DE2311453A1 - Stabiler strombezugsschaltkreis - Google Patents

Description

"I ^τ~^ΤΛΛ 231 U53

V. _-. *.. K --1ή70

j 6. März 1973

; Gzft/Ra.

i -

Motorola, Inc., Franklin Park, Illinois / USA Stabiler Strombezugsschaltkreis

Die Erfindung betrifft einen stabilen Strombezugsschaltkreis.

Bei monolithisch integrierten Schaltkreisen ist es wünschenswert, Temperatur und spanmmgskompensierte Stromquellen zu schaffen j um die Betriebsströme für die verschiedenen Komponenten auf ,dem integrierten Schaltkreis zu liefern. Um die Fläche auf dem Chip möglichst klein zu machen, das für eine solche stabilisierte Stromquelle verwendet wird, ist es im allgemeinen wünschenswert, eine einzige regulierte und kompensierte stabile Stromquelle als eine Bezugsstromquelle zu verwenden. Der Strom von ^Jner solchen stabilen Stromquelle wird dann verwendet, um die Betriebsströme oder "Spiegel"-Ströme für verschiedene andere Teile des Schaltkreises zu bilden. Dies kann erreicht werden_r indem der stabilisierte Strom durch eine Transistordiode zugeführt wird, wobei die Kollektorbasisnode einer solchen Transistoi-diode mit der Basis eines weiteren Stromquellentransistors IUr einen anderen Teil des Schaltkreise§ angekoppelt ist.

Wenn die Emitter der Transistordiode und der weitere Stramquellentransistor an den gleichen Bezugspunkt oder an den gleichen Spannungsversorgungsanschluß angeschlossen sind, ist der Emitterstrom des weiteren Stromquellentransistors eine Funktion de?.· Emitterflächenabmessungen (emitter area scaling,) dar Transistordiode und eines solchen weiteren Stromquellen— transistors. Wenn diese ^%Eiuitterf längenausdehnung derartig ist,

309849/0801

daß die zwei Transistoren gleichgroße Emittergebiete haben, fließen gleiche Emitterströme in beiden Transistoren.

Der Kollektorstrom des weiteren Stromquellentransistors ist jedoch nicht der gleiche wie der Strom, der von der stabilisierten Stromquelle dem Kollektor der Traiisistordiode zugeführt wird, und zwar wegen des Basis»tromes, der von der Nodedes Basis-Kollektor-Überganges der Transistordiode in die Basis des weiteren Stromquellentransistors fließt. Infolgedessen ist der Kollektorstrom des weiteren Stromquellentransistors gleich dem stabilisierten Bezugsstrom minus zweimal dem Basisstrom eines jeden Transistors. Dieser Basisstrom ist eine Funktion des Beta-Parameters des Transistors und verändert sich wesentlich mit der Temperatur. Somit haben selbst bei Anwendung eines stabilisierten Bezugsstromes zur Vorspannung einer BezugstransistordUode der Emitter strom von sowohl der Transistordiode als ar.zli des weiteren Stromquellentransistors im Schaltkreis beide eine Basisstromabhängigkeit. Weiterhin ergeben sich Veränderungen in dem Kollektorstrom dieses weiteren Stromquellentransistors mit der Temperatur aufgrund der Veränderungen in dem Beta dieser Transistoren. Bei vielen elektronischen Systemen, wie z.B. bei vielsn elektronischen Systemen von Fahrzeugen, ist eine begrenzte Spannungsversorgung erhältlich. Wenn die weitere Stromquelle z.B. für ein Treibstoffeinspritzsystem verwendet wird, um alternierend zwei Kondensatoren mit genau der gleichen Rate zu entladen, ist es wichtig, jeden Kondensator identisch auf die niedrigst mögliche Spannung lineal zu entladen für den maximalen dynamischen Bereich, der von der zur Verfügung stehenden Spannungsquelle erhältlich ist. Durch entsprechende Vorspannung und durch Verbinden der Emitter der zwei Transistoren an den Kollektor öes weiteren Stromquellentransistors wird eine sehr hohe Kollektor impedanz für den ein-

30 98 49/0 801

231U53

gefügten Transistor realisiert. Infolgedessen.kann dieses Verfahren zwei Kapazitäten alternierend sehr genau auf ungefähr 1 Volt linear entladen, Der Entladestrom enthält jedoch Basisstromterme, die einen wesentlichen temperaturabhängigen Strorafehler in den Ladeschaltkreis einführen. Dies muß beseitigt werden.

Schaltkreise zur Beseitigung von Beta-Stromfehlern aus den Strömen, die Anwendungsschaltkreisen von BezugsStromtransistoren zugeführt werden, die von einer stabilisierten Stromquelle gesteuert werden, sind im allgemeinen bekannt. Jedoch war die Fähigkeit für eine alternierende Entladung von zwei Kondensatoren in identischer und linearer Weise auf eine Spannung von i Volt und die Fähigkeit, diese Identität und Linearität von besser als +^ 1 ⁰J₀ über einen weiten Bereich von Umgebungstemperaturveränderungen aufrechtzuerhalten, bei einem praktisch ausführbaren Schaltkreis, der gemäß einer monolithisch integrierten Schaltkreistechnologie hergestellt wurde» bisher nicht möglich.

Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Schaltkreis zu liefern, der in der Lage ist, einen stabilen Ausgangsstrom zu liefern, der einem Bezugsstrom entspricht. . ■ ·

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, zwei im wesentlichen identische Ströme von einem Zweig zu einem anderen alternierend zu schalten.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Basisstrom (Beta)-Veränderungen in einem transistorisierten Schaltkreis, der Strom an einen Anwendungsschaltkreis liefert, zu kompensieren.

309849/0801

Es ist ein noch anderes Ziel dieser Erfindung, identische Ströme alternierend zwischen zwei Zweigen eines Schaltkreises zu schalten, wobei beide geschaltete Ströme zur gleichen 'Stromquelle in Beziehung gesetzt sind.

Es ist ein noch anderes Ziel dieser Erfindung, einen temperaturunabhängigen Strom an eine Anwendungsschaltung zu liefern.

In Übereinstimmung mit einer vorzugsweisen Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt ein Schaltkreis, der in der Lage ist, zwei alternierend geschaltete stabile Ausgangsströme zu liefern, die einem Bezugsstrom entsprechen, eine Bezugsstromquelle, die spannungs- oder temperaturstabilisiert sein kann. Diese Bezugsstromquelie ist in Serie geschaltet mit dem Kollektor-Emitter— Weg eines Paares von Transistoren der gleichen Leitfähigkeitsart, und zwar zwischen dem ersten und zweiten Spannungsversorgrmgsanschluß. Ein dritter Transistor ist mit seiner Basis an aen Verbindungspunkt des Kollektors des ersten Transistors und der Bezugsstromquclle angeschlossen, und sein Emitter ist mit der Basis des ersten Transistors verbunden. Der Kollektor des dritten Transistors ist mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß verbunden. Der dritte Anschluß liefert den Basisstrom für den ersten Transistor, so daß der Emitterstrom des ersten Transictors gleich ist dem Strom von der Stromquelle plus dem dritten Transistor (dies berücksichtigt nicht den Basisstrom des dritten Transistors, da dieser unbedeutend ist). Dieser addierte Strom wird dann dem Kollektor des zweiten Transistors zugeführt. Die Basis des zweiten Transistors und die Basis eines weiteren Stromqüellentransistors, der von der Bezugsstromquelle gesteuert werden soll, werden mit Betriebsstrom versorgt, der von einem vierten Transistor an einer gemeinsamen Node erhalten wird, und die Emitter des zweiten Transistors und

309849/0801

-■ 5 -

des weiteren Stromquellentransistors sind mit den zweiten Spannungsversorgungsansehluß verbunden. Der Kollektor des vielten Transistors ist mit dem ersten Versorgungsanschluß verbunden, und der Basisstrom zu dem vierten Transistor wird ebenfalls von dem dritten Transistor geliefert. Dies veranlaßt den Emitter— strom des vierten Transistors, gleich zu sein der Summe des Basisstromes des zweiten Transistors und des weiteren Stromquellentransistors. Wegen der hinzugefügten Basisstromkoropoiiente, die in den Kollektorstrom des zweiten Transistors eingeführt wird, umfaßt der Kollektorstrom des weiteren Stromquellentransistors auch diese Komponente. Dies kompensiert oder beseitigt die Basisstromkomponente, die von einem Kaskadenschalttransistor hinzugefügt wird, dessen Kollektor-Emitter-Weg in Serie geschaltet ist mit dem Kollektor des weiteren Stromquellentransistors. Diese hinzugefügte Basisstromkomponente wird von Signalen geliefert, die an die Basis des Schalttransistors angeschlossen sind, so daß der Strom an dem Kollektor des Schalt transistors dem Strom der Bezugsstromquelle entspricht. "

In einer genaueren Ausführungsform diesel' Erfindung kann der Kaskadenschalttransistor in der Form eines Differentialpaares von Schalttransistoren vorliegen, wobei jeder seinen Emitter gemeinsam mit dem »Kollektor eines weiteren Stromquellentransistors verbunden hat. Identische Ströme (die sich nur durch unbedeutende Differenzen im Basisstrom der Transistoren des Differentialpaares unterscheiden) können dann alternierend von einer Betriebsspannung bis herab zu i Volt mit Bezug zu einem Punkt eines Bezugspotentials alternierend versorgt werden. Dieser alternierende Betrieb wird dadurch erreicht, daß die zwei Transistoren des Differeniialsehaltpaares alternierend leitend gemacht werden; und.wegen der Kaskadenverbindung sind die Ausgangsimpedanzen der Differential— schalttransistoren hoch.

309849/0801

231U53

Im folgenden wird daher ein monolithisches integriertes Strombezugssystem beschrieben, das eine einzige stabile Bezugsstromquelle verwendet, um die Betriebsströme von Schaltkreisen zu steuern, die als Teil des integrierten Schaltkreises gebildet sind. Veränderungen von derartigen Betriebsströmen mit der Temperatur aufgrund von Veränderungen des Beta der Transistoren, die in dem System verwendet werden, werden kompensiert, indem eine zusätzliche betasibhängige Stromkompcnente dem System zugeführt wird. -

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung

- I

ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt:

Fig. i einen bekannten Beta-Beseitigungsschaltkreis zur Verkopplung eitioc Stromquellentransistors mit einer Bezugsstromquelle,

Pig. 2 ein schematiches Diagramm einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 3 und Λ weitere Ausführun?;sformen der Erfindung.

In Fig. i ist ein Teil eines herkömmlichen Schaltkreises gezeigt, der bei monolithisch integrierten Schaltkreisen zur Anwendung

einer einzigen spannungs- und temperaturstabilisierten Stromführt
quelle 10/, um als ein Bezug zur Lieferung eines stabilisierten Betriebsstromes für andere Teile des Schaltkreises zu arbeiten. In dem in Fig. 1 gezeigten Schaltkreis wird der von einer stabilisierten Bezugsstromquelle 10 gelieferte Strom als Strom "I"

309849/0801

identifiziert und dem Kollektor eines NPN-Transistors Ii zugeführt, dessen Emitter mit einem Bezugspotentialpunkt verbunden ist, als Masse angedeutet.

Die von der Verbindung des Kollektors des Transistors 11 mit der Stromquelle 10 gebildete Node ist mit der Basis eines NPN-Stromquellentransistors 12 verbunden, dessen Emitter über eine Transistordiode 13 mit Masse verbunden ist. Um den Schaltkreis zu sehließen und eine Beseitigung des Basisstromfehlers von dem Kollektorstrom des Transistors 12 zu erreichen, ist

die , die Node am Emitter des Transistors 12 und/Kollektor/Bäsis der Transistordiode 13 an die Basis des Transistors 11 angeschlossen. Der Transistor 12 bewirkt dann Versorgung von Betriebsstrom I an eine geeignete Last lh. Die Last lh kann verschiedene Formen annehmen, wie z.B. ein Differentialschalter, ein Differentialverstärker oder dergleichen, und wird mit einer Quelle von Betriebspotential versorgt, die als B+ in Fig. i angedeutet ist. Dieses Betriebspotential wird ebenfalls für die Stromquelle 10 verwendet.

Die Ströme, die in den verschiedenen Zweigen des Beta-Beseitigungsschaltkreises der Pig. lfließen, sind in Pig. I angedeutet, wobei der Strom "I₀" dem Basisstrom für jeden der Transistoren entspricht. Eine Untersuchung dieser Ströme zeigt, daß der Kollektorstrom für den Transistor 12 gleich ist dem Strom ¹¹I", der von der Stromquelle 10 geliefert wird. Für viele Anwendungen ist erfahrungsgemäß dieser Schaltkreis der Fig. 1 gut ausreichend. Füx- Anwendungen, die ein Schalten des Stromes erfordern, der der Last lh zugefügt wird, oder ein Schalten des Stromes in der Last an eine oder an die andere von zwei Verzweigungen ist offensichtlich, daß zusätzliche Schaltkomponenter» notwendig sind. Das Hinzufügen derartiger Komponenten führt

309849/0801

einen beta- oder basisstrom-temperaturäbhängigen Fehler in den Laststrom ein. Wenn z.B. ein Schalttransistor in der .Last lh angeschlossen wird, muß ein zusätzlicher Basisstrom "It₁" diesem Transistor zugeführt werden, und der Kollektorstrom eines solchen Schalttransistors, dei\dann einem geeigneten Verbraucher-Schaltkreis innerhalb der Last zugeführt wird, unterliegt einem temperaturabhängigen Fehlerstrom "Ig"» obwohl der Transistor einen beta- oder temperaturunabhängigen Strom "I" dem Emitter eines solchen Schalttransistors zuführt.

Da die Basis des Transistors 12 nicht frei ist, sondern an der Node des Kollektors des Transistors 11 mit der Stromquelle 10 angeschlossen sein muß, kann der Transistor 12 nicht als ein Schalt- oder Kippsehalttransistor verwendet werden. Wenn es infolgedessen gewünscht wird, den Strom "I" der Last Ik zuzuführen, ohne eine "I_B" Stromkomponente einzuführen, muß das Schalten zwischen der Stromquelle 10 und der Quelle des B+-Potentials stattfinden.

Das Problem wird noch mehr vergrößert, wenn es notwendig wird, alternierend identische Ströme von einem Weg zu einem anderen zu schalten, wie es z.B. bei Brennstoffeinspritzsystemen notwendig ist, um alternierend genau und identisch ein Paar von Kondensatoren zu entladen. Um ein solches Ergebnis zu erreichen, würde es notwendig sein, den Schaltkreis der Fig. 1 zu verdoppeln, um die Entladung eines jeden der Kondensatoren zu steuern, mit der Notwendigkeit eines Kippschalters, der zwischen der Stromquelle 10 und der Quelle von B+ in jedem der Schaltkreise' angeschlossen ist. Um sicherzustellen, daß die von einer solchen Anordnung geschalteten Ströme identisch sind, wird es notwendig sein, alle Schaltkreiskomponenten eines jeden der beiden Schaltkreise mit den entsprechenden Komponenten des

309849/0801

I - 9 -

anderen Schaltkreises in Übereinstimmung zu bringen. Obwohl dies theoretisch möglich ist, kann es aus optischen Gründen nicht bis zu der Genauigkeit erreicht werden, die von Schaltkreisen gefordert werden, wie z.B. für Brennstoffeinspritzsysteme.

In Fig. 2 ist eine Aüsfiihrungsforin eines Strom-"Spiegel"-

Schaltkreises zur Lieferung eines spannungs- und temperaturstabilisierten Stromes gezeigt, der gleich ist dem Strom, der von einer gesteuerten Stromquelle erhalten wird, und der betaabhängige Stromkomponenten von dem Schaltkreis eliminiert oder beseitigt. 'Zusätzlich können identische temperaturkompensierte Ströme alternierend von einem Kondensator zum anderen geschaltet werden, mit ausgezeichneter Linearität und bei Lastspannungen, die bis herab zu 1 Volt über Masse reichen. Iia. Schaltkreis 'der Fig. 2 sind die Teile, die innerhalb der gestrichelten Linien eingeschlossen sind, vorzugsweise als Teil-eines einzigen monolithisch integrierten Schaltkreises erfaßt, der eine herkömmliche stabilisierte Bezugsstromquclle 20 derart enthält, die ähnlich ist zu der Stromquelle 10 in Fig. 1.

Die Stromquelle 20 liefert einen Strom "1", der temperatur- und spannungsstabiliaiert ist, und dieser Strom umfaßt den Bezugs— strom, der verwendet wird, um den Strom zu bilden, der von anderen Stromquellen verschiedenen Anwendungsschaltkreisen auf dem integrierten Schaltkreischip zugeführt wird. Eine dieser anderen Stromquellen ist ein Stromquellentransistor 22, der einen Strom an einen Differentialschalter 24 liefert, der aus einem Paar von NPN-Transistoren 25 und 26 besteht, deren Emitter gemeinsam mit dem Kollektor des Stromqwellentransistors 22 verbunden sind, dessen Emitter wiederum mit einem geerdeten Verbindungsstück 27 verbunden ist. Ein Paar von externen Kon-

309849/0801

231H53

densatoren 29 und 30 sind über die Verbindungsstücke 31 bzw. .32 mit den Kollektoren der Transistoren 25 und 26 verbunden, und die Transistoren werden alternierend leitend gemacht durch externe Schaltsignale, die einem Paar von Eingangsverbindungsstücken 28A und 28B zugeführt werden. Wenn der Transistor 25 leitend ist, ist der Transistor 26 nichtleitend und umgekehrt.

Die Kondensatoren 29 und 30 werden durch einen geeigneten Verbraucherschal tkreis 34t (der beispielsweise ein volles Injektionssystem umfassen kann) von einer Quelle von B+ auf ein vorbestimnites Potential aufgeladen, synchron mit e'en Sehaltsignalen, die den Stücken 28A und 28B zugeführt werden. Solange wie. der Transistor 25 oder 26, der mit dem entsprechenden Kondensator 29 oder 30 verbunden ist, nichtleitend ist, hält der Kondensator die Ladung, auf die er von dem Schaltkreis "$k aufgeladen wurde. Wenn immer einer der Transistoren 25 oder 26 leitet, entlädt sich der dazu angeschlossene Kondensator mit einer Rate, die von dem Kollek* orstrom bestimmt wird, der von dem Transistor 25 oder 26 gezogen wird. Dieser Strom ist vorzugsweise spannungs- und tempeiaturstabilislßi*t in Übereinstimmung mit dem Bezugsstrom "I", so daß die Entladungsrate oder die Rampe der Entladung von sowohl dem Kondensator 29 als auch 30 gleich ist, linear ist und unabhängig von Veränderungen in der Versorgungsspannung, in der Temperatur und in der Kondensatorspannung. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, den dem Stromquellentransistor 22 zugeführten Strom derartig.zu machen, daß der von den Kollektoren der Transietoren 25 und 26 gezogene Strom gleich ist dem Strom "I", der von üem Stroiaquellentransistor 20 ohne irgendwelche beta-abhängigen StromkoHrponenten geliefert wird.

309849/0801

In dem Schaltkreis der Fig. 2 wird "eine Beta-Beseitigung oder Kompensation durch einen zusätzlichen NPN-Transistor 36 erreicht, dessen Emitter-Kollektor-Weg in Serie geschaltet ist zwischen der Stromquelle 20 und dem Kollektor eines Bezugstxansistors 37, dessen Emitterfläche gleich ist der Emitterfläche des Transistors 22 ,^ um einen Strom zu bilden, -der den Entladewegen der Kondensatoren 29 und 30 zugeführt wird. Der Basisstrom des Transistors 36 wird von- einem zusätzlichen NPN-Steuertransistor 39 zugeführt, dessen Basis mit der Verbindung der Stromquelle 20 mit dem Kollektor des Transistors 36 verbunden ist, und dessen Emitter mit der Basis des Transistors 36 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 39 ist mit dem B+—Verbindungsstück 40 verbunden, das auch das Betriebspotential zu der Stromquelle 20 liefert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erscheint der Basisstrom "Iß"» <*er "on dem Transistor 39 geliefert wird, an dem Emitter des Tranöistors 36, zusätzlich zu dem regulierten Strom "I", der von der Stromquelle 20 geliefert wird. Der Transistor 39 ist so ausgewählt, daß er ein Hochgewinntransistor ist, so daß der von der Basis des Transistors 39 gezogene Strom von der Stromquelle 20 unbedeutend ist. Somit wird im wesentlichen aller Strom "I", der vqn der Stromquelle 20 geliefert wird, dem-Kollektor des Transistors 36 zugeführt.

Ein zusätzlicher NPN-Transistor 42 ist mit seiner Basis an den Emitter des Transistors 39 angeschlossen, und sein Kollektor ist mit dem B+-Verbindungsstück 40 verbunden. Der Emitter des Transistors 42 ist mit den Basen der Transistoren 37 und 22 verbunden, und liefert den Basisbetriebsstrom für diese Transistoren und für möglicherweise noch andere Stromquellentransistoren, die in gestrichelten Linien angedeutet sind, um andere Lasten zu versorgen. Da in dem betrachteten Beispiel die Tran-

309849/0801

sistören 37 und 22 angepaßte Transistoren sind, wird der Basisstrom "Ι_Ώ" von jedem dieser Transistoren gezogen, so daß der Emitter des Transistors 42 einen Strom von "21 "> liefern

JtJ

muß. _ί '

Der Transistor 42 ist ebenfalls ein Transistor mit hohem Gewinn. Der Strom, der seiner Basis von dem Emitter des Transistors 39 zugeführt wird, ist gleich zu "21 ", geteilt durch Beta (B) des Transistors 42. Somit ist der totale Strom, der von der Basis des Transistors. 39 gezogen wird, gleich

^B39

wobei Bjnq ^as Beta des Transistors 42 und B„q das Beta des Transistors 39 ist.

Der Emitterstrom des Transistors 37 ist gleich "I + 2Ι_β" (die Summe seiner Kollektor- und Basis—Ströme), so daß der Emitterstrom des Transistors 22 ebenfalls "I + 2Ι_Ώ" ist. Da der Emitterstrom des Transistors 22 den Strom "I_B ^I! umfaßt, der . seiner Basis von dem Transistor 42 zugeführt wird, ist der Kollektorstrom des Transistors 22 ⁿI + Ij", im Gegensatz zu dem Kollektorstrom "I" des Transistors 12 der Fig. i. Der Grund für diesen erhöhten Kollektorstrom des Transistors 22 wird zwei Paktoren zugeschrieben. Erstens werden die Basisströme _r die den Transistoren 37 und 22 zugeführt werden, nicht mehr von dem regulierten Strom "I" von der Stromquelle 20 erhalten. Stattdessen werden diese Basisströme mittels des Transistors 42 in dem Darlington-Verstärker, bestehend aus den

309849/08Q1

Transistoren 39 und 42, von der Spannungsversorgung geliefert.

Die zusätzliche Komponente *Ι_Β ^η, die dem Kollelctorstrom des Transistors zugeführt wird, ist jedoch notwendig, um den Basisstrom der Schalttransistoren 25 und 26 zu kompensieren. Sobald der eine oder der andere dieser Transistoren leitend wird, fließt ein Strom ¹¹I₁," in den Basis-Eiiiitter-Sehaltkreis des Transistors 25 ([der 26, der leitend ist, und wird dem Kollektorstrom dieser Transistoren hinzugefügt, um einen zusammengesetzten Emitterstrom zu bilden. Somit ist der Emitterstroin des leitenden Transistors der Transistoren 25 und 26 gleich "I + Ig", Vie er von dem Stromquellentransistor 22 bestimmt wird. Die Stromkomponente "Ig" wird jedoch von dem externen Schaltkreis geliefert, der verwendet wird, um die Transistoren 25 und 26 selektiv in Leitung zu schalten, so daß der Kollektorstrom des leitenden der Transistoren 25 oder 26 gleich ist dem Strom "I", der von der Stromquelle 20 geliefert wird. Diese Quelle ist unabhängig von/Basis (Beta)-Stromkoraponenten und daher unabhängig von Veränderungen in der Umgebungstemperatur im gleichen Ausmaß, wie die Stromquelle 20 von derartigen Veränderungen unabhängig ist.

Die in Fig. 2 gez-eigte Schaltung erlaubt die Beseitigung der betaabhängigen,temperaturveränderlichen Stromkomponenten von dem Spiegelstrom, der von den Transistoren 22 zu den Entladestromwegen für die Kondensatoren 29 und 30 in einem Schaltkreis geliefert wird, wo die Kapazitätsrampe herab bis zu einer niedrigen Spannung in der Größenordnung von 1 Volt reicht. Mit einem Potential von einem Volt, das an den Kollektoren der Transistoren 25 oder 26 erscheint, ist es offensichtlich, daß die Spannung an dan Kollektor des Transistors 22 ungefähr 6/10 oder 7/10 -von einem Volt sein kann, wenn die Kondensatoren 29 oder 30 nahezu völlig entladen sind. Der

3Ö9849/080!

231H53

gleiche Strom ^HI" wird aus dem jeweiligen Kondensator

29 oder 30 herausgezogen, der von dem Differentialsehalter ent—
/laden wird, da der Strom von dem Kollektorstrom des Transistor: 22 für beide Entladewege bestimmt wird.

In Fig. 3 ist eine Veränderung der Beta-Kompensationssehaltung der Fig. 2 gezeigt, die anstelle der Schaltung der Fig. 2 verwendet werdep kann, wenn es gewünscht wird. In der in Fig. 3 gezeigten Schaltung sind die Komponenten, die die gleichen sind wie die in Fig. 2 gezeigten Komponenten, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. In dem Schaltkreis der Fig. 3 wurde Jedoch der Transistor 42 durch eine Transistordiode 52 ersetzt, deren Kollektor und Basis beide mit dem Emitter des Transistors 39 verbunden sind. Der Emitter des Transistors 52 liefert dann die Basisströine zu den-Transistorer 37 und 22.

Der Betrieb des Schaltkreises der Figi 3 ist im wesentlichen der gleiche wie der des Schaltkreises der Fig.-2, mit der Ausnahme, daß der Basisstrom, der mittels des Transistors 39 von der Stromquelle 20 gezogen wird, gleich ist su

" iia- ■ ' ■

anstellendes kleineren Basisstromes, der von dem Transistor

in .!.■-'"■■---

39 in der Fig. 2 gezeigten Ausführupgsform gebogen wird, aufgrund des Gewinnverlustes des Transistors 42. Wenn der Trän- ^s sistor 39jedoch ein Transistor mit hohom Gewinn ist, ist die Menge des Stromes, die von der Basis des Transistors 39 aus der.Stromquelle 20 herausgezogen wird, immer noch unbedeutend.

309849/0801

COPY

In Fig. h ist eine Veränderung des in Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltkreises dargestellt, die verwendet werden kann, um zusätzliche basisstromabhängige Komponenten zu dem Kollektorstrom des Stromquellentransistors 22 zuzufügen. Derartige zusätzliche Komponenten können notwendig sein, wenn z.B. die Kollektoren eines jeden der Schalttransistoren 25 und 26 mit den Emittern eines Paares von Transistoren in einem weiteren Differential-

schalter verbunden sind, indem es gewünscht wird, den Ausgang oder die Kollektorströme gleich dem Strom "I" zu haben, der von der Stromquelle 20 geliefert wird, ohne zusätzliche Basisstromfehler einzuführen.

In Fig. 4 sind die Komponenten, die den in Fig. 3 gezeigten Komponenten gleich sind, mit den gleichen Bczugszahlen versehen. Der Transistor 36 ist jedocli in Fig. k durch einen zusätzlichen Transistor 36' ergänzt, der "ein NPN-Transistor ist, dessen Kollektor-Emitt-T-Sehaltkreisweg in Serie geschaltet ist mit dem Kollektor-Emitter-Schaltkreisweg des Transistors 36 zwischen der Stromquelle 20 und dem Kollektor des Transistors 37. Der Transistor 36' wird verwendet, um eine zusätzliche Basisstromkomponente "I„" zu dem Kollektor des Transistors 37 zu liefern, wobei diese BasisStromkomponente von dem Emitter des Transistors 39 erhalten wird und über die· Transistordiode 52 zugeführt wird. Eine zusätzliche Transistordiode 52· ist mit dem Emitter der Transistordiode 52 verbunden, um die Basisströme den Transistoren 37 und 22 zuzuführen.

Die Ströme der verschiedenen Teile des-Schaltkreises sind in der Zeichnung in Fig. k dargestellt und führen zu einem Strom von "I + 2Ij₃" auf dem Kollektor des Transistors 22, der mit einer Last oder mit einem Nutzschaltkreis 60 verbunden ist. Wenn noch mehr Basisstromkomponenten dem Kollektorstrom des Transistors 22 hinzugefügt werden müssen, wegen der Art der

309849/0801

Γ COPY

231U53

Last 60, kann ein kaskadenartiges Anordnen von zusätzlichen Transistoren 36 und Transistordioden 52 angewendet werden, wobei jeder Transistor 36, 36' usw. in der Kaskade eine zusätzliche Basisstromkomponente "Ig" dem Kollektorstrom des Transistors 22 hinzufügt.

Es sollte bemerkt werden, daß jeder auf diese Weise der,\ Schaltkreis der Fig. 4 hinzugefügte Transistor den Basisstrom, der

1
von dem Transistor 39 gezogen, wird, veranlaßt, um einen Wert anzusteigen, der direkt proportional ist dein hinzugefügten Basisstrom "I«"? Wenn der von dem Transistor 39 gezogene Strom hoch genug werden sollte, um eine nicht wünschenswerte Reduzierung in dem Strom "I" zu verursachen, der von der Stromquelle 20 geliefert wird, sollte die Anordnung der Fig. 2 verwendet werden, wobei eine Kaskadenanordnung von zusätzlichen Transistoren 42 angewendet würde, um den zusätzlichen Basisstrom den Transistorer J6 zuzuführen. Der Emitter eines jeden Kaskadentransistdrs h2 wurde dann mit der Basis des nächsten darauffolgenden Transistors k2 in der Kaskade verbunden sein, und an der Basis des nächsten darauffolgenden Transistors 36. Die Kollektoren von allen Transistoren h2 in einem derartigen Schaltkreis werden jedoch mit dem B+-\'erbinduiigsstück hO verbunden sein.

309849/0801

Claims (9)

231U53 - 17 Patentansprüche

1.)Schaltkreis, der in der Lage ist, einen temperaturstabilen Ausgangsstrom entsprechend einem Bezugsstrom zu liefern, mit einer Bezugsstromquelle, ersten und zweiten Gleichetrorespannungs Versorgungsanschlüssen und einem' ersten Trans is toi-, gekennzeichnet durch mindestens einen zweiten Transistor (36), der Kollektor—, Basis— und Emitterelektroden aufweist und* von gleicher Leitfähigkeitsart ist wie der erste Transistor(37) wobei die Kollektor—Emitter-Schaltkreise des zweiten uaü. des ersten Transistors in Serienschaltung mit der genannten Anordnung zwischen der Bezugsstromquelle (iO) und dem zweiten Versorgungsanschluß angeschlossen sind; durch mindestens einem dritten Transistor (39), dessen Basis mit der Stromquelle verbunden ist, und dessen Kollektor-Emitter-Schalt— kreis zwischen dem ersten Spannungsversörgun^sanschluß und der Basis des zweiten Transistors angeschlossen ist; durch Transietoreinrichtungen (k2 oder 52), die den Emitter des dritten Transistors mit den Basen des ersten und des vierten

Transistoren

Transistors (22) verbinden, um diesen/Basisstrom zu liefern, um den ersten und vierten Transistor leitend zu machen, wobei der* Emitter des vierten Transistors Bit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluß verbunden ist, und der Kollektor des vierten Transistors mit einem Stromverwehdungsschaltkreis verbunden ist.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Transistoren von der gleichen Leitfähigkeitsart sind und als Teil eines einzigen monolithischen integrierten Schaltkreises gebildet sind.

309849/0801

231U53

3. Schaltkreis nach Ansprüchen 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoreinrichtungen aus einem fünften Transistor (42) bestehen,, dessen Emitter mit den Basen des ersten und vierten Transistors verbunden ist, deren Basis mit dem Emitter des dritten Transistors verbunden ist, und deren Kollektor mit dem ersten SparmungsversorgungsansehluiJ verbunden ist.

k. Schaltkreis nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren des dritten und vierten Transistors jeweils mit dem ersten SpannungsversorgungsanschLuß verbanden sind, und der Emitter des dritten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist.

5. Schaltkreis nach Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von zweiten (36, 36') und dritten (39, 52, 52») Transistoren, wobei die dritten Transistoren in Kaskade angeordnet sind, wobei, der Emitter eines jeden dritten . Transistors in der Kaskade mit der Ausnahme des letzten Transistors an die Basen des nächstfolgenden dritten Transistors und an die Basis eines entsprechenden zweiten Transistors angeschlossen ist, wobei der Emitter des letzten der dritten Transistoren mit den Basen des ersten und des vierten Transistors verbunden ist, wobei jeder der zweiten Transistoren zu einem Kollektor-Emitter-Schaltkreis in Serienschaltung zwischen der Bezugsstromquelle und dem Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist.

6. Schaltkreis nach Ansprüchen i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoreinrichtungen einen fünften Transistor (52) umfassen, dessen Basis und Kollektor mit dews Eraitter des dritten Transistors verbunden sind, und dessen Emitter

309849/0801

231U53

mit den Basen des ersten und vierten Transistors verbunden ist. '

7. Schaltkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die · ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Transistoren alle als Teil des gleichen monolithischen integrierten Schaltkreises gebildet sind, wobei die Betas der ersten, zweiten und vierten Transistoren einen Strom in dem Kollektor des vierten Transistors erzeugen, der gleich ist dem Strom von der Bezugsstromquelle, modifiziert um einen vorbestimmten betaabhängigen Strom.

8. Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Schal t'trans is tor (25 oder 26), dessen Kollektor-Emitter-Kreis in Serienschaltung zwischen dem Kollektor des vierten Transistors und dem Stromver-· Wendungsschaltkreis angeschlossen ist,,und dessen Basis für eine Verbindung mit einer Quelle für Basisstrom geeignet ist.

9. Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Paar von Schalttransistoren (25> 26), die als ein Differentialschalter miteinander verbunden-sind, wobei ihre Emitter gemeinsam mit dem Kollektor des vierten Transistors verbunden sind, während ihre Kollektoren jeweils mit einem unterschiedlichen Stromverwendungsschaltkreis verbunden sind, und deren Basen mit einer Quelle für Basisstrom verbunden werden können.

309849/0801

L e e r s e i t e