DE10011669A1 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Schaltungsanordnung (10) zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb) beschrieben, die auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden kann und mit der eine von äußeren Bedingungen wie Temperatur und dergleichen unabhängige Gleichspannung (Vb) erzeugt werden kann. Die Schaltungsanordnung (10) weist wenigstens zwei kreuzweise verschaltete Bipolartransistoren auf, von denen ein erster Bipolartransistor (20) vorgesehen ist, dessen Emitter (21) mit Ground (12) verbunden ist, und von denen ein oder mehrere zweite(r) Bipolartransistor(en) (30) mit einer relativen Emitterfläche(n) vorgesehen ist/sind, wobei der/die Emitter (31) über wenigstens einen Widerstand (35, 36) mit Ground (12) verbunden ist/sind, und mit einem dritten Bipolartransistor (40), dessen Kollektor (43) mit einer Versorgungsspannungsquelle (11) verbunden ist, und dessen Emitter (41) über einen Widerstand (45) mit dem Kollektor (33) von dem wenigstens einen zweiten Bipolartransistor (30) und der Basis (22) des ersten Bipolartransistors (20) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb).

Derartige Schaltungsanordnungen, die als Gleichspannungsquel­ len fungieren, dienen in digitalen und analogen Schaltungen beispielsweise zur Erzeugung von Referenzspannungen, zur Sta­ bilisierung interner und externer Pegel und dergleichen. In allen Fällen ist es wünschenswert, daß über die Schaltungsan­ ordnung eine Gleichspannung erzeugt wird, die im wesentlichen unabhängig von äußeren Bedingungen, wie beispielsweise von Temperaturschwankungen, Schwankungen in der Versorgungsspan­ nung, Schwankungen auf Grund anderer Technologieparameter und dergleichen ist.

Die Erzeugung derart von äußeren Bedingungen unabhängigen Gleichspannungen läßt sich beispielsweise mit Schaltungsan­ ordnungen realisieren, die als "Bandgap-Schaltungen" bezeich­ net werden. Derartige integrierte Schaltungsanordnungen nut­ zen die Gitterspannungen (Bandabstandsspannungen oder Band­ gap-Spannungen) des jeweiligen Halbleitermaterials.

Bandgap-Schaltungen basieren auf dem Prinzip, daß die Basis- Emitter-Spannung eines Bipolartransistors als Spannungsrefe­ renz eingesetzt werden kann. Solche Basis-Emitter-Spannungen des Bipolartransistors weisen jedoch einen negativen Tempera­ turkoeffizienten auf, was in der Praxis nachteilig ist. Um diesen Nachteil zu umgehen, wird zu der Basis-Emitter-Span­ nung (auch UBE-Spannung genannt) eine zweite Spannung mit po­ sitivem Temperaturkoeffizienten hinzu addiert. Diese Spannung mit positivem Temperaturkoeffizienten, die beispielsweise aus der Differenz-UBE-Spannung zweier mit unterschiedlichen Stromdichten betriebener Transistoren erzeugt wird, wird der­ art zur UBE-Spannung mit negativem Temperaturkoeffizienten hinzu addiert, daß dieser Temperaturkoeffizient Null wird. Dabei entsteht eine Spannung, die der Bandgap-Spannung ent­ spricht. Es entsteht eine Spannung von etwa 1.2 V, was dem Bandlückenabstand bei Silizium entspricht.

Schaltungsanordnungen zum Erzeugen einer Gleichspannung, bei der Spannungen mit negativem Temperaturkoeffizienten durch eine Spannung mit positivem Temperaturkoeffizienten kompen­ siert werden, sind im Stand der Technik bereits bekannt.

Ein Beispiel einer solchen bekannten Schaltungsanordnung ist in bezug auf Fig. 1 dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben.

Die Schaltungsanordnung 80 dient zum Erzeugen einer Gleich­ spannung (Vb). Sie weist zunächst einen sogenannten Doppel- Delta-Bereich 81 auf, der aus vier Transistoren 82, 83, 84, 85 gebildet ist, wobei die Transistoren 83, 85 kreuzweise verschaltet sind. In diesem Doppel-Delta-Bereich 81 wird ein Strom mit positivem Temperaturgang erzeugt. Dieser Strom wird über einen pnp-Stromspiegel 86, der aus pnp-Transistoren 87, 88 gebildet ist, einem Widerstand 89 zugeführt. Der Span­ nungsabfall am Widerstand 89 kompensiert den negativen Tempe­ raturgang der in Serie geschalteten Diode 90.

Eine weitere bekannte Lösung für eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb) ist in Fig. 2 darge­ stellt. Die Schaltungsanordnung 80 gemäß Fig. 2 weist neben einer Anzahl von Transistoren einen Operationsverstärker (OP) auf. Mit Hilfe des Operationsverstärkers wird der positive Spannungsabfall am Widerstand R zu demjenigen Widerstand ei­ ner Diodenstrecke addiert.

Die beiden vorstehend beschriebenen Lösungsvarianten weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Jede dieser Lösungsva­ rianten benötigt eine Reihe von pnp-Transistoren. Im Hinblick auf Fig. 1 sind diese pnp-Transistoren im pnp-Stromspiegel realisiert. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind pnp- Transistoren Bestandteil des Operationsverstärkers. Wegen ih­ rer lateralen Struktur sind pnp-Transistoren relativ großflä­ chig und damit auch langsam. Es besteht daher die Gefahr, daß eine hochfrequente Einkopplung von Versorgungsstörungen auf­ treten kann.

Um derartige Nachteile zu vermeiden, werden Anstrengungen un­ ternommen, Schaltungsanordnungen zum Erzeugen einer Gleich­ spannung (Vb) zu entwickeln, in denen keine pnp-Transistoren eingesetzt werden. Eine mögliche Schaltungsanordnung ist bei­ spielsweise in der US-A 4,816,742 beschrieben. Die in dieser Druckschrift beschriebenen Spannungsquellen erzeugen eine stabilisierte Referenzspannung, die unabhängig von der Ver­ sorgungsspannung und der Temperatur ist, wobei in der Schal­ tungsanordnung keine pnp-Transistoren verwendet werden. Die in der US-A 4,816,742 beschriebene Lösung ist in ihrem Aufbau jedoch relativ aufwendig und damit kostenintensiv.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorlie­ genden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanord­ nung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb) bereitzustellen, mit der die zuvor beschriebenen Nachteile umgangen werden können. Insbesondere soll eine konstruktiv einfache und damit kostengünstige Schaltungsanordnung geschaffen werden, mit der eine von äußeren Bedingungen im wesentlichen unabhängige Gleichspannung erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schal­ tungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb), mit wenigstens zwei kreuzweise verschalteten Bipolartransistoren, von denen ein erster Bipolartransistor vorgesehen ist, dessen Emitter mit Ground verbunden ist und von denen ein oder meh­ rere zweite(r) Bipolartransistor(en) mit einer relativen Emitterfläche(n) vorgesehen ist/sind, wobei der/die Emitter über wenigstens einen Widerstand mit Ground verbunden ist/sind, und mit einem dritten Bipolartransistor, dessen Kollektor mit einer Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand mit dem Kollektor von dem wenigstens einen zweiten Bipolartransistor und der Basis des ersten Bipolartransistors verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird eine einfache Schaltungsanordnung be­ reitgestellt, bei der ohne Verwendung von pnp-Transistoren, die im Hinblick auf eine derartige Schaltung die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile haben, eine Gleichspannung (Vb) erzeugt wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erzeugt dabei eine von äußeren Bedingungen im wesentlichen unabhängige Gleichspannung. Derartige äußere Bedingungen kön­ nen beispielsweise die Temperatur, Veränderungen in der Ver­ sorgungsspannung, Veränderungen von anderen Technologiepara­ metern und dergleichen sein.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich beson­ ders gut für analoge und digitale Bipolarschaltungen.

Wie im weiteren Verlauf der Beschreibung noch näher erläutert wird, wird es durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung möglich, daß alle wesentlichen Betriebsdaten und Technologie­ werte in dieser Schaltung eliminiert werden. Auch der Einfluß der Stromverstärkung wird in dieser erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung verschwindend klein. Damit kann eine stabile Gleichspannung geschaffen werden, die besonders gut als Refe­ renzspannung oder zur Stabilisierung interner und externer Pegel eingesetzt werden kann.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Emitter-Basis-Spannung mit negativem Temperatur­ koeffizienten des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors durch eine Spannung mit positivem Temperaturkoeffizienten kompensiert wird, wobei die Höhe dieser Spannung durch die Größe der in der Schaltungsanordnung vorgesehenen Widerstände festgelegt wird. Durch eine geeignete Auswahl der Widerstände kann somit der Temperaturgang je nach Bedarf bestimmt und eingestellt werden. Dies wird an Hand eines vorteilhaften, jedoch nicht ausschließlichen, Beispiels im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorzugsweise kann/können weiterhin ein oder mehrere vierte(r) Bipolartransistor(en) mit einer relativen Emitterfläche (m) vorgesehen sein, wobei der/die Emitter mit dem Kollektor des ersten Bipolartransistors und der Basis des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors verbunden ist/sind.

Die Basis des wenigstens einen vierten Bipolartransistors kann vorteilhaft mit der Versorgungsspannungsquelle verbunden sein.

Der Kollektor des wenigstens einen vierten Bipolartransistors kann vorzugsweise mit der Basis des dritten Bipolartransi­ stors verbunden sein.

In weiterer Ausgestaltung kann/können der/die Emitter des we­ nigstens einen zweiten Bipolartransistors über zwei Wider­ stände mit Ground verbunden sein.

Vorteilhaft kann einer dieser beiden Widerstände so groß wie der Widerstand zwischen dem Emitter des dritten Bipolartran­ sistors und dem Kollektor des wenigstens einen zweiten Bipo­ lartransistors sein.

Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von zweiten und/oder vierten Bipolartransistoren, beziehungsweise auf ei­ ne bestimmte Größe der jeweiligen relativen Emitterflächen n beziehungsweise m, beschränkt. In einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel können jeweils zwei oder mehr, vorzugsweise sechs, zweite Bipolartransistoren und/oder vierte Bipolar­ transistoren vorgesehen sein.

Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Gleichspannung (Vb) nach der Formel:

Vb = UBE + I2(R1 + R2)

erzeugen, mit UBE gleich der Basis-Emitter-Spannung des we­ nigstens einen zweiten Bipolartransistors, R1, R2 den Wider­ ständen zwischen dem/den Emitter(n) des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors und Ground und 12 gleich dem an diesen Widerständen anliegenden Strom.

Die auf diese Weise erzeugte Gleichspannung (Vb) ist von äu­ ßeren Bedingungen im wesentlichen unabhängig, da alle wesent­ lichen Betriebsdaten und Technologiewerte durch die erfin­ dungsgemäße Schaltungsanordnung eliminiert werden. Zur besse­ ren Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird in Verbindung mit den Fig. 3 und 5 ein zahlenmäßiges Beispiel angegeben sowie eine formelmäßige Herleitung für die Gleichspannung (Vb) beschrieben. Diese formelmäßige und zah­ lenmäßige Beschreibung, beziehungsweise Herleitung, stellt ebenfalls einen Bestandteil der allgemeinen Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dar.

Vorteilhaft kann eine wie vorstehend beschriebene erfindungs­ gemäße Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung in Höhe der Bandgap-Spannung von Silizium verwendet werden. Diese Bandgap-Spannung hat einen Wert von etwa 1.2 Volt.

In weiterer Ausgestaltung kann eine wie vorstehend beschrie­ bene erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Referenzspannung, insbesondere einer von äußeren Bedingungen zumindest im wesentlichen unabhängigen Referenzspannung ver­ wendet werden.

Besonders vorteilhaft kann die Schaltungsanordnung in diesem Fall zum Erzeugen einer Referenzspannung in Höhe der Bandgap- Spannung von Silizium verwendet werden.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen un­ ter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsan­ ordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb);

Fig. 2 eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb);

Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb) gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein simuliertes Spannungs-Verlaufsdiagramm, das den Einfluß von Temperatur und Versorgungsspannung auf eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 darstellt;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb); und

Fig. 6 ein simuliertes Spannungs-Verlaufsdiagramm, das den Einfluß von Temperatur und Versorgungsspannung auf eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 darstellt.

In den Fig. 1 und 2 sind Schaltungsanordnungen 80 zum Er­ zeugen einer Gleichspannung (Vb) dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beide Schaltungsanordnungen sind im Rahmen der Beschreibungseinleitung bereits ausführ­ lich dargestellt worden, so daß an dieser Stelle auf eine er­ neute Beschreibung verzichtet wird.

Beide Schaltungsanordnungen 80 weisen eine Reihe von pnp- Transistoren auf, die auf Grund ihrer lateralen Strukturen relativ großflächig und damit auch langsam sind. Sie werden deshalb in Schaltungsanordnungen zum Erzeugen von Gleichspan­ nungen, die zumindest im wesentlichen unabhängig von äußeren Bedingungen sein sollen, als nachteilig empfunden.

Eine von Temperatur, Versorgungsspannung und anderen Techno­ logieparametern unabhängige Gleichspannung (Vb) kann hingegen mit den in den Fig. 3 und 5 dargestellten Schaltungsanord­ nungen 10 erzeugt werden.

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung 10 zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb) dargestellt, die als sogenannte "Bandgap- Schaltung" bezeichnet wird, da sie eine Gleichspannung (Vb) erzeugt, die der Bandabstandsspannung von Silizium ent­ spricht, nämlich 1.2 Volt. Die Schaltungsanordnung 10 weist zunächst zwei kreuzweise verschaltete Bipolartransistoren 20, 30 auf.

Ein erster Bipolartransistor 20 ist über seinen Emitter 21 mit Ground 12 verbunden. Die Basis 22 des Bipolartransistors 20 ist mit dem Kollektor 33 eines zweiten Bipolartransistors 30 verbunden. Der zweite Bipolartransistor 30 weist eine re­ lative Emitterfläche n auf, was bedeutet, daß die Emitterflä­ che des zweiten Bipolartransistors 30 je nach Schaltungstyp variiert werden kann. Dies kann beispielsweise über die An­ zahl der jeweils zweiten Bipolartransistoren 30 erfolgen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist nur ein einziger Bipo­ lartransistor 30 dargestellt. Der Emitter 31 des Bipolartran­ sistors 30 ist über wenigstens einen, im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel zwei Widerstände 35, 36 mit Ground 12 verbun­ den.

Weiterhin ist ein dritter Bipolartransistor 40 vorgesehen, dessen Kollektor 43 mit einer Versorgungsspannungsquelle (VCC) 11 verbunden ist und dessen Emitter 41 über einen Wi­ derstand 45 mit dem Kollektor 33 des zweiten Bipolartransi­ stors 30 sowie der Basis 22 des ersten Bipolartransistors 20 verbunden ist.

Schließlich ist noch ein vierter Bipolartransistor 50 mit ei­ ner relativen Emitterfläche m vorgesehen, was bedeutet, daß die Größe der Emitterfläche je nach Schaltungstyp variieren kann, etwa über die Anzahl der jeweiligen vierten Bipolar­ transistoren 50. Der Emitter 51 des vierten Bipolartransi­ stors 50 ist mit dem Kollektor 23 des ersten Bipolartransi­ stors 20 und der Basis 32 des wenigstens einen zweiten Bipo­ lartransistors 30 verbunden. Die Basis 52 des wenigstens ei­ nen vierten Bipolartransistors 50 ist über einen Widerstand 55 mit der Versorgungsspannungsquelle (VCC) 11 verbunden. Weiterhin ist der Kollektor 53 des wenigstens einen vierten Bipolartransistors 50 mit der Basis 42 des dritten Bipolar­ transistors 40 verbunden.

Schließlich ist in der Schaltungsanordnung 10 noch ein weite­ rer Widerstand 60 vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht die Er­ zeugung einer Gleichspannung (Vb), die unabhängig von äußeren Bedingungen ist und somit vorteilhaft als Referenzspannung, zur Stabilisierung interner und externer Pegel oder derglei­ chen eingesetzt werden kann. Der Grund hierfür liegt in der Tatsache, daß alle wesentlichen Betriebsdaten und Technolo­ giewerte in dieser Schaltungsanordnung 10 eliminiert werden. Auch der Einfluß der Stromverstärkung wird in dieser Schal­ tung verschwindend klein. Dies soll an Hand eines Beispiels erläutert werden.

In der Schaltungsanordnung 10 existieren zwei Maschen I, II, in denen sich für die Spannung U, beziehungsweise VCC, die folgenden Maschengleichungen aufstellen lassen.

Die Maschengleichungen für die Masche I lautet:

U = R1I1/β + UTln[I1/(Ism)] + UTln[I2/(Isn)] + I2(R1 + R2),

während die Maschengleichung für die Masche II

U = UTln[I2/Is] + (I2 + I1/β)R1 + UT[lnI1/Is]

lautet.

In den Maschengleichungen I und II bedeutet T die Temperatur in Grad Celsius, die Spannung UT eine temperaturabhängige Spannung, die bei 0°C beispielsweise 24 mV betragen kann, n und m sind die relativen Emitterflächen, während es sich bei β um die Stromverstärkung handelt. Der Strom I1 ist derjenige Strom, der in der Schaltungsanordnung 10 auf der Seite der Bipolartransistoren 50, 20 fließt, während der Strom I2 auf der Seite der Bipolartransistoren 40, 30 fließt. Bei dem Strom Is handelt es sich um den Sättigungsstrom. Der in der Maschengleichung für Masche I zunächst bezeichnete Widerstand R1 entspricht dem Widerstand 55, während die im hinteren Teil der Maschengleichung genannten Widerstände R1 und R2 den Wi­ derständen 35 und 36 entsprechen. Bei dem in der Maschenglei­ chung von Masche II genannten Widerstand R1 handelt es sich um den Widerstand 45.

Durch eine Elimination der Spannung U erhält man schließlich

UTln(nm) = R2I2,

so daß für die durch die Schaltungsanordnung 10 erzeugte Gleichspannung (Vb) letztlich gilt:

Vb = UBE + I2(R1 + R2) = UBE + (1 + R1/R2)UTlnnm.

Bei der Spannung UBE handelt es sich um die Basis-Emitter- Spannung des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors 30, die eine Spannung mit negativem Temperaturkoeffizienten dar­ stellt. Zu dieser Spannung mit negativem Temperaturkoeffizi­ enten wird eine Spannung mit positivem Temperaturkoeffizien­ ten hinzu addiert, die durch den Term I2(R1 + R2) gebildet wird. Beide Spannungsteile werden miteinander addiert, so daß der Temperaturkoeffizient Null wird. Dabei entsteht eine Gleichspannung (Vb), die unabhängig von der Versorgungsspan­ nung U, beziehungsweise VCC, der Stromverstärkung β und der Temperatur T ist.

Diese formelmäßige Herleitung der Gleichspannung (Vb) soll nun an Hand eines konkreten Beispiels erläutert werden. In diesem Beispiel haben die Widerstände (R1) 45 und 35 jeweils eine Größe von 8 kΩ, während der Widerstand (R2) 36 eine Größe von 2 kΩ aufweist. Für die Spannung UBE soll gelten:

UBE = 840 - 1.2 TmV.

Bei geeigneter Wahl der Emitterflächen n und m ergibt sich schließlich:

(1 + R1/R2)UTInnm = 360 + 1.2 TmV,

so daß sich der Wert für die Gleichspannung (Vb) schließlich zu 1.2 Volt ergibt, was der Bandreferenzspannung (Bandgap- Spannung) von Silizium entspricht.

In Fig. 4 ist ein simuliertes Spannungs-Verlaufsdiagramm dargestellt, das den Verlauf der durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 10 erzeugten Gleichspannung (Vb) in Ab­ hängigkeit von der Temperatur und der Versorgungsspannung (VCC) zeigt. Wie aus diesem Diagramme ersichtlich wird, stellt sich ab einer Versorgungsspannung (VCC) von etwa 2 Volt die Bandgap-Spannung von 1.2 Volt ein und zwar unabhän­ gig von der jeweils vorherrschenden Temperatur.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung 10 dargestellt. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung 10 entspricht in ihrem Grundaufbau sowie ihrer Grundfunktionsweise der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung 10, so daß gleiche Bauele­ mente mit identischen Bezugszeichen versehen sind und auf ei­ ne erneute Beschreibung des Grundaufbaus sowie der Grundfunk­ tionsweise verzichtet und dazu auf die Ausführungen zum Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 3 verwiesen wird.

Im Unterschied zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsva­ riante weist die Schaltungsanordnung 10 jeweils zwei oder mehr, in diesem Fall jeweils sechs zweite Bipolartransistoren 30 sowie vierte Bipolartransistoren 50 auf. Auf diese Weise können die relativen Emitterflächen n und m in entsprechender Weise variiert, im vorliegenden Fall vergrößert werden.

Unter der Annahme, daß die Widerstände 45 und 55 jeweils eine Größe von 8 kΩ aufweisen, der Widerstand 35, der im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel die beiden in Fig. 3 dargestell­ ten Widerstände 35 und 36 ersetzt, eine Größe von 10 kΩ auf­ weist und der Widerstand 60 eine Größe von 50 kΩ hat, läßt sich nach den obigen Formelherleitungen wiederum eine von äu­ ßeren Umgebungsbedingungen im wesentlichen unabhängige Gleichspannung (Vb) erzeugen, die beispielsweise den Wert der Bandgap-Spannung für Silizium von 1.2 Volt aufweist.

In Fig. 6 ist wiederum ein Spannungs-Verlaufsdiagramm darge­ stellt, das den Einfluß von Temperatur und Versorgungsspan­ nung auf die erzeugte Gleichspannung (Vb) darstellt. Wiederum ist aus dem Diagramm ersichtlich, daß sich bei einer Versor­ gungsspannung (VCC) von etwa 2 Volt die Bandgap-Spannung von 1.2 Volt einstellt. Ab der Versorgungsspannung (VCC) von etwa 2 Volt ist die Bandgap-Spannung unabhängig von Temperaturein­ flüssen sowie der Höhe der Versorgungsspannung (VCC).

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 10, die vorste­ hend an Hand zweier nicht ausschließlicher Ausführungsbei­ spiele näher erläutert wurde, wird es auf konstruktiv einfa­ che und damit kostengünstige Weise möglich, Gleichspannungen (Vb) hoher Stabilität zu erzeugen, ohne daß hierfür für diese Zwecke nachteilige pnp-Transistoren eingesetzt werden müßten.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung (Vb), mit wenigstens zwei kreuzweise verschalteten Bipo­ lartransistoren, von denen ein erster Bipolartransistor (20) vorgesehen ist, dessen Emitter (21) mit Ground (12) verbunden ist und von denen ein oder mehrere zweite(r) Bipolartransistor(en) (30) mit einer relativen Emitter­ fläche (n) vorgesehen ist/sind, wobei der/die Emitter (31) über wenigstens einen Widerstand (35, 36) mit Ground (12) verbunden ist/sind, und mit einem dritten Bipolar­ transistor (40), dessen Kollektor (43) mit einer Versor­ gungsspannungsquelle (11) verbunden ist und dessen Emit­ ter (41) über einen Widerstand (45) mit dem Kollektor (33) von dem wenigstens einen zweiten Bipolartransistor (30) und der Basis (22) des ersten Bipolartransistors (20) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere vierte(r) Bipolartransistor(en) (50) mit einer relativen Emitterfläche (m) vorgesehen ist/sind, wobei der/die Emitter (51) mit dem Kollektor (23) des ersten Bipolartransistors (20) und der Basis (32) des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors (30) verbunden ist/sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (52) des wenigstens einen vierten Bipolar­ transistors (50) mit der Versorgungsspannungsquelle (11) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (53) des wenigstens einen vierten Bipo­ lartransistors (50) mit der Basis (42) des dritten Bipolartransistors (40) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Emitter (31) des wenigstens einen zweiten Bi­ polartransistors (30) über zwei Widerstände (35, 36) mit Ground (12) verbunden ist/sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Widerstände (35) so groß ist wie der Widerstand (45) zwischen dem Emitter (41) des dritten Bi­ polartransistors (40) und dem Kollektor (33) des wenig­ stens einen zweiten Bipolartransistors (30).

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr, vorzugsweise sechs, zweite Bipolar­ transistoren (30) vorgesehen sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr, vorzugsweise sechs, vierte Bipolar­ transistoren (50) vorgesehen sind.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Gleichspannung (Vb) nach der Formel
Vb = UBE + I2(R1 + R2)
erzeugt, mit UBE = Basis-Emitter-Spannung des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors (30), R1, R2 = den Wi­ derständen (35, 36) zwischen dem/den Emitter(n) (31) des wenigstens einen zweiten Bipolartransistors (30) und Ground (12), sowie 12 dem an diesen Widerständen (35, 36) anliegenden Strom.

10. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 9 zum Erzeugen einer Gleichspannung in Höhe der Bandgap-Spannung von Silizium.

11. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 9 zum Erzeugen einer Referenzspannung, ins­ besondere einer Referenzspannung, die zumindest im we­ sentlichen unabhängig von äußeren Bedingungen ist.

12. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 zum Erzeugen einer Referenzspannung in Höhe der Bandgap- Spannung von Silizium.