DE2941285A1 - Konstantstrom-schaltung - Google Patents

Konstantstrom-schaltung

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DE2941285A1 DE19792941285 DE2941285A DE2941285A1 DE 2941285 A1 DE2941285 A1 DE 2941285A1 DE 19792941285 DE19792941285 DE 19792941285 DE 2941285 A DE2941285 A DE 2941285A DE 2941285 A1 DE2941285 A1 DE 2941285A1
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    • G05F3/242Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • G05F3/247Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the supply voltage

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Description

  • Konstantstrom-Schaltung Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Konstantstrom-Schaltung mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren.
  • Neuerdings werden integrierte Schaltungen mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren (im nachfolgenden mit FET abgekürzt), wie etwa MOS-Feldeffekttransistoren auf verschiedenen Gebieten von elektrischen Schaltungen verwendet. Die dadurch erreichte Entwicklung hinsichtlich der Herabsetzung der Herstellungskosten und der Erhöhung des Integrationsgrades sind beträchtlich.
  • Bisher wurden integrierte Schaltungen mit FETs bei digitalen Schaltungen in großem Umfange verwendet; die Verwendung auf dem Gebiet von analogen Schaltungen war jedoch relativ selten.
  • Bei einer Analogschaltung, insbesondere bei einer Hochleistungs-Analogschaltung, wie etwa einem Operationsverstärker, einem D/A-Wandler, einem A/D-Wandler, einer Bezugsspannungs-Quellenschaltung usw., ist zur stabilen Vorspannung der Schaltung eine Konstantstrom-Schaltung erforderlich. Die oben beschrieben&i Analogschaltungen werden allgemein in einem grossen Stromversorgunsspannungsbereich betrieben und die oben erwähnte Konstantstrom-Schaltung muß dermaßen beschaffen sein, daß auch bei einer Veränderung der Stromversorgungsspannung ein stabiler Konstantstrom abgegeben wird.
  • Bisher sind als derartige Konstantstrom-Schaltungen eine Schaltung, die eine Bezugsspannungsschaltung mit einem Konstantspannungselement, wie etwa einer Zenerdiode od. dgl. und Diffusionswiderständen verwendet, und eine Stromschaltung bekannt, die einen Feldeffekttransistor des Verarmungstyps verwendet. Die Durchbruchs spannung der in der Analogschaltung verwendeten Zenerdiode muß bei etwa 4 V oder weniger liegen. Um eine Zenerdiode mit einer derart niedrigen Durchbruchs spannung in einer monolithischen integrierten Schaltung zu erzeugen, ist ein besonderer Diffusionsbereich mit hoher Konzentration und damit ein zusätzlicher Diffusionsvorgang erforderlich. Andererseits werden bei der herkömmlichen integrierten Schaltung nur Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp als FETs verwendet, so daß zur Ausbildung eines FETs vom Verarmungstyp in einer derartigen integrierten Schaltung beispielsweise ein zusätzlicher Ionenimplantations-Verfahrensschritt durchgeführt werden muß. Dieser zusätzliche Verfahrens- schritt senkt die Herstellunosausbeute bei integrierten Schaltungen und ist daher nicht zur Realisierung der oben erwähnten Konstantstromschaltung geeignet.
  • Demgegenüber besteht eine wesentliche Aufgabe der Erfindung darin, eine Konstantstromschaltung zu schaffen, die auf einem kleinen Chipbereich realisiert werden kann und die auch bei einer Anderung der Stromversorgungsspannung einen stabilen Konstantstrom abgibt.
  • Eine weitere wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Konstantstromschaltung zu schaffen, die mit hoher Ausbeute realisiert werden kann. Außerdem soll die erfindungsgemäße Konstantstromschaltung beispielsweise zur Vorspannung einer Analogschaltung in einer peripheren Analogschaltungsanordnung geeignet sein, die durch einen Mikroprozessor. Dabei soll die Analogschaltung die Schaltungsoperationen nur dann durchführen, wenn sie von einem Chipwählsignal vom Mikroprozessor in der Wählstellung gehalten wird. Sie soll jedoch keine elektrische Leistung verbrauchen, wenn sie sich nicht in der Wählstellung befindet.
  • Erfindungsgemäß ist eine Konstantstromschaltung vorgesehen, die aufweist: Eine erste Reihenschaltung aus 1 Feldeffekttransistoren, eine zweite Reihenschaltung aus m Feldeffekttransistoren und eine dritte Reihenschaltung aus n Feldeffekttransistoren, wobei die Reihenschaltungen Jeweils zwischen zwei Stromversorgungsklemmen liegen und 1, m und n voneinander verschiedene positive ganze Zah- len sind, sowie eine erste Stromquelle, eine zweite bzw. eine dritte Stromquelle, die Jeweils in Abhängigkeit von einem durch die erste, zweite bzw. dritte Reihenschaltung fließenden Strom einen entsprechenden Strom abgeben, und eine Ausgangsschaltung, die einen Strom abgibt, der gleich der Summe der von der ersten und dritten Stromquelle abgegebenen Ströme minus dem von der zweiten Stromquelle abgegebenen Strom ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verhältnis der von der ersten, zweiten und dritten Stromquelle abgegebene Ströme gewähl mit: m² (n - l) : n² (m - l) 1 : : l² (n - m) l² (n - m) Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Konstantstromschaltung weist auf: Eine Spannungsteilerschaltung zur Erzeugung einer ersten Vorspannung, die durch Multiplikation einer Spannung zwischen zwei Klemmen (beispielsweise der Stromversorgungsklemmen) mit einem konstanten Faktor A (O L A L 1) erhalten wird, einer zweiten Vorspannung, die durch Multiplikation der gleichen Spannung mit einem von A verschiedenen konstanten Faktor B (O 4 B c 1) erhalten wird, und einer dritten Vorspannung, die durch Multiplikation der gleichen Spannung mit einem von A und B verschiedenen konstanten Faktor C (O < C - 1) erhalten wird, sowie eine erste Stromquelle mit einem MOS-FET, dessen Eingang die erste Vorspannung zugeführt wird, eine zweite Stromquelle mit einem MOS-FET, dessen Eingang die zweite Vorspannung zuge- führt wird, eine zweite Stromquelle mit einem NOS-FET, dessen Eingang die zweite Vorspannung zugeführt wird, eine dritte Stromquelle mit einem MOS-FET, dessen Eingang die dritte Vorspannung zugeführt wird, sowie eine Ausgangsschaltung, die einen Strom abgibt, der durch Subtraktion des von der zweiten Stromquelle abgegebenen Stromes von der Summe der von der ersten und dritten Stromquelle abgegebenen Ströme erhalten wird, wobei das Stromverhältnis zwischen erster, zweiter und dritter Stromquelle beträgt: A (A - C) : A (A - B) 1 : : B (B - C) C (B - C) Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Konstantstrom-Schaltung eine erste Vorspannungsquelle zur Erzeugung eines ersten Vorspannungspotentials mit dem Wert A, eine zweite Vorspannungsquelle zur Erzeugung eines zweiten Vorspannungspotentials mit dem Wert B, eine dritte Vorspannungsquelle zur Erzeugung eines dritten Vorspannungspotentials mit dem Wert C, wobei A, B und C voneinander verschieden sind, eine erste Stromquelle zur Erzeugung eines Stroms in Abhängigkeit vom ersten Vorspannungspotential, eine zweite Stromquelle zur Erzeugung eines zweiten Stroms in Abhängigkeit vom zweiten Vorspannungspotential, eine dritte Stromquelle zur Erzeugung eines dritten Stroms in Abhängigkeit vom dritten Vorspannungspotential, sowie eine Ausgangsschaltung zur Erzeugung eines Stromes, der durch Subtraktion des zweiten Stromes von der Summe des ersten und dritten Stroms erhalten wird.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindung: gemäßen Konstantstrom-Schaltung beträgt das Stromverhältnis zwischen erstem, zweitem und drittem Strom: A (A - C) A (A - B) 1 : : B (B - C) B (B - C) Außerdem ist eine Schaltung vorgesehen, bei der die erste, zweite bzw. dritte Vorspannungsquelle eine erste Anzahl von l-Eelc effekttransistoren, eine zweite Anzahl von m-Feldeffekttransistort bzw. eine dritte Anzahl von n-Feldeffekttransistoren aufweist, di< jeweils in Reihe zwischen zwei Potentialquellen liegen, wobei 1, m und n positive ganze Zahlen sind.
  • bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die eine der beiden Klemmen mit dem Ausgang einer Inverterschaltung verbunden, deren Eingang mit einer Steuereingangsklemme verbunden ist.
  • Demnach sieht die Erfindung eine Konstantstrom-Schaltung vor, die besonders für integrierte Halbleiterschaltungen geeignet ist und über einen weiten Veränderungsbereich im Leistungspotential hinweg stabil arbeitet. Die erfindungsgemäße Konstantstromschaltung weist eine Vorspannungseinrichtung zur Erzeugung eines erster bis dritten Vorspannungspotentials, eine erste Stromquelle zur Erzeugung eines ersten Stroms in Abhängigkeit vom ersten Vorspannungspotentials, eine zweite Stromquelle zur Erzeugung eines zweiten Stroms in Abhängigkeit vom zweiten Vorspannungspotential, eine dritte Stromquelle zur Erzeugung eines dritten Stroms in Abhängigkeit vom dritten Vorspannungspotential sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangskonstantstromes durch Subtraktion des zweiten Stroms von der Summe aus erstem und drittem Strom.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Konstantstrom-Schaltung, die eine Zenerdiode und Diffusionswiderstände verwendet; Fig. 2 ein Schaltbild einer bekannten Konstantstrom-Schaltung, die einen FET vom Verarmungstyp verwendet; Fig. 3 ein Blockschaltbild, das den Aufbau der erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung darstellt; Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung; Fig. 5 ein Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 6 A und 6 B Schaltbilder von weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie ein Diagramm zur Erläuterung der darin ablaufenden Vorgänge; Fig. 7 A und 7 B Schaltbilder eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung; Fig. 8 ein Schaltbild eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und Fig. 9 A und 9B ein Blockschaltbild und ein Schaltbild einer weiteren Verbesserung der erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung.
  • Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer bekannten Konstantstrom-Schaltung. Diese Schaltung weist eine Zenerdiode 1, n-Kanal-FETs 2, 3 und 4 sowie Diffusionswiderstände 5 und 6 auf. Da die Durchbruchs spannung der Zenerdiode 1 gegenüber einer Spannungsänderung zwischen den Stromversorgungsklemmen 7 und 8 relativ konstant ist, ist die Spannung am Widerstand 6 auch gegenüber der Änderung der Stromversorgungsspannung stabil. Damit kann auch bei Änderung der Stromversorgungsspannung ein stabiler Ausgangskonstantstrom erhalten werden, in dem der durch den Widerstand 6 fließende Strom; über eine Stromspiegelschaltung aus den FETs 3 und 4 an einer Klemme 9 abgenommen wird.
  • Um jedoch eine Zenerdiode mit einer derart niedrigen Durchbruchs spannung zu erhalten, daß diese mit einer niedrigen Stromversorgungsspannung arbeiten kann, wie es-bereits oben beschrieben wurde, ist ein PN-Ubergang mit einer hohen Störstellenkonzentration erforderlich. Zur Realisierung einer derartig hohen Konzentration ist ein neuer zusätzlicher spezieller Diffusionsverfah- rensschritt erforderlich. Auch der Diffusionswiderstand 6 nimmt bezüglich eines aktiven Elements, wie etwa eines FETs od. dgl., eine große Chipfläche ein. Damit ist die in Fig. 1 dargestellte bekannte Schaltung nicht für integrierte Schaltungen mit FET's geeignet.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere bekannte Konstantstrom-Quellenschaltung, die lediglich durch einen FET 10 vom Verarmungstyp realisiert ist. Obwohl diese Konstantstrom-Schaltung gegenüber einer Änderung der Stromversorgungsspannung stabil ist und sie im Hinblick auf die Schaltungskonstruktion sehr einfach ist, muß trotzdem ein FET vom Verarmungstyp vorgesehen werden, der eine leichte Schwankung in der Schwellenwertspannung im Halbleitersubstrat aufweist. Dies macht jedoch einen zusätzlichen lonen-Implantations-Verfahrensschritt erforderlich, um einen FET vom Anreicherungstyp zu erzeugen. Es ist möglich, die meisten Analogachaltungen ebenso wie die Digitalschaltungen lediglich aus FETs vom Anreicherungstyp herzustellen und im allgemeinen werden lediglich aus FETs vom Anreicherungstyp aufgebaute Schaltungen vorzugsweise in Massenproduktion hergestellt. Bei dieser Situation ist es nicht wirtschaftlich, lediglich für ein Bauelement in der Konstantstrom-Schaltung einen neuen zusätzlichen besonderen Verfahrensschritt durchzuführen, durch den in der Praxis die Herstellungsausbeute vermindert wird, was sich in einer Erhöhung der Chipkosten niederschlägt. Damit ist die in Fig. 2 dargestellte Schaltung nicht für Konstantstrom-Schaltungen geeignet.
  • Anhand von iig. 3 wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindunsgemäßen Konstantstrom-Schaltung beschrieben.
  • Dabei sind Klemmen 17 und 18 mit Potentialquellen niedriger Impedanz verbunden, wie etwa Stromversorgungsklemmen od. dgl. Zwischen den Klemmen 17 und 18 ist eine erste Reihenschaltung 11 aus 1 EETs, eine zweite Reihenschaltung 12 aus m rETs und eine dritte Reihenschaltung 13 aus n FETs geschaltet, wobei 1, m und n voneinander verschiedene positive ganze Zahlen sind. Eine Strom quellenschaltung 14 gibt einen Strom ab, der der Summe der Ströme entspricht, die größenmäßig durch die erste und dritte Reihenschaltung 11 bzw. 13 fließt. Eine Stromquelle 15 gibt an ihrer Ausgangsklemme 16 einen Strom ab, der der Differenz zwischen dem durch die zweite Reihenschaltung 12 fließenden Strom und dem Ausgangsstrom der Stromquelle 14 entspricht.
  • Anhand von Fig. 4 wird nun das Prinzip der Betriebsweise der oben beschriebenen Konstantstrom-Schaltung näher erläutert. Im allgemeinen kann die Strom-Spannungs-Kennlinie eines im gesättigten Bereich arbeitenden FET durch die folgende Gleichung dargestellt werden: Id = @/2 (VG - Vt)² ........ (1) wobei die Steilheit Id der Drainstrom des FET, Vt die Schwellenwertspannung, W die Breite des Kanals des FETs, L die Länge des Kanals, tox die Dicke des Catefilms, die Dielektrizitätskonstante des Gatefilms und P die Beweglichkeit der Träger im Kanalbereich kennzeichnet.
  • Es wird nun angenommen, daß bezüglich der in Abhängigkeit von der ersten bis dritten Reihenschaltung 11 bis 13 in Fig. 3 fliessenden Ströme quadratische Kurven, die üblicherweise durch die obige Gleichung 1 dargestellt werden, in drei verschiedenen Formen wie folgt erhalten wurden.
  • y1 = a1 (b1 x - C)² ........ (2) y2 = a2 (b2 x - C)² ........ (3) y3 = a3 (b3 x - )2 ........ (4) Der Einfachheit halber wird die Konstante C bezüglich der Schwellenwertspannung bei allen drei Gleichungen gleich gewählt.
  • Die Differenz Y1 zwischen den Gleichungen (2) und (3) ergibt: Y1 = y1 - y2 = (a1b1² - a2b2²)x² - 2C (a1b1 - a2b2) x + C2 (a1 - a2) (5) In ähnlicher Weise ergibt die Differenz Y2 zwischen den Gleichungen(3) und (4): = y2 - y3 = (a2b2² - a3b3²) x² - 2C (a@b@ - a3b3) x + C2 (a2 - a3) ........ (6) Die Bedingungen dafür, daß Y1 und Y2 lineare Funktionen der Variablen x darstellen, sind wie folgt: a1b1² = a2b2² ........ (7) laib a2b22 3 Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, so wird die Differenz Y zwischen den Gleichungen (5) und (6) durch die folgende Gleichung dargestellt: Y = Y1 - Y2 = -2C (a1b1 - 2a2b2 + a3b3) x + C2 (a1 + a3 - 2a2) - (9) Damit die Gleichung (9) nicht von der Variablen x abhängig ist, ist es erforderlich, daß die folgende Bedingung erfüllt ist: a1b1 - 2a2b2 + a5b3 = 0 ........ (10) Unter der Annahme, daß die Bedingungen (7), (8) und (10) gleichzeitig erfUllt sind, ist die Differenz Y damit wie folgt invariabel: Y = C2 (a1 + a3 - 2a2) ........ (11) In den Fig. 4 sind die Kurven 22, 23 und 24 die den Gleichungen (2), (3) und (4) entsprechendenquadratischen Kurven. Unter der durch die Gleichung (7) dargestellten Bedingung, bei der quadratische Ausdruck gleich Null wird, wird die Differenz zwischen den Gleichungen(2)und (3) durch eine gerade Linie 25 dargestellt. Unter der durch die Gleichung (8) dargestellten Bedingung, bei der der quadratische Ausdruck gleich Null wird, wird in gleicher Weise die Differenz zwischen den Gleichungen (3) und (4) durch eine gerade Linie 26 dargestellt. Der senkrechte Abstand zwischen den geraden Linien 25 und 26, d. h. die Differenz zwischen den Gleichungen (9) und (10) ist durch eine horizontale gerade Linie 27 gegeben unter der Bedingung gemäß Gleichung (10), bei der der lineare Ausdruck gleich Null wird.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nach der oben beschriebenen Betriebsweise arbeitet, ist in Fig. 5 dargestellt.
  • Die Betriebsweise diese bevorzugten Ausführungsbeispiels wird nun anhand von Fig. 5 näher erläutert. Dabei weisen die zu den in Fig.
  • 3 dargestellten gleichen Bauteile die gleichen Bezugszeichen auf.
  • In einer ersten Reihenschaltung 11 in der 1 FETs 111, 112, ... und 113 in Reihe geschaltet sind, wobei ihre Gate-Elektroden jeweils mit den entsprechenden Drain-Elektroden kurzgeschlossen sind, haben die entsprechenden Feldeffekttransistoren die gleiche Konfiguration und der durch jeden FET fließende Strom wird durch die folgende Gleichung dargestellt: ß1 Id1 = . (VG1 - VT)² ........ (12) 2 In gleicher Weise sind in einer zweiten Reihenschaltung 12 m m: is 121, 122 .. und 123 in Reihe geschaltet, wobei ihre Gate-Elektroden mit den entsprechenden Drain-Elektroden kurzgeschlossen sind, die entsprechenden FETs die gleiche Konfiguration aufweisen und der durch jeden FET fließende Strom durch die folgende Gleichung gegeben ist: ß2 Id2 = (VG2 - VT)² ........ (13) 2 n ähnlicher Weise sind in einer dritten Reihenschaltung 13 nrETs 131, 132, ... und 133 in Reihe geschaltet, wobei ihre Gate-Elektroden mit den entsprechenden Drain-Elektroden kurzgeschlossen sind, die entsprechenden FETs die gleiche Konfiguration aufweisen und der durch jeden FET fließende Strom durch die folgende Gleichung gegeben ist: ß3 Id3 = (VG3 - VT)² ........ (14) 2 Wenn eine Spannung VDD zwischen den Klemmen 17 und 18 anliegt, so erfüllen die Gate-Source-Spannungen VG1, VG2 und VG3 der FETs in den entsprechenden Reihenschaltungen 11 bis 13 und die Spannung VDD die durch die folgende Gleichung gegebene Beziehung: 1 . VG1 = m . VG2 = n . VG3 ........ (15) Entsprechend den oben beschriebenen Differenzen Y1 und Y2 gemäß Gleichung (5) und (6) ergeben sich die folgenden Gleichungen: Io1 = Id1 - Id2 ........ (16) Io2 = Id2 - Id3 ........ (17) In ähnlicher Weise ergibt sich die Differenz gemäß Gleichung (9) in entsprechender Weise: Io = Io1 - Io2 = Id1 + Id3 - 2Id2 ........ (18) Bezüglich der Schaltungskonstruktionen kann in anderen Worten eine Schaltung mit im wesentlichen der gleichen Aufgabe wie das oben genannte Prinzip der Betriebsweise durch eine Schaltungskonstruktion realisiert werden, bei der ein doppelt so großer Strom wie er durch die zweite Reihenschaltung fließt von der Summe der Ströme subtrahiert wird, die durch die erste und dritte Reihenschaltung fließen.
  • In Fig. 5 stellt ein FET 141 eine Stromquelle dar, der einen Ausgangsstrom liefert, der von dem durch die erste Reihenschaltung 11 fließenden Strom Id1 abhängig ist. Das Verhältnis des Ausgangsstroms des FET 141 zum Strom Id1 wird bestimmt durch das Verhältnis der Konfigurationen des FET 141 und der die erste Reihenschaltung 11 bildenden FETs 111, 112, ... und 113, d. h. das Konfigu- rationsverhältnis der Kanalbereiche, wie es durch ß in Gleichung (1) gegeben ist. Der Einfachheit halber wird das Verhältnis zwischen den ß's gleich 1 gewählt. In gleicher Weise liefert ein FET 142 einen Strom, der dem durch die dritte Reihenschaltung 13 fließenden Strom Id3 entspricht, und an einem Verbindungspunkt 143 werden die Ströme Id1 und Id3 addiert. Andererseits liefert ein FET 151 einen Ausgangsstrom der von dem durch die zweite Reihen schaltung 12 fließenden Strom Id abhängig ist. Der FET 151 hat ein Konfigurationsverhältnis bezüglich des Leitwerts ß, das doppelt so groß ist wie das der die zweite Reihenschaltung 12 bildenden FETs 121, 122, ... und 123 (d. h., das Verhältnis zwischen den ß's ist gleich 2). Damit ist der Ausgangsstrom des FET 151 im wesentlichen gleich 2 1d2. Die FETs 161 und 162 sind gegenüber den anderen FETs in Fig. 5 vom entgegengesetzten Leitungstyp und der am Verbindungspunkt 143 aufaddierte Summenstrom aus Id1 + Id3 wird durch die Stromspiegelschaltung invertiert, die duich die FETs 161 und 162 gebildet wird. Die Summe dieses invertierten Stromes minus (Id1 + Id3) und des Stromes Id2 vom FET 151, d. h. ein Strom 21d2 - (Id1 + Id3), fließt durch einen FET 163, so daß an einer Ausgangsklemme 16 ein durch eine aus den FETs 163 und 164 gebildete Stromspiegelschaltung invertierter Ausgangsstrom Io, d.h.
  • ein Strom Id1 + Id3 - 2Id2 abgenommen werden kann.
  • Setzt man die Gleichungen(12), (13), (14) und (15) in die Gleichung (18) ein, so ergibt sich die folgende Gleichung: 1 1 2 Io = 1/2 ( ß1 + ß3 - ß2) VDD² l² n² m² - (1/l ß1 + 1/n ß3 - 2/m ß2) VDD . VT + 1/2 (ß1 + ß2 - 2ß2) VT² ........ (19) Wird die Gleichung (19) partiell mit einer Variablen VDD differenziert, so ergibt sich sich die folgende Gleichung: Damit der Ausgangsstrom lo nicht von der Veränderlichen VDD abhängig ist, ist es lediglich erforderlich, daß der Wert der Gleichung(20) unabhängig vom Wert von VDD gleich Null wird. Dies bedeutet, daß die notwendige Bedingung darin besteht, daß die folgenden Gleichungen gleichzeitig erfüllt werden: 1 1 2 ß1 + ß3 - ß2 = 0 ........ (21) l² n² m² 1 +l3 - 2 (22) 1 ß1 + Die durch die Gleichung (21) gegebene Bedingung entspricht den durch die Gleichungen (7) und (8) gegebenen Bedingungen und die durch die Gleichung (22) entspricht der durch die Gleichung (10) dargestellten Bedingung. Aus den obigen Gleichungen (21) und (22) kann die folgende Beziehung abgeleitet werden: 1 n - m 1² n - m ß1 = 2 . ß = . ß3 ........ (23) m² n - 1 n² m - 1 Setzt @@@ die Gleichung (@@) in die Gleichung (10) ein, so er-@@ht sich die folgende Beziehung: (1 - m) (1 - n) @@ = 1/2 ß1, @@ ........ (24) l² Damit ist bewiesen, daß Io nicht von den Stromversorgungsspannung VDD aphängig ist. Die Gleichungen (23) und (24) sind Grundgleichungen zur Bestimmung der Parameter der entsprechenden Blemen te in der erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung. Durch Verändern der Gleichung (2@) ist das Stromverhältnis (Id1 : 2Id2 : Id3 zwischen der ersten, zweiten und dritten Stromquelle bestimmt durch: m² (n - 1) n² (m - 1) 1 : : ........ (23') l² (n - m) l² (n - m) Es wird nun ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung gegeben, das auf der Basis der obigen Grundleichungen praktisch durchgeffihrt wurde. Dies wird anhand von Fig. 6 näher erläutert. Dabei sind wieder gleiche Bauteile wie in lig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel betragen die Parameter 1 = 1, m = 2 und n = 3. Damit wird die Gleichung (23) entsprechende chung gleich: 13 ~ 3t; . ( In entsprechender Weise wird ein Ausgangsstrom Io durch die folgende Gleichung gegeben: Io = ß1 VT ........ (2,@) Unter der oben beschriebenen Bedingung nimmt der durch die abige Gleichung (@) dargestellte Strom in die folgende li@en: form an: Io1 = ß1 VT (VDD - 3/@ @1 ........ (@@@) Auch der durch die Gleichung (1@) das dargeste lte m @ nimmt die folgende lineare form an: Io2 = ß1 VT (VDD - 5/2 VT) ........ (12') Die entsprechenden geraden Linien, die den Gleichungen (16') und (17') entsprechen, sind in Fig. gen mit entsprechenden bezugszeichen 251 bzw. 261 versehen. Diese geraden Linien entsprechen den geraden Linien 25 bzw. 26 in Fig. 4, auf die bei der Erklärung der Betriebsweise Bezug genommen wurde. Bei einer praktischen FET-Schaltung gelten die Gleichungen (12), (13) und (14) nur für Gate-Source-Spannungen VG1, VG7 und VG3, die größer sind als die Schwellenwertspannung VT, und bei Gate-Source-Spannungen, die kleiner sind als die Schwellenwertspannung VT, werden die Ströme Id1, Id2 und 1d3 gleich Null. I)amit folgen die durch die geraden Linien 251 und 261 dargestellten Ströme lo1 und 102 im Falle eine praktischen Schaltung den durchgezogenen Kurven 51 und 61 in Fig.
  • 6 B. Der durch die Kurve 51 dargestellte praktische Strom lo1 folgt einer geraden Linie bei einer Stromversorgungsspannung von V1)1) / 2VT und der durch die Kurve 61 dargestellte praktische Stron 10? folgt einer geraden Linie bei einer Stromversorgungsspannung von VDD # 3 VT. Zusätzlich dazu folgt der praktische Ausgangsstrom Io, wie es durch eine gestrichelte Linie 71 dargestellt ist, bei einer Stromversorgungsspannung von VDD # 3 VT einer horizontalen geraden Linie 271 entsprechend Gleichung (24). Wenn damit FETs mit eine^ Schwellenwertspannung von VT = 1 V verwendet werden, so kann eine Konstantstrom-Quelle vorgesehen werden, die einen Konstantstrom im Bereich der Stromversorgungsspannung von VDD 2 liefern kann. Zusätzlich dazu wurde bewiesen, daß für die Werte ß1 = 5 x 10-6 (A/V²), ß2 = 20 x 10-6 (A/V²) und ß3 = 45x10-6 (A/V²) ein Strom Io = 5 µA an der Klemme 16 erhalten werden kann. Damit kann mit sehr kleinen Bauelementen, wie sie durch die Wert ß1, ß2 und ß3 gekennzeichnet sind, ein sehr geringer Konstantstromwert erhalten werden.
  • Anhand von Fig. 7 wird nun ein weiteres bevorzugtes Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung beschrieben Dabei sind wieder die gleichen Bauteile wie in Fig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Mit dem Bezugszeichen 200 ist eine Spannungsteilerschaltung zum Teilen einer Spannung zwischen den Eingangsklemmen 17 und 18 gekennzeichnet. Beispielsweise sind die Details der Spannungsteilerschaltung 200 in Fig. 7B dargestellt. Das Bezugszeichen 201 kennzeichnet eine Spannungsversorgungsklemme zur Zuführung einer ersten Vorspannung, die dadurch erhalten wird, daß die zwischen den beiden Klemmen 17 und 18 anliegende Spannung geteilt wird. Bei dem in Fig. 7B dargestellten Beispiel wurde ein Spannungsteilungsfaktor A mit 1 : 4 gewählt. Auch das Bezugszeichen 202 kennzeichnet eine Spannungsversorgungsklemme zur Zuführung einer zweiten Vorspannung, wobei bei dem in Fig. 7B dargestellten Beispiel der Spannungsteilungsfaktor B mit 1/2 gewählt wurde. Das Bezugszeichen 203 kennzeichnet eine Spannungsversorgungsklemme zur Zuführung einer dritten Vorspannung, wobei bei dem in Fig. 7B dargestellten Beispiel der Spannungsteilungsfaktor C mit 3 : 4 gewählt wurde.
  • Wenn eine Stromversorgungsspannung VDD zwischen den Klemmen 17 und 18 anliegt, so wird von einer ersten Stromquelle, die aus einem mit der ersten Vorspannung vorgespannten FET 141 besteht, ein Strom Id1 von einer zweiten Stromquelle, die aus einem mit der zweiten Vorspannung vorgespannten FET 151 besteht, ein Strom Id2 und von einer dritten Stromquelle, die aus einem mit der dritten Vorspannung vorgespannten FET 143 besteht, abgenommen: ß1 2 Id1 = ---- (A . VDD - VT) (25) ß2 Id2 = (B . VDD - VT)² ........ (26) 2 ß3 Id3 = (C . VDD - VT)² ........ (27) 2 Auf der Basis der Gleichungen (25), (26) und (27) ergibt sich ein Ausgangsstrom Io an der Klemme 16 wie folgt: Io = Id1 + Id3 - 2 Id2 1/2 = (ß1 A² + ß3 C² - ß2 B²) VDD² + (ß1 A + ß3 C - ß2 B) VDD . VT 1 2 + 1 (ß1 + ß3 - ß2) VT ........ (28) Aus der obigen Gleichung ergibt sich, daß die Bedingung, daß der Ausgangsstrom Io unabhängig von der Variablen VDD ist, durch # Io die Beziehung = 0 erfüllt ist, woraus sich die folgenden # VDD beiden Bedingungen ableiten lassen: ß1 A2 + ß3 C² ~ ß2 B2 = 0 (29) ß1 A + ß! C - ß2 B = 0 ........ (30) Aus den Gleichungen (29) und (30) ergeben sich die Beziehungen zwischen ß1, ß2 und ß3 wie folgt: B (B - C) C (B - C) ß1 = # ß2 = # ß3 ........ (31) A (A - C) A (A - B) Setzt man Gleichung (31) in Gleichung (28) ein, so ergibt sich die folgende Beziehung: Io = ########## .ß1 VT² ........ (32) Daraus ist offensichtlich, daß auch bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der an der Klemme 16 abgenommene Ausgangsstrom Io nicht von der Stromversorgungsspannung VDD abhängig ist. Die Gleichungen (31) und (32) stellen Grundgleichungen zur Bestimmung der Parameter der entsprechenden Bauelemente gemäß dem in Fig. 7 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung dar. Aus Gleichung (31) wird das Stromverhältnis zwischen erster, zweiter und dritter Stromquelle wie folgt berechnet: Id1 : Id2 : Id3 = 1 : ###### : ###### .....(33) Im Falle der beispielsweise dargestellten Spannungsteilerschaltung in Fig. 7 B nehmen die Spannungsteilerfaktoren die Werte A = 1/4, B = 1/2 und C = 3/4 an. Werden diese numerischen Werte in Gleichung (32) eingesetzt, so erhält man: Io = 1/6 ß1 VT² Wenn ß1 = 60 x 10-6 (A/V²) gewählt wird, so ergeben sich die Werte B2 = 60 x 10 6 (A/V2) und ß3 = 20 x 10-6 (A/V2). Wenn VT = 1 V gewählt wird, so kann damit ein Strom Io r 10 µA abgenommen werden.
  • Es sollte hier angemerkt werden, daß Gleichung (33) praktisch gleich der Gleichung (23') ist. Die Faktoren A, B und C in Gleichung (33) sind nämlich jeweils gleich in ihrem Verhältnis zu 1 und 1 und es ergibt sich aus Gleichung (33) die Gleichung 1' m und 11 1 (23'), indem man A, B und C durch 1, m und ñ ersetzt. In ähnlicher Weise sind die Faktoren 1, m und n in Gleichung (23') entsprechend gleich in ihrem Verhältnis den Faktoren 1/A, 1/B und 1/C und es ergibt sich damit auch aus Gleichung (23') die Gleichung (33), indem 1. m und n in Gleichung (23') durch 1/A, 1/B und 1/C ersetzt werindem l, m und n in Gleichung (23') durch 1, 3und ersetzt werden.
  • Anhand von Fig. 8 wird nun eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Allgemein ist eine aus komplementären FET-Bauelementen zusammengesetzte integrierte Schaltung durch die Tatsache gekennzeichnet, daß der Leistungsverbrauch selbst dann, wenn eine Stromversorgungsspannung angelegt ist, sehr gering ist, wenn die Schaltung sich nicht in Betrieb befindet. So ist es beispielsweise in einem System möglich, bei dem eine Operation eines A/D-Wandlers durch einen Mikrocomputer gesteuert wird, den Leistungsverbrauch in einer Analogschaltung, wie etwa einem A/D-Wandler oder dgl. durch Vorsehen einer Schaltungseinrichtung zu vermindern, bei der eine Konstantstrom-Schaltung einen Konstantstrom liefert, wenn der A/D-Wandler sich entsprechend einem Steuersignal vom Mikrocomputer im Betriebszustand befindet, die Konstantstrom-Schaltung jedoch die Zuführungdes Konstantstroms unterbricht, wenn der A/D-Wandler sich außer Betrieb befindet. In Fig. 8 ist mit dem Bezugszeichen 103 eine Steuerklemme gekennzeichnet und ein an diese Klemme 103 angelegtes Steuersignal wird invertiert und einer Impedanzwandlung durch eine Inverterschaltung 100 unterzogen, die aus den komplementären FETs 101 und 102 gebildet wird, und das Ausgangssignal wird am Punkt 17 abgegeben. Wenn die Konstantstrom-Schaltung in einen Betriebszustand gebracht wird, so wird der FET 101 eingeschaltet, so daß der Punkt 17 ein Potential aufweist, das durch das Spannungsteilungsverhältnis der Impedanz der Konstantstrom-Schaltung, vom Punkt 17 aus gesehen, zur Impedanz des FET 101 bestimmt wird. Obwohl dieses Potential am Punkt 17 kaum konstant gehalten werden kann, kann der Konstantstrom-Schaltungsabschnitt einen stabilen Konstantstrom an seiner Ausgangsklemme 16 über einen weiten Bereich der Spannungsänderung am Punkt 17 hinweg liefern, wie es bereits oben beschrieben wurde.
  • Wenn andererseits die Konstantstrom-Schaltung außer Betrieb gesetzt wird, so wird der FET 101 gesperrt und der FET 102 eingeschaltet, so daß kein Strom durch irgendeines der Bauelemente in der Konstantstrom-Schaltung fließt. Dadurch wird die Zuführung eines Stromes von der Ausgangsklemme 16 unterbrochen.
  • Im nachfolgenden werden weitere Verbesserungen der erfindungsgemäßen Konstantstrom-Schaltung beschrieben. Wenn bei den in den Fig. 6 und 7 beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die zwischen den Klemmen 17 und 18 anliegende Eingangsspannung (beispielsweise eine Stromversorgungsspannung) extrem hoch werden sollte, so nehmen die durch die entsprechenden Reihenschaltungen fließenden Ströme Id1, Id2 und Id3 stark zu, wie es in Fig. 4 bei den Kurven 22, 23 und 24 dargestellt ist. Damit besteht bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen in Fig. 6 und 7 die Höglichkeit, die Genauigkeit des Konstantstromwertes herabzusetzten, wenn eine hohe Eingangsspannung anliegt.
  • bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Schaltung vorgesehen, in der bei Zunahme der Eingangsspannung die Zunahme der praktisch der Konstantstrom-Schaltung gemäß der Erfindung zugeführten Spannung unterdrückt werden kann, die Stabilität der Schaltung verbessert und auch eine Zunahme des Leistungsverbrauchs unterdrückt wird. In Fig. 9A ist mit dem Bezugszeichen 10 eine erfindungsgemäße Konstantstromschaltung bezeichnet, wie es in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Das Bezugszeichen 300 bezeichnet einen widerstand und das 3ezugszeichen 400 eine zusätzliche vingangsklemme. Wenn die Eingangsspannung zunimmt, so steigt aufgrund der Einfügung des Widerstands 300 eine daran abfallende Spannung an, so daß der durch die Reihenschaltung in der Konstantstrom-Schaltung 10 fließende Strom von der quadratischen Kennlinie abweicht und sic der linearen Kennlinie annähert. Folglich kann eine abrupte Zunahme des Stroms unterdrückt und aufgrund der Unterdrückung des Stroms durch die Reihenschaltung die Genauigkeit des Ausgangsstroms verbessert werden.
  • B Der gleiche Vorteil ergibt sich auch bei dem in Fig. 9¢dargestellten verbesserten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Widerstand 300' zwischen der Eingangsklemme 17 der Spannungsteilerschaltung 200 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und der zusätzlichen Eingangs klemme 400 eingefügt ist.
  • Wenn die Spannung am Punkt 17 in den Fig. 9 A und 9 B mit VDD, gegeben ist und das Symbol gemäß den Gleichungen (15) und (25), (26) und (27) durch das Symbol VDD, ersetzt wird, so ist leicht zu verstehen, daß die Betriebsweise der Konstantstromschaltung sich selbst nicht wesentlich ändert.
  • Da der durch den Widerstand 300 in Fig. 9 A fließende Strom im allgemeinen größer als der durch den entsprechenden Widerstand 300' in Fig. 9 B fließende Strom, kann der Widerstand 300 in Fig.
  • 9 A einen kleineren Widerstandswert haben, so daß die Schaltung in Fig. 9 A als integrierte Schaltung besser realisierbar ist.
  • Wie bereits oben beschrieben wurde, sieht die erfindungsgemäße Konstantstrom-Schaltung Mittel zur Zuführung eines kleinen Konßtantstromes gegenüber einem weiten Veränderungsbereich der Stromversorgungsspannung vor. Darüberhinaus sind bei einer Realisierung dieser Schaltung in Form einer integrierten Schaltung Widerstände mit hohem Widerstandswert nicht erforderlich und es werden lediglich solche aktiven Bauelemente bei der Schaltungsintegration verwendet, die nur eine kleine Fläche benötigen. Darüberhinaus sieht die Erfindung Schaltungseinrichtungen vor, die für die Schaltungsintegration sehr geeignet sind und die keine zusätzlichen Verfahrensschritte oder Änderungen erfordern. Damit weist die Erfindung einen großen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik auf.
  • L e e r s e i t e

Claims (11)

  1. Konstantstrom-Schaltung Patentansprüche 1. Konstantstrom-Schaltung, g e k e n n z e i c h n e t durch eine erste Reihenschaltung aus 1 Feldeffekttransistoren, eine zweite Reihenschaltung aus m Feldeffekttransistoren und eine dritte Reihenschaltung aus n Feldeffekttransistoren, wobei die Reihenschaltungen jeweils zwischen zwei Spannungsklemmen liegen und 1, m und n voneinander verschiedene positive ganze Zahlen sind, sowie eine erste, eine zweite bzw. eine dritte Stromquelle, die jeweils in Abhängigkeit von einem durch die erste, zweite bzw. dritte Reihenschaltung fließenden Strom einen entsprechenden Strom abgeben, und eine Ausgangsschaltung, die einen Strom abgibt, der gleich der Summe der von der ersten und dritten Stromquelle abgegebenen Ströme minus dem von der zweiten Stromquelle abgegebenen Strom ist.
  2. 2. Konstantstrom-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n ze i c h n e t , daß das Stromverhältnis zwischen der ersten, zweiten und dritten Stromquelle beträgt: m² (n - 1) n² (m - 1) 1 : : 1² (n - m) 1² (n - m) 3. Konstantstrom-Schaltung, g e k e n n z e i c h n e t durch eine erste Vorspannungsquelle, die eine erste Vorspannung mit den Wert A liefert, eine zweite Vorspannungsquelle, die eine zweite Vorspannung mit dem Wert B liefert, und eine dritte Vorspannungsquelle, die eine dritte Vorspannung mit dem Wert C liefert, wobei A, B und C voneinander verschieden sind, sowie eine erste, eine zweite bzw. eine dritte Stromquelle, die Je weils in Abhängigkeit von der ersten, der zweiten bzw. der dritten Vorspannung einen entsprechenden ersten, zweiten bzw.
  3. dritten Strom abgeben, und eine Ausgangsschaltung, die einen Strom abgibt, der gleich der Summe des ersten und dritten Stromes minus dem zweiten Strom ist.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Stromverhältnis zwischen erstem, zweiten und drittem Strom beträgt: 1 : A (A - C) A QA - B) B (B - C) B (B - C)
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die erste, zweite bzw. dritte Vorspannungsquelle eine erste Anzahl 1, eine zweite Anzahl m bzw. eine dritte Anzahl n von Feldeffekttransistoren aufweisen, die Jeweils zwischen zwei Potentialquellen in Reihe geschaltet sind.
  6. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Verhältnis zwischen 1, m und n beträgt: 1 : m : n = 1/A : 1/B : 1/C
  7. 7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Parameter 1, m, n, A, B und C die Beziehung haben: 1/1 : 1/m : 1/n = A : B : C
  8. 8. Konstantstrom-Quellenschaltung, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine erste Potentialquelle, eine zweite Potentialquelle, eine erste Potentialeinrichtung zur Erzeugung eines ersten Vorspannungspotentials durch Multiplikation der Potentialdifferenz zwischen der ersten und zweiten Potentialquelle mit einer positiven Konstanten A, eine zweite Potentialeinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Vorspannungspotentials durch Multiplikation der Potentialdifferenz mit einer positiven Konstanten B und eine dritte Potentialeinrichtung zur Erzeugung eines dritten Vorspannungspotentials durch Multiplikation der Potentialdifferenz mit einer positiven Konstanten C, wobei die Konstanten A, B und C voneinander verschieden und kleiner als 1 sind, eine auf das erste Vorspannungspotential ansprechende erste Stromquelle zur Erzeugung eines ersten Stromes, eine auf das zweite Vorspannungspotential ansprechende zweite Stromquelle zur Erzeugung eines zweiten Stromes, eine auf das dritte Vorspannungspotential ansprechende dritte Stromquelle zirrzeugung eines dritten Stromes sowie eine Ausgangseinrichtung zur Erzeugung eines Ausgangs stromes durch Subtraktion des zweiten Stromes von der Summe aus erstem und drittem Strom, wobei das Stromverhältnis zwischen erstem, zweitem und drittem Strom beträgt: A (A - C) A (A - B) 1 : : B (B - C) B (B - C)
  9. 9. Konstantstrom-Schaltung, g e k e n n z e i c h n e t durch eine erste Klemme, eine zweite Klemme, eine Ausgangsklemme, eine erste Reihenschaltung aus 1 Feldeffekttransistoren, eine zweite Reihenschaltung aus m Feldeffekttransistoren und eine dritte Reihenschaltung aus n Feldeffekttransistoren, wobei die Reihenschaltungen jeweils zwischen erster und zweiter Klemme geschaltet sind und die Gate-Elektroden der Jeweiligen Feldeffekttransistoren jeweils mit den Drain-Elektroden verbunden und 1, m und n voneinander verschiedene positive ganze Zahlen sind, wobei die Gate-Elektrode eines ersten Feldeffekttransistors mit der Gate-Elektrode des l-ten Transistors in der ersten Reihenschaltung und seine Source-Elektrode mit der zweiten Klemme, die Gate-Elektrode eines zweiten Feldeffekttransistors mit der Gate-Elektrode des n-ten Transistors in der dritten Reihenschaltung und seine Source-Elektrode mit der zweiten Klemme, die Drain-Elektrode eines dritten Feldeffekttransistors mit der ersten Klemme und seine Gate-Elektrode mit seiner Source-Elektrode und den Drain-Elektroden des ersten und zweiten Transistors, die Drain-Elektrode eines vierten Feldeffekttransistors mit der ersten Klemme und seine Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des dritten Transistors, die Drain-Elektrode eines fünften Feldeffekttransistors mit der Source-Elektrode des vierten Transistors seine Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des m-ten Transistors in der zweiten Reihenschaltung und seine Source-Elektrode mit der zweiten Klemme, die Drain-Elektrode eines sechsten Feldeffekttransistors mit seiner Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode des fünften Transistors und seine Source-Elektrode mit der zweiten Klemme und die Drain-Elektrode eines siebten Feldeffekttransistors mit der Ausgangsklemme, seine Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des sechsten Transistors und seine Source-Elektrode mit der zweiten Klemme verbunden sind, wobei das Steilheitverhältnis zwischen erstem, fünftem und zweitem Transistor beträgt: 1: m (n - 1) n2 (m - 1) 1 (n - m) 1 (n - m)
  10. 10. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die erste Stromquelle, die zweite Stromquelle und die dritte Stromquelle einen ersten Feldeffekttransistor, dessen Gate-Elektrode eine erste Vorspannung und dessen Source-Elektrode eine erste Stromversorgungsspannung zugeführt werden, einen zweiten Feldeffekttransistor dessen Gate-Elektrode das zweite Vorspannungspotential und dessen Source-Elektrode die erste Stromversorgungsspannung zugeführt werden, und einen dritten Feldeffekttransistor aufweisen, dessen Cate-Elektrode das dritte Vorspannungspotential und dessen Source-Elektrode die erste Stromversorgungsspannung zugeführt werden, sowie die Ausgangs schaltung einen vierten Feldeffekttransistor, dessen Drain-Elektrode mit einer zweiten Stromversorgungsspannung und dessen Gate-Elektrode mit dessen Source-Elektrode und den Drain-Elektroden des ersten und dritten Transistors verbunden sind, einen fünften Feldeffekttransistor, dessen Drain-Elektrode mit der zweiten Stromversorgungsspannung, dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des vierten Transistors und dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des zweiten Transistors verbunden sind, einen sechsten Feldeffekttransistor, dessen Drain-Elektrode mit der Source-Elektrode des fünften Transistors und dessen Gate-Elektrode und Source-Elektrode mit der ersten Stromversorgungsspannung verbunden sind, und einen siebten Feldeffekttransistor aufweist, dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des sechsten Transistors und dessen Source-Elektrode mit der ersten Stromversorgungsspannung verbunden sind, wobei an der Drain-Elektrode des siebten Transistors ein Konstantstrom abgegeben wird.
  11. 11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Steilheitsverhältnis zwischen erstem, zweitem und drittem Transistor beträgt: A (A - C) A (A - B) 1 : : B (B - C) C (B - C)
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