DE2536355B2

DE2536355B2 - Stromverstaerker

Info

Publication number: DE2536355B2
Application number: DE19752536355
Authority: DE
Inventors: Otto Heinrich North Caldwell NJ Schade jun (VStA
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1974-08-16
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1977-07-21
Also published as: CA1027191A; GB1497102A; FR2282188B1; JPS5144859A; FR2282188A1; US4008441A; DE2536355A1

Description

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Die Erfindung betrifft Stromverstärker, wie sie üblicherweise auch als Stromspiegelverstärker bezeichnet werden. Hierunter versteht man Verstärkerschal-Düngen mit drei Anschlüssen und mit einem ersten und einem zweiten Transistor, die mit ihren Emittern an den semeinsamen Anschluß und mit ihren Kollektoren jeweils an den Eingangsanschluß bzw. an den Ausgangs-Anschluß angeschlossen sind. Der erste Trans.stor ist mit einer Rückführung vom Kollektor zur Bas.s versehen, welche die Größe seines KoHektorstromes auf einen Wert regelt, der praktisch gleich der Größe eines dem Fingangsanschluß zugeführten positiven oder negativen Stromes ist. Die Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors wird dem Basis-Emitter-Übergang des aweiten Transistors zugeführt, so daß der am Ausgangsanschluß auftretende positive oder negative Kollektorstrom (zugeführter oder entnommener Strom) proportional zum Eingangsstrom (Kollektorstrom des ersten Transistors) ist, wobei das Proportionalitätsverhältnis gleich dem Steilheitsverhältnis zwischen zweitem und erstem Transistor ist.

Die Stromverstärkung des Verstärkers läßt sich ledoch erheblich durch die Transistor-Basis-Ströme beeinflussen, wenn die Stromverstärkungen der Transistoren des Stromspiegelverstärkers niedrig sind (also beispielsweise kleiner als 10). In einem solchen Fall kann die Hinzufügung der Transistor-Basis-Ströme zum Kollektorstrom des ersten oder zweiten Transistors infolge der Rückkopplungsverbindung die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers in unerwünschter Weise beeinflussen. Dieses Problem tritt besonders dann in Erscheinung, wenn bei den Stromspiegelverstärkern integrierte Lateral-pnp-Transistoren verwendet werden.

Dieses Problem läßt sich lösen, wenn man in der Kollektor-Basis-Rückführung für eine Stromverstärkung sorgt, welche die Größe des Stromes herabsetzt, der entweder vom Eingangs- oder Ausgangsstrom des Stromspiegelverstärkers zur Lieferung der Basisströme abgezweigt wird. Ein in der Rückführung verwendeter Stromverstärker muß Stromverstärkungseigenschaften haben, die genügend Phasenspielraum für die Rückführungsschleife bietet, welche er mit dem ersten Transistor bildet, so daß keine positive Rückkopplung im Stromspiegelverstärker auftritt, die zur Selbsterregung führen würde. Außerdem ist eine möglichst vollständige Strom- und Spannungssymmetrie hinsichtlich der Vorspannungen und des Betriebs der beiden Stromspiegelverstärkertransistoren wünschenswert. Derartige Symmetrieforderungen haben bisher die Entwicklung auf diesem Gebiet unterbunden.

Die nachfolgend erläuterte Er^findung verwendet einen als Quellenfolger geschalteten Feldeffekttransistor in der Kollektor-Basis-Rückführung des ersten bipolaren - Transistors. Da der Stromfluß in die oder aus der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors praktisch vernachlässigbar klein ist, wird der Kollektorstrom des ersten Transistors weder verringert noch erhöht, so daß die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers nicht nachteilig beeinflußt wird. Der Feldeffekttransistor arbeitet jedoch nicht als Stromverstärker, und dies steht im Gegensatzt zu den bisher bekannten Stromspiegelverstärkern, welche bipolare Transistoren in den Kollektor-Basis-Rückführunger benutzt haben. Vielmehr arbeitet der als Quellenfolgei betriebene Feldeffekttransistor nur als Steilheitsverstärker, und dies genügt gemäß der vorliegenden Erfindung bereits für die Zwecke eines Stromspiegelverstärkers.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der in der beiliegenden F i g. 1 bis 9 dargestellten Ausführungsfor men von Stromspiegelverstärkern näher erläutert wobei F i g. 1 die einfachste Ausführungsform darstellt.

Gemäß F i g. 1 enhält der Stromspiegelverstärker 10( bipolare pnp-Transistoren 101 und 102 und einer

p-Kanal-Metalloxid-Feldeffekttransistor 130 (PMOS-FET). Der Verstärker 100 hat einen Eingangsanschluß 104, einen gemeinsamen Anschluß 105 und einen Ausgangsanschluß 106 und noch einen weiteren Anschluß 107. Der Eingangsanschluß 104 ist mit einer s Eingangsstromquelle 108 verbunden, welcher einen Strom / liefert. Dem gemeinsamen Anschluß 105 wird von einer als Batterie dargestellten Spannungsquelle 109 eine positive Betriebsspannung zugeführt. Der Ausgangsanschluß 106 ist mit einer gleichstromdurchlässigen Last 110 verbunden. Der weitere Anschluß 107 liegt ati Masse als Bezugspotential und dient der Vorspannung der Senkenelektrode des als Quellenfolger geschalteten Transistors 103.

Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 101 wird durch eine gleichstromdurchlässige Gegenkopplung zwischen Kollektor und Basis gereglt, welche von der Quellenfolgerwirkung des Transistors 103 Gebrauch macht Diese Gegenkopplung sorgt für einen Betrieb des Transistors 101, bei dem ein Knilektorstrom dem Anschluß 104 zugeführt wird, der exakt gleich dem der Stromquelle 108 entnommenen Strom / ist. Diese Bedingung entspricht der Forderung der Kirchoffschen Gesetze, da die Gateelektrode des Feldeffekttransistors 103 keinen Strombeitrag Hefen.

Die Gate-Quellen-Spannung des Quellenfolgertransistors IKl wird durch eine Gegenkopplung auf einem Wert gehalten, bei welchem der Transistor 103 genügend leitet, um sowohl den für einen Kollektorstrom vom Wert / erforderlichen Basisstrom des Transistors 101 zu liefern, als auch den vom Transistor 102 infolge der an seinem Basis-Emitter-Übergang anliegenden geregelten Basis-Emitter-Spannung vom Transistor 101 benötigten Basisstrom zu liefern. Da die Steilheit eines Feldeffekttransistors gegenüber derjenigen eines bipolaren Transistors verhältnismäßig niedrig ist, sind Änderungen der Gate-Quellen-Spannung des Transistors 103 wesentlich größer als es bei Verwendung eines bipolaren Transistors an seiner Stelle der Fall wäre. Damit ändert sich die Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 101 (und entsprechend auch seine Kollektor-Emitter-Spannung) mit dem seinem Kollektor entnommenen Strom /.

Der Kollektorstrom /noi des Transistors 101 ist gleich der Basis-Emitter-Spannung Vsaot multipliziert mit seiner Steilheit g_m\ou und der Kollektorstrom /002 des Transistors 102 ist gleich der Basis-Emitter-Spannung VflEio2 multipliziert mit seiner Steilheit g_m\o2- Dem Basis-Ernitter-Übergang des Transistors 102 wird die geregelte Basis-Emitter-Spannung Vbcioi des Transistore 1011 unmittelbar zugeführt. Es gelten die Beziehungen:

^BE 102 — ^BElOl

'C102 Sm 102

'ClOl SmIOl

'C102 _ 8m 102 ^C 101 gmlOl

(D

(2)

(3)

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Damit ist die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers: gleich dem Verhältnis der Steilheiten der Transistoren 102 und 101. In monolithischen integrierten Schaltungen sind die Steilheiten von Transistoren mit gleichen Dotierprofilen direkt proportional (stehen also in einem linearen Verhältnis) zu den wirksamen Flächen ihrer Basis-Emitter-Übergänge. Das Verhältnis des Ausgangsstromes (vom Transistor 102 fließenden Kollektorstromes) zum Eingangsstramm (vom Transistor 101 fließenden Kollektorstrom) läßt sich daher durch Dimensionsverhältnisse der Transistoren 101 und 102 ausdrücken und ist somit praktisch unabhängig von ihren Stromverstärkungswerten (htejfür Durchlaßstrom in Emittergrundschaltung.

Dieses verbesserte Maß an Vorausbestimmung beruht darauf, daß die Abhängigkeit der Eingangs- und Ausgangsströme des Stromspiegelverstärkers von den kombinierten Basisströmen der Transistoren 101 und 102 nicht unterschiedlich ist, wie es bei bekannten Stromspiegelverstärkern der Fall ist. Der Eingangsoder Ausgangsstrom des Stromspiegelverstärkers 100 hängt tatsächlich nicht von den kombinierten Basisströmen der Transistoren 101 und 102 ab, da diese kombinierten Basisströme durch den Kanal des Quellenfolger-Feldeffekttransistors 103 und über den Anschluß 107 nach Masse fließen, nicht jedoch durch die Stromquelle 108 oder die Last 110.

Der Transistor 103 ist als PMOSFET dargestellt, jedoch arbeitet ein p-Kanal-Sperrschichtfeldeffekttransistor (PJUGFET) vom Stromerhöhungstyp in gleicher Weise. Es kann auch ein P]UGFET vom Verarmungstyp verwendet werden, jedoch muß dann ein Potentialverschiebungselement in die Kollektor-Basis-Rückführungsverbindung des Transistors 101 eingeführt werden. Dazu eignet sich beispielsweise eine Diode, die zwischen die Quelle des Transistors 103 und die zusammengeschalteten Basen der Stromspiegeltransistoren geschaltet ist und im Durchbruch betrieben wird.

F i g. 2 zeigt einen Stromspiegelverstärker 200, der sich vom Verstärker 100 gemäß F i g. 1 dadurch unterscheidet, daß die Transistoren 101 und 102 in ihren Emitterleitungen Gegenkopplungswiderstände 201 bzw. 202 haben. Die Werte dieser Widerstände beeinflussen die Stromverstärkung /cW/ao\ nicht, wenn sie nach der folgenden Beziehung gewählt sind:

202

'C 102 gmlO2

*C101 8m 101

Die Werte dieser Widerstände werden normalerweise innerhalb der folgenden Bereiche gewählt O<Ä2oi<lO/^_mioi, 0<Ä202<10/£_n,i02. Durch die Emittergegenkopplungswiderstände 201 und 202 wird die Genauigkeit der Bestimmung der Stromverstärkung beim Stand der derzeitigen monolithischen integrierten Schaltungstechnik verbessert.

Der Widerstand 203 ist ein passiver Folgewiderstand (pull-up resistor), der die Fähigkeit des Quellenfolgertransistors 103, positiv gerichteten Spannungsänderungen zu folgen, verbessert. Der Wert des Widerstandes 203 kann relativ klein gewählt werden im Vergleich zu passiven Folgerwiderständen bei Verwendung eines bipolaren Emitterfolgertr insistors anstelle des Quellenfolger-Feldeffekttransistors, ohne daß dadurch die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 200 beeinflußt würde. Dies ist ein wichtiges Merkmal, wenn gefordert wird, daß ein Stromspiegelverstärker sowohl eine sehr genau vorherbestimmte Stromverstärkung als auch ein Breitbandverhalten bei dieser Verstärkung haben soll.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Stromspiegelverstärker 300 sind p-Kanal-MOSFETs 301 und 303 in Kaskode mit den Transistoren 101 bzw. 102 geschaltet. Durch die Kaskodenschaltung der Transistoren 102 und 302 erhöht sich die Ausgangsimpedanz des Stromspiegel-

Verstärkers 300 gegenüber derjenigen des Stromspiegelverstärkers 200. Die Gateelektroden der Transistoren 201 und 301 sind ebenso wie diejenige des Feldeffekttransistors 103 an den Eingangsanschluß 104 angeschlossen. Man kann dies machen, ohne die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 300 zu beeinflussen, die durch die relativen Steilheiten der Transistoren 101 und 102 und die relativen Widerstandswerte der Widerstände 201 und 202 bestimmt sind; es fließt kein Strom zu oder von den Gateelektroden der Transistoren 301 und 302, weil dies Feldeffekttransistoren sind.

Die relativen Steilheiten der Transistoren 301 und 302 sind derart gewählt, daß infolge ihrer Quellenfolgerschaltung die Kollektorspannungen der Transistoren 101 bzw. 102 auf denselben Wert geregelt werden. Dadurch erhalten die Transistoren 101 und 102 gleiche Kollektor-Emitter-Spannungen, und die Konstanz des Verhältnisses ihrer relativen Steilheiten verbessert sich in einem Bereich der Betriebsströme. Es ist daher zu erwarten, daß die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 300 sich noch weniger als diejenige des Stromspiegelverstärkers 200 mit Änderungen des Eingangsstromwertes / verändert. Die Steilheit eines Feldeffekttransistors ist nach bekannten Prinzipien durch seine physikalischen Abmessungen bestimmt.

Die Steilheiten der Transistoren 301 und 302 lassen sich zu derjenigen des Transistors 103 so ins Verhältnis setzen, daß die Kollektorspannungen der Transistoren 101 und 102 gleich ihrer aufgeteilten Basisspannung ist. Dadurch wird der Fluß eines Kollektorleckstromes (In) in jedem der Transistoren 101 und 102 vermieden, und man erhall eine genaue vorherbestimmbare Stromverstärkung für den Stromspiegelverstärker 300, als es andernfalls möglich wäre.

Eine noch größere Ausgangsimpedanz erhält man mit dem Stromspiegelverstärker 400 gemäß F i g. 4, in welchem die p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren 301 und 302 durch bipolare Transistoren 401 bzw. 402 mit hoher Steilheit ersetzt sind, deren Durchlaßstromverstärkungen hu einander angepaßt sind. Da die Transistoren 401 und 402 jedoch bipolare Transistoren sind und daher Basisströme führen, können ihre Basen nicht an den Eingangsanschluß angeschlossen werden, ohne daß die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers beeinflußt würde. Man erzeugt die Vorspannung durch eine Ausbildung der Spannungsquelle 109 in Form zweier in Reihe geschalteter Spannungsqucllen 109a und 1096, so daß man ein Zwischenpotential zur Vorspannung der Basen der Transistoren 401 und 402 erhält. Die Basisströme der Transistoren 401 und 402 fließen nicht durch die Stromquelle 108 oder die Last 110 und beeinflussen daher die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 400 nicht, wenn man voraussetzt, daß die Durchlaßstromverstärkungen h_tc beider Transistoren 401 und 402 gleich sind.

Als Folge des gleichen Potentials der Basiselektroden der Transistoren 401 und 402 werden wegen ihrer Emittergrundschaltung auch die Kollektorspannungen der Transistoren 101 bzw. 102 auf dem gleichen Wert gehalten. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der Vorhersage der Verstärkung des Stromspiegelverstärkers infolge der Elemente 101.102,201 und 202.

Eine Avalanchediode 403 dient als Potentialverschiebungselement. Ihr Spannungsabfall wird der Gate-Quellen-Spannung des Feldeffekttransistors 103 hinzuaddiert, so daß eine größere Spannung zwischen dem Eingangsanschluß 104 und dem Verbindungspunkt der Basen der Transistoren 101 und 102 erreicht wird. Damit wird der Spannungsbereich vergrößert, in welchem die Basen der in Basisgrundschaltung betriebenen Verstärkertransistoren 401 und 402 vorgespannt werden können. Diese Freiheit ist wichtig, wenn die als Batterie dargestellte Spannungsquelle 1096 eine nur wenig geregelte Vorspannungsquelle ist.

Solche Verhältnisse können beispielsweise vorliegen, wenn — wie in F i g. 5 dargestellt — das Zwischenpoten tial zur Vorspannung der Basen der Transistoren 401 und 402 von der Spannungsquelle 109 mit Hilfe eines Widerstandsspannungsteilers 509 abgeleitet wird. Die Werte der Widerstände 509a und 5096 des Spannungsteilers werden gewöhnlich im Interesse einer geringen Belastung der Spannungsquelle 109 so hoch wie möglich gewählt. Änderungen der Durchlaßstromverstärkung hie der Transistoren 401 und 402 und/oder Änderungen der Größe des Eingangsstroms /führen zu Änderungen der Basisströme der Transistoren 401 und 402, und diese wiederum äußern sich als veränderte Belastung des Widerstandsspannungsteilers 509, so daß im Falle seiner hochohmigen Wahl sich das Zwischenpotential verschiebt, welches den Basen der Transistoren 401 und 402 zugeführt wird.

Bei dem Stromspiegelverstärker 500 gemäß F i g. 5 ein p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor 508 vom Stromerhöhungstyp verwendet, der durch eine Quellen-Gate-Rückführung selbstvorgespannt ist, die eine direkte Verbindung anstelle der als Potentialverschie bungselement dienenden Avalanche-Diode 403 umfaßt. Zwischen Senke und Quelle des Transistors 508 wird seine Gate-Quellen-Schwellspannung aufrechterhalten. Es kann auch ein geeignet gepolter, selbstvorspannender n-Kanal-Feldeffekttransistor vom Stromcrhöhungs- typ verwendet werden.

Wenn das den Basen der Transistoren 401 und 402 zugeführte Zwischenpotential genau gegenüber dem Potential am Anschluß 105 definiert ist und die Quellen-Gate-Schwellenspannung eines Stromerhö-

hungs-Quellenfolger-Feldeffekttransistors 103 genügend groß ist, dann kann die Quellenelektrode des Transistors 103 unmittelbar mit den Basiselektroden der Transistoren 101 und 102 verbunden werden. In F i g. 5 ist der einfache Folgerwiderstand 203 mil

einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode 503 in Reihe geschaltet, deren im Durchlaßbetrieb auftretenedc Durchlaßspannung die als Spannungsabfall am Wider' stand 203 verfügbare Spannung herabsetzt. Damit kanr der Wert des Widerstandes 203 herabgesetzt werden

während der ihn durchfließende Strom auf einerr verringerten Wert gehalten wird. Bei einer Ausbildung als integrierte Schaltung ermöglicht dies eine größere Kompaktheit. Auch kann bei Schaltungen, wo dei Eingangsstrom des Stromspiegelverstärkers SOO nur ml

JS Unterbrechnungen entnommen wird, der Bereitschafts

strom (standby) des Quellenfolgers herabgesetzt wer

den, so daß die in Wärme umgesetzte Verlustlelstunj

der Schaltung reduziert werden kann.

F i g. 6 zeigt einen Stromspiegelverstärker 600, be

fto dem die Vorspannung für die Basen der Transistor 401 und 402 aus dem Quellenkreis des Quellenfolger transistors 103 abgeleitet werden. Wie bereits erwähnt beeinflussen die Stromverhältnisse Im Quellenkreis de Feldeffekttransistors 103 nicht dessen Oateelektroden strom und damit auch nicht die Stromverstärkung de Stromepiegelverstärkers. Ein Potentlalversohlebungs element 601 dient der Verschiebung des Potentials ai der Quellenelektrode des Transistors 103 gegenübe

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dem aufgeteilten Basispotential der Transistoren 101 und 102 um einen genügenden Betrag, so daß die Durchlaßspannungen an den im Durchlaß betriebenen Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 401 und 402 nicht zur Sättigung der Transistoren 101 und 102 infolge ungenügender negativer Kollektorspannungen führen können.

Als Potentialverschiebungselement 601 wird bevorzugt eine im Durchlaß betriebene Diode verwendet, da diese die Kollektorspannungen der Transistoren 101 und 102 auf denselben Wert wie ihre Basisspannungen bringt, so daß Kollektorleckströme (lev) vermieden werden, die unerwünschterweise die Stromverstärkungen des Stromspiegelverstärkers beeinflussen können. Anstelle der Diode 601 kann jedoch auch eine Avalanche-Diode oder ein selbstvorgespannter MOS-Feldeffekttransistor verwendet werden.

Die Gate-Quellen-Schwellspannung des Transistors 103 sorgt für eine geeignete Kollektorvorspannung des Transistors 401, wenn der Feldeffekttransistor 103 vor*i Stromerhöhungstyp ist. Bei Verwendung eines Verarmungs-Feldeffekttransistors für den Transistor 103 würden zusätzliche Potentialverschiebungselemente zwischen seiner Quelle und den zusammengeschalteten Basen der Transistoren 401 und 402 erforderlich.

F i g. 7 zeigt einen Stromspiegelverstärker 600', der ähnlich dem Stromspiegelverstärker 600 ist, jedoch Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps verwendet. Jeder der Stromspiegelverstärker 100,200,300, 400, 500, 600, 800 und 900 oder Abwandlungen von ihnen läßt sich dirch Ersatz der bipolaren pnp-Transistoren durch bipolaren npn-Transistoren und durch Ersetzen des p-Kanal-Feldeffekttransistors durch einen n-Kanal-Feldeffekttransistor aufbauen. Bipolare npn-Transistoren und η-leitende Feldeffekttransistoren können als Transistoren eines Leitungstyps angesehen werden, wobei dann pnp-Transistoren und p-Kanal-Felcleffekttransistoren als Transistoren des engegengesetzten Leitungstyps anzusehen sind.

Stromspiegelverstärker entsprechen den Verstärkern 300 und 600, jedoch mit Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps sind von besonderem Interesse, da in ihnen den Transistoren 101 und 102 entsprechende Transistoren 10Γ und 102' praktisch mit Basis-Kollektor-Spannungen der Größe Null arbeiten. Damit können die Transistoren 10Γ und 102' sogenannte Super-Beta-Transistoren sein, die eine dünnere Basiszone als übliche Transistoren haben und außerordentlich hohe Durchlaßstromverstärkungen hr_e (auch mit Beta bezeichnet) in der Größenordnung von einigen Hundert heben, obwohl ihre Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannungen sehr klein sind. Infolge der großen DurchlaBstfomverstärkung werden Ungonauigkelten der vorausberechneten Stromverstärkung des Strom· spiegelverstärkers, welche durch mangelnde Übereinstimmung der Werte htt verursacht werden, minimal, da die Basisströme der Transistoren 10Γ und 102' vernachlässigbar klein gegenüber den in ihren Kollektor-Emitter-Strecken fließenden Strömen sind, wenn ihre Durchlaßstromverstärkungen hr? nur genügend groß sind.

Fig.8 zeigt einen Stromspiegelverstärker 800, welcher sich vom Verstärker 600 hauptsächlich dadurch unterscheidet, daß kein Potentialverschiebungselement 601 wie in Fig.6 verwendet wird. Statt dessen wird

ίο durch die Emitterfolgerwirkung der Transistoren 801 und 802 für getrennte jeweilige Offsetspannungen zwischen Quellenpotential des Feldeffekttransistors 103 und den Basispotentialen der TransistoreniOl bzw. 102 gesorgt. Die Kollektorströme der Transistoren 801 und

ι j 802 sind wegen der Basisgrundschaltung dieser Transistoren praktisch gleich den Basisströmen der Transistoren 101 bzw. 102. Die Kollektorströme der Transistoren 801 und 802 werden zu den entsprechenden Strömen hinzuaddiert, die der Stromverstärker 800 an den Anschlüssen 104 bzw. 106 liefert. Dadurch werden Ungenauigkeiten der Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 800, welche durch die relativen Steilheiten der Transistoren 102 und 101 bestimmt werden, verringert, wenn diese Werte nicht gleich sind, wie sie es sein sollen. (Alternativ kann eine im Durchlaß betriebene Diode in die Verbindung 805 eingefügt werden, so daß man die Kollektoren der Transistoren 801 und 802 entsprechend mit den Kollektoren der Transistoren 401 bzw. 402 verbinden kann.)

.10 Der passive Folgerwiderstand 203 liegt in Reih.; mit Dioden 803 und 804, deren Durchlaßspanntmgssummc die am Widerstand 203 verfügbare Spannung verringert und damit eine Verringerung des bei einem gegebenen Wert des Widerstandes 203 durch diesen fließenden Stromes erlaubt.

F i g. 9 zeigt einen Stromspiegelverstärker 900, bei dem die galvanische Kollektor-Basis-Rückführung des Transistors 101 einen Quellenfolgertransistor 103 und einen Widerstandsspannungsteiler 901 mit Widerständen 902 und 903 enthält. Die Emitter der Transistoren 101 und 102 sind unmittelbar an den Anschluß 105 angeschlossen. Die galvanische Kollektor-Basis-Rückführung des Transistors 101 regelt seine Basis-Emitter-Spannung derart, daß der Kollektorstrom des Transits stors 101, der durch den Verstärker mit dem in Basisgrundschaltung betriebenen Transistor 401 fließt, den von der Quelle 108 erforderlichen Eingangsstrom liefert. Das bedeutet, daß die Ausgangsspannung des Widerstandsspannungsteilers 901 durch die Kollcktor-Basis-Rückführung des Transistors 101 auf einen Wert geregelt wird, der in einem logarithmischen Verhältnis zum Kollektorstrom des Transistors 101 steht. Diese Basis· Emitter-Spannung ist innerhalb eines weiteren Kollektorstrombereiches recht konstant und bewegt

sich für einen aus dotiertem Silizium hergestellten Transistor 101 Im Bereich von 550 bis 700 mV,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Stromspiegelverstärker mit einem Eingangsanschluß, einem Ausgangsanschluß und einem gemeinsamen Anschluß, einem ersten bipolaren Transistor, dessen Emitter- und Kollektorelektrode galvanisch mit dem gemeinsamen Anschluß bzw. dem Eingangsanschluß gekoppelt sind, mit einem zweiten bipolaren Transistor, dessen Emitter- und Kollektor- ι ο elektrode galvanisch mit dem gemeinsamen Anschluß bzw. dem Ausgangsanschluß gekoppelt sind, einem dritten Transistor, dessen Eingangselektrode galvanisch mit dem Eingangsanschluß gekoppelt ist und der mit seiner nichtphasenumkehrenden Ausgangselektrode galvanisch mit den Bassn des ersten und zweiten Transistors verbunden ist und der eine Gegenkopplungsverbindung zwischen Kollektor und Basis des ersten Transistors bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Transistor ein Feldeffekttransistor (103) in Quellenfolgerschaltung ist, dessen Steuerelektrode die Eingangselektrode und dessen Quellenelektrode die nichtphasenumkehrende Ausgangselektrode ist und der die Basisströme für den ersten und den zweiten Transistor (101, 102) über seine Quellen-Abfluß-Strecke liefert, derart, daß kein nennenswerter Anteil dieser Basisströme weder über den Eingangsanschluß (104) noch über den Ausgangsanschluß (106) fließt.

2. Stromspiegelverstäiker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors (103) und die Basen des ersten und zweiten Transistors (101,102) ein Pegelverschiebungselement in Form eines Halbleiterelementes (403,503,601) geschaltet ist.

3. Stromspiegelverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors (103) mit der Basis des ersten Transistors (101) über den Basis-Emitter-Übergang eines dritten bipolaren Transistors (801) verbunden ist, dessen Kollektor an den Eingangsanschluß (104) angeschlossen ist, und daß die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors weiterhin mit der Basis des zweiten bipolaren Transistors (102) über den Basis-Emitter-Überzug eines vierten bipolaren Transistors (802) verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Ausgangsanschluß (106) verbunden ist.

4. Stromspiegelverstärker nach einem der Anspräche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impedanzelement (203; 203,503; 903; 203,803,804) zwischen den gemeinsamen Anischluß (105) und die Basen des ersten und zweiten Transistors (101,102) geschaltet ist und daß eine Spannungsquelle (109) zwischen den gemeinsamen Anschluß (105) und die Abflußelektrode des in Quellenfolgerschaltung betriebenen Feldeffekttransistors (103) geschaltet ist.