DE10011670A1 - Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung - Google Patents

Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung

Info

Publication number
DE10011670A1
DE10011670A1 DE10011670A DE10011670A DE10011670A1 DE 10011670 A1 DE10011670 A1 DE 10011670A1 DE 10011670 A DE10011670 A DE 10011670A DE 10011670 A DE10011670 A DE 10011670A DE 10011670 A1 DE10011670 A1 DE 10011670A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
circuit arrangement
transistor
vcc
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10011670A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelm Wilhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10011670A priority Critical patent/DE10011670A1/de
Priority to DE50115269T priority patent/DE50115269D1/de
Priority to EP01105553A priority patent/EP1132793B1/de
Priority to AT01105553T priority patent/ATE453144T1/de
Publication of DE10011670A1 publication Critical patent/DE10011670A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/22Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
    • G05F3/222Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Es wird eine Schaltungsanordnung, insbesondere eine Bias-Schaltung (10), beschrieben, die zum Erzeugen einer Nutzspannung (V0) dient, die unabhängig vom tatsächlichen Wert der Versorgungsspannung (VCC) ist. Die Schaltungsanordnung (10) weist eine Vorrichtung (11) zum Erzeugen einer Referenzspannung und eine oder mehrere Kollektor-Stromquelle(n) auf, die jeweils aus einem Transistor (20, 30, 40) gebildet ist/sind. Die Basis (21, 31, 41) jedes Transistors (20, 30, 40) ist mit dem Ausgang (14) der Vorrichtung (11) zum Erzeugen der Referenzspannung verbunden. Der Emitter (22, 32, 42) jedes Transistors (20, 30, 40) ist mit Ground (13) verbunden und der Kollektor (23, 33, 43) jedes Transistors (20, 30, 40) ist mit einer Spannungsquelle (11) für die Versorgungsspannung (VCC) verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, insbesondere eine Bias-Schaltung, zum Erzeugen einer Nutzspan­ nung (V0).
Von derartigen Schaltungen, die beispielsweise in Form inte­ grierter Bipolarschaltungen vorliegen, wird in vielen Fällen gewünscht, daß sie mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen betrieben werden können. In der Regel bewegen sich diese Ver­ sorgungsspannungswerte in einem Bereich von etwa 3,3 Volt bis etwa 5 Volt, wobei jeweils ein Toleranzbereich von ±10% be­ rücksichtigt werden muß. Daraus folgt, daß ein Versorgungsspan­ nungsbereich zwischen etwa 3 Volt und etwa 5,5 Volt abgedeckt werden muß.
Schaltungsanordnungen der genannten Art werden in der Regel da­ zu verwendet, eine bestimmte, definierte Nutzspannung zu erzeu­ gen, die dann weiteren Nutzkreisschaltungen zur Verfügung ge­ stellt wird. Dabei ist es oftmals erwünscht, daß die erzeugte Nutzspannung möglichst unabhängig von äußeren Bedingungen, wie beispielsweise der Temperatur, verschiedenen Technologieparame­ tern und auch vom Wert der der Schaltungsanordnung zur Verfü­ gung gestellten Versorgungsspannung ist.
Dazu sind bisher eine ganze Reihe von unterschiedlichen Schal­ tungstypen entwickelt worden. In der US-A-5,859,560 ist bei­ spielsweise eine Schaltungsanordnung beschrieben, mit der eine temperaturkompensierte Stromquelle erzeugt werden kann. Diese Schaltung weist dazu unter anderem eine Bias-Schaltung auf.
Bekannte Schaltungskonzepte weisen in der Praxis jedoch häufig eine Reihe von Nachteilen auf. So ist es beispielsweise oftmals erforderlich, daß die in einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Referenzspannung erzeugte Referenzspannung über eine Regelein­ richtung geregelt werden muß, bevor sie als Nutzspannung an ei­ nen Nutzschaltkreis abgegeben werden kann. Die Regeleinrichtung benötigt jedoch üblicherweise eine Regelstrecke von mehreren hundert Millivolt, nicht selten sogar von bis zu 0,5 Volt, so daß dem Nutzschaltkreis anschließend nur noch eine um diesen Betrag verminderte Nutzspannung (V0) zur Verfügung steht. Wenn beispielsweise eine Nutzspannung (V0) von 3 Volt erzeugt werden soll und die Regeleinrichtung eine Regelstrecke von 0,5 Volt benötigt, steht dem Nutzschaltkreis somit nur noch eine verrin­ gerte Nutzspannung (V0) von je nach Schaltungsanordnungstyp 2 bis 2,5 Volt zur Verfügung.
Andere Schaltungsstypen verwenden für ihren Aufbau pnp-Tran­ sistoren, die in vielen Fällen nachteilig sind, da sie oftmals für die genannten Anwendungsfälle keine ausreichende Stromer­ giebigkeit aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine konstruk­ tiv einfache und kostengünstige Schaltungsanordnung bereitzu­ stellen, mit der unabhängig vom tatsächlichen Wert der Versor­ gungsspannung immer eine stabile, volle Nutzspannung (= untere Versorgungsspannungsgrenze) (V0) zur Verfügung gestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanord­ nung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merk­ male, Aspekte und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Erfindungsgemäß wird eine Schaltungsanordnung, insbesondere ei­ ne Bias-Schaltung, zum Erzeugen einer Nutzspannung (V0), die unabhängig vom tatsächlichen Wert der Versorgungsspannung (VCC) ist, bereitgestellt, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Referenzspannung und mit einer oder mehreren Kollektor-Strom­ quelle(n), die jeweils aus einem Transistor gebildet ist/sind, wobei die Basis des Transistors mit dem Ausgang der Vorrichtung zum Erzeugen einer Referenzspannung verbunden ist, der Emitter des Transistors mit Ground verbunden ist und der Kollektor des Transistors mit einer Spannungsquelle für die Versorgungsspan­ nung (VCC)v verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird es möglich, daß immer die volle Nutzspannung (V0) zur Verfügung gestellt werden kann. Die auf diese Weise erzeugte Nutzspannung (V0) kann beispielsweise 3 Volt betragen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Höhe der erzeugten Nutzspannung (V0) beschränkt, so daß durch die Schaltungsanordnung auch Nutzspan­ nungen (V0) mit beliebig anderen Werten erzeugt werden können.
Weiterhin benötigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung keine pnp-Transistoren, wodurch die weiter oben beschriebenen Nachteile vermieden werden können.
Erfindungsgemäß weist die Schaltungsanordnung zunächst eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Referenzspannung auf. Beispiele für geeignete Vorrichtungen werden im weiteren Verlauf der Be­ schreibung näher erläutert. Mit dem Ausgang dieser Vorrichtung ist eine oder mehrere Kollektor-Stromquelle(n) verbunden, die jeweils aus einem Transistor gebildet ist/sind. Die Verbindung des wenigstens einen Transistors mit dem Ausgang der Vorrich­ tung zum Erzeugen der Referenzspannung erfolgt über dessen Ba­ sis. Der Emitter des wenigstens einen Transistors ist mit Ground verbunden. Als Ground kann vorteilhaft die Versorgungsspannung (VEE) benutzt werden. Der Kollektor des wenigstens ei­ nen Transistors hingegen ist mit einer Spannungsquelle für die Versorgungsspannung (VCC) verbunden.
Diese Verbindung des Kollektors mit der Spannungsquelle für die Versorgungsspannung (VCC) kann auf verschiedene Weise erfolgen.
So ist es beispielsweise denkbar, daß der Kollektor direkt, et­ wa als Emitterfolger, mit der Spannungsquelle für die Versor­ gungsspannung (VCC) verbunden ist. In diesem Fall kann die Schaltungsanordnung auf sehr einfache Weise ausgestaltet wer­ den, da unterhalb der Durchbruchspannung die Versorgungsspan­ nung (VCC) keinen wesentlichen Einfluß mehr auf die Funktion der Schaltungsanordnung hat.
Es ist jedoch auch denkbar, daß der wenigstens eine, die Kol­ lektor-Stromquelle bildende Transistor, über einen Widerstand angeschlossen wird. Dazu kann zwischen dem Kollektor des wenig­ stens einen Transistors und der Spannungsquelle für die Versor­ gungsspannung (VCC) ein Widerstand geschaltet sein. Dieser Wi­ derstand kann beispielsweise als Arbeitswiderstand, Spannungs­ teiler oder dergleichen ausgebildet sein.
Bei Verwendung eines derartigen Widerstands wird ein von der Versorgungsspannung (VCC) gesteuerter Strom I eingespeist, der den Wert I = (VCC - V0)/R aufweist, mit VCC gleich der Versorgungs­ spannung, V0 der Nutzspannung und R gleich dem verwendeten Wi­ derstand.
Ein solcher aus dem die Kollektor-Stromquelle bildenden Transi­ stor und dem Widerstand gebildeter Schaltungsteil verhält sich wie eine von der Versorgungsspannung (VCC) unabhängige Span­ nungsquelle zur Erzeugung der Nutzspannung (V0), die einen ent­ sprechenden Innenwiderstand vom Wert R aufweist.
Je nach Bedarf und Anwendungsfall können die verwendeten Wider­ stände eine unterschiedliche Größe aufweisen. Dazu benötigt man unterschiedliche Kollektor-Stromquellen, die jeweils über eine entsprechende Anpassung der Emitterflächen des jeweiligen Tran­ sistors realisiert werden können.
Vorzugsweise können zwei oder mehr Kollektor-Stromquellen bil­ dende Transistoren vorgesehen sein.
Dabei kann jeder Kollektor jedes der Transistoren über jeweils einen eigenen Widerstand mit der Spannungsquelle für die Ver­ sorgungsspannung (VCC) verbunden sein.
In weiterer Ausgestaltung können die die Kollektor-Stromquellen bildenden Transistoren gemeinsam gesteuert werden.
Die Vorrichtung zum Erzeugen einer Referenzspannung kann auf verschiedene Art und Weise gebildet werden.
So ist es beispielsweise denkbar, daß die Vorrichtung zum Er­ zeugen einer Referenzspannung einen Operationsverstärker auf­ weist.
Vorteilhaft kann die Vorrichtung zum Erzeugen einer Referenz­ spannung auch eine sogenannte Bandgap-Schaltung aufweisen. Eine derartige Schaltung macht es möglich, eine temperaturunabhängi­ ge Nutzspannung (V0) zu erzeugen. Bandgap-Schaltungen basieren auf dem Grundprinzip, das eine Spannung mit negativem Tempera­ turkoeffizienten zu einer Spannung mit positivem Temperatur­ koeffizienten derart hinzu addiert wird, daß der Temperatur­ koeffizient Null wird. Bei integrierten Bandgap-Schaltungen entsteht dabei beispielsweise eine Spannung, die dem Bandlüc­ kenabstand (Bandgap) des Halbleitermaterials entspricht. Die Bandgap-Spannung für Silizium liegt bei etwa 1.2 Volt. Eine vorteilhafte Ausführungsform für eine derartige Bandgap-Schal­ tung ist beispielsweise in der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten Patentanmeldung (GR 00 P 8030 DE) beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vor­ liegenden Erfindung miteinbezogen wird.
Vorteilhaft kann der Wert der Versorgungsspannung (VCC) in ei­ nem Bereich zwischen 3 Volt und 5,5 Volt liegen. Dieser Bereich entspricht in etwa dem Bereich der Versorgungsspannung (VCC), die bei CMOS-Schaltungen gefordert werden.
Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als in­ tegrierte Bipolarschaltung ausgebildet sein.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanord­ nung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanord­ nung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein simuliertes Spannungs-Verlaufsdiagramm der in einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 erzeugten Nutzspannung (V0) bei Variation der Versorgungsspannung (VCC);
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä­ ßen Schaltungsanordnung; und
Fig. 5 ein simuliertes Spannungs-Verlaufsdiagramm der in einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 erzeugten Nutzspannung (V0) bei Variation der Versorgungsspannung (VCC) sowie bei unter­ schiedlichen Temperaturwerten.
In Fig. 1 ist eine als Bias-Schaltung ausgebildete Schaltungs­ anordnung 10 dargestellt, mit eine Nutzspannung (V0) erzeugt werden kann, die unabhängig vom tatsächlichen Wert der Versor­ gungsspannung (VCC) ist.
Die Schaltungsanordnung 10 weist zunächst eine Vorrichtung 11 zum Erzeugen einer Referenzspannung auf, die im vorliegenden Beispiel als Operationsverstärker 50 ausgebildet ist. Das im Operationsverstärker 50 erzeugte Spannungssignal wird über ei­ nen Ausgang 14 der Vorrichtung 11 zum Erzeugen der Referenz­ spannung an weitere Bauelemente der Schaltungsanordnung 10 wei­ tergegeben.
Die Versorgungsspannung (VCC) soll in einem Bereich zwischen 3 und 5 Volt variieren können, wobei dennoch immer eine stabile volle Nutzspannung (V0) von 3 Volt erzeugt werden soll, die dann einem der Schaltungsanordnung 10 nachgeschalteten Nutz­ schaltkreis (nicht dargestellt) zur Verfügung gestellt werden kann.
Um dies zu erreichen, sind in der Schaltungsanordnung 10 ein oder mehrere Kollektor-Stromquellen vorgesehen, die jeweils aus einem Transistor gebildet ist/sind. In der Schaltungsanordnung 10 gemäß Fig. 1 sind insgesamt drei Kollektor-Stromquellen ge­ zeigt, die jeweils aus einem Transistor 20, 30, 40 gebildet sind. Natürlich kann die Zahl der Kollektor-Stromquellen je nach Anwendungsfall beliebig variieren.
Die Basis 21, 31, 41 jedes Transistors 20, 30, 40 ist mit dem Ausgang 14 der Vorrichtung 11 zum Erzeugen der Referenzspannung verbunden. Der Emitter 22, 32, 42 jedes Transistors 20, 30, 40 ist mit Ground 13 verbunden, das im vorliegenden Ausführungs­ beispiel die Versorgungsspannung (VEE) ist. Die Kollektoren 23, 33, 43 der Transistoren 20, 30, 40 sind jeweils mit einer Span­ nungsquelle 12 für die Versorgungsspannung (VCC) verbunden.
Zwischen den Kollektoren 23, 33, 43 und der Spannungsquelle 12 für die Versorgungsspannung (VCC) ist jeweils ein Widerstand 25, 35, 45 zwischengeschaltet. Bei Verwendung solcher Wider­ stände 25, 35, 45 mit dem jeweiligen Wert R wird ein von der Versorgungsspannung (VCC) gesteuerter Strom I erzeugt und ein­ gespeist, der den Wert I = (VCC - V0)/R hat.
Die aus den jeweiligen Transistoren 20, 30, 40 sowie den Wider­ ständen 25, 35, 45 gebildeten Spannungsteile verhalten sich wie eine von der Versorgungsspannung (VCC) unabhängige Spannungs­ quelle für die Nutzspannung (V0) mit einem Innenwiderstand vom Wert R. Für unterschiedlich große Widerstände R werden unter­ schiedlich dimensionierte Spannungsquellen benötigt. Dies kann durch eine Anpassung der Transistoren 20, 30, 40 über deren je­ weilige Emitterflächen A erfolgen. Wie im Hinblick auf den Transistor 40 und den Widerstand 45 dargestellt ist, wird bei größer werdenden Emitterflächen A . x die erforderlichen Werte der Widerstände R/x immer geringer.
Die einzelnen als Kollektor-Stromquellen ausgebildeten Transi­ storen 20, 30, 40 werden vorteilhaft gemeinsam gesteuert. Bei dem Widerstand 25 kann es sich um einen sogenannten "Dummy- Widerstand" handeln, der zur Regelung dient. Ebenso übernimmt der Operationsverstärker 50 auch Regelfunktionen, indem er den ausgegebenen Referenzspannungswert auf den gewünschten Wert re­ gelt.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungs­ anordnung 10 dargestellt, in der die einzelnen Elemente zu Si­ mulationszwecken konkrete Werte aufweisen.
Wiederum ist eine Vorrichtung 11 zum Erzeugen einer Referenz­ spannung vorgesehen, die diesmal aus einer Anzahl von Transi­ storen 60, 61, 62, 63, 64 sowie einer Anzahl von Widerständen 65, 66, 67, 68 aufgebaut ist. Der Widerstand 65 hat eine Größe von 2 kΩ, der Widerstand 66 eine Größe von 1 kΩ, der Wider­ stand 67 eine Größe von 10 kΩ und der Widerstand 68 eine Größe von 3 kΩ.
Die Spannungsquelle 12 stellt eine Versorgungsspannung (VCC) in der Höhe von 3-5 Volt zur Verfügung. Als erzeugte Referenz­ spannung dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Emitter- Basisstrecke des Transistors (T1) 63 sowie der Spannungsquelle (V2) mit einem Wert von 2,13 Volt, was zusammen eine Referenz­ spannung von 3 Volt ausmacht.
Diese Referenzspannung von 3 Volt wird über den Ausgang 14 der Vorrichtung 11 an die nachgeschalteten Kollektor-Stromquellen abgegeben. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entspricht der Aufbau dieser Spannungsquellen mit den Transistoren 20, 30, 40 sowie den jeweils dazugeschalteten Widerständen 25, 35, 45 demjenigen Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, so daß gleiche Bauelemente mit identischen Bezugsziffern versehen sind und auf eine erneute Beschreibung des Grundaufbaus ver­ zichtet wird.
Der Widerstand 25 weist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 einen Wert von 2 kΩ auf, während der Widerstand 35 einen Wert von 1.120 Ω und der Widerstand 45 einen Wert von 2 kΩ hat.
Über die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung 10 wird es möglich, eine Nutzspannung (V0) zu erzeugen, die unabhängig vom tatsächlichen Wert der Versorgungsspannung (VCC) ist, die zwi­ schen 3 und 5 Volt liegen kann. Dies wird aus dem simulierten Spannungs-Verlaufsdiagramm ersichtlich, das in Fig. 3 darge­ stellt ist.
In Fig. 3 ist der Verlauf der erzeugten Nutzspannung (V0) in Abhängigkeit von verschiedenen Versorgungsspannungen (VCC) auf­ getragen. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, stellt sich ab einer Versorgungsspannung (VCC) von 3 Volt eine stabile Nutz­ spannung (V0) in Höhe von 3 Volt ein, und zwar unabhängig da­ von, ob die Versorgungsspannung (VCC) 3 Volt, 5 Volt oder mehr beträgt. Die Schaltungsanordnung 10 ist somit geeignet, eine stabile und volle Nutzspannung (V0) für einen großen Versor­ gungsspannungsbereich, der dem erforderlichen Bereich von CMOS- Schaltungen entspricht, bereitzustellen.
In Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung 10 dargestellt, in der die Referenzspannung durch eine Bandgap-Spannungsquelle 80 er­ zeugt wird. Die Bandgap-Schaltung 80 weist eine Reihe von Tran­ sistoren 81, 82, 83, 84, 85 sowie eine Anzahl von Widerständen 86, 87, 88 auf. Der Widerstand 86 hat einen Wert von 2 kΩ, während der Widerstand 87 einen Wert von 1.400 Ω und der Wi­ derstand 88 einen Wert von 2 kΩ aufweist. Über die Bandgap- Schaltung 80 wird eine temperaturunabhängige Referenzspannung UB erzeugt, die bei Verwendung von Silizium als Halbleitermate­ rial beispielsweise einen Wert von etwa 1.2 Volt aufweist.
Die auf diese Weise erzeugte Bandgap-Spannung UB wird in einem Regler 90, der aus einem Transistor 91, 92 sowie Widerständen 93, 94, 95 gebildet ist, in erforderlicher Weise nachgeregelt. Dabei weist der Widerstand 93 einen Wert von 2 kΩ, der Wider­ stand 94 einen Wert von 240 Ω und der Widerstand 95 einen Wert von 5 kΩ auf.
Sowohl der Regler 90 als auch die Bandgap-Schaltung 80 sind Be­ standteil der Vorrichtung 11 zum Erzeugen einer Referenzspan­ nung.
Auf der rechten Seite des Reglers 90 ist ein Vervielfacher 100 für die Bandgap-Spannung UB vorgesehen, der aus einer Anzahl von Transistoren 101, 102, 103, 104 sowie verschiedenen Wider­ ständen 105, 106, 107 aufgebaut ist. Der Widerstand 105 hat ei­ nen Wert von 2 kΩ, während der Widerstand 106 einen Wert von 2 kΩ und der Widerstand 107 einen Wert von 5 kΩ aufweist. Im Vervielfacher 100 tritt die in der Bandgap-Schaltung 80 erzeug­ te Bandgap-Spannung UB noch einmal auf, wobei sie hier um den Faktor (1 + R12/R14) vergrößert wird, wobei es sich bei dem Wi­ derstand R12 um den widerstand 105 und bei dem Widerstand R14 um den Widerstand 106 handelt. Auf diese Weise wird eine Gesam­ treferenzspannung von beispielsweise 3 Volt erreicht.
Die auf diese Weise erzeugte Referenzspannung wird über den Ausgang 14 der Vorrichtung 11 zum Erzeugen der Referenzspannung an die die Kollektor-Stromquellen bildenden Transistoren 20, 30 weitergeleitet. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind nur zwei Transistoren 20, 30 dargestellt, die in ihrem Grundaufbau jedoch den in Fig. 1 und 2 beschriebenen Transistoren entspre­ chen, so daß im Hinblick auf deren Aufbau sowie deren Funkti­ onsweise auf die Ausführungen zu den Fig. 1 und 2 verwiesen wird.
Die Kollektoren der beiden Transistoren 20, 30 sind über ent­ sprechende Widerstände 25, 35 mit der Spannungsquelle 12 für die Versorgungsspannung (VCC) verbunden. Die beiden Widerstände 25, 35 weisen dabei jeweils einen Wert von 2 kΩ auf.
Durch die Bezeichnung "weitere Stromquellen" am rechten Rand der Schaltungsanordnung 10 wird verdeutlicht, daß die Anzahl der die Kollektor-Stromquellen bildenden Transistoren je nach Bedarf und Anwendungsfall variiert werden kann. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl derartiger Transistoren be­ ziehungsweise Stromquellen beschränkt.
Durch die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung kann eine Nutzspannung (V0) erzeugt werden, die nicht nur unabhängig vom tatsächlichen Wert der Versorgungsspannung (VCC) ist, sondern die gleichzeitig auch unabhängig von der jeweils vorherrschen­ den Temperatur ist. Dies wird aus dem simulierten Spannungs- Verlaufsdiagramm in Fig. 5 ersichtlich.
Das in Fig. 5 dargestellte Spannungs-Verlaufsdiagramm zeigt den Wert der Nutzspannung (V0) sowohl in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung (VCC) als auch in Abhängigkeit von unter­ schiedlichen Temperaturen, im vorliegenden Fall 0°C, 50°C sowie 100°C. Wie aus der simulierten Spannungskurve für die Nutzspan­ nung (V0) ersichtlich wird, stellt sich ab einer Versorgungs­ spannung (VCC) von 3 Volt eine stabile, volle Nutzspannung (V0) von 3 Volt ein, die auch bei zunehmender Größe der Versorgungs­ spannung (VCC) bis hinauf zu mehr als 5 Volt stabil bleibt. Gleichzeitig ist die durch die in Fig. 4 dargestellte Schal­ tungsanordnung 10 erzeugte Nutzspannung (V0) auch unabhängig von der vorherrschenden Temperatur.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung (10), zum Erzeugen einer Nutzspannung (V0), die unabhängig vom tat­ sächlichen Wert der Versorgungsspannung (VCC) ist, mit ei­ ner Vorrichtung (11) zum Erzeugen einer Referenzspannung und mit einer oder mehreren Kollektor-Stromquelle(n), die jeweils aus einem Transistor (20; 30; 40) gebildet ist/sind, wobei die Basis (21; 31; 41) des Transistors (20; 30; 40) mit dem Ausgang (14) der Vorrichtung (11) zum Erzeugen ei­ ner Referenzspannung verbunden ist, der Emitter (22; 32; 42) des Transistors (20; 30; 40) mit Ground (13) verbunden ist und der Kollektor (23; 33; 43) des Transistors (20; 30; 40) mit einer Spannungsquelle (12) für die Versorgungsspan­ nung (VCC) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor (23; 33; 43) des wenigstens einen Transistors (20; 30; 40) und der Spannungsquelle (12) für die Versorgungsspannung (VCC) ein Widerstand (25; 35; 45) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Kollek­ tor-Stromquellen bildende Transistoren (20; 30; 40) vorge­ sehen sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kollektor (23, 33, 43) jedes der Transistoren (20; 30; 40) über jeweils einen Widerstand (25, 35, 45) mit der Spannungsquelle (12) für Versorgungsspannung (VCC) verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kollektor-Stromquellen bildenden Transistoren (20, 30, 40) gemeinsam gesteuert werden.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung (11) zum Erzeugen einer Referenzspannung einen Operationsverstärker (50) aufweist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung (11) zum Erzeugen einer Referenzspannung eine Bandgap-Schaltung (80) aufweist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Versorgungsspannung (VCC) in einem Bereich zwischen 3 Volt und 5,5 Volt liegt.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese als integrierte Bipolarschaltung ausgebildet ist.
DE10011670A 2000-03-10 2000-03-10 Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung Withdrawn DE10011670A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10011670A DE10011670A1 (de) 2000-03-10 2000-03-10 Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung
DE50115269T DE50115269D1 (de) 2000-03-10 2001-03-06 Bias-Schaltung
EP01105553A EP1132793B1 (de) 2000-03-10 2001-03-06 Bias-Schaltung
AT01105553T ATE453144T1 (de) 2000-03-10 2001-03-06 Bias-schaltung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10011670A DE10011670A1 (de) 2000-03-10 2000-03-10 Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10011670A1 true DE10011670A1 (de) 2001-09-20

Family

ID=7634208

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10011670A Withdrawn DE10011670A1 (de) 2000-03-10 2000-03-10 Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung
DE50115269T Expired - Lifetime DE50115269D1 (de) 2000-03-10 2001-03-06 Bias-Schaltung

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE50115269T Expired - Lifetime DE50115269D1 (de) 2000-03-10 2001-03-06 Bias-Schaltung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1132793B1 (de)
AT (1) ATE453144T1 (de)
DE (2) DE10011670A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113865A1 (de) * 1982-12-17 1984-07-25 Hitachi, Ltd. Integrierte Halbleiterschaltung
DE19535807C1 (de) * 1995-09-26 1996-10-24 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Biaspotentials
US5859560A (en) * 1993-02-11 1999-01-12 Benchmarq Microelectroanics, Inc. Temperature compensated bias generator
US5880624A (en) * 1994-07-08 1999-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Constant potential generating circuit and semiconductor device using same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3743850A (en) * 1972-06-12 1973-07-03 Motorola Inc Integrated current supply circuit
JPH0535350A (ja) * 1991-07-26 1993-02-12 Nec Yamagata Ltd 定電流源
EP0745921B1 (de) * 1995-05-31 2002-11-27 STMicroelectronics S.r.l. Transistorstromgeneratorstufe für integrierte Analogschaltungen
DE19609831A1 (de) * 1996-03-13 1997-09-18 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zum Liefern eines Gleichstromes
JP3461276B2 (ja) * 1998-01-09 2003-10-27 日本プレシジョン・サーキッツ株式会社 電流供給回路およびバイアス電圧回路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113865A1 (de) * 1982-12-17 1984-07-25 Hitachi, Ltd. Integrierte Halbleiterschaltung
US5859560A (en) * 1993-02-11 1999-01-12 Benchmarq Microelectroanics, Inc. Temperature compensated bias generator
US5880624A (en) * 1994-07-08 1999-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Constant potential generating circuit and semiconductor device using same
DE19535807C1 (de) * 1995-09-26 1996-10-24 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Biaspotentials

Also Published As

Publication number Publication date
ATE453144T1 (de) 2010-01-15
DE50115269D1 (de) 2010-02-04
EP1132793A1 (de) 2001-09-12
EP1132793B1 (de) 2009-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3001552C2 (de)
DE3138078C2 (de) Differenzverstärker
DE2113630A1 (de) Elektrische Regelschaltung
DE102017125831B4 (de) Bandlücke-Referenzspannungsschaltung, kaskadierte Bandlücke-Referenzspannungsschaltung und Verfahren zum Generieren einer temperaturstabilen Referenzspannung
EP0080567B1 (de) Integrierte Stromquellen -Halbleiterschaltungsanordnung
DE102019209071B4 (de) Spannungsgenerator
EP0046482A1 (de) Schaltung zum Angleichen der Signalverzögerungszeiten von untereinander verbundenen Halbleiterchips
DE3713107C2 (de) Schaltung zur Erzeugung von konstanten Spannungen in CMOS-Technologie
DE1948851A1 (de) Signaluebertragungsschaltung,insbesondere Phasenteilerschaltung
DE2401978A1 (de) Temperaturempfindlicher steuerschalter
DE3420068C2 (de)
DE10218097A1 (de) Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung
DE2750998A1 (de) Bezugsspannungsschaltung
DE2636198B2 (de) Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Spannung zwischen einer Eingangsund einer Ausgangsklemme
DE3433817C2 (de)
DE3102398C2 (de)
EP0057351A2 (de) Schaltung zum Angleichen der Signalverzögerungszeiten von miteinander verbundenen Halbleiterschaltungen
DE2354340A1 (de) Vorspannungsschaltung fuer einen transistor
DE10047620B4 (de) Schaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung auf einem Halbleiterchip
DE3243706C1 (de) ECL-TTL-Signalpegelwandler
DE10011670A1 (de) Schaltungsanordnung, insbesondere Bias-Schaltung
DE1588265A1 (de) Gleichrichter zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom
DE3603799A1 (de) Stromspiegelschaltung
DE2647640A1 (de) Konstantstromgenerator
EP0575587B1 (de) Schaltungsanordung zur unterspannungserkennung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee