DE2349462C3

DE2349462C3 - Stabilisationsschaltung für einen konstanten Strom

Info

Publication number: DE2349462C3
Application number: DE2349462A
Authority: DE
Inventors: Walter Richard Tempe Ariz. Davis
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1972-10-03
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1981-06-11
Also published as: FR2201578A1; JPS4972646A; FR2201578B1; US3777251A; DE2349462B2; DE2349462A1; GB1396669A; JPS5414750B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabilisationsschaltung zur Versorgung einer Last mit einem im wesentlichen konstanten Strom nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Schaltung ist aus der DE-OS 22 04 01* bekannt. Die bekannte Schaltung enthält außer der ersten eine zweite Konstantstromquelle sowie eine Standardspannungsquelle und einen Standardwiderstand und benötigt insgesamt mindestens fünf Transistoren.

Weiterhin ist aus der DE-AS 12 93 306 eine Konstantstromschaltung mit einer Konstantstromquelle und einem Lasttransistor bekannt, bei welcher Zener· dioden oder Dioden Verwendung finden, deren Durchbruchsspannung bzw. Schwellspannung als Be* zugsgröße für die Stromstabilisierung dient. Da keine Rückkopplungsschleife vorhanden ist, ist der stabilisierte Strom verhältnismäßig stark von Änderungen des Stromes der Konstantstromquelle abhängig.

Weiterhin ist aus der Zeitschrift »IEEE Journal of Solid-State Circuits« (1969) Seiten 110 bis 122 (Pig. 18) eine Schaltung bekannt, die eine Verstärkungsstufe mit konstanter Verstärkung betrifft. Bei dieser bekannten Schaltung sind mit einem Transistor, der als Verstärkungstransistor für eine Verstärkungsstufe mit konstanter Verstärkung dient, eine Anzahl von Dioden als Kollektorlast in Reihe geschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stabilisationsschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die — auch im Rahmen einer integrierten

Bauweise — einfacher ausführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Konstantsiromquelle zu einem aus einer Diode gebildeten PN-Übergang und zu der Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors in Serie geschaltet ist, daß die Anode der Diode mit der Konstantstromquelle und die Kathode mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden sind, daß die Verbindung zwischen der Diode und dem zweiten Transistor an der

ίο Basis des Lasttransistors liegt, daß der zweite Transistor mit seiner Basis an den Emitter des ersten Transistors und mit seinem Emitter an das Bezugspotential angeschlossen ist, daß der erste Transistor mit seinem Emitter über einen das Steuerpotential für den zweiten

is Transistor liefernden Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist und daß der dynamische Scheinleitwert der Diode im wesentlichen gleich dem Gegenwirkleitwert des zweiten Transistors ist.

Durch die Maßnahmen der Erfindung wird in

vorteilhafter Weise über den ersten Transistor eine Rückkopplung in der Weise geschaffen, daß der zweite Transistor und der angepaßte PN-Übergang bzw. die Diode die Spannungsverstärkung 1 erhalten und damit am Verbindungspunkt dieser beiden Elemente sich unabhängig von der Änderung des Ausgangsstromes der Konstantstromquelle eine konstante Spannung einstellt Diese Spannung dient der Ansteuerung des Lasttransistors, so daß der über diesen Lasttransistor fließende Strom ebenfalls konstant gehalten wird.

Gegenüber der aus der DE-OS 22 iD4 016 bekannten Schaltung hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß insgesamt weniger Steuerelemente benötigt werden und somit der Schaltungsaufwand geringer ist

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in welcher die einzige Figur eine Stabilisationsschaltung für einen Konstantstrom zeigt.

Die Slrom-Stabilisationsschaltung ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 10 versehen und umfaßt die innerhalb der gestrichelten Linie dargestellten Elemente. Die Stabilisationsschaltung 10 ist mit ihrem Eingang 12 an den Ausgang 13 einer Konstantstromquelle 14 angeschlossen, die im vorliegenden Fall aus einem Feldeffekttransistor gebildet wird. Der Feldeffekttransistor wird von einer ersten Spannungsquelle aus bzw. von einer nicht dargestellten Versorgungsquelle angesteuert und ist mit der Klemme 16 an diese angeschlossen. Obwohl die Konstantstromquelle in Form eines Feldeffekttransistors dargestellt ist, kann die

so Erfindung auch für beliebige andere Süromquellen, z. B. in Form eines Widerstandes, verwendet werden, der den Feldeffekttransistor ersetzt.

Die Ausgangsklemme 18 der Stabilisationsschaltung 10 ist über eine Leitung 22 mit einer Lust 20 verbunden, die ebenfalls an die Versorgungsspannung im Punkt 24 angeschlossen ist, wobei diese Versorgungsspannung in

der Regel von der Spannungsversorgung für den

Feldeffekttransistor verschieden ist. Die Stabilisationsschaltung 10 umfaßt eine Diode 26,

deren Anode über die Leitung 28 mit der Konstantstromquelle 14 verbunden ist. Die Ksithode 30 dieser Diode liegt am Kollektor 32 eines zweiten Transistors 34. Ein erster Transistor 36 liegt in einem Rückkopplungszweig und ist mit seiner Basis 38 im Punkt 66 an den Ausgang der Konstantstromquelle und die Anode der Diode 2ft angeschlossen. Der Kollektor 40 des Transistors 36 liegt über eine Leitung 39 an der Klemme 16 für die Spannungsversorgung, an welcher die

Konstantstromquelle 14 liegt. Der Emitter 42 des Transistors 36 ist über eine Leitung 44 mit der Basis 46 des Transistors 34 verbunden und liegt ferner über einen Widerstand 48 an Masse, Der Emitter 50 des Transistors 34 ist ebenfalls an Masse angeschlossen.

Die ausgangsseitige Stufe 52 der Stabilisationssehaltung umfaßt einen Transistor 54, dessen Basis 56 mit dem Kollektor 32 des Transistors 34 verbunden ist Der Kollektor 58 des Transistors 54 ist mit der Last 20 über die Klemme 18 verbunden, wogegen der Emitter 60 des Transistors 54 über einen Widerstand 62 an Masse liegt

Der dynamische Scheinleitwert der Diode 26 ist im wesentlichen gleich dem Gegenwirkleitwert des Transistors 34. Die Spannungsverstärkung eines Transistors ist gleich dem Gegenwirkleitwert, multipliziert mit dem Lastwiderstand bzw. gleich dem Gegenwirkleitwert, dividiert durch den Scheinleitwert der Last Der Transistor zeigt somit eine Spannungsverstärkung von 1, wenn der Scheinleitwert der Diode gleich dem Gegenwirkleitwert des Transistors ist Im Betrieb wird unabhängig vom Strom, der von der Konstantstromquelle 14 wegfließt die der Basis des Transistors 54 zugeführte Spannung im wesentlichen konstant gehalten.

Der Transistor 36 in der Rückkopplungsschleife stellt den vom Transistor 34 nach Masse abgeleiteten Strom ein, um dadurch die Spannung am Verbindungspunkt 64 im wesentlichen konstant zu halten, unabhängig von Änderungen in der Versorgungsspannung oder von Änderungen des Feldeffekttransistors der Konstantstromquelle. Die Spannung am Verbindungspunkt 64 kann jedoch in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich sein. Diese Spannungsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur am Verbindungspunkt 64 kompensiert jedoch Änderungen der Basis-Emitterspannung des Transistors 54, so daß ein konstanter Strom am Kollektor 58 desselben erzeugt wird. Zur Erklärung wird angenommen, daß die Last 20 einen Operationsverstärker darstellt, der eine Vorspannung mit im wesentlichen konstantem Bezugsstrom erfordert Dies wird mit Hilfe der Stabilisationsschaltung 10 gemäß der Erfindung sichergestellt Jegliche Änderung des von der Konstantstromquelle 14 abgeleiteten Stromes wird durch die Stabilisationsschaltung in der beschriebenen Weise kompensiert, um den Strom über die Leitung 22 im wesentlichen konstant zu halten.

Wenn man z. B. annimmt daß der von der Konstantstromquelle 14 abgeleitete Strom ansteigt fließt dieser größere Strom über die Diode 26 und die Basis 38 des Transistors 36. Der erhöhte Basisstrom bewirkt einen größeren Stromfluß über den Emitter 42 des Transistors 36. Dieser höhere Strom fließt über den Widerstand 48 und die Basis 46 des Transistors 34. Durch den erhöhten Basisstrom des Transistors 34 wird dessen Kollektorstrom vergrößert, wodurch der überschüssige Strom über die Diode 26 nach Masse abgeleitet wird und damit die Spannung an der Basis des Transistors 54 im wesentlichen koitti&nt bleibt

Betrachtet man diesen Zusammenhalt unter Berücksichtigung der Spannungsverhältnisse, so bewirkt ein sich vergrößernder ausgangsseitiger Strom von der Konstantstromquelle 14 eine entsprechende Vergrößerung der Spannung im Verbindungspunkt 66, die jedoch wegen des Rückkopplungstransistors 36 auch bewirkt daß die Spannung an der Basis des Transistors 34 um den gleichen Betrag ansteigt Da der Transistor 34 die Verstärkung 1 hat wird die Spannung am Kollektor durch die ansteigende Spannung an der Basis verkleinert womit die Spannung im Verbindungspunkt 64 konstant gehalten wird und damit den Strom zur Last 20 nicht beeinflussen kann. Die Stabilisationsschaltung, die lediglich drei Transistoren und eine Diode umfaßt kann sehr einfach als integrierte Schaltung ausgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Stabilisationsschaltung zur Versorgung einer Last mit einem im wesentlichen konstanten Strom, mit einem vom Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle basisseitig angesteuerten und an der gleichen Versorgungsspannung liegenden ersten Transistor, der auf einen emitterseitig über einen Widerstand an ein Bezugspotential angeschlossenen Lasttransistor einwirkt, und mit einem basisseitig von dem ersten Transistor angesteuerten zweiten Transistor, der in einer an die Basis des ersten Transistors geführten Rückkoppelungsschleife liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die fConstantstromquelle (14) zu einem aus einer Diode (26) gebildeten PN-Übergang und zu der Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (34) in Serie geschaltet ist, daß die Anode der Diode (26) mit der Konstantstromquelle (14) und die Kathode mit dem Kollektor (32) des zweiten Transistors (34) verbunden sind, daß die Verbindung (64) zwischen der Diode (26) und dem zweiten Transistor (34) an der Basis (56) des Lasttransistors (54) liegt, daß der zweite Transistor (34) mit seiner Basis (46) an den Emitter (42) des ersten Transistors (36) und mit seinem Emitter (50) an das Bezugspotential angeschlossen ist, daß der erste Transistor (36) mit seinem Emitter (42) über einen das Steuerpotential für den zweiten Transistor (34) liefernden Widerstand (48) mit dem Bezugspotential verbunden ist und daß der dynamische Scheinleitwert der Diode (26) im wesentlichen gleich dem Gegenwirkleitwert des zweiten Transistors (34) ist.