DE2549575A1

DE2549575A1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2549575A1
Application number: DE19752549575
Authority: DE
Inventors: Robert C Dobkin
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1976-05-13
Also published as: JPS5839412B2; GB1516126A; CA1043420A; JPS5165858A; GB1516125A; DE2549575C2; FR2290784B1; FR2290784A1; US3930172A

Description

National Semiconductor Corp. 29OO Semiconductor Drive Santa Clara, KaUf₀, V.St.A₀

Schaltungsanordnung

Kir die vorliegende Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden US-Anmeldung Serial-No. 521 363 vom 6.11.1974 in Anspruch genommene

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Anschluß an eine speisende Strom- oder Spannungsquelle, zur Abgabe eines Ausgangssignals, das von dieser Strom- oder Spannungsquelle unabhängig ist, mit einer Vielzahl von Transistoren,,

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Schaltung, die ein Ausgangssignal aufweist, das von ihrer Strom- oder Spannungsversorgung unabhängig ist, und insbesondere auf eine Schaltung, wo eine auf die Ausgangsspannung dieser Schaltung bezogene Spannung entwickelt wird, die lediglich proportional zur Differenz der Emitterflächen der Transistoren ist»

Zahlreiche Schaltungsarten erfordern ein Ausgangssignal, das unabhängig von der speisenden Üpannungs- oder Stromversorgung ist« In der Vergangenheit ist man gewöhnlich derart vorgegangen, daß man den Ausgangskreis bei derartigen Schaltungen vom Strom- oder ßpannungsversorgungskreis mittels einer verhältnismäßig hohen Anzahl von Bauelementen isoliert hat₀ Die Vorgehensweise ergab

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verhältnismäßig umfangreiche und verwickelte Schaltungen. Da die Herstellungskosten einer integrierten Schaltung von der Anzahl der in ihr enthaltenen Bauteile abhängt, sowie von der Vielfalt der Schaltungsmittel, so ist es wünschenswert, die zur Erzielung eines bestimmten Ergebnisses erforderliche Anzahl von Bauelementen auf einen Mindestwert herabzusetzen. Außerdem unterliegt das Betriebsverhalten vieiraehr dem Einfluß von Parametern bei der Herstellung, als dem Einfluß der Transistor-Grundkennwerte, und solche Parameter bei der Herstellung sind nicht einfach zu überwachen und einzuhalten.

Ein gutes .Beispiel für eine Schaltung, bei der es erforderlich ist, daß der Ausgangskreis von der am Eingang liegenden Stromversorgung unabhängig ist, liegt bei einer Strom- oder Spannungsreglerschaltung vor. Das hohe Ausmaß an Strom- oder Spannungsregelung in integrierten Schaltungen hat in der Vergangenheit verhältnismäßig verwickelte Schaltungen erforderlich gemacht. So erfordert beispielsweise ein Spannungsregler mit einer Zenerdiode mehrere Stromverstärkerstufen, um den dynamischen Innenwiderstand im Hinblick auf die Schaffung einer gut geregelten . Stromversorgung zu vermindern,. Eine verhältnismäßig große Anzahl von Bauelementen ist erforderlich, um den notwendingen Stromverstärkungswert zu erzielen und um den dynamischen Innenwiderstand hinreichend zu vermindern zur Schaffung einer derartigen geregelten Stromversorgung,

Eine weitere Schaltung, bei der es erforderlich ist, daß ihr Ausgang von dem speisenden Eingangskreis unabhängig ist, liegt bei einem Pufferverstärker vor, beispielsweise bei einer Spannungs-

folgerschaltung oder einer ötromverstärkerschaltung, dabei ist es wünschenswert, daß der Spannungsverlauf der Eingangssignalquelle genau am Ausgang wiedergegeben wird, und zwar mit einer verhältnismäßig hohen Eingangsimpedanz und mit einer verhältnismäßig niedrigen Ausgangsimpedanz. Wenn der Ausgang eines derartigen Verstärkers nicht von dem speisenden Stromkreis am Eingang unabhängig ist, so wirken sich Änderungen in dem speisenden Stromkreis auf den Ausgang aus, und der Spannungsverlauf des Eingangs wird nicht getreu am Ausgang wiedergegeben. Wenn außerdem ein solches ausgangssignal vielmehr von den Parametern bei der Herstellung abhängt, als allein von den Grundkennwerten des Transistors, so können die Kenndaten für das Ausgangssignal nicht genau vorbestimmt werden»

Daher ist es einleuchtend, daß Bedarf für eine Schaltung besteht, die ein Ausgangssignal liefert, das unabhängig von der speisenden Spannungs- oder Stromquelle ist, ohne dabei sonderlich verwickelt zu sein und ohne eine große Anzahl von Bauelementen zu erfordern, wobei diese Schaltung unabhängig von den Parametern bei der Herstellung ist, Insbesondere besteht Bedarf an einer solchen Schaltung, die aus verhältnismäßig wenigen Bauelementen gebildet wird und die für ihren Betrieb nur von den ürundkenndaten der Transistoren abhängt, wobei diese Parameter innerhalb enger Toleranzen eingehalten werden können.

Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zu schaffen, die einen Ausgang aufweist, der unabhängig von der speisenden Spannungs- oder Stromquelle ist, wobei die Schaltung verhältnismäßig wenige Bauelemente und ein Betriebsverhalten aufweist, das unabhängig von den Parametern bei der Herstellung ist und nur von

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den 'i'ransistor-ürundkennwerten abhängt, dabei gilt es insbesondere, eine Stromversorgungs-Regelschaltung, für Spannungs- und Stromregelung, oder einen Pufferverstärker zu schaffen, die verhältnismäßig wenige Bauelemente aufweisen, bei hoher Regelwirkung, bzw„ getreuer Signalwiedergabe am Ausgang, wobei das Ausgangssignal nicht durch Änderungen im Strom oder in der Spannung seiner Versorgung beeinflußt wird.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß ein Pufferverstärker geschaffen wird, bei dem ein verhältnismäßig hoher Ausgangsstrom ohne den Einsatz eines Widerstandes zur Strombegrenzung geliefert werden kann.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung umfaßt, die auf die Strom- oder Spannungsquelle zur Versorgung anspricht und einen Basis-Emitter-Spannungsabfall an allen der genannten Transistoren erzeugt, daß die Basis-Emitter-Übergänge der genannten Transistoren in Reihe zueinander in einer Schleife geschaltet sind, wobei die Summenbildung der Basis-Emitter-Spannung sabfalle an den genannten Transistoren als Ausgangsspannung zwischen den Basis-Emitter-Übergängen zweier Transistoren von den genannten Transistoren in der Schleife entwickelt wird, daß die Kollektorströme solcher Transistoren, deren Kollektor-Emitter-Stromkreise zueinander in Reihe und zwischen ein Anschlußpaar geschaltet sind, einander gleich sind, daß die Basis-Emitter-Spannungsabfälle in der genannten Schleife einander entgegengesetzt sind, und daß die Summenbildung der Basis-Emitter-Spannungsabfälle unabhängig von den Kollektorströmen der genannten Transistoren und nur zur Differenz in den Emitterflächen der genannten

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transistoren proportional ist.

Diese und andere Merkmale "und Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden dadurch erzielt, daß eine Ausgangsspannung entwickelt wird, die gleich der Summe der Basis-Emiter-Spannungsabfälle der Transistoren ist. Diese Ausgangsspannung wird entweder dazu verwendet, eine gut geregelte Ausgangsspannung oder einen gut geregelten Ausgangsstrom zu schaffen, oder eine Eingangsspannung genau am Ausgang der Schaltungsanordnung wiederzugeben,.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Kollektorströme aller derjenigen Transistoren aufrechtzuerhalten sind, die einander gleich und in Reihe zueinander geschaltet sind, wobei ihre Basis-Emitter-Spannungsabfälle, in einer Schleife in Reihe zueinander liegend, einander derart entgegengesetzt sind, daß die Summierung der Basis-Emiter-Spannungsabfälle der Transistoren nur der Differenz in der EmittSrfläche der Transistoren proportional ist, sofern überhaupt eine solche Differenz besteht. Palis eine derartige Differenz besteht, so ist die Ausgangsspannung von null verschieden und dieser Differenz proportional. Wenn Jedoch eine derartige Differenz nicht besteht, so ist die Ausgangsspannung null, und das Signal einer Signalquelle am Eingang kann genau am Ausgang der Schaltungsanordnung wiedergegeben v/erden.

Ein weiteres Merkmal der .türfindung besteht darin, daß in irgend einem der Emitterkreise der Transistoren ein Widerstand derart vorgesehen werden kann, daß verschiedene Ausgangskennwerte erzielt werden können.

Im weiteren wird die Erfindung beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. Es aeigen:

Figo 1i ein Schaltbild der Schaltungsanordnung als Netzwerk mit vier Anschlüssen gemäß der Erfindung,

I¹Ig₀ 2: ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als Netzwerk mit vier Anschlüssen,

Figo 3: ein Schaltbild einer Stromregelschaltung mit den Merkmalen der Erfindung,

Pig, 4: ein Schaltbild einer Spannungsregelschaltung mit den Merkmalen der Erfindung, und

Fig. 5* ^eiⁿ Schaltbild eines Pufferverstärkers mit den Merkmalen der Erfindung.

Es wird auf Fig_o 1 bezug genommen, dort ist eine Schaltungsanordnung als Netzwerk mit vier Anschlüssen dargestellt, das nach der Lehre der Erfindung ausgeführt worden ist. Die Kollektor-Emitter-Stromkreise zweier Transistoren, 10 und 12, sind miteinander in Reihe geschaltet und liegen zwischen einem Anschlußpaar mit den Anschlüssen 14 und 16. Die Kollektor-Emitter-Stromkreise zweier weiterer Transistoren, 18 und 20, sind miteinander in Reihe geschaltet und liegen zwischen einem Anschlußpaar mit den Anschlüssen 22 und 24. Widerstände,26, 28, 30 und 32, sind jeweils in die Emitterkreise der Transistoren 10, bzw. 12, 18 und 20 geschaltet,,

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Der Wert eines einzelnen oder aller Widerstände 26, 28, 30, 32, kann null betragen. Vorzugsweise ist nur der Wert eines der Widerstände 26, 28, 30, 32, von null verschieden.

Aus Fig. 1 wird ersichtlich, daß die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 10, 12, 18 und 20 miteinander in Reihe liegend und in einer Schleife angeordnet sind. Dies bedeutet, wenn man am Anschluß 16 beginnt, daß die Schleife den Widerstand 28 einschließt, ferner die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 12, den Widerstand 30, die Basis-Emitter-Strecke des Transsistors 18, die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 10, den Widerstand 26, die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 20 und den Widerstand 32, wenn der Anschluß 16 mit dem Anschluß 24 verbunden ist, und nur einer der Widerstände 26, 28, 30 und 32 einen von null verschiedenen Wert aufweist, so wird die Summierung der Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren an diesem einen Widerstand ausgeführte

In der oben beschriebenen Reihenschaltungs-Schleife ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 12 der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 10 und der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 20 entgegengerichtet. Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 20 ist ebenfalls entgegengesetzt zu der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 18. Da die Kollektor-Emitter-Stromkreise der Transistoren 10 und 12 zueinander in Reihe geschaltet sind, so werden ihre Kollektorströme gleich groß. Es leuchtet ein, daß die Kollektorströme der Transistoren 18 und 20 auch einander gleich sind«, Demzufolge ist die Summe der Basis-Emitter-Spannungen aller Transistoren gleich der Differenz in ihren Emitterflächen. Das

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bedeutet, daß die Differenz der Basis-Emitter-Spannungsabfälle die an demjenigen Widerstand unter den Widerständen 26, 28, 30, abfallende Spannung ist, der einen von null verschiedenen Wert aufweist, wobei diese Spannung durch den folgenden Ausdruck definiert ist:

kT

wobei J _Λ die kombinierte Stromdichte der Transistoren 12 und 18,

C I

und J ο die kombinierte Stromdichte der Transistoren 10 und 20 ist. Wenn demzufolge die Emitterflächen der Transistoren verschiedene Werte aufweisen, so ist der Logarithmus des Stromdichteverhältnisses in dem obigen Ausdruck von null verschieden. Daher folgt, daß die Spannung einer Spannungsquelle am Eingang, die die Transistoren 10, 12, 18 und 20 mit einer Vorspannung versorgt, nicht die Summenbildung V, aus den Basis-Emitter-Spannungsabfällen beeinflußt, wobei diese Summenbildung an demjenigen der Widerstände 26, 28, 30, 32 erfolgt, der einen von null verschiedenen Widerstandswert aufweist. Es folgt ebenfalls, daß diese Summenbildung V_be aus den Emitter-Basis-Spannungsabfällen null ergibt, sofern alle Emitterflächen der Transistoren einander gleich sind_e

Eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Netzwerkes mit vier Anschlüssen ist in Fig. 2 veranschaulicht. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind zwei Transistoren, 34 und 36, in Reihe zueinander und zwischen ein Anschlußpaar mit den Anschlüssen 4-2 und 44 geschaltet. Zwei weitere Transistoren, 46 und 48, sind zueinander in Reihe und über ein anderes Anschlußpaar mit den Anschlüssen 50 und 52 geschaltet. Widerstände, 54, bzw. 56, 58 und 60, sind in die Emitterstromkreise der Transistoren 34, bzw, 36, 46 und 48

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geschaltet. Aus den Zeichnungen und der obigen Erläuterung folgt, daß die in solcher Weise beschriebene Schaltung nach Fig. 2 der Schaltung ähnelt, die in Fig. 1 veranschaulicht ist. Der Kollektor-Emitter-Stromkreis eines Transistors 62 ist in Reihe mit dem Anschluß 50 und dem Kollektor des Transistors 46 geschaltet, wobei die Basis dieses Transistors 62 mit dem Anschluß 4-2 verbunden ist. Der Transistor 62 isoliert oder trennt den Kollektor des Transistors 46 von allen Spannungsschwankungen, die am Anschluß 50 auftreten können, und hebt die Ausgangsimpedanz der Schaltung an«,

Es wird auf Fig«, 3 bezug genommen, dort ist eine Stromregelschaltung dargestellt, die nach der Lehre der Erfindung ausgeführt ist. Eine durch die Kennzeichnungen V+ und V- angedeutete Spannungsquelle ist mit den Anschlüssen 64 und 66 verbunden. Die Schaltung nach Fig. 3 dient dazu, einen konstanten, durch eine (nicht dargestellte) Last fließenden Strom zu liefern, wenn diese Last an die Anschlüsse 68 und 70 geschaltet ist, und zwar geschieht dies unabhängig von den Schwankungen der Speisespannung an den Anschlüssen 64 und 66_O

tfber einen Widerstand 74 ist der Kollektor eines Transistors 72 mit den Anschlüssen 64 und 68, mit seiner eigenen Basis und mit der Basis eines Transistors 76 verbunden, dessen Kollektor an den Anschluß 70 angeschlossen ist. Der Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors 72 ist in Reihe mit dem Kollektor-Emitter-Stromkreis eines Transistors 78 geschaltet, und der Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors 76 liegt in Reihe mit dem Kollektor-Emitter-Stromkreis eines Transistors 80. Der Verbindungspunkt zwischen den Transistoren 72 und 80 ist mit der Basis des Transistors 80 verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen den Transis-

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toren 76 und 80 ist mit der Basis des Transistors 78 verbunden. Der Emitter des Transistors 78 ist mit dem Anschluß 66 verbunden, und der Emitter des Transistors 80 ist über einen Widerstand 82 an den Anschluß 66 geschaltete

Die in Fig. 3 dargestellte Stromregelschaltung ist ein Beispiel einer praktisch ausgeführten Ausführungsform der in Fig. 1 veranschaulichten Schaltung. Die einzige Einschränkung der in Fig. 3 dargestellten Schaltung liegt darin, daß der Widerstand 74- von einem solchen Wert sein muß, daß durch ihn selbst ein Strom fließt, der größer als der Ausgangsstrom des '-"-ransistors 72, dividert durch die zugehörige Stromverstärkung β , ist. Betrachtet man die Schaltung, so erkennt man, daß die an dem Widerstand 82 entwickelte Spannung gleich der Summe der Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 76 und 78 ist, vermindert um die Summe der Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 72 und 80. Da die Summenbildung der Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 72, 76, 78 und 80 proportional zur Differenz ihrer Emitterflächen ist, soweit eine Differenz dieser Emitterflächen vorliegt, so ist die am Widerstand 82 entwickelte Spannung ebenfalls dieser Differenz proportional. Wenn beispielsweise die Eraitterflächen der Transistoren 72 und 78 gleich groß sind, so heben ihre Basis-Emitter-Spannungsabfälle einander auf, weil ihre Kollektorströme einander gleich sind. Bei einem solchen Beispiel ist die am Widerstand 82 entwickelte Spannung gleich der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 76, vermindert um die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 80» Dieser Differenzwert ist in der obigen Gleichung (1) definiert, wobei ^Jc1 ^{und J}c2 ^die SfcronuiLchte des Transistors 76, bzw₀ 80 darstellen. Es folgt, daß der Strom durch die Last, der gleich dem Strom durch den Widerstand 82 ist, unveränderlich bleibt, weil sein Wert von

dem Verhältnis der Stromdichtewerte abhängt, und weil dieses Verhältnis selbstverständlich konstant bleibt, weil die Kollektorströme der Transistoren, deren Kollektor-Emitter-Stromkreise zueinander in Reihe liegen, einander gleich sind.

Es wird auf Fig. 4 bezug genommen, dort ist eine Spannungsregelschaltung dargestellt, die die Grundsätze der in Figo 1 veranschaulichten Schaltung in Anwendung bringt. Eine schematisch durch einen gestrichelt gezeichneten Block dargestellte Stromquelle mit der Bezugsziffer 84 umfaßt eine mit V+ und mit V- gekennzeichnete Spannungsquelle, die an die Anschlüsse 86 und 88 angeschlossen ist, sowie einen Widerstand 90. Es kann selbstverständlich jede beliebige Stromquelle zur Speisung der Schaltung verwendet werden. Die Schaltung nach Figo 4 gibt eine geregelte Spannung an einem Anschlußpaar mit den Anschlüssen 92 und 94- ab»

Die Transistoren 96, 98, 100 und 102 sind in derselben Anordnung wie in Figo 1 geschaltet, über einen Widerstand 104 ist der Kollektor

84 des Transistors 96 mit einer Seite der Stromquelle'(Anschluß 86) und dem Anschluß 92 verbunden. Über einen Widerstand 106 ist der Emitter des Transistors 98 mit den Anschlüssen 88 und 94 verbundene

Die am Widerstand 106 entwickelte Spannung ist gleich der Summe der Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 96 und 102, vermindert um die Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 98 und 10Oo Da die am Widerstand 106 entwickelte Spannung vom Wert dieses Widerstandes unabhängig ist, so entsteht an diesem Widerstand eine niedrige, geregelte Spannung. Diese geregelte Spannung wird an den Anschlüssen 92 und 94 als eine Ausgangsspannung wiedergegeben, die einen starken Grad an Regelung aufweist« Außerdem ist

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diese Spannung der Differenz der Emitterflächen der Transistoren proportional und von der Stromquelle 84·, und damit von der an den Anschlüssen 86 und 88 liegenden Speisespannung, unabhängig»

Die in Pig» 4 dargestellte Schaltung führt eine solche Spannungsregelung dadurch aus, daß sie den durch die Transistoren 100 und 102 fließenden Strom derart steuert, daß die Spannung an den Anschlüssen 92 und 94 konstant gehalten wird. Der Wert der zwischen den Anschlüssen 92 und 94 entwickelten Spannung wird durch den Unterschied in den Emitterflächen der Transistoren bestimmte Betrachtet man diese Ücgaktung, so erkennt man, daß die Spannung V zwischen den Anschlüssen 92 und 94- durch den folgenden Ausdruck definiert ist:

dabei ist AV, die Differenz der Basis-Emitter-Spannungsabfälle be

derjenigen Transistoren, die verschiedene Emitterflächen aufweisen, R₂ ist der Wert des Widerstandes 104, R. ist der Wert des Widerstandes 106, V. y. ist der Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 96» und V. - ^^s* ^er Basis-Emitter-Spannüngsabfall des Transistors 102» Da die erste Größe in dem obigen Ausdruck, Gl. (2), einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, und da die beiden übrigen Größen einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, so zeigt die Schaltung bei einer bestimmten Ausgangsspannung an den Anschlüssen 92 und 94 den resultierenden Temperaturkoeffizienten null. Genauer ausgedrückt, tritt dieser Temperaturkoeffizient null dann auf, wenn die Ausgangs spannung an den Anschlüssen 92 und 94 2,4 V, oder den doppelten, extrapolierten Potentialabstand (verbotene Zone) zwischen Valenz- und ^eitfähigkeitsband bei Silizium beträgt.

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• »ο.

Wenn der Speisestrom anzusteigen versucht, so nimmt die leitfähigkeit der Transistoren 100 und 102 zu, um den Strom stärker über die Transistoren abzuleiten, so daß die Spannung am Widerstand 106 konstant bleibt. Dadurch, daß die Spannung am Widerstand 106 konstant gehalten wird, bleibt die Spannung zwischen den Anschlüssen 92 und 94· ebenfalls konstant.

Die in Fig. 5 veranschaulichte Schaltung stellt einen Pufferverstärker dar, der die grundsätzlichen Merkmale der in Figo 1 gezeigten Schaltung in Anwendung bringt. Aus der Zeichnung wird ersichtlich, daß die Transistoren 108, 110, 112 und 114· zusamraengeschaltet worden sind, um die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung zu bilden, wobei alle dort gezeigten Widerstände 26, 28, 50 und 32 hierbei den Wert null aufweisen«, Eine Seite einer Spannungsquelle, mit V+ bezeichnet, ist mit dem Kollektor des Transistors 112 und, über einen Widerstand 116, mit dem Kollektor des Transistors 108 verbunden,, Der Emitter des Transistors 114- ist mit einem Ausgangsanschluß 118 verbunden, und der Emitter des Transistors ist über eine Eingangs-Signalspannungsquelle 120 mit der anderen Seite der Spannungsquelle, die mit V- gekennzeichnet ist, mit einem weiteren Ausgangsanschluß 122 verbundene

Falls die Emitterflächen der Transistoren 108, 110, 112 und 114-einander gleich sind, so wird die Spannung der Eingangs-Signalspannungsquelle 120 genau an den Anschlüssen 118 und 122 wiedergegeben» Daraus folgt, daß die Eingangs-Signalspannungsquelle irgend eine beliebige Signalquelle sein kann, einschließlich der in Fig. 4- dargestellten Schaltung» Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 stellt gegenüber der Eingangs-Signalspannungsquelle 120 eine verhältnismäßig hohe Impedanz und, an den Anschlüssen 118

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.4V.

und 122, eine verhältnismäßig niedrige Ausgangsimpedanz dar₀ Außerdem kann ein verhältnismäßig hoher Ausgangsstrom über die Anschlüsse 118 und 122 abgegeben werden, ohne daß ein Strombegrenzungswiderstand in der Schaltungsanordnung erforderlich wäre_e

Da der Grenzwert des Betriebsbereichs der in Figo 5 dargestellten Schaltungsanordnung durch die Stromverstärkungs werte fi der !Transistoren 108-114- bestimmt wird, kann die Basisansteuerung für jeden dieser Transistoren erhöht werden, um die Abgabe eines verhältnismäßig hohen Ausgangsstromes über die Anschlüsse 118 und 122 zu ermöglichen. Genauer gesagt, liefert ein Stromverstärker 124· eine Basisansteuerung für jeden der Transistoren 108, 112, ein weiterer Stromverstärker 126 liefert eine Basisansteuerung an den Transistor 114-, und ein Stromverstärker 128 liefert eine Basisansteuerung an den Transistor 110„ Somit wird die Basisansteuerung für alle diese Transistoren nicht von der mit V+ und V- bezeichneten Spannungsquelle abgenommen, sondern von den Stromverstärkern 124, 126 und 128o Da die Spannungeverstärkung eines jeden dieser Stromverstärker 124, 126 und 128 eins beträgt, so wird die an den Anschlüssen 118 und 122 abgegebene Spannung hierdurch nicht beeinflußte

Es folgt also abschließend, daß die in Pig_o 2 dargestellte Schaltung als Stromregelschaltung, Spannungsregelschaltung und als Pufferverstärker eingesetzt werden kann. Außerdem können die in Pig, 1 und in Fig. 2 dargestellten Schaltungen dazu verwendet werden, eine Anzahl verscheiedener Eingangs- und Ausgangskennwerte dadurch zu schaffen, daß die Werte der Widerstände 26, 28, 30, 32 und 54, 56, 58, 60 verändert werden.

- Patentansprüche -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. ' Schaltungsanordnung zum Anschluß an eine speisende Strom-"ocCer Spannungsquelle, zur Abgabe eines Ausgangs signals, das von dieser Strom- oder Spannungsquelle unabhängig ist, mit einer Vielzahl von Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung umfaßt, die auf die Strom- oder Spannungsquelle zur Versorgung anspricht und einen ^asis-Emitter-Spannungsabfall an allen der genannten Transistoren (10,12,18,2Oj 34-,36,4-6,4-8} 72,76,78,80} 96,98,100,102} 108,110,112,114-) erzeugt, daß die Basis-Emitter-Übergänge der genannten Transistoren in Reihe zueinander in einer Schleife geschaltet sind, wobei die Summenbildung O^V^) der Spannungsabfälle an den genannten Transistoren als Ausgangsspannung zwischen den Basis-Emitter-Übergängen von zwei nebeneinanderliegenden Transistoren (78,80} 98,102} 110,114-) unter den genannten Transistoren in der Schleife entwickelt wird, daß die Kollektorströme solcher Transistoren, deren Kollektor-Emitter-Strornkreise zueinander in Reihe und zwischen ein Anschlußpaar (14-, 16} 22,24} 42,44} 50,52} 64,66} 66,68} 86,88} 92,94}) geschaltet sind, einander gleich sind, daß die Basis-Emitter-Spannungsabfälle in der genannten Schleife einander entgegengesetzt sind, und daß die Summenbildung G^V^g) der Basis-Emitter-Spannungsabfälle unabhängig von den Kollektorströmen der genannten transistoren und nur zur Differenz in den Emitterflächen der genannten Transistoren proportional ist«,

2o Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterflächen von zumindest zwei Transistoren unter den genannten Transistoren (10,12,18,20} 34,36,46,48} 72,76,78,80} 96,98,100,102} 108,110,112,114) voneinander verschieden sind.

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• lie *

3„ Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Ausgangs spannung (^V-J₃₆) proportional zum Unterschied in den Emitterflächen der genannten Transistoren ist»

4o Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Widerstand umfaßt, der derart zwischen die Basis-Emitter-Ubergänge zweier nebeneinanderliegender Transistoren geschaltet ist, daß die genannte Ausgangsspannung C^V, ) an diesem Widerstand entwickelt wird, und daß der Strom durch den genannten Widerstand als Ausgangssignal am Kollektor eines der genannten 'transistoren zur Verfügung stehto

5„ Schaltungsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Widerstand umfaßt, der derart zwischen die Basis-Emitter-Übergänge zweier nebeneinanderliegender Transistoren geschaltet ist, daß die genannte Ausgangsspannung (AV_fee) an diesem Widerstand entwickelt wird, und der durch einen der genannten Transistoren fließende Strom zum Wert des genannten Widerstandes proportional ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vielzahl von Transistoren ein erstes Paar von Transistoren (10,12} 34,36} 72,78} 96,98} 108,110) umfaßt, deren Kollektor-Emitter-Stromkreise zueinander in Reihe liegen, sowie ein zweites Paar von Transistoren (18,20} 46,48} 76,80} 100,102} 112,114) , deren Kollektor-Emitter-Stromkreise zueinander in Reihe liegen, daß die genannte Schaltung zur Erzeugung der Basis-Emitter-Spannungen eine erste Verbindung vom Verbindungspunkt zwischen den Transistoren des ersten Transistorpaares zu der Basis eines ersten Transistors. (20j 48} 80} 102} 114) des zweiten Transistorpaares

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einschließt, sowie eine zweite Verbindung vom Verbindungspunkt zwischen den Transistoren des zweiten Transistorpaares zur Basis eines ersten Transistors ( 12} 36} 78} 98j 110) des genannten ersten Transistorpaares und eine dritte Verbindung von der Basis eines zweiten Transistors (10j 5^} 72} 96j 108) zu der Basis eines zweiten Transistors (I8j 46} 78} 100} 112) des genannten zweiten Transistorpaares.

7o Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltung zur Erzeugung der Basis-Emitter-Spannung weiterhin eine vierte Verbindung vom Kollektor zu der Basis eines der genannten zweiten Transistoren (10} 46} 72j 96} 108) einschließt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese genannte Schaltung zur Erzeugung der Basis-Emitter-Spannung eine Vielzahl von Stromverstärkern (124, 126, 128) umfaßt, und daß jeweils einer dieser Stromverstärker (124, 126, 128) in die genannte erste, bzwo zweite und dritte Verbindung eingeschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der genannten zweiten Transistoren (108,112) an eine Seite (V+) einer Eingangsquelle angeschlossen sind, und daß der Emitter eines der genannten ersten Transistoren (110) über eine Eingangs-Signalspannungsquelle (120) mit der anderen Seite (V-) der Eingangsquelle verbunden ist»

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-ir

1O₀ Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, in der Form eines Netzwerkes mit vier Anschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein erstes Transistorpaar (10,12;" 34,36; ?2,76;96,98; 108, 110) umfaßt, dessen Kollektor-Emitter-Stromkreise in Reihe zueinander zwischen ein erstes Anschlußpaar (14,16$ 22,24;42_ί44;Γ 86,88; 64,66 ) geschaltet sind, daß die Kollektor-Emitter-Stromkreise eines zweiten Transistorpaares (18,20; 46,48; 76,80; 100,102; 112,114) zueinander in Reihe und zwischen ein zweites Anschlußpaar (22,24; 50,52;66,68; 92,94; ) geschaltet sind, daß eine Verbindung von einem Anschluß des ersten Anschlußpaares zur Basis eines ersten Transistors des genannten ersten Transistorpaares und zur Basis eines ersten Transistors des genannten zweiten Transistorpaares vorgesehen ist, daß eine Verbindung vom Verbindungspunkt zwischen den Transistoren des genannten ersten Transistorpaares und der Basis eines zweiten Transistors des genannten zweiten Transistorpaares vorgesehen ist, und daß eine Verbindung vom Verbindungspunkt zwischen den Transistoren des zweiten Transistorpaares und der Basia "' ein&s zweiten Transistors des genannten ersten Transistorpaares vorgesehen ist»

11 β Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Widerstand umfaßt, der in den Emitterkreis eines Transistors der genannten Transistoren eingeschaltet ist.

12o Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Widerstand zwischen den !Transistoren des genannten ersten Transistorpaares angeordnet ist«

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Widerstand zwischen den Transistoren des genannten

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zweiten Transistorpaares angeordnet ist»

14-e Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Widerstand zwischen den Emitter des genannten zweiten Transistors des ersten Transistorpaares und einen zweiten Anschluß des ersten Anschlußpaares geschaltet ist_o

15* Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Widerstand zwischen den Emitter des zweiten Transistors des genannten zweiten Transistorpaares und einen Anschluß des zweiten Anschlußpaares geschaltet ist.

16o Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verstärker umfaßt, der in jede der genannten Verbindungen eingeschaltet ist_e

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