DE19825029A1 - Verbesserte Struktur einer strommessenden Schaltung - Google Patents
Verbesserte Struktur einer strommessenden SchaltungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf
eine strommessende Schaltung, welche entworfen ist, um den
Stromfluß durch einen elektrischen Pfad zu messen, und ins
besondere auf eine strommessende Schaltung, welche eine
einfache Struktur besitzt und darüber hinaus geeignet ist,
eine Strommessung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Das U.S.-Patent Nr. 5,081,379 von Korteling lehrt eine
stromabtastende Schaltung, die entworfen ist, den Stromfluß
durch einen Leistungstransistor zu messen.
Fig. 11 stellt eine stromabtastende Schaltung ähnlich
der von Korteling entworfenen dar, welche einen stromfüh
renden Transistor Q1, einen strommessenden Transistor Q2
und n-Kanal MOS-Transistoren Q4 und Q5 enthält. Der strom
führende Transistor Q1 ist ein n-Kanal MOS-Transistor, wel
cher mit einem Drainanschluß an eine Spannungsquelle VD und
an einem Sourceanschluß über eine elektrische Last L an
Masse angeschlossen ist. Der strommessende Transistor Q2
ist ein n-Kanal MOS-Transistor, der mit einem Drain an dem
Drain des stromführenden Transistors Q1 angeschlossen ist
und mit einem Gate an einem Gate des stromführenden Transi
stors Q1 angeschlossen ist. Der MOS-Transistor Q4 besitzt
einen Drain und ein Source, welche in einem Strompfad ange
ordnet sind, der sich von dem Source des stromführenden
Transistors Q2 zur Masse erstreckt, und besitzt ein Gate,
welches mit seinem Drain verbunden ist. Der MOS-Transistor
Q5 bildet zusammen mit dem MOS-Transistor Q4 einen Strom
spiegel.
Die stromabtastende Schaltung enthält ebenfalls einen
Operationsverstärker OP und einen p-Kanal MOS-Transistor
Q3. Der Operationsverstärker OP ist mit einem nichtinver
tierenden Eingang (+) an dem Source des stromführenden
Transistors Q1 angeschlossen und mit einem invertierenden
Eingang (-) an dem Source des stromführenden Transistors Q2
angeschlossen und dient dazu, die Sourcespannung des strom
messenden Transistors Q2 an die Sourcespannung des strom
führenden Transistors Q1 anzupassen. Der MOS-Transistor Q3
ist in Serie zwischen dem Source des stromführenden Transi
stors Q2 und dem Drain des MOS-Transistors Q4 angeschlossen
und ist mit einem Gate an einem Ausgangsanschluß des Opera
tionsverstärkers OP angeschlossen.
Wenn eine gemeinsame Spannung an die Gates des strom
führenden Transistors Q1 und des strommessenden Transistors
Q2 angelegt wird, fließt der Strom durch die Transistoren
Q1 und Q2, wodurch veranlaßt wird, daß die Drain-Source-Spannung
des MOS-Transistors Q3, welcher durch einen Aus
gang des Operationsverstärkers OP angesteuert wird, sich
derart ändert, daß die Sourcespannung des strommessenden
Transistors Q2 mit der Sourcespannung des stromführenden
Transistors Q1 übereinstimmt. Dadurch wird veranlaßt, daß
die elektrischen Potentiale, welche an allen Anschlüssen
des stromführenden Transistors Q1 und des strommessenden
Transistors Q2 auftreten, identisch zueinander sind. Der
Strom IQ1 fließt somit durch den stromführenden Transistor
Q1 (und bildet den Laststrom, welcher durch die elektrische
Last L fließt), während der Strom IQ2, welcher durch ein
Größenverhältnis des strommessenden Transistors Q2 zu dem
stromführenden Transistor Q1 bestimmt wird, durch den
stromführenden Transistor Q2 fließt und durch den MOS-Tran
sistor Q3 in den MOS-Transistor Q4 eintritt. Dadurch wird
veranlaßt, daß der Strom i, welcher ein Vielfaches des
Stroms IQ2 ist, durch den MOS-Transistor Q5 fließt, welcher
beim Messen des Stroms IQ1 verwendet wird, der durch den
stromführenden Transistor Q1 fließt.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die
herkömmliche stromabtastende Schaltung zum genauen Messen
des Stroms IQ1, der durch den stromführenden Transistor Q1
fließt, durch Anpassen der Sourcespannung des strommessen
den Transistors Q2 an die Sourcespannung des stromführenden
Transistors Q1 unter Verwendung des Operationsverstärkers
OP und des spannungssteuernden MOS-Transistors Q3 geeignet
ist, jedoch die folgenden Nachteile besitzt.
Die Übereinstimmung der Sourcespannung des strommessen
den Transistors Q2 mit derjenigen des stromführenden Tran
sistors Q1 wird durch Steuern der Gate-Source-Spannung des
stromsteuernden MOS-Transistors Q3 erreicht. Das Source des
MOS-Transistors Q3 ist mit dem Source des strommessenden
Transistors Q2 verbunden, und die Sourcespannung des strom
messenden Transistors Q2 ist im wesentlichen gleich der
Sourcespannung, welche eine Ausgangsspannung Va des strom
führenden Transistors Q1 ist, und daher muß der Operations
verstärker OP die dem Gate des MOS-Transistors Q3 ausgege
bene Spannung Vb in Abhängigkeit der Ausgangsspannung Va
des stromführenden Transistors Q1 ändern.
Insbesondere wird verlangt, daß der Operationsverstär
ker OP einen Spannungsausgang über einen Bereich bereit
stellt, innerhalb welchem die Ausgangsspannung Va des
stromführenden Transistors Q1 sich ändern wird. Wenn bei
spielsweise sich die Ausgangsspannung Va des stromführenden
Transistors Q1 von 1 Volt oder weniger auf einige 10 Volt
ändert, muß der Operationsverstärker OP die dem Gate des
MOS-Transistors Q3 ausgebene Spannung entsprechend der Än
derung der Ausgangsspannung Va stark ändern.
Dementsprechend muß bei der herkömmlichen stromabta
stenden Schaltung die Ausgangsspannung Va des stromführen
den Transistors Q1 bei der Bestimmung der Spannung und der
Kapazität einer Spannungsquelle des Operationsverstärkers
OP berücksichtigt werden, was zu einer Komplexidität des
Schaltungsentwurfs führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei dem
Stand der Technik auftretenden Nachteile zu vermeiden.
Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine leicht zu entwerfende strommessende Schaltung bereit
zustellen, welche zur Durchführung einer Strommessung mit
hoher Genauigkeit geeignet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der
unabhängigen nebengeordneten Ansprüche.
Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der vorliegen
den Erfindung wird eine strommessende Schaltung zum Messen
eines Stromflusses durch eine elektrische Last bereitge
stellt, welche folgende Komponenten aufweist:
- (a) einen ersten elektrischen Pfad, in welchem die elektrische Last angeordnet ist, wobei der erste elektri sche Pfad einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem erstem elektrischen Po tential befindet, der zweite Anschluß sich auf einem zwei ten elektrischen Potential befindet, das sich von dem er sten elektrischen Potential unterscheidet;
- (b) einen stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des elektrischen Pfads durch die elektrische Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungs signal beaufschlagt wird, so daß ein Stromfluß zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des ersten elektrischen Pfads durch die elektrische Last ausgebildet wird;
- (c) einen zweiten elektrischen Pfad, welcher einen er sten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist und der zweite Anschluß sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet;
- (d) einen dritten elektrischen Pfad, welcher einen er sten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß sich auf einem vierten elektrischen Potential be findet und der zweite Anschluß mit dem zweiten elektrischen Pfad verbunden ist;
- (e) einen strommessenden Transistor, welcher in dem zweiten elektrischen Pfad zwischen einer Verbindungsstelle der zweiten und dritten elektrischen Pfade und dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads angeordnet ist, der strommessenden Transistor bezüglich des Typs und der Pola rität identisch zu dein stromführenden Transistor ist und erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die er ste Elektrode mit der ersten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist und die dritte Elektrode mit der dritten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist;
- (f) einen Stromspiegel, welcher einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, wobei der erste Transistor in dem zweiten elektrischen Pfad zwischen der Verbindungs stelle der zweiten und dritten elektrischen Pfade und der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeordnet ist, der zweite Transistor in dem dritten elektrischen Pfad zwischen der Verbindung der zweiten und dritten elektri schen Pfade und dem ersten Anschluß des dritten elektri schen Pfads angeordnet ist, so daß ein Stromfluß dadurch ausgebildet wird, welcher ein Vielfaches eines Stroms dar stellt, der durch den ersten Transistor fließt; und
- (g) eine Spannungssteuerschaltung, die derart entworfen ist, daß eine Spannung, welche an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftritt, an eine Spannung ange paßt wird, welche an der zweiten Elektrode des stromführen den Transistors auftritt, so daß der Stromfluß durch den strommessenden Transistor proportional zu dem Strom sein kann, welcher durch den stromführenden Transistor fließt, wobei die Spannungssteuerschaltung eine spannungsändernde Last, einen Operationsverstärker und einen spannungssteu ernden Transistor enthält, wobei die spannungsändernde Last in dem zweiten elektrischen Pfad in Serie mit dem zweiten Anschluß des zweiten elektrischen Pfads und dem ersten Transistor des Stromspiegels angeordnet ist, um eine Span nung zu ändern, welche an einer Verbindungsstelle der span nungsändernden Last und des ersten Transistors entsprechend einem Strom auftritt, der durch die spannungsändernde Last fließt, wobei der Operationsverstärker mit einem invertie renden Eingang an die zweite Elektrode des stromführenden Transistors angeschlossen ist und mit einem nichtinvertie renden Eingang an die zweite Elektrode des strommessenden Transistors angeschlossen ist, und wobei der spannungssteu ernde Transistor mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode des strommessenden Transistors angeschlossen ist, mit einer zweiten Elektrode an der Verbindungsstelle der spannungsändernden Last und des ersten Transistors ange schlossen ist und mit einer dritten Elektrode an einem Aus gangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist, um den Stromfluß durch die spannungsändernde Last im An sprechen auf ein Erregungssignal zu modifizieren, welches von dem Operationsverstärker der dritten Elektrode eingege ben wird, um die Spannung zu steuern, die an der Verbin dungsstelle der spannungsändernden Last und des ersten Transistors auftritt, so daß die Spannung, welche an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftritt, an die Spannung angepaßt werden kann, die an der zweiten Elektrode des stromführenden Transistors auftritt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
das zweite elektrische Potential größer als das erste elek
trische Potential. Der spannungssteuernde Transistor der
Spannungssteuerschaltung ist ein n-Kanal MOS-Transistor.
Das zweite elektrische Potential kann alternativ gerin
ger sein als das erste elektrische Potential. In diesem
Fall ist der spannungssteuernde Transistor der Spannungs
steuerschaltung ein p-Kanal MOS-Transistor.
Der spannungssteuernde Transistor ist ein Bipolartran
sistor, welcher einen Kollektor, einen Emitter und eine Ba
sis als die ersten, zweiten und dritten Elektroden des
spannungssteuernden Transistors aufweist.
Wenn das zweite elektrische Potential größer als das
erste elektrische Potential ist, wird der Bipolartransistor
als npn-Bipolartransistor ausgebildet.
Wenn das zweite elektrische Potential niedriger als das
erste elektrische Potential ist, wird der Bipolartransistor
als npn-Bipolartransistor ausgebildet.
Die spannungsändernde Last der Spannungssteuerschaltung
ist ein Widerstand, welcher einen vorgewählten Widerstands
wert besitzt.
Die spannungsändernde Last enthält einen Transistor und
ein strombeschränkendes Bauelement. Der Transistor ist mit
einer ersten Elektrode an dem zweiten Anschluß des zweiten
elektrischen Pfads angeschlossen, mit einer zweiten Elek
trode an dem ersten Transistor des Stromspiegels ange
schlossen und mit einer dritten Elektrode an dem strombe
schränkenden Bauelement angeschlossen. Das strombeschrän
kende Bauelement beschränkt einen Stromfluß durch den Tran
sistor auf einen Wert unterhalb eines vorgewählten Werts.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung
wird eine strommessende Schaltung zur Messung eines Strom
flusses durch eine elektrische Last bereitgestellt, welche
die folgenden Komponenten aufweist:
- (a) einen ersten elektrischen Pfad, in welchem die elektrische Last angeordnet ist, wobei der erste elektri sche Pfad einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Po tential befindet und sich der zweite Anschluß auf einem zweiten elektrischen Potential befindet, das sich von dem ersten elektrischen Potential unterscheidet;
- (b) einen stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads durch die elektri sche Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungssignal beaufschlagt wird, wodurch ein Stromfluß durch die elektrische Last zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des ersten elektrischen Pfads gebildet wird;
- (c) einen zweiten elektrischen Pfad, welcher einen er sten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist und der zweite Anschluß sich auf dem dritten elektrischen Potential befindet;
- (d) einen strommessenden Transistor, welcher in dem zweiten elektrischen Pfad angeordnet ist, wobei der strom messenden Transistor bezüglich des Typs und der Polarität identisch zu dem stromführenden Transistor ist und erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit der ersten Elektrode des stromführenden Tran sistors verbunden ist und die dritte Elektrode mit der dritten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist; und
- (e) eine Spannungssteuerschaltung, die entworfen ist, um eine Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors an eine Poten tialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors derart anzupassen, daß ein Stromfluß durch den strommessenden Transistor proportional zu dem Stromfluß durch den stromführenden Transistor sein kann, wobei die Spannungssteuerschaltung einen Operations verstärker und einen spannungssteuernden Transistor ent hält, wobei der Operationsverstärker mit einem invertieren den Eingang an der zweiten Elektrode des stromführenden Transistors angeschlossen ist und mit einem nichtinvertie renden Eingang an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeschlossen ist, und wobei der spannungssteuernde Transistor mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode des strommessenden Transistors ange schlossen ist, mit einer zweiten Elektrode an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeschlossen ist, und mit einer dritten Elektrode an einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist, um die Span nung zu steuern, die an der zweiten Elektrode des strommes senden Transistors auftritt, so daß die Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessen den Transistors an die Potentialdifferenz zwischen den er sten und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors angepaßt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ent
hält die Spannungssteuerschaltung ebenfalls eine span
nungsändernde Last, welche in dem zweiten elektrischen Pfad
in Serie mit dem zweiten Anschluß des zweiten elektrischen
Pfads und dem strommessenden Transistor angeordnet ist, um
eine Spannung zu ändern, welche an der zweiten Elektrode
des strommessenden Transistors entsprechend einem Stromfluß
durch die spannungsändernde Last auftritt. Der spannungs
steuernde Transistor spricht auf das Erregungssignal von
dem Operationsverstärker an, um den Stromfluß durch die
spannungsändernde Last zu modifizieren, um die Spannung zu
steuern, welche an der zweiten Elektrode des strommessenden
Transistors auftritt, so daß die Potentialdifferenz zwi
schen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden
Transistors an die Potentialdifferenz zwischen den ersten
und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors ange
paßt wird.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der vorlie
genden Erfindung wird eine strommessende Schaltung zur Mes
sung eines Stromflusses durch eine elektrische Last bereit
gestellt, welche die folgenden Komponenten aufweist:
- (a) einen elektrischen Pfad, in welchem die elektrische Last angeordnet ist, wobei der elektrische Pfad einen er sten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential be findet und sich der zweite Anschluß auf einem zweiten elek trischen Potential unterschiedlich zu dem ersten elektri schen Potential befindet;
- (b) einen stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads durch die elektri sche Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungssignal beaufschlagt wird, so daß ein erster Strom fluß zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des elek trischen durch die elektrische Last ausgebildet wird;
- (c) einen strommessenden Transistor, welcher eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, durch welche ein zwei ter Strom fließt, der proportional zu dem ersten Stromfluß durch die elektrische Last ist und dazu verwendet wird, den ersten Strom zu messen, wobei sich die erste Elektrode auf einem dritten Potential befindet; und
- (d) eine Spannungssteuerschaltung, die mit den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors und den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Tran sistors verbunden ist, wobei die Spannungssteuerschaltung ein elektrisches Potential, welches an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors auftritt, derart steu ert, daß eine Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors ein Viel faches der Potentialdifferenz zwischen den ersten und zwei ten Elektroden des stromführenden Transistors sein kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ent
hält die Spannungssteuerschaltung einen ersten und einen
zweiten Spannungsteiler und einen Operationsverstärker. Der
erste Spannungsteiler stellt einen ersten Spannungsausgang
bereit, welcher ein Bruchteil einer Potentialdifferenz zwi
schen einem höheren elektrischen Potential von elektrischen
Potentialen, die an den ersten und zweiten Elektroden des
stromführenden Transistors auftreten, und einem niedrigeren
elektrischen Potential von elektrischen Potentialen ist,
welche an den ersten und zweiten Elektroden des strommes
senden Transistors auftreten. Der zweite Spannungsteiler
stellt einen zweiten Spannungsausgang bereit, welcher ein
Bruchteil einer Potentialdifferenz zwischen einem niedrige
ren elektrischen Potential von elektrischen Potentialen,
die an den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden
Transistors auftreten, und einem höheren elektrischen Po
tential von elektrischen Potentialen ist, die an den ersten
und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors auf
treten. Der Operationsverstärker ändert das elektrische Po
tential, welches an der zweiten Elektrode des strommessen
den Transistors auftritt, um den ersten Spannungsausgang an
den zweiten Spannungsausgang anzupassen.
Der stromführenden Transistor und der strommessenden
Transistor sind jeweils als MOS-Transistor ausgebildet.
Des weiteren sind ein erster und zweiter Treiber vorge
sehen. Der erste Treiber legt eine Erregungsspannung an ein
Gate und ein Source des stromführenden Transistors an, so
daß ein erster Stromfluß durch den stromführenden Transi
stor gebildet wird. Der zweite Treiber legt eine Erregungs
spannung an ein Gate und ein Source des strommessende Tran
sistors an, um einen zweiten Stromfluß durch den strommes
sende Transistor zu bilden.
Der stromführende Transistor und der strommessende
Transistor können als Bipolartransistor ausgebildet werden.
In diesem Fall legt der erste Treiber eine Erregungsspan
nung an eine Basis und einen Emitter des stromführenden
Transistors an, so daß der erste Stromfluß durch den strom
führenden Transistor gebildet wird. Der zweite Treiber legt
die Erregungsspannung an eine Basis und einen Emitter des
strommessenden Transistors an, so daß der zweite Stromfluß
durch den strommessenden Transistor gebildet wird.
Des weiteren ist ein Stromspiegel vorgesehen, welcher
einen ersten und einen zweiten Transistor enthält. Der er
ste Transistor ist zwischen der Spannungssteuerschaltung
und dem strommessenden Transistor angeordnet, so daß der
zweite Strom durch den ersten Transistor fließt. Der zweite
Transistor ist zwischen der Spannungssteuerschaltung und
einem Ausgangsanschluß angeordnet, so daß ein dritter Strom
durch den zweiten Transistor fließt, welcher ein Vielfaches
des zweiten Stroms ist.
Eine spannungsändernde Last und ein spannungssteuernder
Transistor sind des weiteren vorgesehen. Die spannungsän
dernde Last ist mit einem ersten Ende an einer Spannungs
quelle angeschlossen und mit einem zweiten Ende an der
zweiten Elektrode des strommessenden Transistors ange
schlossen, um eine Spannung zu ändern, welche an dem zwei
ten Ende davon entsprechend einem Stromfluß durch die span
nungsändernde Last von der Spannungsquelle auftritt. Der
spannungssteuernde Transistor ist parallel zu dem strommes
senden Transistor angeordnet und mit einer ersten Elektrode
an der ersten Elektrode des strommessenden Transistors an
geschlossen, mit einer zweiten Elektrode an einer Verbin
dungsstelle des zweiten Endes der spannungsändernden Last
und der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors
angeschlossen und mit einer dritten Elektrode an dem Aus
gangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen, um
den Stromfluß durch die spannungsändernde Last im Anspre
chen auf das von dem Operationsverstärker eingegebene Erre
gungssignal zu modifizieren, um die Spannung, welche an dem
zweiten Ende der spannungsändernden Last auftritt, derart
zu steuern, daß die Spannung, welche an der zweiten Elek
trode des strommessenden Transistors auftritt, an die Span
nung angepaßt werden kann, welche an der zweiten Elektrode
des stromführenden Transistors auftritt.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be
schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer ersten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 3 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer dritten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer vierten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer fünften Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 7 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer siebenten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer achten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 9 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer neunten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
Fig. 10 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine
strommessende Schaltung einer zehnten Ausführungsform der
Erfindung darstellt; und
Fig. 11 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine her
kömmliche strommessende Schaltung darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, bei welchen gleiche
Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden, und
insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine strom
messende Schaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung
beschrieben.
Die strommessende Schaltung enthält üblicherweise einen
stromführenden Transistor 1, einen strommessenden Transi
stor 2, einen ersten Transistor 3a, einen zweiten Transi
stor 3b und einen Widerstand Z. Der stromführende Transi
stor 1 ist mit einem Source über einen Anschluß 22 an Masse
(= 0 V) angeschlossen und mit einem Drain über einen Anschluß
20 und eine elektrische Last L an eine Spannungsquelle VD1
angeschlossen und ermöglicht im eingeschalteten Zustand,
daß der Strom I1 durch die elektrische Last L fließt. Die
Spannungsquelle VD1 stellt einen Spannungspegel bereit, der
höher als das Massepotential ist. Der strommessende Transi
stor ist bezüglich des Typs und der Polarität zu dem strom
führenden Transistor 1 identisch und besitzt ein Source und
ein Gate, welche jeweils an einem Source bzw. einem Gate
des stromführenden Transistors 1 angeschlossen sind. Der
erste Transistor 3a besitzt einen Drain und ein Gate, wel
che miteinander verbunden sind, und ist mit dem Drain an
einem Drain des strommessenden Transistors 2 angeschlossen.
Der zweite Transistor 3b besitzt ein Gate und ein Source,
welche mit dem Gate und dem Source des ersten Transistors
3a verbunden sind, und bildet zusammen mit dem ersten Tran
sistor 3a einen Stromspiegel. Der Widerstand Z ist zwischen
den Sourceanschlüssen der ersten und zweiten Transistoren
3a und 3b und einer zweiten Spannungsquelle VD2 angeordnet,
welche einen Spannungspegel höher als das Massepotential
bereitstellt.
Das elektrische Potential, welches beispielsweise an
dem Source des stromführenden Transistors 1 oder dem An
schluß 22 wie oben beschrieben auftritt, beträgt 0 Volt, es
kann jedoch alternativ irgendein anderes Potential auftre
ten. Die zweite Spannungsquelle VD2 kann auf demselben Po
tential wie die erste Spannungsquelle VD1 befindlidh sein
oder alternativ ein dazu unterschiedliches Potential be
sitzen.
Der Stromspiegel 3 enthält einen gemeinsamen Anschluß
Su, welcher mit den Sourceanschlüssen der ersten und zwei
ten Transistoren 3a und 3b verbunden ist, durch welche ein
gemeinsamer Strom fließt, einen Bezugsstromanschluß S1,
welcher mit dem Drain des ersten Transistors 3a verbunden
ist, wodurch ein Bezugsstrom fließt, und einen Spiegel
stromanschluß M1, welcher mit dem Drain des zweiten Transi
stors 3b verbunden ist, durch welchen ein Spiegelstrom
fließt, der ein Vielfaches des Bezugsstroms beträgt, wel
cher durch den Bezugsstromanschluß S1 fließt.
Die strommessende Schaltung enthält ebenfalls einen
Operationsverstärker OP, einen Spannungssteuertransistor 4
und einen stromerfassenden Widerstand R0. Der Operations
verstärker OP ist mit einem invertierenden Eingang (-) an
dem Drain des stromführenden Transistors 1 und mit einem
nichtinvertierenden Eingang (+) an dem Drain des strommes
senden Transistors 2 angeschlossen. Der Spannungssteuer
transistor 4 ist mit einem Drain an einer Verbindungsstelle
(dem gemeinsamen Anschluß Su) des Widerstands Z und des er
sten Transistors 3a, mit einem Source an dem Source des
strommessenden Transistors 2 (d. h. Masse) und mit einem
Gate an einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP
angeschlossen. Der stromerfassende Widerstand R0 ist in
Serie zwischen dem Drain des zweiten Transistors 3b (d. h.
dem Spiegelstromanschluß M1) und Masse angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform sind der stromführende Tran
sistor 1, der strommessende Transistor 2 und der Spannungs
steuertransistor 4 als n-Kanal MOS-Transistor ausgebildet.
Der erste und zweite Transistor 3a und 3b sind als p-Kanal
MOS-Transistoren ausgebildet. Insbesondere besitzt die
strommessende Schaltung dieser Ausführungsform eine Kopp
lungsstruktur des kalten Endes, bei welcher die n-Kanal
MOS-Transistoren verwendet werden.
Dem stromführenden Transistor 1 und dem strommessenden
Transistor 2 werden an den Gates eine Gatespannung VG über
einen Anschluß 24 zugeführt. Der Widerstand R0 ist mit ei
nem Ende an einem stromerfassenden Anschluß 28 und mit dem
anderen Ende über einen Anschluß 26 an Masse angeschlossen.
Wenn beim Betrieb die Gatespannung VG nicht an den An
schluß 24 angelegt wird, zeigt sich über dem Gate und dem
Source des stromführenden Transistors 1 eine Spannung von 0
V, um den stromführenden Transistor 1 auszuschalten, so daß
kein Strom durch die elektrische Last L fließt.
Wenn die Gatespannung VG an den Anschluß 24 angelegt
wird, fließt der Strom I1 von der Spannungsquelle VD1 durch
die elektrische Last L und zu dem Drain und dem Source des
stromführenden Transistors 1, und es fließt ebenfalls der
Strom I2 von der Spannungsquelle VD2 durch den Widerstand Z
und den ersten Transistor 3a zu dem strommessenden Tran
sistor 2. Der stromführende Transistor 1 und der strommes
sende Transistor 2 werden an ihren Drainanschlüssen mittels
des Widerstands Z1 des Operationsverstärkers OP und des
Spannungssteuertransistors 4 auf die folgende Weise auf
demselben Potential gehalten.
Wenn die Drainspannung des strommessenden Transistors 2
die Drainspannung des stromführenden Transistors 1 über
schreitet, wird veranlaßt, daß eine Ausgangsspannung des
Operationsverstärkers OP ansteigt, um einen Einschaltwider
stand des Spannungssteuertransistors 4 zu verringern, so
daß der Betrag des Stromflusses von dem Widerstand Z auf
Masse durch den Spannungssteuertransistor 4 ansteigt. Da
durch wird veranlaßt, daß die Spannung, welche an der Ver
bindungsstelle des Widerstands Z und des ersten Transistors
3a (d. h. an dem gemeinsamen Anschluß Su des Stromspiegels
3) auftritt, abfällt, um die Drainspannung des strommessen
den Transistors 2 mit dem Ergebnis zu verringern, daß die
Drainanschlüsse beider Transistoren 1 und 2 auf demselben
Potential gehalten werden.
Wenn umgekehrt die Drainspannung des strommessenden
Transistors auf einen Wert unterhalb der Drainspannung des
stromführenden Transistors 1 verringert wird, wird die Aus
gangsspannung des Operationsverstärkers OP zum Abfallen
veranlaßt, um den Einschaltwiderstandswert des Spannungs
steuertransistors 4 derart zu erhöhen, daß der Betrag des
Stromflusses von dem Widerstand Z auf Masse durch den Span
nungssteuertransistor 4 sich verringert. Dadurch wird ein
Anstieg der Spannung hervorgerufen, welche an der Verbin
dungsstelle des Widerstands Z und des ersten Transistors 3a
auftritt, um die Drainspannung des strommessenden Transi
stors 2 mit dem Ergebnis zu erhöhen, daß die Drainanschlüs
se beider Transistoren 1 und 2 auf demselben Potential ge
halten werden.
Insbesondere dient der Spannungssteuertransistor 4 bei
der strommessenden Schaltung dieser Ausführungsform dazu,
den Betrag des Stromflusses durch den Widerstand Z im An
sprechen auf den Ausgangsspannungspegel des Operationsver
stärkers OP zu erhöhen oder zu verringern, um die Spannung,
welche an der Verbindungsstelle des Widerstands Z und des
ersten Transistors 3a auftritt, zum Anpassung der Drain
spannung des strommessenden Transistors 2 an die Drainspan
nung des stromführenden Transistors 1 zu steuern. Diese An
passung führt dazu, daß die Drain-Source-Potentialunter
schiede des stromführenden Transistors 1 und des strommes
senden Transistors 2 gegeneinander in Übereinstimmung ge
bracht werden, so daß Betriebspunkte der Transistoren 1 und
2 über Sättigungs- und Nichtsättigungsoperationsgebiete
hinweg übereinstimmen. Der Strom 12 fließt somit durch den
ersten Transistor 3a und den strommessenden Transistor 2,
welcher genau proportional zu dem Strom I1 ist, der durch
den stromführenden Transistor 1 (d. h. die elektrische Last
L) entsprechend einem Größenverhältnis des strommessenden
Transistors 2 zu dem stromführenden Transistor 1 fließt.
Der Fluß des Stroms I2 durch den ersten Transistor 3a
veranlaßt, daß der Strom I3, welcher ein Vielfaches des
Stroms I2 ist, durch den zweiten Transistor 3b des Strom
spiegels 3 fließt. Die Messung des Stroms I1, welcher durch
den Drain und das Source des stromführenden Transistors 1
fließt, wird somit durch Überwachen der Spannung VDT er
reicht, die an dem Anschluß 28 auftritt, wenn der Strom I3
durch den stromerfassenden Widerstand R0 fließt.
Es ist zu beachten, daß ein Verhältnis des Stroms I2 zu
dem Strom I3 ein Stromspiegelverhältnis ist, welches durch
die Größe oder Geometrie der ersten und zweiten Transisto
ren 3a und 3b bestimmt wird.
Wenn ein Größenverhältnis des stromführenden Transi
stors 1 zu dem strommessenden Transistor 2 m : 1 beträgt,
dann kann die Beziehung zwischen dem Strom I1, welcher
durch den stromführenden Transistor 1 fließt, und dem Strom
I2, welcher durch den strommessenden Widerstand 2 fließt,
ausgedrückt werden als:
I1 = m×I2 (1).
Wenn das Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 3 1 : n
beträgt, dann kann der Strom I3, welcher durch den zweiten
Transistor 3b und den stromerfassenden Widerstand R0
fließt, ausgedrückt werden als:
I3 = n×I2 (2).
Aus den obigen Gleichungen (1) und (2) ergibt sich die
Spannung VDT, die an dem Anschluß 28 auftritt, zu
VDT = (n/m)×R0×I1 (3)
wobei R0 ein Widerstandswert des stromerfassenden Wi
derstands R0 ist.
Die Gleichung (3) zeigt, daß die Spannung VDT propor
tional zu dem Strom I1 ist, welcher durch den stromführen
den Transistor 1 fließt, und die Proportionalitätskonstante
lediglich von dem Größenverhältnis des stromführenden Tran
sistors 1 zu dem strommessenden Transistor 2 (d. h. m : 1),
dem Stromspiegelverhältnis von 1 : n und dem Widerstands
wert des stromerfassenden Widerstands R0 abhängt.
Bei dem Stromspiegel 3 werden die Temperaturcharakteri
stik der ersten und zweiten Transistoren 3a und 3b gegen
seitig aufgehoben, und die Temperaturcharakteristik des
stromführenden Transistors 1 und des strommessenden Transi
stors 2 werden ebenfalls gegeneinander aufgehoben. Die obi
gen Gleichungen (1) bis (3) werden daher unabhängig von ei
ner Änderung der Umgebungstemperatur erfüllt.
Dementsprechend wird die genaue Messung des Stroms I1,
welcher durch den stromführenden Transistor 1 fließt, unter
Verwendung des stromerfassenden Widerstands R0 erzielt, der
einen exakten Widerstandswert und eine gute Temperaturcha
rakteristik besitzt.
Aus der obigen Erörterung ergibt sich, daß die strom
messende Schaltung dieser Ausführungsform entworfen wird,
daß das elektrische Potential an dem Drain des strommessen
den Transistors 2 an das an dem Drain des stromführenden
Transistors 1 durch Einstellen des Stromflusses durch den
Widerstand Z, welcher in Serie zwischen dem gemeinsamen An
schluß Su des Stromspiegels 3 und der Spannungsquelle VD2
angeordnet ist, unter Verwendung des Spannungssteuertransi
stors 4 angepaßt wird. Der Spannungssteuertransistor 4 ist
mit dem Source an dem Source des strommessenden Transistors
2 (d. h. dem Massepotential) angeschlossen, so daß die
Sourcespannung des Spannungssteuertransistors 4 zu jeder
Zeit auf dem Massepotential gehalten wird. Das Ein- und
Ausschalten des Spannungssteuertransistors 4 wird somit
leicht durch Anlegen der Spannung an das Gate des Span
nungssteuertransistors 4 auf der Grundlage des Massepoten
tials durch den Operationsverstärker OP erreicht.
Sogar wenn beispielsweise die Ausgangsspannung des
stromführenden Transistors 1 (d. h. die Drainspannung) von 1
Volt oder weniger auf einige 10 Volt geändert wird, kann
die Steuerung des Spannungssteuertransistors 4 durch Ändern
der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP (d. h. der
Gatespannung des Spannungssteuertransistors 4) innerhalb
eines Bereiches von einigen Volt erreicht werden. Es ist
somit unnötig, die Ausgangsspannung des stromführenden
Transistors 1 beim Bestimmen der Sourcespannung und der Ka
pazität des Operationsverstärkers OP zu berücksichtigen.
Dies erleichtert den Entwurf der strommessenden Schaltung
und eliminiert die Notwendigkeit eines Operationsverstär
kers, der zum Ausgeben der Spannung über einen weiten Be
reich geeignet ist, innerhalb dessen sich die Ausgangsspan
nung des stromführenden Transistors 1 ändern würde.
Fig. 2 zeigt eine strommessende Schaltung der zweiten
Ausführungsform der Erfindung.
Die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform
enthält einen als npn-Bipolartransistor ausgebildeten Span
nungssteuertransistor 5 und eine stromeinspeisende Schal
tung 6. Andere Anordnungen sind identisch zu denjenigen der
ersten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung
davon wird hier ausgelassen.
Der Spannungssteuertransistor 5 ist mit einem Kollektor
an dem gemeinsamen Anschluß Su des Stromspiegels 3, mit ei
nem Emitter an dem Source des strommessenden Transistors 2
(d. h. an Masse) und mit einer Basis an dem Ausgangsanschluß
des Operationsverstärkers OP angeschlossen.
Die stromeinspeisende Schaltung besteht aus einem
pnp-Bipolartransistor 6a, einer Konstantstromquelle 6b und ei
nem pnp-Bipolartransistor 6c. Der Transistor 6a besitzt ei
nen Kollektor und eine Basis, die miteinander verbunden
sind, und ist mit einem Emitter an der Spannungsquelle VD2
angeschlossen. Die Konstantstromquelle 6b ist zwischen dem
Kollektor des Transistors 6a und Masse angeordnet und der
art entworfen, daß ein konstanter Stromfluß Ia von dem
Transistor 6a auf Masse ermöglicht wird. Der Transistor 6c
ist mit einem Emitter an der Spannungsquelle VD2, mit einem
Kollektor an dem gemeinsamen Anschluß Su des Stromspiegels
3 und mit einer Basis an der Basis des Transistors 6a ange
schlossen.
Beim Betrieb wird der Strom von der Spannungsquelle VD2
dem gemeinsamen Anschluß Su des Stromspiegels 3 durch den
Transistor 6c der stromeinspeisenden Schaltung 6 einge
speist. Wenn der Strom, welcher durch den Transistor 6c
fließt (d. h. der Kollektor-Emitter-Strom), ansteigt, erhöht
sich die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 6c. Die
Größe des Stromflusses durch den Transistor 6c hängt von
dem Produkt eines Größenverhältnisses des Transistors 6a zu
6c und des konstanten Stroms Ia für einen Überstromschutz
des Spannungssteuertransistors 5 ab.
Daher ist die strommessende Schaltung dieser Ausfüh
rungsform ähnlich wie diejenige der ersten Ausführungsform
zum Anpassen des elektrischen Potentials an dem Drain des
strommessenden Transistors 2 an das elektrische Potential
an dem Drain des stromführenden Transistors 1 durch Ein
stellen des Stromflusses durch den Transistor 6c der
stromeinspeisenden Schaltung 6 durch den Spannungssteuer
transistor 5 im Ansprechen auf die Ausgangsspannung des
Operationsverstärkers OP geeignet, um die Spannung zu
steuern, welche an dem gemeinsamen Anschluß Su auftritt.
Dadurch wird die genaue Messung des Stromflusses durch den
stromführenden Transistor 1 ermöglicht.
Bezüglich der Transistoren 6a und 6c der stromeinspei
senden Schaltung 6 können alternativ MOS-Transistoren ver
wendet werden.
Die oben beschriebenen nützlichen Vorteile der Erfin
dung können ebenfalls durch die Struktur erzielt werden,
bei welcher lediglich der Stromsteuertransistor 4 der er
sten Ausführungsform durch einen npn-Bipolartransistor er
setzt wird, oder bei welcher lediglich der Widerstand Z
durch die stromeinspeisende Schaltung 6 ersetzt wird.
Fig. 3 stellt eine strommessende Schaltung der dritten
Ausführungsform der Erfindung dar.
Die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform ent
hält einen Stromspiegel 3', einen Widerstand R1 und einen
zweiten Stromspiegel 7. Andere Anordnungen sind mit denje
nigen der ersten Ausführungsform identisch, und es wird ei
ne detaillierte Erklärung davon hier ausgelassen.
Der Stromspiegel 3' ist bezüglich seiner Struktur zu
dem Stromspiegel 3 der ersten Ausführungsform lediglich da
hingehend unterschiedlich, daß ein n-Kanal MOS-Transistor
3c zwischen den Transistoren 3a und 3b angeordnet ist. Der
Transistor 3c ist mit einem Gate und einem Source an dem
Gate und dem Source des ersten Transistors 3a und mit einem
Drain an dem zweiten Spiegelstromanschluß M2 angeschlossen,
durch welchen ein Spiegelstrom fließt, welcher ein vorge
wähltes Vielfaches des Stroms darstellt, der durch den er
sten Transistor 3a fließt.
Das Verhältnis des Stroms I2, welcher durch den ersten
Transistor 3a fließt, zu dem Strom I3', welcher durch den
dritten Transistor 3c fließt, ist ein Stromspiegelverhält
nis, welches durch das Größenverhältnis des ersten Transi
stors 3a zu dem dritten Transistor 3c bestimmt wird.
Der Widerstand R1 ist in Serie zwischen dem Anschluß 24
und den Gates des stromführenden Transistors 1 und des
strommessenden Transistors 2 angeordnet. Die Gatespannung
VG wird über den Anschluß 24 und den Widerstand R1 an die
Gates der Transistoren 1 und 2 angelegt.
Der zweite Stromspiegel 7 besteht aus n-Kanal MOS-Tran
sistoren 7a und 7b und einer stromschwellenwerterzeugenden
Vorrichtung 7c. Der Transistor 7a besitzt einen Drain und
ein Gate, welche miteinander verbunden sind, und ist mit
dem Drain an dem zweiten Spiegelstromanschluß M2 (d. h. dem
Drain des dritten Transistors 3c des Stromspiegels 3') und
mit einem Source an Masse über den Anschluß 26 angeschlos
sen. Der Transistor 7b ist mit einem Gate und einem Source
an dem Gate und dem Source des Transistors 7a und mit einem
Drain an den Gates des stromführenden Transistors 1 und des
strommessenden Transistors 2 angeschlossen. Die strom
schwellenwerterzeugende Vorrichtung 7c ist an beiden Enden
mit den Gateanschlüssen und Sourceanschlüssen der Transi
storen 7a und 7b verbunden und ist aus einem Widerstand
oder einem Konstantstromelement gebildet, welches als Über
stromschutzvorrichtung arbeitet, die entworfen ist, um den
Transistor 7b lediglich dann einzuschalten, wenn der Strom
I3', welcher von dem zweiten Spiegelstromanschluß M2 des
Stromspiegels 3' zu dem Transistor 7a fließt, einen vorge
wählten Schwellenwert überschreitet.
Beim Betrieb fließt der Strom I3', welcher proportional
zu dem Strom I1 ist, der durch den stromführenden Transi
stor 1 fließt, von dem zweiten Spiegelstromanschluß M2 des
Stromspiegels 3' zu dem MOS-Transistor 7a des Stromspiegels
7. Wenn der Strom I3 den von der stromschwellenwerterzeu
genden Vorrichtung 7c bereitgestellten Schwellenwert über
schreitet, wird der Transistor 7b des zweiten Stromspiegels
7 eingeschaltet, wodurch der Strom I7 von dem Anschluß 24
durch den Widerstand R1 auf Masse fließt. Dadurch wird ver
anlaßt, daß die Gate-Source-Spannung des stromführenden
Transistors 1 und des strommessenden Transistors 2 abfällt,
um den Stromfluß durch die Transistoren 1 und 2 zu begren
zen.
Insbesondere wenn der Strom I1, der durch den stromfüh
renden Transistor 1 fließt, aus irgendeinem Grund uner
wünscht ansteigt, werden die Ströme I1 und I2, welche durch
die Transistoren 1 und 2 fließen, durch die Aktivität des
zweiten Stromspiegels 7 begrenzt, so daß die Schaltung vor
dem Überstrom geschützt wird.
Fig. 4 stellt eine strommessende Schaltung der vierten
Ausführungsform der Erfindung dar. Die strommessende Schal
tung dieser Ausführungsform enthält einen n-Kanal MOS-Tran
sistor 9, einen zweiten Stromspiegel 10, einen Widerstand
R2 und einen n-Kanal MOS-Transistor 8. Andere Anordnungen
sind zu denjenigen der ersten Ausführungsform identisch,
und es wird eine detaillierte Erklärung davon hier ausge
lassen.
Der MOS-Transistor 9 ist mit einem Drain an dem Drain
des stromführenden Transistors 1, mit einem Source an dem
Stromspiegel 10 und mit einem Gate an dem Anschluß 24 über
den Widerstand R2 angeschlossen.
Der Stromspiegel 10 besteht aus n-Kanal MOS-Transisto
ren 10a und 10b und einer stromschwellenwerterzeugenden
Vorrichtung 10c. Der Transistor 10a besitzt einen Drain und
ein Gate, welche miteinander verbunden sind, und ist mit
dem Drain an dem Source des Transistors 9 und mit einem
Source über den Anschluß 22 an Masse angeschlossen. Der
Transistor 10b ist mit einem Gate und einem Source an dem
Gate und dem Source des Transistors 10a und mit einem Drain
an den Gates des stromführenden Transistors 1 und des
strommessenden Transistors 2 angeschlossen. Die strom
schwellenwerterzeugende Vorrichtung 10c ist mit beiden En
den an den Gate- und Sourceanschlüssen der Transistoren 10a
und 10b angeschlossen und ist aus einem Widerstand oder ei
nem Konstantstromelement gebildet, welches als Überstrom
schutzvorrichtung arbeitet, die entworfen ist, um den Tran
sistor 10b lediglich dann einzuschalten, wenn der Strom I9,
welcher von dem Transistor 9 zu dem Transistor 10a fließt,
einen vorgewählten Schwellenwert erreicht.
Der MOS-Transistor 8 ist mit einem Drain und einem Gate
an einem Ende des Widerstands R2 und mit einem Source an
den Gates des stromführenden Transistors 1 und des strom
messenden Transistors 2 angeschlossen. Der Widerstand R2
ist ebenfalls mit dem Gate des Transistors 9 verbunden.
Insbesondere wird die Gatespannung dem Transistor 9 von dem
Anschluß 24 über den Widerstand R2 angelegt. Die Gatespan
nung VG wird den Gates des stromführenden Transistors 1 und
des strommessenden Transistors 2 von dem Anschluß 24 über
den Widerstand R2 und den Drain und das Source des Transi
stors 8 angelegt.
Der Zweck des Transistors 8 besteht darin, die
Gate-Source-Spannung des stromführenden Transistors 1 und des
strommessenden Transistors 2 an die Gate-Source-Spannung
des Transistors 9 anzupassen.
Wenn beim Betrieb der Strom I9, der proportional zu dem
Stromfluß I1 durch den stromführenden Transistor 1 ist, von
dem Transistor 9 zu dem Transistor 10a des zweiten Strom
spiegels 10 fließt und wenn der Strom I9 den von der strom
schwellenwerterzeugenden Vorrichtung 10c bestimmten Schwel
lenwert überschreitet, wird der Transistor 10b des zweiten
Stromspiegels 10 eingeschaltet, wodurch der Strom I10 von
dem Anschluß 24 über den Widerstand R2 und den Transistor 8
auf Masse fließt. Dadurch wird veranlaßt, daß die
Gate-Source-Spannung des stromführenden Transistors 1 und des
strommessenden Transistors 2 abfällt, um den Stromfluß
durch die Transistoren 1 und 2 zu begrenzen.
Wenn insbesondere der Strom I1, welcher durch den
stromführenden Transistor 1 fließt, aus irgendeinem Grund
unerwünscht ansteigt, werden die Ströme I1 und I2, welche
durch die Transistoren 1 und 2 fließen, durch die Aktivität
des zweiten Stromspiegels 10 begrenzt, um die Schaltung vor
dem Überstrom zu schützen.
Fig. 5 stellt eine strommessende Schaltung der fünften
Ausführungsform der Erfindung dar, welche eine Kopplungs
struktur des heißen Endes besitzt, die sich von der ersten
Ausführungsform unterscheidet.
Der stromführende Transistor 1, der strommessende Tran
sistor 2 und der Spannungssteuertransistor 4 sind jeweils
als p-Kanal MOS-Transistor ausgebildet. Der
Spannungssteuertransistor 4 kann alternativ als pnp-Bipo
lartransistor ausgebildet sein.
Die ersten und zweiten Transistoren 3a und 3b des
Stromspiegels 3 sind jeweils als n-Kanal MOS-Transistor
ausgebildet.
Der stromführende Transistor 1 ist mit dem Source über
den Anschluß 20 an der Spannungsquelle VD1 und mit dem
Drain über den Anschluß 22 und die elektrische Last L an
Masse angeschlossen.
Der Widerstand Z ist mit einem Ende an Masse und mit
dem anderen Ende an den Sourceanschlüssen der ersten und
zweiten Transistoren 3a und 3b und dem Drain des Spannungs
steuertransistors 4 angeschlossen. Der Widerstand Z kann
alternativ auf einem gegebenen elektrischen Potential ge
ringer als demjenigen der Spannungsquelle VD2 gehalten wer
den, ohne an Masse angeschlossen zu sein. Der Widerstand R0
ist mit einem Ende über den Anschluß 26 an der Spannungs
quelle VD2 und mit dem anderen Ende an dem Drain des zwei
ten Transistors 3b und dem Anschluß 28 angeschlossen. Ande
re Anordnungen sind zu denen der ersten Ausführungsform
identisch, und es wird eine detaillierte Erörterung davon
hier ausgelassen.
Die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform ar
beitet bezüglich ihrer Funktion auf dieselbe Weise wie die
jenige der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß
der Stromfluß umgekehrt ist.
Insbesondere wenn die Drainspannung des strommessenden
Transistors 2 die Drainspannung des stromführenden Transi
stors 1 überschreitet, wird veranlaßt, daß eine Ausgangs
spannung des Operationsverstärkers OP ansteigt, um einen
Einschaltwiderstandswert des Spannungssteuertransistors 4
zu verringern, so daß sich der Betrag des Stromflusses von
der Spannungsquelle VD1 zu dem Widerstand Z durch den Span
nungssteuertransistor 4 verringert. Dadurch wird veranlaßt,
daß die Spannung, welche an der Verbindungsstelle des Wi
derstands Z des ersten Transistors 3a (d. h. an dem gemein
samen Anschluß Su des Stromspiegels 3) abfällt, um die
Drainspannung des strommessenden Widerstands 2 mit dem Er
gebnis zu verringern, daß die Drainanschlüsse beider Tran
sistoren 1 und 2 auf demselben Potential gehalten werden.
Wenn umgekehrt die Drainspannung des strommessenden
Transistors 2 auf einen Wert unterhalb der Drainspannung
des stromführenden Transistors 1 verringert wird, wird ver
anlaßt, daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
OP abfällt, um den Einschaltwiderstandswert des Spannungs
steuertransistors 4 zu erhöhen, so daß der Betrag des
Stromflusses von der Spannungsquelle VD1 zu dem Widerstand
Z durch den Spannungssteuertransistor 4 ansteigt. Dadurch
wird veranlaßt, daß die Spannung, welche an der Verbin
dungsstelle des Widerstands Z und des ersten Transistors 3a
auftritt, ansteigt, um die Drainspannung des strommessenden
Transistors 2 mit dem Ergebnis zu erhöhen, daß die Drainan
schlüsse beider Transistoren 1 und 2 auf demselben Poten
tial gehalten werden.
Der stromführende Transistor 1 und der strommessenden
Transistor 2 der obigen Ausführungsformen können alternativ
als Bipolartransistor oder als MIS-Bauelement (Metal-Insu
lator-Semiconductor-Bauelement) ausgebildet werden. In dem
Fall, bei welchem der stromführende Transistor 1 und der
strommessende Transistor 2 der in Fig. 4 dargestellten
vierten Ausführungsform Bipolartransistoren sind, ist der
Transistor 9 ebenfalls als Bipolartransistor ausgebildet.
Die Stromspiegel 3, 3', 7 und 10 können aus Bipolar
transistoren anstelle der MOS-Transistoren bestehen oder
eine in der Technik bekannte andere ähnliche Schaltung ver
wenden. In dem Fall, bei welchem der Stromspiegel 10 der
vierten Ausführungsform aus Bipolartransistoren besteht,
ist der Transistor 8 ebenfalls aus einem Bipolartransistor
gebildet.
Wenn wiederum unter Rückbezug auf Fig. 1 heftige Span
nungsänderungen, die sich in Phase zueinander befinden, an
dem Drain und dem Source des stromführenden Transistors Q1
infolge von elektrischem Rauschen beispielsweise auftreten,
wird veranlaßt, daß sich die Drain-Source-Spannung des
strommessenden Transistors Q2 unabhängig von der Drain-
Source-Spannung des stromführenden Transistors Q1 ändert,
wodurch sich ein Fehler der Messung des Stroms IQ1 ergibt.
Insbesondere induziert das Auftreten einer heftigen
Spannungsänderung oder eines Rauschens an dem Drain des
stromführenden Transistors Q1 ein ähnliches Rauschen an dem
Drain des strommessenden Transistors Q2, da der Drain des
strommessenden Transistors 2 direkt mit dem Drain des
stromführenden Transistors Q1 verbunden ist.
Da die Betriebsgeschwindigkeit des stromführenden Tran
sistors Q1 relativ hoch ist, tritt ein Rauschen, welches
sich in Phase mit dem Rauschen befindet, das an dem Drain
des stromführenden Transistors Q1 auftritt, ebenfalls an
dem Source davon auf. Die Drain-Source-Spannung des strom
führenden Transistors Q1 ändert sich somit kaum.
Die Sourcespannung des strommessenden Transistors Q2
wird wie oben beschrieben durch den Operationsverstärker OP
und den Spannungssteuertransitor Q3 eingestellt. Wenn sich
die Sourcespannung des stromführenden Transistors Q1 än
dert, werden somit der Operationsverstärker OP und der
Spannungssteuertransistor Q3 aktiviert, um die Sourcespan
nung des strommessenden Transistors Q2 an die Sourcespan
nung des stromführenden Transistors Q1 anzupassen.
Jedoch arbeitet eine Schaltung, welche aus dem Operati
onsverstärker OP und dem Spannungssteuertransistor Q3 be
steht, üblicherweise langsamer als der stromführende Tran
sistor Q1, und daher ändert sich die Drain-Source-Spannung
des strommessenden Transistors Q2, obwohl sich die Drain-
Source-Spannung des stromführenden Transistors Q1 nicht än
dert. Dies führt zu einer Instabilität der Messung des
Stroms IQ1.
Fig. 6 stellt eine strommessende Schaltung der sechsten
Ausführungsform der Erfindung dar, die entworfen wird, um
die obigen Schwierigkeiten zu vermindern.
Die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform ent
hält erste und zweite Treiber 30 und 40, einen Stromspiegel
5 und eine Spannungssteuerschaltung 6. Andere Anordnungen
sind mit denen der ersten Ausführungsform identisch, und es
wird eine detaillierte Erläuterung davon hier ausgelassen.
Der erste Treiber 30 besteht aus einer Konstantstrom
quelle 30a und einer Zenerdiode 30b. Die Konstantstromquel
le 30a ist mit dem Gate des stromführenden Transistors 1
verbunden. Die Zenerdiode 30b ist mit einer Kathode an der
Konstantstromquelle 30a und dem Gate des stromführenden
Transistors 1 und mit einer Anode an dem Source des
stromführenden Transistors 1 angeschlossen.
Ähnlich besteht der zweite Treiber 40 aus einer Kon
stantstromquelle 40a und einer Zenerdiode 40b. Die Kon
stantstromquelle 30a ist mit dem Gate des strommessenden
Transistors 2 verbunden. Die Zenerdiode 40b ist mit einer
Kathode an der Konstantstromquelle 40a und dem Gate des
strommessenden Transistors 2 und mit einer Anode an dem
Source des strommessenden Transistors 2 angeschlossen.
Der von der Konstantstromquelle 30a des ersten Treibers
30 bereitgestellte konstante Strom ist identisch mit demje
nigen, welcher von der Konstantstromquelle 40a des zweiten
Treibers 40 bereitgestellt wird. Die Zenerspannung der
Zenerdiode 30b ist ebenfalls identisch mit derjenigen der
Zenerdiode 40b.
Der Stromspiegel 5 besteht aus ersten und zweiten
pnp-Transistoren 5a und 5b. Der erste Transistor 5a ist mit ei
nem Kollektor an einer Basis davon und dem Drain des strom
messenden Transistors 2 angeschlossen. Der zweite Transi
stor 5b ist mit einer Basis und einem Emitter an der Basis
und dem Emitter des ersten Transistors 5a und mit einem
Kollektor an dem stromerfassenden Anschluß 26 angeschlos
sen, an welchem der Strom I3 zur Messung des Stroms I1 auf
genommen wird, welcher durch den stromführenden Transistor
1 und die elektrische Last L fließt.
Die Spannungssteuerschaltung 6 ist derart entworfen,
daß über dem Drain und dem Source des strommessenden Tran
sistors 2 eine Spannung entwickelt wird, welche identisch
mit der Drain-Source-Spannung des stromführenden Transi
stors 1 ist. Die Spannungssteuerschaltung 6 besteht aus Wi
derständen R1 bis R4 und einem Operationsverstärker OP. Die
Widerstände R1 bis R4 besitzen denselben Widerstandswert.
Der Widerstand R1 ist mit einem Ende über einen Eingangsan
schluß J2 an dem Drain des stromführenden Transistors 1 und
mit dem anderen Ende an dem Widerstand R2 und einem
nichtinvertierenden Anschluß (+) des Operationsverstärkers
OP angeschlossen. Der Widerstand R2 ist ebenfalls über
einen Ausgangsanschluß J5 mit dem Source des strommessenden
Transistors 2 verbunden. Der Widerstand R3 ist mit einem
Ende über einen Eingangsanschluß J3 an dem Source des
stromführenden Transistors 1 und mit dem anderen Ende an
dem Widerstand R4 und einem invertierenden Anschluß (-) des
Operationsverstärkers OP angeschlossen. Der Widerstand R4
ist ebenfalls über einen Ausgangsanschluß J4 mit dem Drain
des strommessenden Transistors 2 verbunden. Der
Operationsverstärker OP ist ebenfalls mit einem
Ausgangsanschluß an den Emitteranschlüssen der ersten und
zweiten Transistoren 5a und 5b des Stromspiegels 5 über
einen Ausgangsanschluß J1 angeschlossen.
Beim Betrieb stellt im eingeschalteten Zustand die Kon
stantstromquelle 30a des ersten Treibers 30 der Zenerdiode
30b einen konstanten Strom bereit, damit sich die
Zenerspannung über der Kathode und Anode davon entwickelt,
welche wiederum über dem Gate und dem Source des
stromführenden Transistors 1 angelegt wird, um ihn
einzuschalten.
Ähnlich stellt im eingeschalteten Zustand die Konstant
stromquelle 40a des zweiten Treibers 40 der Zenerdiode 40b
einen konstanten Strom bereit, um die Zenerspannung über
der Kathode und Anode davon zu entwickeln, welche wiederum
über dem Gate und dem Source des strommessenden Transistors
2 angelegt wird, um ihn einzuschalten. Diese Zenerspannung
ist bezüglich des Potential s mit derjenigen der Zenerdiode
30b identisch, welche an den stromführenden Transistor 1
angelegt wird.
Wenn der stromführende Transistor 1 und der strommes
sende Transistor 2 durch die Anwendung der Zenerspannungen
eingeschaltet werden, fließt der Strom I1 von der Span
nungsquelle VD1 über den Drain und das Source des stromfüh
renden Transistors 1 zu der elektrischen Last L. Der Fluß
des Stroms I1 durch den stromführenden Transistor 1 sorgt
dafür, daß sich die Potentialdifferenz zwischen dem Drain
und dem Source davon wegen des Einschaltwiderstandswerts
des stromführenden Transistors 1 entwickelt. Die Entwick
lung der Potentialdifferenz aktiviert die Spannungssteuer
schaltung 6, um die Emitterspannungen der ersten und zwei
ten Transistoren 5a und 5b des Stromspiegels 5 derart ein
zustellen, daß die Drain-Source-Spannung des Stromspiegel
transistors 2 mit der Drain-Source-Spannung des stromfüh
renden Transistors 1 übereinstimmen kann.
Insbesondere stellen die Widerstände R1 und R2 dem
nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers
OP eine Ausgangsspannung bereit, welche ein Bruchteil einer
Differenz zwischen der Drainspannung des stromführenden
Transistors 1 und der Sourcespannung des strommessenden
Transistors 2 ist. Ähnlich stellen die Widerstände R3 und
R4 dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers
OP eine Ausgangsspannung bereit, welche ein Bruchteil einer
Differenz zwischen der Sourcespannung des stromführenden
Transistors 1 und der Drainspannung des strommessenden
Transistors 2 ist. Der Operationsverstärker OP modifiziert
eine Ausgangsspannung davon (d. h. die Emitterspannungen der
ersten und zweiten Transistoren 5a und 5b des Stromspiegels
5) derart, daß die an den nichtinvertierenden Eingang (+)
und den invertierenden Eingang (-) angelegten Spannungen
miteinander übereinstimmen können.
In dem Fall, bei welchem das Widerstandswertverhältnis
(R2/R1) des ersten Widerstands R1 zu dem zweiten Widerstand
R2 gleich dem Widerstandswertverhältnis (R4/R3) des dritten
Widerstands R3 zu dem vierten Widerstand R4 ist, stellt der
Operationsverstärker OP die Ausgangsspannung derart bereit,
daß die Drain-Source-Spannung des strommessenden Transi
stors 2 das (R2/R1=R4/R3)-fache der Drain-Source-Spannung
des stromführenden Transistors 1 betragen kann. Bei dieser
Ausführungsform besitzen die Widerstände R1 bis R4 wie oben
beschrieben denselben Widerstandswert. Die Emitterspannun
gen der ersten und zweiten Transistoren 5a und 5b des
Stromspiegels 5 werden somit von der Spannungssteuerschal
tung 6 gesteuert, so daß die Drain-Source-Spannung des
strommessenden Transistors 2 das Einfache der Drain-Source-Spannung
des stromführenden Transistors 1 betragen wird.
Wenn die Drain-Source-Spannung des strommessenden Tran
sistors 2 durch die oben beschriebene Aktivität der Span
nungssteuerschaltung 6 in Übereinstimmung mit der Drain-
Source-Spannung des stromführenden Transistors 1 gebracht
wird, wird veranlaßt, daß die Drain-Source-Potentialdiffe
renzen zwischen den Transistoren 1 und 2 sich derart anein
ander anpassen, daß die Betriebspunkte der Transistoren 1
und 2 über Sättigungs- und Nichtsättigungsbetriebsgebiete
davon hinweg übereinstimmen. Der Strom I2 fließt somit
durch den strommessenden Transistor 2, welcher genau pro
portional zu dem Stromfluß I1 durch den stromführenden
Transistor 1 und die elektrische Last L entsprechend einem
Größenverhältnis (d. h. einem geometrischen Flächenverhält
nis) des strommessenden Transistors 2 zu dem stromführenden
Transistor 1 ist.
Der Stromfluß I2 durch den ersten Transistor 5a sorgt
dafür, daß der Strom I3, welcher ein gegebenes Vielfaches
des Stroms I2 ist, durch den zweiten Transistor 5b des
Stromspiegels 5 fließt. Die Messung des Stroms I1, welcher
durch den Drain und das Source des stromführenden Transi
stors 1 fließt, wird somit durch Überwachen des Stroms I3
erreicht, welcher aus dem Anschluß 28 herausfließt.
Wenn das Größenverhältnis des stromführenden Transi
stors 1 zu dem strommessenden Transistor 2 m : 1 beträgt und
das Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 5, welches ein
Größenverhältnis der ersten und zweiten Transistoren 5a und
5b ist, 1 : n beträgt, dann kann der Strom I3 ausgedrückt
werden durch:
I2 = I1/m
I3 = I2/n
I3 = I1/(m×n).
I2 = I1/m
I3 = I2/n
I3 = I1/(m×n).
Aus der obigen Erörterung ist ersichtlich, daß der
stromführende Transistor der strommessenden Schaltung die
ser Ausführungsform nicht direkt mit dem strommessenden
Transistor 2 verbunden ist. Die Spannungssteuerschaltung 6
steuert die Drain-Source-Spannung des strommessenden Tran
sistors 2, um eine Übereinstimmung mit der Drain-Source-Spannung
des stromführenden Transistors 1 zu erzielen. Wenn
daher gleichphasige Spannungsänderungen an dem Drain und
dem Source des stromführenden Transistors 1 auftreten und
veranlaßt wird, daß sich absolute elektrische Potentiale,
welche an dem Drain und dem Source des stromführenden Tran
sistors 1 auftreten, ändern, während jedoch die Drain-
Source-Spannung davon unverändert verbleibt, wird die
Drain-Source-Spannung des strommessenden Transistors 2
konstant gehalten.
Fig. 7 stellt eine strommessende Schaltung der sieben
ten Ausführungsform der Erfindung dar.
Die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform ent
hält einen Stromspiegel 70, welcher aus ersten und zweiten
npn-Transistoren 70a und 70b besteht. Der erste Transistor
70a ist mit einem Kollektor an einer Basis davon und dem
Source des strommessenden Transistors 2 angeschlossen. Der
zweite Transistor 70b ist mit einer Basis und einem Emitter
an der Basis und dem Emitter des ersten Transistors 70a und
mit einem Kollektor an dem stromerfassenden Anschluß 28 an
geschlossen. Die ersten und zweiten Transistoren 70a und
70b sind mit den Emittern davon an dem Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers OP angeschlossen.
Der strommessende Transistor 2 ist mit dem Drain an ei
nem Hochpotentialanschluß 25 angeschlossen, welcher zu ei
ner Spannungsquelle (beispielsweise der Spannungsquelle
VD1) führt, die geeignet ist, einen Spannungsausgang gleich
einer maximalen Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
OP bereitzustellen.
Der Operationsverstärker OP der Spannungssteuerschal
tung 6 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang (+) an der
Verbindungsstelle der Widerstände R3 und R4 und mit dem in
vertierenden Eingang (-) an der Verbindungsstelle der Wi
derstände R1 und R2 angeschlossen. Andere Anordnungen sind
identisch mit denjenigen der in Fig. 6 dargestellten sech
sten Ausführungsform, und es wird eine detaillierte Erörte
rung davon hier ausgelassen.
Wenn beim Betrieb der stromführende Transistor 1 und
der strommessende Transistor 2 durch die ersten und zweiten
Treiber 30 und 40 eingeschaltet werden, wird veranlaßt, daß
der Strom I1 von der Spannungsquelle VD1 über die elektri
sche Last L auf Masse fließt.
Die Spannungssteuerschaltung 6 steuert die Emitterspan
nungen der ersten und zweiten Transistoren 70a und 70b des
Stromspiegels 70 derart, daß die Drain-Source-Spannung des
strommessenden Transistors 2 mit der Drain-Source-Spannung
des stromführenden Transistors 1 übereinstimmen kann. Da
durch wird veranlaßt, daß der Strom 12 durch den strommes
senden Transistor 2 und den ersten Transistor 70a des
Stromspiegels 70 fließt, welcher proportional zu dem Strom
I1 ist, welcher durch den stromführenden Transistor 1 und
die elektrische Last L fließt. Der Stromfluß I2 durch den
ersten Transistor 70a veranlaßt, daß der Strom I3, welcher
ein gegebenes Vielfaches des Stroms I2 ist, von dem strom
messenden Anschluß 20 in den zweiten Transistor 70b fließt.
Die Messung des Stroms I1, der durch den Drain und das
Source des stromführenden Transistors 1 fließt, wird somit
durch Überwachen des Stroms I3 erzielt.
Fig. 8 stellt eine strommessende Schaltung der achten
Ausführungsform der Erfindung dar, welche sich von der in
Fig. 6 dargestellten sechsten Ausführungsform dahingehend
unterscheidet, daß der stromführende Transistor 1 mit dem
Source über den Anschluß 22 an Masse und mit dem Drain über
die elektrische Last L und den Anschluß 20 an der
Spannungsquelle VD1 angeschlossen ist. Insbesondere besitzt
die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform eine
Kopplungsstruktur des kalten Endes, bei welcher der
stromführende Transistor 1 sich auf einem elektrischen
Potential niedriger als demjenigen der elektrischen Last L
befindet. Andere Anordnungen sind identisch mit denjenigen
der sechsten Ausführungsform, und es wird eine detaillierte
Erörterung davon hier ausgelassen.
Fig. 9 stellt eine strommessende Schaltung der neunten
Ausführungsform der Erfindung dar, welche sich bezüglich
der in Fig. 8 dargestellten siebenten Ausführungsform da
hingehend unterscheidet, daß der stromführende Transistor 1
mit dem Source über den Anschluß 22 an Masse und mit dem
Drain über die elektrische Last L und den Anschluß 20 an
der Spannungsquelle VD1 angeschlossen ist. Insbesondere be
sitzt die strommessende Schaltung dieser Ausführungsform
eine Kopplungsstruktur des kalten Endes, bei welcher der
stromführende Transistor 1 sich auf einem elektrischen Po
tential niedriger als dem der elektrischen Last L befindet.
Andere Anordnungen sind identisch mit denjenigen der sie
benten Ausführungsform, und es wird eine detaillierte Erör
terung davon hier ausgelassen.
Der stromführende Transistor 1 und der strommessende
Transistor 2 der sechsten bis neunten Ausführungsform kön
nen alternativ als p-Kanal MOS-Transistor, als Bipolartran
sistor oder als MIS-Bauelement (Metal-Insulator-Semicon
ductor-Bauelement) ausgebildet sein.
In dem Fall, bei welchem beispielsweise npn-Transisto
ren als die Transistoren 1 und 2 verwendet werden, sind die
npn-Transistoren mit Kollektoren, Emittern und Basen davon
an Teilen der Schaltung angeschlossen, mit welchen die
Drain-, Source- und Gateanschlüsse der Transistoren 1 und 2
der sechsten bis neunten Ausführungsform verbunden sind. In
diesem Fall fließt der Erregungsstrom von der Konstant
stromquelle 30a des ersten Treibers 30 durch die Basis und
den Emitter des stromführenden Transistors 1. Ähnlich
fließt der Erregungsstrom, welcher identisch mit dem von
dem ersten Treiber 30 Bereitgestellten ist, von der Kon
stantstromquelle 40a des zweiten Treibers 40 durch die Ba
sis und den Emitter des strommessenden Transistors 2.
Die Stromspiegel 5 und 70 können alternativ aus
MOS-Transistoren anstelle der Bipolartransistoren bestehen oder
irgendeine andere in der Technik bekannte ähnliche
Schaltung verwenden.
Die ersten und zweiten Treiber 30 und 40 können alter
nativ mit irgendeiner anderen ähnlichen in der Technik be
kannten Struktur ausgebildet werden, die entworfen ist, um
die Gate-Source-Spannungen des stromführenden Transistors 1
und des strommessenden Transistors 2 einander anzupassen.
Anstelle der Stromspiegel 5 und 7 kann ein Widerstand
in Serie zwischen dem Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers OP und dem strommessenden Transistor
2 angeordnet werden. In diesem Fall kann die Messung des
Stroms I1 durch Überwachen einer Potentialdifferenz
erreicht werden, die zwischen beiden Enden des Widerstands
auftritt, um den Stromfluß durch den strommessenden
Transistor 2 zu bestimmen.
Während die Spannungssteuerschaltung 6 die Drain-
Source-Spannung des strommessenden Transistors 2 steuert,
um mit der Drain-Source-Spannung des stromführenden Transi
stors 1 übereinzustimmen, wird das Drain-Source-Spannungs
verhältnis des strommessenden Transistors 2 zu dem strom
führenden Transistor 1 nicht auf eins (1) beschränkt. Bei
spielsweise können sowohl das Widerstandswertsverhältnis
(R2/R1) des ersten Widerstands R1 zu dem zweiten Widerstand
R2 als auch das Widerstandswertverhältnis (R4/R3) des drit
ten Widerstands R3 zu dem vierten Widerstand R4 zwei (2)
sein. In diesem Fall stellt der Operationsverstärker OP die
Ausgangsspannung derart bereit, daß die Drain-Source-Span
nung des strommessenden Transistors 2 das Zweifache der
Drain-Source-Spannung des stromführenden Transistors 1 be
tragen kann.
Fig. 10 stellt eine strommessende Schaltung der zehnten
Ausführungsform der Erfindung dar, welche bezüglich der in
Fig. 6 dargestellten Ausführungsform lediglich dahingehend
unterschiedlich ist, daß die Spannungsquelle VD2, der Wi
derstand Z und der Spannungssteuertransistor 4, welche
identisch mit denjenigen der in Fig. 1 dargestellten ersten
Ausführungsform sind, vorgesehen werden. Andere Anordnungen
sind identisch, und es wird eine detaillierte Erläuterung
davon hier ausgelassen.
Diese Ausführungsform besitzt somit die zwei oben be
schriebenen Vorteile, welche von den ersten und sechsten
Ausführungsformen geboten werden.
Vorstehend wurde eine verbesserte Struktur einer
strommessenden Schaltung offenbart. Es wird eine
strommessende Schaltung bereitgestellt, welche entworfen
ist, den Stromfluß durch eine elektrische Last und einen
schaltenden Transistor zu messen. Die strommessende
Schaltung enthält eine strommessende Vorrichtung. Die
strommessende Vorrichtung enthält einen strommessenden
Transistor und eine Spannungssteuerschaltung. Der strommes
sende Transistor ist parallel zu dem schaltenden Transistor
angeordnet und ermöglicht den Stromfluß dadurch, welcher
proportional zu dem Stromfluß durch die elektrische Last
und den schaltenden Transistor ist und zur Messung des
Stromflusses durch den schaltenden Transistor und die elek
trische Last verwendet wird. Die Stromsteuerschaltung steu
ert eine Potentialdifferenz über dem strommessenden Transi
stor, um eine Potentialdifferenz über dem schaltenden Tran
sistor anzupassen, wodurch erreicht wird, daß der Stromfluß
durch den strommessenden Transistor proportional zu dem
Stromfluß durch den schaltenden Transistor und die elektri
sche Last ist.
Claims (18)
1. Strommessende Schaltung zur Messung eines Stromflusses
durch eine elektrische Last, mit:
einem ersten elektrischen Pfad, in welchem die elek trische Last angeordnet ist, wobei der erste elektrische Pfad einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential befindet und der zweite Anschluß sich auf einem zweiten elektrischen Potential unterschiedlich zu dem ersten elek trischen Potential befindet;
einem stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads über die elektrische Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungs signal beaufschlagt wird, um einen Stromfluß zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des ersten elektrischen Pfads durch die elektrische Last zu ermöglichen;
einem zweiten elektrischen Pfad, welcher einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste An schluß mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist und der zweite Anschluß sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet;
einem dritten elektrischen Pfad, welcher einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste An schluß sich auf einem vierten elektrischen Potential befin det und der zweite Anschluß mit dem zweiten elektrischen Pfad verbunden ist;
einem strommessenden Transistor, welcher in dem zwei ten elektrischen Pfad zwischen einer Verbindungsstelle der zweiten und dritten elektrischen Pfade und dem ersten An schluß des ersten elektrischen Pfads angeordnet ist, wobei der strommessende Transistor bezüglich des Typs und der Po larität mit dem stromführenden Transistor identisch ist und erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die er ste Elektrode mit der ersten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist und die dritte Elektrode mit der dritten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist;
einem Stromspiegel, welcher einen ersten und zweiten Transistor enthält, wobei der erste Transistor in dem zwei ten elektrischen Pfad zwischen der Verbindungsstelle der zweiten und dritten elektrischen Pfade und der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeordnet ist und der zweite Transistor in dem dritten elektrischen Pfad zwi schen der Verbindungsstelle der zweiten und dritten elek trischen Pfade und dem ersten Anschluß des dritten elektri schen Pfads angeordnet ist, um einen Stromfluß dadurch zu ermöglichen, welcher ein gegebenes Vielfaches eines Strom flusses durch den ersten Transistor ist; und
einer Spannungssteuerschaltung, die entworfen ist, ei ne an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftretende Spannung an eine an der zweiten Elektrode des stromführenden Transistors auftretende Spannung derart an zupassen, daß der Stromfluß durch den strommessenden Tran sistor proportional zu dem Stromfluß durch den stromführen den Transistor ist, wobei die Spannungssteuerschaltung eine spannungsändernde Last, einen Operationsverstärker und ei nen spannungssteuernden Transistor enthält, wobei die span nungsändernde Last in dem zweiten elektrischen Pfad in Se rie mit dem zweiten Anschluß des zweiten elektrischen Pfads und dem ersten Transistor des Stromspiegels angeordnet ist, um eine Spannung zu ändern, die an einer Verbindungsstelle der spannungsändernden Last und des ersten Transitors ent sprechend einem Stromfluß durch die spannungsändernde Last auftritt, wobei der Operationsverstärker mit einem inver tierenden Eingang an der zweiten Elektrode des stromführen den Transistors und mit einem nichtinvertierenden Eingang an der der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeschlossen ist, und wobei der spannungssteuernde Transi stor mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode des strommessenden Transistors, mit einer zweiten Elektrode an der Verbindungsstelle der spannungsändernden Last des er sten Transistors und mit einer dritten Elektrode an einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist, um den Stromfluß durch die spannungsändernde Last im Ansprechen auf eine Erregungssignal zu modifizieren, wel ches von dem Operationsverstärker der dritten Elektrode eingegeben wird, um die an der Verbindungsstelle der span nungsändernden Last und des ersten Transistors auftretende Spannung derart zu steuern, daß die an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors auftretende Spannung an die an der zweiten Elektrode des stromführenden Transi stors auftretende Spannung angepaßt wird.
einem ersten elektrischen Pfad, in welchem die elek trische Last angeordnet ist, wobei der erste elektrische Pfad einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential befindet und der zweite Anschluß sich auf einem zweiten elektrischen Potential unterschiedlich zu dem ersten elek trischen Potential befindet;
einem stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads über die elektrische Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungs signal beaufschlagt wird, um einen Stromfluß zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des ersten elektrischen Pfads durch die elektrische Last zu ermöglichen;
einem zweiten elektrischen Pfad, welcher einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste An schluß mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist und der zweite Anschluß sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet;
einem dritten elektrischen Pfad, welcher einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste An schluß sich auf einem vierten elektrischen Potential befin det und der zweite Anschluß mit dem zweiten elektrischen Pfad verbunden ist;
einem strommessenden Transistor, welcher in dem zwei ten elektrischen Pfad zwischen einer Verbindungsstelle der zweiten und dritten elektrischen Pfade und dem ersten An schluß des ersten elektrischen Pfads angeordnet ist, wobei der strommessende Transistor bezüglich des Typs und der Po larität mit dem stromführenden Transistor identisch ist und erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die er ste Elektrode mit der ersten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist und die dritte Elektrode mit der dritten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist;
einem Stromspiegel, welcher einen ersten und zweiten Transistor enthält, wobei der erste Transistor in dem zwei ten elektrischen Pfad zwischen der Verbindungsstelle der zweiten und dritten elektrischen Pfade und der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeordnet ist und der zweite Transistor in dem dritten elektrischen Pfad zwi schen der Verbindungsstelle der zweiten und dritten elek trischen Pfade und dem ersten Anschluß des dritten elektri schen Pfads angeordnet ist, um einen Stromfluß dadurch zu ermöglichen, welcher ein gegebenes Vielfaches eines Strom flusses durch den ersten Transistor ist; und
einer Spannungssteuerschaltung, die entworfen ist, ei ne an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftretende Spannung an eine an der zweiten Elektrode des stromführenden Transistors auftretende Spannung derart an zupassen, daß der Stromfluß durch den strommessenden Tran sistor proportional zu dem Stromfluß durch den stromführen den Transistor ist, wobei die Spannungssteuerschaltung eine spannungsändernde Last, einen Operationsverstärker und ei nen spannungssteuernden Transistor enthält, wobei die span nungsändernde Last in dem zweiten elektrischen Pfad in Se rie mit dem zweiten Anschluß des zweiten elektrischen Pfads und dem ersten Transistor des Stromspiegels angeordnet ist, um eine Spannung zu ändern, die an einer Verbindungsstelle der spannungsändernden Last und des ersten Transitors ent sprechend einem Stromfluß durch die spannungsändernde Last auftritt, wobei der Operationsverstärker mit einem inver tierenden Eingang an der zweiten Elektrode des stromführen den Transistors und mit einem nichtinvertierenden Eingang an der der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors angeschlossen ist, und wobei der spannungssteuernde Transi stor mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode des strommessenden Transistors, mit einer zweiten Elektrode an der Verbindungsstelle der spannungsändernden Last des er sten Transistors und mit einer dritten Elektrode an einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist, um den Stromfluß durch die spannungsändernde Last im Ansprechen auf eine Erregungssignal zu modifizieren, wel ches von dem Operationsverstärker der dritten Elektrode eingegeben wird, um die an der Verbindungsstelle der span nungsändernden Last und des ersten Transistors auftretende Spannung derart zu steuern, daß die an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors auftretende Spannung an die an der zweiten Elektrode des stromführenden Transi stors auftretende Spannung angepaßt wird.
2. Strommessende Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das zweite elektrische Potential größer
als das erste elektrische Potential ist und der spannungs
steuernde Transistor der Spannungssteuerschaltung ein n-Ka
nal MOS-Transistor ist.
3. Strommessende Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das zweite elektrische Potential kleiner
als das erste elektrische Potential ist und der spannungs
steuernde Transistor der Spannungssteuerschaltung ein p-Ka
nal MOS-Transistor ist.
4. Strommessende Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der spannungssteuernde Transistor ein Bi
polartransistor ist, welcher einen Kollektor, einen Emitter
und eine Basis als erste, zweite und dritte Elektroden des
spannungssteuernden Transistors aufweist.
5. Strommessende Schaltung nach Anspruch 4 dadurch ge
kennzeichnet, daß das zweite elektrische Potential größer
als das erste elektrische Potential ist und der Bipolar
transistor ein npn-Bipolartransistor ist.
6. Strommessende Schaltung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das zweite elektrische Potential kleiner
als das erste elektrische Potential ist und der Bipolar
transistor ein npn-Bipolartransistor ist.
7. Strommessende Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die spannungsändernde Last der Spannungs
steuerschaltung ein Widerstand mit einem vorgewählten Wi
derstandswert ist.
8. Strommessende Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die spannungsändernde Last einen Transi
stor und ein strombeschränkendes Bauelement enthält, wobei
der Transistor mit einer ersten Elektrode an dem zweiten
Anschluß des zweiten elektrischen Pfads, mit einer zweiten
Elektrode an dem ersten Transistor des Stromspiegels und
mit einer dritten Elektrode an dem strombeschränkenden Bau
element angeschlossen ist und das strombeschränkende Bau
element einen Stromfluß durch den Transistor auf einen Wert
unterhalb eines vorgewählten Werts beschränkt.
9. Strommessende Schaltung zur Messung eines Stromflusses
durch eine elektrische Last, mit:
einem ersten elektrischen Pfad, in welchem die elek trische Last angeordnet ist, wobei der erste elektrische Pfad einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential befindet und der zweite Anschluß sich auf einem zweiten elektrischen Potential unterschiedlich zu dem ersten elek trischen Potential befindet;
einem stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist, die zweite Elektrode über die elektrische Last mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungssi gnal beaufschlagt wird, um einen Stromfluß durch die elek trische Last zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des ersten elektrischen Pfads zu ermöglichen;
einem zweiten elektrischen Pfad, welcher einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste An schluß mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist und der zweite Anschluß sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet;
einem strommessenden Transistor, welcher in dem zwei ten elektrischen Pfad angeordnet ist, wobei der strommes sende Transistor bezüglich des Typs und der Polarität mit dem stromführenden Transistor identisch ist und erste, zweite und dritten Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit der ersten Elektrode des stromführenden Tran sistors verbunden ist und die dritte Elektrode mit der dritten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist; und
einer Spannungssteuerschaltung, die entworfen ist, um eine Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors an eine Poten tialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors derart anzupassen, daß ein Stromfluß durch den strommessenden Transistor proportional zu dem Stromfluß durch den stromführenden Transistor ist, wobei die Spannungssteuerschaltung einen Operationsverstär ker und einen spannungssteuernden Transistor enthält, wobei der Operationsverstärker mit einem invertierenden Eingang an der zweiten Elektrode des stromführenden Transistors und mit einem nichtinvertierenden Eingang an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors angeschlossen ist und wobei der spannungssteuernde Transistor mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode des strommessenden Tran sistors, mit einer zweiten Elektrode an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors und mit einer dritten Elektrode an dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist, um die Spannung, welche an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftritt, derart zu steuern, daß die Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors an die Potentialdifferenz zwischen den ersten und den zweiten Elektroden des stromführenden Transistors angepaßt wird.
einem ersten elektrischen Pfad, in welchem die elek trische Last angeordnet ist, wobei der erste elektrische Pfad einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential befindet und der zweite Anschluß sich auf einem zweiten elektrischen Potential unterschiedlich zu dem ersten elek trischen Potential befindet;
einem stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist, die zweite Elektrode über die elektrische Last mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungssi gnal beaufschlagt wird, um einen Stromfluß durch die elek trische Last zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen des ersten elektrischen Pfads zu ermöglichen;
einem zweiten elektrischen Pfad, welcher einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste An schluß mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads verbunden ist und der zweite Anschluß sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet;
einem strommessenden Transistor, welcher in dem zwei ten elektrischen Pfad angeordnet ist, wobei der strommes sende Transistor bezüglich des Typs und der Polarität mit dem stromführenden Transistor identisch ist und erste, zweite und dritten Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit der ersten Elektrode des stromführenden Tran sistors verbunden ist und die dritte Elektrode mit der dritten Elektrode des stromführenden Transistors verbunden ist; und
einer Spannungssteuerschaltung, die entworfen ist, um eine Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors an eine Poten tialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors derart anzupassen, daß ein Stromfluß durch den strommessenden Transistor proportional zu dem Stromfluß durch den stromführenden Transistor ist, wobei die Spannungssteuerschaltung einen Operationsverstär ker und einen spannungssteuernden Transistor enthält, wobei der Operationsverstärker mit einem invertierenden Eingang an der zweiten Elektrode des stromführenden Transistors und mit einem nichtinvertierenden Eingang an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors angeschlossen ist und wobei der spannungssteuernde Transistor mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode des strommessenden Tran sistors, mit einer zweiten Elektrode an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors und mit einer dritten Elektrode an dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist, um die Spannung, welche an der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftritt, derart zu steuern, daß die Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors an die Potentialdifferenz zwischen den ersten und den zweiten Elektroden des stromführenden Transistors angepaßt wird.
10. Strommessende Schaltung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Spannungssteuerschaltung ebenfalls
eine spannungsändernde Last enthält, welche in dem zweiten
elektrischen Pfad in Serie mit dem zweiten Anschluß des
zweiten elektrischen Pfads und dem strommessenden Transi
stor angeordnet ist, um eine Spannung zu ändern, welche an
der zweiten Elektrode des strommessenden Transistors ent
sprechend einem Stromfluß durch die spannungsändernde Last
auftritt, und der spannungssteuernde Transistor auf das Er
regungssignal von dem Operationsverstärker anspricht, um
den Stromfluß durch die spannungsändernde Last zu modifi
zieren, um die an der zweiten Elektrode des strommessenden
Transistors auftretende Spannung derart zu steuern, daß die
Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektro
den des strommessenden Transistors an die Potentialdiffe
renz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strom
führenden Transistors angepaßt wird.
11. Strommessende Schaltung zur Messung eines Stromflusses
durch eine elektrische Last, mit:
einem elektrischen Pfad, in welchem die elektrische Last angeordnet ist, wobei der elektrische Pfad einen er sten und zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential befindet und der zweite Anschluß sich auf einem zweiten elektrischen Poten tial unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential befindet;
einem stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads über die elektrische Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungs signal beaufschlagt wird, um einen ersten Stromfluß zwi schen den ersten und zweiten Anschlüssen des elektrischen Pfads durch die elektrische Last zu ermöglichen;
einem strommessenden Transistor, welcher eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, durch welche ein zwei ter Strom fließt, der proportional zu dem ersten Stromfluß durch die elektrische Last ist und zur Messung des ersten Stroms verwendet wird, wobei die erste Elektrode sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet; und
einer Spannungssteuerschaltung, welche mit den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors und den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Tran sistors verbunden ist, wobei die Spannungssteuerschaltung ein elektrisches Potential, welches an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors auftritt, derart steu ert, daß eine Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors ein gege benes Vielfaches der Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors ist.
einem elektrischen Pfad, in welchem die elektrische Last angeordnet ist, wobei der elektrische Pfad einen er sten und zweiten Anschluß aufweist, der erste Anschluß sich auf einem ersten elektrischen Potential befindet und der zweite Anschluß sich auf einem zweiten elektrischen Poten tial unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential befindet;
einem stromführenden Transistor, welcher erste, zweite und dritte Elektroden aufweist, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Anschluß des ersten elektrischen Pfads ver bunden ist, die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß des ersten elektrischen Pfads über die elektrische Last verbunden ist und die dritte Elektrode mit einem Erregungs signal beaufschlagt wird, um einen ersten Stromfluß zwi schen den ersten und zweiten Anschlüssen des elektrischen Pfads durch die elektrische Last zu ermöglichen;
einem strommessenden Transistor, welcher eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, durch welche ein zwei ter Strom fließt, der proportional zu dem ersten Stromfluß durch die elektrische Last ist und zur Messung des ersten Stroms verwendet wird, wobei die erste Elektrode sich auf einem dritten elektrischen Potential befindet; und
einer Spannungssteuerschaltung, welche mit den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors und den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Tran sistors verbunden ist, wobei die Spannungssteuerschaltung ein elektrisches Potential, welches an der zweiten Elek trode des strommessenden Transistors auftritt, derart steu ert, daß eine Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des strommessenden Transistors ein gege benes Vielfaches der Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden des stromführenden Transistors ist.
12. Strommessende Schaltung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Spannungssteuerschaltung einen ersten
und zweiten Spannungsteiler und einen Operationsverstärker
enthält, wobei der erste Spannungsteiler einen ersten Span
nungsausgang bereitstellt, welcher ein Bruchteil einer Po
tentialdifferenz zwischen einem höheren elektrischen Poten
tial von elektrischen Potentialen, die an den ersten und
zweiten Elektroden des stromführenden Transistors auftre
ten, und einem niedrigeren elektrischen Potential von elek
trischen Potentialen ist, welche an den ersten und zweiten
Elektroden des strommessenden Transistors auftreten, wobei
der zweite Spannungsteiler einen zweiten Spannungsausgang
bereitstellt, welcher ein Bruchteil einer Potentialdiffe
renz zwischen einem niedrigeren elektrischen Potential von
elektrischen Potentialen, die an den ersten und zweiten
Elektroden des stromführenden Transistors auftreten, und
einem höheren elektrischen Potential von elektrischen Po
tentialen ist, die an den ersten und zweiten Elektroden des
strommessenden Transistors auftreten, wobei der Operations
verstärker das elektrische Potential ändert, welches an der
zweiten Elektrode des strommessenden Transistors auftritt,
um den ersten Spannungsausgang an den zweiten Spannungsaus
gang anzupassen.
13. Strommessende Schaltung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der stromführende Transistor und der
strommessende Transistor jeweils als MOS-Transistor ausge
bildet sind.
14. Strommessende Schaltung nach Anspruch 13, gekennzeich
net durch einen ersten und einen zweiten Treiber, wobei der
erste Treiber eine Erregungsspannung über ein Gate und ein
Source des stromführenden Transistors anlegt, um den ersten
Stromfluß durch den stromführenden Transistor zu ermögli
chen, und der zweite Treiber eine Erregungsspannung über
ein Gate und ein Source des strommessenden Transistors an
legt, um den zweiten Stromfluß durch den strommessenden
Transistor zu ermöglichen.
15. Strommessende Schaltung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der stromführenden Transistor und der
strommessenden Transistor jeweils als Bipolartransistor
ausgebildet sind.
16. Strommessende Schaltung nach Anspruch 15, gekennzeich
net durch einen ersten und einen zweiten Treiber, wobei der
erste Treiber eine Erregungsspannung über eine Basis und
einen Emitter des stromführenden Transistors anlegt, um den
ersten Stromfluß durch den stromführenden Transistor zu er
möglichen, und der zweite Treiber eine Erregungsspannung
über eine Basis und einen Emitter des strommessenden Tran
sistors anlegt, um den zweiten Stromfluß durch den strom
messenden Transistor zu ermöglichen.
17. Strommessende Schaltung nach Anspruch 11, gekennzeich
net durch einen Stromspiegel, welcher einen ersten und ei
nen zweiten Transistor enthält, wobei der erste Transistor
zwischen der Spannungssteuerschaltung und dem strommessen
den Transistor angeordnet ist, so daß der zweite Strom
durch den ersten Transistor fließt, und wobei der zweite
Transistor zwischen der Spannungssteuerschaltung und dem
Ausgangsanschluß angeordnet ist, so daß ein dritter Strom
durch einen zweiten Transistor fließt, welcher ein gegebe
nes Vielfaches des zweiten Stroms ist.
18. Strommessende Schaltung nach Anspruch 12, gekenn
zeichnet durch eine spannungsändernde Last und einen span
nungssteuernden Transistor, wobei die spannungsändernde
Last mit einem ersten Ende an einer Spannungsquelle und mit
einem zweiten Ende an der zweiten Elektrode des strommes
senden Transistors angeschlossen ist, um eine Spannung zu
ändern, welche an dem zweiten Ende davon entsprechend einem
Stromfluß durch die spannungsändernde Last von der Span
nungsquelle auftritt, wobei der spannungssteuernde Transi
stor parallel zu dem strommessenden Transistor angeordnet
ist und mit einer ersten Elektrode an der ersten Elektrode
des strommessenden Transistors, mit einer zweiten Elektrode
an einer Verbindungsstelle des zweiten Endes der spannungs
steuernden Last und der zweiten Elektrode des strommessen
den Transistors und mit einer dritten Elektrode an dem Aus
gangsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen ist,
um den Stromfluß durch die spannungsändernde Last im An
sprechen auf das von dem Operationsverstärker eingegebene
Erregungssignal zu modifizieren, um die an dem zweiten Ende
der spannungsändernden Last auftretende Spannung derart zu
steuern, daß die an der zweiten Elektrode des strommessen
den Transistors auftretende Spannung an die an der zweiten
Elektrode des stromführenden Transistors auftretende Span
nung angepaßt wird.
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