DE19621749C2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Tem­ peraturkoeffizienten sowie die Verwendung dieser Schaltungs­ anordnung in einer Stromspiegelschaltung.

Eine Temperaturkompensationsschaltung mit festem Kompensa­ tionsverhalten ist beispielsweise aus Tietze/Schenk, Halb­ leiter-Schaltungstechnik, Springer-Verlag, 7. Auflage, Kapi­ tel 4.6.3 bekannt. Dabei wird in den Eingangsstrompfad eines einfachen Stromspiegels eine Diode geschaltet, die den Tempe­ ratureffekt beim Transistor im Ausgangsstrompfad kompensiert. Die Kompensation ist jedoch durch die Wahl der Diode festge­ legt.

Eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Bauelemen­ ten wie beispielsweise Leuchtdioden, Laserdioden, Sensoren, Anzeigeelemente, Regler etc. zeigt im Betrieb eine uner­ wünschte Temperaturabhängigkeit mit negativem Koeffizienten. Zur Erzielung eines gleichbleibenden Verhaltens über einen großen Temperaturbereich werden bei derartigen Bauelementen häufig Korrekturschaltungen mit positiven Temperaturkoeffizi­ enten vorgesehen. Da diese Temperaturkoeffizienten je nach zu kompensierendem Bauelement unterschiedliche Werte annehmen sollen, müssen abhängig vom jeweiligen Bauelement unter­ schiedliche Kompensationsschaltungen oder Kompensationsele­ mente verwendet werden. Eine Anpassung an das Temperaturver­ halten des jeweiligen Bauelementes gestaltet sich daher in der Regel aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, Kompensationsmittel mit verän­ derbarem positiven Temperaturkoeffizienten anzugeben.

Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merk­ malen von Patentanspruch 1 gelöst. Eine Stromspiegelschal­ tung, bei der eine erfindungsgemäße Schaltung eingesetzt wird, ist in Patentanspruch 2 angegeben.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Reihenschaltung aus einem ersten ohmschen Widerstands­ element und einem Diodenelement auf, der ein zweites ohmsches Widerstandselement parallel geschaltet ist, wobei der Wert des zweiten ohmschen Widerstandselements entsprechend dem ge­ wünschten Temperaturkoeffizienten eingestellt wird.

Eine bevorzugte Stromspiegelschaltung weist in ihrem Eingangsstrompfad eine aus einem erstem und einem zweitem ohmschen Widerstandselement sowie aus einem Diodenelement bestehende Schaltungsanordnung auf. Dabei wird die Schal­ tungsanordnung durch einen Eingangsstrom gespeist und die an ihr abfallende Spannung der Basis-Emitter-Strecke eines Tran­ sistors zugeführt. In die Emitterleitung des Transistors ist ein Emitterwiderstandselement, das den gleichen Wert aufweist wie das erste ohmsche Widerstandselement der Schaltungsanord­ nung, eingefügt. Der Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung ist am Kollektor des Transistors abgreifbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Fi­ gur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Beim Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Schal­ tungsanordnung aus einem ohmschen Widerstand 1 und einer dazu in Reihe geschalteten Diode 3 in Durchlaßrichtung. Der Rei­ henschaltung von Widerstand 1 und Diode 3 ist ein ohmscher Widerstand 2 parallel geschaltet, wobei der Widerstand 2 ab­ gleichbar ist. Ein in die erfindungsgemäße Schaltungsanord­ nung eingespeister Strom I erzeugt eine Spannung U über der Schaltungsanordnung. Insgesamt ergibt sich demnach ein Wider­ standsverhalten der gesamten Schaltungsanordnung, wobei der Widerstandswert mit positivem Koeffizienten von der Temperatur abhängig ist. Die von dem Strom I und der Temperatur abhängige Spannung I kann bei­ spielsweise zur weiteren Ansteuerung beispielsweise einer Treiberschaltung dienen, die ihrerseits ein zu versorgendes Bauelement wie beispielsweise Leuchtdioden etc. versorgt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die erfindungsge­ mäße Schaltungsanordnung bei einer Stromspiegelschaltung ver­ wendet, bei der die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den Widerständen 1 und 2 sowie der Diode 3 den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung bildet, während ein Transistor 5 in Verbindung mit einem Emitterwiderstand 4 den Ausgangskreis darstellt. Die Basis des Transistors 5 ist dabei mit dem Kno­ tenpunkt von erstem und zweiten Widerstand verbunden, während der Emitter des Transistors 5 unter Zwischenschaltung des Emitterwiderstandes 4 mit dem Knotenpunkt von Diode 3 und Wi­ derstand 2 verbunden ist. Der Leitungstyp des Transistors 5 ist entsprechend der Polung der Diode 3 gewählt. An seinem Kollektor ist ein Ausgangsstrom Q abgreifbar, der gegenüber dem Strom I einen mittels des Widerstandes 2 einstellbaren Temperaturkoeffizienten aufweist. Schließlich kann der Kno­ tenpunkt aus Diode 3, Widerstand 2 und Emitterwiderstand 4 an ein Bezugspotential M angeschlossen sein, um definierte Po­ tentialverhältnisse zu erzielen.

Der Widerstandswert R von erstem Widerstand 1 und Emitterwi­ derstand 4 werden dabei gleich groß gewählt. Der Wert des Wi­ derstandes 2 kann beispielsweise zwischen unendlich und dem vierfachen Wert des Widerstandes 1 gewählt werden. Für den Wert unendlich ergibt sich ein Temperaturkoeffizient von 0,3 %/K, während sich für den vierfachen Widerstandswert des Wi­ derstandes 1 ein Temperaturkoeffizient von 1%/K ergibt. All­ gemein können Temperaturgänge realisiert werden, die einen Koeffizienten von größer 100%/TW aufweisen, wobei T für die absolute Temperatur und W für ... steht.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegen in einem minimalen Bauelementebedarf, einer leichten Ein­ stellbarkeit des Temperaturkoeffizienten, der hohen Integra­ tionsfähigkeit, einer minimalen Alterung sowie großen Kompen­ sations-, Spannungs- und Temperaturbereichen.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhal­ tens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten, mit einer Reihenschaltung aus einem ersten ohmschen Widerstands­ element (1) und einem Diodenelement (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung ein zweites ohmsches Widerstandselement (2) parallel geschaltet ist, wobei der Wert des zweiten ohm­ schen Widerstandselements (2) entsprechend dem gewünschten Temperaturkoeffizienten einstellbar ist.

2. Stromspiegelschaltung, bei der ein Eingangsstrom (I) eine Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 speist, die an ihr abfallende Spannung (U) der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors (5) zugeführt wird, der Ausgangsstrom (Q) am Kollektor des Transistors (5) abgreifbar ist und ein Emit­ terwiderstandselement (4) am Emitter-Anschluß des Transistor (5) den gleichen Wert (R) aufweist wie das erste ohmsche Widerstandselement (1) der Schaltungsanordnung.