DE2444007B2 - Integrierte Schaltung zur Erzeugung mehrerer absolut genauer Impedanzen - Google Patents
Integrierte Schaltung zur Erzeugung mehrerer absolut genauer ImpedanzenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs
I.
Bekanntlich lassen sich in einem Integrationsvorgang schwer zugleich mehrere genaue Widerstände und
Kapazitäten erhalten. Außerdem variieren die Werte der integrierten Widerstände und Kapazitäten unterein-
ander mit der Temperatur. Die Abweichungen der Werte integrierter Widerstände in bezug auf die
Sollwerte können leicht 10% betragen. Wenn nach der Integration der genannten Widerstände die Temperatur
um z. B. 30°C erhöht wird, zeigt sich in der Praxis, daß
die genannten Abweichungen um nochmals 10% zunehmen, wodurch die Gesamtabweichung also 20%
beträgt. Die genannten integrierten Widerstände und Kondensatoren sind daher für viele Anwendungen, wie
z. B. für Gyr?torresonanzkreise, nicht geeignet. Bekanntlich
enthält ein Gyratorresonanzkreis ein erstes Gatter und ein zweites Gatter, die mit je einer Kapazität
abgeschlossen sind. Der Gyratorresonanzkreis enthält weiter eine erste spannungsgesteuerte Stromquelle mit
positiver Steilheit und eine zweite spannungsgesteuerte Stromquelle mit negativer Steilheit, wobei der Eingang
der genannten ersten spannungsgesteuerten Stromquelle mit dem Ausgang der zweiten spannungsgesteuerten
Stromquelle zur Bildung des genannten ersten Gyratorgattcrs
verbunden ist, und wobei der Eingang der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle mit dem
Ausgang der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle zur Bildung des genannten zweiten Gy jtorgaiters
verbunden ist.
Ein Gyrator verwandelt bekanntlich den an sein Ausgangsgatter angeschlossenen Kondensator in eine
künstliche Induktivität, die mit dem an das Gyratoreingangsgatter angeschlossenen Kondensator den Resonanzkreis
bildet Dabei weist der Gyrator die bekannte Eigenschaft auf, daß die Größe der künstlichen
Induktivität grundsätzlich durch Änderung der Gyratorkonstante leicht 6eändert werden kann, was bedeutet,
daß durch Änderung der Einstellung von änderlicher Widerstände auf besonders einfache Weise eine
Abstimmungsänderung und/oder eine Änderung der Durchlaßkennlinie erzielt werden können. Es ist
einleuchtend, daß die Herstellung genauer und integrierter Gyratorresonanzkreise mit Hilfe der obengenannten
ungenauen integrierten Widerstände nicht möglich ist.
Eine mögliche Lösung für das vorgenannte Problem wäre es, alle Gyratorwiderstiinde als externe Widerstände
auszubilden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Anzahl der Anschlußpunkte auf der integrierten
Schaltung dann unnötig vergrößert wird. Die gleichen Probleme ergeben sich bei RC- Filtern und Phasendrehern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Schaltung der eingangs genannten Art zu
schaffen, bei der die erzeugten Impedanzen von Temperaturschwankungjn unabhängig sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil de.» Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine integrierte Schaltung nach der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil in einem integrierten
Gyratorresonanzkreis verwenden.
Einige Ausführungsformen der integrierten Schaltung nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. I ein Prinzipschaltbild,
F i g. 2 eine erste Ausführungsform,
F i g. 3 eine zweite Ausführungsform und
Fig. 4 einen Oyratorresonanzkreis mit einer integrierten
Schaltung nach der Erfindung.
Der innerhalb der ge strichelten Linien liegende Teil
der Schaltung nach Fig. I wird auf bekannte Weise in
einem Halbleiterkörper integriert. Die ähnlichen Impedanzen werden durch die Widerstände 10,31.32 und 33
gebildet. Den ähnlichen Impedanzen 31, 32 und 33 sind die Stromverstärkerschaltung 11, 12 bzw. 13 zugeordnet.
Der Widerstand 31 ist mit dem ersten Eingang 20 der Stromverstärkerschaltung 11 verbunden und der
Punkt 22 bildet den Ausgang dieser Stromverstärkerschaltung. Der Widerstand 32 ist mit dem ersten
ίο Eingang 23 der Stromverstärkerschaltung 12 verbunden
und der Punkt 25 bildet den Ausgang dieser Stromverstärkerschaltung. Der Widerstand 33 ist mit
dem ersten Eingang 26 der Stromverstärkerschaltung 13 verbunden, deren Ausgang durch den Punkt 28
Ii gebildet wird. Die Punkte 21, 24 und 27 bilden die
zweiten Eingänge der Stromverstärkerschaltungen 11, 12 bzw. 13 und die Punkte 41, 44 und 47 bilden die
dritten Eingänge der Stromverstärkerschaltungen 11,12
bzw. 13. Die zweiten Eingänge der Stromverstärker-
><> schaltungen 11, 12 und IJ sind zusammen mit einem
ersten Ausgang 7 der Stromteilersrhaltung 0 und die dritten Eingänge der Stromverstärkecchaltungen 11,12
und 13 sind zusammen mit dem zweiten Ausgang 40 der Stromteilerschaltung 0 verbunden. Zwischen dem ersten
>-, Eingang 6 der Stromteilerschaltung 0 und einem ersten
Anschlußpunkt 8' ist der Widerstand 10 angebracht Der zweite Eingang 5 der Stromteilerschaltung 0 ist mit
einem zweiten Anschlußpunkt 8 verbunden. Zwischen dem genannten ersten Anschlußpunkt 8' und dem
j» genannten zweiten Anschlußpunkt 3 Wl ein Präzisionswiderstand
9 angebracht.
Bekanntlich kann mit Hilfe monolithischer integrierter Transistoren genau multipliziert und geteilt werden.
Dabei wird die Transistorbeziehung:
y„, = kT- ■ in
benutzt, in der bedeuten:
Vbe = die Basis-Emitter-Spannung des Transistors
/ = der Kollektorstrom des Transistors
h = der Sättigungsstrom des Transistors
k = die Boltzmann-Konstante
T = die absolute Temperatur
q = die Ladung eines Elektrons.
Addition oder Subtraktion von Basis-Emitter-Spannungen
identischer Transistoren bedeutet Multiplikation bzw. Teilung ihrer Kollektorströme. Wie nachstehend
aus der Beschreibung hervorgehen wird, entspricht die Strointeilerschaltung 0 der folgenden
Beziehung:
R (ein)
R (aus)
R (aus)
wobei R{e\n) der Widerstandswert des Widerstandes 10
und R(aus) der Widerstandswert des externen Präzisionswiderstandes
9 ist. Weiter entsprechen die Stromverstärkerschaltungen der folgenden Beziehung:
wobei η = 22, 25, ?8 und * = 31, 32, 33. l(n) ist der
Ausgangsstrom der Stromverstärkerschaltungen 11, 12 bzw. 13. R(k) ist der Widerstandswert der integrierien
Widerstände 31, 32 bzw. 33. V(k) ist die Spannung über
den genannten integrierten Widerständen. Das Einsetzen
der Beziehung (2) in die Beziehung (3) ergibt
Hn) =
R (aus)
/ K(e
V Rd
V Rd
R (ein)
(k)
(k)
(4)
Aus der Beziehung (4) folgt, daß
l'(fc' = R (aus) ( *(t| V (5)
Hn) \ R (ein) /
Die Beziehung (5) gibt an. daß die Spannung V(k)und
der Strom /^ sich wie das Produkt des Widcrstandswerics
des externen Präzisionswiderstandes 9 und des Faktors R(k)/R(e\n) verhalten. Der letztere Faktor ist
der Quotient zweier integrierter Widerstände.
Bekanntlich ist die gegenseitige (relative) Genauigkeit integrierter Widerstände sehr groß. Die Genauigkeit
und die durch die Temperaturänderungen herbeigeführten Änderungen des genannten Verhältnisses
V(k)ll(n) werden nun also im wesentlichen durch die Genauigkeit und den Temperaturkoeffizient des externen
Präzisionswiderstandes 9 bestimmt. Durch die Maßnahmen nach der Erfindung wird erreicht, daß sehr
genaue Spannungs-Strom-Umwandlungen (4) in einer integrierten Schaltung mit Hilfe nur eines einzigen
externen Präzisionswiderstandes erzielt werden können. Dies erfordert also nur zwei Anschlußpunkte 8 und
8' auf einem Scheibchen. So läßt sich ein integrierter Gyratortiefpaßtelephoniefilter siebenter Ordnung erzielen,
das nur zwölf externe Anschlußpunkte benötigt. Ohne Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen
sind dreiundzwanzig externe Anschlußpunkte erforderlich.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 enthält die Strom'.eilerschaltung einen ersten Transistor 50, einen
zweiten Transistor 51, einen dritten Transistor 52 und einen vierten Transistor 53. Die Emitter der Transistoren
50 und 51 sind über die Diode 54 mit einem Punkt konstanten Potentials und die Emitter der Transistoren
52 und 53 sind über einen Widerstand 55 mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Der Kollektor
und die Basis des Transistors 51 sind mit der Basis des Transistors 52 verbunden, während die Basis des
Transistors 53 mit dem Speisungspunkt der Basis und des Kollektors des Transistors 50 verbunden ist. Der
Kollektor 5 des Transistors 50, der zugleich den ersten Eingang der Stromteilerschaltung bildet, ist mit einem
Anschlußpunkt 8 verbunden. Zwischen diesem Anschlußpunkt und dem Anschiußpunkt 8' ist ein externer
Präzisionswiderstand 9 angebracht. Der Kollektor 6 des Transistors 51 bildet den zweiten Eingang der
Stromteilerschaltung und ist über den Widerstand 10 mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Der
Kollektor des Transistors 52 ist mit Hilfe der Diode 56 und des Transistors 59 mit dem ersten Ausgang 7 der
Stromteilerschaltung gekoppelt.
Zu diesem Zweck ist der Kollektor des Transistors 52 über die Diode 56 mit einem Punkt konstanten
Potentials verbunden und parallel zu dieser Diode ist die Basis-Emiiter-Diode des Transistors 59 angeordnet,
dessen Kollektor mit dem ersten Ausgang 7 der Stromteilerschaltung verbunden ist. Zu der Diode 56
sind auch die Basis-Emitter-Dioden der Transistoren 57 und 58 parallel geschaltet. Der Kollektor des Transistors
53 ist mit Hilfe der Diode 60 und des Transistors 63 mit
dem zweiten Ausgang 40 der Stromteilerschaltiing
gekoppelt. 7\\ diesem /weck ist der Kollektor des
Transistors 53 über die Diode 60 mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden und parallel zu dieser
-, Diode ist die Basis-F.mitter-Diode des Transistors 63 angeordnet, dessen Kollektor mit dem zweiten Ausgang
40 der Stromteilerschaltung verbunden ist. Parallel zu der Diode 60 sind auch die Basis-Emitter-Dioden der
Transistoren 61 und 62 angeordnet.
κι Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist eine einzige
Stromverslärkerschaltung vorgesehen. Diese Stromverstärkerschaltung ist dem integrierten Widerstand 31
zugeordnet, der in der Emitterleitung des als Emitterfolger geschalteten Transistors 71 aufgenommen ist. Die
i) genannte Stromverstärkcrschaltung enthält einen ersten
Transistor 64, einen zweiten Transistor 65. einen dritten Transistor 66 und einen vierten Transistor 68.
')ie Emitter des ersten Transistors 64 und des zweiten Transistors 65 sind, ebenso wie die Emitr ' des dritten
.'(ι Transistors 66 und des vierten Transistors 68, miteinander
verbunden. Die Basis-Elektroden der Transistoren 65 und 66 sind, ebenso wie die Basis-Elektroden der
Transistoren 64 und 68. miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors 64 ist mit der Basis dieses
?) Transistors verbunden und bildet zugleich den ersten
Eingang 20 der genannten Stromverstärkerschaltung Der Kollektor des Transistors 65 ist mit dessen Basis
verbunden und bildet zugleich den zweiten Eingang 21 der genannten Stromverstärkerschaltung. Der Kollek-
»ι tor des Transistors 66 bildet den dritten Eingang 41 der
Stromverstärkerschaltung. Der Kollektor des Transistors 68 bildet den Ausgang 22 der Stromverstärkerschaltung.
Die Emitter der Transistoren 64 und 65 sind über eine Diode 69 mit einem Punkt konstanten
)-) Potentials verbunden. Die Emitter der Transistoren 66
und 68 sind über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Hilfstransistors 70 mit einem Punkt konstanten
Potentials verbunden. Die Basis des Hilfstransistors 70 ist über eine Diode 67 mit dem Kollektor des Transistors
4(1 66 verbunden. Der zweite Eingang 21 der Stromverstärkerschaltung
ist mit dem ersten Ausgang 7 der Stromteilerschaltung und der dritte Eingang 41 der
Stromverstärkerschaltung ist mit dem zweiten Ausgang 40 der Stromteilerschaltung verbunden. Der erste
j) Eingang 20 der Stromverstärkerschaltung ist mit einem
Anschlußpunkt des Widerstandes 31 verbunden, dessen anderer Anschlußpunkt mit dem Emitter des Transistors
71 verbunden ist.
Für die in der Ausführungsform nach F i g. 2
in verwendete Stromverstärkerschaltung gilt die folgende Gleichung:
rBf;(64) - IßE(65) + ΚΒΕ(66) - KflE(68) = 0 (6)
rBf;(64) - IßE(65) + ΚΒΕ(66) - KflE(68) = 0 (6)
in der νΒφ), i = 64, 65, 66; 68 die Basis-Emitter-Spannungen
der Transistoren 64, 65, 66 bzw. 68 darstellen Für alle genannten Basis-Emitter-Spannungen gilt die
Beziehung (1). so daß gilt:
α |lnR(31)/s
wobei
V = die Spannung an der Basis des Transistors 71 R(3l) = der Widerstandswert des Widerstandes 31
io = der Ausgangsstrom der Verstärkerschaltung an 22
io = der Ausgangsstrom der Verstärkerschaltung an 22
h = der Kollektorstrom des Transistors 65 /ι = der Kollektorsirom des Transistors 66
V,i - die Summe von Spannungen über den Basis-Emitter-Dioden der Transistoren 71 und
64 und der Diode 69.
ι =
«(31)
(8)
/, _ Λ (ein) /2 - RTaüsT
(10) siehe (2)
Eine Kombination von (8) und (10) ergibt die Beziehungen
■(-
R (aus) V K(31)
V — V
^—r-i- = R (aus)
/ R(31) \ V « (ein J
(ein)
des als Emitterfolger geschalteten Transistors 71 sich verhalten wie:
Für den Ausgangsstrom i„ der Stromverstärkerschaltung
folgt aus (7) die nachstehende Beziehung:
Da der Aufbau der Stromteilerschaltung mit den Transistoren 50, 51, 52 und 53 gleich dem Aufbau der
Stromverstärkerschaltung mit den Transistoren 64, 65, |-, 66 und 68 ist, gilt für die genannte Stromteilerschaltung:
(9)
E- Vd = die Spannung über den Widerständen 9 und
10 v-,
V1I = die Summe der Spannungen über der
Basis-Emitter-Diode des Transistors 50 und der Diode 54 sowie die Summe der Spannungen über der Basis-Emitter-Diode
des Transistors 51 und der Diode 54; J(>
/?(ein) = der Widerstandswert des Widerstandes 10 /?(aus) = der Widerstandswert des Widerstandes 9;
/2 = der Kollektorstrom des Transistors 52 /ι = der Kollektorstrom des Transistors 53.
jj
Aus der Beziehung (9) folgt die nachstehende Beziehung:
(11) siehe (4)
(12) siehe (5)
Die Beziehung (12) gibt an, daß die Spannung (V— Vd)
und der Strom io sich wie das Produkt des Widerstandswertes
des externen Präzisionswiderstandes 9 und des Faktors Rß\)IR{e\n) verhalten. Der letztere Faktor ist
der Quotient zweier integrierter Widerstände. Bekanntlich ist die gegenseitige (relative) Genauigkeit integrierter
Widerstände sehr groß. Die Genauigkeit und die durch Temperaturänderungen herbeigeführten Änderangen
des genannten Verhältnisses (V — Vd)Ii0 werden
nun also im wesentlichen durch die Genauigkeit und den Temperaturkoeffizienten des externen Präzisionswiderstandes
9 bestimmt.
Wenn die Maßnahmen nach der Erfindung nicht getroffen, d. h. wenn die Stromteilerschaltung und der
Stromvervielfacher weggelassen werden würden, würden die Spannungen (V- Vd) und der Ausgangsstrom /
= R (31),
(13)
V = Spannung an der Basis deü Transistors 71
Κ/ = Basis-Emitter-Spannung des Transistors 71
ίο ι = Emitterstrom des Transistors 71.
Κ/ = Basis-Emitter-Spannung des Transistors 71
ίο ι = Emitterstrom des Transistors 71.
Aus (13) geht deutlich hervor, daß das genannte Verhältnis nun durch die absolute Genauigkeit des
integrierten Widerstandes 31 bestimmt wird, welche, wie bereits erwähnt wurde, schlecht ist. Die mit Hilfe des
als Emitterfolger geschalteten Transistors 71 erzielte Spannungs-Strom-Umwandlung wird dadurch auch
ungenau sein.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die
Maßnahme nach der Erfindung bei einem einzigen integrierten Widerstand 31 angewendet. Es leuchtet ein,
daß die Maßnahme bei mehreren integrierten Widerständen angewendet werden kann, wie in Fig. 1
schematisch angegeben wird. Die Stromteilerschaltung ist allen integrierten Widerständen gemeinsam. Die
Kopplung der zweiten Eingänge 24 und 27 die Stromverstärkerschaltung 12 bzw. 13 mit der Stromteilerschaltung
erfolgt mit Hilfe: der Transistoren 57 bzw. 58, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Die Kopplung der
dritten Eingänge 44 und 47 der Stromverstärkerschaltungen 12 bzw. 13 mit der Stromteilerschaltung erfolgt
mit Hilfe der Transistoren 61 bzw. 62, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Wenn in Fig.2 der Ausgang 22 der
Stromverstärkerschaltung mit der Basis des Transistors 71 verbunden wird, wird zwischen der Basis 72 des
Transistors 71 und einem Punkt konstanten Potentials z. B. 73, ein Widerstand erhalten, der eine Genauigkeit
und einen Temperaturkoeffizienten aufweist, die denen des externen Präzisionswiderstandes 9 gleich sind.
In F i g. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der zur Erzielung einer genauer
Spannungs-Strom-Umwandlung ein sogenannter künstlicher Transistor benutzt wind. Dieser künstliche
Transistor enthält die Transistoren 84, 86 und 87. die Diode 85 sowie die Stromquelle 80. b ist die Basis dieses
künstlichen Transistors, e der Emitter und c der Kollektor desselben. Der Kollektor des Transistors 84
ist einerseits mit dem Emitter des Transistors 86 und andererseits über die hochohmige Stromquelle 80 mit
einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Der Emitter des Transistors 84 ist mit der Basis des
Transistors 86 und weiter über die Diode 85 mit der Basis des Transistors 84 verbunden. Der Emitter des
Transistors 84 ist außerdem über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 87 mit dem Eingang 20 des
durch die Transistoren 64, 65, 66, 68 und 70 und die Dioden 67 und 69 gebildeten Stromvervielfachers
verbunden. Die genannte Stromverstärkerschaltung ist vom gleichen Typ wie die an Hand des Ausführungsbeispiels
nach F i g. 2 bereits beschriebene Stromverstärkerschaltung. Der Emitter 3 des künstlichen
Transistors ist über den Widerstand 31 mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist der Deutlichkeit halber die
Stromteilerschaltung weggelassen. Die Ströme /1 und h
aus F i g. 3 werden auf die an Hand des Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 bereits beschriebene Weise erzeugt
(siehe die Transistoren 57, 58, 59 und 60, 61, 63). Die
Stromquelle 83 der F i g. 3 entspricht dem Transistor 63 der Fig. 2. Die Stromquelle 81 entspricht dem
Transistor 59 der Fig.2 usw. Der vorerwähnte künstliche Transistor bietet den Vorteil, daß eine sehr
genaue Spannungs-Strom-Umwandlung erhalten wird, die von den Transistorparametern nahezu unabhängig
ist. Die Wirkungsweise des Ausfuhrungsbeispiels nach F i g. 3 ist der des Ausführungsbeispiels nach F i g. 2
gleich, mit der Maßgabe, daß der Transistor 71 aus Fig. 2 durch den bereits erwähnten künstlichen
Transistor ersetzt wird. Letzteres bedeutet, daß in der Beziehung (12) der Term Vd gleich der Basis-Emitter-Spannung
des Transistors 84 ist. Das Gebilde A zwischen den gestrichelten Linien in Fig.3 ist als eine
genaue spannungsgesteuerte Stromquelle zu betrachten, wobei T den Eingang und S den Ausgang dieser
Stromquelle bildet. Mit Hilfe dieser spannungsgesteuerten Stromquellen können Gyratoren der in F i g. 4 näher
dargestellten Art erhalten werden.
Der in Fig.4 dargestellte Gyrator enthält ein erstes
Gatter pi—pi'und ein zweites Gatter pi — pi. Das erste
Gatter ist mit einem Kondensator 100 und das zweite Gatter ist mit einem Kondensator 101 abgeschlossen.
Ein Gyrator besteht grundsätzlich aus zwei gegensinnig parallel geschalteten Stufen mit positiver bzw. negativer
Steilheit G\ bzw. G2. Jede Stufe bewirkt dabei
ausnahmsweise eine genaue Umwandlung einer Spannung in einen Strom. Der Gyrator verwandelt auf diese
Weise den an sein zweites Gatter P2-P2 angeschlossenen
Kondensator 101 in eine künstliche Induktivität:
L - Cl
jo
eq
wobei C2 der Kapazitätswert des Kondensators l.Ol ist. j->
Zusammen mit dem an das erste Gatter p\—p\ angeschlossenen Kondensator 100 bildet die genannte
künstliche Induktivität einen Resonanzkreis.
Der Gyrator nach Fig.4 enthält eine erste spannungsgesteuerte
Stromquelle A], eine zweite spannungsgesteuerte Stromquelle A2 und einen durch die
Transistoren 97, 98 und die Diode 99 gebildeten Strominverter. Die erste und die zweite spannungsgesteuerte
Stromquelle Ai bzw. A2 weisen eine positive
Steilheit auf.
Die zweite spannungsgesteuerte Stromquelle A2
bildet zusammen mit dem genannten Strominverter eine spannungsgesteuerte Stromquelle mit negativer Steilheit,
deren Eingang durch T2 und deren Ausgang durch Sj gebildet wird. Der Ausgang S? der letzteren
Stromquelle ist mit dem Eingang T\ der eisten spannungsgesteuerten Stromquelle A\ verbunden,deren
Ausgang Si mit item Eingang T2 der zweiten spannungsgesteuerten
Stromquelle A2 verbunden ist. Der Aufbau und die Wirkungsweise der spannungsgesteuerten
Stromquellen sind denen der Ausführungsform nach F i g. 3 gleich. Der durch die Transistoren 97,98 und die
Diode 99 gebildete Strominverter ist von dem z. B. in »Digest of Technical Papers«, Solid State Circuits
Conference, Februar 1968, S. 21, Fig.5 beschriebenen
Typ. Die Ströme h der Stromquellen 95 und % werden mit Hilfe von Transistoren auf die bereits an Hand der
Fig. 1 beschriebene Weise erzeugt. Es handelt sich um Transistoren, deren Basis-Emitter-Strecken parallel zu
der Diode 56 angeordnet werden. Der genannte Strominverter dient dazu, den Ausgangsstrom des
zweiten spannungsgesteuerten Stromverstärkers Az
sein Vorzeichen wechseln zu lassen (eine Phasendrehung von 180° vollführen zu lassen), wodurch die zweite
spannungsgesteuerte Stromquelle A2 zusammen mit dem Strominverter eine spannungsgesteuerte Stromquelle
mit negativer Steilheit bildet. Für die Wirkung von mit künstlichen Transistoren ausgeführten Gyratoren
sei weiter auf »I.E.E.E. Journal of Solid State Circuits«, Band Sc-7, Nr. 6, Dezember 1972, S. 469-474
verwiesen.
Die Resonanzfrequenz des Gyratorresonanzkreises nach F i g. 4 kann auf einfache Weise dadurch geändert
werden, daß das Stromverhältnis zwischen dem Ein- und dem Ausgangsstrom des Strominverters geändert wird.
Dies läßt sich z. B. auf einfache Weise dadurch erzielen, daß die Emitteroberflächen der Transistoren 98 und 99
verschieden gewählt werden. So zeigt eine einfache Berechnung, daß die Resonanzfrequenz gleich
C)0 =
RC
ist, wobei
R = der Wert der Gyratorwiderstände 31 (siehe Fig. 3)
/7| = Emitteroberfläche des Transistors 98
n2 = Emitteroberfläche des Transistors 99
C = Kapazitätswert der Kondensatoren 100 und 101.
n2 = Emitteroberfläche des Transistors 99
C = Kapazitätswert der Kondensatoren 100 und 101.
Unter Berücksichtigung der relativen Gleichheit der Transistoren kann die Resonanzfrequenz ωο innerhalb
gewisser Grenzen äußerst genau geändert werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Integrierte Schaltung zur Erzeugung mehrerer absolut genauer Impedanzen, bei der von einer
Anzahl ähnlicher integrierter Impedanzen ausgegangen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß den Impedanzen (31, 32, 33) Stromverstärkerschaltungen (11,12,13) zugeordnet sind, die je einen
ersten (20, 23, 26), einen zweiten (21, 24, 27) und einen dritten Eingang (41, 44, 47) sowie einen
Ausgang (22, 25, 28) aufweisen, wobei jede der Impedanzen (31,32,33) mit dem ersten Eingang (20,
23, 26) der zugehörigen Stromverstärkerschaltung (11,12,13) verbunden ist, daß die zweiten Eingänge
(21, 24, 27) der Stromverstärkerschaltungen (11, 12, 13) zusammen mit einem ersten Ausgang (7) einer
Stromteilerschaltung (0) gekoppelt sind und die dritten Eingänge (41, 44, 47) der Stromverstärkerschaltungen
(U, 23, 13) zusammen mit einem zweiten Ausgang (40) der Stromteilerschaltung (0)
verbunden sind, die außerdem zwei Eingänge (5, 6) aufweist, daß zwischen einem Eingang (6) der
Stromteilerschaltung (0) und einem ersten Anschlußpunkt (8') eine ähnliche integrierte Impedanz (10)
angeordnet ist, daß der andere Eingang (5) der Stromteilerschaltung (0) mit einem zweiten Anschlußpunkt
(8) verbunden ist und Mittel zum Anschließen einer externen Präzisionsimpedanz (9)
zwischen dem genannten ersten (8') und dem genannten zweiten Anschlußpunkt (8) vorgesehen
sind, daß die Stromteilerschaltung (0) und die Stromverstärkerschaltungen (It, 12, 13) so dimensioniert
sind, daß der Quotient der Größe der Ströme (h, It), welche an dem srsten (7) und zweiten
Ausgang (40) der Stromteiler^haltung (0) geliefert
werden, im wesentlichen gleich dem Quotienten der Größe der Präzisionsimpedanz (9) und der Größe
der zwischen dem ersten Eingang (6) der Stromteilerschaltung (0) und dem ersten Anschlußpunkt
(8') angeordnete Impedanz (10) ist, und daß die am Ausgang (22,25,28) jeder Stromverstärkerschaltung
(II, 12,13) auftretende absolut genaue Ausgangsimpedanz
gleich dem Produkt des genannten Quotienten und der Größe der der Stromverstärkerschaltung
(11,12,13) zugehörenden Impedanz (31,32,33)
ist(Fig. 1).
2. Integrierte Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stromverstärkerschaltungen
(11, 12,13) einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Transistor (64, 65, 66, 68)
enthält, daß die Emitter des ersten und des zweiten Transistors (64,65) und auch die Emitter des dritten
und des vierten Transistors (66, 68) miteinander verbunden sind, und daß die Basis-Elektroden des
zweiten und des dritten Transistors (65,66) und auch die Basis-Elektroden des ersten und des vierten
Transistors (64, 68) miteinander verbunden sind, während der Kollektor des ersten Transistors (64)
den ersten Eingang (20), der Kollektor des zweiten Transistors (65) den zweiten Eingang (21) und der
Kollektor des dritten Transistors (66) den dritten Eingang (40) einer Stromverstärkerschaltung (H)
bilden und der Kollektor des vierten Transistors (68) den Ausgang (22) dieser Stromverstärkerschaltung
(H)bildet.
3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter des ersten und des
zweiten Transistors (64,65) über eine Diode {69) mit
einem Punkt konstanten Potentials (-E)verbunden sind, daß die Emitter des dritten und des vierten
Transistors (66, 68) über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Hilfstransistors (70) mit einem Punkt
konstanten Potentials (— E) verbunden sind, und daß die Basis dieses Hilfstransistors (70) über eine Diode
(67) mit dem Kollektor des dritten Transistors (66) verbünden ist (Fig. 2).
4. Integrierte Schaltung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromteilerschaltung
(0) einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Transistor (50,51, 52,53) enthäl»,
daß die Emitter des ersten und des zweiten Transistors (50,51) und auch die Emitter des dritten
und des vierten Transistors (52, 53) miteinander verbunden sind, daß die Basis-Elektroden des
zweiten und des dritten Transistors (51,52) und auch die Basis-Elektroden des ersten und des vierten
Transistors (50, 53) miteinander verbunden sind, während der Kollektor des ersten Transistors (50)
den ersten Eingang (5) und der Kollektor des zweiten Transistors den zweiten Eingang (6) der
Stromteilerschaltung (0) bilden, und daß der Kollektor des dritten Transistors (52) mit dem ersten
Ausgang (7) und der Kollektor des vierten Transistors (53) mit dem zweiten Ausgang (40) der
Stromteilerschiiltung (0) gekoppelt ist.
5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter des ersten und des
zweiten Transistors (50,51) über eine Diode (54) mit einem Punkt konstanten Potentials ( — E) verbunden
sind, und daß die Emitter des dritten und des vierten Transistors (52, 53) über einen Widerstand (55) mit
einem Punkt konstanten Potentials (—^verbunden sind (F i g. 2).
6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des
dritten Transistors (52) über eine Diode (56) mit einem Punkt konstanten Pot&'-lials(+E)verbunden
ist, daß parallel zu den genannten Dioden (56) die Basis-Emitter-Dioden einer Anzahl Transistoren (57,
58, 59), die gleich der Anzahl der Stromverstärkerschaltungen (H, 12, 13) angeordnet sind, daß jeder
der Kollektoren dieser Transistoren mit einem zweiten Eingang (21,24, 27) einer Stromverstärkerschaltung
verbunden ist, daß der Kollektor des vierten Transistors (53) über eine Diode (60) mit
einem Punkt konstanten Potentials(+E)verbunden
ist, während parallel zu dieser Diode (56) die Basis-Emitter-Strecken einer Anzahl Transistoren
(61, 62, 63), die gleich der Anzahl der Stromverstärkerschaltungen (H, 12, 13) ist, angeordnet sind,
und daß jeder der Kollektoren dieser Transistoren (61, 62, 63) mit einem dritten Eingang (41, 44, 47)
einer Stromverstärkerschaltung (H, 12, 13) verbunden ist (F ig. 2).
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