DE2437700A1

DE2437700A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung von zwei konstanten spannungen

Info

Publication number: DE2437700A1
Application number: DE2437700A
Authority: DE
Inventors: Anton Schmoeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2437700B2

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung von zwei konstanten Spannungen.
Es wurden bereits viele Konstantspannungsschaltuneen vorgeschlagen, von denen die meisten'aus mehreren elektrischen Bauteilen, unter anderem einer Zenerdiode, zur Festlegung der Normalspannung bestehen.
Die bekannten einfachen Konstantspannungsschaltungen haben den Nachteil, daß sie nur eine, auf ein bestimmtes Potential der Versorgungsspannung bezogene Spannung liefern. Außerdem ist die erzeugte Normalspannung dabei von verschiedenen, mit Alterung und Temperatur veränderlichen Eigenschaften der verwendeten Bauteile abhängig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln aus einer in weiten Grenzen veränderlichen Versorgungsgleichspannung konstante Spannungen zu erzeugen, die auf die negative bzw. positive ungeregelte Versorgungsspannung bezogen sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelost, daß an der Eingangsseite einer Regelschaltung - bestehend aus einem Diz-ferenzspannungsverstärker und einem Regeitransistor - ein Referenzelement vorgesehen ist und sich ferner am Emitter des Regeltransistors ein Spannungsteiler befindet, an dem eine auf das Potential, an dem das Referenzelement liegt, bezogende Konstantspannung abgreifbar ist und in dessen Kollektorzweig ein weiterer Spannungsteiler angeordnet ist, an dem eine Konstantspannung abgreifbar ist, die auf das andere Potential der Versorgungsspannung bezogen ist. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die konstanten, auf beide Potentiale bezogenen Spannungen mit äußerst geringem Aufwand, d.h. mit nur drei Halbleiterbauteilen, realisiert werden können. Außerdem bleiben sämtliche temperatur- und alterungsabhängigen Eigenschaften des Transistors ohne Einfluß auf den Spannungsabfall am Spannungsteiler im Emitterkreis.
Bekannte Schaltungen liefern nur Spannungen, die auf das Potential, an dem das Referenzelement liegt, bezogen sind.
Demgegenüber ist es ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß am Widerstand im Kollektorkreis des Transistors zusätzlich eine weitere Spannung zur Verfügung steht, die sich auf das andere Potential der Versorgungsspannung bezieht. Auf diese Weise wird eine der Spannungen nach der Spannung des mit Konstantstrom betriebenen Referenzelementes geregelt, während die andere Spannung an dem son konstantem Strom durchflossenen Widerstand im Kollektorzwet abgegriffen wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in Reihe mit dem Referenzelement eine Konstantstromquelle, bestehend aus einem Transistor und einem Widerstand vorgesehen, die von der am Kollektorwiderstand anliegenden konstanten Spannung versorgt wird. Da das Referenzelement mit konstantem Strom betrieben wird, hat der dynamische Widerstand des Referenzelementes nur einen geringen Einfluß auf die Spannung am Referenzelement.
Außerdem kann mit dem Widerstand der Konstantstromquele und /.
oder mit dem Widerstand im Kollektorkreis des einen Transistors der optimale Strom für das Referenzelement eingestellt werden.
Anstelle des Spannungsteilers im Emitterkreis des Regeltransistors kann auch über dem Referenzelement ein Spannungsteiler angeordnet sein, an dem die konstante Vergleichsspannung für den Differenzspannungsverstärker abgegriffen wird.
Damit wäre auch die abgegriffene Spannung geregelt.
Eine Erweiterung der Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die an den Spannungsteilern abgegriffenen Spannungen durch an sich bekannte Impedanzwandler- bzw. Regelschaltungen in hochbelastbare Spannungen umgesetzt werden; Die Erfindung wird an dem in der Figur dargestellten Ubersichtsstromlauf für ein spezielles Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Konstantspannungsquelle nach der Erfindung besteht aus einer temperaturkompensierten Referenzdiode ZD, einem Operationsverstärker OP in Spannungsfolgerschaltung und den Transistoren T1, T2. Der Operationsverstärker ist so geschaltet, daß er die Spannung am Emitter des Transistors T2 auf die Spannung UZD der Referenzdiode ZD regelt. Diese geregelte, auf die positive Versorgungsspannung bezogene Spannung wird durch den Spannungsteiler R2 geteilt. Die Spannung an diesem Widerstand ist mit UR2 bezeichnet. In Reihe mit dem Referenzelement ZD ist eine Konstantstromquelle, bestehend aus einem Transistor T1 und einem Widerstand Rl, vorgesehen. Am Punkt A kann eine geregelte, auf die positive Batteriespannung bezogene Spannung abgenommen werden.
Am Punkt B steht eine gering belastbare, auf Null-Volt bezogene konstante Spannung zur Verfügung.
Der Operationsverstärker OP steuert mit hoher statischer Verstärkung (keine Gegenkopplung) den Transistor T2 an. lfenn R2 wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Spannungsteiler ausgeführt ist, kann an ihm jede Spannung, die kleiner ist als die Spannung UZD, abgegriffen werden. Da die Spannung über dem Widerstand R2 geregelt wird, liefert der Transistor T2 einen konstanten Kollektorstrom, Dieser Konstantstrom wird ausgenutzt, um an dem Widerstand R3 eine auf die negative Versorgungsspannung bezogene konstante Spannung zu erzeugen.
Diese Spannung dient dabei zur Ansteuerung der Konstantstromquelle T1/R1, die das Referenzelement versorgt. Das Referenzelement wird somit mit konstantem Strom betrieben.
Infolgedessen hängt die Genauigkeit der Referenzspannung im wesentlichen vom Temperaturgang des verwendeten Referenzelementes ab.
Der Widerstand R3 kann selbstverständlich auch als Spannungsteiler ausgeführt werden. Sowohl die am Spannungsteiler R2 gegen die positive Versorgungsspannung, als auch die am Spannungsteiler R3 gegen OV abgegriffenen Spannungen können durch an sich bekannte Impedanzwandler- bzw. Regelschaltungen in hochbelastbare Spannungen umgesetzt werden.
Wird die auf OV bezogene Spannung als geregelte Spannung gewünscht, dann ist das Referenzelement gegen OV anzuordnen, Der Transistor T2 wird dann zu einem npn-Transistor. Die Konstantstromquelle T1/R1 zur Speisung des Referenzelementes ZD liegt in diesem Fall gegen die positive Versorgungsspcnnung.
Der Transistor T1 wird zu einem pnp-Transistor.
4 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. 'Schaltungsanordnung zur Erzeugung von zwei konstanten Spannungen, wobei eine Spannung auf das positive, die andere auf das negative Potential der ungeregelten Versorgungsgleichspannung bezogen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t > daß an der Eingangsseite einer Regelschaltung, bestehend aus einem Differenzspannungsverstärker (OP) und einem stetig regelbaren Verstärkerelement, z.B. einem Transistor (T2), ein Referenzelement (ZD) vorgesehen ist und sich ferner am Emitter des Regeltransistors (T2) ein Spannungsteiler (R2) befindet, an dem eine auf das Potential, an dem das Referenzelement liegt, bezogene Konstantspannung abgreifbar ist und in dessen Kollektorzweig ein weiterer Spannungsteiler (R3) angeordnet ist, an dem eine auf das andere Potential der Versorgungsspannung bezogene Konstantspannung abgreifbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch.1, d ?, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß in Reihe mit dem Referenzelement (ZD) eine Konstantstromquelle (T1/R1) vorgesehen ist, die von der am Kollektorwiderstand (R3) anliegenden konstanten Spannung versorgt wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß über dem Referenzelement (ZD) ein Spannungsteiler angeordnet ist, an dem die konstante Vergleichsspannung für den Differenzspannungsverstärker abgegriffen wird.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an den Spannungsteilern (R2, R3) abgegriffenen Spannungen durch an sich bekannte Impe--danzwandler- bzw. Regelschaltungen in hochbelastbare Spannungen umgesetzt werden.

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