DE2804142B2 - Schaltungsanordnung zur Kompensation von Verlustströmen, die in einem zur Verstärkungsregelung von integrierten, breitbandigen Differenzverstärkern verwendeten dynamischen Widerstand durch parasitäre Transistoren bedingt sind - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kompensation von Verlustströmen, die in einem zur Verstärkungsregelung von integrierten, breitbandigen Differenzverstärkern verwendeten dynamischen Widerstand durch parasitäre Transistoren bedingt sind, wobei ein derartiger dynamischer Widerstand durch zwei Transistoren gebildet ist, deren Basen und Kollektoren jeweils direkt miteinander verbunden sind, deren Emitter die Widerstandsanschlüsse bilden und in deren miteinander verbundenen Basen ein Steuerstrom in die den Steuerzweig bildenden Basis-Emitter-Strecken einspeisbar ist.

Ein dynamischer Widerstand der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der DE-PS 19 65 317 bekanntgeworden.

Einen solchen bekannten Widerstand zeigt das Prinzipschaltbild nach Fig. 1. Dabei sind zwei Transistoren 1 und 2 mit ihren Basen und ihren Kollektoren jeweils direkt zusammengeschaltet. Die Basen liegen an einem Steuereingang 5. Die Emitter bilden zwei Widerstandsanschlüsse 3 und 4, zwischen denen der dynamische Widerstand auftritt.

Eine Möglichkeit der Ausbildung in integrierter Technik ist in Fi g. 2 dargestellt. Dabei befindet sich in einem üblicherweise von einem ρ+ -Isolationsrahmen 6 umgebenen n-Kollektorgebiet 7, das teilweise über eine sogenannte n+-buried layer 8 als epitaktische Schicht auf einem p-Substrat 9 aufgebracht ist, ein Basisgebiet 10 mit vorzugsweise zwei parallelen n + -Emitterstreifen 11. Das Basisgebiet ist mit dem Steuereingang 5 und die Emitterstreifen 11 mit den Klemmen 3 bzw. 4 verbunden.

In einer solchen integrierten Struktur ergeben sich nun parasitäre Transistoren, die einmal durch die p-Basis 10, den η-Kollektor 7 und das p-Substrat 9 als vertikale pnp-Transistoren und zum anderen durch die r.+ -Emitter ti und die p-Basis 10 als lateraler npn-Transistor gebildet werden.

Ein Ersatzbild des dynamischen Widerstandes mit derartigen parasitären Transistoren ist in Fig.3 dargestellt. Die den Widerstand bildenden, gemäß Fig. 1 geschalteten Transistoren sind mit 12 und 13 bezeichnet, während die vorgenannten parasitären vertikalen Transistoren mit 15 und 16 und der zur Unterstützung der Regeleigenschaften gewollte parasitäre laterale Transistor mit 14 bezeichnet ist. Um anzudeuten, daß bei dem symmetrisch aufgebauten lateralen Transistor 14 Emitter und Kollektor vertauschbar sind, ist der jeweilige Anschluß mit dem üblichen Pfeil zur Emitterkennzeichnung versehen.

Ein Schaltsymbol für den dynamischen ohmschen Wechselstromwiderstand ist in F i g. 4 dargestellt.
Fließt nun in den mit 23 bezeichneten Steuereingang ein Regelstrom /«, so teilt sich dieser Strom in zwei mit In bezeichnete Nutzströme und in mit If bezeichnete Verlust- bzw. Fehlströme auf, welche über die parasitären Transistoren in das auf Masse 20 liegende Substrat 9 abfließen. Dies ergibt sich daraus, daß die den Wecliselstromwiderstand bildenden Transistoren 12 und 13 durch die in ihre Basis-Emitter-Strecken fließenden Nutzströme In in ihren Sättigungsbereich gesteuert werden, so daß auch die parasitären Transistoren 15 und 16 durchgesteuert werden. Der den

vj Grad der Sättigung und damit den dynamischen Querwiderstand bestimmende Nutzstrom In fließt ebenfalls über die in F i g. 3 mit 21 und 22 bezeichneten Widerstandsanschlüsse. Aufgrund dieser Tatsache wird der dynamische Querwiderstand, der durch die Emitter-

iii Kollektor-Strecken der Transistoren 12, 13 und 14 gebildet wird, von der Größe der in das Substrat abfließenden Verlustströme habhängig. Verändert sich im Lauf der Zeit der Verstärkungsfaktor β der vertikalen parasitären Transistoren 15 und 16, so ändert sich auch der dynamische Querwiderstand und damit das Regelverhalten (Maximalverstärkung) eines breitbandigen Verstärkers, in dem die in Rede stehende Struktur als Regelglied verwendet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, die vorstehend genannten Nutzströme In und damit verbunden den dynamischen Querwiderstand konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

Einen zweiten gleich aufgebauten dynamischen Widerstand, der an seinen Widerstandsanschlüssen mit einem solchen Strom beaufschlagt ist, daß über seinen Steuerzweig ein Regelstrom mit dem für einen Regelvorgang erforderlichen Wert fließt, und durch eine Ankopplung des Steuerzweiges dieses dynamischen Widerstandes über einen Stromspiegel an den Steuerzweig des anderen dynamischen Widerstandes zur Einspeisung des gleichen Regelstroms in dessen Steuerzweig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in Fig. 5 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fi g. 5 zeigt einen breitbandigen Differenzverstärker mit einem dynamischen Widerstand der oben erläuterten Art als Regelglied und mit einem weiteren derartigen Regelglied zur Kompensation der Verlust-Ströme.

In der in integrierter Technik aufgebauten Schaltungsanordnung nach F i g. 5 wird ein Differenzverstärker in an sich bekannter Weise durch zwei Transistoren 30 und 31 mit Kollektorwiderständen 32 und 33 sowie mit Stromquellen 27 und 28 in den Emitterzweigen

gebildet. Die Emitter der Transistoren 30 und 31 sind durch ein Regelglied in Form eines dynamischen ohmschen Wechselstromwiderstandes 24 gemäß dem Schallsymbol nach F i g. 4 gekoppelt. Der Eingang des breitbandigen Differenzverstärkers wird durch auf die Basen der Transistoren 30 und 31 geführte Klemmen 40 und 41 gebildet, während der Ausgang durch an den Kollektoren der Transistoren 30 und 31 liegende Klemmen 42 und 43 gebildet wird.

Zur Kompensation der oben anhand von Fig 3 erläuterten Verlustströme ist ein weiterer dynamischer Widerstand 24a mit dem Widerstand 24 identischer Struktur vorgesehen. Dabei sind die Steucrzweige 23 und 23a dieser WechsL-lstromwiderstände 24 und 24a über einen durch Transistoren 17, 18 und 19 und Widerstände 34 und 35 in an sich bekannter Weise aufgebauten Stromspiegel miteinander gekoppelt. Der dynamische Widerstand 24a wird von einer regelbaren Stromquelle 45 an seinen Widerstandsanschlüssen 21a und 22a gespeist. Ein von der Stromquelle 45 gelieferter Nutzstrom 2//V wird so gewählt, daß ein über den Steuerzweig 23a fließender Regelstrom /«, der über den Stromspiegel 17, ]I8,19 ebenfalls in den Steuerzweig 23 des dynamischen Widerstandes 24 fließt und damit den für den Regelvorgang des Differenzverstärker erforderlichen Wert des Nutzstroms I\ fließen läßt. Da sich der in das Substrat abfließende Verluststrom 2//, der in F i g. 5 für die Widerstände 24 und 24a schematisch durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, gemäß der

id Erläuterung zu Fig. 3 zum Nutzstrom 2Iv addiert und der sich als Summe ergebende Regelstrom In dem Regelglied 24 im Differenzverstärker zugeführt wird, fließt der Verluststrom 2Ir auch in diesem Regelglied gegen das Substrat ab, so daß in den Widerstandsan-

i) Schlüssen 21 und 22 des Regelgliedes 24 nur noch die durch den voreingestellten Strom 2//v fließenden Nutzstrom In über die Anschlüsse 1 und 2 fließen. Damit ist das Regelverhalten des Regelgliedes 24 unabhängig von den Verlustströmen //geworden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Kompensation von Verlustströmen, die in einem zur Verstärkungsregelung von integrierten, breitbandigen Differenzverstärkern verwendeten dynamischen Widerstand durch parasitäre Transistoren bedingt sind, wobei ein derartiger dynamischer Widerstand durch zwei Transistoren gebildet ist, deren Basen und Kollektoren jeweils direkt miteinander verbunden sind, deren Emitter die Widerstandsanschlüsse bilden und in deren miteinander verbundene Basen ein Steuerstrom in die den Steuerzweig bildenden Basis-Emitter-Strecken einspeisbar ist, gekennzeichnet durch einen zweiten gleich aufgebauten dynamischen Widerstand (24a) der an seinen Widerstandsanschiüssen (21a, 22a^mit einem solchen Strom (2In) beaufschlagt ist, daß über seinen Steuerzweig (23a) ein Regelstrom (Ir) mit dem für einen Regelvorgang erforderlichen Wert fließt, und durch eine Ankopplung des Steuerzweiges (23a) dieses dynamischen Widerstandes (24a^über einen Stromspiegel (17, 19) an den Steuerzweig des anderen dynamischen Widerstandes (24) zur Einspeisung des gleichen Regelstroms (Ir) in dessen Steuerzweig (23).