DE2254618B2

DE2254618B2 - Integrierte spannungsregelschaltung

Info

Publication number: DE2254618B2
Application number: DE19722254618
Authority: DE
Inventors: Goetz Wolfgang 7000 Stuttgart Steudel
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1972-11-08
Publication date: 1976-09-16
Also published as: GB1405497A; CA984906A; US3743923A; IT970446B; JPS5329011B2; FR2161959B1; JPS4863257A; FR2161959A1; DE2254618A1

Description

45

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsregelschaltung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der US-PS 35 38 424 bekannten Schaltung dieser Art arbeitet der Längsregeltransistor als Emitterfolger, der den eigentlichen Regelkreis praktisch von dem Verbraucher isoliert. Die deswegen unzureichende Stabilität des Regelverstärkers muß bei der bekannten Schaltung durch Phasenkompensationskondensatoren verbessert werden, die aber insbesondere bei integrierten Schaltungen unerwünscht sind. Ferner ist die bekannte Regelschaltung aus konventionellen Transistoren aufgebaut, die u. a. einen relativ hohen Leistungsverbrauch haben und in einer integrierten Schaltung viel Raum beanspruchen.

Mit dem sogenannten Komplenientär-Metall-Oxid-Il albleiter-Integrationsverfahren (COS/MOS-Integrationsverfahren) lassen sich viele SchalUingsanordnungen unter Ausnutzung der Vorteile sowohl der üblichen MOS-Bauelementtypen als auch der COS/MOS-Technik herstellen. Zu diesen Vorteilen gehören bekanntlich

u. a. niedriger Leistungsverbrauch, hohe Packungsdichte und niedriges Leistungs-Verzögerungs-Produkt. Bei der Herstellung von Schaltungsanordnung unter Anwendung der COS/MOS-Technik ist es häufig erforderlich, Maßnahmen zur Regelung einer oder mehrerer Spannungen vorzusehen, die von der Schaltung benötigt oder erzeugt werden. Für eine solche Regelung braucht man gewöhnlich eine Referenzspannung, auf die die Scha tungsanordnung bezogen werden kann. Eine solche Referenzspannung soll praktisch unabhängig von etwaigen Speisespannungsschwankungen, Temperaturänderungen u. dgl. sein. Außerdem ist es wichtig, daß der Leistungsverbrauch der Regelschaltung innerhalb des Systems klein ist. Wünschenswert ist ferner, daß die Schaltungsanordnung zur Referenzspannungserzeugung und die eigentliche Spannungsregelschaltung mittels der üblichen COS/MOS-Technik hergestellt und zusammen mit der zugehörigen COS/MOS-Schaltung integriert werden können. Die Verwendung einer COS/MOS-Regelschaltung auf demselben Halbleiterplättchen wie die zugehörige COS/MOS-Schaltungsanordrung ermöglicht nämlich erst den vollen Vorteil aus dem niedrigen Leistungsbedarf einer COS/MOS-Schaltung zu ziehen.

Aufbau und Wirkungsweise von Metall-Oxid-Feidcffekttransistoren (MOSFET) sowie deren Anwendungsmöglichkeiten auch zur Spannungsstabilisierung sind an sich bekannt (Philips Technische Rundschau. 1970/71. Nr. 7/8,9. S. 217-223; US-PS 35 08 084).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst stabile Regelschaltung anzugeben, die einen niedrigen Leistungsverbrauch hat und sich besser als bisher als integrierte Schaltung, insbesondere COS' MOS-Schaltung aufbauen läßt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Spannungsregelschaltung.

Eine solche Schaltung hat u. a. den Vorteil, daß eine hohe Stabilität ohne Verwendung von Kondensatoren erreicht wird, weil die Schleifenverstärkung sich im gleichen Maße wie die Impedanz des Verbrauchers ändert. Ferner hat die aus Feldeffekttransistoren aufgebaute Regelschaltung einen geringen Leistungsverbrauch und eignet sich gut für die gemeinsame Herstellung in einer integrierten Schaltung mit einer von Speisespannungs- und Temperaturschwankungen unabhängigen Schaltungsanordnung zur Erzeugung von der Spannungsregelschaltung zuzuführenden Bezugsspannungen.

Der Erfindungsgedanke sowie seine Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, deren Figur das Schaltbild eines Spannungsreglers zeigt, der eine Schaltungsanordnung zur Referenzspannungserzeugung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.

Der dargestellte Spannungsregler enthält eine Schaltungsanordnung 50 zur Referenzspaniuingscrzeugung und einen Regelschaltungsteil 51. Beide Schaltungsteile enthalten bekannte MOS-Halblcitereinrichtungen. Diese Halbleitereinrichtungen haben jeweils eine Emitter- und Kollektorelektrode, zwischen denen sich eine steuerbare Stromstrecke (Kanal) befindet, und eine Steuerelektrode (Gatt-Elektrode) zur Steuerung der Leitfähigkeit des Kanals. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel leiten die p-Kanal MOS-Einrichtungen. wenn die Gatt-Elektrode G negativ bezüglich der Emitterelektrode Sist. n-Kana! MOS-Einrichtungen leiten andererseits, wenn die Gatt-Elcktrodc G positiv

bezüglich der Emitterelektrode Sist

Der Schaltungsanordnung 50 zur Referenzspannungserzeugung wird eine Eingangsspannung über Klemmen 10 und 11 zugeführt. An der Klemme 11 kann Massepotential oder irgendeine andere Bezugsspanrung Vss liegen, während an der Klemme 10 eine Spannung V_DD liegt. Die Spannung V_DD ist positiv bezüglich Vss- Mit der Klemme 10 ist die Emitterelektrode S und das Substrat einer p-Kanal Halbleitereinrichtung Pl verbunden. Die Kollektorelektrode D der :o Halbleitereinrichtung Pl ist an die Kathode einer Z-Diode Z 2 angeschlossen. Die Anode der Z-Diode Z 2 ist zusammen mit oer Gatt-Elektrode G einer p-Konal Halbleitereinrichtung P2 an die Klemme 11 angeschlossen. Die Kollektorelektrode O der Halbleitereinrichuing P2 ist mit der Kathode der Z-Diode Z2 verbunden. Die Emitterelektrode Sund das Substrat der Halbleitereinrichtung P2 liegen an der Klemme 10. Die Kathode der Z-Diode Z2 ist außerdem mit der Gatt-Elektrode Geiner η-Kanal (n-Typ)-Halbleiiereiririchtung N1 verbunden. Die Emitterelektrode Sund das Substrat dieser Halbleitereinriehtung N 1 sind an die Klemme 11 angeschlossen. Die Kathode der Z-Diode ZX ist mit der Klemme 10 verbunden, während ihre Anode mit der Kollektorelektrode D der Halbleitereinrichtung /Vl, der Gatt-Elektrode G, der Halbleitereinriehtung P1 und einer Leitung 13 verbunden ist. die zum Regelschaltungsteil 51 führt. Die Kathode der Z-Diode 2 2 ist über eine Leitung 12 an den Regelschahungstei! 51 angekoppelt.

Der Regelschaltungsteil 51 enthält eine Serien-Spannungsreglerschaltung mit einem Halbleiterbauelement P3, dessen Emitterelektrode 6 unu Substrat mit der Spannung Vdd an der Klemme 10 verbunden sind. Die Gatt-Elektrode G der Halbleitereinriehtung P3 und die Gatt-Elektrode G einer Halbleitereinriehtung PA sind mit der zur Schaltungsanordnung 50 führenden Leitung

13 verbunden. Die Kollektorelektrode Oder Halbleitereinriehtung P3 ist an die Emilterelektroden S der Halbleitereinrichtungen P4 und P5 angeschlossen. Die Kollektorelektrode D der Halbleitereinrichtung P5 liegt an der Klemme 11 mit der Spannung V_ss. Die Kollektorelektrode D der Halblcitereinrichiung P4 ist an die Kollektorelektrode D der Halbleitereinriehtung N 2 angeschlossen. Die Emitterelektrode S und das Substrat der Halbleitereinriehtung N2 sind mit der Klemme 11 verbunden. Die Gatt-Elektrode G von Λ/2 ist an die Leitung 12 angeschlossen, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine bezüglich der Spannung Vss konstante Spannung von der Schaltungsanordnung 50 zur Referenzspannungserzeugung liefert. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Leitung 12 mit der Spannung VOo an der Klemme t0 verbunden sein. Bei dieser abgewandelten ^usführungsform kann jedoch bei stark schwankender Spannung V_iW unter Umständen die Kontrolle über die Impedanz der Halbleitereinriehtung N 2 und damit über die Schaltungsanordnung etwas verlorengehen.

Die Kollektorelektrode D der Halbleitereinriehtung P5 ist zusammen mit der Emitterelektrode Sund dem Substrat der Halbleitereinriehtung N3 ebenfalls mit der Klemme 11 verbunden. Die Kollektorelektrode D der Halbieitereinrichtung N 3 und die Gattelektrode Cder Halbleitereinriehtung P5 sind an eine Ausgangsklemme

14 angeschlossen, an der eine geregelte Spannung V₁ r ''5 zur Verfügung steht, die vom Regelschaltungsteil 51 erzeugt wird. Die Gatt-Elektrode G der Halbleitereinriehtung Λ/3 ist mit der Verbindung der Kollektorelektroden der Halbleitereinrichtungen P4 und Λ/2 verbunden. Die Substrate der Halbleitereinrichiungen P4und P5 sind ebenfalls an Vdd angeschlossen.

Die Halbleitereinricht.ung /"'3 hat eine mittlere Impedanz (d. h. eine höhere Impedanz als P4, P5 und N 3. jedoch eine niedrigere Impedanz als N2), und ist normalerweise leitend, wenn sie von einem im wesentlichen konstanten Emiuer-Kollektor-Strom durchflossen wird. Die Halbleitereinriehtung Λ/3 ist das regelnde Bauelement der Schaltung und hat eine verhältnismäßig niedrige Impedanz (z.B. etwa die gleiche Impedanz wie die Bauelemente P4 und P5). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kollektor-Emitter-Spannung der Halbleitereinrichtung N 2 die Gatt-Emitter-Spannung der Halbleitereinriehtung N 3.

Im Betrieb wird der Gatt-Elektrode der Halbleitereinrichtung Nl von der Z-Diode Z2 eine im wesentlichen konstante Spannung zugeführt. Beim Erreichen der Sättigung arbeitet die Halbleitereinrichtung /Vl daher als (hochohmige) Stromquelle, und sie versorgt die Z-Diode Zl mit Strom. Die Z-Diode Zl liefert eine im wesentlichen konstante Spannung an die Gatt-Elektrode G der Halbleitereinrichtung Pl. Die Halbleitereinriehtung Pl arbeitet daher ebenfalls als (hochohmige) Stromquelle und liefert einen im wesentlichen konstanten Strom an die Z-Diode Z2, nachdem die Halbleitereinriehtung P1 die Sättigung erreicht hai. Der Strom durch die Z-Diode Z2 wird durch die Halbleitereinrichtungen Pi und P2 geliefert während der die Z-Diode Zi durchfließende Strom von der Halbleitereinriehtung /Vl stammt. Die die Halbleitereinrichtungen N! und PI sowie die Z-Dioden Zl und Z2 enthaltende Schaltungsanordnung neigt da/u, als Flipflop zu arbeiten, d. h.. daß die Schaltungsanordnung, nachdem sie einen Gleichgewichtszustand erreicht hat. in diesem Zustand verriegelt wird und im wesentlichen konstante Spannungen bezüglich V_Ä.s und Von an den Leitungen 12 und 13 liefert. Diese Spannungen sind eine Funktion des Zenerspannungsabfalles an den Z-Dioden Zi und Z2. Diese Arbeitsweise ergibt sich, wenn die den Z-Dioden Zl und Z2 durch die Halbleitcreinrichtungen Nl bzw. Pl zugeführten Ströme groß genug sind, um die Z-Dioden Z1 und Z2 auf Arbeitspunkte im konstanten oder Zenerspannungsbereich ihrer Stromspannungskennlinie vorzuspannen.

Die Schaltungsanordnung kann sich im falschen, unbrauchbaren Betriebszustand verriegeln, wenn den Z-Dioden nicht genügend Strom durch die Halbleitereinrichtungen PI und NX zugeführt wird. Bei diesem Betriebszustand tritt dann kein ausreichender Spannungsabfall an der. Z-Dioden auf und die Halbleitereinrichtungen PI und Λ/l bleiben gesperrt. Die Halbleiiereinrirhtung P2, die eine hohe Impedanz hat, ist daher vorgesehen. Solange zwischen den Klemmen 10 und 11 eine Speisespannung liegt, die größer ist als die Schwellwertspannung der Halbleitereinriehtung P2, leitet letztere, und sie ist so ausgelegt, daß dann genügend Strom durch die Z-Diode Z2 fließt, um eine Spannung zu erzeugen, die mindestens gleich dem N-SchwcllwiTt an der Z-Diode Z2 ist und daher die Halbleitereinriehtung NX leitend macht. Wenn die Halbleitereinriehtung /VI leitet, wird selbstverständlich auch die Halbleitereinriehtung Pl leitend, du der die Halbleitereinrichtung Nl durchfließende Strom an der Z-Diode Zl einen Spannungsabfall erzeugt, der größer ist als der P-Schwellwert der Halbleitereinriehtung PI. Man kann sogar bei manchen Anwendungen, wo die Regelung nicht so kritisch ist, die Halbleitereinrichtung

P1 weglassen, wobei dann die Halbleitereinrichiung P2 den Einschaltstrom für die Z-Diode Z2 aufrechterhält, wie oben angedeutet worden ist. Bei einer solchen Abwandlung ist die Regelung der Spannung auf der Leitung 12 etwas schlechter. Beide Schaltungen arbeiten jedoch zufriedenstellend und im Prinzip sehr ähnlich.

Die durch die Schaltungsanordnung 50 erzeugten Referenzspannungen werden dem Regelschaltungsteil 51 über die Leitungen 12 und 13 zugeführt. Genauer gesagt ist die Spannung auf der Leitung 12 eine Steuerspannung, die die Impedanz der Halbleitereinrichtung A/2 steuert, die eine hohe Impedanz im Vergleich zu der der Halbleitereinrichtungen P3, P4, P5 und N3 hat. Die Spannung auf der Leitung 13 ist die eigentliche Referenzspannung, aufgrund derer der Regclschaltungsteil die geregelte Spannung Vcc erzeugt.

Unter typischen Betriebsbedingungen, wenn die Ausgangsspannung Vcc zwischen den Klemmen 10 und 14 größer (also weniger positiv oder stärker negativ) als die zwischen den Klemmen 10 und 13 liegende Referenzspannung ist, leitet die niederohmige Halbleitereinrichtung P5 relativ mehr als die niederohmige Halbleitereinrichtung P4, so daß praktisch der ganze Strom der Halbleitereinrichtung P3 durch die Halbleitereinrichtung P5 fließt. Die Halbleitereinrichtung P4 leitet dagegen verhältnismäßig wenig und ihre Impedanz ist viel größer als die der als Lasttransistor dienenden Halbleitereinrichtung N2. Der Spannungsabfall an der Halbleitereinrichtung Λ/2 fällt daher auf nahezu null ab. wodurch die Halbleitereinrichtung N3 gesperrt wird. Wenn die Halbleitereinrichtung N3 (Längsregeltransistor) sperrt, wird die Ausgangsspannung an der Klemme 14 herabgesetzt (sie wird also weniger negativ oder stärker positiv), da der Klemme 14 von der Klemme 11 kein Strom zugeführt wird.

Wenn dagegen die Spannung '/«-an der Klemme !4 kleiner (also weniger negativ) ist als die Referenzspannung auf der Leitung 13. wird die Halbleitereinrichtung P4 leitend, während die Halbleitereinrichtung P5 gesperrt wird. Es fließt dementsprechend Strom durch die in Reihe liegenden Kanäle der Halbleitereinrichtungen P4und N2 zur Klemme 11. Als Folge dessen nimmt der Spannungsabfall an der Halbleitereinrichtung /V2 zu. da diese eine viel höhere Impedanz hat als die Halbleitereinrichtung P4, und die der Gatt-Elektrode G der Halbleitereinrichtung Λ/3 zugeführte Spannung wird bezüglich X'ss positiver. Die Halbleitereinrichtung iV3 wird entsprechend der an ihrer Gatt-Elektrode liegenden Spannung mehr oder weniger stark leitend Die Ausgangsspannung an der Klemme 14 ist gleich der Spannung Vdd abzüglich des Spannungsabfalls an einem zwischen die Klemmen 10 und 14 geschalteten Verbraucher, der gestrichelt als Widerstand dargestellt ist. Der Spannungsabfall am Verbraucher nimmt zu, wenn der durch die Halbleitereinrichtung N 3 gelieferte Strom zunimmt und nimmt mit abnehmendem Strom durch die Halbleitereinrichtung Λ/3 ab.

Wenn die Ausgangsspannung an der Klemme 14 gleich der Referenzspannung auf der Leitung 13 ist leiten die Halbleitereinrichtungen P4und P5 beide und der Strom von der Halbleitereinrichtung P3 teilt sich auf die Halbleitereinrichtungen P4 und P 5 auf. Die Stromaufteilung bewirkt eine Stabilisierung der Arbeitsweise der Schaltung. In diesem Zustand leitet die Halbieitereinrichtung N 3 genügend, so daß die Spannung V_fr ungefähr gleich der Spannung auf der Leitung 13 ist.

Die Regelschleife enthält nur eine einzige Inversion. Wenn die Ausgangsspannung an der Klemme 14 positiver wird, wird die Spannung an der Gatt-Elektrode G der Halbleitereinrichtung /V3 positiver und dies hat zur Folge, daß die Spannung an der Klemme 14 wieder negativer wird. Dies ist die einzige Inversion im Regelschaltungsteil 51. Wenn nur eine einzige Inversion vorhanden ist, können Regelschwingungen, also Schwingungen in der Ausgangsspannung V_rc, nur im ίο Falle von extrem hochohmigen Verbrauchern auftreten. Bei hochohmigen Verbrauchern ergeben nämlich auch schon kleine Änderungen des Verbraucherstromes große Änderungen der am Verbraucher abfallenden Spannung und damit Schwankungen an der Klemme 14. Solche großen Spaniiungsschwankungen können /u Schwingungen führen, da die Schaltungsanordnung nicht genau genug !olgen und den Spannungshub begrenzen kann. Die für Schaltungsanordnung^! der vorliegenden Art typischen Verbraucher haben jedoch keine so hohen Impedanzen, daß solche unzulässigen Betriebszustände auffeten könnten. Schon bei Verbrauchern, die Ströme im Mikroamperebereich aufnehmen, arbeitet die Regelschaltung extrem stabil. Bei gewissen integrierten Schaltungen sind die Lastströme ziemlich klein. Vorzugsweise ist immer eine gewisse, wenn auch kleine Belastung vorgesehen, um /u gewährleisten, daß für die Spannung an der Klemme 14 eine Verbindung zur Spannung Vpo besteht. Wenn die Lastimpedanz null oder unendlich ist. kann dagegen die Spannung an der Klemme 14 nicht geregelt werden. An die beschriebene Schaltungsanordnung können jedoch ohne weiteres Verbraucher mit Impedanzen zwischen einigen Ohm und einigen Megohm angeschlossen werden.

Die Schaltungsanordnung eignet sich besonders iur die Herstellung als iniegriertc Schaltung, insbesondere COS/MOS-Schaltung. Wenn z. B. die Schaltungsanordnung 50 mittels der üblichen COS/MOS-Herstelungsverfahren gebildet wird, erfolgt bei der Herstellung von p- und η-Kanal MOS-Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp auf einem monolithischen Substrat eine ρ -f- sowie eine η + Diffusion für die Kollektor- und Emitterelektroden de· p- bzw. n-Halbleiterbauelemente. Bei einer η + Diffusion in eine p-f diffundierte Zone entsteht eine p + n+ Übergang. Ein solcher Übergang hat eine zlener-Chartkteristik. Außerdem hat die von einem solchen Übergang erzeugte Zenerspannung einen positiven Temperaturkoeffizienten. Da die Halbleitereinrichtungen N 1, Pl und P2 der Schaltungsan- Ordnung 50 zur Referenzspannungserzeugung negative Temperaturkoeffizienten aufweisen, kann die Schal tungsanordnung so ausgelegt werden, daß sie eine praktisch temperatuninabhängige Spannung liefert. Die Schaltungsanordnung 50 kann zusammen mit dem Regelschaltungsteil 51 unter Anwendung der üblichen COS/MOS-Technik hergestellt werden und man kann auf diese Weise einen hochwertigen Leistungsregler für ein Schaltungs- oder Schaltwerkssystem als integrierte Schaltung auf dem gleichen monolithischen Plättchen bilden.

Die kombinierten Schaltungsanordnungen ergeben also eine Schaltung, die eine veränderliche Last am Ausgang ausregeln, so daß eine im wesentlichen konstante Spannung, die praktisch gleich der Referenzspannung ist entsteht Die vorliegende Schaltungsan ordnung zeichnet sich ferner durch einen im Vergleich zur Maximallast sehr kleinen Eigen-Leistungsverbrauch aus.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der Erfindung war für große Schwankungen der Spannung zwischen den Klemmen 10 und 11 ausgelegt. Die Spannung Von an der Klemme 10 kann z. B. 0 Volt (Massepotential) betragen, während die Spannung Vss an der Klemme 11 zwischen 6 bis über 20 Volt ichwanken kann. Andererseits kann das Potential an der Klemme 11 fest sein und das Potential an der Klemme 10 kann zwischen 6 und 20 Volt schwanken. Der untere Spannungsgrenzwert, bis zu dem die Schaltungsanordnung einwandfrei arbeitet, hängt von den Z-Diodenipannungen und den Schwellwertspannungen der Halbleitereinrichtungen ab.

Es ist ersichtlich, daß die Schaltungsanordnung 50 des dargestellten Spannungsreglers zwei relativ stabile Referenzspannungen auf den Leitungen 12 und 13 liefert, auch wenn die zwischen den Klemmen 10 und 11 liegende Spannung stark schwankt, z. B. zwischen 6 und 21 Volt. Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung steigt der Strom durch die Z-Dioden Z1 und Z 2 nicht wesentlich an, wenn die Speisespannung von beispielsweise 6 auf 21 Volt erhöht wird. Die Spannungsänderungen werden von der Emitter-Kollektor-Strecke der Transistoren Pl und /VI aufgenommen. Man nehme z.B. als erstes an, daß: 1) V_DO=t0 Volt; 2) Vss— Massepotential und 3) die Zenerspannungen der Z-Diiden Z\ und Z2 jeweils 5 Volt sind. Die Emitter-Kollektor-Spannung Vorder Halbleitereinrichtungen P1 und N 1 ist dann jeweils 5 Volt und durch die Reihenschaltung- aus Pl und Z 2 und durch die Reihenschaltung von N1 und Z1 fließen dann vorgegebene Ströme.

Angenommen, VOe steige nun auf 20 Volt an. Die Zencrspannungen Vz der Z-Dioden ändern sich dabei nicht wesentlich und auch der Strom durch die Halbleiterbauelemente (Transistoren) Pl und Nl ändert sich nicht sehr stark. An den Emitter-Kollektor-Strecken der Halbleiterbauelemente Pl und Ni tritt jedoch nun ein höherer Spannungsabfall auf (Vdd— Vz= 15 Volt). Die Z-Dioden, deren Zenerspannung bis zu einem gewissen Grade von den durch sie fließenden Strom abhängt, bleiben praktisch unbeein flußt. Da die Änderungen des die Z-Dioden jeweils durchfließenden Stromes minimal gehalten werden, bleibt auch die Zenerspannung jeder Diode, die der Leitung 12 bzw. 13 zugeführt wird, auf einem im wesentlichen konstanten Wen.

Im Regelschaltungsteil 51 des Spannungsreglers ermöglicht die Verwendung des Halbleiterbauelements (Transistors) /V2 eine sehr hohe Schieifenverslärkung. Das Halbleiterbauelement (Lasttransistor) N2 arbeitet nämlich als Generator für einen relativ konstanten Strom, da das seiner Gatt-Elektrode G zugeführte Potential relativ konstant gehalten wird. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Halbleiterbauelements /V2 stellt daher für Signalströme bzw. Stromschwankungen eine extrem hohe Impedanz dar. Praktisch der ganze Signalstrom, der vom Halbleiterbauelement P4 erzeugt wird, wird also der Gatt-Elektrode G des Halbleiterbauelements N 3 zugeführt.

Die dargestellte Schaltungsanordnung stellt also ein Beispiel der Anwendung der COS/MOS-Technologie auf die Herstellung einer Regelschaltung dar, die sehr wenig Leistung aufnimmt während sie gleichzeitig in dei L.age ist. eine geregelte Spannung für einen großer Lasiimpedanzbereich und große Eingangsspannungs-Schwankungen zu liefern.

Statt einer Z-Diode kann selbstverständlich gegebe nenfaiis auch eine Reihenschaltung mehrerer Z-Diodc verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

«09538/

Claims

Patentansprüche:

1. Integrierte Spannungsregelschaltung mit einem Längsregeltransistor, der in Reihe mit einem Verbraucher geschaltet ist, dessen Spannung geregelt werden soll, und mit zwei zu einem Differenzverstärker geschalteten Transistoren, von denen die Steuerelektrode des ersten Transistors an einer Bezugsspannung liegt, während die des zweiten Transistors von der Verbraucherspannung gesteuert ist, und von denen der eine Transistor mit seiner Ausgangselektrode, welche die Steuerelektrode des Längsregeltransistors steuert, mit einem Lasttransistor als Außenwiderstand in Reihe geschaltet ist, durch den ein im wesentlichen konstanter Strom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsregeltransistor (N 3) ein als Verstärker in Emitterschaltung arbeitender Feldeffekttransistor ist, dessen Emitterelektrode (S) an eine auf einem Betriebspotential liegende Eingangsklemme (11) angeschlossen ist, während seine Kollektorelektrode (D) rnit dem Verbraucher verbunden ist, und daß die beiden Transistoren (P4, P5) des Differenzverstärker sowie der Lasltransistor (N 2) ebenfalls Feldeffekttransistoren sind.

2. Spannungsregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasttransistor (N 2) in Emitterschaltung arbeitet und seine Steuerelektrode (G) an einer im wesentlichen konstanten Vorspannung liegt.

3. Spannungsregelschaltung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Lasttransistor (N 2) vom entgegengesetzten Leiiungstyp ist wie die beiden Transistoren (PA, PS) des Differenzverstärkers.

4. Spannungsregelschaltung nach Anspruch 1. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz des Stromkanals des Lasttransistors (N 2) für gleiche Durchlaßspannungsweite wesentlich größer ist als diejenige jedes der beiden Transistoren (P 4, P5) des Differenzverstärkers und des Längsregeltransistors (N 3).