DE102009047197A1

DE102009047197A1 - Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms in Antwort auf ein Variieren einer Spannung

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Publication number: DE102009047197A1
Application number: DE102009047197A
Authority: DE
Inventors: Michael Wendell El Granada VICE
Original assignee: Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: KR101163883B1; KR20100059732A; US7795954B2; US20100127765A1; DE102009047197B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms weist einen ersten und zweiten Stromspiegel auf. Der erste Stromspiegel empfängt einen ersten Anteil eines ersten Bias-Stroms und stellt einen Ausgangsstrom basierend auf dem ersten Anteil des ersten Bias-Stroms bereit, wobei der erste Bias-Strom auf einer festen Spannung basiert. Der zweite Stromspiegel empfängt einen zweiten Bias-Strom und einen zweiten Anteil des erstenr variablen Spannung basiert. Der zweite Bias-Strom und der zweite Anteil des ersten Bias-Stroms variieren direkt mit Veränderungen der variablen Spannung, und der erste Anteil des ersten Bias-Stroms variiert invers mit Veränderungen der variablen Spannung. Der Ausgangsstrom bleibt basierend auf den Veränderungen des ersten Anteils des ersten Bias-Stroms im Wesentlichen konstant, der durch Veränderungen der zweiten Spannung Auswirkungen auf den Ausgangsstrom entgegenwirkt.

Description

HINTERGRUND
Hochintegrierte elektronische Vorrichtungen erfordern typischerweise beständige und betriebssichere Netzanschlüsse, um einen zuverlässigen Betrieb bereitzustellen. Beispielsweise können tragbare elektronische Vorrichtungen, wie zum Mobiltelefone, persönliche Digitalassistenten (PDA), elektronische Spiele und Laptopcomputer, wiederaufladbare Batterien aufweisen, die abhängig vom Zustand der Aufladung eine Spannung über einen weiten Bereich bereitstellen. Beispielsweise kann eine 3,3 V-Mobiltelefonbatterie bis auf so geringe Werte wie 2,7 V fallen, wenn sie nahezu entladen ist. Sobald die Batterie mit einem Ladegerät verbunden und vollständig aufgeladen ist, kann die Spannung jedoch zumindest während der ersten Dauer eines Vorrichtungsbetriebs beispielsweise so hoch wie 5,1 V sein. Daher müssen solche elektronischen Vorrichtungen, die auf wiederaufladbaren Batterien (oder anderen variablen Stromquellen) beruhen, fähig sein, über einen weiten Spannungsbereich zu arbeiten, der sich zum Beispiel einem 2:1-Verhältnis annähert.
Da die Batterielebensdauer in tragbaren elektronischen Vorrichtungen immer ein Anliegen ist, sind Schaltungen innerhalb der tragbaren elektronischen Vorrichtungen im Allgemeinen ausgestaltet, um mit der niedrigstmöglichen Stromentnahme zu arbeiten, während sie eine erforderliche Verstärkung und Linearität beibehalten. Diese Designrandbedingungen werden bei der am niedrigsten zu erwarteten Batteriespannung (beispielsweise 2,7 V in einem Mobiltelefon) erfüllt. Bei höheren Spannungen ziehen die Schaltungen Gewöhnlicherweise zusätzlichen Strom, was eine Batterieentladung beschleunigt und sogar eine Leistungsfähigkeit beeinträchtigen kann.
1 ist eine Blockdarstellung, die eine herkömmliche Biasschaltung 100 einer elektronischen Vorrichtung zeigt, die verwendet wird, um verschiedene Transistorverstärkerstufen unter Vorspannung zu setzen. Die Biasschaltung 100 weist eine Netzanschluss-Spannungsquelle, beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, zum Bereitstellen einer Netzanschlussspannung Vdd auf, die durch einen Widerstand R101 mit einem Stromspiegel 110 verbunden ist. Der Stromspiegel 110 weist einen Bias- oder ersten Transistor 111 und einen Verstärker- oder zweiten Transistor 112 auf. Obwohl der zweite Transistor 112 zur Einfachheit der Erklärung lediglich als ein einzelner Transistor gezeigt ist, versteht es sich, dass der zweite Transistor 112 vorgesehen ist, um stellvertretend für diverse Transistoren, Verstärkerstufen oder andere(n) Komponente(n) zu sein, die durch den ersten Transistor 111 gebiast werden sollen. AC-Komponenten der Biasschaltung 100 sind zur Klarheit nicht gezeigt.
Jeder der ersten und zweiten Transistoren 111 und 112 kann beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET) sein, wie zum Beispiel ein Feldeffekttransistor (FET) oder Galliumarsenid-FET (GaAsFET) sein. Der erste Transistor 111 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle (wie zum Beispiel Masse) verbunden ist, einen Drain, der mit dem Widerstand R101 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit einem Gate eines zweiten Transistors 112 sowie mit dem Widerstand R101 verbunden ist. Der zweite Transistor 112 weist eine Source, die mit der Niederspannungsquelle (wie zum Beispiel Masse) verbunden ist, einen Drain, der mit der Netzanschlussspannung (power supply voltage) Vdd verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des ersten Transistors 111 verbunden ist.
Bezug nehmend auf 1 gibt es, allgemein gesprochen, zwei Quellen einer Netzanschlussabhängigkeit vom Drainstrom Id2 in dem zweiten Transistor 112. Die erste Quelle ist die Auswirkung der Netzanschlussspannung Vdd auf den Drainstrom Id1 des ersten Transistors 111, der in den Drain des zweiten Transistors 112 gespiegelt ist. Die zweite Quelle ist die direkte Auswirkung der Drain-Source-Spannung Vds auf den Drainstrom Id2 innerhalb des Verstärkertransistors 112 selbst. Die Drain-Source-Spannung Vds ist die Spannung über den Drain und die Source des zweiten Transistors 112, die zu der Spannung am Knoten Vd2 äquivalent ist, wenn die Source des zweiten Transistors 112 mit der Masse verbunden ist. Die zweite Auswirkung ist beispielsweise in 2 dargestellt, die Graph 200 aufweist, der eine Strom über Spannungs(I-V)-Kennlinie bezüglich Id2 und Vds in dem zweiten Transistor 112 zeigt.
Wie in 2 gezeigt, wird ein signifikanter Anteil eines spannungsabhängigen Stroms in dem zweiten Transistor 112 alleine aus der Kennlinie des zweiten Transistors 112 erkennbar. Beispielsweise stellt der Graph von 2 einen Versuch dar, 10 mA Drainstrom Id2 in den zweiten Transistor 112 mittels Fixierens einer Gate-Source-Spannung Vgs beizubehalten. Die Gate-Source-Spannung Vgs ist die Spannung über das Gate und die Source des zweiten Transistors 112, die zu der Spannung an einem Knoten Vg2 äquivalent ist, wenn die Source des zweiten Transistors 112 mit der Masse verbunden ist. Jedoch reagiert eine Variation der Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistors 112 auf Variationen der Netzanschlussspannung Vdd. Dies verursacht beispielsweise eine unerwünschte Abhängigkeit des Drainstroms Id2, wobei der Drainstrom Id2 weiterhin ansteigt (d. h. über den Zielstrom von 10 mA), während die Drain-Source-Spannung Vds in Antwort auf die ansteigende Netzanschlussspannung Vdd ansteigt. Diese direkte Übereinstimmung mag zu einem überhöhten Strom, wenn die Batterie in einem vollständig aufgeladenen Zustand ist, wie auch zu einem Verkümmern (starvation) führen, wenn die Batterie entlädt.
Es mag einen Bedarf für eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms und eine Vorrichtung mit verbesserten Charakteristika geben.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG
Dieser Bedarf mag durch eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst werden.
In einem typischen Ausführungsbeispiel weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms einen ersten und zweiten Stromspiegel auf. Der erste Stromspiegel ist konfiguriert, um einen ersten Anteil oder Betrag (amount) eines ersten Bias-Stroms zu empfangen und einen Ausgangsstrom basierend auf dem ersten Anteil des ersten Bias-Stroms bereitzustellen, wobei der erste Bias-Strom auf einer festen Spannung aus einer ersten Spannungsquelle basiert. Der zweite Stromspiegel ist konfiguriert, um einen zweiten Bias-Strom und einen zweiten Anteil oder Betrag des ersten Bias-Stroms zu empfangen, wobei der zweite Bias-Strom auf einer variablen Spannung aus der zweiten Spannungsquelle basiert. Der zweite Bias-Strom und der zweite Anteil des ersten Bias-Stroms variieren direkt bezüglich Veränderungen der variablen Spannung, und der erste Anteil des ersten Bias-Stroms variiert invers bezüglich der Veränderungen der variablen Spannung. Der Ausgangsstrom bleibt basierend auf den Veränderungen des ersten Anteils des ersten Bias-Stroms im Wesentlichen konstant, die den Auswirkungen der Variationen der zweiten Spannung auf den Ausgangsstrom entgegenwirken.
In einem weiteren typischen Ausführungsbeispiel weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms einen ersten und zweiten Stromspiegel auf. Der erste Stromspiegel weist einen ersten Transistor, der durch einen ersten Widerstand mit einer Festspannungsquelle verbunden ist, was einen ersten Bias-Strom bereitstellt, und einen zweiten Transistor auf, der mit einer Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, wobei ein Drainstrom des ersten Transistors einen ersten Anteil des ersten Bias-Stroms aufweist. Der zweite Stromspiegel weist einen dritten Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit der Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, was einen zweiten Bias-Strom bereitstellt, und einen vierten Transistor auf, der durch den ersten Widerstand mit der Festspannungsquelle verbunden ist. Ein Drainstrom des vierten Transistors weist einen zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms auf. Der zweite Bias-Strom steigt in Antwort auf einen Anstieg einer variablen Spannung aus der Spannungsquelle mit variabler Spannung an und ist mittels des dritten Transistors in den vierten Transistor durch den zweiten Stromspiegel gespiegelt, was den zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms erhöht. Der erste Anteil des ersten Bias-Stroms nimmt in Antwort auf den angestiegenen zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms ab, wobei der verringerte zweite Anteil des ersten Bias-Stroms mittels des ersten Transistors in den zweiten Transistor durch den ersten Stromspiegel gespiegelt ist, wobei der gespiegelte erste Anteil des ersten Bias-Stroms einen möglichen Anstieg des Drainstroms des zweiten Transistors kompensiert, der durch den Anstieg der variablen Spannung verursacht ist, um den im Wesentlichen konstanten Strom bereitzustellen.
In einem weiteren typischen Ausführungsbeispiel weist eine Vorrichtung erste bis vierte Transistoren auf. Der erste Transistor weist einen Drain, der durch einen ersten Widerstand mit einer Festspannungsquelle verbunden ist, und eine Source auf, die mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist, wobei ein erster Drainstrom des ersten Transistors einen Anteil eines ersten Bias-Stroms aus dem ersten Widerstand aufweist, der zu dem ersten Transistor gelenkt wird. Der zweite Transistor weist einen Drain, der mit einer Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, eine Source, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, und ein Gate auf, das mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist, um einen ersten Spannungsspiegel zu bilden. Der erste Drainstrom ist durch den ersten Stromspiegel in den zweiten Transistor gespiegelt, so dass ein zweiter Drainstrom des zweiten Transistors proportional zum ersten Drainstrom ist. Der dritte Transistor weist einen Drain, der durch den zweiten Widerstand mit der Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, und eine Source auf, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, wobei ein dritter Drainstrom des dritten Transistors einen zweiten Bias-Strom aus dem zweiten Widerstand aufweist. Der vierte Transistor weist einen Drain, der durch den ersten Widerstand mit der Festspannungsquelle verbunden ist, eine Source, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des dritten Transistors verbunden ist, um einen zweiten Stromspiegel zu bilden. Der dritte Drainstrom ist durch den zweiten Stromspiegel in den vierten Transistor gespiegelt, so dass ein vierter Drainstrom des vierten Transistors proportional zum dritten Drainstrom ist.
Ein Anstieg der variablen Spannung der Spannungsquelle mit variabler Spannung verursacht einen Anstieg des dritten Drainstroms, was eine Zunahme des vierten Drainstroms verursacht, was eine Verringerung des Anteils des ersten Bias-Stroms, der zu dem ersten Transistor gelenkt ist, und dadurch eine Verringerung des ersten Drainstroms verursacht, was eine Verringerung des zweiten Drainstroms verursacht. Die Verringerung des zweiten Drainstroms wirkt einer möglichen Zunahme des zweiten Drainstroms entgegen, die in Antwort auf die Zunahme der variablen Spannung aufgetreten wäre und erhält den zweiten Drainstrom bei einem im Wesentlichen konstanten Wert.
KURZE DARSTELLUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsbeispiele werden am besten durch die folgende ausführliche Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Figuren gelesen wird. Es wird hervorgehoben, dass die verschiedenen Merkmale nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. In Wirklichkeit können die Abmessungen für die Diskussionsklarheit vergrößert oder verkleinert sein. Wo immer anwendbar und praktisch beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
1 ist eine Blockdarstellung, die eine herkömmliche Biasschaltung einer tragbaren elektronischen Vorrichtung veranschaulicht.
2 ist ein Graph, der einen Drainstrom gegen eine Spannung in einer herkömmlichen Biasschaltung veranschaulicht.
3 ist eine Blockdarstellung, die eine Biasschaltung gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
4 ist ein Graph, der einen Drainstrom gegen eine Spannung in einer Biasschaltung gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
5 ist eine Blockdarstellung, die eine Biasschaltung gemäß einem weiteren typischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
6 ist ein Graph, der einen Drainstrom gegen eine Spannung in einer Biasschaltung gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zum Zwecke der Erklärung und nicht zur Einschränkung typische Ausführungsbeispiele dargelegt, die bestimmte Einzelheiten offenbaren, um ein grundlegendes Verständnis der vorliegenden Lehren zu schaffen. Jedoch ist es für einen Fachmann, der den Vorteil der vorliegenden Offenbarung hatte, offensichtlich, dass andere Ausführungsbeispiele gemäß den vorliegenden Lehren, die von den bestimmten Einzelheiten abweichen, die hier offenbart sind, innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche bleiben. Ferner können Beschreibungen von gut bekannten Vorrichtungen und Verfahren weggelassen werden, um die Beschreibung der typischen Ausführungsbeispiele nicht zu verschleiern. Solche Verfahren und Vorrichtungen sind eindeutig innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren.
3 ist eine Blockdarstellung, die eine Biasschaltung 300 mit unveränderlicher Netzanschlussspannung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel darstellt. Die Biasschaltung 300 reduziert oder beseitigt eine Abhängigkeit eines Transistorbias-Stroms von einer Netzanschlussspannung (power supply voltage) und kann beispielsweise verwendet werden, um verschiedene Transistorverstärkerstufen unter Vorspannung zu setzen (bias). Durch alle Zeichnungen hinweg sind AC-Komponenten zur Klarheit nicht dargestellt, wie durch einen Fachmann gewürdigt ist.
Die Biasschaltung 300 weist eine Netzanschluss-Spannungsquelle, wie zum Beispiel eine wiederaufladbare Batterie oder eine andere abweichende Spannungsquelle, zum Bereitstellen einer Netzanschlussspannung Vdd, die mit einem ersten und zweiten Stromspiegel 310 und 330 verbunden ist, und eine Festspannungsquelle zum Bereitstellen einer festen Eingangsspannung V1 auf, die mit dem ersten und zweiten Stromspiegel 310 und 330 verbunden ist. Die feste Eingangsspannung V1 kann durch jede geeignete Technik, wie zum Beispiel eine Spannungsklemmschaltung, fixiert werden, wobei ein Beispiel von dieser unten mit Bezug auf 5 diskutiert ist.
Der erste Stromspiegel 310 weist einen ersten Transistor 311 und einen zweiten Transistor 312 auf, die ein Bias- bzw. Verstärkertransistor sind. Der erste Transistor 311 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle (wie zum Beispiel Masse) verbunden ist, einen Drain, der mit einem Knoten N301 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit einem Gate des zweiten Transistors 312 wie auch mit dem Knoten N301 verbunden ist. Der Knoten N301 ist durch einen Widerstand R301 mit der festen Eingangsspannung V1 verbunden und empfängt daher einen ersten Bias-Strom IBIAS1. Der zweite Transistor 312 weist eine Source, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, einen Drain, der mit der Netzanschlussspannung Vdd verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des ersten Transistors 311 verbunden ist. Obwohl der zweite Transistor 312 zur Einfachheit der Erklärung lediglich als ein einzelner Transistor gezeigt ist, versteht es sich, dass der zweite Transistor 312 vorgesehen ist, repräsentativ für verschiedene Transistoren, Verstärkerstufen oder eine andere Komponente (anderen Komponenten) zu sein, die mittels des ersten Transistors 311 gebiast werden können.
Der zweite Stromspiegel 330 weist einen dritten Transistor 333 und einen vierten Transistor 334 auf. Der dritte Transistor 333 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle (wie zum Beispiel Masse) verbunden ist, einen Drain, der mit einem Knoten N302 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des vierten Transistors 334 wie auch mit dem Knoten N302 verbunden ist. Der Knoten N302 ist durch einen Widerstand R302 mit der Netzanschlussspannung Vdd verbunden und empfängt daher einen zweiten Bias-Strom IBIAS2. Der vierte Transistor 334 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist, einen Drain, der mit dem Knoten N301 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des dritten Transistors 333 verbunden ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Niederspannungsquellen nicht notwendigerweise die gleichen, obwohl Transistoren innerhalb einer gegebenen Stromquelle entweder direkt oder durch Widerstände proportionalen Werts mit derselben Niederspannungsquelle verbunden sein können.
Der erste bis vierte Transistor 311, 312, 333 und 334 können beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs), wie zum Beispiel Galliumarsenid-FETs (GaAsFETs), sein. Jedoch können andere Typen von FETs und/oder anderen Typen von Transistoren innerhalb des Bereichs eines Fachmanns in die Biasschaltung 300 eingebaut sein, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Beispielsweise können der erste bis vierte Transistor 311, 312, 333 und 334 andere Typen von Transistoren, wie zum Beispiel Metalloxid-FETs (MOSFETs), Siliziumbipolarsperrschicht-Transistoren (BJTs), Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (high electron mobility transistor, HEMTs), pseudomorphe HEMTs, Heterostruktur-FETs (HFETs), Sperrschicht-Gate FETs (JFETs), Metallhalbleiter-FETs (MESFETs) usw., sein.
Ferner versteht es sich, dass die Sources/Drains der verschiedenen Transistoren abhängig von Ausgestaltungsfaktoren von verschiedenen Ausführungsbeispielen umgekehrt (reversed) sein mögen, ohne die relevante Funktionalität der beispielhaften Biasschaltung 300 zu beeinträchtigen. Es versteht sich auch, wie durch einen Fachmann gewürdigt wird, dass die Biasschaltung 300 unter Verwendung von Bipolartechnologie implementiert sein kann.
Bezug nehmend auf 3 führt die feste Eingangsspannung V1, die mittels der Festspannungsquelle bereitgestellt ist, den ersten Bias-Strom IBIAS1 durch den Widerstand R301 zu. Währenddessen führt die Netzanschlussspannung Vdd, die mittels des variablen Netzanschlusses bereitgestellt wird, den zweiten Bias-Strom IBIAS2 durch den Widerstand R302 zu. Wie oben erwähnt, variiert die Netzanschlussspannung Vdd. Beispielsweise mag, wenn der Netzanschluss eine Batterie ist, die Netzanschlussspannung Vdd ansteigen, wenn die Batterie vollständig geladen ist, und abnehmen, während die Batterie entlädt.
Ein Anstieg der Netzanschlussspannung Vdd erhöht die Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistor 312 und neigt dazu, den Drainstrom Id32 des zweiten Transistors 312 auch zu erhöhen, wie oben bezüglich des zweiten Transistors 112 in 1 diskutiert ist. Ferner steigt der zweite Bias-Strom IBIAS2 durch den zweiten Widerstand R302 gleichermaßen an, da die Netzanschlussspannung Vdd ansteigt. Daher steigt der Drainstrom Id33 des dritten Transistors 333 auch an, der im Wesentlichen der gleiche wie der Bias-Strom IBIAS2 ist. Der angestiegene Drainstrom Id33 des dritten Transistors 333 wird in den Drain des vierten Transistors 334 durch den zweiten Stromspiegel 330 gespiegelt, und dadurch steigt der entsprechende Drainstrom Id34 des vierten Transistors 334 an.
Währenddessen wird der erste Bias-Strom IBIAS1 des Widerstands R301 geteilt, um einen Drainstrom Id34 des vierten Transistors und einen Drainstrom Id31 des ersten Transistors 311 bereitzustellen. Dementsprechend wird beispielsweise, wenn der Drainstrom Id34 ansteigt, mehr erster Bias-Strom IBIAS1 zum vierten Transistor 334 und weg von dem ersten Transistor 331 gelenkt. Daher nimmt der Drainstrom Id31 des ersten Transistors 311 ab. In anderen Worten „stiehlt” der vierte Transistor 334 gewissermaßen einen größeren Anteil des ersten Bias-Stroms IBIAS1, der sonst den ersten Transistor 331 erreicht hätte, wobei der Anteil des Bias-Stroms IBIAS1 am Drain des ersten Transistors 311 reduziert wird. Daher verursacht ein Anstieg der Netzanschlussspannung Vdd allgemein einen Anstieg des Drainstroms Id33 des dritten Transistors 333, was einen Anstieg des Drainstroms Id34 des vierten Transistors 334 verursacht, was eine Abnahme des Drainstroms Id31 des ersten Transistors 331 verursacht.
Der verringerte Drainstrom Id31 wird in den Drain des zweiten Transistors 312 durch den ersten Stromspiegel 310 gespiegelt, was bewirkt, dass eine Gatespannung Vg32 am zweiten Transistor 312 abnimmt. Diese Abnahme der Gatespannung Vg32 führt zu einer Verringerung des Drainstroms Id32 des zweiten Transistors 312, der sonst dazu neigt, wie oben erwähnt, in Antwort auf einen Anstieg der Netzanschlussspannung Vdd anzusteigen. Diese Abnahme des Drainstroms Id32, die mittels des gespiegelten Drainstroms Id31 verursacht wird, wirkt daher wirksam der Tendenz des Drainstroms Id32 entgegen, in Antwort auf die ansteigende Netzanschlussspannung Vdd anzusteigen, oder kompensiert diese Tendenz. Dementsprechend bleibt der Drainstrom Id32 des zweiten Transistors 312 relativ konstant, während die Netzanschlussspannung Vdd und die Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistors 312 ansteigt, wie in dem Graph von 4 beispielsweise gezeigt. Wie oben diskutiert, ist die Drain-Source-Spannung Vds gewissermaßen zu der Drainspannung am Knoten Vd32 äquivalent, wenn die Source des zweiten Transistors 312 mit der Masse verbunden ist. Der Drainstrom Id32 mag als ein konstanter Strom ausgegeben werden.
Spezieller weist 4 einen Graph 400 auf, der eine I-V-Kennlinie bezüglich des Drainstroms Id32 und der Drain-Source-Spannung Vds in dem zweiten Transistor 312 zeigt. Der Graph 400 stellt einen Versuch gemäß einem in 3 gezeigten typischen Ausführungsbeispiel dar, 10 mA Drainstrom Id32 in dem zweiten Transistor 312 aufrecht zu halten. Während die Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistors 312 auf ungefähr 1,7 V in Antwort auf Anstiege der Netzanschlussspannung Vdd ansteigt, erreicht der Drainstrom Id32 ungefähr 10 mA. Jedoch bleibt der Drainstrom Id32 dann im Wesentlichen bei dieser Höhe, selbst wenn die Drain-Source-Spannung Vds weiterhin steigt. Daher kompensiert die Biasschaltung 300 die sonst geneigte I-V-Kurve des zweiten Transistors 312 (wie beispielsweise für den zweiten Transistor 112 in 2 gezeigt ist), so dass der Drainstrom Id32 über einen weiten Spannungsbereich erhalten bleibt.
Obwohl nicht in 4 gezeigt, versteht es sich, dass die Stabilisierung des Drainstroms Id32 in dem zweiten Transistor 312 auch funktioniert, während die Netzanschlussspannung Vdd (und folglich die Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistors 312) abnimmt, oder sonst innerhalb eines Bereichs von Spannungen fluktuiert (wie zum Beispiel zwischen 2,7 V und 5,1 V). Beispielsweise verursacht eine Abnahme der Netzanschlussspannung Vdd eine Abnahme des zweiten Bias-Stroms IBIAS2/des Drainstroms Id33 des dritten Transistors 33, was in den Drain des vierten Transistors 334 gespiegelt wird, was eine Abnahme des Drainstroms Id34 verursacht. Der verringerte Drainstrom Id34 führt dazu, dass weniger Strom des ersten Bias-Stroms IBIAS1 zum vierten Transistors 334 gelenkt wird, und dazu dass mehr Strom des ersten Bias-Stroms IBIAS1 zum ersten Transistor 311 gelenkt wird, und es steigt daher der Drainstrom Id31 des ersten Transistors 311 an.
Der angestiegene Drainstrom Id31 wird durch den ersten Stromspiegel 310 in den Drain des zweiten Transistors 312 gespiegelt, was den Drainstrom Id32 des zweiten Transistors erhöht. Der Anteil (amount) des Anstiegs des Drainstroms Id32 verschiebt oder wirkt effektiv jeden Anteil (amount) einer Abnahme des Drainstroms Id32 entgegen, die sonst in Antwort auf die Abnahme der Netzanschlussspannung Vdd (und der Drain-Source-Spannung Vds) aufgetreten wäre. Mit anderen Worten wird der Drainstrom Id32 bei ungefähr 10 mA bleiben, zumindest bis die Drain-Source-Spannung Vds in Antwort auf die abgenommene Netzanschlussspannung Vdd unter die Minimum-Schwellspannung (z. B. 1,7 V) fällt.
Um einen konstanten Drainstrom Id32 des zweiten Transistors 312 bereitzustellen, kann das Verhältnis der verschiedenen Komponentenwerte optimiert werden. Beispielsweise mag in einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel der erste und zweite Transistor 311 und 312 des ersten Stromspiegels 310 die gleiche Länge haben, und der erste Transistor 311 mag eine Breite von ungefähr 15 μm haben, und der zweite Transistor 312 hat eine Breite von ungefähr 300 μm. In dieser typischen Konfiguration ist der Drainstrom Id32 des zweiten Transistors 312 ungefähr 20 Mal derjenige des Drainstroms Id31 des ersten Transistors 311. Wie oben diskutiert, variiert der Drainstrom Id32 im Verhältnis (in proportion) zum Drainstrom Id31.
Der dritte und vierte Transistor 333 und 334 des zweiten Stromspiegels 330 mögen die gleiche Länge und Breite haben. In verschiedenen Ausführungsbeispielen braucht ein Breitenverhältnis des dritten und vierten Transistors 333 und 334 nicht identisch sein, sondern es mag jeden Maßstabsfaktor haben. Eine Funktionalität mag dann beispielsweise durch eine kompensierende Änderung im Wert des Biaswiderstands wieder hergestellt werden, der den Drain des dritten Transistors 333 speist. In der typischen Konfiguration ist der Drainstrom Id34 des vierten Transistors 334 im Wesentlichen der gleiche wie der Drainstrom Id33 des dritten Transistors 333. Wie oben diskutiert, variiert der Drainstrom Id34 im Verhältnis zum Drainstrom Id33.
Bezüglich Widerstandswerte; der Widerstand des Widerstands R302 mag ungefähr vier Mal größer als der Widerstand des Widerstands R301 sein. Die feste Eingangsspannung V1 mag beispielsweise auf ungefähr 1,6 V reguliert werden, und die Netzanschlussspannung Vdd mag nominell ungefähr 3,3 V sein. Dementsprechend wird der Drainstrom Id32 in dem zweiten Transistor 312 wirksam bei 10 mA gehalten, selbst wenn die Netzanschlussspannung Vdd ansteigt oder abnimmt. Es versteht sich, dass die Größen der verschiedenen Transistoren 311, 312, 333 und 334, die Widerstandswerte der Widerstände R301 und R302 und die Spannungen V1 und Vdd variieren mögen, um bestimmte Vorteile für jede spezielle Situation bereitzustellen oder um anwendungsspezifischen Ausgestaltungserfordernissen von verschiedenen Implementierungen zu erfüllen, wie für einen Fachmann offensichtlich ist.
5 ist eine Blockdarstellung, die eine Biasschaltung 500 mit einer unveränderlichen Netzanschlussspannung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem weiteren typischen Ausführungsbeispiel zeigt. Die Biasschaltung 500 kann beispielsweise verwendet werden, um verschiedene Transistorverstärkerstufen unter Vorspannung zu setzen, und reduziert oder beseitigt im Wesentlichen eine Abhängigkeit eines Transistorbias-Stroms von einer Netzanschlussspannung.
Die Biasschaltung 500 hat einen Spannungsregler oder eine Spannungsklemmschaltung, die eine Spannungsklemme 540 und einen Source-Nachfolgepuffer 550 aufweist, die die Spannung bei einem Knoten A regulieren, um eine feste Eingangsspannung V1 bereitzustellen, die an einen Widerstand R501 angelegt wird. Die Spannungsklemme 540 mag beispielsweise eine Diodenklemme sein, die einen Widerstand R503 und ein Paar von Dioden hat, was durch den ersten und zweiten Diodentransistor 541 und 542 angedeutet ist. Der erste Diodentransistor 541 weist ein Gate, das mit dem Widerstand R503 verbunden ist, und eine Source und einen Drain auf, die miteinander verbunden sind, und der zweite Diodentransistor 542 weist ein Gate, das mit der gemeinsamen Source und dem gemeinsamen Drain des ersten Diodentransistors 541 verbunden ist, und eine Source und einen Drain auf, die mit einer Niederspannungsquelle (wie zum Beispiel Masse) verbunden sind. Der Widerstand R503 ist zwischen dem Gate des ersten Diodentransistors 541 und einer Netzanschluss-Spannungsquelle, wie zum Beispiel einer wiederaufladbaren Batterie, zum Bereitstellen einer Netzanschlussspannung Vdd verbunden.
Der Source-Nachfolgepuffer 550 der Spannungsklemmschaltung weist einen Puffertransistor 555 auf. Der Puffertransistor 555 weist ein Gate, das mit dem Gate des ersten Diodentransistors 541 verbunden ist, einen Drain, der mit der Netzanschluss-Spannungsquelle verbunden ist, und eine Source auf, die mit einem Knoten A verbunden ist. Dementsprechend ist die Spannung am Knoten A ungeachtet des Werts der Netzanschlussspannung Vdd auf einen bestimmten Wert (wie zum Beispiel eine feste Eingangsspannung V1) geklemmt.
Es versteht sich, dass die Größen der verschiedenen Transistoren 541, 542 und 555 und der Widerstandswert des Widerstandes R503 variieren können, um bestimmte Vorteile für jede spezielle Situation bereitzustellen oder um anwendungsspezifischen Ausgestaltungserfordernissen von verschiedenen Implementierungen zu erfüllen, wie für einem Fachmann offensichtlich ist. Es versteht sich ferner, dass die Klemmschaltung, die die Spannungsklemme 540 und den Source-Nachfolgepuffer 550 aufweist, eine Technik veranschaulicht, mittels der eine feste Eingangsspannung V1, zum Beispiel für die Biasschaltung 500, bereitgestellt werden kann. Jedes Mittel zum Regulieren einer festen Eingangsspannung V1 auf einen festen Wert mag eingesetzt werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise ist die Spannungsklemme nicht in der Anzahl von Diodentransistoren begrenzt, die eingesetzt sein mögen. Die Funktionalität der Diodentransistoren 541 und 542 mag auch unter Verwendung von Dioden anstelle von Diodentransistoren implementiert sein.
Ferner weist die Biasschaltung 500 einen mit der Netzanschlussspannung Vdd verbunden ersten und zweiten Stromspiegel 510 und 530 auf, die konfiguriert sind und im Wesentlichen in der gleichen Art arbeiten, wie oben bezüglich des ersten und zweiten Stromspiegels 310 und 330 in 3 beschrieben ist. Der erste Stromspiegel 510 weist einen ersten Transistor 511 und zweiten Transistor 512 auf, die Bias- bzw. Verstärkertransistoren sein können. Der erste Transistor 511 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle (wie zum Beispiel Masse) verbunden ist, einen Drain, der mit einem Knoten N501 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit einem Gate des zweiten Transistors 512 wie auch mit dem Knoten N501 verbunden ist. Der Knoten N501 ist durch einen Widerstand R501 mit der Spannungsklemmschaltung verbunden und empfängt daher einen ersten Bias-Strom IBIAS1. Der zweite Transistor 512 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist, einen Drain, der mit einer Netzanschlussspannung Vdd verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des ersten Transistors 511 verbunden ist. Obwohl der zweite Transistor 512 zur Einfachheit der Erklärung lediglich als ein einzelner Transistor gezeigt ist, versteht es sich, dass der zweite Transistor 512 vorgesehen ist, repräsentative für verschiedene Transistoren, Verstärkerstufen oder einer anderen Komponente (anderen Komponeten) zu sein, die durch den ersten Transistor 511 unter Vorspannung gesetzt werden sollen.
Der zweite Stromspiegel 530 weist einen dritten Transistor 533 und einen vierten Transistor 534 auf. Der dritte Transistor 533 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist, einen Drain, der mit einem Knoten N502 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit einem Gate des vierten Transistors 534 wie auch mit dem Knoten N502 verbunden ist. Der Knoten N502 ist durch einen Widerstand R502 mit der Netzanschlussspannung Vdd verbunden und empfängt daher einen zweiten Bias-Strom IBIAS2. Der vierte Transistor 534 weist eine Source, die mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist, einen Drain, der mit dem Knoten N501 verbunden ist, und ein Gate auf, das mit dem Gate des dritten Transistors 533 verbunden ist.
Wie oben erwähnt, arbeiten der erste und zweite Stromspiegel 510 und 530 der Biasschaltung 500 im Wesentlichen in der gleichen Art wie der erste und zweite Stromspiegel 510 und 530 der Biasschaltung 300, die oben diskutiert ist, obwohl die feste Eingangsspannung V1 gezeigt ist, als ob sie durch die Spannungsklemmschaltung bereitgestellt wird, die die Spannungsklemme 540 und den Source-Nachfolgepuffer 550 aufweist. Das heißt, der Drainstrom Id52 des zweiten Transistors 512 variiert bezüglich Änderungen der Netzanschlussspannung Vdd invers (und bezüglich Änderungen des Drainstroms Id51 direkt), so dass der Drainstrom Id52 trotz Fluktuationen der Netzanschlussspannung Vdd relativ konstant bleibt.
Beispielsweise verursacht ein Anstieg der Netzanschlussspannung Vdd einen Anstieg des zweiten Bias-Stroms IBIAS2 und des Drainstroms Id53 (der im Wesentlichen gleich zum zweiten Bias-Strom IBIAS2 ist) des dritten Transistors 533. Der Drainstrom Id53 ist durch den zweiten Stromspiegel 530 in den vierten Transistor 534 gespiegelt, was einen Anstieg des Drainstroms Id54 des vierten Transistors 534 bewirkt. Dementsprechend wird mehr Strom des ersten Bias-Stroms IBIAS1 zum vierten Transistor 534 gelenkt und weniger Strom des ersten Bias-Stroms IBIAS1 wird zum ersten Transistor 511 gelenkt, und es nimmt daher der Drainstrom Id51 des ersten Transistors 511 ab.
Der abgenommene Drainstrom Id51 wird durch den ersten Stromspiegel 510 in den Drain des zweiten Transistors 512 gespiegelt, der den Drainstrom Id52 des zweiten Transistors 512 verringert. Der Anteil (amount) der Abnahme des Drainstroms Id52 verschiebt oder wirk effektiv einen Anteil eines Anstiegs des Drainstroms Id52 entgegen, der sonst in Antwort auf den Anstieg der Netzanschlussspannung Vdd und der Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistors 512 aufgetreten wäre. Umgekehrt führt in ähnlicher Weise eine Abnahme der Netzanschlussspannung Vdd ultimativ zu einem entsprechenden Anstieg des Drainstroms Id52 des zweiten Transistors 512, um einen Anteil der Abnahme des Drainstroms Id52 wirksam zu verschieben oder diesem entgegen zu wirken, die sonst in Antwort auf die Abnahme der Netzanschlussspannung Vdd und der Drain-Source-Spannung Vds52 aufgetreten wäre. Dementsprechend wird der Drainstrom Id52 über einen weiten Spannungsbereich aufrechterhalten.
Beispielsweise weist 6 einen Graph 600 auf, der eine I-V-Kennlinie bezüglich des Drainstroms Id52 und eine Drain-Source-Spannung Vds in dem zweiten Transistor 512 zeigt. Der Graph 600 stellt einen Versuch gemäß einem in 5 gezeigten typischen Ausführungsbeispiel dar, 10 mA Drainstrom Id52 in dem zweiten Transistor 512 beizubehalten. Während die Drain-Source-Spannung Vds des zweiten Transistors 512 auf ungefähr 2,7 V in Antwort auf Anstiege der Netzanschlussspannung Vdd ansteigt, erreicht der Drainstrom Id52 ungefähr 10 mA. Der Drainstrom Id52 bleibt dann im Wesentlichen bei dieser Höhe, selbst wenn die Drain-Source-Spannung Vds weiter ansteigt. Daher kompensiert die Biasschaltung 500 die anderenfalls geneigte I-V-Kurve des zweiten Transistsors 512 (wie beispielsweise für den zweiten Transistor 512 in 2 gezeigt ist), so dass der Drainstrom Id52 über einen weiten Spannungsbereich beibehalten wird.
Der erste bis vierte Transistor 511, 512, 533 und 534 wie auch die Diodentransistoren 541 und 542 und der Puffertransistor 555 können beispielsweise FETs, wie zum Beispiel GaAsFETs, sein. Jedoch mögen andere Typen von FETs und/oder andere Typen von Transistoren innerhalb des Bereichs eines Fachmanns in die Biasschaltung 500 eingebaut werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen, einschließlich MOSFETs, BJTs, HEMTs, pseudomorphe HEMTs, HFETs, JFETs, MESFETs usw. Ferner versteht es sich, dass die Sources/Drains der verschiedenen Transistoren abhängig von Ausgestaltungsfaktoren von verschiedenen Ausführungsbeispielen umgekehrt werden mögen, ohne die relevante Funktionalität der beispielhaften Biasschaltung 500 zu beeinträchtigen. Wie für einen Fachmann offensichtlich ist, mag die Biasschaltung 500 auch unter Verwendung von Bipolartechnologie implementiert sein.
Die veranschaulichenden Ausführungsbeispiele der Biasschaltung in der elektronischen Vorrichtung weisen mehrere Stromspiegel auf. Die Stromspiegel ermöglichen es, dass ein Drainstrom, zum Beispiel eines Verstärkertransistor, im Wesentlichen konstant bleibt, selbst wenn eine Netzanschlussspannung innerhalb eines Betriebsbereichs variiert.
In Anbetracht dieser Offenbarung wird angemerkt, dass abweichende Schaltungen im Einklang mit den vorliegenden Lehren implementiert werden können. Ferner sind die verschiedenen Komponenten, Materialien, Strukturen und Parameter nur als Veranschaulichung und Beispiel und nicht in einem einschränkenden Sinn enthalten. In Anbetracht dieser Offenbarung können Fachleute die vorliegenden Lehren beim Bestimmen ihrer eigenen Anwendungen und von erforderlichen Komponenten, Materialien, Strukturen und einer Anlage zum Implementieren dieser Anwendungen implementieren, während sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche bleiben.

Claims

Eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms, die aufweist: einen ersten Stromspiegel, der konfiguriert ist, um einen ersten Anteil eines ersten Bias-Stroms zu empfangen und einen Ausgangsstrom basierend auf dem ersten Anteil des ersten Bias-Stroms bereitzustellen, wobei der erste Bias-Strom auf einer festen Spannung aus einer ersten Spannungsquelle basiert; und einen zweiten Stromspiegel, der konfiguriert ist, um einen zweiten Bias-Strom und einen zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms zu empfangen, wobei der zweite Bias-Strom auf einer variablen Spannung aus einer zweiten Spannungsquelle basiert, wobei der zweite Bias-Strom und der zweite Anteil des ersten Bias-Stroms bezüglich Veränderungen der variablen Spannung direkt variiert, und der erste Anteil des ersten Bias-Stroms bezüglich der Veränderungen der variablen Spannung invers variiert, und wobei der Ausgangsstrom basierend auf den Veränderungen des ersten Anteils des ersten Bias-Stroms im Wesentlichen konstant bleibt, die den Auswirkungen auf den Ausgangsstrom durch die Variationen der zweiten Spannung entgegenwirken.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Spannungsquelle eine wiederaufladbare Batterie aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Spannungsquelle eine Spannungsklemmschaltung aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, wobei der erste Stromspiegel einen ersten Transistor, der durch einen ersten Widerstand mit der ersten Spannungsquelle verbunden ist, und einen zweiten Transistor aufweist, der mit der zweiten Spannungsquelle verbunden ist, wobei der erste Anteil des ersten Bias-Stroms einen Drainstrom des ersten Transistors aufweist und der Ausgangsstrom einen Drainstrom des zweiten Transistors aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der zweite Stromspiegel einen dritten Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit der zweiten Spannungsquelle verbunden ist, und einen vierten Transistor aufweist, der durch den ersten Widerstand mit der ersten Spannungsquelle verbunden ist, wobei der zweite Anteil des ersten Bias-Stroms einen Drainstrom des vierten Transistors aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei, wenn die Veränderungen der variablen Spannung einen Anstieg der variablen Spannung aufweisen, der Drainstrom des vierten Transistors ansteigt, wodurch der Drainstrom des ersten Transistors abnimmt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der verringerte Drainstrom des ersten Transistors in den zweiten Transistor des ersten Stromspiegels gespiegelt ist, was verursacht, dass der Drainstrom des zweiten Transistors im Wesentlichen konstant gehalten ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei, wenn die Veränderungen der variablen Spannung eine Abnahme der variablen Spannung aufweisen, der Drainstrom des vierten Transistors abnimmt, wodurch der Drainstrom des ersten Transistors ansteigt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der angestiegene Drainstrom des ersten Transistors in den zweiten Transistor des ersten Stromspiegels gespiegelt ist, was verursacht, dass der Drainstrom des zweiten Transistors im Wesentlichen konstant gehalten ist.
Eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms, die aufweist: einen ersten Stromspiegel, der einen ersten Transistor, der durch einen ersten Widerstand mit einer Festspannungsquelle, die einen ersten Bias-Strom bereitstellt, verbunden ist, und einen zweiten Transistor aufweist, der mit einer Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, wobei ein Drainstrom des ersten Transistors einen ersten Anteil des ersten Bias-Stroms aufweist; und einen zweiten Stromspiegel, der einen dritten Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit der Spannungsquelle mit variabler Spannung, die einen zweiten Bias-Strom bereitstellt, verbunden ist, und einen vierten Transistor aufweist, der durch den ersten Widerstand mit der Festspannungsquelle verbunden ist, wobei ein Drainstrom des vierten Transistors einen zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms aufweist, wobei der zweite Bias-Strom in Antwort auf einen Anstieg der variablen Spannung aus der Spannungsquelle mit variabler Spannung ansteigt und mittels des dritten Transistors in den vierten Transistor durch den zweiten Stromspiegel gespiegelt ist, was den zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms erhöht, und wobei der erste Anteil des ersten Bias-Stroms in Antwort auf den angestiegenen zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms abnimmt, wobei der verringerte erste Anteil des ersten Bias-Stroms mittels des ersten Transistors in den zweiten Transistor durch den ersten Stromspiegel gespiegelt ist, wobei der gespiegelte erste Anteil des ersten Bias-Stroms einen möglichen Anstieg des Drainstroms des zweiten Transistors kompensiert, der durch den Anstieg der variablen Spannung verursacht ist, um den im Wesentlichen konstanten Strom bereitzustellen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der zweite Bias-Strom in Antwort auf eine Abnahme der variablen Spannung aus der Spannungsquelle mit variabler Spannung abnimmt, und der verringerte zweite Bias-Strom mittels des dritten Transistors in den vierten Transistor durch den zweiten Stromspiegel gespiegelt ist, was den zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms erniedrigt, und wobei der erste Anteil des ersten Bias-Stroms in Antwort auf den verringerten zweiten Anteil des ersten Bias-Stroms ansteigt, und der angestiegene erste Anteil des ersten Bias-Stroms mittels des ersten Transistors in den zweiten Transistor durch den ersten Stromspiegel gespiegelt ist, wobei der gespiegelte erste Anteil des ersten Bias-Stroms eine mögliche Abnahme des Drainstroms des zweiten Transistors kompensiert, die durch die Abnahme der variablen Spannung verursacht ist, um den im Wesentlichen konstanten Strom bereitzustellen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Spannungsquelle mit variabler Spannung eine Batterie aufweist und die Festspannungsquelle einen Spannungsreglator aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Spannungsregulator aufweist: eine Pufferschaltung, die einen Puffertransistor aufweist, der zwischen dem ersten Widerstand und der Batterie verbunden ist; und eine Spannungsklemme, die einen ersten Diodentransistor, einen zweiten Diodentransistor und einen dritten Widerstand aufweist, wobei der erste Diodentransistor über das Gate mit dem dritten Widerstand und einem Gate des Puffertransistors verbunden ist, und wobei der zweite Diodentransistor über das Gate mit einer Source und einem Drain des ersten Diodentransistors verbunden ist.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der erste und zweite Transistor die gleiche Länge und verschiedene Breiten haben, und der dritte und vierte Transistor die gleiche Länge und Breite haben.
Eine Vorrichtung, die aufweist: einen ersten Transistor, der einen Drain, der durch einen ersten Widerstand mit einer Festspannungsquelle verbunden ist, und eine Source aufweist, die mit einer Niederspannungsquelle verbunden ist, wobei ein erster Drainstrom des ersten Transistors einen Anteil eines ersten Bias-Stroms aus dem ersten Widerstand aufweist, der zu dem ersten Transistor gelenkt ist; einen zweiten Transistor, der einen Drain, der mit einer Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, eine Source, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, und ein Gate aufweist, das mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist, um einen ersten Stromspiegel zu bilden, wobei der erste Drainstrom durch den ersten Stromspiegel in den zweiten Transistor gespiegelt ist, so dass ein zweiter Drainstrom des zweiten Transistors proportional zum ersten Drainstrom ist; einen dritten Transistor, der einen Drain, der durch einen zweiten Widerstand mit der Spannungsquelle mit variabler Spannung verbunden ist, und eine Source aufweist, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, wobei ein dritter Drainstrom des dritten Transistors einen zweiten Bias-Strom aus den zweiten Widerstand aufweist; und einen vierten Transistor, der einen Drain, der durch den ersten Widerstand mit der Festspannungsquelle verbunden ist, eine Source, die mit der Niederspannungsquelle verbunden ist, und ein Gate aufweist, das mit dem Gate des dritten Transistors verbunden ist, um einen zweiten Stromspiegel zu bilden, wobei der dritte Drainstrom durch den zweiten Stromspiegel in den vierten Transistor gespiegelt ist, so dass ein vierter Drainstrom des vierten Transistors zum dritten Drainstrom proportional ist, wobei ein Anstieg in einer variablen Spannung der Spannungsquelle mit variabler Spannung einen Anstieg des dritten Drainstroms verursacht, was einen Anstieg des vierten Drainstroms verursacht, was eine Abnahme des Anteils des ersten Bias-Stroms, der zu dem ersten Transistor gelenkt ist, und dadurch eine Abnahme des ersten Drainstroms verursacht, was eine Abnahme des zweiten Drainstroms verursacht, wobei die Abnahme des zweiten Drainstroms einem möglichen Anstieg des zweiten Drainstroms entgegenwirkt, die in Antwort auf den Anstieg der variablen Spannung aufgetreten wäre, und den zweiten Drainstrom bei einem im Wesentlichen konstanten Wert hält.
Die Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der vierte Drainstrom des vierten Transistors im Wesentlichen gleich zum dritten Drainstrom des dritten Transistors ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei eine Abnahme in der variablen Spannung eine Abnahme des dritten Drainstroms verursacht, was eine Abnahme des vierten Drainstroms verursacht, was einen Anstieg des Anteils des ersten Bias-Stroms, der zu dem ersten Transistor gelenkt ist, und dadurch einen Anstieg des ersten Drainstroms verursacht, was einen Anstieg des zweiten Drainstroms verursacht, wobei der Anstieg des zweiten Drainstroms einer möglichen Abnahme des zweiten Drainstroms entgegenwirkt, die in Antwort auf die Abnahme der variablen Spannung aufgetreten wäre, und den zweiten Drainstrom bei einem im Wesentlichen konstanten Wert hält.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, die ferner aufweist: eine Spannungsklemmschaltung, die konfiguriert ist, um die feste Spannung bereitzustellen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Spannungsklemmschaltung aufweist: einen dritten Widerstand; einen fünften Transistor, der eine Source, einen Drain, und ein Gate aufweist, das mit dem dritten Widerstand verbunden ist; einen sechsten Transistor, der eine Source und einen Drain, die mit der Niederspannungsquelle verbunden sind, und ein Gate aufweist, das mit der Source und dem Drain des fünften Transistors verbunden ist; und einen siebten Transistor, der eine Source, die mit dem ersten Widerstand verbunden ist, einen Drain, der mit dem dritten Widerstand verbunden ist, und ein Gate aufweist, das mit dem Gate des fünften Transistors verbunden ist.
Die Vorrichtung nach dem Anspruch 19, wobei jeder der ersten bis siebten Transistoren einen Galliumarsenid-Feldeffekttransistor (GaAsFET) aufweist.