DE2408755B2 - Konstantstromquelle mit einem von der versorgungsspannung unabhaengigen strom - Google Patents

Konstantstromquelle mit einem von der versorgungsspannung unabhaengigen strom

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DE2408755B2 DE19742408755 DE2408755A DE2408755B2 DE 2408755 B2 DE2408755 B2 DE 2408755B2 DE 19742408755 DE19742408755 DE 19742408755 DE 2408755 A DE2408755 A DE 2408755A DE 2408755 B2 DE2408755 B2 DE 2408755B2
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    • 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

ty, - λ, Ub, U2= Ub- Ic2Ub, U3- b Ur1 und daß zur Erzielung eines spannungs- und temperaturunabhängigen Kollektorstromes I* des ersten Transistors (Ti) die Schaltung so dimensioniert ist, daß folgende Zusammenhänge zwischen den Konstanten A:,, Ar2, n, m, bgelten:
Jt2=Tj Art, Mn— \ +\lb,m = b.
2. Konstantstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des dritten Transistors (T3) mit der Emitterelektrode oder der Kollektorelektrode des zweiten Transistors (T2) oder mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors (Ti) verbunden ist, während die Emitterelektrode des dritten Transistors (T3) über den dritten Emitterwiderstand (R3) mit einem Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist.
3. Konstantstromquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und dritte Transistor (Ti und T3) die gleiche Zonenfolge aufweisen.
4. Konstantstromquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und dritten Transistoren (Ti und T3) npn-Transistoren sind, deren Emitterelektroden über die zugehörigen Emitterwiderständen (R\ bzw. R3) mit dem negativen Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist, während der zweite Transistor (T2) ein pnp-Transistor ist, dessen Emitterelektrode über den zweiten Emitterwiderstand (R2) mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist.
Emitterwiderstand (R2 = η R1) mit dem anderen Pol der vTreorgungsgleichspannung verbunden .st und ferner Ir Kollektor des zweiten Transistors mit dem Emitter H« ersten Transistors verbunden ist. Eine derartige s SchaUung"st aus der Zeitschrift »Wireless World«, Dez. 66 Seite 609, bekannt.
7m Betrieb von Transistorschaltungen werden Gleichstromquellen benötigt, die einen gegenüber dem Lastwiderstand hohen Innenwiderstand aufwe.sen und
"infweÄ^Anforderung an diese Gleichstromquellen besteht darin, daß der Strom unabhängig von Her Versorgungsspannung sein soll, um auf diese Weise Arbeitspunktverschiebungen der Schaltung zu vermeid6Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, deren Strom zusätzlich zu der Unabhängigkeit von der Versorgungsgleichspannung auch von der Temperatur unabhängig .st.
Die genannte Aufgabe wird bezüglich der vorausgesetzten Anordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein dritter Transistor vorgesehen ist, durch den einem der beiden anderen Transistoren ein Stromanteil entzogen wird, wobei dieser dritte Transistor über einen dritten Emitterwiderstand Rj-mRi mit einem Pol der Versorgungsgleichspannung Ub verbunden ist, daß an den drei Basiselektroden der vorhandenen Transistoren im Betrieb folgende, den Indizes zugeordnete Gleichspannungen anliegen:
3 = b Um,
60
Die Erfindung betrifft eine Konstantstromquelle mit einem von der Versorgungsspannung unabhängigen Strom, in einer Schaltung aus zwei Komplementärtransistoren, wobei der Emitter des ersten Transistors über einen ersten Emitterwiderstand (Äi), an dem im Betrieb eine Spannung (Ur \) abfällt, mit einem Pol und der Emitter des zweiten Transistors über einen zweiten C/, = A:, I/a IZ2= ye-
und daß zur Erzielung eines spannungs- und temperaturunabhängigen Kollektorstromes F des ersten Transistors die Schaltung so dimensioniert ist, daß folgende Zusammenhänge zwischen den Konstanten Ar,, Ar2, n, m, b gelten:
Ar2 = η Ar,, l/n= 1 + \lb, m = b.
Der Kollektor des dritten Transistors kann an verschiedene Stellen der beiden anderen Transistoren angeschlossen werden. Vorzugsweise wird der Kollektor des dritten Transistors entweder mit der Kollektorelektrode oder mit der Emitterelektrode des zweiten Transistors oder aber auch mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors verbunden. Der erste und dritte Transistor weisen die gleiche Zonenfolge auf.
Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgeinäße Schaltung ist in der F i g. 1 angegeben.
Die Schaltung weist die beiden komplementären Transistoren Ti und T2 auf, die beide in Emitterschaltung betrieben werden. Der erste Transistor Ti ist beispielsweise ein npn-Transistor; dann ist der zweite Transistor T2 ein pnp-Transistor. Der Kollektor des Transistors T2 ist mit der Emitterelektrode des Transistors T, verbunden. Beide Elektroden sind über den gemeinsamen ersten Emitterwiderstand R\ mit dem negativen Pol der Versorgungsgleichspannung Ub verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors T2 ist über den zweiten Emitterwiderstand R2 = η ■ R\ an den positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle angeschlossen. Der Kollektoranschluß des Transistors Ti ist mit dem gleichen Pol der Versorgungsspannungsquelle über den Lastwiderstanu Rl verbunden. Durch diesen Lastwiderstand soll der konstante Strom /* fließen, der am Lastwiderstand Rl eine dem Strom /* entsprechende und somit gleichfalls vorgegebene Spannung erzeugt. Zwischen der Basiselektrode des Transistors Ti und dem
negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle liegt die Spannung U\ — K\ ■ Ub- Der Faktor K\ bestimmt somit den an der Basiselektrode von ΤΊ anliegenden Spannungsanteil der Versorgungsspa^nung Ub- Die Spannung U\ wird beispielsweise mit Hilfe eines Basisspannungsteilers aus den Widerständen R4 und A5 gewonnen. In entsprechender Weise liegt zwischen der Basiselektrode des Transistors 72 und dem negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle der Spannung U2 = Ub-K2-Ub- Der Faktor K2 bestimmt somit den zwischen der Basiselektrode von T2 und dem positiven Pol der Versorgungsspannung anliegenden Anteil der Versorgungsspannung. Auch diese Spannung LZ2 läßt sich beispielsweise mit Hilfe eines Basisspannungsteilers aus den Widerständen R6 und Ri realisieren.
Der npn-Transistor T3 (dritter Transistor) ist über den dritten Emitterwiderstand R3 = m ■ R\ mit dem negativen Pol der Versorgungsspannung verbunden, während der Kollektor von T3 mit dem Emitter von T2 verbunden ist. An der Basiselektrode von T3 liegt die Spannung Ui = b Uru wobei Um die am Widerstand R\ abfallende Spannung ist. Durch den Transistor T3 wird dem Transistor T2, der an die Emitterstrecke des Transistors 71 einen Strom der Größe I2 liefert, ein Strom /3 entzogen, durch den temperaturbedingte Veränderungen des Stromes I2 ausgeglichen werden.
Bei der geschilderten Schaltung gilt für den durch den Lastwiderstand RL fließenden konstanten Strom /*:
K1
Aus der Bedingung, daß der Strom /'unabhängig von der Versorgungsgleichspannung sein soll, ergibt sich die Vorschrift:
Ic2 = η k\
Aus der weiteren Bedingung, daß der Strom /* auch temperaturabhängig sein soll, ergeben sich die weiteren Vorschriften:
l/„ =1
m = b.
Werden diese Vorschriften bei der Dimensionierung der Schaltung eingehalten, erhält man einen über der Temperatur und der Versorgungsgleichspannung konstanten Strom /'durch den Lastwiderstand Rt.
UR
m ■ R1
Beispielsweise wird vorgeschrieben, daß der Strom /*= 1 mA groß sein soll. Wenn man die Werte für k] = '/2, b=\ und Ri = 1 kOhm annimmt, ergibt sich aus den oben angeführten Gleichungen:
fl = 0,5; /7J = b= 1; und K2 = 0,25
Der Widerstand R3 muß somit gleich groß sein wie R\, während der Widerstand R2 nur halb so groß ist wie Ri. An der Basis von Γι liegt die halbe Versorgungsspannung, an der Basis von T2 liegen 75% der Versorgungsspannung. An der Basis von T3 liegt die Spannung
U3 = bURi = b-I'-Ri = 1-lmAlkOhm = IVoIt.
Die Versorgungsspannung Ub beträgt beispielsweise 10 Volt. In Versuchen hat sich gezeigt, daß der Strom /* auch über einen Temperaturbereich von 150° C absolut konstant bleibt.
Hierzu 1 Blatt Zcichnunucn

Claims (1)

Patentansprüche: 30
1. Konstantstromquelle mit einem von der Versorgungsspannung unabhängigen Strom, niit einer Schaltung aus zwei Komplementärtransistoren, wobei der Emitter des ersten Transistors über einen ersten Emitterwiderstand (Ri), an dem im Betrieb eine Spannung (Ur\) abfällt, mit einem Pol und der Emitter des zweiten Transistors über einen zweiten Emitterwiderstand (R2= π R{) mit dem anderen Pol der Versorgungsgleichspannung verbunden ist und ferner der Kollektor des zweiten Transistor mit dem Emitte·- des ersten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Transistor (T3) vorgesehen ist, durch den einem der beiden anderen Transistoren (Ti, T2) ein Stromanteil entzogen wird, wobei dieser dritte Transistor (T3) über einen dritten Emitterwiderstand R3 = m R] mit einem Pol der Versorgungsgleichspannung (Ub) verbunden ist, daß an den drei Basiselektroden der vorhandenen Transistoren im Betrieb folgende, den Indizes zugeordnete Gleichspannungen anliegen:
DE2408755A 1974-02-23 1974-02-23 Konstantstromquelle mit einem von der Versorgungsspannung unabhängigen Strom Expired DE2408755C3 (de)

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