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Dokumentenidentifikation DE69228420T2 24.06.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0587966
Titel Schaltungsanordnung zur Prioritätsspeisung von Einrichtungen aus dem Schleifenstrom
Anmelder STMicroelectronics S.r.l., Agrate Brianza, Mailand/Milano, IT
Erfinder Tomasini, Luciano, 20052 Monza, IT;
Castello, Rinaldo, 20043 Arcore, IT
Vertreter Kador und Kollegen, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69228420
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 16.09.1992
EP-Aktenzeichen 928304989
EP-Offenlegungsdatum 23.03.1994
EP date of grant 10.02.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.06.1999
IPC-Hauptklasse H04M 19/08

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Stromversorgung mehrerer funktioneller Schaltungen eines Telephons oder einer ähnlichen Anwendung durch eine (Teilnehmer)-Leitung eines Telekommunikationssystems, wie z. B. eines Telephonnetzes oder eines ähnlichen Systems, und insbesondere auf ein System zum Aufteilen einer endlichen Menge an Versorgungsstrom, der aus der Leitung entnommen werden kann, unter mehreren funktionalen Schaltungen eines lokalen Gerätes, das über die Telekommunikationsleitung mit Strom versorgt werden kann.

Bemerkenswerterweise müssen in bestimmten Netzanordnungen und typischerweise in verdrahteten Telephonsystemen mehrere funktionale Schaltungen, wie z. B. die Sprachschaltung, die Wählschaltung und dergleichen eines Telephons, fähig sein, mit elektrischer Leistung zu arbeiten, die über die Teilnehmerleitung von einer dedizierten Batterie, die in einer Fernvermittlungsstelle installiert ist, zur Verfügung gestellt wird. Gewöhnlich befindet sich innerhalb eines Gerätes, das über eine Benutzerleitung mit einem Zentralsystem verbunden werden kann, eine Schaltung, um das Entnehmen eines Gleichstroms aus der Leitung zu überwachen, der für die Versorgung der verschiedenen funktionalen Schaltungen mit entsprechend stabilisierten Spannungspegeln erforderlich ist.

In einer früheren italienischen Patentanmeldung mit der laufenden Nr. MI/91/A/003376, eingereicht am 17. Dezember 1991 vom Anmelder der vorliegenden Erfindung, jetzt Patent Nr. IT-B-1252533, eingereicht am 19.06.1995, ist eine verbesserte Stromversorgungsschaltung mit stabilisierter Spannung für funktionale Schaltungen eines Teilnehmergerätes offenbart. Die Schaltung entnimmt aus der Leitung einen Strom und kann einen verringerten Spannungs-"Abfall" sicherstellen, d. h. einen niedrigen Spannungsabfall längs des Pfades zwischen dem physikalischen Anschlußpunkt des Gerätes an die Leitung und dem Punkt, an dem ein bestimmter Strom mit einer stabilisierten Spannung von einer bestimmten funktionalen Schaltung des Teilnehmergerä tes absorbiert wird. Die zweiadrige Teilnehmerleitung bildet in diesen Telekommunikationssystemen normalerweise auch einen Signalpfad. Ein wichtiger Aspekt in der Praxis der Stromversorgung mehrerer Teilnehmerschaltungen über eine zweiadrige Leitung, der einen nicht zu vernachlässigenden Einfluß auf den Gesamtstromverbrauch des Systems hat, wird dargestellt durch die Art, in der eine gegebene Strommenge, die aus der Teilnehmerleitung entnommen werden kann (normalerweise eine endliche Strommenge), möglicherweise unter mehreren funktionalen Schaltungen, die vom Gerät mit Strom versorgt werden müssen, aufgeteilt wird. Die Aufteilung muß notwendigerweise mit Bezug auf eine bestimmte vorgegebene Reihenfolge der Priorität oder des Ranges der verschiedenen Schaltungen stattfinden. Ein typisches Beispiel dieser häufigen Situation wird dargestellt durch die Sprachschaltungen auf Teilnehmerseite, bei denen eine dedizierte Schaltung, die im Telephon vorhanden ist, einen Strom aus der Teilnehmerleitung entnimmt und diesen verteilt, teilweise, um sich selbst mit Strom zu versorgen, teilweise, um logische Steuerschaltungen mit Strom zu versorgen, teilweise um einen eventuellen Mikroprozessor mit Strom zu versorgen, teilweise um eine Schaltung mit Strom zu versorgen, die den sogenannten Hörverstärkungsmodus (falls im Telephon vorhanden) überwacht, usw., unter mehreren funktionalen Schaltungen. Jede dieser funktionalen Schaltungen kann eine maximale Nennstromabsorption besitzen, wobei sie in einem solchen Betriebsbereich eine veränderliche Ist-Stromabsorption in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsbedingungen aufweisen kann. In Abhängigkeit von den funktionalen charakteristischen Bedingungen der verschiedenen Schaltungen und der Wechselwirkung zwischen diesen wird jeder von diesen ein bestimmter Rang an Priorität zugewiesen, sofern die Möglichkeit betrachtet wird, daß sie von der Schaltung, die dieses Aufteilen des aus der Leitung entnommenen verfügbaren Gleichstroms überwacht, mit Strom versorgt werden.

Das Dokument EP-A-328462 offenbart eine Schaltung zum Aufteilen eines Versorgungsstroms, der aus einer Telephonteilnehmerleitung entnommen wird, um mehrere funktionale Schaltungen unterschiedlichen Ranges eines Telephons mit Strom zu versorgen. Der Rang dieser Schaltungen ist fest, ebenso wie deren Stromabsorption.

In normalen Systemen wird gewöhnlich die Aufteilung des verfügbaren Versorgungsstroms unter Berücksichtigung des Prioritätsranges der verschiedenen funktionalen Schaltungen bewerkstelligt, insofern, als der Strom zuerst der Schaltung mit höherem Prioritätsrang zugeführt wird, und ferner allen anderen Schaltungen in absteigender Prioritätsreihenfolge zugeführt wird, sofern eine angemessene Menge an Versorgungsstrom verfügbar ist. Für jede Benutzerschaltung wird eine maximale Stromabsorption in der Entwurfsphase eingestellt, wobei gemäß der bekannten Technik jede von diesen in der Praxis immer dann einen solchen Maximalstrom absorbiert, wenn sie aktiviert wird. Mit anderen Worten, der verfügbare Leitungsstrom, der der Strom IL ist, der von einem bestimmten Teilnehmer entnommen wird, wird so aufgeteilt, daß der funktionalen Schaltung mit höchstem Rang für eine maximale Stromabsorption dieser bestimmten Schaltung Strom zugeführt wird. Der restliche Strom wird einer zweiten funktionalen Schaltung mit niedrigerem Rang für deren maximalen Soll-Stromabsorptionswert zur Verfügung gestellt, wobei der Reststrom dann einer dritten funktionalen Schaltung niedrigeren Ranges zur Verfügung gestellt werden kann, usw. Dieses gewöhnliche System der Aufteilung des verfügbaren Versorgungsstroms unter mehreren funktionalen Schaltungen unterschiedlichen Ranges kann ausgedrückt werden durch die Beziehung: IL = I1max + I2max + I3max +..., wobei IL der Gesamtstrom ist, der aus der Leitung entnommen wird.

Diese Art der Verwaltung der Aufteilung des Versorgungstromes ist nicht immer effizient. Wenn z. B. der Strom, der momentan von einer bestimmten funktionalen Schaltung der Vorrichtung, die an der Leitung angeschlossen ist, absorbiert wird, einen relativ niedrigen Bereitschaftswert (Gleichstrom) und relativ große Absorptionsspitzen (AC) aufweist, kann eine beträchtliche Stromverschwendung auftreten.

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Aufteilen eines aus einer Teilnehmerleitung entnommenen Versorgungsstromes unter mehreren funktionalen Schaltungen einer lokalen Installation oder einer Ausrüstung zu schaffen, die an die Leitung angepaßt ist, sowie eine Stromaufteilungsschaltung, die ein solches neuartiges Verfahren implementiert. Das System der Erfindung verwendet grundsätzlich eine dedizierte Schaltung, die funktional parallel zu den Versorgungsknoten der funktionalen Schaltung des höchsten Ranges und optional (und vorzugsweise) ebenfalls parallel zu den Versorgungsknoten der anderen funktionalen Schaltungen mit abnehmendem Rang angeschlossen ist. Eine solche dedizierte Schaltung überwacht den Strom, der zu irgendeinem Zeitpunkt von der entsprechenden funktionalen Schaltung effektiv absorbiert wird, und leitet irgendeinen Strom, der in diesem Moment die effektive Absorption einer solchen funktionalen Schaltung überschreitet, zu einer funktionalen Schaltung oder zu den funktionalen Schaltungen niedrigeren Ranges um, ohne den übermäßigen Strom zu einem virtuellen Masseknoten der funktionalen Schaltung abzuleiten, wie es gewöhnlich in Systemen des Standes der Technik der Fall ist.

Zum Beispiel kann die Schaltung der Erfindung einen eventuellen Anstieg der geregelten Versorgungsspannung einer solchen funktionalen Schaltung des höchsten Ranges als Folge eines Abfalls des Stroms, der momentan von der funktionalen Schaltung selbst absorbiert wird, Erfassen und ein Steuersignal erzeugen. Ein solches Steuersignal wird als ein "Rückkopplungs"-Signal verwendet, um das dynamische Verhalten einer Differentialstrom-Aufteilungsstufe der Versorgungsschaltung der vorliegenden Erfindung zu modifizieren. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann das Steuersignal verwendet werden, um einen Offset zwischen dem Steuerknoten der Differentialstufe zu erzeugen, um den Strom, der an die erste funktionale Schaltung geliefert wird, proportional zu verringern, und den Strom, der an eine zweite (oder eine andere) funktionale Schaltung geliefert wird, zu erhöhen, und umgekehrt.

Eine solche Stromaufteilungsschaltung des Offset-Typs erlaubt in der Praxis, sogar den gesamten Versorgungsstrom von einer ersten zu einer zweiten (im Rang) funktionalen Schaltung umzuschalten (oder auf alle Schaltungen, die nach der ersten funktionalen Schaltung mit höchstem Rang folgen). Tatsächlich kann durch Ausführen der differentiellen Stromaufteilungsstufe mit einem Paar von bipolaren Junction-Transistoren (BJT) eine Offset-Spannung von lediglich 100 mV ausreichend sein, um ein Verhältnis von ungefähr 90 : 1 zwischen den durch die zwei Transistoren des Differentialpaares an die zwei verschiedenen funktionalen Schaltungen gelieferten Stroms zu erhalten.

Gemäß dem System der Erfindung wird selbstverständlich der gesamte Strom, den die funktionale Schaltung von höchstem Rang absorbieren kann, bei Bedarf aus der Leitung entnommen (falls verfügbar), wobei diese Menge offensichtlich die Restmenge des Versorgungsstroms reduziert, der den funktionalen Schaltungen niedrigeren Ranges geliefert werden kann. Das System der vorliegenden Erfindung verhindert die Verschwendung von Strom, die in bekannten Systemen auftritt, die irgendeiner funktionalen Schaltung ihren maximalen Nenn-Strom liefern, indem jeglicher Strom, der vorübergehend die derzeitige Absorption der versorgten funktionalen Schaltung überschreitet, durch spannungsstabilisierende Nebenschlußnetze abgeleitet wird.

Selbstverständlich manifestiert sich die Effektivität der Schaltung der Erfindung beim Erzeugen einer wertvollen Energieeinsparung selbst und wird bedeutend bei zunehmender Häufigkeit von Fällen, in denen die funktionale Schaltung mit höchstem Rang und ferner auch die anderen Schaltungen mit abnehmenden Rang vorübergehenden Bedingungen mit relativ niedriger Stromabsorption unterliegen.

Die unterschiedlichen Aspekte, die die Erfindung kennzeichnen, sowie die entsprechenden Vorteile werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:

Fig. 1 ein Grundschaltbild einer Schaltung zeigt zum Zuführen und Aufteilen einer endlichen Menge verfügbaren Versorgungsstromes unter mehreren funktionalen Schaltungen, die mit einer Steuerschaltung des Offset-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist;

Fig. 2 ein Teilansicht der Schaltung der Fig. 1 ist, die die Steuerschaltung des Offset-Typs der Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Schaltung zeigt zum Aufteilen eines Versorgungsstroms unter vier funktionalen Schaltungen, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt zum Aufteilen eines Versorgungsstroms unter vier funktionalen Schaltungen;

Fig. 5 eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt eine Versorgungsschaltung einer Benutzerausrüstung, die mit einer zweiadrigen Leitung (z. B. einer Teilnehmertelephonleitung) verbunden ist, eine Eingangsschaltung, die im wesentlichen der Schaltung ähnlich sein kann, die in der früheren italienischen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer MI/91/A/003376, jetzt Patent Nr. IT-B-1252533, eingereicht am 19.06.1995, beschrieben ist. Grundsätzlich umfaßt eine solche Eingangsschaltung zwei Widerstände R1 und R2 und einen Operationsverstärker G1, der die zwei Ausgangsstufen treibt, nämlich eine erste Ausgangsstufe, die den Stromgenerator I1 und den MOS-Transistor M1 enthält, sowie die andere Ausgangsstufe, die den Stromgenerator I2 und den MOS-Transistor M2 enthält. Die Beschreibung einer Eingangsschaltung dieses Typs ist in der obenerwähnten führen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer M1/91/A/003376, jetzt Patent Nr. IT-B-1252533, eingereicht am 19.06.1995, enthalten. Die zweiadrige Leitung ist in allen Figuren symbolisch mit dem Draht VL und mit dem gezeigten Masseknoten dargestellt. In der Praxis können in einem Telephon sowohl der (virtuelle) Masseknoten als auch der Knoten VL funktional mit den zwei wirklichen Drähten der Teilnehmertelephonleitung über andere Schaltungen verbunden sein, die ferner außerhalb der integrierten Schaltung liegen können, die die Stromversorgungsschaltung enthält. Diese Zwischenschaltungen sind in den Figuren nicht gezeigt, um eine Überladung der Zeichnungen zu vermeiden, hinsichtlich der Tatsache, daß das eventuelle Vorhandensein dieser Zwischenschaltungen im wesentlichen irrelevant ist, sofern die Funktion der Schaltung der vorliegenden Erfindung betrachtet wird.

Der Versorgungsstrom IL, der aus der Leitung entnommen werden kann, um die verschiedenen funktionalen Schaltungen des Benutzergerätes zu versorgen, wird über den Widerstand R2 der Eingangsschaltung geliefert.

In den Schaltungen des Standes der Technik und ähnlich auch in der Schaltung, die unter verschiedenen Aspekten verbessert ist und in der obenerwähn ten früheren Patentanmeldung offenbart ist, ist gewöhnlich parallel zu jeder funktionalen Schaltung, d. h. parallel zu den entsprechenden Versorgungsknoten der funktionalen Schaltung, ein Nebenschlußregler SR angeschlossen, der die Spannung an den Versorgungsknoten innerhalb eines bestimmten Bereichs der Stromabsorption konstant halten kann. Diese Nebenschlußregler sind prinzipiell stromverbrauchende Schaltungen und beruhen auf dem Prinzip, daß jede funktionale Schaltung, die mit ihren Nebenschlußreglern versehen ist, einen vorgegebenen maximalen Soll-Strom aus der Leitung absorbiert.

Im Gegensatz hierzu ist die Schaltung der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die funktionale Schaltung mit höchstem Rang mit einer Schaltung versehen ist, die den Strom erfassen kann, der von der funktionalen Schaltung wirklich gezogen wird, und die ein erstes Signal Vco erzeugt, das einen Offset-Stromgenerator Ico für ein Differentialpaar von Stromliefertransistoren P2 und P3 steuert, die zum Aufteilen eines aus der Leitung gezogenen Versorgungsstroms zwischen einer ersten funktionalen Schaltung und einer eventuellen zweiten funktionalen Schaltung oder mehreren anderen funktionalen Schaltungen niedrigeren Ranges verwendet wird, wie im folgenden genauer beschrieben wird.

Selbstverständlich ist auch die Rolle der zwei Ausgangsstufen der Eingangsschaltung offensichtlich. Wenn die Ausgangsstufe 02 aktiv ist, d. h. wenn die Leitungsspannung VL niedriger ist als die Summe aus der geregelten Nenn- Versorgungsspannung der mit Strom zu versorgenden ersten funktionalen Schaltung (z. B. Vdd), Vcesat des Transistors P1 und dem Spannungsabfall VR2 über dem Widerstand R2 (d. h. VL < Vdd + Vcesat + VR2), ist der Transistor P1 leitend und der gesamte aus der Leitung entnommene Strom IL wird nach Masse abgeleitet. Auf diese Weise bleibt der gesamte rechte Abschnitt der Schaltung der Fig. 1, d. h. alle funktionalen Schaltungen, ausschließlich mittels der elektrischen Ladung mit Strom versorgt, die in den entsprechenden Speicherkondensatoren gespeichert ist. Umgekehrt, wenn der Ausgang 01 aktiv wird, d. h. wenn die Leitungsspannung VL größer ist als die Summe aus der geregelten Versorgungsspannung (z. B. Vdd) der ersten funktionalen Schaltung, Vcesat des entsprechenden Stromlieferungstransistors P2 und des Spannungsabfalls VR2 über dem Widerstand R2 (d. h. VL > Vdd + Vcesat + VR2), schaltet der Transistor P1 ab, so daß ermöglicht wird, daß der Leitungsstrom IL unter den verschiedenen funktionalen Schaltungen verteilt wird.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind die verschiedenen funktionalen Schaltungen in allen Figuren gezeigt durch ebenso viele Speicherkapazitäten für elektrische Ladung A, B, C, D, ..., in absteigender Rangfolge. Parallel zu den funktionalen Schaltungen mit relativ niedrigem Rang (B, C, ...) kann ein Nebenschlußregler SR irgendeines bekannten Typs vorhanden sein, wie er gewöhnlich in Systemen des Standes der Technik verwendet wird, der die Spannung an seinen Knoten konstant halten kann, d. h. die geregelte Versorgungsspannung der entsprechenden funktionalen Schaltung, z. B. (Vdd, Vcc, ...), gemäß dem Soll-Wert mittels einer relativen Referenzspannung (VrefB, VrefC, ...), die funktional an einen Eingang des Nebenschlußreglers SR angelegt wird.

Wenigstens parallel zur funktionalen Schaltung A mit höchstem Rang hinsichtlich der Priorität der Versorgung (Fig. 1, 2, 3 und 5) oder auch parallel zu den anderen funktionalen Schaltungen niedrigeren Ranges mit Ausnahme der Schaltung mit niedrigstem Rang (Fig. 4), ist anstelle eines Nebenschlußreglers SR ein Spannungsüberwachungsnetz funktional parallel zu den Versorgungsknoten der jeweiligen funktionalen Schaltung geschaltet, das im wesentlichen aus einem Spannungsteiler Ra-Rb besteht.

Die am Zwischenknoten des Spannungsteilers Ra-Rb vorhandene Spannung Vp ist eine Abbildung der Spannung, die am Versorgungsknoten der funktionalen Schaltung vorhanden ist, wobei dieses Signal in einen Eingang eines Schaltungsblocks G eingegeben wird, der einen zweiten Eingang besitzt, an dem eine Referenzspannung (z. B. VrefA) angelegt werden kann.

Der Block G kann irgendeine Schaltung darstellen, die an einem Ausgangsknoten ein Signal erzeugen kann, das proportional zur Differenz zwischen der Spannung Vp und der Referenzspannung ist (z. B. VrefA). Selbstverständlich können bekannte Schaltungen eine solche Funktion liefern und für den Block G verwendet werden. Zum Beispiel ist die Schaltung eines Differenzverstärkers, der einen Operationsverstärker verwendet, gemäß einem wohlbekannten Netz hervorragend als Block G geeignet. In diesem Fall wird am Ausgangs knoten des Blocks G eine Spannung Vco erzeugt, die gegeben ist durch die Gleichung Vc = (Vp - Vref&sub0;) · G, wobei G die Spannungsverstärkung der Schaltung ist. Selbstverständlich kann als Alternative auch ein Differenzverstärker verwendet werden, wie z. B. ein Operationsverstärker, der über den Ausgangsknoten ein Stromsignal erzeugen kann, das proportional ist zur Differenz zwischen der Spannung Vp und der Referenzspannung VrefA, die in die Eingänge des Differenzverstärkers eingegeben werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird das vom Block G erzeugte Steuersignal Vco in einen Steueranschluß eines Offset-Stromgenerators (Ico) eingegeben, um diesen Generator zu veranlassen, einen Strom als Funktion des Steuersignals Vco zu liefern. Ein solcher Offset-Strom erzeugt durch Zirkulieren durch die Widerstände R3 und R4 eine Offset-Spannung zwischen den Steuerknoten eines Differentialpaares von Transistoren (P2 und P3), deren Vorspannungsbedingungen eingestellt werden können durch Verbinden des Zwischenknotens der Verbindung zwischen den zwei Offset- Widerständen R3 und R4 mit dem Ausgangsknoten O1 der Eingangsstufe, wodurch ein Vorspannungsstrom Ib durch die Basis der Transistoren P2 und P3 geleitet wird.

Die Wirkung einer solchen Offeset-Spannung besteht darin, daß sie die Ansteuerbedingungen des Differentialpaares von Transistoren P2 und P3 modifiziert. Das Transistorpaar teilt einen Versorgungsstrom, der aus dem Versorgungsknoten E entnommen werden kann (Fig. 1), zwischen den funktionalen Schaltungen A und B auf. Die Leitfähigkeit eines Transistors des Paares im Vergleich zur Leitfähigkeit des anderen Transistors steigt an oder nimmt ab, was durch die Ursache bestimmt wird, die eine solche Offset- Spannung erzeugt.

Wenn in der Praxis z. B. die funktionale Schaltung A mit höchstem Rang ihre Stromabsorption verringert, wodurch ein Anstieg in der Versorgungsspannung Vp verursacht wird, neigt die Schaltung dazu, ein neues Gleichgewicht zu erreichen, indem sie den zur funktionalen Schaltung mit niedrigerem Rang gelieferten Strom erhöht und den zur Schaltung mit höchstem Rang gelieferten Strom verringert. Dadurch wird irgendein überschüssiger Strom den Schaltun gen mit niedrigerem Rang zur Verfügung gestellt, ohne ihn nach Masse abzuleiten.

Wie in der Teilansicht der Schaltung der Fig. 2 gemäß dieser Erfindung deutlicher wird, modifiziert das Regelsignal Vco den Leitfähigkeitszustand der zwei Stromliefertransistoren P2 und P3, die funktional zwischen einem gemeinsamen Stromversorgungsknoten E und den funktionalen Schaltungen A bzw. B angeschlossen sind, indem es die Leitfähigkeit des Transistors P2 verringert oder erhöht und gleichzeitig die Leitfähigkeit des Transistors P3 erhöht oder verringert.

Selbstverständlich kann die Stromaufteilungsschaltung des Offset-Typs der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Anwendungen vorteilhaft genutzt werden, wenn die relativen Spielräume für Energieeinsparungen berücksichtigt werden, die in der Praxis vorhanden sind.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Stromaufteilungsschaltung des Offset-Typs der Erfindung ausschließlich auf die funktionale Schaltung A mit höchstem Rang angewendet werden. Der gesamte Strom, der den Strom übersteigt, der von der ersten funktionalen Schaltung A wirklich absorbiert wird, kann dann in einem "festen" (unveränderlichen) Modus unter allen anderen funktionalen Schaltungen (B, C, D) verteilt werden. Jede der Schaltungen mit niedrigerem Rang kann mit einem gewöhnlichen Nebenschlußregler (d. h. einem stromverbrauchenden Spannungsregler) versehen sein.

Wenn die speziellen Eigenschaften der Anmeldung dies erfordern, kann alternativ eine nicht-stromverbrauchende, stromliefernde Schaltung auch anderen oder allen nachfolgenden funktionalen Schaltungen mit immer niedrigerem Rang (d. h. A, B, C) zugeordnet sein, mit Ausnahme der Schaltung mit niedrigstem Rang (d. h. D), die möglicherweise mit einem normalen stromverbrauchenden Nebenschlußregler SR versehen ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann im Fall dieser anderen funktionalen Schaltungen das Steuersignal Vco, das vom entsprechenden Block G erzeugt wird und gegeben ist durch Vco = (Vp - Vref&sub0;) · G, direkt verwendet werden, um einen Stromlieferungstransistor zu treiben, der den Strom steuert, der an die jeweilige funktio nale Schaltung geliefert wird. Eine alternative Ausführungsform der Stromaufteilungsschaltung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt.

Gemäß dieser alternativen Ausführungsform ist die Rolle des MOS-Transistors M2 und des Stromgenerators I2, d. h. der einzelnen Ausgangsstufe, die vom Operationsverstärker G1 der Eingangschaltung angesteuert wird, im wesentlichen mit derjenigen der gleichen Elemente der in Fig. 1 gezeigten Eingangsschaltung identisch.

Gemäß dieser alternativen Ausführungsform wird ein zweites Differentialpaar von Transistoren eingeführt, bestehend aus den Transistoren N1 und N2. Die Transistoren N1 und N2 treiben die Transistoren P2 und P3 des ersten Differentialpaares von Transistoren, die den aus der Leitung über den Widerstand R2 entnommenen Versorgungsstrom aufteilen und an die entsprechenden funktionalen Schaltungen A und B liefern.

Die Operation der Schaltung ist folgende. Unter der Annahme, daß die am Zwischenknoten des Spannungsteilers Ra-Rb und durch die Gleichung Vp = Vdd · Ra/(Ra + Rb) gegebene Spannung Vp aufgrund einer verringerten Stromabsorption der funktionalen Schaltung A mit höchstem Rang ansteigt, steigt das Signal Vco, das am Ausgang des Blocks G erzeugt wird, um ein Maß an, das gegeben ist durch die Gleichung Vco = (Vp - Vref) · G. Dies führt zu einem Ungleichgewicht des Differentialpaares von Transistoren N1 und N2 im Sinne eines Anstiegs des Stroms durch den Transistor N2, und erzwingt somit einen höheren Strom durch die Basis des Transistors P3. Der begleitende Anstieg des Emitterstroms des Transistors P3 und die Absenkung des Emitterstroms im anderen stromliefernden Transistor P2 veranlaßt die Versorgungsstromaufteilungsschaltung, einen neuen Gleichgewichtszustand einzunehmen, bei dem der gesamte Strom, der den Strom übersteigt, der von der funktionalen Schaltung A mit höchstem Rang absorbiert wird, günstigerweise auf die funktionale Schaltung B mit niedrigerem Rang ohne irgendeinen Verlust übertragen wird.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Aufteilen eines gegebenen Versorgungsstroms (IL), der aus einer Teilnehmerleitung (VL) entnommen werden kann, unter mehreren funktionalen Schaltungen mit einem bestimmten Prioritätsrang, gekennzeichnet durch

das Liefern eines Versorgungsstroms zu einer ersten funktionalen Schaltung (A) mit höchstem Prioritätsrang in einer Menge, die von der ersten funktionalen Schaltung (A) wirklich absorbiert wird; und

das Liefern des gesamten Versorgungsstroms, der den Strom übersteigt, der von der ersten funktionalen Schaltung wirklich absorbiert wird, zu einer (B) oder mehreren (B, C, D) der anderen funktionalen Schaltungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der überschüssige Strom unter den anderen funktionalen Schaltungen (B, C, D) entsprechend deren Stromabsorptionsfähigkeiten aufgeteilt wird, indem einer Schaltung der anderen Schaltungen ein Versorgungsstrom in einer Menge geliefert wird, der von der Schaltung wirklich absorbiert wird, und der Reststrom unter den restlichen Schaltungen weiter aufgeteilt wird, bis die Menge des verfügbaren Versorgungsstroms verbraucht ist, oder eine eventuelle Restmenge des Stroms nach Masse abgeleitet wird, nachdem der Ist-Stromabsorptionsbedarf aller funktionalen Schaltungen (A, B, C, D) befriedigt worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

das Überwachen des Stroms, der von der ersten funktionalen Schaltung (A) mit höchstem Rang wirklich absorbiert wird, und Erzeugen eines ersten Signals (Vp), das eine solche Absorption darstellt;

das Erzeugen eines zweiten Signals (Vcc), das die Differenz zwischen dem ersten Signal (Vp) und einem Referenzsignal (VrefA) darstellt;

das Verwenden des zweiten erzeugten Signals (Vco) als ein Offset- Signal für wenigstens ein Differentialpaar von Stromlieferungstransistoren (P2, P3), wobei der erste Transistor (P2) der ersten Schaltung (A) Strom liefert und der zweite Transistor (P3) wenigstens einer zweiten funktionalen Schaltung (B) mit niedrigerem Rang als die erste funktionale Schaltung (A) Strom liefert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch

das Überwachen des Stroms, der von der zweiten funktionalen Schaltung (B) mit niedrigerem Rang wirklich absorbiert wird, und Erzeugen eines dritten Signals (Vp'), das die Absorption darstellt;

Erzeugen eines vierten Signals (Vco'), das die Differenz zwischen dem dritten Signal (Vp') und einem Referenzsignal (VrefB) darstellt; und

das Verwenden des vierten erzeugten Signals, um einen Transistor (P3c) anzusteuern, der Strom zu einer dritten funktionalen Schaltung (C) mit niedrigem Rang als die zweite funktionale Schaltung (B) liefert.

5. Schaltung zum Aufteilen und Liefern einer bestimmten Menge an Versorgungsstrom (IL), der aus einer Teilnehmerleitung (VL) entnommen werden kann, unter mehreren funktionalen Schaltungen (A, B, C, D) mit einem bestimmten Prioritätsrang, gekennzeichnet durch

wenigstens ein Differentialpaar von Stromlieferungstransistoren (P2, P3), die jeweils einen Steueranschluß besitzen und funktional zwischen einem Lieferknoten (E) des aus der Leitung (VL) entnommenen Versorgungsstroms und einem Versorgungsknoten (Vdd) einer ersten funktionalen Schaltung (A) mit höchstem Rang und einem Versorgungsknoten (Vcc) wenigstens einer zweiten funktionalen Schaltung (B) mit niedrigerem Rang angeschlossen sind;

eine Schaltung (G), die ein Signal (Vco) erzeugen kann, das proportional ist zur Differenz zwischen einem Signal (Vp), das die an den Versorgungsknoten der ersten funktionalen Schaltung (A) mit höchstem Rang anliegenden Versorgungsspannung und einem Referenzsignal (VrefA) darstellt;

eine Einrichtung (Ico), die vom erzeugten Signal (Vco) angesteuert wird und einen Offset zwischen den entsprechenden Treiberspannungen erzeugen kann, die an den Steueranschlüssen des Differentialpaares der Stromlieferungstransistoren (P2, P3) anliegen.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (Ico), die vom erzeugten Signal (Vco) angesteuert wird, wenigstens einen Generator eines Offsetstroms (Ico) umfaßt, der funktional zwischen zwei Widerständen (R3, R4) angeschlossen ist, die in Serie zwischen den Steueranschlüssen des Differentialpaares von Transistoren (P2, P3) angeschlossen sind.

7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (Ico), die vom erzeugten Signal (Vco) angesteuert wird, ein zweites Differentialpaar (N1, N2) von Treibertransistoren umfaßt, die jeweils einen Steueranschluß besitzen und einen Steueranschluß eines Transistors des ersten Differentialpaares von Transistoren (P2, P3) ansteuern können; und das erzeugte Signal (Vco) funktional in den Steueranschluß eines (N2) der Transistoren des zweiten Differentialpaares (N1, N2) eingegeben wird, während ein Referenzsignal in den Steueranschluß des anderen Transistors (N1) des zweiten Paares eingegeben wird.

8. Versorgungsstromaufteilungs- und Lieferungsschaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch

wenigstens eine zweite Schaltung (G'), die ein zweites Signal (Vco') erzeugen kann, das proportional ist zur Differenz zwischen einem Signal (Vp'), das die an den Versorgungsknoten der zweiten funktionalen Schaltung (B) mit niedrigerem Prioritätsrang als die erste funktionale Schaltung (A) anliegende Versorgungsspannung darstellt, und einem Referenzsignal (VrefB); und

wenigstens einem Stromlieferungstransistor (P3c), der funktional zwischen dem Stromversorgungsknoten (E) und einer dritten funktionalen Schaltung (C), die mit Strom versorgt werden soll, angeschlossen ist, wobei der Transistor (P3c) einen Steueranschluß besitzt, in den das Signal (Vco') eingegeben wird, das von der zweiten Schaltung (G') erzeugt wird.







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