DE2444007C3

DE2444007C3 - Integrierte Schaltung zur Erzeugung mehrerer absolut genauer Impedanzen

Info

Publication number: DE2444007C3
Application number: DE2444007A
Authority: DE
Inventors: Johannes Otto Eindhoven Voorman (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1974-09-14
Publication date: 1979-10-25
Also published as: NL7313452A; SE7412165L; US4017750A; DE2444007B2; JPS5433912B2; JPS5062557A; SE401277B; CA1002131A; FR2247019A1; FR2247019B1; DE2444007A1; GB1484305A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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. 30⁰C erhöht wird, zeigt sich in d^r 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 Gyratorresonanzkreise, 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 Gyratorgatters verbunden ist, und wobei der Eingang der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle mit dem Ausgang der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle zur Bildung des genannten zweiten Gyratorgatters 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 geändert 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 Gyratorwiderstände 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 Temperaturschwankungen unabhängig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des 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

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform und

Fig.4 einen Gyratorresonanzkreis mit einer integrierten Schaltung nach der Erfindung.

Der innerhalb der gestrichelten Linien liegende Teil der Schaltung nach F i g. 1 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 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 Stromverstärkerschaltungen 11, 12 und 13 sind zusammen mit einem ersten Ausgang 7 der Stromteilerschaltung 0 und die dritten Eingänge der Stromverstärkerschaltungen 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 3' 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 genannten zweiten Anschlußpunkt 8 ist ein Präzisionswiderstand 9 angebracht.

Bekanntlich kann mit Hilfe monolithischer integrierter Transistoren genau multipliziert und geteilt werden. Dabei wird die Transistorbeziehung:

kT I

V_RF = — · In —

1 ¹S

benutzt, in der bedeuten:

Vbe 1 h k

die Basis-Emitter-Spannung des Transistors
der Kollektorstrom des Transistors
der Sättigungsstrom des Transistors
die Boltzmann-Konstante
die absolute Temperatur
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 Stromteilerschaltung 0 der folgenden Beziehung:

R (ein)
R (aus)

wobei /?(ein) der Widerstandswert des Widerstandes 10 und /?(aus) der Widerstandswert des externen Präzisionswiderstandes 9 ist. Weiter entsprechen die Stromverstärkerschaltungen der folgenden Beziehung:

wobei η = 22, 25, 28 und k = 31, 32, 33. l(n) ist der Ausgangsstrom der Stromverstärkerschaltungen 11, 12 bzw. 13. R(k) ist der Widerstandswert der integrierten

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

V(k) (R (ein) \

R (aus) V R(k) )'

Aus der Beziehung (4) folgt, daß
= R aus)

λ ).

( ).
\ R (ein) /

(4)

(5)

Die Beziehung (5) gibt an, daß die Spannung V(k)und der Strom I(n) sich wie das Produkt des Widerstandswertes des externen Präzisionswiderstandes 9 und des Faktors R(k)/R(c\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)/I(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 F i g. 2 enthält die Stromteilerschaltung 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 Anschlußpunkt S' 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-Emitter-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 Stromteilerschaltung gekoppelt. Zu diesem Zweck ist der Kollektor des Transistors 53 über die Diode 60 mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden und parallel zu dieser Diode ist die Basis-Emitter-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.

ίο Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist eine einzige Stromverstärkerschaltung vorgesehen. Diese Stromverstärkerschaltung ist dem integrierten Widerstand 31 zugeordnet, der in der Emitterleitung des als Emitterfolger geschalteten Transistors 71 aufgenommen ist. Die genannte Stromverstärkerschaltung enthält einen ersten Transistor 64, einen zweiten Transistor 65, einen dritten Transistor 66 und einen vierten Transistor 68. Die Emitter des ersten Transistors 64 und des zweiten Transistors 65 sind, ebenso wie die Emitter des dritten 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 Kollektor 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 66 verbunden. Der zweite Eingang 21 der Stromverstärkerschaltung ist mit dem ersten Ausgang 7 der Stromteilerschaltung und der drille Eingang 41 der Stromverstärkerschaltung ist mit dem zweiten Ausgang 40 der Stromteilerschaltung verbunden. Der erste 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 Fig. 2 verwendete Stromverstärkerschaltung gilt die folgende Gleichung:
!' iivii _ ^T/ ii.^c> ' " '"*» '' "iOi — η i(.\

in der Vesftl' = 64, 65, 6b; 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:

- V,

wobei

V = die Spannung an der Basis des Transistors 71
R(3i) = der Widerstandswert des Widerstandes31
ic = der Ausgangsstrom der Verstärkerschaltung an 22

h — der Kollektorstrom des Transistors 65
I] = der Kollektorstrom des Transistors 66
Vd = die Summe von Spannungen über den Basis-Emitter-Dioden der Transistoren 71 und 64 und der Diode 69.

Für den Ausgangsstrom /oder Stromverstärkerschaltung folgt aus (7) die nachstehende Beziehung:

R (31)

(8)

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 Stromteilerschallung:

E— Va =

die Spannung über den Widerständen 9 und 10 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;
der Widerslandswert des Widerstandes 10
der Widerstandswert des Widerstandes 9;
der Kollektorstrom des Transistors 52
der Kollektorstrom des Transistors 53.

lj_ _ R (ein)
T₁ ~ «(aus)

I₁, —

ν -

R (aus)

(ein) -

(11) siehe (4)

V- V,

= R (aus)

/ R (31) \
V R (ein) J '

30

Aus der Beziehung (9) folgt die nachstehende Beziehung:

35

(10) siehe (2)

Eine Kombination von (8) und (10) ergibt die Beziehungen

45

(12) siehe (5)

Die Beziehung (12) gibt an, daß die Spannung (V — V_d) und der Strom /_o sich wie das Produkt des Widerstandswertes des externen Präzisionswiderstandes 9 und des Faktors Rßl)/R(em) 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 Änderungen 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 / des als Emitterfolger geschalteten Transistors 71 sich verhalten wie:

= R (31),

(13)

ίο ι = Spannung an der Basis des Transistors 71
= Basis-Emitter-Spannung des Transistors 71
= 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 F i g. 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 F i g. 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 Fig.3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der zur Erzielung einer genauen Spannungs-Strom-Umwandlung ein sogenannter künstlicher Transistor benutzt wird. 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 Fig.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 I\ und k aus F i g. 3 werden auf die an Hand des Ausführungsbeispiels nach Fig.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 F i g. 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 Ausführungsbeispiels nach Fig.3 ist der des Ausführungsbeispiels nach Fig.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 F i g. 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 F i g. 4 dargestellte Gyrator enthält ein erstes Gatter ρ, —p\ und ein zweites Gatter ρι—ρΐ. 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\ \>τ.νι. 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 ρι—ρϊ angeschlossenen Kondensator 101 in eine künstliche Induktivität:

wobei C₂ der Kapazitätswert des Kondensators 101 ist. Zusammen mit dem an das erste Gatter p\—p\ angeschlossenen Kondensator 100 bildet die genannte künstliche Induktivität einen Resonanzkreis.

Der Gyrator nach F i g. 4 enthält eine erste spannungsgesteuerte Stromquelle Λι, 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 A\ 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 Tj und deren Ausgang durch 53 gebildet wird. Der Ausgang S3 der letzteren Stromquelle ist mit dem Eingang 71 der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle A\ verbunden, deren Ausgang Si mit dem Eingang T2 der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle A₂ verbunden ist. Der Aufbau und die Wirkungsweise der spannungsgesteuerten Stromquellen sind denen der Ausführungsforrn 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 I₂ der Stromquellen 95 und % werden mit Hilfe von Transistoren auf die bereits an Hand der F i g. 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 A₂ 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 Gyralorresonanzkreises 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

"1

j_{st wo}b_ej

der Wert der Gyratorwiderstände 31 (siehe Fig. 3)

/7i = Emitteroberfläche des Transistors 98
n₂ = Emitteroberfläche des Transistors 99
C = Kapazitätswert der Kondensatoren 100 und 101.

Unter Berücksichtigung der relativen Gleichheit de^r Transistoren kann die Resonanzfrequenz ωο innerhalb gewisser Grenzen äußerst genau geändert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Integrierte Schaltung zur Erzeugung mehrerer absolut genauer Impedanzen, bei der von einer s 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 E^:ngang (20, 23, 26) der zugehörigen Stromverstärkerschaltung (11, 12, 13) verbunden ist, daß die zweiten Eingänge (21, 24, 27) der Stromverstärkerschaltungen (ill, 12, 13) zusammen mit einem ersten Ausgang (7) einer Stromteilei schaltung (0) gekoDpelt sind und die dritten Eingänge (41, 44, 47) der Stromverstärkerschaltungen (11, 23, 13) zusammen mit einem zweiten Ausgang (40) der Stromteilerschaftung (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 (fi) 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 (11, 12, 13) so dimensioniert sind, daß der Quotient der Größe der Ströme (h, /1), welche an dem ersten (7) und zweiten Ausgang (40) der Stromteilerschaltung (0) geliefert werden, im wesentlicher gleich dem Quotienten der Größe der Präzisionsimpedanz (9) und der Größe der zwischen dem ersten Eingang (6) der Stromteilerschaltung (0) und dem ersten AnschluPpunkt (8') angeordnete Impedanz (10) ist, und daß die am Ausgang (22,25,28) jeder Stromverstärkerschaltung (11,12, 13) auftretende absolut genaue Ausgangsimpedanz gleich dem Produkt des genannten Quotienten und der Größe der der Stromverstärkerschaltung(ll,12,13) zugehörenden Impedanz (31, "12,33) ist(Fig.l).
2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, 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 Hingang (20), der Kollektor des zweiten Transistors (65) den zweiten Eingang (21) und der Kollektor des dritten Transistors (66) den dritten Eingang (40) einer Stromverslärkerschaltung (11) bilden und der Kollektor des vierten Transistors (68) den Ausgang (22) dieser Stromverstärkersch.iltung (11) 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 ( — φ verbunden sind, daß die Emitter des dritten und des vierten Transistors (66, 68) über die Kollekter-Emitter-Strecke eines Hilfstransistors (70) mit einem Punkt konstanten Potentials ( — £^ verbunden sind, und daß die Basis dieses Hilfstransistors (70) über eine Diode (67) mit dem Kollektor des dritten Transistors (66) verbunden ist (F i g. 2).
4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromteilerschaltung (0) einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Transistor (50, 51, 52, 53) enthält, 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 Stromieilerschaltung (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 Stromteilerschaltung (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 (— E) 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 Potentials ( + E) verbunden ist, daß parallel zu den genannten Dioden (56) die Basis-Emitter-Dioden einer Anzahl Transistoren (57, 58, 55), die gleich der Anzahl der Stromverstärkerschaltungen (11, 12, 13) angeordnet sind, daß jeder der Kollektoren dieser Transistoren mit einem zweiten Eingang (21, 24, 27) einer Stromverslärkerschaltung 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 (11, 12, 13) ist, angeordnet sind, und daß jeder der Kollektoren dieser Transistoren (61, 62, 63) mit einem dritten Eingang (41, 44, 47) einer Stromverstärkerschaltung (11, 52, 13) verbunden ist (F ig. 2).