DE1944028C - Konstantstromverstarker in integrier ter Bauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrilTt eine Schaltungsanordnung

für einen Konstantstromverstiirker unter Ausnutzung der geometrischen FlUchenstromverteilung der EmH-

, terstn'ime zwischen eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren.

Die Funktion der geometrischen Flächenstromverteilung integrierter Transistoren ist bereits bekannt. So ist in einem Aufsatz in der Zeitschrift Regelungstechnik, II· 1 des Jahrgangs 1969 auf Seite 13 unter der Figur 10b eine Stromquelle mit geometrischer Flachenstromverteilung beschrieben. Dabei ist ein als »aktive« Diode geschalteter Steuertransistor 71 der Basis-Emitter-Diode des Konstantstromtransistors Tl parallel geschaltet. Der in Tl hineinfließende Steuerstrom J_Sl steuert dabei den Transistor TI so, daß der in den Knilektor von 72 hineinfließende Konstanthtroin J₁ ., gleiv.« dem Produkt aus Steuerstrom mal dem Verhältnis der F.mitterflächen beider Transistoren ist.

Um nun den Einfluß des erforderlichen Basisstromes für die eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren 71 und Tl in dem angeführten Beispiel auf den Konstunistrum /., zu verringern, ist es weiterhin bekannt und in der Fig. 1 dargestellt, einen weiteren Transistor vorzusehen, der den Transistoren, an denen die geometrische Flächenstromverteilung ausgf 'utzt werden soll, den nötigen Basisstrom liefert.

Zum besseren Verständnis ues Ausgangspunktes der vorliegenden Erfindung soll nun zunächst an Hand der Fig. 1 die Funktion der bekannten Schaltungsanordnung beschrieben werden. Die Transistoren Tl und Tl sind, wie schon beschrieben, eng benaehbarte, monolithisch integrierte Transistoren. Der Konstantstrom /, steuert den Transistor 71 an. Der Transistor 71 und der Konstantstromtransistor 72 werden von der gleichen Basis-Emitter-Spannung U/u 1 gesteuert. Das Verhältnis der Ströme/, und /, ist abhängig vom Verhältnis der Etnitterflächen der Transistoren 71 und 7 2. Der Transistor 73, an dessen Basis der Steuerstrom J₁ anliegt und dessen Kollektor mit der Betriebsspannung V_n verbunden ist, liefert den Transistoren 71 und 72 den notwendigen Basisstrom. Durch den Transistor 73 wird weiterhin der Punkt K1 auf eine Spannung gebracht, die konstant ist und den Wert von zwei Schwellspannungen, also = 2 V_1n aufweist. Damit beträgt die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors71 V₁ , , 2U_nh. Dem Punkt K 2 kann bei dieser Anordnung ein Konstantstrcm der Größenordnung Λ, /, * Z₁ entnommen werden. Praktisch bedeutet dies, daß durch diese Schallung eine Stromverstärkung des Steuerstromes/, vorgenommen wird.

Diese bekannte Schaltungsanordnung weist aber noch immer einen Nachteil auf. Wegtn der Rückwirkung der Kollektorspannung i/_c0 j des Transistors 72 auf den Fmilterstrom J₁., dieses Transistors ändert sich der Strom /, in Abhängigkeit der Betriebsspan nung V_n. Das hat zur Folge, daß das Verhältnis zwischen dem Steuerstrom /, und dem Summcnsirom S._t sich wegen der erwähnten Schwankungen der Be· triebsspannung V_n iimlcrl.

Dit vorliegende Erfindung »teilt sich nun die Aufgabe, dun Einfluß der Rückwirkung der Kollektorspannung in Abhängigkeit der Betriebsspannung auf es den F.mittmtrom aus/tischallen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß neben dem in bekannter Weise Un BasisMmm für die eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren liefernden und eine konstante Kollekiorspsnnung für den einen der eng benachbarten Transistoren erzeugenden Transistor zur Erzeugung einer konstanten Kollektorspannung für den anderen der eng benachbarten Transistoren ein über seine Basis mit dem Steuerctromkreis und über den Kollektor mit der Betriebsspannung verbundener Transistor angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemUße Anordnung eines zusätzlichen Transistors v/ird vorteilhaft erreicht, daß der Konslantstromtransistor 72 immer mit einer konstanten Kollektorspannung arbeitet. Die Rückwirkungen von Speisespannungsänderungen der Betriebsspannung U₀ auf den Emitterstrom des Transistors 72 werden dadurch ausgeschaltet. Da nun beide eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren 71 und 72 mit konstanter Kollektorspannung be trieben werden, ist der Summenstrom J₁ bei konstan tem Steuerstrom 7, ebenfall« konstant und die erfindungsgemäße Anordnung ein idealer Konstantstrum verstärker.

In den Fig. 2 und 3 sind zwei Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist aber nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt

Die Fig. 2 zeigt, wie schon die bekannte Schaltungsanordnung, gemäß der dargestellten Fig. 1, zwei eng benachbarte, monolithisch integrierte Transistoren 71 und 72. Der Steuerstrom ist auch in diesem Falle der Konstantstrom /,, der über den Punkt Kl in den Kollektor des Transistors 71 fließt. Dieser Steuerstrom bewirkt, daß in dem Konstantstromtransistor 72, dessen Basis-Emitter-Strecke mit der des Referenztransistors 71 gemeinsam ist, ein Kollektor- bzw. Emitterstrom fließt, dessen Größe in bezug auf den Steuerstrom dem Verhältnis der beiden Emitterflächen entspricht. Die Wirkung des Transistors 73 ist die gleiche, wie sie schon an Hand der Fig. 1 beschrieben wurde. Der Transistor 74 liegt mit seiner Basis an dem Punkt Kl, an dem, bewirkt durch den Transistor 73, wie schon beschrieben, eine konstante Spannung in Höhe von zwei Schwellspannungen, also 2V_nE liegt. Am Kollektor des Transistors 74 liegt die Betriebsspannung IZ_n. Der Emitter des Transistors 74 ist mit dem Kollektor des Konstantstromtransistors 72 verbunden. Der Transistor 74 bewirkt, daß der Konstantstromtransistor T2 stets mit einer konstanten Kollektor-Basis-Spannung arbeitet. Bei der in der Fig. 2 beschriebenen Anordnung liegt, wie schon beschrieben, am Punkt A'l und damit an der Basis des Transistors 74 das Potential 2Vnf. Am Punkt K3, d.h. an der Basis des Transistors 72. liegt eine Schwellspannung 1 V_1n. Da am Ausgang des Emitters des Transistors 74 und damit am Kollektor des Konstantstromtransistors 72 gegenüber dem Potential an der Basis des Transistors 74 nach Oberschreiten einer Schwellspannung nur das Potential t V„_e liegt, also das gleiche Potential wie am Punkt Ki, betragt der Wert der Kollektor-Basis· Spannung V_(:Bi = 0. Durch die konstante Kollektor-Basis-Spannung am Konstantstromtransistor Tl wird eine Rückwirkung der Betriebsspannung auf den Emtiterstrom des Konstantstromtransiator» 72 ausgeschaltet.

Der konstante Steuerstrom/, wird also um den Eitiitterstrom des Konstnntst rom transistors T2 vergrößert, und am Punkt Kl kann ein verstärkter Konstantstrom L entnommen werden.

Die Schaltungsanordnung, die in der Fig.3 dar-

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gestellt ist, zeigt eine zweckmäßige Weiterbildung $es Erfindungsgedankens. Da wie aus F i g. 2 hervorgeht, die Basen sowie die Kollektoren der Transistofen T3 und T4 mit den gleichen Punkten der Schallung verbunden sind, können die beiden Transistoren »Is zweckmäßige Weiterbildung zu einem Transistor mit zwei Emittern zusammengefaßt werden. Dadurch läßt sich eine Vereinfachung des Schaltungsaufbaiis erreichen, z. B. im Hinblick darauf, daß die Her-Stellung von einem integrierten Transistor mit zwei FImitern gegenüber der Herstellung von zwei getrennten integrierten Transistoren platzsparender ist.

Claims (2)

Patentansprüche: «5

1. Schaltungsanordnung für einen Konstantltromverstärker unter Ausnutzung der geometrischen Flächenstromverteilung der Emitterströme zwischen eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem in bekannter Weise den Basisstrom für die eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren (T I, 'M) liufernden und eine konstante Kollektorspannung für den einen der eng benachbarten Transistoren (Tl) erzeugenden Transistor (T3) zur Erzeugung einer konstanten Kollektorspannung für den anderen der eng benachbarten Transistoren (72) ein über seine Basis mit dem Steuerstromkreis und über den Kollektor mit der Betriebsspannung verbundener Transistor (T4) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die konstanten Kollektorspannungen, für die eng benachbarten, monolithisch integrierten Transistoren (Tl, Tl) liefernden Transistoren (Γ3 bzw. T4) zu einem, mit zwei Emittern .v:sgerüsteten Transistor (T5) zusammengefaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen