DE1901212B2

DE1901212B2 - Schaltungsanordnung zur kompensation des temperaturganges der basis-emitter-spannung eines transistors

Info

Publication number: DE1901212B2
Application number: DE19691901212
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing.; Spiesberger Gerhard DipL-Ing.; 7500 Karlsruhe Günzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-01-10
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1972-08-24
Also published as: CH504136A; DE1901212A1; FR2028082A1; NL7000172A

Description

Die Erfindung bezieht si' h auf eine Schaltungsanordnung zur Kompensation des Temperaturganges der Basis-Emitter-Spannung eines ersten Transistors mit einem Emitter-Widerstand mit Hilfe eines zweiten Transistors mit gleicher Temperaturabhängigkeit seiner Basis-Emitter-Spannung und unter Benutzung eines Referenzspannungselementes. Der temperaturabhängige Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors muß in vielen Fällen kompensiert werden. Beispielsweise ist der Strom durch einen Transistor nur dann konstant, wenn bei konstantem Emitter-Widerstand die Spannung zwischen Basis-Anschluß und dem Fußpunkt des Emitter-Widerstandes 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-Widerstandes gelegte äußere Spannung einen entsprechenden Temperaturgang aufweist.

Ein bekanntes Mittel zur Erzeugung einer derartigen Spannung stellt eine 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 Reibe geschalteten Dioden ganz bestimmte Forderungen bezüglich ihrer Temperaturabhängigkeit gestellt werden. Dieser Umstand bringt es mit sich, daß nur wenige Kombinationen zwischen auf dem Markt erhältlichen Zenerdioden und anderen Dioden zur Erzeugung des erforderlichen Temperaturganges möglich sind. Der Spannungsabfall an der Zenerdiode ist zudem noch etwas vom durchfließenden Strom abhängig, so daß die den die Diodenkombination enthaltenden Spannungsteiler speisende Spannung nahezu konstant gehalten werden muß. Der Spannungsteiler ist außerdem nur in geringem Ausmaß belastbar, so daß die bekannte Vorspannungserzeugung für jeden Transistor, dessen Temperaturgang ausgeglichen werden soll, eine entsprechende Diodenkombination erforderlich macht

Aus der britischen Patenischrift 769 584 ist ein Transistorstromkreis bekannt, bei dem mindestens ein Verstärkertransistor Kennlinien hat, deren eine Konstante temperaturabh-".gig ist, und der einen Kompensationskreis, bestehend aus einem zusätzlichen Transistor, anwendet, der ausschließlich dazu dient, die Temperatureinflüsse auf den Verstärkertransistor zu kompensieren. Insbesondere wird bei dem Verstärkertransistor ein temperaturabhängiger Sperrstrom dadurch kompensiert, daß ein weiterer Transistor, dessen Sperrstrom in gleicher Weise von der Temperatur abhängt, vorgesehen ist, wobei der is-oiieKior- oaer nrrtiiiersiruiii ucs Kuniyc-usicrcnuen Transistors einen Einfluß auf den Basisstrom des Verstärkertransistors dergestalt ausübt, daß der Verstärkertransistor im wesentlichen unabhängig von der jeweiligen Temperatur ist.

Diesem Bekannten gegenüber soll mit Hilfe der Erfindung die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors kompensiert werden.

In der deutschen Auslegeschrift 1 200 438 ist eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Verlustleistuns eines Transistors bei der Messung seiner Parameter beschrieben. Die Verlustleistung wird dabei dadurch konstantgehalten, daß das Produkt aus der Kollektor-Basisspannung und dem Kollektorstrom des durchzumessenden Transistors konstantgehalten ist. Schaltungstechnisch wird die angestrebte Wirkung durch ein Potentiometer erreicht, dessen Endklemmen zwischen der Basiselektrode des durchzumessenden Transistors und der Emitterelektrode eines als Stromquelle für diesen Transistor dienenden zweiten Transistor geschaltet ist. Dabei liegt der Potentiometerabgriff auf einem festen Potential. Ein zweites Potentiometer ist über der Spannungsquelle der Schaltung vorgesehen. Sein Abgriff liegt an der Basis des als Stromquelle dienenden Transistors. Damit kann die Verlustleistung kontinuierlich eingestellt werden. Weiterhin muß sichergestellt sein, daß der den mit der Basis des zu prüfenden Transistors verbundene Zweig des erstgenannten Potentiometers durchfließende Strom konstant bleibt. Dazu ist ein dritter Transistor vorgesehen, dessen Leitfähigkeitstyp dem der beiden anderen Transistoren gegenüber komplementär ist. Die Basisspannung dieses Transistors ist durch eine Zenerdiode stabilisiert. In dieser Entgegenhaltung ist an keiner Stelle das Prinzip der Kompensation des Temperaturganges eines Transistors mit Hilfe eines anderen Transistors mit gleichem Temperaturgang erwähnt. Vielmehr dienen die Hilfstransistoren dazu, die Verlustleistung des Prüflings konstantzuhalten und damit eine wesentliche Ursache für eine Temperaturänderung des Transistors auszuschalten. Damit sind auch alle Temperaturgänge von Parametern des durchzumessenden Transistors verhindert.

Der Erfindung lag demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Basis-Emitter-Spannung eines Transistors dadurch konstantzuhalten, daß ein möglicher Temperaturgang dieser Spannung durch den Temperaturgang der Basis-Emitter-Spannung eines anderen Transistors kompensiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Basisanschluß des ersten Transistors

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mit dem Basisanschluß des von einem konstanten Emitter-Strecke eines Transistors Tr mit einem Kollektorstrom durchflossenen zweiten Transistors Emitter-Widerstand R₁ einen konstanten Strom / verbunden ist, während die Emitter beider Transi- führen. Der Spannungsabfall an der Basis-Emitterstoren über eine Reihenschaltung aus dem Referenz- Strecke des Transistors Tr ist jedoch temperaturspannungselement und dem Emitter-Widerstand mit- 5 abhängig, so daß die zwischen Basis-Anschluß und einander verbunden sind. Fußpunkt des Emitter-Widerstandes R₁ angelegte

Mit dieser Schaltungsanordnung wird zur Span- äußere Spannung U entsprechend temperaturabhännung des Referenzspannungselementes, das seiner- gig sein muß, wenn ein konstanter Strom durch den seits noch etwas stromabhängig ist, der Spannungs- Emitter-Widerstand A₁ fließen soll,
abfall an der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Tran- xo Eine bekannte Lösung dieser Aufgabe wird in sistors, eines unter gleichen Bedingungen betriebenen Fig. 2 dargestellt. Dort liegt zwischen Basis-An- und gleichartigen Transistors wie der oder die Tran- schluß des Transistors Tr und Fußpunkt seines sistoren, deren Temperaturgang ausgeglichen werden Emitter-Widerstandes R₁ eine Serienkombination soll, addiert. Diese Schaltung liefert dann eine opti- einer ^.eneroiode^ unatiner auucicu diuuc d. du. male Temperaturkompensation, wenn noch dafür 15 Kombination der Dioder ist Bestandteil eines Spangesorgt wird, daß der Strom durch das Referenz- nungsteilers, dessen weite» »:s Glied von einem Widerspannungselement nahezu konsta.t bleibt. Diese stand A₂ gebildet wird unu der von einer Span-Konstanthaltung des Stromes durch das Referenz- nung t/_ß" gespeist ist. Diese bekannte Lösung ist mit Spannungselement wird zweckmäßig dadurch ge- den eingangs erwähnten Mängeln behaftet,
währleistet, daß parallel zur Kollektor-Basis-Strecke ao Im Ausführungsbeispiel der Erfindung nach F i g. 3 des zweiten Transistors die Emitter-Kollektor-Strecke bildet ein Referenzspannungselement Z₂ mit der eines dazu komplementären Transistors liegt, dessen Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors Tr₂ und Basis-Spannung mittels einer Zenerdiode stabilisiert einem Widerstand R₃ eine Serienkombination, die ist. Diese Transistorkombination stellt eine stark von einer Spannung U_B gespeist ist. Zwischen KoI-gegengekoppelte komplementäre Darlington-Verstär- »5 lektor-Anschluß und Basis-Anschluß des Transistors kerstufe dar, die wie ein einziger Transistor mi, hoher Tr., liegt die Emitter-Kollektor-Strecke eines zum Stromverstärkung wirkt. Der Strom durch das Refe- Transistor Tr₂ komplementären Transistors Tr₁. Der renzspannungselement wird mit Hilfe dieser Tran- Basis-Anschluß des Transistors Tr₁ ist mit dem Absistorkombination weitgehend temperatur- und speise- griff eines aus einer Zenerdiode Z₁ und einem Widerspannungsunabhängig, so daß die Spannung am 30 stand i?₄ gebildeten Spannungsteilers verbunden. Die Referenzspannungselement bereits hochstabil ist. Der Kombination der Transistoren Tr₁ und Tr₂ stellt eine temperaturabhängige Spannungsabfall an der Basis- stark gegengekoppelte komplementäre Darlington-Emitter-Streckc des auf das Referenzspannungs- Verstärkerstufe d?r, die wie ein einziger gedachter elemtat folgenden Transistors wird um die Referenz- Transistor mit hoher Stromverstärkung wirkt. Der spannung aufgestockt. Damit steht an der Basis des 35 Basis-Anschluß des gedachten einzigen Transistors zweiten Transistors die zum Ausgleich des Tempe- liegt dabei an der Basis des Transistors Tr₁, der raturganges der Emitter-Basis-Spannung anderer Emitter-Anschluß am Verbindungspunkt des Kollek-Transistoren gewünschte Spannung zur Verfügung. tors des Transistors Tr₂ mit dem Emitter des Tran-

Die Erfindung wird an Hand von drei Figuren er- sistors Tr₁ und der Kollektor-Anschluß des gedachten

läutert. 40 einzigen Transistors am Emitter des Transistors Tr₂.

F i g. 1 stellt eine Schaltung dar, an der das der Die am Verbindungspunkt der Basis des Transistors

Erfindung zugrunde liegende Problem auftritt; Tr₂ mit dem Kollektor des Transistors Tr₁ anstehende

F i g. 2 gibt eine bisher benutzte Lösung des Pro- Spannung weist die gewünschte Temperaturabhängig-

blems an; in keit auf. Dieser Punkt kann mir mehreren Basis-An-

F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 45 Schlüssen von Transistoren verbunden werden, deren

gezeigt. Basis-Emitter Spannung temperaturkompensiert wer-

In F i g. 1 soll die Serienschaltung der Kollektor- den soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Kompensation des Temperaturgangs der Basis-Emitter-Spannung eines ersten Transistors mh einem Emitter-Widerstand mit Höfe eines zweiten Transistors mit gleicher Temperaturabhängigkeit seiner Basis-Emitter-Spannung und unter Benutzung eines Referenzspannungselementes, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Anschluß des ersten Transistors (Tr) mit dem Basis-Anschluß des von einem konstanten Kollektorstrom durchflossenen zweiten Transistors (TV₂) verbunden ist, während die Emitter beider Transistoren (τί , τ· ₂) oovi v-tiii- istiiiciiM-iiauuiig aus uem Referenzspannungselement (Z₂) und dem Emitter-^ ijerstand (A₁) miteinander verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Kollektor-Basis-Strecke des zweiten Transistors (7>.,) die Emitter-Kollektor-Strecke eines dazu komplementären Transistors (Tr₁) liegt, dessen Basis-Spannung mittels einer Zenerdiode stabilisiert ist.