DE2414429A1

DE2414429A1 - Schaltungsanordnung zur ableitung von reststroemen

Info

Publication number: DE2414429A1
Application number: DE19742414429
Authority: DE
Inventors: Klaus Streit
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-03-26
Filing date: 1974-03-26
Publication date: 1975-10-02
Also published as: JPS50134355A; GB1497439A

Description

R. 2000

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH G^-VIBH, 7 STUTTGART 1 Schaltungsanordnung zur Ableitung von Rastströmen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ableitung von Restströmen vorzugsweise in monolitisch integrierten Schaltungsanordnungen, mit einem Transistor, dessen Kollektor an einen ersten Knoten angeschlossen ist, von dem die Restströme abgeleitet werden sollen, und dessen Emitter mit einem zweiten Knoten in Verbindung steht, wobei der zweite Knoten vorzugsweise eine der Klemmen der Versorgungsspannung ist.

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Restströme treten vor allem bei Transistorschaltungsanordnungen in Erscheinung, die als Schalter benützt werden. Im gesperrten Zustand eines Transistors ist nämlich sein Kollektorstrom nicht unendlich klein, sondern er ist ungleich Null und stark von der Temperatur abhängig. Bei einer Vielzahl von Transistorstrukturen z.B. in einem monolitisch integrierten Schaltkreis können sich diese Restströme sehr unangenehm bemerkbar machen, vor allem, wenn dem als Schalter arbeitenden Transistor eine Verstärkerstufe nachgeschaltet ist. Es sind daher Vorkehrungen zur Ableitung dieser Restströme zu treffen, wobei die Einrichtung zur Ableitung nach Möglichkeit die gleiche Temperaturabhängigkeit' haben sollte wie der durch den Transistor fließende Reststr'om.

In der Zeichnung ist in Figur 1 eine bekannte Schaltungsanordnung zur Ableitung der Restströme angegeben. Mit

10 ist hier ein Schalttransistor gekennzeichnet und mit

11 dessen Steuartransistor. Eine den Schaltvorgang auslösende Signalspannung ist an die'Basis des Steuertransistors 11 vom PNP-Typ anschließbar. Während der Emitter dieses Steuertransistors 11 mit einer Plusleitung 12 verbunden ist, ist sein Kollektor über einen Widerstand 13 mit einem Knotenpunkt 14 gekoppelt, an den die Basis des Schalttransistors 10 angeschlossen ist. Der Ausgang 16 der Schaltungsanordnung entspricht dem Kollektor des Schalttransistors 10 vom NPN-Typ und dessen Emitter ist mit einer Minusleitung 18 verbunden. Zwischen den Knotenpunkt 14 und einem weiteren Knotenpunkt 19, der auf der Minusleitung 18 liegt, ist eine Reihenschaltung aus einem NPN-Transistor 20 und einem Widerstand 21 angeordnet.

Die Basis dieses NPN-Transistors 20 liegt an einer Verbindungsstelle 22 einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 23 und einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode 24 zwischen der Plusleitung 12 und der Minusleitung .18.

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Der leitende Zustand des Schalttransistors 10 wird herbeigeführt, in dem der Steuertransistor 11 über seine Basis leitend gesteuert wird und so der Basis des Schalttransistors 10 über den Widerstand 13 Strom zuführt, wodurch der Schalttransistor 10 ebenfalls leitend wird. Der Steuertransistor 11 und der strombegrenzende Widerstand 13 sind hier als Beispiel für eine Ansteuerschaltung gedacht und können durch eine andere Schaltung ersetzt werden. Soll der Schalttransistor 10 gesperrt werden, so wird der Steuertransistor 11 durch ein geeignetes Signal an seiner Basis gesperrt. Eine Sperrung des Schalttransistors 10 gelingt jedoch nur unvollkommen, besonders bei hohen Temperaturen. Vielmehr bleibt ein Kpllektorreststrom im Schalttransistor 10 bestehen. Dieser entsteht dadurch, daß sowohl der Kollektorreststrom des Steuertransistors 11 als auch der Kollektorbasisreststrom des Schalttransistors 10 als Basiströme vom Schalttransistor 10 zum Kollektorreststrom im Schalttransistor 10 verstärkt werden, falls nicht eine Ableitung vorgesehen ist. Zur Minusleitung 18 soll sowohl der Reststrom aus dem Steuertransistor 11 als auch der Kollektorbasisreststrom aus dem Schalttransistor 10 geleitet werden. Dabei muß die Basis-Emitterspannung des Sehalttransistors so klein werden, daß sein Kollektorreststrom praktisch Null ist.

Der Transistor 20 wirkt in dieser Schaltungsanordnung als Konstantstromquelle zur Ableitung der schädlichen Rsstströme. Im Falle der Ansteuerung des Schalttransistors 10 leitet jedoch der Transistor 20 auch einen Teil des Ansteuerstromes ab. Um diesen Anteil klein zu halten muß der Widerstand 21 einen hohen Wert aufweisen, was jedoch hinsichtlich der Integration wieder von Nachteil ist. Außerdem besitzt der Konstantstrom durch den Transistor 20 nicht die gewünschte Temperaturabhängigkeit, um eine Ableitung der Restströme bei jeder Temperatur zu gewährleisten.

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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Schaltungsanordnung zur Ableitung von Restströmen, deren Temperaturverhalten dem der Rsstströme angepaßt ist und die keine hochohmigen Widerstände benötigt.

Die Au-f-gabe^er Erfindung wird gemäß der Aufgabe dadurch gelöst, daß Basis und Emitter eines Transistors zwischen einem Abgriff und dem Fußpunkt eines Spannungsteilers angeschlossen sind und daß Fußpunkt und Eingang des Spannungsteilers parallel zu einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode liegen.

Drei Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben und näher erläutert. Es zoigen:

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ableitung von Restströmen,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Ableitung mehrerer Restströme gleichen Wertes, und

Fig. ¹J eine Schaltungsanordnung zur Ableitung von Restströmen mit unterschiedlichen Werten.

In Fig. 2 liegt zwischen der Plusleitung 12 und der Minusleitung 18 eine Reihenschaltung zweier Transistoren 11 und 20 vom PNP-Typ bzif. NPN-Typ. Zwischen den beiden Transistoren 11 und 20 befindet sich noch der Widerstand 13· Die Schaltungsanordnung ist im Grunde genommen bis auf die Ansteuerung identisch mit der im Stand der Technik zitierten. An den Knotenpunkt 14 zwischen den Widerstand 13 und den Transistor 20 ist auch hier die Basis des Transistors 10 angeschlossen, dessen Kollektor den Ausgang l6 bildet und dessen Emitter mit der Minusleitung 18 verbunden ist.

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Die Basis des Transistors 20 ist mit einem Abgriff 30 eines Spannungsteilers 31 gekoppelt. Der Fußpunkt 32 des Spannungsteilers 31 ist zu dem Knotenpunkt 19 geführt, der auf der Minusleitung 18 liegt und ein Eingang 32 ist an einem Verbindungspunkt 22 des Widerstandes 23 und der in Durchlaßrichtung geschalteten Diode 24 angeschlossen. Diese Reihenschaltung aus dem Widerstand 23 und der Diode 24 liegt analog zum Stand der Technik zwischen der Plusleitung 12 und der Minusleitung 18.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt von Fig. 2 dargestellt, jedoch mit einer Vielzahl von Transistoren 20a, 20b und 20c. Ihre Basen sind jeweils mit dem Abgriff 30 des Spannungsteilers 31 gekoppelt. Der Spannungsteiler 31 enthält hier ebenfalls die Widerstände 35 und 36 der Fig. 2.

Eine Schaltungsanordnung zur Ableitung von Restströmen unterschiedlicher Größe ist in Fig. 4 dargestellt. Der Spannungsteiler 31 weist hier neben einem Fußpunkt 32 einen Eingang 33 und zwei Abgriffe 30a und 30b auf. Verbunden ist der Abgriff 30a mit der Basis eines ersten Transistors 20d und der Abgriff 30b mit der Basis eines zweiten Transistors 2Qe.

Um den Flächenaufwand für den Widerstand 23 zu beschränken, kann der Widerstand 23 bei monolithischer Integration nicht sehr groß gemacht werden. Infolgedessen fließt durch die Diode 24 ein verhältnismäßig großer Strom. Im Gegensatz dazu soll der Transistor 20 einen kleinen konstanten, jedoch mit steigender Temperatur höher werdenden Strom ziehen. Der Schaltung liegt nun der Gedanke zugrunde, die für das gewünschte große Verhältnis zwischen den beiden Strömen erforderliche Differenz der Spannungen an der Diode 24 einerseits und der Basis-Emitterstrecke des Transistors 20 andererseits nicht über einen Emittergegenkopplungswiderstand 21 analog zum Stand der Technik zu erzeugen, sondern mit Hilfe eines Spannungs-

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tellers aus der Spannung an der Diode 24. Dies bringt gegenüber der Schaltungsanordnung des Standes der Technik die folgenden Vorteile.

a) Freizügige Einstellung eines beliebig kleinen konstanten Stromes durch den Transistor 20,

b) kleinere Spannung an der Basis-Emitterstrecke des Transistors 20 im gesperrten Falle, da der Spannungsabfall am Widerstand 21 der Schaltungsanordnung des Standes der Technik wegfällt.

c) Exponentieller Verlauf des Stromes durch den Transistor 20 mit der Temperatur und damit weitgehende Anpassung an das Temperaturverhalten der abzuleitenden Restströme.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Verwendung der Schaltungsanordnung für mehrere Reststromableitungen. Nach Fig. 3 können an einem parallel zur Diode 24 liegenden Spannungsteiler 31 mehrere, im Beispiel 3 Transistoren 20a, 20b und 20c angeschlossen werden, die an mehreren Stellen einer umfangreicheren Schaltung Restströme ableiten können.

Sind die abzuleitenden Restströme unterschiedlich in ihrer Größe und erfordern sie eine individuelle Anpassung, so kann dies nach Bild vier durch einen parallel zur Diode 24 liegenden Spannungsteiler mit mehreren Abgriffen, im Beispiel sind es zwei, 30a und 30b, geschehen. Die Zahl der Abgriffe am Spannungsteiler 31 sowie ihre Lage ist von der Anzahl der Restströme führende Transistoren abhängig sowie von der Höhe der Restströme.

Bei der Dimensionierung der in den Schaltungsanordnungen verwendeten Widerstände ist für das Verhältnis zwischen dem Strom durch den Transistor 20 zu dem durch die Diode 24 etwa das folgende Verhältnis anzustreben: 1: 10000 bei Raumtemperatur

1: 100 bei maximaler Kristalltemperatur.

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Claims

Ansprüche

^ Schaltungsanordnung zur Ableitung von Restströmen, vorzugsweise in monolithisch integrierten Schaltungsanordnungen mit einem Transistor, dessen Kollektor an einen ersten Knoten angeschlossen ist, von dem die Restströme abgeleitet werden sollen, und dessen Emitter mit einem zweiten Knoten in Verbindung steht, wobei der zweite Knoten vorzugsweise eine der Klemmen der Versorgungsspannung ist, dadurch gekennzeichnet, daß Basis und Emitter des Transistors (20) zwischen einem Abgriff (30) und dem Fußpunkt (19) eines Spannungsteilers (31) angeschlossen sind und daß Fußpunkt (19) und Eingang (32) des Spannungsteilers (31) parallel zu einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode (24) liegen.

²· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (31) so dimensioniert ist, daß der Transistor (2 0) im aktiven Bereich eine temperaturabhängige Konstantstromquelle bildet und der Strom durch den Transistor (20) kleiner ist als der durch die Diode (24) fließende Strom.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des durch den Transistor (20) fließenden Stroms zu dem durch die Diode (24) fließenden bei der maximalen Kristalltemperatur vorzugsweise etwa 1:100, bei Raumtemperatur, vorzugsweise etwa 1:10000 beträgt.

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1|.'Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen von mehr als einem Transistor (20a, 2Ob₃ 20c) am Abgriff (30) des Spannungsteilers (31) liegen.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Abgirff (30a, 30b) am.Spannungsteiler (3D vorgesehen ist, an welche die Basen verschiedener Transistoren (2Od, 2Oe) angeschlossen sind.

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