DE2120286A1

DE2120286A1 - Pegelschiebeschaltung

Info

Publication number: DE2120286A1
Application number: DE19712120286
Authority: DE
Inventors: Veikko Reynold Matawan Township; Waldhauer Frederick Donald Fair Haven; N.J. Saari (V.StA.). P
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1970-04-27
Filing date: 1971-04-26
Publication date: 1971-11-11
Also published as: JPS465977A; US3628127A; CA919253A; GB1352056A; US3651350A; NL7105622A; SE373247B; FR2090715A5

Description

. WESTERN ELECTRIC COMPANY Saari, V. R.

11-6 Incorporated

New York,-N. Y. 10007, V. St. A. Pegelschiebeschaltung

Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte Spannungspegel-Schiebeschaltung mit einem Längstransistor,- dessen Kollektor-Emitterstrecke zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltung liegt,- mit einem Widerstand,- der mit seinem einen Anschluß an den Kollektor des Längstransistors geschaltet ist,- und mit einer Konstantstromquelle, > die mit dem anderen Anschluß des Widerstandes verbunden ist.

In vielen Schaltungen ist es wünschenswert,- die mittlere Ausgangsspannung einer Stufe auf einen anderen Pegel zu bringen, ■ bevor sie an den Eingang der nachfolgenden Stufe angelegt wird. Gewöhnlich sollen damit die optimalen Vorspannungsbedingungen für jede Stufe mit Vorteil ausgenutzt werden. Gelegentlich sollen jedoch auch die Ausgangs spannungen verschiedener Schaltungen gleich gemacht werden,- so daß sich unterschiedliche Kombinationen der Schaltungen verwenden lassen. Schaltungen zu diesem Zweck werden allgemein als Spannungspegelschieber bezeichnet.

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Bekannte Schaltungen zur Erzielung von Gleichstrom-Pegelverschiebungen benutzen in Durchlaßrichtung vorgespannte Dioden,-Zener-Dioden, pi-Dämpfungsglieder und Transistoren, deren Kollektor-Emitterspannung direkt durch Impedanzverhältnisse gesteuert wird. Die Verwendung von in Durchlaßrichtung vorgespannten Dioden wird begrenzt durch die festen und kleiaen Spannungsverschiebungen, die sich auf diese Weise erreichen lassen, sowie durch die Temperaturabhängigkeit der Dioden« Bei Zejaer-Dioden liegt ebenfalls eine Begrenzung auf eine feste Spannungsverschiebung vor, und die einzelnen Zener-Dioden eines bestimmten Typs können verhältnismäßig große Schwanktmgen der Zener-Spannung zeigen.

Bekannte, mit Widerständen aufgebaute pi-Dämpfungsglieder ermöglichen Pegel verschiebungen kleiner Temperatur- und Fr equenzabhängigkeit. Außerdem lassen sich kontinuierlich veränderbare Pegelverschiebungen erreichen. Das übertragene Signal wird jedoch bei der Pegelverschiebung gedämpft, so daß ein Verstärker zur Wiederherstellung des Signals benutzt werden muß. Außerdem ist ein Pegelschieber unter Verwendung eines Längstransistors bekannt, bei dem Widerstände zwischen den Kollektor und die Basis sowie die Basis und den Emitter geschaltet sind. Per zwischen der Basis und dem Emitter liegende

Widerstand wird wesentlich kleiner gemacht als der innere Gleichstrom-Basis-Emitterwider stand des Transistors, so daß ein einigermaßen konstanter Strom über den zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors liegenden Widerstand fließt. Der konstante Strom führt zu einer verhältnismäßig konstanten Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter, wenn man annimmt« daß die Basis-Emitterspannung des Transistors verhältnismäßig konstant ist. Durch Änderungen der Widerstandswerte kann eine kontinuierlich veränderliche Spannungsverschiebung erzielt werden. Die erzeugte Spannungsverschiebung ist jedoch stark abhängig von den Basis-Emitter-Temperatureigenschaften des Transistors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierlich veränderliche Gleichspannungs-Pegelverschiebung zu ermöglichen, die praktisch unabhängig von der Temperatur ist. Zur Lösung dieser Aufgäbe geht die Erfindung aus von einer Schaltung der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet«· daß die Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und der Konstantstromquelle an die Basis des Längstransistors zur Steuerung^ seiner Leitfähigkeit angelegt ist und daß der Konstant strom die Temperatur eigenschaften der Schaltung derart steuert, daß den Längstransistor beeinflussende Temperaturänderungen die

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Spannungspegelverschiebung über dem Längstransistor nicht wesentlich ändern.

Es fließt also ein Konstantstrom durch den Widerstand. Dieser Konstant strom führt zu einem konstanten Spannungsabfall vom Kollektor zur Basis. Da die Basis-Emitterspannung eines auf normale Weise vorgespannten Transistors bei einer festen Temperatur im wesentlichen konstant ist, wird ein konstanter Spannungsabfall über dem Transistor erzielt. Der Konstantstrom., der durch den Widerstand zwischen dem Kollektor und der Basis fließt, wird durch einen Transistor-Stromregler geliefert,- dessen Ausgangsstrom von seiner Versorgungsspannung und der Basis-Emitter-Spannung eines seiner Transistoren abhängt. Diese Transistoren werden auf dem gleichen Halbierterplättchen wie der Längstransistor als integrierte Schaltungen hergestellt oder

so ausgewählt, daß sie den gleichen V₁-. ~TemperatUrkoeffizien--.fc> JIi

ten wie der Längstransistor haben. Demgemäß wird jede Anderung der Basis-Emitterspannung V₁₀₁-, des Längstransistors aufgrund von Temperaturänderungen durcg eine Stromänderung und eine entsprechende Änderung der Kollektor-Basisspannung kompensiert.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der zwischen

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dem Kollektor und der Basis liegende Widerstand an den Kollektor des ersten Stromregeltransistors angeschaltet. Dessen Emitter liegt an einer Spannungsquelle und seine Basis ist über einen Widerstand mit einem Bezugspunkt verbunden. Die Basis und der Kollektor des zweiten Stromregeltransistors liegen an der Basis des ersten Stromregeltransistors und die Emitter der beiden Stromregeltransistoren sind miteinander verbunden. Wenn alle diese Transistoren die gleichen Eigenschaften haben, so hängt der Strom über den Stromregelwiderstand nur von der Versorgungsspannung abzüglich der Basis-Emitterspannung V_n„ des zweiten Regeltransistors ab und ist nahezu gleich dem Strom über den zwischen dem Kollektor und der Basis des Längstransistors liegenden Widerstand. Änderungen dieses Stromes hängen von den Temperaturänderungen der Basis-Emitter-Spannung ν_πτη des zweiten Regeltransistors ab. Wenn die Temperatur ansteigt, während die Versorgungsspannung den gleichen Wert behält, so nehmen die Basis-Emitterspannungen aller Transistoren ab, und die Ströme über den Stromregelwiderstand und den zwischen dem Kollektor und der Basis liegenden Widerstand steigen an. Dieser Anstieg des Stromes über den zwischen der Kollektor- und der Basis liegenden Widerstand führt zu einem Anstieg der Kollektor-Basisspannung, die den Abfall der Basis-Emitterspannung des Längstransistors kompensiert, so daß die Pegelverschiebung bei 109846/1298

Temperaturänderungen im wesentlichen konstant gehalt en wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2' das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit einer nachgeschalteten Transistor-Belastung;

Fig. 3 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Spannungspegelschiebers nach afer Erfindung;

Fig. 4 das Schaltbild eines Spannungspegelschiebers nach der Erfindung mit Hilfsschaltungen zur Erzielung eines großen Bereiches bon Pegelverschiebungen ohne störende Beeinflussung der Rückkopplungssteuerung;

Fig. 5 das Schaltbild eines symmetrischen Spannungspegelschiebers mit vier Anschlüssen zur Erzielung symmetrischer Längsspannungs-Pegelver Schiebungen.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 stellt ein Gleichspannungs-Pegelschiebenetzwerk zur Erläuterung der Grundgedanken der Erfin-

dung dar. Die Eingangs spannung der Shaltung liegt am Anschluß 10, der mit dem Kollektor 3 eines Transistors 1 verbunden ist,· und die Ausgangsspannung der Schaltung wird vom Anschluß 12 abgenommen, der am Emitter 4 des Transistors 1 liegt. Ein Widerstand 21 ist zwischen den Anschluß 10 und einen Anschluß 11 geschaltet,-der mit der Basis 5 des Transistors 1 verbunden ist. Am Anschluß 11 liegt außerdem der Kollektor 6 eines zweiten Transistors 2. Dessen Emitter 7 sowie der Emitter 8 eines dritten Transistors 9 sind mit einer negativen Spannungsquelle V (nicht gezeigt) verbunden. Die Basis 15 bzw. 16 der Transistoren 2 bzw. 9 und der Kollektor 17 des Transistors 9 sind mit einem Anschluß 13 verbunden, der an eine Seite eines Widerstandes 22 angeschaltet ist. Die andere Seite dieses Widerstandes liegt am Bezugs- oder Erdanschluß 25.

Der Strom durch den Widerstand 22 ergibt sich zu:

V rV

V BE

^R22

Wenn die Transistoren hohe Verstärkung besitzen und ihre Eigenschaften gleich sind,- dann ist der durch den Widerstand 21 fließende Strom nahezu gleich dem Strom, ■ der durch den Widerstand 22 fließt. Dies gilt, weil die Basis-Emitterspannung der

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Transistoren 2 und 9 gleich ist,· so daß ihre Emitter ströme ebenfalls gleich sind. Dies wiederum trifft zu,- weil im wesentlichen gleiche Stromdichten in parallel angeordneten Emitterübergängen herrschen,-wobei die Abhängigkeit von der Basis-Kollektorspannung nur gering ist. Wenn die Transistoren hohe Stromverstärkung besitzen,- dann können die Basis ströme vernachlässigt werden. Daher ist der Strom durch den Widerstand 22, also der Emitterstrom des Transistors 9, und der Strom durch den Widerstand 21, nämlich der Emitterstrom des Transistors 2,-gleich.

Die Spannungspegel verschiebung ergibt sich aus der Basis-Emitterspannung des Transistors 1 und dem Spannungsabfall über dem Widerstand 21, der sich aus dem fließenden Strom und dem Widerstandswert errechnet. Man erhält also für die Spannungspegel verschiebung:

BE

V -V
s BE

Wenn R_n, gleich R₀₀ ist und die Basis-Emitterspannungen V_,_, gleich sind, - ist die Pegel verschiebung gleich V_Q. Die Transistoren können so ausgewählt werden, daß sie gleiche Eigenschaften besitzen,- oder sie können bei der Herstellung,· beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung, auf dem gleichen Halbleiterplättchen gebildet werden.

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\. Aus der obigen Untersuchung ergibt sich,- daß die Schaltung eine stabile Spannungspegelverschiebung erzeugen kann,-die im wesentlichen unabhängig von dem Temperatureinfluß auf die Basis-Emitter spannung V_„ ist. Außerdem läßt sich die

BE

Höhe der Pegelverschiebung kontinuierlich durch Änderung der Versorgungsspannung V_Q steuern und ist unabhängig von der Eingangs spannung.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ,- bei dem ein Transistor beaufschlagt wird, ■ der auf einer von der Eingangsspannung verschiedenen Spannung arbeitet. Der Anschluß ist mit der Basis 30 eines Transistors 31 verbunden. Dessen Emitter 32 liegt an der Versorgungs spannung V und sein Kollektor 33 ist mit dem Ausgangsanschluß 14 der Schaltung verbunden. Ein Widerstand 23 führt von der Basis zum Emitter des Transistors 31 und stellt einen Stromweg für den Emitterstrom ddes Transistors 1 dar. Dann ist die Treibspannung festgehalten auf:

V = -V + 2 V +
^vin S BE

V-V
S BE

22

21

Wenn R₀. = R_no ist, dann gilt V. = V-,^. Man beachte, daß Zi ei in tih

alle Änderungen der Versorgungs spannung V_Q im Effekt vom

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• Treibanschluß ferngehalten sind. Wenn eine Diode in Reihe zum Widerstand 22 hinzugefügt wird,- dann ist die Vorspannung am Treibanschluß gleich Null. Eine solche Schaltung ist dann zweckmäßig,-wenn die Treibspannungsquelle einen verhältnismäßig . kleinen Spannungsaus schlag besitzt. Die Erfindung läßt sich bei einem als integrierte Schaltung ausgeführten Operationsverstärker anwenden,· wobei die folgenden typischen Werte vorhanden sind:

V_BE = 0,-7 Volt

V = 3,-5 Volt

R₂₁ = R₂₂ = 2000 Ohm

R₀₀ = 1500 Ohm

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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nur die Grundgedanken der Erfindung erläutern. Zu diesen Grundgedanken gehört die Verwendung der Basis-Emitterspannung eines Transistors sowie eines Widerstandes,- durch den ein Konstantstrom fließt und der zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors geschaltet ist,- als Spannungspegelschieber. Der Ausgangsstrom der Konstantstromquelle ist eine Funktion der Basis-Emitterspannung ihrer Transistoren und kann so gewählt werden, · daß der Einfluß von Temperaturänderungen des Pegelschiebers ausgeglichen wird.

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Die Schaltungen nach Fig. 3 bis 5 verwenden eine Konstantstromquelle zur Erzeugung einer Bezugsspannung über einem Widerstand. Diese Spannung wird in einem Differenzverstärker mit der Spannung über dem Längs- oder Regeltransistor verglichen, der die Pegelverschiebung liefert. Die Spannung über dem Längstransistor wird dann so eingestellt, daß sie gleich der Bezugsspannung ist. Bei den Schaltungen gemäß Fig. 3 bis 5 ist vorausgesetzt, daß die Stromquelle temperaturkonstant ist, während die Schaltungen gemäß Fig. 1 und 2 die Temperaturänderung der Stromquelle benutzen, um die Temperaturänderung der Basis-Emitterspannung V des Längstransistors zu kompensieren.

xSJb

Der Spannungspegelschieber gemäß Fig. 3 erzeugt eine konstante SpannungspBgelverschiebung zwischen den Anschlüssen 101 und 102 durch Steuerung der Längsimpedanz eines Regeltransistors 130.

Eine hochliegende (floating) Bezugsspannung, die die Größe der Pegelverschiebung bestimmt, wird aus dem Spannungsabfall über dem Widerstand 141 abgeleitet. Dieser Spannungsabfall ergibt sich aus einem durch den Widerstand fließenden Konstant strom, der aus dem Kollektor-Emitterstrom eines Transistors 160 besteht. Der Transistor 160 ist durch den Spannungsabfall über

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einer Diode ISO vorgespannt, die wiederum durch einen Strom vorgespannt wird, der von einer Spannungsquelle 115 kommt und über einen Widerstand 116 fließt. Der Transistor 160 liefert daher einen konstanten Strom,- der durch den Widerstand 141 fließt und an diesem eine konstante Bezugsspannung erzeugt. Der Widerstand 141 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, dessen spezifischer Widerstand unabhängig von der Temperatur ist. Im anderen Fall sollte ein elektrisches Bauteil in Reihe zu dem Widerstand 141 geschaltet werden, das eine komplementäre Abhängigkeit seines Widerstandes von der Temperatur besitzt.

Die als Differenzverstärker geschalteten Transistoren 110 und

120 vergleichen die Ausgangs spannung am Anschluß 102 mit dem Bezugs Spannungsabfall über dem Widerstand 141. Die Bezugs spannung liegt an der Basis 111 des Transistors 110 und die Spannung am Ausgangsanschluß 102 liegt an der Basis

121 des Transistors 120. Die Emitter 112 und 122 der Transistoren 110 und 120 sind mit dem Kollektor 173 eines Transistors 170 verbunden. Dieser durch die Konstant Spannungsquelle 115 vorgespannte Transistor 170 führt einen konstanten Strom. Da die Emitter 112 und 122 beide am Kollektor 173 des Transistors 170 liegen, ist die Summe der über die Kollektor-

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Emitter strecken der Transistoren 110 und 120 fließenden Ströme konstant.

Es zeigt sich, daß, wenn die Spannung am Ausgangsanschluß sich mit Bezug auf den Spannungsabfall über dem Widerstand ändert, die relative Leitfähigkeit der Transistoren 110 und 120 entsprechend geändert wird. Wenn beispielsweise die Spannung am Ausgangsanschluß 102 über die Spannung an der Basis 111 ansteigt, so führt die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 120 einen größeren Anteil des Konstantstroms über den Transistor 170 als der Transistor 110. Dieser größere, über den Transistor 120 fließende Strom leitet den über den Widerstand 142 geführten Strom von der Basis 131 des Transistors 130 ab. Dadurch wird dessen Leitfähigkeit herabgesetzt und seine Längsimpedanz erhöht. Durch die höhere Längsimpedanz des Transistors 130 steigt der Spannungsabfall zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter an, und die Spannung am Ausgangsanschluß 102 fällt ab, bis sie gleich der Spannung an der Basis 111 ist. Die vorstehende Erläuterung zeigt, daß die Rückkopplungsanordnung bei einem Abfall der Ausgangs spannung am Anschluß 102 einen entsprechenden Abfall der Längsimpedanz des Transistors 130 bewirkt.

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Parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 130 liegt ein Kondensator 151. Dieser Kondensator stellt einen Weg kleinen Widerstandes für hohe Frequenzen dar, ergibt also einen Nebenschluß für Signale hoher Frequenz.

Da die Spannungspegelser Schiebung durch den Spannungsabfall über dem Widerstand 141 bestimmt ist, ändern die temperaturabhängigen Eigenschaften des Transistors die Spannungspegelverschiebung nicht wesentlich. Außerdem kann die Spannungspegelverschiebung auf einfache Weise durch Änderung des Widerstandes 141 oder durch Änderung des über den Transistor 160 fließenden Stromes verändert werden.

Fig. 4 zeigt einen Spannungspegelschieber, der einen größeren Einstellbereich für die Spannungspegelverschiebung ermöglicht. Bei dem oben beschriebenen Spannungspegelschieber gemäß Fig. ändert sich der Stromfluß über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 120 wesentlich mit der Größe der Spannungspegelverschiebung. Bei zunehmender Größe der Spannungspegelverschiebung steigt die Ungleichheit der über die Transistoren 110 und 120 fließenden Ströme bis zu einem Punkt an, bei dem einer der Transistoren abschaltet.

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De r Spannungspegelschieber gemäß Fig. 4 weist einen Stromnebenschluß auf, um den erhöhten Strom aufgrund der erhöhten Spannungspegelverschiebung direkt dem Ausgangsanschluß 202 unter Umgehung der als Differenzverstärker geschalteten Transistoren 210 und 220 zuzuführen. Demgemäß wird die Ungleichheit der über die Transistoren 210 und 220 bei hohen Pegelverschiebungen fließenden Ströme verringert und ein Abschalten eines dieser Transistoren verhindert. Die Regeltransistoren 230 und 235 bilden eine Darlington-Schaltung. Die erhöhte Verstärkung dieser Schaltung verringert die dynamische Impedanz des Pegelschiebers.

Der Pegelschieber gemäß Fig. 4 wurde so modifiziert, daß eine größere Spannungspegelverschiebung möglich ist, und zwar mit Hilfe eines'Nebenschluß-Stromweges, der den Transistor 250 und den Widerstand 291 enthält und den überschüssigen Strom direkt dem Ausgangsanschluß 202 zuführt. Ein Widerstand 292 überbrückt den Kollektor-Basisübergang des Transistors 250 und verbindet den Widerstand 291 mit dem Kollektor 213 des Transistors 21Or Die Größe des durch die Widerstände 291 und 292 fließenden Stromes wird durch die Basis-Emitterspannung der Transistoren 230, 235 und 250 bestimmt. Der über den Widerstand 292 zum Kollektor 213 des

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Transistors 210 fließende Strom wird durch den Kollektor-Basisspannungsabfall des Transistors 250 bestimmt und kann sich daher nicht um große Beträge ändern. Bei hohen Spannungspegelverschiebungen wird der sich ergebende, erhöhte Strom,der durch den Widerstand 291 fließt, über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 250 zum Ausgangsanschluß 202 geführt. Es läßt sich erkennen, daß durch diese Ableitung des erhöhten Stromes zum Ausgangsanschluß 202 die durch die als Differenzverstärker geschalteten Transistoren 210 und 220 fließenden Ströme nicht wesentlich unterschiedlich werden können,· wobei einer der Transistoren abschalten wird.

Die Basis-Elektroden 211 und 221 der Transistoren 210 und 220 sind über einen Kondensator 262 gekoppelt. Dieser Kondensator vermeidet eine Resonanz zwischen den Impedanzen der Transistoren 210 und 220 sowie dem Kondensator 261, der zur Umleitung hochfrequenter Signale dient.

Die gestrichelt dargestellten, an die Basis-Elektroden 211 und 221 der Transistoren 210 und 220 angeschalteten Kondensatoren 269 und 267 stellen parasitäre Kapazitäten gegen Erde dar. Die parasitäre Kapazität 269 führt einen Strom über den Widerstand 241 nach Erde. Dieser Strom erhöht die Spannungspegelverschie-

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bung zwischen den Anschlüssen 101 und 102. Dagegen führt die parasitäre Kapazität 267 einen Strom, der zu einem Spannungsabfall entgegengesetzter Polarität über dem Widerstand 282 führt. Dieser Spannungsabfall über dem Widerstand 282 neutralisiert die erhöhte Spannungspegel verschiebung, die durch den über die parasitäre Kapazität 269 fließenden Strom verursacht wird. Aus der obigen Erläuterung ergibt sich, daß der Bereich möglicher Pegelverschiebungen durch den Nebenschluß-Stromweg stark vergrößert wird. Da die grundsätzliche Betriebsweise des Pegelschiebers gemäß Fig. 4 mit der des Pegelschiebers gemäß Fig. 3 identisch ist, dürfte eine genauere Beschreibung der Betriebsweise nicht erforderlich sein.

Die Pegelschiebeanordnung gemäß Fig. 5 weist zwei Pegelschiebeschaltungen gemäß Fig. 3 auf, die symmetrisch auf den beiden Seiten eines symmetrischen Vierpolnetzwerkes angeordnet sind. Eine symmetrische Anordnung dieser Art ist dann erwünscht, wenn die Schaltung, bei der die Pegelverschiebung angewendet wird, gegen Störströme geschützt werden muß, die aufgrund einer unsymmetrischen Eingangsgleichspannung entstehen können. Der symmetrische Spannungspegelschieber weist den Vorteil auf, daß Gleichtakt-Driftsignale von der verschobenen, aus der Eingangs spannung abgeleiteten Ausgangs-

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spannung ferngehalten werden. Fig. 5 zeigt, daß die beiden Spannungspegelschieber 375 und 385, die in die beiden Seiten des Netzwerkes eingeschaltet sind,- jeweils im wesentlichen auf die gleiche Weise wie der Spannungspegelschieber gemäß Fig. arbeiten.

Die beiden Pegelschieber 375 und 385 besitzen eine gemeinsame Konstantstromquelle 393,· die den Konstantstrom zur Ableitung des Bezugsspannungsabfalls über den Widerständen 341 bzw. 381 liefert. Die gemeindame Konstantstromquelle weist ein als Differenzverstärker geschaltetes Transistorpaar 394,· 395 auf, dessen Emitter 396 und 397 mit einer gemeinsamen Stromsenke 391 verbunden sind. Der über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 395 fließende Strom wird durch die jeweiligen Spannungen an den Basis-Elektroden 386 und 387 bestimmt. Die Basis 387 ist an die Gleichtakt-Ausgangsspannung an den Anschlüssen 302 und 307 über die Widerstände 303 und 308 gleichen Wertes angekoppelt. Die an die Basis 386 angelegte Gleichspannung bestimmt gleichzeitig die Größe der gemeinsamen Spannungspegel verschiebung in jedem der Pegelschieber 375 und 385 durch Steuerung des über die Widerstände 341 bzw. 381 fließenden Stromes.

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Die Widerstände 371 und 372 sind in den Stromweg von den Pegelschiebern 375 ujnd 385 zu der gemeinsamen Konstantstromquelle 391 eingeschaltet, um eine unabhängige Einstellung der PegelverSchiebungen in jedem der Pegelschieber 375 und 385 zu ermöglichen. Diese Einstellungen erfolgen zur Symmetrierung der Ausgangsspannung an den Ausgangsanschlüssen 302 nund 307. Die Einstellungen zur Erreichung der gesteuerten Unterschiede zwischen den Pegelverschiebungen in den Pegelschiebern 375 und 385 werden durch die jeweiligen Spannungen bestimmt, die an die Basis-Elektroden 373 und 374 angelegt sind. Die Übertragungsimpedanz der Transistoren 371 und 372 bestimmt die über die Widerstände 341 und 381 fließenden Ströme und folglich die Pegelverschiebungen der Pegelschieber 375 und 385.

Für den Fachmann ist zu erkennen, daß Änderungen der oben beschriebenen Anordnung zur Änderung der Polarität der symmetrischen Ausgangsspannung vorgenommen werden können, in dem Halbleiterbauelemente eines anderen Leitfähigkeitstyps benutzt werden. Die symmetrische Pegelschiebeanordnung ist zweckmäßig zur Bereitstellung von transversalen Schwellenspannungen für symmetrische Netzwerke.

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Die oben beschriebenen Pegelschiebeschaltungen können ohne Schwierigkeiten in Form integrierter Schaltungen aufgebaut werden, derart, · daß die gesamte Schaltung aus einem einzigen Halbleiterplättchen besteht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Temperaturkompensierte Spannungspegel-Schiebeschaltung mit einem Längstransistor,· dessen Kollektor-Emitterstrecke zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltung liegt, mit einem Widerstand, der mit seinem Anschluß an den Kollektor des Längstransistors geschaltet ist, und mit einer Konstantstromquelle,- die mit dem anderen Anschluß des Widerstandes verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (21) und der Konstantstromquelle an die Basis (5) des Längstransistors (1) zur Steuerung seiner Leitfähigkeit angelegt ist und daß der Konstantstrom die Temperatureigenschaften der Schaltung derart steuert,· daß den Längstransistor beeinflussende Temperaturänderungen die Spannungspegelverschiebung über dem Längstransistor nicht wesentlich ändern.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Konstantstromquelle folgende Bauteile aufweist:

einen ersten Transistor (2), dessen Kollektor (6) mit der Basis des Längstransistors (1) und dessen Emitter (7) mit einer Spannungsquelle (V₄₅) verbunden ist; ein zweiter Transistor (9), dessen Kollektor (17) und Basis (16)

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mit der Basis (15) des ersten Transistors und dessen Emitter (8) mit der Spannungsquelle verbunden sind; ein zweiter Widerstand (22),· der zwischen die Basis des ersten Transistors und einen Bezugsanschluß geschaltet ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen-Transistoren (2,· 9) im wesentlichen die glei chen Temperatureigenschaften der Basis-Emitterspannung wie der Längstransistor (1) aufweisen.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (21) verschieden von dem zweiten Widerstand (22) ist, so daß die Spannungspegel verschiebung im wesentlichen gleich der Spannung der Spannungsquelle multipliziert mit einem ersten Wert, der gleich dem Verhältnis des ersten Widerstandes zum zweiten Widerstand minus eins ist, · zuzüglich der Basis-Emitterspannung des Längstransistors (1) multipliziert mit einem zweiten Wert ist,· der gleich zwei minus dem Verhältnis des ersten Widerstandes zum zweiten Widerstand ist.

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5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (22) gleich dem ersten Widerstand (21) ist, so daß sich eine optimale Auslöschung von Temperatureinflüssen auf die Spannungspegelverschiebung ergibt.

6. Schaltung nach Anspruch 2 mit einem dritten Transistor, dadurch gekennzeichnet,- daß die Basis (3 0) des dritten Transistors (4) mit dem Ausgang der Schaltung gemäß Anspruch 2 verbunden ist,· daß der Emitter (32) des dritten Transistors mit der Spannungsquelle (V„) verbunden ist und daß sein Kollektor (33) den Ausgang (V ) der Schaltung bildet, so daß Änderungen der Spannungsquelle wirksam von dem Eingangsanschluß (10) ferngehalten sind.

7. Schaltung nach Anspruch 1 zur Erzielung einer festen Spannungsverschiebung zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß mit einem ersten Transistor,, dessen Leitungsweg den Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß verbindet,· gekennzeichnet durch eine erste nnd eine zweite Konstantstromquelle (160, 170),

eine erste Impedanz (141), die an die erste Konstantstromquelle angeschaltet ist und die Größe der Spannungsverschiebung bestimmt, ·

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einen zweiten Transistor (110), der den Eingangsanschluß (101) mit der zweiten Konstant stromquelle (170) verbindet und einen Strom in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall über der ersten Impedanz (141) führt,·

und ein dritten Transistor (120),· der die Steuerlektrode (131) des ersten Transistors (130) mit der zweiten Konstantstromquelle (170) verbindet und einen Strom in Abhängigkeit von der Spannung an dem Ausgangsanschluß (102) führt, derart,- daß das Verhältnis der über den zweiten Transistor (110) und den dritten Transistor (120) fließenden Ströme die Leitfähigkeit des Stromleitungsweges des ersten Transistors (130) bestimmt,· um eine feste Spannungsverschiebung zwischen dem Eingangsanschluß (101) und dem Ausgangsanschluß (102) aufrecht zu erhalten.

8. Schaltung nach Anspruch 7,- gekennzeichnet durch einen vierten Transistor (250), dessen Stromleitungsweg den Eingangsanschluß (201) mit dem Ausgangsanschluß (202) verbindet und dessen Steuerelektrode mit dem Stromleitungsweg des zweiten Transistors (210) verbunden ist, und durch eine Nebenschlußimpedanz (241),· die den Eingangsanschluß mit dem zweiten Transistor verbindet und parallel zu einem Übergang des vierten Transistors geschaltet ist,- so daß die Nebenschlußimpedanz die Höhe des vom Eingangsanschluß zum zweiten Transistor

geführten Stromes begrenzt.

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