DE2408755A1 - Konstantstromquelle mit einem von der versorgungsspannung und der temperatur unabhaengigen strom - Google Patents

Konstantstromquelle mit einem von der versorgungsspannung und der temperatur unabhaengigen strom

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DE2408755A1 DE19742408755 DE2408755A DE2408755A1 DE 2408755 A1 DE2408755 A1 DE 2408755A1 DE 19742408755 DE19742408755 DE 19742408755 DE 2408755 A DE2408755 A DE 2408755A DE 2408755 A1 DE2408755 A1 DE 2408755A1
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
    • G05F3/222—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • G05F3/227—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a current or voltage as a predetermined function of the supply voltage

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Description

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6 Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai·1
fieilbronn, den o, Febr PT-Ma/sr - HN ?
Konstantstromquelle mit einem von der Vßrsorjuagsspannung und der Temperatur unabhängigen Strom
Zum Betrieb von Transistorschaltungen werden Gleichstromquellen benötigt, die einen gegenüber dem Lastwiderstc.nd hohen Iimem-riderstand aufweisen und möglichst stabil sind. Eine wesentliche Anforderung an diese Gleichstromquelle besteht darin, daß der Strom unabhängig von der V'ersorgun^sspannung sein soll, um auf diese Weise Arbeitspunktverschiebungen dor Schaltung zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die einen von der Versor^ungsgleichspannung und der Temperatur unabhängigen Strom erzeugt.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
509835/0554 ^1n,,,
ORIGINAL INSPECTED
daß die Schaltung zwei Kontplementartransi.-toren T , T
X Z-*
r.uf-,--eist, wobai der Emitter des ersten Transistors T über einen Emitterwiderstand R , an dem im Betrieb die Spannung U,-, abfällt , mit einem Pol und der Emitter des zweiten Transistors T über einem Emitterwidorstand R = n.R mit dem anderen Pol der Versorgungsgleichspannung Uß verbunden ist, daß der Kollektor des zweiten Transistors T mit dem Emitter des ersten Transistors T verbunden ist, daß ein weiterer Transistor T_ vorgesehen ist, durch den einein der beiden anderen Transistoren ein Stromanteil entzogen wird, wobei dieser dritte Transistor über einen Emitterwiderstand R = mR mit einem Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist, daß an den drei Basiselektroden der vorhandenen Transistoren im Betrieb folgende, den Indizes zugeordnete Gleichspannung anliegen:
Ul = Vb ' U2 =
und daß zur Erzielung eines spannungs- und temperaturunabhängigen Kollektorstromes I* des Transistors T die Schaltür so dimensioniert ist, daß folgende Zusammenhänge zwischen den Konstanten K , K , n, m, b gelten:
k = nk , l/n = 1+l/b , ■ m = b.
ä X
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Der-Kollektor des zusiitauchen Transistors T kann an verschiedene Stellen der beiden anderen Transistoren ϊ , Τ angeschlossen werden. Vorzugsweise vird der Kollektor des Transistors T ent ι··.-© der mit der Kollektorelektrode oder mit der Emitterelektrode von T oder aber auch mit der Kollektorelektrode von T. verbunden. Die Transistoren T. und
1 · 1
T^ weisen die gleiche Zonenfolge auf.
Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgeraäße Schaltung ist in ö.er Figur 1 angegeben. -
Die Schaltung vreist die beiden komplementären Transistoren T und T0 auf, die beide in Emitterschaltung betrieben -werden.
Der Transistor T ist beispielsweise ein npn-Transistor; dann ist der Transistor T ein pnp->Transistor. Der Kollektor des
Transistors T -ist rait der Emitterelektrode des Transistors T *£ X
verbunden.- Beide Elektroden sind über den gemeinsamen Widerstand It mit dem negativen Pol der Versorgungsgleichsparmung U verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors T ist über den V'iclerstand R = n.R an den positiven Pol der Versorgungsspannung,*· quelle angeschlossen. Der Kollektoranschluß des Transistors T ist mit dem gleichen Pol der Versorgungsspannungsquelle über den Lastwiderstand R1 verbunden. Durch diesen Lastwiderstand soll der konstante Strom I* fließen, der am Lastwider-
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stand RT eine dem Strom I* entsprechende und somit gleichfalls vorgegebene Spannung erzeugt. Zwischen der Basiselektrode des Transistors T und dem negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle liegt die Spannung U = K„.U„. Der Faktor K bestimmt somit den an der Basiselektrode von T anliegenden Spannungsanteil der Versorgungsspannung U„, Die Spannung U -wird beispielsweise mit Hilfe eines Basisspannungs· teilers aus den Widerständen R. und R1- gewonnen.
In entsprechender Weise liegt zwischen der Basiselektrode des Transistors T und dem negativen Pol der Verscrgungs-
Spannungsquelle d0^ Spannung U = U„ - K2»U_. Der Faktor K bestimmt somit den zwischen der Basiselektrode von T0 und dem positiven Pol der Versorgungsspannung anliegende:! Anteil der Versorgungsspannung. Auch diese Spannung U läSt sich beispielsweise mit Hilfe eines Basisspannmigstcilsrs aus den Widerständen R,- und R realisieren.
Der npn-Transistor T ist über den Emitterwiderstand R =mR mit dem negativen Pol der Versorgungsspannung verbunden, während der Kollektor von T„ beispielsweise mit dem Emitter
von T verbunden ist. An der Basiselektrode von T liegt die ^ J
Spannung U = bUτ^^1 wobei Un die am Widerstand R. abfallende .j -tti κι 1
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_ 5 —
Spannung ist. Durch den Transistor T0 wird dem Transistor T , der an dio £n.itterstrecke des Transistors T einen Strom der Größe I liefert, ein Strom Strom I„ entzogen, durch den temperaturbedingte Veränderungen des Stromes I0 ausgeglichen werden.
Bei der geschilderten Schaltung gilt für den durch den Lastwiderstand RT fließenden konstanten Strom I*:
JU
R. II. n..R. nR. m.R. m.R. 1 1 ' 1 1 1 1
Aus der Bedingung, daß der Strom I* unabhängig von der Versorgungsgleichspannung sein soll, ergibt sich die Vor schrift;
Aus der weiteren Bedingung, daß der Strom 1* auch temperatur-"' abhängig sein soll, ergeben sich die weiteren Vorschriften:
i/n = 1 + 1/b
m = b
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"werden dies η Vorschriften bei der Dimensionierur.- C2r Schaltung eingehalten, erh'tlt man einen über der Terrp-sre.tur und der Versorgunjrsgleichspannung konstanten Stron 1* durch den Lastriderstand R .
JL
Beispielsweise wird vorgeschrieben, daß der Stron I* = ImA groß sein soll. Wann man die ¥arte für k = i/2, b = 1, und R = ikOhm annimmt, ergibt sich aus den oben angeführten Gleichungen:
n = 0,5i ei = b = Ii und K =0,25
Der Widerstand R muß somit gleich groß sein wie R , während der Understand S nur halb so groß ist wie R . An der Basis von T liegt die halbe Yersorgungsspannung, an der Basis von T0 liegen 75 1* der Versorgungsspannung, An der Basis von T liegt die Spannung ü = hURi = ^-I*.^1 = ixlmÄxlkOhm = 1 Volt.
Die Versorgungsspannung U beträgt beispielsweise 10 YoIt, In Versuchen hat sich gezeigt, daß der Strain I* auch über einen Temporaturboreich von 150 C absolut konstant bleibt.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    ( l)JKonstantstromquclle mit einem von der Versorgungsspannung und der Temperatur unabhängigen Strom, dadurch gekcnzeichnet, daß die Schaltung zwei Komplementärtransistoren T , T aufweist, wobei der Emitter des ersten Transistors,über einen Eiäitterwiderstand H1, an dem im Betrieb die Spannung U_ abfällt, mit einem Pol und der Emitter des zweiten Transistors T
    über einen Ein itJc erwiderst and R = nR mit eiern anderen FoI der Versorgungsgleichspannung U„ verbunden ist,;daß der Kollelttor des zweiten Transistors T mit dem Emitter des ersten Transistors T verbunden ist, daß ein weiterer Tran-' sistor T vorgesehen ist, durch den einem der beiden anderen Transistoren T- , T0 ein Stromanteil entzogen wird, wobei dieser dritte Transistor T über einen Emitterwiderstand R = mR mit einem Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist, daß an den drei Basiselektroden der vox-handenen Transisto-ren im Beirieb folgende, den Indizes zugeordnete Gleichspannungen anliegen:
    Ü2 =
    509835/0554
    und daß zur Erzielung- sines spanr.ungs- und tenperaiurunabhe.ngigen Kellektorstromes I* des Transistors T1 cie Schaltung so dimensioniert ist, daß folgende Zusammenhänge ziv-isehen den Konstanten k.,kon,m,b gelten:
    = nk , l/n s 1+1/b..
    m '= b.
  2. 2) Konstant stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zusätzlichen Transistors T mit der Enitterelektrode von T1 mit der Kollektorelektrode von T oder mit der Kollektorelektrode von T verbunden ist,
    έ* J-
    während die Emitterelekti-ode des zusätzlichen Transistors T über den EmittcridLderstand R„ mit einem Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist.
  3. 3) Konstantstronquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren T und T die gleiche
    1 j
    Zonenfolge aufveisen.
  4. 4) Konstantstromquelle nach einem der vorangehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren T und T npn-Transii&>i~eii sind, deren Emitterelektroden über dio zugehörigen Emitterwiderständen R. bzvi Il mit dem negativen Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist, während der
    509835/0554
    Tr ens .ίσ χ or T^ eir. pnp-Transistor ist, dessen Emitterelektrode, über uüsi Eirsi tterwiders tnnd Hn ir.xx. dem positiven Pol der Vprüorgunjsspannung verbunden ist.
    B09835/0554
    to
    Leerseite
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