DE2438702A1 - CURRENT STABILIZATION CIRCUIT - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUSPATENT LAWYERS DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS
Dipl. -Ing. Ernst RathmannDipl. -Ing. Ernst Rathmann
Münch.n 71. den 1#2· AuS' 1974 !, Malchloratr. 42Münch.n 71. den 1 # 2 · Au S ' 1974 !, Malchloratr. 42
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Motorola, Inc.Motorola, Inc.
5725 East River Road Chicago, Illinois 60631 USA5725 East River Road Chicago, Illinois 60631 USA
StromstabilisationsschaltungCurrent stabilization circuit
Die Erfindung betrifft eine Stromstabilisationsschaltung zur Erzeugung eines von Schwankungen der Versorgungsspannung sowie von Schwankungen der an einer Bezugsstromschaltung liegenden Spannung unabhängigen Stromes mit guter Temperaturstabilität, mit einer Verstärkerstufe mit der Verstärkung 1 und einer der Verstärkerstufe nachgeschalteten doppelten Emitterfolgerstufe.The invention relates to a current stabilization circuit for generation one independent of fluctuations in the supply voltage and fluctuations in the voltage applied to a reference current circuit Current with good temperature stability, with an amplifier stage with gain 1 and a double one downstream of the amplifier stage Emitter follower stage.
Durch eine zunehmende Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen insbesondere in Form integrierter Schaltkreise ergibt eich ein Bedarf für Stromstabllieationsschaltungen, die einen konstanten Ausgangsstrom liefern, der nur sehr gering von Temperaturänderungen und Spannungsänderungen der Versorgungsspannungen abhängig ist. Dabei sollen dieDue to the increasing miniaturization of semiconductor circuits, particularly in the form of integrated circuits, there is a need for current stabilization circuits that have a constant output current deliver that is only very slightly dependent on temperature changes and voltage changes in the supply voltages. The
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Stromstabilisationsschaltungen eine wesentlich verringerte Verlustleistung aufweisen, um die thermische Belastung der integrierten Schaltung so weit wie möglich zu verringern. Es wurde bereits eine Stromstabilisationsschaltung vorgeschlagen (US-Patentanmeldung 2 94 723 vom 3. Okt. 1972), die dieses Ziel zu erreichen versucht.Current stabilization circuits have a significantly reduced power loss have in order to reduce the thermal load on the integrated circuit as much as possible. There was already a current stabilization circuit proposed (U.S. Patent Application 2 94 723 dated Oct. 3, 1972) which seeks to accomplish this end.
Derartige Stromstabilisationsschaltungen sind insbesondere wichtig, wenn sie zur Ansteuerung von Operationsverstärkern dienen und einen verhältnismäßig konstanten Bezugsstrom liefern müssen. Die Amplitude des Bezugsstromes kann sich ändern entweder in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung oder in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Wenn Letzteres der Fall ist, wird die Wirkungsweise des Operationsverstärkers stark beeinträchtigt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der von der Bezugs stromquelle gelieferte Strom für die Vorspannung des Operationsverstärkers verwendet wird.Such current stabilization circuits are particularly important when they are used to control operational amplifiers and have to supply a relatively constant reference current. The amplitude of the The reference current can change either depending on the supply voltage or depending on the ambient temperature. If the latter is the case, then the operation of the operational amplifier becomes severely impaired. This is particularly the case when the current supplied by the reference current source is used for the bias voltage of the operational amplifier is used.
Es sind eine Vielzahl von Schaltungen bekannt, mit denen ein einer Last zugeführter Strom stabilisiert wird, um ihn auf einem konstanten Wert zu halten. Diese Schaltungen reagieren immer noch verhältnismäßig empfindlich auf Temperaturänderungen in der Stromversorgung und haben eine unverhältnismäßig hohe unannehmbare Verlustleistung.A variety of circuits are known to allow a load supplied current is stabilized in order to keep it at a constant value. These circuits are still relatively responsive sensitive to temperature changes in the power supply and have a disproportionately high unacceptable power dissipation.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Stromstabilisationsschaltung zu schaffen, die einen verhältnismäßig großen stabilisierten Strom liefern kann und nur eine verhältnismäßig geringe Verlustleisiung aufweist. Dabei soll die Schaltung mit möglichst wenig Elementen aufbaubar sein. Der von der Stromstabilisationsschaltung gelieferte Strom soll nur einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten aufweisen, so daß die Strometabilisationeschaltung in integrierte Schaltkreise mit eingebaut werden kann, ohne daß die Gefahr einer zu großen Wärmebelastung entsteht.The invention is therefore based on the object of creating a current stabilization circuit which can deliver a comparatively large stabilized current and has only a comparatively low power loss. The circuit should be able to be constructed with as few elements as possible. The current supplied by the current stabilizing circuit is intended to have only a very small temperature coefficient, so that the Strometabilisationeschaltung in integrated circuits can be installed without the risk arises an excessively large thermal load.
- 2 - Diese - 2 - This
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Verstärkerstufe eine Kopplungsschaltung vorgesehen ist/ die eine Summ« von Emitter-Basis-Spannungsabfällen (V„_,-Spannungsabfälle) erzeugt und diese Summe der V^^-Spannungsabfälle zum Ausgang der Verstärkerstufe überträgt, um den Strom in der Kopplungeschaltung und der ersten Emitterfolgerstufe zu verringern und den Strom in der zweiten Emitterfolgerstufe zu erhöhen.According to the invention, this object is achieved in that in the amplifier stage a coupling circuit is provided / which has a sum of emitter-base voltage drops (V "_, - voltage drops) and this sum the V ^^ - transfers voltage drops to the output of the amplifier stage, to reduce the current in the coupling circuit and the first emitter-follower stage and the current in the second emitter-follower stage to increase.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kopplungsschaltung einen ersten und zweiten in Serie geschalteten Transistor sowie einen dritten Transistor umfaßt, wobei der erste und dritte Transistor als Dioden geschaltet sind, daß der zweite Transistor mit seinem Kollektor * an einer Spannungsversorgung und mit seinem Emitter am Kollektor des ersten Transistors liegt, der mit seinem Emitter "an die Basis des Verstärkertransistors angeschlossen ist, daß der Kollektor des dritten Tranr sistors an der Bezugsetromschaltung liegt, wogegen der Emitter dieses dritten Transistors mit dem Kollektor des Verstärkertransistors im Ausgangsknotenpunkt des Verstärkers verbunden ist, daß der Emitter des Verstärkertransistors direkt und die Basis über einen Vorspannungswiderstand an ein Bezugspotential angeschlossen sind, daß die Basis eines ersten Emitterfolgertransistors im Ausgangsknotenpunkt angeschlossen ist, wobei der Kollektor dieses Emitterfolgertransistors an der Stromversorgung liegt und der Emitter über einen Emitterwiderstand an das Bezugspotential angeschlossen ist, daß ferner der Emitter des ersten Emitterfolgertransistors mit der Basis eines zweiten Emitterfolgertransistors verbunden ist, der mit dem Kollektor an eine Last und mit dem Emitter über einen Emitterwiderstand an Bezugspotential angeschlossen ist. Dabei ist ferner vorgesehen, daß der Emitterwiderstand des zweiten Emitterfolgertransistore derart abgestimmt ist, daß der über den ersten Emitterfolgerwiderstand fließende Strom wesentlich kleiner ist als der über den zweiten Emitterfolgerwiderstand und den Vorspannungewiderstand fließende Strom.An advantageous embodiment of the invention provides that the coupling circuit a first and second series-connected transistor and a third transistor, wherein the first and third transistor as Diodes are connected so that the second transistor with its collector * to a voltage supply and its emitter is connected to the collector of the first transistor, which is connected to the base of the amplifier transistor with its emitter is connected that the collector of the third Tranr sistor is connected to the reference current circuit, while the emitter of this third transistor with the collector of the amplifier transistor in the output node of the amplifier that the emitter of the amplifier transistor is connected directly and the base via a bias resistor are connected to a reference potential, that the base of a first emitter follower transistor is connected in the output node, wherein the collector of this emitter-follower transistor is connected to the power supply and the emitter is connected to the reference potential via an emitter resistor is connected that also the emitter of the first emitter follower transistor is connected to the base of a second emitter-follower transistor, which is connected to the collector to a load and to the emitter via an emitter resistor is connected to reference potential. Included it is also provided that the emitter resistance of the second emitter follower transistor is tuned in such a way that the current flowing through the first emitter follower resistor is significantly smaller than that Current flowing through the second emitter follower resistor and the bias resistor.
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-■ 3 - Bei einer- ■ 3 - With one
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Bei einer nach den Merkmalen der Erfindung ausgeführten Stromstabilisationsschaltung dient der als Diode geschaltete Transistor zwischen dem Verstärkertransistor und der Bezugsstromschaltung als Lastelement für den Verstärkertransistor, wogegen die beiden Koppeltransistoren, die zwischen dem Basisanschluß des Verstärkertransistors und der Stromversorgung liegen, dafür Sorge tragen, daß Änderungen in der Wirkungsweise der Bezugsstromschaltung ausgeglichen werden und damit eine relative konstante temperaturkompensierte Spiannung am Ausgang des Verstärkertransistors zur Verfügung steht. Durch das Vorsehen eines verhältnismäßig großen Stromes in dem Kopplungsnetzwerk und eines verhältnismäßig kleinen Stromes in dem dem Verstärkungstransistor nachgeschalteten Emitterfolger ergibt sich ein niederer Temperatürkoeffizient für den stabilisierten Strom am Ausgang der Schaltung, d.h. des dem ersten Emitterfolger nachgeschalteten zweiten Emitterfolgers. In a current stabilization circuit designed according to the features of the invention the transistor connected as a diode between the amplifier transistor and the reference current circuit serves as Load element for the amplifier transistor, whereas the two coupling transistors, between the base terminal of the amplifier transistor and the power supply, ensure that changes are compensated in the operation of the reference current circuit and thus a relatively constant temperature-compensated voltage am Output of the amplifier transistor is available. By providing a relatively large current in the coupling network and a relatively small current in the emitter follower connected downstream of the amplification transistor results in a lower one Temperature coefficient for the stabilized current at the output of the circuit, i.e. the second emitter follower connected downstream of the first emitter follower.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus derThe advantages and features of the invention also emerge from the
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der aus einer Figur bestehenden Zeichnung, in der das Schaltbild einer Stromstabilisationsschaltung dargestellt ist.following description of an embodiment in connection with the claims and the drawing consisting of one figure, in which the circuit diagram of a current stabilization circuit is shown.
Die in der Zeichnung mit einer gestrichelten Linie umfaßte Stromstabilisationsschaltung 10 ist an eine Stromversorgung 28 und eine Konstantstromquelle 26 sowie an eine Last 40 angeschlossen. Ferner liegt die Stromstabilisationsschaltung an einem Bezugspotential, z. B. Masse.The current stabilization circuit encompassed by a dashed line in the drawing 10 is connected to a power supply 28 and a constant current source 26 as well as to a load 40. Further lies the current stabilization circuit at a reference potential, e.g. B. Mass.
Die Konstantstromquelle 26 ist als Feldeffekttransistor dargestellt, der vorteilhafterweise bei einer Verwirklichung der Schaltung als integrierte Schaltung Verwendung findet. Selbstverständlich kann anstelle des Feldeffekttransistors auch ein Widerstand oder ein anderes als Widerstand wirksames Element Verwendung finden. Die Ausgangsleitung 29 ist mit der Last 40 verbunden, die z. B. aus einem Operationsverstärker besteht. DieThe constant current source 26 is shown as a field effect transistor, the is advantageously used when the circuit is implemented as an integrated circuit. Of course, instead of the field effect transistor also a resistance or something else effective as a resistance Find element use. The output line 29 is connected to the load 40 which, for. B. consists of an operational amplifier. the
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- 4 - Strom-- 4 - electricity
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Stromstabilisationsschaltung 10 umfaßt eine Verstärkerstufe 12, eine rtückkopplungsstufe 18, eine Emitterfolgerstufe 31 und eine Ausgangsstufe 35. Die Verstärkerstufe 12 besteht aus einem NPN-Transistor 14, dessen Emitter an Masse liegt. Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Emitter eines als Diode geschalteten Transistors 16 verbunden, bei dem die Basis und der Kollektor zusammengeschaltet und an die Source des Feldeffekttransistors der Konstantstromquelle 26 angeschlossen ist. Die Rückkopplungsstufe 18 umfaßt NPN-Transistoren 20 und 22 sowie, einen Widerstand 24, der mit diesen Transistoren in Serie geschaltet ist. Die Basis des Transistors 20 liegt am Kollektor und der Basis des Transistors 16, wogegen der Kollektor des Transistors 20 mit der Stromversorgung verbunden ist, Der Emitter des Transistors 20 liegt .an der Basis bzw. am Kollektor des als Diode geschalteten Transistor 22. Der Emitter dieses Transistors ist einerseits mit der Basis des, Transistors 14 und andererseits mit der einen Seite des Widerstandes 24 verbunden, dessen andere Seite an Massepotential liegt. Der Ausgang 30 der Verstärkerstufe 12, im vorliegenden Fall der Kollektor des Transistors 14, ist mit dem Eingang der Emitterfolgerstufe 31 verbunden, welcher von der Basis des Transistors gebildet wird. Dieser NPN-Transistor 32 bildet zusammen mit einem Widerstand 34 die Emitterfolgerstufe. Der Kollektor dea Transistors 32 liegtCurrent stabilization circuit 10 comprises an amplifier stage 12, one feedback stage 18, an emitter follower stage 31 and an output stage 35. The amplifier stage 12 consists of an NPN transistor 14, the emitter of which is connected to ground. The collector of this transistor is with connected to the emitter of a transistor 16 connected as a diode, at which the base and the collector are interconnected and connected to the source of the field effect transistor of the constant current source 26. The feedback stage 18 comprises NPN transistors 20 and 22 as well as, a resistor 24 connected in series with these transistors. The base of the transistor 20 is connected to the collector and the base of the transistor 16, while the collector of transistor 20 with the power supply is connected, the emitter of transistor 20 is .an the base or on Collector of transistor 22 connected as a diode. The emitter of this The transistor is on the one hand with the base of the, transistor 14 and on the other hand connected to one side of the resistor 24, the other side of which is at ground potential. The output 30 of the amplifier stage 12, in the present case In the case of the collector of transistor 14, it is connected to the input of the emitter follower stage 31, which is from the base of the transistor is formed. This NPN transistor 32 forms together with a resistor 34 the emitter follower stage. The collector of the transistor 32 is located
β-β-
an der Stromversorgung 28, wogegen dessen Emitter über den Widerstand an Masse angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 32 ist ferner mit dem Eingang der Ausgangsstufe 35 verbunden, die aus einem NPN-Transistor 36 und einem Widerstand 38 besteht. Der Kollektor des Transistors 36 stellt den Ausgang der Stromstabilisierungsschaltung dar, der mit der Last verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors 36 ist über den Widerstand an Masse angeschlossen.at the power supply 28, while its emitter via the resistor is connected to ground. The emitter of the transistor 32 is also connected to the input of the output stage 35, which consists of an NPN transistor 36 and a resistor 38 consists. The collector of transistor 36 represents the output of the current stabilization circuit, which is connected to the load connected is. The emitter of this transistor 36 is connected to ground via the resistor.
Für die Erläuterung der Wirkungsweise der Stromstabilisationsschaltung in Verbindung mit der Konstantstromquelle 26 und der Last 40 wird angenommen, daß über die Konntantstromquelle, d. h. über den Feldeffekttransistor,For the explanation of the mode of operation of the current stabilization circuit in connection with the constant current source 26 and the load 40 it is assumed that via the constant current source, d. H. via the field effect transistor,
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ein zunehmender Strom fließt. In äquivalenter Weise kann davon ausgegangen werden, daß die Spannung an der Stromversorgung 28 ansteigt, was seinerseits eine Vergrößerung des über die Konstantstronnquelle 26» fließenden Stromes auslöst, insbesondere wenn als Konstantsxromquelle ein Widerstandselement Verwendung findet. Der dynamische Scheinleitwert des als Diode geschalteten Transistors 16 wird so ausgewählt, daß er im wesentlichen gleich dem Gegenwirkleitwert des Transistors 14 ist. Für die Verstärkung einer Verstärkerstufe mit einem Transistor und einem Lastwiderstand in seinem Kollektorkreis gilt, daß diese gleich dem Gegenwirkleitwert des Transistors»dividiert durch den Scheinleitwert des Lastwiderstandes ist, wobei im vorliegenden Fall der Schcinlcitwert von dem dynamischen Scheinleitwort dos als Diode geschalteten Transistors 16 gebildet wird. Der Transistor 20 und der als Diodo geschaltete Transistor 22, die in der Rückkopplungsstrecke in Serie ggschaltet sind, bewirken entsprechend, daß die Basisemitterspannung des Transistors 14 ansteigt, wodurch eine Vergrößerung des Stromflusses über den Kollektor und Emitter des Transistors 14 sowie über den als Diode geschalteten Transistor 16 ausgelöst wird. Dadurch ergibt sich die Tendenz, die Spannung am Kollektor des als Diode geschalteten Transistors 16 zu verringern. Der Spannungsanstieg am Kollektor des Transistors 16 wird somit unterdrückt bzw. aufgehoben, was für die entsprechende Spannungsänderung am Ausgang 30 der Verstärkerstufe 12 mit der Verstärkung 1 gilt. Es ist charakteristisch für den Betrieb des Verstärkers 12 mit der Verstärkung 1 und der Rückkopplungsstufe 18, daß unabhängig von Änderungen der Spannung der Stromversorgung 28 bzw. der Änderungen des über die Konstantstrornquelle 26 fließenden Stromes die am Ausgang 30 erscheinende Spannung im wesentlichen bei einer gegebenen Temperatur konstant gehalten wird. Mit anderen Worten, stellt der Rückkopplungstransistor 20 Änderungen der Spannung an seiner Basis fest und überträgt diese Änderung über zwei Basis-Emitter-Spannungsabfälle an die Basis dos Transistors 14. Der Wideretand 24 löst den Vorspannungsstrom übor lio Transistoren 20 und 22 aus.an increasing current flows. Equivalently, it can be assumed be that the voltage at the power supply 28 increases, which in turn increases the power over the constant current source 26 » triggers flowing current, especially if a resistance element is used as a constant current source. The dynamic admittance of the diode-connected transistor 16 is selected so that it is essentially equal to the counteractive conductance of the transistor 14. For the amplification of an amplifier stage with a transistor and a load resistor in its collector circuit, it applies that this is equal to the counteracting conductance of the transistor »divided by the admittance of the load resistance is, in the present case the Schcinlcitwert of the dynamic dummy lead word dos formed as a diode-connected transistor 16 will. The transistor 20 and the transistor 22 connected as a diode, which are connected in series in the feedback path, have the corresponding effect that the base-emitter voltage of the transistor 14 increases, whereby an increase in the current flow through the collector and emitter of transistor 14 and via transistor 16 connected as a diode is triggered. This results in a tendency to reduce the voltage at the collector of the transistor 16 connected as a diode. The rise in tension at the collector of the transistor 16 is thus suppressed or canceled, which for the corresponding voltage change at the output 30 of the Amplifier stage 12 with gain 1 applies. It is characteristic of the operation of amplifier 12 with gain 1 and the feedback stage 18 that regardless of changes in the voltage of the power supply 28 or the changes in the constant current source 26 flowing Current the voltage appearing at the output 30 is kept essentially constant at a given temperature. In other words, the feedback transistor 20 detects changes in the voltage at its base and transmits this change via two base-emitter voltage drops to the base of the transistor 14. The resistor 24 releases the bias current üor lio transistors 20 and 22 off.
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Man kann somit feststellen, daß die Spannung am Ausgang 30 des Verstärkers 12 gleich der Summe der Basis-Emitter-Spannungsabfälle an den Transistoren 14, 22 und 20, verringert um den Basis-Emitterabfall am Transistor IG ist. Da die Transistoren 14 und IG derart ausgewählt werden, daß sie denselben dynamischen Gegenwirkleitwert für einen gegebenen Strom haben und da, wie sich für den Fachmann ergibt, dieser Basis-Emitter-Spannungsabfall gleich groß ist, ist die Spannung am Ausgang 30 des Verstärkers gleich der Summe der Basis-Emitter-Spannungs abfälle an den Transistoren 20 und 22.It can thus be determined that the voltage at the output 30 of the amplifier 12 is equal to the sum of the base-emitter voltage drops transistors 14, 22 and 20 reduced by the base-emitter drop on transistor IG is. Since the transistors 14 and IG are selected in this way become that they have the same dynamic counteractive conductance for a given current and there, as will be apparent to a person skilled in the art, this Base-emitter voltage drop is the same, is the voltage at the output 30 of the amplifier is equal to the sum of the base-emitter voltage drops across transistors 20 and 22.
Die stabilisierte Spannung am Ausgang 30 der Verstärkerstufe 12 wird an den Basis-Emitterübergang des Transistors 32 sowie den Widerstand' 34 angelegt.The stabilized voltage at the output 30 of the amplifier stage 12 is to the base-emitter junction of transistor 32 and the resistor ' 34 created.
Der Wert des Widerstandes 24 wird derart ausgewählt, daß der über die Transistoren 20 und 22 fließende Strom wesentlich größer als der düber den Transistor 32 und den Widerstand 34 fließende Strom ist. Damit sind die Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 20 und 22 nennenswert größer als der Basis-Emitter-Spannungsäbfall des Transistors 32. Das charakteristische Verhalten der Basis-Emitterspannung bei Transistoren ist bekannt und in folgenden Druckschriften beschrieben: "Transistor Engineering" v. Alvin B. Phillips, McGraw Hill, 1962, "Analysis and Design of Integrated Circuits" ν. Linn, Meyer u. Hamilton, McGraw Hill, 1967, und ferner in "Physics and Technology of Semiconductor Devices" ν. A. S. Grove, Verlag John Wiley & Sons, Inc., 1967. Aufgrund dieses charakteristischen Verhaltens steht eine größere Spannung zur Verfügung, um an dem Basis-Emitterübergang des Transistors 3G und an dem Widerstand 38 wirksam zu werden, als dies der Fall wäre, wenn der Basis-Emitter-Spannungsabfall für den Transistor 32 dereelbe wie für die Transistoren 20 und 22 wäre.The value of the resistor 24 is selected so that the over the The current flowing through the transistors 20 and 22 is substantially greater than the current flowing through the transistor 32 and the resistor 34. So are the base-emitter voltage drops of transistors 20 and 22 are significant greater than the base-emitter voltage drop of transistor 32. The characteristic behavior of the base-emitter voltage in transistors is known and described in the following publications: "Transistor Engineering" v. Alvin B. Phillips, McGraw Hill, 1962, "Analysis and Design of Integrated Circuits "ν. Linn, Meyer and Hamilton, McGraw Hill, 1967, and also in" Physics and Technology of Semiconductor Devices " ν. A. S. Grove, published by John Wiley & Sons, Inc., 1967. Because of this characteristic behavior, a greater voltage is available, to take effect at the base-emitter junction of transistor 3G and resistor 38 than would be the case if the base-emitter voltage drop for transistor 32 the same as for transistors 20 and 22 would be the same.
- 7 - Wenn- 7 - If
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Wenn man davon ausgeht, daß der Widerstand 38 genügend klein ist, und daß die Geometrie der Transistoren 14, 16, 20, 22, 32 und 36 aneinander angepaßt ist, ergibt sich eindeutig, daß ein wesentlich größerer Strom durch den Transistor 36,als über die Transistoren 20 und 22 fließen kann.Assuming that the resistor 38 is sufficiently small, and that the geometry of the transistors 14, 16, 20, 22, 32 and 36 is adapted to one another, it is clear that a much larger current through transistor 36 than can flow through transistors 20 and 22.
Man hat festgestellt, daß, wenn die Geometrie der Transistoren 14, 16, 20, 22, 32 und 36 gut angepaßt ist, und wenn die Stromdichte: in den Transistoren 20 und 22 wesentlich größer als im Transistor 32 ist, ein verhältnismäßig guter Temperaturkoeffizient für den Ausgangsstrom'der Stromstabilisierungsschaltung 10 erhalten wird.It has been found that if the geometry of the transistors 14, 16, 20, 22, 32 and 36 is well matched, and if the current density: in transistors 20 and 22 is substantially greater than that in transistor 32, a relatively good temperature coefficient for the output current Current stabilizing circuit 10 is obtained.
Da der Ausgangsstrom am Transistor 39 wesentlich größer aLs der Strom über die Transistoren 20 und 22 gemäß der Erfindung ist, ergibt sich ein beachtlicher Vorteil bezüglich der Verlustleistung gegenüber Schaltungen, wie sie bekannt sind, da der Strom in dem Rückkopplungstransistor bei dieser bekannten Schaltung wesentlich größer ala der über den Ausgangstransistor sein muß.Since the output current at transistor 39 is much greater than the current across the transistors 20 and 22 according to the invention, there is a considerable advantage in terms of power loss compared to circuits, as they are known, because the current in the feedback transistor is at this known circuit is much larger than that of the output transistor have to be.
Mit zunehmender geometrischer Größe des Ausgangstransistors 36 würde sich eine weitere Vergrößerung des Ausgangsstromes ergeben, jedoch würden sich die einstellenden zusätzlichen Kollektor-Substratkapazitäten in einigen Fällen nachteilig auf das Verhalten der Lastschaltung auswirken. Wenn z.B. die Stromquelle als Vorspannungsquelle für einen Operationsverstärker Verwendung findet, der eine hohe Umschaltgeschwindigkeit (slew rate) hat, würdet! zusätzliche Kapazitäten hinderlich sein, um das gewünschte Verhalten zu erhalten.As the geometric size of the output transistor 36 increases this would result in a further increase in the output current, but the additional collector-substrate capacitances that would set in would occur in some cases have a detrimental effect on the behavior of the load circuit. For example, when the current source is used as a bias voltage source for an operational amplifier which has a high switching speed (slew rate) would have! additional capacities can be a hindrance to the to get desired behavior.
Typische Werte für die über die Transistoren 20, 14 und 32 fließenden Ströme sind 200 /UA, 50 ,uA und 50 ,uA, um einen Laststrom von etwa 2mA zu erhalten. Für diesen typischen Fall können die Widerstände 24, und 38 Werte von 1 k-Ohm, 15 k-Ohm und 20 Ohm haben. Bei den angegebenen Stromwerten ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle die Be-Typical values for the values flowing through transistors 20, 14 and 32 Currents are 200 / UA, 50, uA and 50, uA, around a load current of approximately 2mA. For this typical case, resistors 24 and 38 can have values of 1 k-ohm, 15 k-ohm and 20 ohm. At the specified Current values results from the following table
- 8 - Ziehung - 8 - drawing
5098 0.9/08365098 0.9 / 0836
MO159P-1190MO159P-1190
Ziehung zwischen dem Temperaturkoeffizienten und dem Verhältnis des Ausgangsstromes bzw. Laststromes zum Strom im Transistor 20.Draw between the temperature coefficient and the ratio of the Output current or load current to the current in transistor 20.
Die beschriebene Stromstabilisationsspannung ist nützlich bei linear integrierten Schaltkreisen und insbesondere für Integrierte Operationsverstärker, bei denen die schaltungsbedingte Verlustleistung .sehr nah bei den Grenzen der thermischen Belastbarkeit des Gehäuses liegt.The described current stabilization voltage is useful for linear integrated circuits and especially for integrated operational amplifiers, where the circuit-related power loss is very close to the limits of the thermal load capacity of the housing.
In solchen Fällen ermöglicht die Stromstabilisationsschaltung gemäß der Erfindung,einen relativ großen temperaturkompensierten und stabilisierten .Strom zu liefern, wobei eine minimale Verlpstleistung auftritt.In such cases, the current stabilization circuit according to FIG of the invention, a relatively large temperature compensated and to deliver a stabilized current, with a minimal amount of piling occurs.
- 9 - · Patentansprüche- 9 - · Claims
509809/0836509809/0836
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