DE2149730B2 - Kompensationsschaltung fuer eine monolithisch integrierte multipliziererschaltung - Google Patents

Description

zweiten Eingangs-Ditierentialverstärker ebenfalls in Transistoren der Multipliziererschaltung möglichereinen Strom umgesetzt, wobei dieser Strom durch in weise durch die entsprechende temperaturabhängige die Stromversorgung an die Kollektoren angeschlos- Änderung der Alpha-Stromverstärkung eines einzigen sene, als Dioden geschaltete Transistoren in eine Ex- Kompensationstransistors nicht voll auszugleichen ist, ponentialspannung umgesetzt wird. Diese Exponen- 5 sieht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erlintialspannung wird anschließend an die Basis der dung vor, daß die Kompensationsschaltung in Serie kreuzweise gekoppelten Transistoren angelegt, wobei zu dem weiteren Transistor einen zweiten und vorsieh infolge der erwähnten exponentiellen Beziehung zugsweise einen dritten Kompensationstransistor in der entstehende Kollektorstrom proportional zum Basisschaltung aufweist, die in Serie über einen Produkt der beiden Spannungen verhält. Es wurde io Stromsieuerungstransistor an die Versorgungsspanfestgestellt. daß das Ausgangssignal der Multiplizie- nung angeschlossen sind, und daß die Steuerspanrerschaltung von der Beta-Stromverstärkung (/0 der nung am Verbindungspunkt des Stromversorgungs-Transistoren in Emitterschaltung abhängt. Da sich transistors mit dem Kompensationstransistor abgreifdie Beta-Stromverstärkung in Abhängigkeit von Tem- bar ist.

peratureinflüssen ändern kann, kann dadurch das 15 Zur Arbeitspunktstabilisierung des Kompensations-

Ausgangssignal stark fehlerhaft werden, wenn die transistors ist nach einer weiteren Ausgestaltung der

Multipliziererschaltung bei wechselnden Umgebungs- Erfindung vorgesehen, d?ⁿ zur Spannungsstabiüsie-

temperaturen arbeitet. rang der Fußpunktspannung an der Basis des weite-

Da die Kollektoren der kreuzwuse gekoppelten ren Transistors und zur Temperaturkompensation so-Ausgangstransistoren der Multipliziercrschaltung ge- 20 wohl der Zenerdiode als auch des weiteren Trangenüber dem Massepotential auf verhältnismäßig sistors ein weiterer Stromsteuerungstransistor mit Dihohem Potential liegen, ist es erforderlich, eine Art aden und der Zenerdiode in Serie geschaltet ist, wo-Niveauverschiebung durch eine Koppelschaltung vor- bei die Fußpunktspannung für den weiteren Tran · zunehmen, wenn die Multipliziererschaltung masse- sistor zwischen zwei der Dioden abgegriffen ist. bezogen arbeiten soll. 25 Da der Stromversorgungsteil und die den Strom in

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine diesem steuernde Kompensationsschaltung Huf das Kompensationsschaltung für eine monolithisch inte- von der Multipliziererschaltung abgegebene Ausgrierte Multipliziererschaltung zu schaffen, mit der gangssignal nachteilig einwirken können, ist nach die temperaturabhängige Änderung der Beta-Strom- einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeverstärkung der Transistoren der Multiplizierer- 30 sehen, daß St.omsteuerungstransistoren des Stromverschaltung kompensierbar ist. Dabei soll durch eine sorgungsteils über jeweils ein Transistorpaar mit dem Kopplungsschaltung dafür Sorge getragen werden, Ausgang der Multipliziererschaltung verbunden sind, daß die Ausgangssignale der Multipliziererschaltung daß jedes Transistorpaar jeweils aus einem NPN-vom Stromversorgungsteil nicht beeinflußt werden. sowie einem PNP-Lateraltrans.^:stor besteht und an

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 35 der Basis des jeweiligen NPN-Lateraltransistors mit löst, daß die Kompensationsschaltung über eine Lei- einer Gleichstromvorspannung beaufschlagt ist, daß tung mit dem Stromversorgungsteil verbunden ist, __f der Kollektur des NPN-Lateraltransistors mit dem daß die Steuerspannung an zumindest einem weiteren, ' Emitter des PNP-Lateraltransistors verbunden und in Basisschaltung betriebenen Transistor in der Korn- an die zugeordneten Stromsteuerungstransistoren anpensationsschaltung abgreifbar ist, wobei der zumin- 4° geschlossen ist, daß jeweils der Emitter des NPN-dest eine weitere Transistor mit einer Temperatur- Lateraltransistors über ein zwischen der Basis des kompensation versehen und mittels einer ebenfalls NPN-Lateraltransistors und der Basis des PNP-temperaturkompensierten Zenerdiode in an sich be- Lateraltransistors angeordnetes Dämpfungsfilter mit kannter Weise spannungsstabilisiert ist, und daß die dem zugehörigen Ausgang der Multipliziererschaltung Steuerspannung in Abhängigkeit von Änderungen der 45 verbunden ist, und daß an den Kollektoren der PNP-Alpha-Stromverstärkung des zumindest weiteren Lateraltrausistoren das differentielle Ausgangssignal Transistors sich ändert und der durch die Steuerspan- der Multipliziererschaltung abgreifbar ist. nung bestimmte Strom des Stromversorgungsteils ent- Diese Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen gegen den durch die Beta-Stromverstärkung der Ver- auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausarbeitungsstufe verursachten temperaturabhängigen 50 führungsbfispiels hervor, das an Hand einer einzigen Änderungen sich ändert, was den Einfluß von Ände- Figur in der Zeichnung beschrieben ist. rangen der Beta-Stromverstärkung auf das Ausgangs- Die Zeichnung bietet ein Schemadiagramm für den signal der Verarbeitungsstufe unterdrückt. Aufbau der Schaltung als monolithische, integrierte

Eine nach den Merkmalen der Erfindung aufge- Schaltung, die entweder als unabhängige, integrierte baute Kompensationsschaltung bietet den Vorteil, daß 55 Schaltung oder als Teil einer größeren Anordnung der über den Stromversorgungsteil der Multiplizierer- zum Aufbau mit anderen Schaltungen für weitere schaltung zugeführte Strom zur Kompensation einer Funktionen verwendet werden kann. Obgleich sämt-Änderung der Beta-Stromverstärkung der Transistoren liehe in der Zeichnung dargestellten Bauelemente als der Multipliziererschaltung in Abhängigkeit von der Teil der gleichen monolithischen, integrierten Schal-Temperatur durch eine Steuerspannung einstellbar 60 tung aufzufassen sind, wurden diese Bauelemente ist, die in Abhängigkeit von der Änderung der Alpha- durch gestrichelte Linien in die einzelnen Funktions-Stromverstärkung des oder der Kompensationstran- einheiten unterteilt, die der jeweiligen Betriebsform sistoren in der Kompensationsschaltung derart zur entsprechen, nach der die einzelnen Teile der Schal-Steuerang des Strc/nversorgungsteils beiträgt, daß der tung arbeiten.

vom Stromversorgungsteil abgegebene Strom tempe- 65 Bei diesen einzelnen Funktionseinheiten der Schal-

raturabhängig gegenläufig zur Beta-Stromverstärkung tung handelt es sich kurz gesagt um einen Basismulti-

der Verarbeitungsstufe verläuft. püziererlO, der zwei Eingangssignale miteinander

Da die Änderung der Beta-Stromverstärkung der multipliziert, um hieraus ein einziges Ausgangspro-

duktsignal zu bilden. Dieses Signal wird vom Multi- eines der Ausgangstransistoren des Differential-Ver-

plizierer 10 einer Kopplungsschaltung 20 zugeführt, stärkers 12 gekuppelt sind. Der Kollektor des ande-

die einen Bezug des Ausgangssignals des Multipli- ren Ausgangstransistors des Differential-Verstärkers

zierers mit dem Erdpotential herstellt. Das von der 12 ist an die miteinander verbundenen Emitter der

Kopplungsschaltung 20 abgegebene, abgeglichene Si- 5 Transistoren 28 und 29 angeschlossen, die den

gnal wird nunmehr einem Differential-Eintakt-Um- zweiten Multiplizierer-Differentialverstärker bilden,

setzer 30 zugeführt, der Eintakt-Ausgangssignale der Somit wird die Eingangsspannung V_x, die auf den

Schaltung liefert, die durch externe, nicht dargestellte Eingangsanschluß 25 übertragen wird, durch den Dif- Bauelemente weiterverarbeitet werden können. fercntialverstärker 12 in einen Strom umgesetzt und Um gegenüber der ungeregelten Spannung, die für io auf die Emitter der Transistoren 26, 27 und 28 so-

den Betrieb der Schaltung zur Verfügung steht, ein wie 29 übertragen.

stabilisiertes Betriebspotential liefern zu können, ist Die andere auf die Eüigangsanschlüsse 24 überein Spannungskonstanthalter 40 vorgesehen, der ein tragene Eingangsspannung V_y wird durch den Diffegeregeltes Betriebspotential für die einzelnen in der rentialverstärker 11 ebenfalls in einen Strom umge-Schaltung dargestellten Bauelemente liefert. Der Aus- t$ setzt. Die Kollektoren der Ausgangstransistoren ging des durch den Block 10 dargestellten Multipli- dieses Differentialverstärkers werden jedoch über ein zierers ist Änderungen unterworfen, zu denen noch Paar von Transistordioden 32 und 33 mit NPN-Transolchc des Beta-Wertes der eingesetzten Transistoren sistoren mit Strom versorgt, wobei die Kollektorzu rechnen sind, so daß darüber hinaus eine Alpha- Basis-Verbindungen kurzgeschlossen sind, um zu be-Kompensierungseinheit 50 vorgesehen wurde, um ao wirken, daß der Ausgangsstrom des Verstärkers 11 Änderungen in der Stromversorgung des Multipli- in eine Exponentialspannung umgesetzt wird. Diese pliziererblockslO zu bewirken, die auf die Alpha- Spannung wird nunmehr mit den Basen der Tran-Änderungen der integrierten Schaltungs-Transistoren sistoren 26, 27, 28 und 29 verbunden, wobei der und die Temperatur abgestimmt sind, wobei deren Kollektor eines der Ausgangstransistoren des Diffe-Wert in der Form bemessen ist, daß Ausgangsände- as rentialVerstärkers 11 mit den Basen der Transistoren rungen bedämpft bzw. ausgeglichen werden können, 27 und 28 verbunden ist; der Kollektor des anderen die durch Änderungen des Beta-Wertes der Multi- Ausgangstransistors des Differentialverstärkers 11 ist plizierer-Transistoren zusammen mit der Temperatur hierbei an die Basen der Transistoren 26 und 29 anentstanden sind. geschlossen.

Bei dem Multiplizierer 10 handelt es sich um eine 30 Die Ausgänge von Multiplizierer-Differentialverherkömmliche monolithische Vierquadrant-Multipli- stärker 26, 27 und 28, 29 ergeben sich durch Kreuzziererschaltung. Diese Multipliziererschaltung umfaßt kopplung der Kollektoren der Transistoren 26 und ein Paar Eingangs-Differentialverstärkerschaltungen 28, wodurch einer der Ausgänge entsteht; durch 11 und 12, die jeweils zwei Paare von in Kaskade ge- Kreuzkopplung der Kollektoren der Transistoren 27 schalteten und als Emitterfolger gekoppelte Tran- 35 und 29 entsteht der andere der Ausgänge. Wird jeder sistoren enthalten. Die Emitter der innersten bzw. Ausgang über einen Belastungswiderstand R_L mit Ausgangstransistoren der Differentialverstärker 11 einer positiven Spannungsquelle verbunden, so kann und 12 sind mit den entgegengesetzten Enden der eine Differentialausgangsspannung K₀ zwischen diesen Emitter-Gegenkopplungswiderstände 14 und 15 je- Ausgängen erzeugt werden. Die über diese beiden weils zur Begrenzung der Auswirkungen der nicht- 40 Ausgänge erzeugte Ausgangsspannung V₉ kann linearen Basis-Emitter-Spannungsänderung beim Be- mathematisch hergeleitet und durch folgende trieb der Eingangsverstärker verbunden. Die Emitter Gleichung der Ausgangstransistoren der Differential-Verstärker

11 und 12 sind ebenfalls jeweils getrennt mit dem 2Ri β

Kollektor eines anderen NPN-Stromsteuerungstran- 45 ^V*⁼ ~n"~o~ t ' 'ä ·. ' ^v* ' ^vi

sistors 16, 17, 18 und lic verbunden; die Emitter ^K'«^K«'» P ^{+ J} dieser Transistoren sind über Emitterwiderstände mit

einer negativen Potentialleitung 21 verbunden, wobei ausgedrückt werden, in der R_L den Belastungswider-

die Basen dieser Transistoren jeweils über eine Lei- stand bezeichnet während A₁₄ und R_n jeweils den tung 22 von der Regelschaltung 40 aus mit einer Vor- so Emitterwiden>tänden entsprechen, /, den Strom dar-

spannungs- bzw. Bctriebspotent^;alquelle verbunden stellt, der durch irgendeinen der diodengekcppelten

sind. " Transistoren 32 bzw. 33 flkßt und β die Stromver-

Dic für die Differentialverstärkcr U bestimmten Stärkung der vier in Kreuzkopplung angeordneten Eingangssignale werden über ein Paar von Eingangs- Transistoren 26, 27, 28 und 29 ausdrückt. Im Regelanschlüssen 24 mit den Basen der Eingangstran- 55 fall liegt der Wert von β bei etwa 100. sistoren des Verstärkers gekoppelt wobei diese Ein- Da der Faktor 0 temperaturbedingten Änderungen gangssignale die Bezeichnung V₇ tragen. In der unterworfen ist kann ein größerer Fehler in irgendgleichen Weise werden Eingangssignale für den Diffe- einer Multiplikation auftreten und hierdurch eine rential-Verstärkerl2 mit den Basen der Eingangs- Ausgangsspannung F, entstehen, die auf das Protransistoren des Verstärken an einem Paar von Ein- 6e dukt ,*;(/*+3) zurückzuführen ist Demzufolge ist es gangsanschlüssen gekoppelt, wobei diese Eingangs- wünschenswert daß der Strom/, in ein Verhältnis signale die Bezeichnung V_x aufweisen. zu ß(ß^ 3) eintritt wonach dieser tempe-aturabhi.n-

Um eine Multiplikation der auf die Differential- gige Ausdruck aus der Gleichung herausgenommen

verstärkern und 12 übertragenen Eingangssignale werden kann.

sicherzustellen, ist ein weiteres Paar von Differential- 65 Um eine derartige Veränderung des Stromwertes /,

Verstärkern mit den NPN-Tr ansislorcn 26, 27 und zu erreichen und um darüber hinaus zu bewirken,

28, 29 vorgesehen, wobei die Emitter der Tran- daß der Betrieb der Cchaltung unabhängig von Ände-

sistoren 26 und 27 zusammen und mit dem Kollektor rungen der Versorgungsspannung abläuft, wurden der

Spannungskonstanthalter 40 und die Alpha-Kompen- Verbindungsleitungen 37 und dem Erdpotential ein-

sierungsschaltung SO vorgesehen, per Spahnungskon- geschleift. Da in diesem Serien-Spannungsteiler keine

stanthalter 40 liefert geregelte Spannungen oberhalb Stromquelle enthalten ist, fließt der Strom zuerst

und unterhalb des Erdpotentials und ist zwischen durch die Widerstände 55,56 und 57 sowie durch die

einei* Verbindungsleitung 21, die mit einer (nicht dar- 5 Zenerdiode. 58, um ein bestimmtes Potential über die

gestellten) negativen. Potentialquelle, verbunden ist Zenerdiode 58 fließen zu lassen. Dieses Potential wird

und einer Verbindungsleitung 37, die mit einer (nicht auf die Anode einer Diode 61 übertragen, wobei die

dargestellten) positiven Potentialquelie verbunden ist, Kathode dieser Diode mit dem Verbindungspunfct

angeschlossen, wobei ein Zwischenpunkt zwischen des Kollektors des Transistors 38 und der Diode 39

den Verbindungsieitungen 21 und 37 an Erdpotential io verbunden ist.

angeschlossen ist. Bei dem zuerst nichtleitenden Transistor 38 be-

Grundsätzlich wird die geregelte Spannung für den wirkt die Diode 61 einen Stromfluß durch die Diode

positiven Teil der Schaltung zwischen der Verbin- 61 und die Dioden 39 bis 42 und die Zenerdiode 45,

dungsleitung 37 und dem Erdpotenüal durch einen wodurch ein bestimmter Spannungsabfall über diesen

Teiler geliefert, der einen Lateral-pnp-Stromsteue- 15 Teil der Schaltung eintritt. Dieser Spannungsabfall

rungstransistor 38 enthält, dessen Emitter über einen wirkt auf die Basis eines NPN-Stromsteuerungstran-

geeigneten Emitterwiderstand an die Verbiiidungslci- sistors 63, der leitend wird und einen Strom durch

tung 37 angeschlossen ist und dessen Kollektor in einen Widerstand 64 leitet, der zwischen dem Emitter

Serie mit vier Dioden 39, 40, 41, 42 (wobei es sich des Transistors 63 und dem Erdpotentials ange-

um Transistordiodtn von der Art der Dioden 32 und 30 schlossen ist.

33 handeln kann) und einer Zenerdiode 45 mit Erd- Der Stromfluß durch die Emitterwiderstände 64 potential verbunden ist Durch den vom Stromsteue- hängt vom Wert des Widerstands 64 und der Spanrungstransistor 38 grlieferten und durch die Dioden- nung ab, die über zwei in Vorwärtsrichtung betriegruppe 39 bis 42 und 45 fließenden Strom bewirkt die bene Diodenverbindungen 41 und 42 und die Zenerhohe dynamische Impedanz des Transistors 38 ein »5 diode 45 auftritt, wobei es sich um die Spannung U terdrücken jeglicher Veränderungen der dyna- handelt, die am Emitter des Transistors 63 anliegt, mischen Impedanz der Zenerdiode 45. Somit erscheint Dieser Strom fließt ebenfalls durch die Kollektoreine hochsiabiiisiciit Spannung über den Dioden 39 schaltung des Transistors 63, wobei der Kollektorbis 45, und zwar selbst dann, wenn das auf die Ver- strom auf den Emitterstrom des Transistors 63 über u:_j..^„_ri^j„_lrt„ i7 anoeleote Potential innerhalb eines 30 den Faktor Alpha bezogen ist: /_c=s/_f, wobei I_F

entgegengenchteten ^^^^^J°Z. fließt darüber hinaus durch die in Serie verbundenen zwei diese..Dioden die Zf^rdjode_45 Jjjjg™« Kollektor-Emitter-Strecken eines Paares von NPN-In g eicher Weise ergibt sich M«FF« Transistoren 66 und 67, wobei deren Basen mit den stabilisierte Spannung fur den negaJ«n «^ ™ Verbindungspunkten der Widerstände 56 und 57 so-SdiBlt^ drfunrh, daßemcGW to^Tto wie 55 und 56 verbunden sind; auf diese Weise 49 und 51 und eine ^™^*^™*™S_atl. werden die Transistoren 66 und 67 bis zur Leitung in Erdpotenfal und ^einem _t ^N.^^tr°S^U _r ^e^feinen 40 Vorwärtsrichtung betrieben. Der Kollektor des Transistor 54 angeschlossen Jessen ^'„^v/n Ver- sistors 66 ist mit dem Kollektor eines lateralen PNP-gecignetcn.Emit^deis^imtdCTnegattv^ stromstcuerungstransistors 69 verbunden, wobei sorgungsleitungll verbunden ist. J^ »ber ^d'e υ _Emittefüber einen Widerstand 70 mit der öden48 tas 51 und de ^f^rd'°fj" ™⁶JL Verbindungsleitung38 verbunden ist. Die lempera-Potcntial stellt ^tofa"» ^J^^S^i, _dS fuf 45 turkompenticrung für die Basis-Emittcr-Verbindung potential über einen weiten A"*^^?^^ des Transistors 63 wird durch eine der Dioden 40 bis die Verbindungsleitung 21 iji^g^^ ¹JJ₁₁₁₁₁₅ 42. z. B der Diode 40. übernommen, der, wobei w*ider Dioden «b.j 51 daru^rnma^ sicherzustellen, daß ein Strom durch dec eine Temperaturkompensierung fur die Zenerdiooe _{Stromstei)crungstransistor 69 und den} Widerstand 71

53 vornehmen. erhalten ihren Be- 5* zu den in Serie verbundenen NPN-Transistoren 66

Die ZeeeiAodcntf und1 53 «tal 1« g™ » » ^ ^ ^ ^ _{yetbMu zwjschcn der}

erhalten ihren Be 5* zu den in Serie verbud Die ZeeeiAodcntf und1 53 «tal 1« g™ » » ^ ^ ^ ^ _{yetbMu zwjschcn der}

b b J-η«»"«^"!"⁶^ " d Bi

g ^ ^ ^ ^ _{yetbMu zjschc de}

triebsstrom über J-η«»"«^"!"⁶^, "_u, _{dic S}pan- Kollektoren der Transistoren 69 und 66 mit der Basi:

Transistoren 38 und 54 d^e lh ersei.s.^^JP _{eincs auf Substralbasis aufge}bauten PNP-Transistor

nung be/ogcn sind. d.e ^^jfjJJ.™ ^ ^ ^g. 72 verbunden, dessen Kollektor mit dem Substrat ver steht. Unter diesen ^^lfK**f 1?Κ v«^Betrieb!- 55 bunden ist, das seinerseits mit einer negativen Be

lieh, daß be, einem «^^^j^rf «dk ttkbsspannungsquelle verbunden M. Der Emitter de

potential an die Vcrb.n^c.tungenJ_mUna PNP-SubMrat-Transistors 72 ist mit der Basis de

Schaltung infolge e.nes^AusfaHs ^ Stmmstcue J^ ^^ PNP-Stromsteuerungstransistors 69 vertan

transistoren 38 b^ « ««' «J* ^ _{di ei}. ^_{n und} arbeitet als Teil eines Rückkopplungspaare arbeitet, wodurch die *™™Άμ£ Emv- 6. mit dem Transistor 69. Innerhalb dieses Schaltung

"^" If'üfÄ^"Hf^ffeTS In einem solchen aufbaus arbeitet der PNP-Substrat-TransiMor 72 al

ίΛ⁴⁵T^ S-KiShtarbcUen eine Parallelrückkoppl-mg für den lateralen PXP

Falle kann die SchaltungJ*» "JjJJJn. ihre Funk- Transistoren wodurch ein Potential an der Basis de

^Ul^^Che1^SitSΐ£ ^dhdrm Transistors 69 enUteht. durch das eine S.romlei.un,

37 und 21 W^A¹JSlSSeSS, Sound Schaltung *u> Widerstand?« and den TranV,.;,,,.,

TT&^mJ^SJ^S^£^^ *■ «►·«·^{47und wflicßt durchdasdB}

ίΚ« ^Übf^r, J? ?°ifl-⁴a.^bi· ⁴? ^{Und die} ^^ener" ^Oder * *" ⁷* ^wobei * ^eine Konstante ist. Damit ergibt diode 45 entsteht, durchfließt ein konstanter Strom sich für die Spannung V

diese Schaltung, wobei der über den PNP-Strom- °

Steuerungstransistor 69 fließende Strom sich ebenfalls

konstant verhält. Der Emitter des PNP-Substrat- 5 K= ^2Rl P γ γ

Transistors 72 ist ebenfalls mit den Basen von sechs ° R_u R_lsk<x³i_B ß + 3 * "

weiteren lateralen PNP-Stromsteuerungstransistoren

verbunden, und zwar einschließlich des Stromsteue- 2R_L

rungstfansistors 38, der den Strom für die Zener- "" ^νχ ^u >

diode 45 liefert. ₁₀ "uRkIcIe

Dadurch, daß der Stromsteuerungstransistor 38 bis da
zur Leitfähigkeit durch das bestimmte Potential des

Emitters des PNP-Substrat-Transistors 72 in Vor- ₃ £_

wärtsrichtung betrieben wird, beginnt ein Strom *** α Γ3

durch den Widerstand, die Dioden 39 bis 42 und die 15
Zenerdiode 45 von dem Stromsteuerungstransistor 38 ist.

aus zu fließen. Hierdurch wird die Regel-Zenerdiode An r1ip<u»r <;tpii» ,„a α c u· · j ο ·

45 leitend und behält ihre Leitfähigkfit bei, so daß große ArShf von pwp ?Τ , ^™™** ^{daß eme} die Potentialwerte an beiden Enden der Nebenschluß- ύ^Χ^^'^^Τί'^^Τ^ diode 61 im wesentlichen übereinstimmen. Die Di- _ao tuna 50 ÄS,«» Äd?⁵⁸^ der Schalode 61 wird demnach unwirksam, und die Schaltung fistarStrom Shf , ^pNP-Latera!trans,store_n arbeitet, als ob diese nicht vorhanden wäre. ^& fasting 2 ™,wJ 'τ T J^demij^lfo _l ¹ff^! ™f ^Übe/;

Um sicherzustellen, daß der Strom durch die uTsl auftrE iL H" ' %* ¹W"***¹*⁰*" Zenerdiode 53 im negativen Teil der Schaltung fließt, gleichen ί ί, ίΤ· 5™*äÄ? μ"^SZU* ist die Basis eines lateralen rNP-Stromsteuirungs^ *_s SnÄsSw L ^u ^PNp-^R?^ckkoPP-

transistors 73 mit dem Emitter des PNP-Substrlt- wX^KJ!«™*^^¹?^^⁸^-^der Transistors 72 verbunden, wobei eine Leitfähigkeit IS PNPSubSraΤ?*« · \ I?**' ^{daß der}.^Emitter über die Transistoren 38 und 69 sichergestellt wird. 77 der PNP «· ^ ^?2 ^****!*¹**?* Durch das Leiten des Transistors 73 entsteht ein be- U_n L ΪΪΤίίίϋ¹¹™?⁸¹⁸^¹!" verbunden ist. konstimmtes Potential an der Basis eines NPN-Tran- 30 düreh'den"^¹¹""¹* "" ^riNl"^Laterai-lransistoren sistors 74. der in einer Nebenschlußrückkopplung mit Em7«er des PN? S^Tf ΐ ^w^^rden' ^dcr .^{in detl} einem NPN-Stromsteuerungstransistor 75 verbunden Kl fliS ^PNP-^Subsif^at-^Transistors 72 m«t einer ist, wobei der Emitter dieses Transistors mit der nega Traishto« Ä- ^Vom _n ^Beta-^{Wert d}« PNP-Subsrattiven Verbindungsleitung 21 und der Kollektor diefes dnen Sen pÄ u? ^^ ^^ ™ Transistors mit dem Kollektor des PNP-Lateraltran- 35 401 S^ 5 Ϊ 1 ^H"^V.^T _u ^rf^Π·⁵¹⁵¹·^ΟΓ ^f! ^bf' ^CtW3 sistors 73 verbunden ist. Die Transistoren 74 und 75 derΤ/οΓ^ T ι.°^{β d}'^e _ft ^M°g^llchkeit einer Überlastung arbeiten praktisch in der gleichen Form wie der Tran- ^V_d ^Kei>^ersctiaH"ng40 und 50 stark eingeschränkt sistor 72 in Verbindung mit den Transistoren 38. 69 i!_m „;„„„ _m ■■ ,· .

und 73, um eine Leitfähigkeit des Stromsteuerungs- i„„»^, I Λ ^g- ^{hchst fehlerfr}eien Betrieb der Schaltransistors 75 zu bewirken. _io ', | ^erz'elen, ist es wünschenswert, eine Stromver-In der gleichen Weise schaltet der Transistor 74 menM^V^ ^" ^{Einheit m den} Schaltungen den Stromsteuerungstransistor 54 ein, wodurch ein Ue(^ w a ■ T^ome ^ ^den Multiplizierer JO Strom durch diesen und durch die Diodengruppe ein- S₁Vh^H ·" ^innerhalb der Schaltung keine PNP-schließlich der Dioden 48, 49 und 51 sowie der vü™™i^tr _f ^ansistoren von der Art des Transistors 72 Zenerdiode 53 fließt. Zur gleichen Zeit entsteht ein ₄₅ feJSm/» ^ε"¹1^1εΗεη Pehlerströme durch die Potential auf der Leitung 22 und bewirkt einen Be- _mn AcI τ ί ^sami'^icher PNP-Lateraltransistoren, die trieb der Stromsteuerungstransistoren 16. 17 18 und H^ i, L , ™⁸⁷⁷.^verbunde« sind. Bei Verwendung 19 im Multipliziererteil der Schaltung. ^ ? pvd ^{ranststors 72} zur Steuerung der Funk-Der Emitter des Transistors 72 ist ebenfalls über ,tärk™ ' ^NP:^Lt^te,^rallransistoren wird die Stromveretne Leitung 77 mit vier PNP-Lateraltramistoren 79 50 „„K ^d"^^hihu^. ^a«i annähernd einer EinheH SI. 82 und 83 in der Kopplungsschaltung 20 gekon- f· Γ■ Jv ^*™ ^einer Ο⁸·»"«*«« ^{von ctwa} pelt, um zu bewirken, da3 diese Transistoren jeweils .J'sirh ^V^ ^a · ^{n Umstan}<l zurückzuführen, daß einen bestimmten Strom ziehen, der von den Werten Fehl? 1 ^cinzi?^cn '" die Schaltung eingeführten der Emitterwiderstände abhängt, die zwischen die Trankt «f^ -T ^Basisstrom *» PNP-Substrat-Emitter der Transistoren 79. 71. 82 und 83 sowie die « doch ηΓί -?"-*"· ^OieXT Β««»»«»« liegt je-Vbidli37 T ^{t d} E d

der Emitterwiderstände abhängt, die zwischen die Trankt «f^ -T ^isstrom *» PNPSubstrat Emitter der Transistoren 79. 71. 82 und 83 sowie die « doch ηΓί -?"-*"· ^OieXT Β««»»«»« liegt je-Verbindungsleitung37 geschaltet sind. Zur gleichen PNPsTc. ^{unter dem} Emitterstrom des

Zeit wird das auf der Leitung 77 liegende Potential J ^γ"*™°*?™«™»ιμοπ 72. Wird ohne Verwendung auf die Basis eines NPN-Emitterfolger-Regeltran- normal S ^d" ^P-Lateralstrom von einem sistors 85 übertragen. Der Emitter des Transistors 85 gesteuert ^^^"P⁸¹¹¹««» Spannungsteiler aus liefert ein bestimmtes Betriebspotential an die Bas 60 ä^Ji^ ^{C Einneits}genauigkeit der Strom-

gegeltran normal S

sistors 85 übertragen. Der Emitter des Transistors 85 gesteuert ^^^"P⁸¹¹¹««» Spannungsteiler aus liefert ein bestimmtes Betriebspotential an die Bas* 60 versiärtiin^Ji^c l^{C Einneits}genauigkeit der Stromeines zweiten NPN-Emitterfolger-Tmsistors 87, 4· "^aikunß ^Är Schaltung nur bei annähernd 3 bis dessen Kollektor mit der Verbindungsleitung verbun- In H^r Kr»«!

den ist. wobei dessen Emitter einen Betriebsstrom an TraiKkto ^Nop^^un8^sscha'tang2C wird der Strom der die Transistordioden 32 und 33 liefert. Dieser Be- Gesamt«™™,7, ^8I »"»ammengefaßt, um eir-Λΐ triebsstrom /, ist eine Funktion des Stromes t»/_E, auf 6_S der drirh«/4^s·^{aUf dn€T} ^¹*™?'! abzugeben. In Giund der Emitterfolgerwirkung der Transistoren 85 PNP ΐΓ.^Γι. ^ ^mrd *' S*"⁰¹¹¹ ^ &* ^beidea und 87. die mit dem Emitter des Transistors 72 ge- am d^n r ^{Storeii 82} "¹^ ^M zusammengefaßt kcppclt sind. Damit hi der Betriebsstrom /. = *»/, führen^^"¹?"¹"^''^{1 2/}» ^mi *"*' Leitung 92 »

ι f. rühren, wobei die Leitungen 91 und 92 jeweüs mit

11 12

den entgegengesetzten Hälften der Koppelschaltung schaltung 30 bilden. Einer dieser Wege verläuft durch

als Stromversorgungselemente der Schaltung verbun- den Emitter und Kollektor des NPN-Transistors 95

den sind. bzw. 95' über den Emitter und durch den Kollektor

Die Hälfte der Koppelschaltung, die mit Strom des PNP-Transistors 94 bzw. 94'. Hierbei handelt über die Leitung 91 versorgt wird, besteht aus einem 5 es sich um einen bevorzugten Signalverlauf. PNP-Lateral-Transistor 94 und einem NPN-Tran- Ein zweiter Weg verläuft von der Basis aus durch sistor 95, wobei der Kollektor des Transistors 95 und den Kollektor des PNP-Transistors 94 bzw. 94', woder Emitter des Transistors 94 mit der Leitung 91 bei jedoch auf diesem Wege das Signal einer starken verbunden sind, um auf diesem Wege Strom zu emp- Phasenverschiebung ausgesetzt wird, die auf die Verfangen. Die Schaltung wird dadurch vervollständigt, io bindung zurückzuführen ist, die das Signal durchdaß der Emitter des Transistors 95 mit der Basis des läuft. Diese Phasenverschiebung kann zu einer beTransistors 94 über einen Widerstand 96 verbunden trächtlichen Labilität innerhalb der Schaltung führen, wird, wobei die für den Betrieb der Transistoren er- Mit dem Zweck, diese Instabilität ?.u umgehen, forderliche Gleichstrom-Vorspannung vom Emitter arbeiten der Widerstand 96 und der Kondensator 97 des NPN-Transistors 85 geliefert wird, der direkt 15 sowie der Widerstand 96' und der Kondensator 97' mit der Basis des Transistors 95 und über einen Kon- als ein Paar von Dämpfungsfiltern, die verhindern, densaior 97 mit der Basis des Transistors 94 verbun- daß HF-Ströme durch die Basen der PNP-Tranden ist. sistoren 94 und 94' fließen. Demzufolge verbleibt

Die Kombination aus PNP-Lateral-Transistor und lediglich der gewünschte Signalweg über die Emitter-NPN-Transistor 95 arbeitet als positive Rückkopp- ao Kollektor-Strecken der Transistoren 95 rnd 94 sowie lungsverbindung, wobei der Basisstrom des PNP- der Transistoren 95' und 94' innerhalb der Kopp-Transistors auf den Emitter des NPN-Transistors lungsschaltung, um den Ausgang von den kreuzweise übertragen wird, der seinerseits als Basisverstärker gekoppelten Vervielfacher-Transistoren 26, 27, 28 mit einer Verstärkung von etwa einer Einheit arbeitet. und 29 auf die Eingänge der Differential-Eintakt-Demzufolge liefert der NPN-Transistor 95 den PNP- »5 Umsetzerschaltung zu koppeln. Basisstrom zurück auf den Emitter des PNP-Lateral- Bei der Differential-Eintakt-Umsetzerschaltung 30 Tranisstors; somit verhält sich diese Kombination in handelt es sich um eine herkömmlich aufgebaute der Weise, als ob über den PNP-Transistor 94 kein Schaltung, bei der die auf dem Kollektor des Tran-Verlust an Basisstrom auftritt. Dieser Umstand ist sistors 94 anliegenden Ausgangssignaie direkt mit darauf zurückzuführen, daß der Alpha-Wert des 30 dem Kollektor eines NPN-Transistors 100 verbunden NPN-Transistors 95 bei annähernd 1 (typischer Wert werden, der ebenfalls den Ausgang auf eine Aus-0.99) liegt. gangsverbindungsstrecke 101 überträgt. In der glei-

Der Emitter des NPN-Transistors 95 ist ebenfalls chen Weise werden die am Kollektor des Transistors

mit den kreuzweise gekoppelten Kollektoren der Ver- 94' anliegenden Signale auf den Kollektor eines NPN-

vielfacher-Transistoren 26 und 28 verbunden; da- 35 Transistors 102 übertragen. Darüber hinaus ist der

durch, daß die NPN-Transistoren 18 und 19 mit dem Kollektor des Transistors 102 mit der Basis des

Differentialverstärker 12 verbunden sind, fordert der Transistors 100 verbunden, wobei der Emitter des

Differentialverstärker 12 einen Strom I₂ über die Transistors 100 mit der Basis des Transistors 102 und

kreuzweise gekoppelten Kollektoren der Transistoren über einen NPN-Transistor-D? denkreis 104 und

26 und 28. 40 einen Widerstand 105 mit der Verbindungsleitung 21

Die andere Hälfte der Koppelschaltung arbeitet in verbunden ist. Der Diodenkreis 104 bewirkt einen

der gleichen Weise wie der soeben beschriebene Teil Stromfluß durch den Transistor 102, wobei die Schal-

und wurde mit den gleichen Bezugsziffern versehen, tungsverbindungen Basisstromv;rluste ausgleichen,

die allerdings durch einen Strich gekennzeichnet sind. Bei dem resultierenden und am AnachluR 101 er-

Der Emitter des NPN-Transistors 95' wird somit mit 45 scheinenden Ausgangssignal handelt es si/ um ein

den kreuzweise gekoppelten Kollektoren der Tran- unsymmetrisches Ausgangssignal, das dem Produkt

sistoren 27 und 29 verbunden, die infolge des Be- der Eingangssignale V_x und V_x entspricht, die auf

triebes der Stromsteuerungstransistoren 18 und 19 die Eingangsanschlüsse 24 und 25 übertragen werden,

einen Strom /₂ ziehen. Die Spannungskonstanthalterschaltung 40 kann

Somit handelt es sich bei dem durch die Tran- so darüber hinaus dazu verwendet werden, positive und

sistoren 95 und 95' fließenden Strom um den Strom negative Verschiebungsausgleichsspannungen auf eir

/.. d.h., daß ein gleicher Strom/, aus den Kollek- Paar von Ausgangsverbindungen 106 und 107 zv

toren der Transistoren 94 und 94 zur Differential- übertragen. Für den positiven Teil der Schaltung er

Eintakt-Umsetzerschaltung 30 fließen muß. Diese geben sich diese Spannungen durch Verbinden dei

Funktion der Schaltung bewirkt, daß sich der Aus- 55 Basis eines Emitterfolger-NFN-Transistors 108 mi

gang der Multipliziererstufe 10 ebenfalls auf das Erd- dem Kreuzungspunkt zwischen dem Kollektor de

potential bezieht, und zwar dadurch hervorgerufen. Stromsteuerungstransistors 38 und der Diode 39. De

daß durch den Betrieb der PNP- und NPN-Span- Kollektor des Transistors 108 ist mit der Verbin

nungsquellen ein Strom xur Koppelschaltung 20 über- dungsleitung 38 verbunden, wobei der Emitter Stror

tragen und ein solcher von dieser bezogen wird. 60 über ein Paar von Widerständen 109 und 110 un<

Aus einer Prüfung der Verbindungen der kreuz- eine Temperaturkompensationsdiode tll an Erd

weise gekoppelten Kollektoren der Transistoren 26. potential überträgt. Der Kreuzungspunkt zw sehe

27. 2b und 29 zu den Transistoren 94, 95 und 94' den Widerständen 109 und 110 ist mit der Basis eine

sowie 95' der Koppelschaltung geht hervor, daß sich NPN-Transistors 112 und der Kollektor des Trans

für die Ausgangssignale der Multipliziererschaltung 65 stors 112 mit der Verbindungsleitung 37 über eine

10 zwei Möglichkeiten ergeben, um zu den Kollek- KoHektorwkkrstand 113 verbunden: der Emitter 1

toren der PNP-Transistoren 94 und 94' zu gelangen, hierbei an die Ausgangsverbindunesleitunj! IMw

die die Eingänge zur Differential-Eintakt-Umsetzer- geschlossen, um die positive Verschtebung\ain*!<:i'> >

spannung zu liefern. Die relativen Werte der Widerstände 109 und 112 bestimmen hierbei natürlich den jeweiligen Wert dieser Verschiebungsspannung.

In der gleichen Weise wird eine negative Verschiebungsspannung an der Verbindungsleitung 107 aufgenommen, die von einem PNP-Emitterfolgertransistor 115 abgegriffen wird, dessen Basis mit dem Kreu-/ungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 54 und der Zenerdiode 53 verbunden ist, wobei der Emitter mit der Erdungsklemme über ein Paar von Wideistanden 116 und Ϊ17 und ein Paar von Temperaturkompensationsdioden 119 und 120 verbunden ist. Der Kreu⁷."ngspunkt zwischen den Widerständen 116 und 117 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 124 verbunden, dessen Kollektor au Erdpoteatial angeschlossen und dessen Emitter mit der Verbindungsleitung 107 für die negative Verschiebungsausgleichsspannung verbunden ist. Der Emitter des Transistors 124 ist darüber hinaus mit den KoKektoren dreier NPN-Stromsteuerungstransistorer 126, so 127 und 128 verbunden, die den Strom auf dem Emitter des Transistors 124 bestimmen.

Die geregelten positiven und negativen Verschiebungsausglcichsspannungen, die jeweils über die Veibindungsleiiuneen 106 und 107 abgegriffen werden, können an die entgegengesetzten Enden von Potent.ometerschaltungen angeschlossen werden, deren Anzapfungen ihrerseits mit einer Klemme jedes Paares deV Eineanssanschlüsse 24 und 2s gekoppelt werden können." um die Eingangsausgle.chsspannungen fur den Betrieb der Vervielfacherschaltung abzugleichen Dadurch, daß diese Verschiebungsspannungen ,ich aus den geregelten Spannungen ergeben, die durch Sie Zenerdioden 45 und 53 und die Stromquellen 38 und 54 in der Spannungskonstanthalterschaltung 40 oelicfert werden, verhalten sich die Verschiebumspannunten im wesentlichen unabhängig vun Schwankungen mn^rhalb der Stromversorgungsspannungen, die auf die Verbindungsleitungen 37 und 21 _ übertraten w-rden Die Verschiebungsspannungen sind somit L wesentlichen unabhängig von Temperaturschwankuneen infolge der Temperaturregelung, die über d.e Ssteuenfngstransistoren und die to Sene nutden Zenerdioden 45 und S3 verbunden Dioden erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gePatentanspruch: kennzeichnet, daß Stromsteuerungstransistoren (79, 81 bzw. 82, 83) des Stromversorgungsteils

1. Kompensationsschaltung für eine mono- (20) über jeweils ein Transistorpaar (94, 95 bzw. lithisch integrierte Multiplizierorschaltung mit 5 94', 95') mit dem Ausgang der Multiplizierereiner Verarbeitungsstufe aus Transistoren in schaltung (10) verbunden sind, daß jedes Tran-Emitterschaltung für zwei veränderliche Faktoren, sistorpaar jeweils aus einem NPN- sowie einem die mit einem Strom von einem Stromversor- PNP-Lateraltransistor besteht und an der Basis gungsteil betrieben werden, dessen Größe durch des jeweiligen NPN-Lateraltransistors mit einer eine Steuerspannung einstellbar ist und wobei das io Gleichstromvorspannung beaufschlagt ist, daß der Ausgangssignal der Verarbeitungsstufe auf tem- Kollektor des NPN-Lateraltransistors mit dem peraturabhängige Veränderungen der Beta-Strom- Emitter des PNP-Lateraltransistors verbunden verstärkung dieser Stufe entsprechend dem Aus- und an die zugeordneten Stromsteuerungstrandruck il/(ii-~k)l anspricht, dadurch ge- sistoren angeschlossen ist, daß jeweils der Emitter kennzeichnet, daß die Kompensationsscnal- 15 des NPN-Lateraltransistors über ein zwischen der tung(50) über eine Leitung (77) mit dem Strom- Basis des NPN-Lateraltransistors und der Basis versorgungstu' (87,32,33,20) verbunden ist, daß des PNP-Lateraltransistors angeordnetes Dämpdie Steuerspannung an zumindest einem weiteren, fungsfilter (96, 97) mit dem zugehörigen Ausgang in Basisschaltung betriebenen Transistor (63) in der Multipliziererschaltung verbunden ist, und der Kompensationsschaltung abgreifbar ist, wobei 20 daß an den Kollektoren der PNP-Lateraltrander zumindest eine weitere Transistor mit einer sistoren das differenzielle Ausgangssignal der Temperaturkompensation (Diode 40 bzw. 41 bzw. Multipliziererschaltung abgreifbar ist.

42) versehen und mittels einer gleichfalls temperaturkompensierten Zenerdiode (45) in an sich bekannt.r Weise spannungsstabilisiert ist, und daß 25 sich die Steuerspannung in Abhängigkeit von Änderungen der Alpha-Stromverstärkung des zumindest weiteren Transistors ändert und sich der

durch die Stcuerspannung b> stimmte Strom des Die Erfindung betrifft eine Kompensationsschal-Stromversorgungsteils e.itgegen den durch die 30 tung für eine monolithisch integrierte Multiplizierer-Beta-Stromverstärkung der Vera beitungsstufe (10) schaltung mit einer Verarbeitungsstufe aus Tranverursachten temperaturabhängigen Änderungen sistoren in Emitterschaltung für zwei veränderliche ändert, was den Einfluß von Änderungen der Faktoren, die mit einem Strom von einem Stromver-Beta-Stromverstärkung auf das Ausgangssignal sorgungsteil betrieben werden, dessen Größe durch der Verarbeitungsstufe unterdrückt. 35 eine Steuerspannung einstellbar ist und wobei das

2. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, Ausgangssignal der Verarbeitungsstufe auf tempedadurch gekennzeichnet, daß die Kompensations- raturabhängige Veränderungen der Beta-Stromverschaltung (50) in Serie zu dem weiteren Transistor Stärkung dieser Stufe entsprechend dem Ausdruck einen zweiten und vorzugsweise einen dritten ß/(ß+k) I anspricht.

Kompensationstransistor (66, 67) in Basisschal- 40 Für monolithisch integrierte Multipliziererschaltung aufweist, die in Serie über einen Strom- tungen, deren Ausgangsspannung ein lineares Prosteuerungstransistor (69) an die Versorgungsspan- dukt zweier Eingangsspannunngen ist, ergeben sich nung angeschlossen sind, und daß die Steuerspan- zahlreiche Anwendungsgebiete. So können derartige nung am Verbindungspunkt des Scromversor- Schaltungen als Multiplizierer, Dividierer und zur Ergungstransistors mit dem Kompensa'äonstransistor 45 mittlung der Quadratwurzel bzw. eines mittleren abgreifbar ist Quadrats Verwendung finden, jedoch sind sie auch

3. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1 als Phasendetektor, Frequenzverdoppler, Gegentakt- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Span- modulator bzw, -demodulator sowie als elektronische nungsstabüisierung der Fußpunktspannung an der Verstärkungsregler usw. anwendbar. Bei den meisten Basis des weiteren Transistors (63) und zur Tem- so Anwendungsgebieten ist es wünschenswert, über eine peraturkompensation sowohl der Zenerdiode als Schaltung zu verfügen, die nur geringstmögliche Verauch des weiteren Transistors ein weiterer Strom- änderungen gegenüber Schwankungen der Umgesteuerungsfansistor (38) mit Dioden (39 bis 42) bungstemperatur und solchen der an die Schaltung und der Zenerdiode (45) in Serie geschaltet ist, angelegten Versorgungsspannung zeigt, da jegliche wobei die Fußpunktspannung für den weiteren 55 auf diese Weise eingebrachten Änderungen das Aus-Transistor zwischen zwei der Dioden (39, 40) ab- gangssignal der Multipliziererschaltung beeinflussen, gegriffen ist. Auf derartige Einflüsse zurückgehende Änderungen

4. Kompensationsschaltung nach einem oder des Ausgangssignals wirken sich als Betriebsfehler mehreren der Ansprüche. I bis 3, dadurch ge- aus, die häufig unzulässig sind.

kennzeichnet, daß der erste Stromsteuerungstran- 60 Eine Multipliziererschaltung der erwähnten Art ist

sistor (69) ein PNP-Lateraltransistor und der bekannt (Electronics, Juni 1970, S. 100 bis 105) und

weitere Transistor (63) sowie die Kompensations- umfaßt zwei. Differentialverstärker mit kreuzweise ge-

transistoren (66, 67) NPN-Transistoren sind, und koppelten Kollektoren. Die eine Eingangsspannung

daß die Fußpunktspannung an der Basis der wird an emen ersten Eingangs-Differentialverstärker

Kompensationstransistoren von einem zusatz- 65 angelegt und in einen Strom umgesetzt, der den

liehen Spannungsteiler (55, 56, 57, 58) festgelegt Emittern der kreuzweise gekoppelten Transistoren

ist. zugeführt wird.

5. Kompensationsschaltung nach einem oder Die andere Eingangsspannung wird in einem