis 100 erzeugten
Spannung abhängig
von der Referenzspannung erzeugen.
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Der
erste Operationsverstärker 32 der
Steuereinheit 12 steuert die Größe des Standardstroms, der
von der Stromversorgung 53 erzeugt wird, und des Referenz stroms,
der von der Referenzstromversorgung 27 erzeugt wird, basierend
auf der Differenz zwischen der ersten simulierten Spannung und der Standardspannung
des L-Pegels (VL), dem erwarteten Wert der
Ausgangsspannung, die von dem ersten Pufferkreis 10 ausgegeben
wird, wenn das Eingangssignal den L-Pegel anzeigt. Durch solche
Operationen kann, wenn das Eingangssignal den L-Pegel anzeigt, die
von dem ersten Pufferkreis 100 gelieferte Ausgangsspannung
hoch genau eingestellt werden.
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Außerdem ist
der zweite Simulationspufferkreis 34 elektrisch mit einem
Ende des Ausgangswiderstandes 44 gekoppelt. Da der zweite
Simulationspufferkreis 34 im Wesentlichen die gleichen
Eigenschaften wie der erste Pufferkreis 100 aufweist, liefert der
zweite Simulationspufferkreis 34 eine zweite Simulationsspannung
zum Simulieren der Spannung, die von dem ersten Pufferkreis 100 ausgegeben
wird.
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Dem
zweiten Operationsverstärker 36 der Steuereinheit 12 wird
die Standardspannung des H-Pegels zugeführt und dieser liefert die
Spannung entsprechend der Standardspannung des H-Pegels zu dem anderen
Ende des Ausgangswiderstandes 44. In diesem Ausführungsbeispiel
steuert der zweite Operationsverstärker 36 die Spannung,
die dem einen Ende des Ausgangswiderstandes 44 zugeführt wird,
basierend auf der Differenz zwischen der zweiten Simulationsspannung
und der Standardspannung des H-Pegels. Durch diese Operationen kann, wenn
das Eingangssignal den H-Pegel angibt, die von dem ersten Pufferkreis 100 ausgegebene
Ausgangsspannung hoch genau eingestellt werden.
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Der
zweite Pufferkreis 70 erzeugt die Spannung entsprechend
der Ausgangsspannung, die von dem ersten Pufferkreis 100 ausgegeben
wird und liefert die erzeugte Spannung als seine Ausgangsspannung.
Hier ist der zweite Pufferkreis 70 ein Puffer, der in der
Lage ist, genauer zu arbeiten als der erste Pufferkreis 100.
Beispielsweise hat der zweite Pufferkreis 70 vorzugsweise
eine geringere Temperaturabhängigkeit
der Ausgangsspannung, als die des ersten Pufferkreises 100.
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Der
zweite Pufferkreis in diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine
Mehrzahl von Ausgangstransistoren 84 und 90, zum
Erzeugen ihrer Ausgangssignale entsprechend den ihren Gattern gelieferten
Spannungen und Kompensationstransistoren 76 und 78,
die komplementäre
Paare mit den Ausgangstransistoren 84 und 90 bilden,
um die Gatter der Ausgangstransistoren 84 und 90 mit
den Spannungen entsprechend der Ausgangsspannung des ersten Pufferkreises 100 zu
versorgen. Durch diese Konfiguration kann ein Puffer, dessen Temperaturabhängigkeit
gering ist, als zweiter Pufferkreis 70 verwendet werden.
Hier ist das komplementäre
Transistorpaar beispielsweise eine Kombination eines NPN Transistors
und eines PNP Transistors.
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4 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
Die Impulserzeugungseinheit 10 in diesem Ausführungsbeispiel erzeugt
einen Impuls eines mehrwertigen Spannungspegels, vorliegend drei
Standardspannungen (V0, V1 und
V2, wobei V0 > V 1 > V2 ist)
als den erwarteten Wert der Ausgangsspannung, der von dem ersten
Pufferkreis 100 ausgegeben wird. Die Impulserzeugungseinheit 10 umfasst
erste und zweite Simulationskreise 20-1 und 20-2,
erste und zweite Spannungserzeugungseinheiten 40-1 und 40-2,
einen zweiten Simulationspufferkreis 34 und eine nicht
dargestellte Steuereinheit, die aus einer Mehr zahl von Operationsverstärkern (36, 32-1 und 32-2)
besteht. Zusätzlich
können
die Elemente in 4, die die gleichen Bezugszeichen
wie die in 3 haben, den gleichen Aufbau
und gleiche Funktionsweise wie die in 3 beschriebenen
Elemente haben.
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Die
zweite Spannungserzeugungseinheit 40-2 hat den gleichen
Aufbau wie die Spannungserzeugungseinheit 40, die in Bezug
auf 3 beschrieben wurde. Zusätzlich hat die erste Spannungserzeugungseinheit 40-1 den
gleichen Aufbau wie die Spannungserzeugungseinheit aus 3 mit
der Ausnahme des Ausgangswiderstandes 44. Der Kollektoranschluss
des Transistors 48 der ersten Spannungserzeugungseinheit 40-1 ist
elektrisch mit dem Ausgangswiderstand 44 der zweiten Spannungserzeugungseinheit 40-2 gekoppelt.
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Der
erste und zweite Simulationskreis 20-1 und 20-2 haben
den gleichen Aufbau wie der Simulationskreis 20, der in
Bezug auf 3 beschrieben wurde, mit der
Ausnahme, dass sie nicht den zweiten Simulationspufferkreis 34 haben.
Es ist nur ein zweiter Simulationspufferkreis 34, wie in 4 gezeigt, für den ersten
und zweiten Simulationskreis 20-1 und 20-2 vorgesehen.
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Der
erste Operationsverstärker 36 ist
elektrisch mit einem Ende des Ausgangswiderstandes 44 der
zweiten Spannungserzeugungseinheit 40-2 verbunden und steuert
die diesem einen Ende des Ausgangswiderstandes 44 zugeführte Spannung.
Der erste Operationsverstärker 32-1 ist
so angeordnet, dass er dem ersten Simulationskreis 20-1 entspricht, und
steuert den von der Referenzstromversorgung 27 des ersten
Simulationskreises 20-1 erzeugten Referenzstrom und den
von der Stromversorgung 53 der ersten Spannungserzeugungseinheit 40-1 erzeugten
Standardstrom entsprechend der ersten Simulationsspannung, die von
dem ersten Simulationspufferkreis 30 des ersten Simulationskreises 20-1 geliefert
wird.
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Der
erste Operationsverstärker 32-2 ist
angeordnet, um den zweiten Simulationskreis 20-2 zu entsprechen,
und steuert den Referenzstrom, der von der Referenzspannungsversorgung 27 des
zweiten Simulationskreises 20-2 erzeugt wird, und den Standardstrom,
der von der Stromversorgung 53 der zweiten Spannungserzeugungseinheit 40-2 erzeugt wird,
entsprechend der ersten Simulationsspannung, die von dem ersten
Simulationspufferkreis 30 des zweiten Simulationskreises 20-2 geliefert
wird.
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Bei
einem solchen Aufbau erzeugt durch Eingeben eines Eingangssignals
entsprechend dem Spannungspegel des Ausgangssignals, das sowohl an
einen Eingangsteil 50 der ersten Spannungserzeugungseinheit 40-1 (im
folgenden ein erstes Eingangsteil 50) als auch an einen
Eingangsteil 50 der zweiten Spannungserzeugungseinheit 40-2 (im
folgenden ein zweites Eingangsteil 150) geliefert wird, die
Impulserzeugungseinheit 10 einen Impuls mit einem mehrwertigen
Spannungspegel. Wenn beispielsweise ein Eingangssignal des H-Pegels
dem ersten und zweiten Eingangsteil 50 zugeführt wird, werden
sowohl ein Transistor 48 der ersten Spannungserzeugungseinheit 40-1 (im
folgenden ein erster Transistor 48) als auch ein Transistor 48 der
zweiten Spannungserzeugungseinheit 40-2 (im folgenden ein
zweiter Transistor 48) eingeschaltet und dem ersten Pufferkreis 100 wird
die Spannung entsprechend der Standardspannung V0 zugeführt.
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Wenn
ein Eingangssignal des H-Pegels dem ersten Ein gangsteil 50 und
ein Eingangssignal des L-Pegels dem zweiten Eingangsteil 50 zugeführt wird,
wird nur der Transistor 48 eingeschaltet und dem ersten
Pufferkreis 100 wird die Spannung entsprechend der Standardspannung
V2 zugeführt. Wenn
beispielsweise angenommen wird, dass der Widerstandswert des Ausgangswiderstandes 44R ist und
der Standardstrom, der von der Stromversorgung 53 der zweiten
Spannungserzeugungseinheit 40-2 erzeugt wird, IL2 ist, wird dem ersten Pufferkreis 100 die
Spannung von V0 – RxIL2 zugeführt.
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Wenn
ein Eingangssignal des L-Pegels dem ersten Eingansteil 50 und
ein Eingangssignal des H-Pegels des zweiten Eingangsteil 50 zugeführt wird, wird
nur der erste Transistor 48 eingeschaltet und dem ersten
Pufferkreis 100 wir die Spannung entsprechend der Standardspannung
V1 zugeführt. Wenn
beispielsweise angenommen wird, dass der von der Stromversorgung 53 der
ersten Spannungserzeugungseinheit 40-1 erzeugte Standardstrom
IL1 ist, wird dem ersten Pufferkreis 100 die
Spannung von V0 – RxIL1 eingegeben.
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5 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
Die Elemente in 5, die die gleichen Bezugszeichen
haben, wie die in 4, können den gleichen Aufbau und
die gleiche Funktion wie die der Elemente aus 4 haben.
Die Impulserzeugungseinheit 10 in diesem Ausführungsbeispiel
umfasst zusätzlich
zu dem Aufbau der Impulserzeugungseinheit 10, die in Bezug
auf 4 beschrieben wurde, einen Transistor 202 und eine
Stromversorgung 200. Die Stromversorgung 200 hat
ungefähr
den gleichen Aufbau, wie der der Referenzstromversorgung 27 und
der Basisanschluss des Transistors 204 empfängt die
von dem ersten Operationsverstärker 32-1 ausgege bene Spannung.
Mit anderen Worten, erzeugt die Stromversorgung 200 den
gleichen Strom wie den Referenzstrom, der von der Referenzstromversorgung 27 des
ersten Simulationskreises 27 erzeugt wird.
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Zusätzlich ist
die Stromversorgung 200 parallel zu der Referenzstromversorgung 27 des
zweiten Simulationskreises 20-2 in Bezug auf einen Referenzwiderstand 22 des
zweiten Simulationskreises 20-2 angeordnet (im folgenden
ein zweiter Referenzwiderstand 22). Unter der Annahme,
dass der von der Stromversorgung 53 der ersten Spannungserzeugungseinheit
erzeugte Standardstrom IL1 ist und der von
der Stromversorgung der zweiten Spannungserzeugungseinheit erzeugte
Standardstrom IL2 ist, fließt der Strom
von IL1 +IL2 durch
den zweiten Referenzwiderstand 2.
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Wenn
ein Eingangssignal des L-Pegels sowohl dem ersten als auch dem zweiten
Eingangsteil 50 zugeführt
wird, werden beide, der ersten und zweiten Transistoren 48 eingeschaltet
und über
den Ausgangswiderstand 44 tritt der Spannungsabfall auf,
der durch die Summe des durch den ersten Transistor 48 fließenden Stroms
und des durch den zweiten Transistor 48 fließenden Stroms
bewirkt wird, und die Spannung V0 – Rx (IL1 + IL2) wird dem
ersten Pufferkreis 100 zugeführt. Durch diesen Aufbau der
Impulserzeugungseinheit 10 kann ein mehrwertiges Ausgangssignal
mit niedrigem Energieverbrauch und hoher Präzision erzeugt werden.
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In
anderen Worten, wenn ein Eingangssignal des L-Pegels sowohl dem ersten als auch dem
zweiten Eingansteil 50 zugeführt wird und obwohl die Spannung
von V0 – Rx
(IL1 + IL2) dem
ersten Pufferkreis zugeführt
wird, steuert der erste Operationsverstärker 32-2 die Größe des Standardstroms
IL2, so dass die Spannung im Wesentlichen
die gleiche sein kann, wie die Standardspannung V2.
Das heißt,
dem ersten Pufferkreis 100 wird eine im Wesentlichen gleiche
Spannung zu der Standardspannung V2 zugeführt.
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Wenn
ein Eingangssignal des L-Pegels dem ersten Eingangsteil 50 zugeführt wird
und ein Eingangssignal des H-Pegels dem zweiten Eingangsteil 50 zugeführt wird
und obwohl die Spannung V0 – RxILl dem ersten Pufferkreis 100 zugeführt wird,
steuert der erste Operationsverstärker 32-1 die Spannung
in der Weise, dass sie im Wesentlichen die gleiche wie die Standardspannung
V1 ist.
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Wenn
ein Eingangssignal des H-Pegels sowohl dem ersten als auch dem zweiten
Eingangsteil 50 zugeführt
wird, wird dem Pufferkreis 100 die Spannung zugeführt, die
im Wesentlichen gleich der Standardspannung V0 ist
und durch den zweiten Operationsverstärker 36 eingestellt
ist. Durch diesen Aufbau ist es möglich, einen mehrwertigen Impuls von
Spannungspegeln unterschiedlich zu dem der Impulserzeugungseinheit 10,
die in 4 beschrieben ist, zu erzeugen.
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6 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus des Treiberschaltkreises 300.
Der Treiberschaltkreis 300 in diesem Ausführungsbeispiel
umfasst einen Impulserzeugungseinheit 10 und einen Pufferkreis 220.
Der Pufferkreis 220 hat den gleichen Aufbau und die gleiche
Funktion wie die des ersten oder zweiten Pufferkreises 100 oder 70.
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Der
Impulserzeugungskreis 10 umfasst erste und zweite Operationsverstärker 118 und 120,
einen Simulationskreis 20 und eine Spannungserzeugungseinheit 40.
Die Spannungserzeugungseinheit 40 hat den gleichen Aufbau und
die gleiche Funktion wie die des Spannungserzeugungskreises 40 nach 3.
Der erste Operationsverstärker 118 liefert eine
Standardspannung des H-Pegels
(VH), die der erwartete Wert der Ausgangsspannung
ist, die von dem Pufferkreis 220 ausgegeben wird, an ein
Ende des Ausgangswiderstandes 44.
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Der
Simulationskreis 20 umfasst einen Referenzwiderstand 22,
einen Transistor 24, und eine Referenzstromversorgung 27 zum
Simulieren des Ausgangswiderstandes 44, den Transistors 48 und
die Stromversorgung 53 in der Spannungserzeugungseinheit 40.
Diese Elemente haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion
wie die Elemente mit den gleichen Bezugszeichen in 3.
Zusätzlich umfasst
der Simulationskreis 20 einen Basisstrom-Kompensationskreis 113.
Der Basisstrom-Kompensationskreis 113 umfasst einen Transistor 114 und
einen Widerstand 116, die einen Spiegelkreis der Referenzstromversorgung 27 bilden,
und einen Widerstand 112, der elektrisch mit dem Transistor 114 und
dem ersten Operationsverstärker 118 verbunden
ist.
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Die
Basis und Emitteranschlüsse
des Transistors 114 sind gekoppelt und der Basisanschluss
ist mit dem Basisanschluss des Transistors 26 verbunden.
Durch diesen Aufbau ist es möglich,
den Fehler der Ausgangsspannung zu reduzieren, der aufgrund von
Leckstrom in dem Transistor auftritt.
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7 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
Die Impulserzeugungseinheit 10 umfasst eine Steuereinheit 12, einen
Simulationskreis 20 und eine Spannungserzeugungseinheit 40.
Die Spannungserzeugungseinheit 40 umfasst hauptsächlich erste
und zweite Stromversorgungen 235 und 253, eine Mehrzahl
von Transistoren 238, 240, 248, und 250,
einen Widerstand 242, einen Ausgangswiderstand 246 und
einen Eingangsteil 260.
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Die
Transistoren 238 und 248 sind in Reihe zwischen
den ersten und zweiten Stromversorgungen 235 und 253 gekoppelt
und die Transistoren 240 und 250 sind parallel
zu diesen Transistoren 238 und 248 geschaltet.
Die Transistoren 238 und 240 sind zum Beispiel
PNP Transistoren und in diesem Falle sind die Transistoren 248 und 250 NPN
Transistoren.
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Die
Basisanschlüsse
der Transistoren 238 und 240 werden mit einem
Eingangssignal von dem Eingangsteil 260 über einen
Puffer 256 versorgt und den Basisanschlüssen der Transistoren 248 und 250 wird
das Eingangssignal vom Eingangsteil 260 über einem
Puffer 258 zugeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird das Eingangssignal den Transistoren 238 und 250 zugeführt, während das
invertierte Eingangssignal den Transistoren 240 und 248 zugeführt wird.
Mit anderen Worten gesagt, führen
die Transistoren 240 und 250 ihre Ein- und Aus-Operationen
in der gleichen Weise durch, während
die Transistoren 238 und 248 ihre Ein- und Aus- Operationen in der gleichen
Weise durchführen.
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Ein
Ende des Ausgangswiderstandes 246 ist zwischen den Transistoren 240 und 250 geschaltet, während das
andere Ende des Ausgangswiderstandes 246 mit dem zweiten
Operationsverstärker 198 verbunden
ist. Zusätzlich
ist das eine Ende des Ausgangswiderstandes weiterhin mit dem Pufferkreis 220 verbunden
und die Spannung an dem einen Ende wird dem Pufferkreis 220 zugeführt. Der
zweite Operationsverstärker 198 ist
ein Spannungsfolgerkreis, dem die Standardspannung V0 zugeführt wird und
der eine Spannung, die im Wesent lichen gleich der Standardspannung
V0 ist, an das andere Ende des Ausgangswiderstandes 246 zuführt.
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Wenn
beide Transistoren 240 und 250 ausgeschaltet sind,
fließt
kein Strom durch den Ausgangswiderstand 246 und somit wird
dem Pufferkreis 220 die Spannung zugeführt, die im Wesentlichen gleich
der Standardspannung V0 ist. Wenn darüber hinaus
beide Transistoren 240 und 250 eingeschaltet sind,
fließt
der Strom ILa, der von der ersten Stromversorgung 235 erzeugt
wird, durch den Transistor 240, während durch den Transistor 250 der
Strom ILb fließt, der von der zweiten Stromversorgung 253 erzeugt wird.
Somit fließt
der Strom, äquivalent
zu der Differenz zwischen ihnen durch den Ausgangswiderstand 246 und
die Richtung dieses Stroms wird durch die Größenrelation zwischen den Strömen ILa und ILb bestimmt.
Wenn beispielsweise ILa größer ist
als ILb, fließt der umgekehrte Strom durch
den Ausgangswiderstand 246 und die Spannung, äquivalent
zu dem Inkrement von der Standardspannung V0,
wird dem Pufferkreis 220 zugeführt. Die Größe dieser Ströme ILa und ILb wird durch
die Spannung bestimmt, die dem Basisanschluss der Transistoren 236 und 254 zugeführt wird.
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Der
Simulationskreis 20 umfasst erste und zweite Referenzstromversorgungen 213 und 231, erste
und zweite Basisstromkompensationskreise 217 und 225,
Transistoren 218 und 222 und einen Widerstand 221.
Die erste und zweite Referenzstromversorgung 213 und 231 haben
den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die Referenzstromversorgung 27,
beschrieben in 6. Zusätzlich haben der erste und
zweite Basisstromkompensationskreis 217 und 225 den
gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die des Basisstromkompensationskreises 113,
beschrieben in 6.
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Die
erste Referenzstromversorgung 213, die Transistoren 218 und 222 und
die zweite Referenzstromversorgung 231 werden zu den Simulationskreisen
der ersten Stromversorgung 235, den Transistoren 240 und 250 und
der zweiten Stromversorgung 253 in jeweiliger Weise und
sind in Serie geschaltet. Die Transistoren 218 und 222 werden
mit der Basisspannung versorgt, und sind normalerweise eingeschaltet.
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Die
ersten Basisstromkompensationskreise 217 und 225 sind
jeweils parallel zu der ersten und zweiten Referenzstromversorgung 213 und 231 geschaltet.
Der Widerstand 221 arbeitet als Simulationskreis des Ausgangswiderstandes 246 und
sein eines Ende ist zwischen die Transistoren 218 und 222 geschaltet,
während
das andere Ende mit dem zweiten Operationsverstärker 198 gekoppelt
ist. Der erste Operationsverstärker 194 empfängt die
Standardspannung V1 und liefert den Strom
entsprechend der Differenz zwischen der Standardspannung V0, die über
den Widerstand 221 gegeben wird und der Standardspannung
V1 an den Weg, der sowohl mit dem ersten
als auch dem zweiten Basisstromkompensationskreis 217 und 225 gekoppelt
ist.
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Wenn
V0 < V1 ist, wird der durch den ersten Basisstromkompensationskreis 217 fließende Strom erhöht, während der
durch den zweiten Basisstromkompensationskreis 225 fließende Strom
erniedrigt wird. Somit ist ILa > ILb und
die Spannung, äquivalent zu
dem Inkrement von der Standardspannung V0 wird dem
Pufferkreis 220 zugeführt.
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Andererseits
wird, wenn V0 > V1 ist, dann
ist ILa < ILb die Spannung äquivalent zu dem Dekrement von
der Standardspannung V0 dem Pufferkreis 220 zugeführt. Wie oben
beschrieben, ist es entsprechend diesem Ausführungsbeispiel durch Steuern der
Größe von V0 und V1, die als
Standardspannung gegeben werden, möglich, einen Impuls mit einer Mehrzahl
von Spannungspegeln zu erzeugen.
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8 zeigt
ein anderes Beispiel des Aufbaus der Impulserzeugungseinheit 10.
Die Impulserzeugungseinheit 10 in diesem Ausführungsbeispiel umfasst
zusätzlich
zu dem Aufbau der Impulserzeugungseinheit 10 nach 7 erste
Simulationspufferkreise 30. Der erste Simulationspufferkreis
kann den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die des ersten
Simulationspufferkreises 30 haben, der in Bezug auf 4 beschrieben
wurde. Beide erste Simulationspufferkreise sind jeweils an den ersten
und zweiten Operationsverstärker 194 und 198 angeordnet
und die von dem entsprechenden Operationsverstärker ausgegebene Spannung wird
zu den jeweiligen Anschlüssen
der Operationsverstärker
zurückgekoppelt.
Durch einen derartigen Aufbau kann die Impulserzeugungseinheit 10 hoch
genau arbeiten.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung durch exemplarische Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, sei bemerkt, dass die Fachleute viele Änderungen
und Ersetzungen machen können,
ohne von dem Geist und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
sich zu entfernen, die nur durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Industrielle
Anwendbarkeit
-
Wie
aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, ist es entsprechend
der vorliegenden Erfindung möglich
einen Treiberschaltkreis mit niedrigem Energie verbrauch und hoher
Spannungspräzision vorzusehen.
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Zusammenfassung:
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Ein
Treiberschaltkreis zum Ausgeben eines Ausgangssignals entsprechend
einem dem Treiberschaltkreis zugeführten Eingangssignal, umfasst eine
Spannungserzeugungseinheit (40) zum Ausgeben einer Grundausgangsspannung
entsprechend dem Eingangssignal, einen ersten Pufferkreis (100) zum
Ausgeben einer Ausgangsspannung entsprechend der Grundausgangsspannung,
die von der Spannungserzeugungseinheit (40) ausgegeben
wird, einen zweiten Pufferkreis (70), dessen Energieverbrauch
größer ist
als der des ersten Pufferkreises (100), zum Erzeugen und
Ausgeben einer Spannung entsprechend der Ausgangsspannung als Ausgangssignal,
einen Simulationskreis (20), einen Simulationspufferkreis
einschließend,
zum Erzeugen einer Simulationsspannung entsprechend der von der Spannungserzeugungseinheit
(40) gelieferten Grundausgangsspannung, wobei der Simulationspufferkreis
im Wesentlichen die gleiche Eigenschaft hat wie die des ersten Pufferkreises
(100), und eine Steuereinheit (12) zum Steuern
der von der Spannungserzeugungseinheit (40) ausgegebenen
Grundausgangsspannung abhängig
von der Simulationsspannung.