DE1901212A1

DE1901212A1 - Schaltungsanordnung zur Kompensation des Temperaturganges der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors

Info

Publication number: DE1901212A1
Application number: DE19691901212
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Guenzel; Dipl-Ing Gerhard Spiesberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-01-10
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1970-09-17
Also published as: NL7000172A; CH504136A; DE1901212B2; FR2028082A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELISCHAFT München 2, den 1 UJÄlt1S69

Berlin und München Witteisbacherplatz 2

^PA 69/2013

Schaltungsanordnung zur Kompensation des Teiaperaturganges

r-Spannung_ ein eis_ Transistors __,..._ ^₁

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Konpensation des Teraperaturganges der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors mit einem Emitter-Uiderstand. Der temperaturabhängige Spannungsabfall an der Basis-Eraitter-Strecke eines Transistors muß in vielen Fällen kompensiert v/erden. Beispielsweise ist der Strom durch einen Transistor nur dann konstant, wenn "bei konstantem Emitter-Y/lderstand die Spannung zwischen Basis-Anschluß und den Fußpunkt des Emitter-Uiderstandes konstant ist. Diese Spannung enthält aber den temperaturabhängigen Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors. Es muß deshalb dafür gesorgt werden, daß eine an den Basis-Anschluß und den Fußpunkt des Emitter-Uiderstandes gelegte äußere Spannung einen entsprechenden Temperaturgang aufweist .

Ein bekanntos Mittel zur Erzeugung einer derartigen Spannung stellt oino Zenerdiode dar, zu der eine oder mehrere andere Dioden in Reihe geschaltet sind. Die Zenerdiode selbst ist bis zu einem gewissen Maß ebenfalls temperaturabhängig, deshalb müssen an die zu ihr in Reihe geschalteten Dioden ganz bestimmte Forderungen bezüglich ihrer leoperaturabhängigkeit gestellt werden. Dieser Umstand bringt es nit sich, daß nur wenige Kombinationen zwischen auf deD Markt erhältlichen Zenerdioden und anderen Dioden zur erzeugung des erforderlichen Teraperaturganges möglich sir.d. Der Spannungsabfall an der Zenerdiode ist zudem noch eitfue vod durchfließenden Strom abhängig, so daß die den die Diodenkoobination enthaltenden Spannungsteiler

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speisende Spannung nahezu konstant gehalten werden muß_o Der Spannungsteiler ist außerdem nur in geringem Ausmaß "belastbar, so daß die "bekannte Vorspannungserzeugung für jeden Transistor, dessen Temperaturgang ausgeglichen werden soll_? eine entsprechende Diodcnkonbination erforderlich machte

Die Erfindung beruht auf dcö Prinzip, die Tenperaturabhängigkeit eines Baueleaentes mit Hilfe eines anderen gleichartigen Bauelementes zu kompensieren, weil die beiden Bauelemente einen gleichartigen Temperaturgang besitzen, v/enn sie unter den gleichen Bedingungen betrieben v/erden«

Bei einer Schaltungsanordnung zur Konpensation des Temperaturganges der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors mit Qinem Emitter-Widerstand wird das genannte Prinzip dadurch veruirklicht, daß gemäß der Erfindung der Basis-Anschluß des Transistors mit dem Basis-Anschluß eines von einea konstanten Stron durchflossenen gleichartigen Transistors verbunden ist, dessen Emitter über ein Referenz-Spannungsclement an den IFußpunkt des Emitter-Widerstandes angeschlossen ist. Zweckmäßig wird der konstante Strom so groß gewählt wie die zu stabilisierenden Transist orströme.

Mit der Schaltung nach der Erfindung wird zur Spannung des Referenz-Elementes, das seinerseits noch etwas stromabhängig ist, der Spannungsabfall an der Basis-Eraitterstrecke eines unter gleichen Bedingungen betriebenen und gleichartigen Transistors wie der oder die Transistoren₉ deren Temperatur gang ausgeglichen werden soll»: addiert = Diese Schaltung liefert dann eine optimale T-r-rpsraturkoiiipensation, wenn noch dafür gesorgt wird, daß der Strom durch das Referenz-Element nahezu konstant bleibte Diese Konstanthaltung des Stromes durch das Referens-Spammngs-

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element wird zweckmäßig dadurch gewährleistet, daß parallel zur Kollektor-Basis-Strecke des !Transistors die Eraitter-Kollektor-Strecke eines dazu komplementären Transistors liegt, dessen Basis-Spannung mittels einer Zenerdiode stabilisiert ist. Biese Transistorkorabination stellt eine stark gegengekoppelte komplementäre Darlington-Verstärkerstufe dar, die wie ein einziger Transistor mit hoher Stromverstärkung wirkt. Der Stron durch das Referenz-Spannungselement wird mit Hilfe dieser Transistorkorabination weitgehend temperatur- und speisespannungsunabhängig, so daß die Spannung am Referenzelement bereits hochstabil ist ο Der temperaturabhängige Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des auf das Referenzeleraent folgenden Transistors wird auf die Referenz-Spannung aufgestockt» Damit steht an der Basis des genannten Transistors die zum Ausgleich des Temperaturganges der Emitter-Basis-Spannung anderer Transistoren gewünschte Spannung zur Verfügung O

Die Erfindung wird"an Hand von drei Figuren erläutert.

Figur 1 stellt eine Schaltung dar, an der das der Erfindung zu Grunde liegende Problem auftritt. Figur 2 gibt eine bisher benutzte Lösung des Problems an. In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.

In Figur 1 soll die Serienschaltung der Kollektor-Eraitterstrecke eines Transistors Tr mit einem Emitter-Widerstand R₁ einen konstanten Strom I fUhren. Der Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr ist jedoch temperaturabhängig, so daß die ««fischen Basis-Anschluß und Fußpunkt des Emitter-Widerstandes R₁ angelegte äußere Spannung U entsprechend temperaturabhängig sein muß, wenn ein konstanter Strom durch den Emitter-Widerstand R₁ fließen soll.

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Eine "bekannte lösung dieser Aufgabe wird in Pigur 2 dargestellt. Dort liegt zwischen Basis-Anschluß des !Transistors Tr und Fußpunkt seines Emitter-Widerstandes R₁, eine Serienkombination einer Zenerdiode Z und einer anderen Diode D. Die Kombination der Dioden ist Bestandteil eines Spannungsteilers, dessen weiteres Glied von einem Widerstand R₂ gebildet wird und der von einer Spannung U^ gespeist ist. Diese bekannte lösung ist mit den eingangs erwähnten Mangeln behaftet.

Im «usführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 3 bildet ein Referens-Spannungselement Z₂ mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors Tr₂ und einem Widerstand R, eine Serienkonbiiiation, die von einer Spannung Ug gespeist ist» Zwischen Kollektor-Anschluß und Basis-Anschluß des Transistors Tr₂ liegt die Emitter-Kollektor-Strecke eines zum ι Transistor Tr₂ koapleoentären Transistors Tr₁. Der Basis-Anschluß des Transistors Tr₁ ist mit dem Abgriff eines aus einer Zenerdiode Z₁ und einem Widerstand R, gebildeten Spannungsteilers verbunden. Die Kombination der Transistoren Tr-j und Tr₂* stellt eine stark gegengekoppelte komplementäre Darlington-Verstärkerstufe dar, die wie ein einziger Transistor mit hoher Stromverstärkung wirkt. Der Basis-Anschluß des gedachten einzigen Transistors liegt dabei an der Basis des Transistors Tr₁, der Emitter-Anschluß am Terbindungspunkt des Kollektors des Transistors Tr₂ mit dem Emitter des Transistors Tr₁ und der Kollektor-Anschluß des gedachten einzigen Transistors am Emitter des Transistors Tr₂. Die Kombination der beiden Transistoren kann auch mit umgekehrt komplementären Transistoren aufgebaut werden. Die am Terbindungspunkt der Basis des Transistors Tr₂ mit dem Kollektor des Transistors Tr₁ anstehende Spannung v/eist die gewünschte Temperaturabhängigkeit auf. Dieser Punkt kann mit mehreren Basis-Anschlüssen von Transistoren veruun-. den werden, deren Temperaturgang an ihren Basis-Emitter-Strecken ausgeglichen v/erden soll.

2 Patentansprüche QQ9838/0810

3 Figuren ./<,

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Claims

1. Schaltungsanordnung zur Kompensation des Temperaturgangcs der Basis-Eraitter-Spannung eines Transistors mit einem Emitter-Widerstand, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Basis-Anschluß des Transistors (Tr) mit de'ra Basis-Anschluß eines von einem konstanten Strom durchflossenen gleichartigen Transistors (Tr₂) verbunden ist, dessen Emitter über ein Referenz-Spannungselement (Z₂) an den Fußpunkt des Emitter-Widerstandes (ILj) angeschlossen ist«,

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu:c Kollektor-Basis-Strecke des Transistors (Sr₂) die Emitter-Kollektor-Strecke eines dazu komplementären Transistors (Tr₁) liegt, dessen Basis-Spannung mittels einer Zenerdiode stabilisiert ist.

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