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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stromspiegelanordnung mit Kaskode-Stufe
gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 (
EP 095389101 )
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Stromspiegel
sind als Grundschaltungen der Halbleiter-Schaltungstechnik bekannt und beispielsweise
in dem Dokument U. Tietze, Ch. Schenk: "Halbleiter-Schaltungstechnik", 10. Auflage 1993, Seiten
62 und 63, in ihrem Aufbau mit Transistoren beschrieben.
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Stromspiegelschaltungen
können
in unterschiedlichen Schaltungstechniken oder Integrationsprozessen
angewandt werden, wie beispielsweise in Bipolar-Schaltungstechnik
oder in Metall-Isolator-Halbleiter(MIS)-Schaltungstechnik.
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1 zeigt
einen gattungsgemäßen, bekannten
Stromspiegel mit Kaskode-Stufe. Der eigentliche Stromspiegel umfasst
zwei jeweils mit einem Anschluss ihrer gesteuerten Strecken gegen
einen Bezugspotentialanschluss 1 geschaltete Transistoren 2, 3.
Die Transistoren 2, 3 des Stromspiegels sind vorliegend
jeweils vom n-Leitfähigkeitstyp,
das heißt
N-Kanal-Transistoren. Die Steueranschlüsse der Transistoren 2, 3 werden
auch als Gate bezeichnet und sind unmittelbar miteinander verbunden.
Der eingangsseitige Transistor 2 des Stromspiegels hat eine
gesteuerte Strecke, die mit einem ersten Anschluss mit dem Gate-Anschluss
des Stromspiegeltransistors 2 und mit einem weiteren Anschluss
mit dem Bezugspotentialsanschluss 1 verbunden ist. Der mit
dem Gate-Anschluss des Transistors 2 verbundene Anschluss
der gesteuerten Strecke des Transistors 2 ist über die
gesteuerte Strecke eines ersten Kaskode- Transistors 9 und über eine
Stromquelle 4 an einen Versorgungspotentialanschluss 5 geschaltet.
Die Stromquelle 4 repräsentiert
einen der Stromspiegelanordnung mit Kaskode zuzuführenden
Eingangsstrom.
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Auch
der ausgangsseitige Transistor 3 des Stromspiegels von 1 hat
eine gesteuerte Strecke, die einerseits mit dem Bezugspotentialanschluss 1 und
andererseits über
einen zweiten Kaskode-Transistor 10 mit einem Anschluss
einer gesteuerten Strecke eines weiteren Transistors 6 verbunden
ist. Der weitere Transistor 6 ist mit einem weiteren Anschluss
seiner gesteuerten Strecke mit dem Versorgungspotentialanschluss 5 der
Schaltung verbunden und hat einen p-Leitfähigkeitstyp. Der weitere Transistor 6 ist
bezüglich
der Stromspiegeltransistoren 2, 3, aber auch gegenüber den
Kaskode-Transistoren 9, 10 vom entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp.
Der Steueranschluss des Transistors 6 ist mit demjenigen
Anschluss seiner gesteuerten Strecke verbunden, der auch mit dem
Kaskode-Transistor 10 verbunden
ist.
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Die
Kaskode-Stufe der Stromspiegelanordnung von 1 umfasst
die beiden Kaskode-Transistoren 9, 10, von denen
der erste Kaskode-Transistor 9 in den eingangsseitigen
Strompfad zwischen Stromquelle 4 und Transistor 2 geschaltet
ist. Der zweite Transistor 10 der Kaskode-Stufe ist in
den ausgangsseitigen Strompfad der Anordnung zwischen den als Diode
verschalteten, weiteren Transistor 6 und den ausgangsseitigen
Stromspiegeltransistor 3 geschaltet. Die Transistoren 9, 10 bilden
selbst wiederum miteinander einen Stromspiegel, wobei der erste
Kaskode-Transistor 9 den eingangsseitigen Transistor des
Kaskode-Stromspiegels 9, 10 bildet.
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Die
Schaltung gemäß 1 kann
zur Erzeugung zweier komplementärer
Bias-Signale verwendet werden. Hierfür sind Ausgangsanschlüsse 7, 8 gebildet.
Ein erster Ausgangsanschluss 7 zur Bereitstellung eines
Bias-Signals NBIAS ist am gemeinsamen Gate-Anschluss der Stromspiegeltransistoren 2, 3 und
damit am Verbindungsknoten des Stromspiegeltransistors 2 mit
dem Kaskode-Transistor 9 gebildet. Ein weiterer Ausgangsanschluss 8 ist
mit dem Steueranschluss des weiteren Transistors 6 und
mit dem Verbindungsknoten zwischen weiterem Transistor 6 und
zweitem Kaskode-Transistor 10 gebildet. Der Ausgangsanschluss 8 dient
als Ausgang zum Abgreifen eines Bias-Signals PBIAS für p-MOS-Bauteile. Das am ersten
Ausgangsanschluss abgreifbare Bias-Signal NBIAS dient zur Ansteuerung
von MOS-Bauteilen vom n-Leitfähigkeitstyp.
Die beiden Bias-Signale
PBIAS, NBIAS können
beispielsweise zur Arbeitspunkteinstellung weiterer, in 1 nicht eingezeichneter
Bauteile verwendet werden.
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Bei
der Schaltung von 1 sind im eingangsseitigen Strompfad 4, 9, 2 bei
der Bereitstellung eines Eingangssignals für den Stromspiegel mittels
Stromquelle 4 die Source-Drain-Spannungen der Transistoren 2, 9 von
der bereitgestellten Versorgungsspannung zu subtrahieren, um den
verbleibenden Spannungsbereich für
das Eingangssignal zu ermitteln. Dieser verbleibende Aussteuerbereich
oder Eingangsspannungsbereich wird auch als Headroom bezeichnet.
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In
dem Dokument
US 6,528,981
B1 ist ein Stromspiegel angegeben, der mit einer zweistufigen Kaskode
beschaffen ist, wie dort in
1 gezeigt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromspiegelanordnung anzugeben,
die an ihrem Eingang bei gleicher Versorgungsspannung einen größeren Aussteuerbereich
bietet und dabei einen Aufbau mit Kaskode-Stufe haben kann.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
eine Stromspiegelanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Nach
dem vorgeschlagenen Prinzip wird der erste Kaskode-Transistor, der gemeinsam
mit dem ersten Stromspiegeltransistor einen gemeinsamen Eingangsstrompfad
bildet, in mehrere Teiltransistoren aufgeteilt. Die Teiltransistoren
haben jeweils gesteuerte Strecken, die miteinander eine Serienschaltung
bilden. Ebenso ist auch der zweite Kaskode-Transistor in mehrere
Teiltransistoren unterteilt. Auch diese Teiltransistoren sind miteinander
in einer Serienschaltung bezüglich
ihrer gesteuerten Strecken verschaltet.
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Nach
dem vorgeschlagenen Prinzip ist es möglich, den gemeinsamen Steueranschluss
der Stromspiegeltransistoren an einem der durch die Aufteilung in
Teiltransistoren gebildeten Zwischenknoten im ersten Kaskode-Transistor
anzuschließen. Demnach
muss der gemeinsame Steueranschluss der Stromspiegeltransistoren
nicht mehr zwangsläufig
zwischen dem ersten Kaskode-Transistor und dem ersten Stromspiegeltransistor
angeschlossen sein, sondern kann zwischen Teiltransistoren angeschlossen
sein.
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Dadurch
wird die minimal nötige
Eingangsspannung um eine bestimmte Anzahl von über den gesteuerten Strecken
der Teiltransistoren abfallenden Teilspannungen reduziert. Somit
wiederum ist der Eingangsspannungsbereich, Englisch: Headroom, des
Stromspiegels bei gleicher Versorgungsspannung vergrößert. Umgekehrt
kann bei entsprechender Aufgabenstellung mit dem vorgeschlagenen Prinzip
die Versorgungsspannung bei gleichem Aussteuerbereich reduziert
werden.
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Vorliegend
ist der Begriff Kaskode-Transistor nicht im engeren Sinn verstanden,
vielmehr kann das vorgeschlagene Prinzip auch auf andere Stromspiegelanordnungen
mit mehreren gestapelten Transistoren angewendet werden, beispielweise
auf sogenannte Wilson-Stromspiegel.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
bildet der erste Kaskode-Transistor bezüglich des ersten Stromspiegeltransistors
eine Kaskode-Stufe. Entsprechend bildet der zweite Kaskode-Transistor bezüglich des
zweiten Stromspiegeltransistors eine Kaskode-Stufe.
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Nach
dem vorgeschlagenen Prinzip ist der gemeinsame Steueranschluss des
ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors mit einem Verbindungsknoten
verbunden. Der Verbindungsknoten ist dabei zwischen zwei Teiltransistoren
des ersten Kaskode-Transistors
gebildet.
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Bevorzugt
ist bei einer Aufteilung des ersten Kaskode-Transistors in mehr als zwei Teiltransistoren vorgesehen,
den Verbindungsknoten zwischen lediglich einem Teiltransistor einerseits
und allen übrigen Teiltransistoren
des ersten Kaskode-Transistors bis auf diesen einen Teiltransistor
andererseits vorzusehen. Demnach ist lediglich ein Teiltransistor
des ersten Kaskode-Transistors bezüglich seiner gesteuerten Strecke
zwischen den Verbindungsknoten und einen Eingang des Stromspiegels
beziehungsweise eine dort angeschaltete Stromquelle geschaltet.
Dieser eine Teiltransistor ist bevorzugt in Sättigung zu betreiben, während die übrigen Teiltransistoren
im ihrem linearen Bereich arbeiten dürfen.
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Nach
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
ist an der dem zweiten Stromspiegeltransistor abgewandten Seite
des zweiten Kaskode-Transistors ein Ausgangstransistor angeschlossen.
Am Ausgangstransistor ist ein Ausgangsanschluss gebildet, der zur
Abgabe eines ersten Stroms dient. Ein weiterer Ausgangsanschluss
zur Bereitstellung eines zweiten Stroms ist an demjenigen Verbindungsknoten
gebildet, mit dem der gemeinsame Steueranschluss der beiden Stromspiegeltransistoren
verbunden ist. Dadurch ist es möglich,
zwei unterschiedliche Bias-Signale für Halbleiterbauteile von komplementärem Leitfähigkeitstyp bereitzustellen.
So kann beispielsweise bei Ausführung
der Schaltung in MOS-Schaltungstechnik ein Bias-Signal NBIAS für n-MOS-Bauteils
und ein PBIAS-Signal für
p-MOS-Bauteile bereitgestellt werden. Dabei zeichnen sich nach dem
vorgeschlagenen Prinzip die komplementären Bias-Ströme durch eine
hohe Übereinstimmung
aus. Durch die hohe Übereinstimmung
zwischen NBIAS- und PBIAS-Signal können Transistoren von komplementärem Leitfähigkeitstyp
in jeweils übereinstimmenden
Arbeitspunkten betrieben werden und/oder Schaltungen mit hoher Symmetrie
und gutem Matching geschaffen werden.
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Die
Teiltransistoren des ersten Kaskode-Transistors haben bevorzugt
je einen Steueranschluss, wobei alle Steueranschlüsse der
Teiltransistoren miteinander verbunden sind. Ebenso sind auch die
Steueranschlüsse
der Teiltransistoren des zweiten Kaskode-Transistors alle miteinander
verbunden. Die Steueranschlüsse
der Teiltransistoren des ersten Kaskode-Transistors und die Steueranschlüsse der Teiltransistoren
des zweiten Kaskode-Transistors sind bevorzugt ebenfalls miteinander
verbunden.
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Bevorzugt
sind der Ausgangstransistor, der zweite Kaskode-Transistor und der zweite Stromspiegeltransistor
in einem gemeinsamen Ausgangsstrompfad in einer Serienschaltung
angeordnet, wobei der gemeinsame Strompfad zwischen einen Versorgungspotentialanschluss
und einen Bezugspotentialanschluss geschaltet ist.
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Ebenso
bevorzugt sind der erste Kaskode-Transistor und der erste Stromspiegeltransistor in
einem gemeinsamen Eingangsstrompfad angeordnet.
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Der
Ausgangstransistor ist bevorzugt als Diode verschaltet.
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Der
Leitfähigkeitstyp
des Ausgangstransistors einerseits und der Leitfähigkeitstyp der beiden Kaskode-Transistoren
andererseits sind bevorzugt zu einander komplementär. Dabei
haben die Kaskode-Transistoren bevorzugt den gleichen Leitfähigkeitstyp
wie die Stromspiegeltransistoren.
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Der
erste Kaskode-Transistor und der erste Stromspiegeltransistor sind
bevorzugt gemeinsam mit einer Stromquelle in einem gemeinsamen Eingangsstrompfad
angeordnet. Die Stromquelle repräsentiert
dabei denjenigen Strom, der dem Stromspiegel zuzuführen ist.
Die Stromquelle, der erste Kaskode-Transistor und der erste Stromspiegeltransistor sind
bevorzugt in einer Serienschaltung zwischen einen Versorgungs- und
einen Bezugspotentialanschluss geschaltet. In dieser Weiterbildung
der Erfindung sind die Kaskode-Transistoren bevorzugt jeweils zwischen
einen Stromspiegeltransistor einerseits und den Ausgangstransistor
beziehungsweise die Stromquelle andererseits geschaltet.
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In
einer anderen, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist von dem zweiten Kaskode-Transistor
und dem ersten Kaskode-Transistor ein Rückkopplungs-Stromspiegel gebildet.
Dabei ist der zweite Kaskode-Transistor als Diode verschaltet. In
diesem Fall bildet der zweite Stromspiegeltransistor bezüglich des
Hauptstromspiegels den eingangsseitigen Stromspiegeltransistor und
ist deshalb anstelle des ersten Stromspiegeltransistors als Diode
verschaltet. In dieser Ausführungsform
ist demnach ein Wilson-Stromspiegel gebildet. Die Stromspiegelanordnung
ist bevorzugt in integrierter Schaltungsbauweise aufgebaut.
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Die
Stromspiegelanordnung ist bevorzugt in der sogenannten Complementary
Metal Oxide Semiconductor, CMOS-Schaltungstechnik aufgebaut. Weitere
Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des vorgeschlagenen
Prinzips sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Stromspiegelanordnung mit Kaskode-Stufe,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Stromspiegelanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip mit
Kaskode-Stufe,
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3 eine
Stromspiegelanordnung nach Wilson, und
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Stromspiegelanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip bei
einem Wilson-Stromspiegel.
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1 zeigt
eine Stromspiegelanordnung mit Kaskode-Stufe. Die Schaltung von 1 wurde
bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert und soll deshalb an dieser
Stelle nicht noch einmal beschrieben werden.
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2 zeigt
eine Stromspiegelanordnung an einem ersten Ausführungsbeispiel nach dem vorgeschlagenen
Prinzip. Es ist ein erster Stromspiegeltransistor 2 vorgesehen,
der mit einem zweiten Stromspiegeltransistor 3 einen Stromspiegel
bildet. Die gesteuerten Strecken der beiden Stromspiegeltransistoren 2, 3 sind
mit je einem ihrer Anschlüsse mit
einem Bezugspotentialanschluss 1 verbunden. Die Steueranschlüsse der
Stromspiegeltransistoren sind miteinander verbunden. Der weitere
Anschluss der gesteuerten Strecken der Stromspiegeltransistoren 2, 3 ist
mit je einem Kaskode-Transistor 11, 12 verbunden.
Der erste Kaskode-Transistor 11 und der zweite Kaskode-Transistor 12 weisen
jeweils mehrere, bezüglich
ihrer gesteuerten Strecken seriell miteinander verschaltete Teiltransistoren 13, 14, 15; 16, 17, 18 auf.
Die Teiltransistoren 13, 14, 15 des ersten Kaskode-Transistors 11 sind,
ebenso wie die beiden Stromspiegeltransistoren 2, 3,
als MOS-Transistoren ausgebildet und haben gemeinsam eine Kanallänge, die
aufsummiert beispielsweise derjenigen eines herkömmlichen Kaskode-Transistors 9 von 1 entspricht.
Die Steueranschlüsse
der Teiltransistoren 13, 14, 15 des ersten
Kaskode-Transistors 11 sind miteinander und mit einem Anschluss
der gesteuerten Strecke des Kaskode-Transistors 11 verbunden, der
nicht mit dem Stromspiegeltransistor 2 verbunden ist. Dieser
Anschluss ist außerdem
an eine Stromquelle 4 angeschlossen, welcher einen Eingangsstrom
für den
Stromspiegel bereitstellt. Der zweite Kaskode-Transistor 12 umfasst
ebenfalls mehrere, seriell miteinander bezüglich ihrer gesteuerten Strecken
verschaltete Teiltransistoren 16, 17, 18,
deren Steueranschlüsse
ebenfalls miteinander und mit den Steueranschlüssen der Teiltransistoren 13, 14, 15 des
ersten Kaskode-Transistors 11 verbunden
sind. Auch die Summe L der Kanallängen Lmin der einzelnen Teiltransistoren
beim zweiten Kaskode-Transistor 12 entspricht
beispielsweise der Kanallänge
des zweiten Kaskode-Transistors 10 von 1.
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Der
zweite Kaskode-Transistor 12 ist zwischen den zweiten Stromspiegeltransistor 3 und
einen Ausgangstransistor 6 geschaltet. Der Ausgangstransistor 6 ist
von einem p-Kanal-Typ, während
alle übrigen
Transistoren 2, 3, 13, 14, 15, 16, 17, 18 von einem
n-Leitfähigkeitstyp
sind. Weiterhin ist der Ausgangstransistor 6 als Diode
verschaltet. An dem mit einem Anschluss seiner gesteuerten Strecke
verbundenen Gate-Anschluss des Ausgangstransistor 6 ist ein
PBIAS-Signal abgreifbar. Der so gebildete Ausgang ist mit Bezugszeichen 8 versehen.
Ein NBIAS-Signal 7 ist an dem Verbindungsknoten VG1 abgreifbar,
der zwischen zwei Teiltransistoren 14, 15 des
ersten Kaskode-Transistors 11 gebildet
ist. Der Verbindungsknoten VG1 ist außerdem mit dem gemeinsamen
Steueranschluss der Stromspiegeltransistoren 2, 3 verbunden.
Der Verbindungsknoten VG1 ist durch lediglich einen Teiltransistor 15 von
der Stromquelle 4 getrennt. Die übrigen Teiltransistoren 13, 14 sind
zwischen den Verbindungsknoten VG1 und den ersten Stromspiegeltransistor 2 geschaltet. Somit
ist nur eine minimale Kanallänge
Lmin zwischen dem Eingang des Stromspiegels und dem Verbindungsknoten
VG1 gebildet. Dadurch wiederum ist bei gegebener Versorgungsspannung
der Schaltung ein möglichst
großer
Aussteuerbereich der Spannung über
der Stromquelle 4 gewährleistet.
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Die
Versorgungsspannung wird der Stromspiegelanordnung zwischen einem
Versorgungspotentialanschluss 5 und dem Bezugspotentialanschluss 1 zugeführt.
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Die
Stromquelle 4 sowie die Teiltransistoren 13, 14, 15 des
ersten Kaskode-Transistors 11 gemeinsam mit dem ersten
Stromspiegeltransistor 2 bilden einen gemeinsamen Strompfad
zwischen Versorgungs- und Bezugspotentialanschluss 5, 1.
Einen weiteren Strompfad bilden der Ausgangstransistor 6, der
zweite Kaskode-Transistor 12 sowie der zweite Stromspiegeltransistor 3,
welche ebenfalls in einer Serienschaltung zwischen den Versorgungspotentialanschluss 5 und
den Bezugspotentialanschluss 1 geschaltet sind.
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Durch
die Aufteilung der beiden Kaskode-Transistoren 11, 12 in
eine Anzahl von seriell geschalteten Teiltransistoren und das Verbinden
des Gate-Anschlusses des NMOS-Stromspiegels 2, 3 an den
Source-Anschluss des obersten Teiltransistors 15 des ersten
Kaskode-Transistors ist mit Vorteil die Spannung über Kaskode-Transistor 11 und
Stromspiegeltransistor 2 reduziert. Diese Verringerung
findet um die Summe der Drain-Source-Spannungen der Teiltransistoren 13, 14 unterhalb
des obersten Teiltransistors 15 des ersten Kaskode-Transistors 11 statt.
Dadurch wiederum steht ein größerer Eingangsspannungsbereich
für die
Stromquelle 4 bereit. Das bedeutet, dass der sogenannte
Headroom vergrößert ist.
Dabei entspricht die Summe der Kanallängen der Teiltransistoren 13 bis 15 der
gesamten Kanallänge,
die ein einzelner Kaskode-Transistor hätte. Die Kanallängen der
einzelnen Teiltransistoren sind dabei mit Vorteil gleich. Aus Symmetriegründen erfolgt
die gleiche Aufteilung auch beim zweiten Kaskode-Transistor. Je
kleiner in der jeweiligen Technologie die minimal mögliche Kanallänge ist,
die den jeweiligen Anforderungen der Applikation noch gewachsen
ist, um so verhältnismäßig größer kann
der Eingangsspannungsbereich sein.
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Die
Stromspiegelanordnung gemäß 2 stellt
außerdem
zwei Bias-Signale PBIAS, NBIAS von komplementärem Typ bereit, das bedeutet,
dass mit den beiden Bias-Signalen jeweils Bauteile vom komplementären Leitfähigkeitstyp
ansteuerbar sind, beispielsweise zur Arbeitspunkteinstellung. Die
vorliegende Schaltung ermöglicht
aufgrund der gezeigten Struktur und dem Aufbau mit Kaskode-Stufe
eine besonders gute Übereinstimmung
der beiden Bias-Signale miteinander, so dass eine hohe Schaltungssymmetrie
und ein gutes Matching von angesteuerten, symmetrischen oder komplementären Bauteilen
gewährleistet
ist. Das Prinzip der Schaltung von 2 mit den
aufgeteilten Transistoren und der dadurch vergrößerten Eingangsspannung ist aber
unabhängig
von der hier mit zusätzlichem
Vorteil vorgesehenen Bias-Erzeugung.
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Gegenüber der
Schaltung von 1 braucht nicht die vollständige Drain-Source-Spannung
eines Kaskode-Transistors auf die Gate-Spannung des Stromspiegels
addiert werden.
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Während bevorzugt
der Teiltransistor 15 zwischen Verbindungsknoten VG1 und
Stromquelle 4 in Sättigung
zu betreiben ist, brauchen die übrigen
Teiltransistoren nicht in Sättigung,
sondern können
in ihrem linearen Bereich betrieben werden.
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Selbstverständlich können in
Abwandlungen der gezeigten Schaltung auch Transistoren vom komplementären Leitfähigkeitstyp
verwendet werden.
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Außerdem ist
es alternativ möglich,
weitere Teiltransistoren einzufügen.
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3 zeigt
einen Wilson-Stromspiegel, auf den das vorgeschlagene Prinzip auch
anwendbar ist. Dabei sind wie beim Kaskode-Prinzip zwei Stromspiegeltransistorpaare übereinander
gestapelt, allerdings ist beim Wilson-Stromspiegel einer der beiden Stromspiegel
als Rückkopplungs-Stromspiegel
ausgebildet. Demnach ist bei der Schaltung von 3 ein
Vorwärts-Stromspiegel mit
den Transistoren 19, 20 und ein Rückwärts-Stromspiegel mit
den Stromspiegeltransistoren 21, 22 vorgesehen.
Der erste Transistor 19 und der erste Stromspiegeltransistor 21 bilden
gemeinsam mit der Stromquelle 4 eine Serienschaltung. Der
erste Transistor 19 ist als Diode verschaltet. Der zweite
Transistor 20 bildet mit dem zweiten Stromspiegeltransistor 22 ebenfalls
eine Serienschaltung. Der zweite Stromspiegeltransistor 22 ist
als Diode verschaltet. Der zweite Transistor 20 und der
erste Stromspiegeltransistor 21 sind nicht als Dioden verschaltet.
Die Transistoren 19, 20, 21, 22 von 3 ersetzen
die Transistoren 2, 3, 11, 12 von 2,
im Übrigen
ist die Schaltung unverändert
und wird hier nicht noch einmal beschrieben. Teilt man nun die Transistoren 19, 20 wiederum
in Teiltransistoren auf, so ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile
für eine
Wilson-Stromspiegel.
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Eine
derart weitergebildete Schaltung ist in 4 gezeigt.
Die Schaltung von 4 entspricht in Aufbau und Funktionsweise
weitgehend derjenigen von 3 und wird
insoweit nicht noch einmal beschrieben. Die Transistoren 19, 20 von 3 sind
bei 4 in Teiltransistoren 23, 24, 25; 26, 27, 28 aufgeteilt.
Dabei sind die Teiltransistoren wiederum bezüglich ihrer gesteuerten Strecken
miteinander paarweise in Serie geschaltet. Die Steueranschlüsse aller Teiltransistoren 23 bis 28 sind
miteinander in einem gemeinsamen Steueran schluss verbunden, welcher mit
dem Schaltungsknoten verbunden ist, der zwischen dem Teiltransistor 25 und
der Stromquelle 4 gebildet ist. Demnach bilden die Transistoren 19, 20, die
die Teiltransistoren 23 bis 28 umfassen, den Vorwärts-Stromspiegel
der Schaltungsanordnung von 4. Den Rückwärts-Stromspiegel bilden
die Transistoren 22, 21, wobei ihr gemeinsamer
Steueranschluss an einen Verbindungsknoten 29 angeschlossen
ist, der nach dem vorgeschlagenen Prinzip zwischen zwei Teiltransistoren
des Transistors 20 angeschlossen ist. Vorliegend wurde
als Anschlusspunkt der Verbindungsknoten zwischen den Teiltransistoren 27, 28 analog
zu der Schaltung von 2 gewählt, um einen möglichst
großen
Spannungsbereich als Headroom zu erhalten.
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Alle
gezeigten Schaltkreise funktionieren auch in der komplementären Variante,
dabei sind alle NMOS-Transistoren durch PMOS-Bauteile ersetzt und
umgekehrt.
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Selbstverständlich ist
das gezeigte Prinzip einer Stromspiegelanordnung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
diese dienen vielmehr nur zu illustrativen Zwecken.
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- 1
- Bezugspotentialanschluss
- 2
- Stromspiegeltransistor
- 3
- Stromspiegeltransistor
- 4
- Stromquelle
- 5
- Versorgungspotentialanschluss
- 6
- Ausgangstransistor
- 7
- Ausgangsanschluss
- 8
- Ausgangsanschluss
- 9
- Kaskode-Transistor
- 10
- Kaskode-Transistor
- 11
- Kaskode-Transistor
- 12
- Kaskode-Transistor
- 13
- Teiltransistor
- 14
- Teiltransistor
- 15
- Teiltransistor
- 16
- Teiltransistor
- 17
- Teiltransistor
- 18
- Teiltransistor
- 19
- Transistor
- 20
- Transistor
- 21
- Stromspiegeltransistor
- 22
- Stromspiegeltransistor
- 23
- Teiltransistor
- 24
- Teiltransistor
- 25
- Teiltransistor
- 26
- Teiltransistor
- 27
- Teiltransistor
- 28
- Teiltransistor
- 29
- Verbindungsknoten