DE2712523A1 - Transistorschaltung mit mehreren konstantstromquellen - Google Patents

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GLAWE₁ DELFS, MOLL & PARTNER

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PATENTANWÄLTE

0 6 Ί7

2712529

DR-ING. RICHARD GLAWE, MÖNCHEN DIPL-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG

8000 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN

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Transistorschaltung mit mehreren KonstantStromquellen

Die trfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltung mit mehreren Konstantstromquellen und insbesondere auf eine Transistorschaltung mit mehreren Schaltungsabschnitten, die jewrils mit der entsprechenden Konstantstromquelle verüunden sind und an deren Ausgangsklemme ein genau eingestelltes Gleichstrompotential anliegen soll.

i^in typisches Beispiel für eine derartige Schaltung ist eine Farbdemodulatorschaltung in einem Farbfernsehempfänger. Diese Schaltung weist drei Schaltungsabschnitteauf, die jeweils die rote, blaue und grüne Komponente der Farbsignale demodulieren. Die Demodulatorschaltung weist weiter-

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hin Konstantstromquellen auf, und jeder dieser Demodulatorschaltungsabschnitte ist mit der entsprechenden Konstantstromquelle verbunden. Jeder DemodulatorSchaltungsabschnitt weist eine Ausgangsklemrce auf, an der ein demoduliertes Farbsignal abgenommen wird. Die Gleichstrompotentiale an den Ausgangsklemmen der drei Demodulatorschaltungsabschnitte müssen gleich sein, damit eine genaue Farbreproduktion, insbesondere die Reproduktion der weißen Farbe, auf dem Bildschirm des Farbfernsehempfängers sichergestellt ist. Dieses Erfordernis muß dadurch erfüllt werden, daß die Relativwerte der Ausgangsströme der entsprechenden Konstantstromquellen

es reguliert werden. Aus den folgenden Gründen ist jedoch sehr schwierig, die Relativwerte der Ausgangsströme der bekannten KonstantStromquellen genau einzustellen.

Die Relativwerte der Ausgangsströme werden bestimmt durch den Wert der Stromverstärkung α, oder deren Vielfaches, des Transistors oder der Transistoren in den mit den KonstantStromquellen verbundenen entsprechenden Schaltungsabschnitten. Da jedoch die Stromverstärkung α 0,98 - 0,99, also fast 1, ist, ist eine genaue Einstellung der relativen Ausgangsstromwerte nur schwer zu erreichen, und für die Massenproduktion nicht geeignet. Insbesondere dann, wenn die Schaltung als integrierte Halbleiterschaltung realisiert wird, ist diese genaue Einstellung unmöglich.

■ Aber selbst dann, wenn die genaue Einstellung der ReIa-

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tivwerte der Ausgangsströme bei einem bestimmten Wert der .Stromverstärkung α erreicht werden kann, wird die eingestellte Beziehung der Gleichstromausgangspotentiale dadurch gestört, daß aufgrund der Schwankungen der ßetriebstemperatür und aufgrund von Herstellungsfehlern die Stromverstärkung α sich ändert.

Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei anderen Schaltungen als der oben erwähnten Farbdemodulatorschaltung auf, wie etwa bei einem direkt gekoppelten Verstärker, einem direkt gekoppelten Modulator, einem direkt gekoppelten Demodulator od.dgl., bei der zwei oder mehr Ausgangssignale erzeugt werden und die eine genaue Einstellung der Gleichstromaus-(iangspotentiale erfordert.

Die Erfindung hat demnach die Aufgabe, eine Transistorschaltung zu schaffen, durch die mindestens zwei Ausgangssignale mit genau eingestellten Gleichströmen erzeugt werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Transistorschaltung mit zwei oder mehr Konstantstromquellen zu schaffen, die zwei oder mehr Ausgänge mit Gleichströmen erzeugt, deren Beziehung zueinander unabhängig von der Stromverstärkung α der verwendeten Transistoren ist.

Eine weitere wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Transistorschaltung mit zwei oder mehr, jeweils

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mit del- entsprechenden Konstantstromquelle verbundene Schaltunpsnbschnitte zu schaffen, die Ausgangssignale mit gleichem Gleichütrompotential liefert, unabhängig von der Stromverstärkung α des in dem Schaltungsabschnitt verwendeten Transistors.

Die erfindungsgernäße Transist or schaltung ist dadurch gekennzeichnet;, daß sie aufweist:

eine Stromversorgunpsklemme,

einen Anschluß für die Zuführung einer öezugskonstantspannung,

eine erste Konstant stromquelle mit einem ersten Transistor, dessen Basis mit dem Anschluß für die Bezugsspannung, dessen Emitter über einen ersten Widerstand mit einem gemeinsamen Potential verbunden sind und dessen Kollektor einen ersten Konstantstrom erzeugt,

einen ersten Schaltungsabschnitt mit einer Reihenschaltung aus einem mit dem Kollektor des ersten Transistors verbundenen dritten Transistor und einer mit der Stromversorgungsklemme verbundenen ersten Mderstandslast,

eine zweite Konstantstromquelle mit einem zweiten Transistor, dessen Emitter über einen zweiten Widerstand mit dem geraeinsamen Potential verbunden ist, dessen Kollektor einen zweiten Konstantstrom erzeugt

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und dessen Basis über einen dritten Widerstand mit dem Anschluß für die Bezugspannung verbunden ist und einen zweiten Schaltungsabsohnitt mit einer zweiten Widerstandslast, die zv/ischen dem Kollektor des zwei-5 ten Transistors und der Stromversorgungsklemme geschaltet ist.

Die Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Transistors von einer der Konstantstromque]len und dem Anschluß für die Bezugspannung ein Ausgleichswiderstand eingefügt ist.

Bei dieser Schaltung können ein oder mehrere Transistoren in Reihenschaltung zwischen dem dritten Transistor des ersten dchaltungsabscbnitts und dem Kollektor des ersten Transistors eingefügt sein. Weiterhin kann eine aus einem oder mehreren Transistoren bestehende Reihenschaltung zwischen die zweite Widerstandslast des zweiten Schaltun^sabschnitts und den Kollektor des zweiten Transistors eingefügt werden, vorausgesetzt, daß die Zahl der eingefügten Transistoren kleiner ist als die der in Reihe geschalteten Tran-

'ZO si stören im ersten ochaltungsabschnitt. Der Widerstandswert des Ausgleichswiderstandes wird so bestimmt, daß die Veränderung der durch die erste und zweite Widerstandslast fliessenden Ströme ausgeglichen wird. Eine solche Veränderung wird durch die Schwankung der Betriebstemperatur oder durch Herstellungsfehler verursacht. Falls die Differenz K hin-'

sichtlich der Zahl der Transistoren des ersten und zweiten Schaltungsabschnittes bis zu 3 beträgt, wird der Ividerstandswert des Ausgleichstransistors so ausgewählt, daß er Kmal größer ist als der vViderstandswert des zweiten Widerstandes.

Wie im nachfolgenden näher beschrieben wird, können bei der erfindungsgeraäßen Schaltung die durch die erste und zweite ^irlerstandslast fließenden Gleichströme gleichermaßen durch den ersten und zweiten ochaltungsabschnitt beeinflußt werden, unabhängig- von der Differenz in der Anzahl der in heihe geschalteten Transistoren in diesen Schaltungsabschnitten. Damit wird die Beziehung dieser Ströme gleich gehalten, unabhängig von der durch die Temperaturschwankung oder Herstellungsfehler verursachten Veränderung der Stromverstärkung α des Transistors. Falls die V/id er standswerte des ersten und zweiten Widerstandes in der ersten und zweiten Konstantstromquelle zueinander gleich sein sollen und die Widerstandswerte der ersten und zweiten V«iderstandslast im ersten und zweiten Schaltungsabschnitt zueinander gleich sein sollen, tritt an der ersten und zweiten Widerstandslast ein gleicher Gleichspannungsabfall auf, unabhängig von einer auf die Temperaturspannung oder Herstellungsfehler zurückzuführenden Veränderung der Stromverstärkung α.

Zusätzlich dazu kann der Widerstandswert des Ausgleichswiderstandes auf ein ganzzahliges Vielfaches des Widerstandswertes des zweiten Widerstandes so eingestellt werden, daß

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nie Schaltungsanordnung vereinfacht wird. Obwohl die Einstellung eines absoluten V/iderstandswertes in einer integrierten Halbleiterschaltung schwierig ist, ist es sehr einfach, ein Widerstandsverhältnis mehrere Mal mit sich selbst zu multiplizieren, so daß die erfindungsgemäße Schaltung leicht als integrierte Halbleiterschaltung realisiert werden kann.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm mit bekannten Konstantstromquellen;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm mit einem Differenzverstärker und bekannten KonstantStromquellen nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm mit einem Differenzverstärker und KonstantStromquellen entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm mit einer Farbdemodulator schaltung für einen Farbfernsehempfänger, die Konstantstromquellen entsprechend der zwei

ten Ausführungsform der Erfindung aufweist und

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Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm zur Veranschaul ic hung des Prinzips der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel von bekannten Konstantstromquellen, wie sie in einer integrierten Schaltung verv/endet werden, mit Transistoren CL und Qp und Emitterwider ständen R. und Rp. Der Basis der Transistoren Q₁ und Qp wird jeweils eine konstante Gleichspannung V₀ zugeführt, um an den Kollektoren konstante Ströme zu erhalten.

Eine ausreichende Anpassung der elektrischen Kenndaten der einzelnen Elemente kann in einer integrierten Halbleiterschaltung erreicht v/erden, in der die Elemente auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. So können z.B., wenn die \viderstandswerte T₁ und Γρ der Emitterv/iderstände R₁ und Rp gleich zueinander sind, die Basis-Emitter-Spannun-1*7 gen V, _Λ und V₀ und die Stromverstärkungen α_Λ und a_o der Transistoren Q₁ und Qp als gleich angesehen v/erden, so daß die Koilektorströme der Transistoren Q₁ und Qp ausgeglichen und wie folgt bestimmt werden:

= a(V₀ - V^)Zr₁ (1 )

wobei

^VBE1 = ^VBE2 = ^VBK ^α1 ^{= α}2 = ^α

Liie Konstant stromquell en, die aufgrund der Anpassung der ilemente in einer solchen integrierten Schaltung zwei

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wohl ausgeglichene ströme erzeugen, finden Anwendung in einem direkt gekoppelten Verstärker, einer Modulatorschaltung oder einer Demodulatorschaltung, in denen genau eingestellte Gleichstromausgangsnotentiale erforderlich sind, und zwar mit Hilfe eines Differenz\^erstärkers, Widerstandslasten und dgl.

Fig. 2 zeigt die bekannten KonstantStromquellen nach Fig. 1, die für einen direkt gekoppelten Differenzverstärker verwendet werden. In Fig. 2 ist der Kollektor eines Transistors Q₁ mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren Q- und Q< verbunden, während der Kollektor eines Transistors Q^ mit einer Stromversorgungsklemme 1 und der Kollektor eines Transistors Q< über einen Lastwiderstand R-_; mit der Jtromversorgun/rsklemme 1 verbunder·, sind. Weiterhin ist die Basis der Transistoren CW und G, jeweils über einen Widerstand 1^₁ bzw.R,, mit einer Basisvorspannungsklemme 2 verbunden, so daß dadurch ein Differenzverstärker gebildet wird. Der Kollektor des Transistors Qp ist über einen '.'/iderstand R^ mit der Stromversorgungsklemme 1 verbunden. Die erste und zweite Ausgangsklemme 3 und k sind mit dem Kollektor der entsprechenden Transistoren Q. und Qp verbunden. Über die Basisklemme der Transistoren Q^ und (,·, wird ein Eingangs signal angelegt und von der Ausgangskiemine 3 abgenommen. Unter der Annahme, daß die Transistoren Q^ und Q, sich im Gleichgewicht befinden und die Stromverstärkung jeweils gleich α ist, wie im Falle der

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Transistoren Q₁ und Q₂, ist das Gleichspannungspotential an der Ausgangsklemme 5 zum Zeitpunkt der Abwesenheit des Eingangssignales gegeben durch:

(2)

wobei V eine an die Gleichstroraversorgungsklemme 1 ange legte Spannung ist.

Wie aus Gleichung (2) zu ersehen ist, ist das Gleichspannungspotential V,. an der Ausgangsklemme 3 vom Spannungsabfall zwischen den beiden Enden des Lastwiderstandes FU aufgrund eines Ausgangsstromes α I₁/2 abhängig, der durch die Basisströme der Transistoren Q₁ und Q- beeinflußt wurde.

Bei der anderen Konstantstromquelle ist der Kollektor des Transistors Qp über einen Lastwiderstand R. mit der Stromversorgungsklemme 1 verbunden, wobei einer Ausgangsklemme 4 ein Gleichspannungspotential V₂ zugeführt wird. Wenn der Widerstandswert r, = 2r. ist, so daß die Gleichspannungspotentiale V₁ und Vp an den Ausgangsklemmen 3 und 4 annähernd gleich zueinander sind, so ist das Gleichspannung spot ent ial Vp an der Ausgangsklemme 4 gegeben durch:

^V2 = ^Vcc - ^aI2^r4 = ^Vcc

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Falls die Differenz der Gleichspannungspotentiale V₁ und Vp als Ausgangsspannung verwendet wird, ist die Nullspannung für die oben genannte Differenzspannung erforderlich, und falls die Ausgangsklemmen 3 und 4 direkt mit der nachfolgenden Schaltung gekoppelt sind, ist eine sehr genaue Einstellung der genannten Differenzspannung erforderlich.

Mit den Gleichungen (2) und (3) erhält man:

- V₁ = —^—2 (J₂ - α I₁) (4)

Daraus ergibt sich im Falle von Fig. 1, wo I₂ = I₁ ist, die folgende Gleichung:

V₂ - V₁ = (1 - α) (5)

Damit kann eine von (1 - α) abhängige Differenzspannung erhalten werden, d.h. abhängig vom Faktor 1 minus der Stromverstärkung α des Transistors.

Eine Möglichkeit zur Verminderung der Differenzspannung auf Null besteht darin, daß die Differenz der Widerstandswerte r, und r₂ der Emitterwiderstände R₁ und R₂ in einer Konstantstromquelle so eingestellt wird, daß I₂ - α I₁ =0. In diesem Falle können eine auf eine Differenz in den Emitterströmen zurückzuführende Differenz von V_ßE fast vernach-

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lässigt und damit die Ividerstandswerte zu r~ = r^/u bestimmt werden. Aber selbst wenn in diesem Fall die oben genannte Voraussetzung bei einem bestimmten Wert der Stromverstärkung σ erfüllt ist, kann diese Voraussetzung nicht länger erfüllt werden, wenn der V'ert α verändert wird. In diesem Fall kann also eine auf einen Herstellungsfehler oder auf eine Temperaturschwankung zurückzuführende Veränderung nicht ausreichend ausgeglichen werden. Diese Veränderungen sind jedoch in integrierten Halbleiterschaltungen unvermeidlieh. Da darüber hinaus die Stromverstärkungen im allgemeinen im Bereich von 0,96 bis 0,99 liegen, ist es sehr schwierig, ein Widerstandsverhältnis von F₁/r~ = α zu erhalten.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung. Dabei wurde in die Schaltung nach Fig. 2 zusätzlich ein Widerstand R₁- zwischen den Anschluß für die Gleichstromkonstantspannung V_Q und die Basis des Transistors Qp eingefügt. Ein BasiArom (1 - a)Ip des Transistors Qp fließt durch den V/iderstand Rj- (Widerstandswert ^₁-), so daß sich eine Gleichung für die Konstantströme I₁ und Ip ergibt zu:

^V0 = ^VBE1 ⁺ Vi = ^VBK2 ^{+ (1} - «)T₂ ^r5^+I2^r2 ⁽⁶⁾

Wenn r^ = Γρ ist, so kann eine auf eine Differenz zwischen I₁ und Ip zurückzuführTide Differenz zwischen den Basis-Emitter-Spannungen V_ßE1 und Vüjj.2 vernachlässigt v/erden, so daß sich die Gleichung (6) vereinfacht zu:

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I₂J^₁ = I₁T₁ - (1 - a)l₂r₅ (6')

Wenn der Widerstandswert r,- des Widerstands R_c sich

¹I
ergibt zu r^ = — r^, so ergibt sich für die Gleichung (6¹) der Strom Ip = al,. . Dies bedeutet, daß die Beziehung Ip - al. = 0 realisiert ist und die obige Gleichung (4) Null ergibt. Die obige Beziehung kann gleich gehalten werden, unabhängig von der Schwankung im absoluten Wert einer Stromverstärkung α, solange die Stromverstärkungen α der die Schaltung nach Fig. 3 bildenden Transistoren jeweils gleich sind. Dies hat zur Folge, daß die Differenzspannung zwischen den Gleichstromausgangsspannungen V₁ und V₂ zu Null gemacht werden kann, unabhängig vom Wert der Stromverstärkung α des

¹I 1

Transistors. Die Bedingung r,- = —ψ— χ r^ = —— τ_Λ kann an-

j j-p ι α ι

genähert werden durch r,- = r,., so daß die Widerstandswerte r₁, Tp und r,- gleich eingestellt werden können. Zusätzlich dazu können gleichbleibende elektrische Kenndaten der Elemente in einer integrierten Halbleiterschaltung leicht erreicht werden, so daß die Differenzspannung leicht zu Null gemacht werden kann, unabhängig von einer Veränderung in der Stromverstärkung α der Transistoren in der integrierten Schaltung aufgrund eines Herstellungsfehlers oder einer Änderung der elektrischen Kenndaten aufgrund einer Temperaturschwankung, was oben beschrieben wurde. Es müssen lediglich die Widerstandswerte r^, r₂ und r^ gleich sein, was bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung leicht zu realisieren ist.

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Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Transistorschaltung, die in den Farbdemodulationsschaltungen eines Farbfernsehempfängers Verwendung findet. Über eine Stromversorgungsklemme 11 wird eine Netzspannung V zugeführt. Eine (R-Y)-Demodula-

cc

tionsschaltung 5 besteht aus den Transistoren Op₁ und Qp^ bis Qp₈ sowie den Widerständen K?1» Kp-,, R_?g und ftp-v» eine (B-Y)-Demodulationsschaltung 6 aus den Transistoren Q₇, und Q₇₅, bis Q~o sowie den Widerständen H^, ft,,, k,,- und R,₇ und eine (G-Yi-Demodulationsschaltung aus dem Transistor Qpp sowie den Widerständen Rp?' ^25' ^14' ^24 ^unc* ^"-54* ^"^ ²^ ^^s^ eine Ausgangsklemme für das demodulierte (B-Y)-Signal und mit 14 eine Ausgangsklemme für das demodulierte (G-Y)-Signal bezeichnet. Die Gleichstromkonstantspannung V_Q wird den Transistoren Qp₁I Qpp und Q,. zugeführt, und dient somit als Konstantstromquelle, so daß an den Kollektoren dieser Transistoren konstante Ströme auftreten. Die Emitter der Transistoren Qp, und Qp. sind über die Emitterwiderstände Rpg und Rp₇ mit dem Kollektor des Transistors Up₁ und die emitter der Transistoren Q„ und Q,, über die Emitterwiderstände F^g und R^₇ mit dem Kollektor des Transistors Q^₁ verbunden, während die Transistoren Qp, und Qp^ sowie die Transistoren Q„ und Q-,- jeweils einen ersten Differenzverstärker darstellen. Das Chrominanzsignal wird sowohl der Basis der Transistoren Qp, und Qp. als auch der Basis der Transistoren Q„ und Q,. zugeführt. Mit den Kollektoren der Transistoren Qp, und Qp. ist eine zweite Differenzverstärkerstufe

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mit den Transistoren O_2Γ , Qp6' ^27 ^{und Q}28 ^verDunrien» ebenso wie die Kollektoren der Transistoren Q„ und GU, mit einer weiteren Differenzverstärker stufe mit den Transistoren CUr-.

^Q36' ^37 ^und ^38 ^vertiunden sind, so daß das oben genannte Trägerchrominanzsicnal durch ein Bezugssignal demoduliert werden kann. Die so demodulierten Farbdifferenzsignale werden über die Ausgangsklemmen 23 und 13 am einen Ende der Lastwiderstände Rp^ und R^ abgenommen. Insbesondere wird ein (R-Y)-Demodulationsausgangssignal mit einem Gleichspannungspotential V₂₇ an der Ausgangsklemme 23 abgenommen, während ein (B-Y)-Demodulationssignal mit einem Gleichspannungsnotential V₁, an der Ausgangsklemme 13 abgenommen wird. Die anderen Ausgänge der zweiten Differenzverstärkerstufe werden einem Verbindungspunkt der Widerstände R^/,» R^/, und Rp, zugeführt, die in Reihe mit dem Kollektor eines Transistors Op₂ liegen, so dai3 diese Ausgänge synthetisiert werden und dann ein (G-Y)-Demodulationsausgangssignal mit einem Gleichspannungspotential V₁, an der Ausgangsklemme 14 abgenommen wird. Weiterhin wurde ein Widerstand R₂^ eingefügt, um die Gleichspannungspotential der Ausgangsklemmen 23, 13 und 14 miteinander auszugleichen, was im Detail später beschrieben wird.

Eine der Funktionen, die von dem Farbdemodulator nach Fig. 4 erfüllt werden müssen» besteht darin» daß die Gleich-Spannungspotentiale der drei Ausgangsklemmen 23» 13 und 14 gleich gehalten werden. Diese Funktion berülfb jedoch direkt

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die Farbrenroduktion, insbesondere die Reproduktion der weißen Farbe auf einem Bildschirm eines Farbfernsehempfängers, so daß eine Gleichheit der Gleichspannungspotentiale mit extrem hoher Genauigkeit erforderlich ist. \ienn. die Stromverstärkung der Transistoren in der Schaltung jeweils gleich α ist, die Widerstaridswerte der Widerstände Up-^ und R:z2 jeweils Γρ-, und r„ betragen und die durch die Widerstände Rp₁ und R^₁ fliehenden Ströme gleich Ip. und L,, sind, so ergeben sich ein Gleichspannungspotential Vp, an der (R-Y)-Ausgangsklemme 23 und ein Gleichspannungspotential V₁, an der (B-Y)-Ausgangsklemme 13 zu:

a³ · I₂ . r₂₃

23 cc 2

= v_cc - (β)

Falls die Widerstandswerte r_?1 und v-,* der omitterv/iderstände Rp₁ und R^₁ gleich sind, so daß die Beziehungen ^Γ23 ^{= r}33 ^{und I}21 ^{= I}31 ^bestehen» ^so kann V_?, = V₁, gehalten werden.

Unter der Bedingung, daf3 I_?1 = 1^₁ ist, ist ein Gleichspannungspotential V₁^ an der (G-?)-Ausgangskiemine 14 gegeben durch die folgende Gleichung für die Gleichspannungspotentiale an den Ausgangsklemmen 23 und 13:

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ORIGINAL INSPECTED

_Vl4. „_cc [J^l ^g34 /^yyw^

(9)

Dabei sind I₂₁ und I₂₂ die durch die Widerstände R₂₁ und fließenden Ströme und r₂₁, r,^, r₁ ^ und r_2Zf die Widerstandswerte der Widerstände R₂₁» ^R34» R-ia ^un<^ ^R24* ^^enn

Beziehung I₂₂ = α ·Ι₂₁ gilt, wobei I₂₂ der durch den Widerstand R₂₂ fließende Strom ist, um der (G-Y)-Matrix einen Konstantstrom zuzuführen, so kann die Gleichheit der Gleichspannungspotentiale V₂^, V₁^ und V₁, and den drei Ausgangsklemmen 23, 14 und 13, d.h. V₂, = V₁^ = V₁, dadurch erreicht werden, daß die Beziehung der Widerstandswerte so eingestellt wird, daß 3r,^+2r_iZf+r_2/+ = r₂, gilt. Die Beziehung

I₂₂ =*- α I₂₁ ka'nn durch eine geeignete Bestimmung des Widerstandswertes r₂c des Widerstands R₂c realisiert werden, der zwischen die Basis des Transistors Q₂₂ und dem Anschluß für die Bezugsspannung, wie im Falle von Fig. 3, eingefügt wurde.

I₂₁
Wenn r₂₅ = d+")^ ' ^₂₁

gilt, so ergibt sich mit Gleichung (6):

^I22^r21 ^{= I}21^r21 ~ d - a)(i + ^oc)^I21^r21

und damit:

I₂₂ = I₂₁ - I₂₁ + a²l₂₁ = a²l₂₁ (11)

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Damit erhält man einen Konstantstrom, der die oben genannte Voraussetzung erfüllt.

Ip₁

Der so erhaltene l'iderstandswert r_pi: = (1 + α) · ■■ τ_ΟΛ -

^Γ21
(1 + a)—a— ergibt die gleichen Ergebnisse wie oben, selbst

wenn r^c- = 2 r_?1 ist. Damit ist es ausreichend, einen Widerstand K_oc mit einem Widerstandswert r_oc von r_oc = 2 τ^_Λ

25 25 25 21

einzusetzen, und damit auf einfache Weise die Aufgabe zu lösen.

Wie oben erwähnt wurde, kann der Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle durch Einfügen eines Widerstands zwischen der Konstantstromquelle und der Basis des Transistors eingestellt werden. Dies führt dazu, daß das Ausgangspotential eines durch eine Konstantstromquelle beaufschlagten Schaltung sabschnitts leicht eingestellt werden kann und die Ausgangspotentiale einiger Schaltungsabschnitte, deren Transistorenzahl voneinander verschieden ist und die durch entsprechende Konstantstromquelle beaufschlagt werden, können gleich gehalten werden, unabhängig von einer Änderung in der Stromverstärkung α aufgrund eines Herstellungsfehlers und/oder der Schwankung der Betriebstemperatur. Die Schaltungsanordnung, mit der dieses Ergebnis erzielt werden kann, ist sehr einfach und kann als integrierte Halbleiterschaltung hergestellt werden.

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Fig. 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Veranschaulichung des Erfindungsprinzips. In Fig. 5 ist ein Schaltungsabschnitt 50, der gleichstrommäßig eine Reihenschaltung aus N-Transistoren ersetzt, mit einer einen Transistor Q^₁ aufweisenden Konstantstromquelle verbunden. Dabei entsprechen ein aus den Transistoren C< und GL bestehender Differenzverstärker nach Fig. 3 und eine aus den Transistoren Qp-, bis Qp₀ bestehende, doppelt abgeglichene Differenzschaltung nach Fig. 4 diesem Schaltungsabschnitt 50. In Fig. 3 ist Im gleich 1 und in Fig. 4 N gleich 2. Dabei wird ein erster Ausgangsstrom I₁-Q des Schaltungsabschnitts 50 durch einen Basisstrom von N-Transistoren beeinflußt, und man erhält damit einen Strom proportional zu cc^x+ -L.. In der Schaltung nach Fig. 5 ist ein weiterer Schaltungsabschnitt 60, der gleichstrommässig die Reihenschaltung von N-K-Transistören ersetzt, mit einer anderen, einen Transistor Q₁-~ aufweisenden Konstantstromquelle verbunden. Der Widerstand R^ in Fig. 3 und die Reihenschaltung der Widerstände R₁A₁ Rp/, und FL, in Fig. 4 entsprechen dem Schaltungsabschnitt 60. In diesen Schaltungen ist N-K = 0. Damit der zweite Ausgangsstrom Ig₀ von dem Schaltungsabschnitt 60, unter der Bedingung K = 1, durch die Basisströme von N-Transistoren beeinflußt wird, muß der Ausgangsstrom am Kollektor des Transistors Q^p durch den zusätzlichen Widerstand R₁-,- so ausgeglichen werden, daß er durch die Basisströme von K-Transistoren beeinflußt wird.

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Im fcOgenden wird nun der Widerstandswert r^c, des Widerstands Rc-c berechnet. Die Beziehung der durch die Widerstände R^₁ und Rc-p fließenden Ströme Ij-. und I₁-^ ergibt sich zu:

^{= r}55'⁽¹ - ^a)I52

_T 52
I₅₁ =-7^-

Dabei kennzeichnen iv^ , r,-, und r.-r- die Widerstaid s-

?1 OeL OO

werte drr Widerstände R₁-,,, Π_κο und Per.

51 !?<ί- OO

Aus Gleichung (12) ergibt sich:

I_Ko = ^r^1 · I«,- (14)

Durch Einsetzen von It-p nach Gleichung (14) in die Gleichung (13) ergibt sich:

^r51

und r₅₅ · (i-a)+r₅₂ = r₅₂ . a"^K (16)

Daraus ergibt sich:

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- α^{Κ Γ}52

1 - α _αΚ

P K 1 ^Γς?

(1+α+α + + ^α )·—κ (¹⁷^

Im Falle von α = 0,98 (was einer Stromverstärkung von 49 ir Emitterschaltung entspricht), erhält man aus der Gleichung (17) die folgenden Ergebni^sse:

Bei K = 1 r₅₅ = -£■ T₅₂ = 1,02 T₅₂

bei K = 2 r₅₅ = -L±2Lr₅₂ = 2,OGr₅₂

2
bei K = 3 r₅₅ = T₅₂ = 3,12

Daraus folgt, dai3 im Bereich von K = 1 bis 5 der Widerstandswert Γ(·t- praktisch so ausgewählt werden kann, daß er etwa Kmal so groß ist wie der Widerstandswert γ^₂·

Bei den bisher beschriebenen Schaltungsanordnungen, bei denen die Ausgleichswiderstände Yi₁-, R₂,- und R^c in die Konstantstromquelle eingefügt warden, wurde angenommen, daß die WiderstandsweH e r.., r„^ und r,... der ßmitterwiderstände R^, R^₁ und P._f. gleich groß sind wie die V/iderstandswerte r_?, r„, und r^₂ der Emitterwiderstände R_?, R₂₂ und R^₂= Aus der obigen Berechnung iüt jedoch ersichtlich, daß die Widerstands-

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werte der Emitterwiderstände nicht unbedingt gleich sein müssen. Im allgemeinen hat der Ausgleichswiderstand eine Funktion, die der Addition der Serienschaltung aus Transistoren und Konstantstromquelle entspricht. Daher kann bei einigen Scha?tun^eabschnitten, die jeweils eine verschiedene Anzahl von in Reihe geschalteten, durch die entsprechenden Stromquelle angetriebenen Transistoren aufweisen, die Beziehung der entsprechenden Ausgangsströme dieser Schaltungsabschnitte durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Ausgleichswiderstands abgeglichen werden, unabhängig von der Stromverstärkung α der Transistoren. Im besonderen Falle der oben beschriebenen Ausführunpsforiren können die Ausgangspotentiale von mehreren ochaltungsabschnitten aneinender angeglichen werden.

Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung. So können anstelle eines Ausgleichswiderstindes in den Konstantstrcmquellen auch mehrere Ausgleichswiderstände in die Konstantstromquellen eingefügt v/erden.

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Claims (8)

2 α tentansprüche

1. Trs.nsistorsCiialtun^, dadurch <·; e k e η η 7 e i c

net , do β sie aufweist:

.Stromversoro-ur.gsklerpie,
aine.i ^nschluo für die Zuführung einf-r Lezu-ssnpnrwn;.:, eine ,--ereinr;.!; ie Ilrdlileinme,

eine erste Konstantstromquelle mit einem ersten Transistor, der mit dem Anschluß für die bezu^cspannurwj verbunden ist, und einen ersten V/iderstand, der mit den ernten Transistor und der gemeinsamen ^rdklemme verbunden ist,

eine zv/eite Konstantstromquelle mit einem zweiten Transistor und einem zweiten ^widerstand, der zwischen ie;.; zv/eitcn Transistor urid der gemeinsamen Erdklemme ,cresnhplt^t ist,

einer, ersten Schaltun^sabschnitt mit einer Keibenschalt.ung aus einer ersten Last und einem dritten Transistor, der zwischen der Stromversor.ccungsklemme und der ersten Konstantstromquelle ge schaltet ist,

einen zweiten Schaltungsabschnitt mit einer zweiten Last, der zwischen der Stromversorgungsklemme und der zweiten Konstantstromquelle geschaltet ist und

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ORIGINAL INSPECTED

einsii zwischen dem Anschluß für die Bezugsspannung und dem zweiten Transistor geschalteten dritten Widerstand.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -Kennzeichnet, daß der erste Schaltimgsabschnitt weiterhin mindestens einen Transistor aufweist, der in Reihe mit dem dritten Transistor und der ersten Konstantstromquelle geschaltet ist.

3. Transistorschaltung nach Anspruch 2, dadurch g e -

k e η η ζ e i c h η e t , daß der zweite Schaltungsabschnitt weiterhin mindestens einen Transistor aufweist, der in keihe mit der zweiten Last und der zweiten Konstantstromquelle geschaltet ist, wobei die Anzahl der in Reihe geschalteten Transistoren im zweiten Schaltungsabschnitt kleiner ist als die der in Peihe geschalteten Transistoren im ersten Schalte ingsabschnitt .

4. Transistorscheitung, dadurch gekennzeichnet, daß si 2 aufweist:

Eine Stromversorgungsklemme,
eine Erdklernme,

einen Anschluß für die Zuführung einer Bezugskonstantspannung,

eine erste Konstantstromquelle mit einem ersten Transistor, dessen öasis mit dem Anschluß für die Bezugs;nanming

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verbunden ist, und einem ersten Widerstand, der zwischen den Emitter des ersten Transistors und der li.rdklemme geschaltet ist, wodurch am Koülektor des ersten Transistors ein erster Konstantstrom erzeugt wird,

eine erste Teilschaltung, die von dem von der ersten Konstantstromciuelle erzeugten ersten Konstantstrom angetrieben v/ird sowie eine erste Reihenschaltung aus K-Transistören (wobei i\ eine positive ganze Zahl größer bzw. gleich 1 ist) und eine erste wiüerstandslast aufweist, die zwischen der ersten Reihenschaltung und der Stromversorgungsklemme geschaltet ist,

eine zweite Konstantstromquelle mit einem zweiten Transistor, einem zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und der Erdklemme geschalteten zweiten Widerstand und einem Ausgleichswiderstand, der zwischen dem Anschluß für die Bezugs spannung und der Basis des zweiten Transistors geschaltet ist, v.'odurch am Kollektor des zweiten Transistors ein zweiter Konstantstrom erzeugt wird, und

eine zweite Teilschaltung, die durch den von der zweiten Konstantstromquelle erzeugten zweiten Konstantstrom an getrieben wird sowie eine zweite Reihenschaltung aus N-K- Transistoren (wobei K eine positive ganze Zahl von 1 bis N ist) und eine zweite Widerstandslast aufweist, die zwischen dem einen Ende der zweiten Reihenschaltung und der Stromversorgungsklemme geschaltet ist.

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5. Transj storschaltunf nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet , daß der erst·= Widerstand und der zweite Widerstand den gleichen Widerstandswert haben und die erste Viderstandslast und die zweite Widerstandslast Widerstände mit gleichemWiderstandswert darstellen.

6. Transistorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahl K der zweiten Serienschaltung eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und der Ausgleichswiderstand einen V/iderstandswert aufweist, der Kmal größer ist als der Widerstandswert des zweiten Widerstandes.

7. Transistorschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahl K der zweiten Reihenschaltung eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und der Ausgleichswiderstand einen V/iderstandswert aufweist, der Kmal größer ist als der Widerstandswert des zweiten Widerstandes.

8. Transistorschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

Eine Stromversorgungsklemme,
eine Erdklemme,

einen Anschluß für die Zuführung einer Bezugskonstantspannung,

eine erste Konstantstromquelle mit einem ersten Transistor» dessen Basis mit dem Anschluß für öle Bezugspannung

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verbunden ist, und einem zwischen emitter und lürd klemme geschalteten ersten v/ider stand, wodurch am Kollektor des ersten Transistors ein erster Konstantstrom erzeugt wird,

eine erste vom ersten Konstantstrom gesteuerte Teilschaltung und

eine zweite Konstantstromschaltung mit einem zweiten Transistor, einem zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und der Erdklemme geschalteten zweiten Widerstand und einem Ausgleichswiderstand, der zwischen dem Anschluß für die i3ezufsspannung und der Basis des zweiten Transistors geschaltet ist und. einen ν/iderstand swnrt aufweist, der K (vrobei K eine ςεηζε Zahl von 1 bis 3 ist) mal großer i^t als der des zweiten V/iderstandes, wodurch am Kollektor des zweiten Transistors ein zweiter Konstantstrom erzeugt wird, der einem an einer Reihenschaltung von durch den ersten Konstantstrom angetriebenen K-Transistoren abgenommenen Strom entspricht.

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