DE3013285A1

DE3013285A1 - VOLTAGE REGULATOR

Info

Publication number: DE3013285A1
Application number: DE19803013285
Authority: DE
Inventors: James Howard Elder
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1980-04-05
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR2453447A1; JPS55138119A; GB2046483A

Description

description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsregler und insbesondere auf einen Spannungsregler für eine Verwendung in Verbindung mit einer relativ niedrigen und variablen Spannungsquelle über einen Bereich von Temperaturen. Elektronische Schaltungen, wie beispielsweise jüngere Radioempfänger, müssen häufig mit einer einzelligen Batterie betrieben werden, die eine Leerlaufspannung im Bereich von 1,3 bis 1,55 Volt hat, was von dem Typ der Batterie abhängt. Um möglichst viel Nutzen aus der Batterie zu ziehen, sollten die elektronischen Schaltungen bei einer möglichst niedrigen Spannung arbeiten können, beispielsweise 1,1 Volt. Bei einer derart niedrigen Betriebsspannung sind die Schaltungen für alle praktischen Zwecke begrenzt auf nicht mehr als einen Spannungsabfall an dem Übergang eines Halbleiters (etwa 0,65 Volt für Silizium) zwischen den Batterieanschlüssen.The invention relates to a voltage regulator, and more particularly to a voltage regulator for use in conjunction with a relatively low and variable voltage source over a range of temperatures. Electronic circuits, such as younger radio receivers, often need to run on a single cell battery that has an open circuit voltage in the range of 1.3 to 1.55 volts, which is from depends on the type of battery. To get the maximum benefit from the battery, the electronic circuits should be at as low a voltage as possible, for example 1.1 volts. With such a low operating voltage the circuits for all practical purposes limited to no more than a voltage drop at the junction of a semiconductor (about 0.65 volts for silicon) between the battery terminals.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Spannungsregler für eine Verwendung in Verbindung mit einer einzelligen Batterie zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved To provide voltage regulators for use in conjunction with a single cell battery.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine geregelte Ausgangsspannung für einen relativ breiten Bereich von Speisespannungen und Temperaturen zu schaffen.It is an object of the present invention to provide a circuit arrangement to create a regulated output voltage for create a relatively wide range of supply voltages and temperatures.

Die Erfindung schafft einen Spannungsregler, der teilweise in einer integrierten Schaltung realisiert werden kann, um gewisse Temperaturcharakteristiken und Massenfertigungstechniken vorteilhaft auszunutzen.The invention provides a voltage regulator which can be implemented in part in an integrated circuit to a certain extent Temperature characteristics and mass production techniques to take advantage of.

Einige elektronische Schaltungen, die eine geregelte Spannung erfordern, sind gegenüber Temperaturänderungen empfindlich, und insbesondere gegenüber der Änderung in der Basis-Emitter-Spannung U_RF, die durch Temperaturänderungen hervorgerufen wird.Some electronic circuits that require a regulated voltage are sensitive to changes in temperature, and in particular to the change in the base-emitter voltage U _RF , which is caused by changes in temperature.

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■S.■ S.

Im allgemeinen ändert sich diese Spannung um etwa -2 Millivolt (mV) pro Grad Celsius, wobei das Minuszeichen angibt, daß sich die Basis-Emitter-Spannung in einer Richtung entgegengesetzt zur Temperaturänderung ändert. Für U_n^ von 650 mV bei 25°C wirdIn general, this voltage changes by about -2 millivolts (mV) per degree Celsius, with the minus sign indicating that the base-emitter voltage is changing in a direction opposite to the change in temperature. For U _n ^ of 650 mV at 25 ° C

■*" JjIIi■ * "JjIIi

U„ 652 mV bei 24°C und 648 mV bei 26°C. Diese Änderungen können den Betrieb von einigen Transistorschaltungen nachteilig beeinflussen, insbesondere diejenigen, die bei einer relativ niedrigen Spannung arbeiten.U "652 mV at 24 ° C and 648 mV at 26 ° C. These changes can adversely affect the operation of some transistor circuits, especially those operating at a relatively low level Tension work.

Demzufolge ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen neuen und verbesserten Spannungsregler zu schaffen, der für eine Ausgangsspannung sorgt, die sich als eine Funktion der Temperatur ändert. Ferner soll für eine geregelte Ausgangsspannung gesorgt werden, die der Spannung zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors folgt bzw. mit dieser in Gleichlauf ist, wenn diese sich mit der Temperatur ändert.Accordingly, it is another object of the invention to provide a new and improved voltage regulator which can be used for provides an output voltage that manifests itself as a function of temperature changes. Furthermore, a regulated output voltage should be provided that the voltage between the base and the The emitter of a transistor follows or is in synchronism with it when it changes with temperature.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Reglers gemäß der Erfindung ist ein Ausgangstransistor zwischen einen Quellenspannungsanschluß und einen Anschluß einer geregelten Spannung geschaltet. Die Durchschaltung des Ausgangstransistors und demzufolge die Größe der Ausgangsspannung wird durch eine Spannungsabtast-Widerstandsschaltung und Steuertransistoren bestimmt, die in einer negativen Rückführungsanordnung bzw. einer Gegenkopplungsanordnung geschaltet sind. Einer der Widerstände der Schaltungsanordnung ist auf einer integrierten Schaltung mit einer gewählten Größe und einem positiven Temperaturkoeffizienten ausgebildet, und ein anderer Widerstand der Schaltungsanordnung ist außerhalb der integrierten Schaltung mit einer gewählten Größe und einem im wesentlichen negativen Temperaturkoeffizienten ausgebildet. Die gewählten Widerstände bewirken, daß die Größe der geregelten Außenspannung der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors oder eines Halbleiterüberganges folgt bzw. im Gleichlauf damit ist, wenn sich diese Spannung mit der Temperatur ändert. Es wird auch eine einen sehr kleinen Strom erfordernde Schaltungsanordnung geschaffen, die den Betrieb des neuen Spannungsreglers startet und stoppt.In the illustrated embodiment of the regulator according to the invention, an output transistor is between a source voltage terminal and connected to a terminal of a regulated voltage. The switching of the output transistor and consequently the magnitude of the output voltage is determined by a voltage sensing resistor circuit and control transistors which are in a negative feedback arrangement and a negative feedback arrangement, respectively are switched. One of the resistors of the circuit arrangement is on an integrated circuit with a selected size and a positive temperature coefficient formed, and another resistor of the circuit arrangement is external to the integrated circuit with a selected one Size and a substantially negative temperature coefficient formed. The selected resistances have the effect that the The size of the regulated external voltage of the base-emitter voltage of a transistor or a semiconductor junction follows or is in sync when this voltage changes with temperature. It will also require a very small current Circuit arrangement created that starts and stops the operation of the new voltage regulator.

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Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert: The invention will now be based on further features and advantages the following description and drawing of exemplary embodiments explained in more detail:

Figur 1 zeigt ein schematisch.es Schaltbild von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Spannungsreglers gemäß der Erfindung.FIG. 1 shows a schematic diagram of a preferred one Embodiment of a voltage regulator according to the invention.

Figur 2 zeigt Kurven zur Darstellung der Arbeitsweise des Reglers gemäß Figur 1.FIG. 2 shows curves to illustrate the mode of operation of the controller according to FIG. 1.

In Figur 1 sei angenommen, daß eine ungeregelte Spannungsquelle, wie beispielsweise eine Batterie, mit ihren positiven und negativen Anschlüssen an die Eingangsklemmen 10 bzw. 11 angeschlossen ist. Die positive Klemme 10 ist über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Ausgangstransistors Q6 mit einer positiven Ausgangsklemme 12 verbunden, und die negative Klemme 11 ist direkt mit einer negativen Ausgangsklemme 13 verbunden. Auf Wunsch können die negativen Klemmen 11, 15 mit einem Bezugspotential oder Erde bzw. Masse verbunden sein, wie es in Figur 1 angedeutet ist. Die Ausgangsklemmen 12, 13 liefern eine geregelte Ausgangsspannung und ihnen kann ein Filterkondensator C1 parallel geschaltet sein. Ein Teil des Spannungsreglers wird vorzugsweise als eine integrierte Schaltung 14 ausgebildet, die durch das gestrichelte Rechteck dargestellt ist. Die anderen Teile des Reglers, die nicht Teil der integrierten Schaltung sind, befinden sich außerhalb des gestrichelten Rechtecks.In Figure 1 it is assumed that an unregulated voltage source, such as a battery, with its positive and negative Connections to the input terminals 10 and 11 is connected. The positive terminal 10 is across the emitter-collector path of an output transistor Q6 is connected to a positive output terminal 12, and the negative terminal 11 is direct connected to a negative output terminal 13. On request you can the negative terminals 11, 15 with a reference potential or Be connected to earth or ground, as indicated in FIG. The output terminals 12, 13 provide a regulated output voltage and a filter capacitor C1 can be connected in parallel with them. Part of the voltage regulator is preferred designed as an integrated circuit 14, which is represented by the dashed rectangle. The other parts of the regulator, which are not part of the integrated circuit are located outside the dashed rectangle.

Die Durchschaltung vom Emitter zum Kollektor des Ausgangstransistors Q6 wird durch einen Sensortransistor Q1 gesteuert oder bestimmt, dessen Basis mit dem Knotenpunkt von zwei Widerständen R5, R10 verbunden ist, die zwischen den Klemmen 12, 13 in Reihe geschaltet sind. Der Widerstand R5 befindet sich in der integrierten Schaltung 14, aber der Widerstand R10 ist außerhalb der integrierten Schaltung 14 angeordnet. Der Widerstand R5 besitzt einen positiven Temperaturkoeffizienten (der aufThe switching through from the emitter to the collector of the output transistor Q6 is controlled or determined by a sensor transistor Q1, the base of which is connected to the junction of two resistors R5, R10 which are connected in series between the terminals 12, 13. Resistor R5 is located in integrated circuit 14, but resistor R10 is located outside of integrated circuit 14. The resistor R5 has a positive temperature coefficient ( which is based on

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einer integrierten Schaltung typischerweise etwa 2500 Teile pro Million pro Grad Celsius beträgt}, aber der externe Widerstand R10 hat einen im wesentlichen flachen oder Null betragenden Temperaturkoeffizienten.Der Kollektor des Sensorwiderstandes Q1 ist mit der Basis eines Steuertransistor Q2 verbunden. Ein Vorspannwiderstand R4 ist von der Klemme 12 zur Basis des Transistors Q2 geschaltet. Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit der Basis des Ausgangstransistors Q6 verbunden. Die Transistoren Q1, Q2 und die Widerstände R5, R10 bilden eine negative Rückführung bzw. eine Gegenkopplung, die die Durchschaltung des Ausgangstransistors Q6 bestimmt und somit für die gewünschte Regelung bzw. Stabilisierung sorgt. Wenn die Spannung an der Klemme 10 ansteigt, leitet der Transistor Q1 stärker, und dies bewirkt, daß der Transistor Q2 weniger leitet, wodurch wiederum die Leitfähigkeit durch den Transistor Q6 abgesenkt wird, damit die Ausgangsspannung an der Klemme 12 nicht ansteigt. Wenn die Spannung an der Klemme 10 abfällt, leitet der Transistor Q1 weniger und die Transistoren Q2, Q6 leiten mehr, um die Ausgangsspannung an der Klemme 10 auf dem gewünschten Wert zu halten.an integrated circuit is typically around 2500 parts per million per degree Celsius}, but the external resistance is R10 has an essentially flat or zero temperature coefficient. The collector of the sensor resistor Q1 is connected to the base of a control transistor Q2. A Bias resistor R4 is connected from terminal 12 to the base of transistor Q2. The collector of transistor Q2 is with connected to the base of the output transistor Q6. Transistors Q1, Q2 and resistors R5, R10 provide negative feedback or a negative feedback, which determines the switching through of the output transistor Q6 and thus for the desired regulation or stabilization. As the voltage on terminal 10 increases, transistor Q1 conducts more strongly and this causes that transistor Q2 conducts less, which in turn lowers the conductance through transistor Q6, thus lowering the output voltage does not rise at terminal 12. When the voltage at terminal 10 drops, transistor Q1 conducts less and the transistors Q2, Q6 conduct more to the output voltage of terminal 10 at the desired value.

Der Spannungsregler wird durch einen Schalter S1 ein- und ausgeschaltet, dessen bewegbarer Kontakt (oder Signalquelle, falls erwünscht) mit der Basis eines Schalttransistors Q5 verbunden ist. Der Transistor Q5 weist zwei Kollektoren auf (eine bei integrierten Schaltungen erhaltbare Struktur). Seine Basis ist über einen Widerstand R1 mit der positiven Klemme 10 verbunden. Wenn sich der Schaltarm in der gezeigten Stellung befindet, um den Regler bzw. Stabilisator einzuschalten, ist die Basis des Transistors Q5 mit Erde bzw. Masse verbunden,um den Transistor Q5 zu sperren. Im gesperrten Zustand können seine zwei Kollektoren positive Spannungen haben, die durch Schaltungswerte bestimmt werden. Der eine Kollektor ist mit dem ohmschen Widerstand R4 verbunden, der für eine Vorspannung für die Basis des Steuertransistor Q2 sorgt. Der andere Kollektor des Transistors Q5 ist mit der Basis eines Starttransistors Q3 und auch mit dem Knotenpunkt zwischen einem Vorspannwiderstand R2 und dem Kollektor eines Sperrtransistors Q4 verbunden. Die BasisThe voltage regulator is switched on and off by a switch S1, its movable contact (or signal source, if desired) is connected to the base of a switching transistor Q5 is. The transistor Q5 has two collectors (one when integrated Circuits obtainable structure). Its base is connected to the positive terminal 10 via a resistor R1. When the switch arm is in the position shown to engage the regulator or stabilizer, the basis of the Transistor Q5 connected to ground to turn transistor Q5 off. In the locked state, its two collectors can have positive voltages determined by circuit values. One collector is with the ohmic resistance R4, which biases the base of control transistor Q2. The other collector of the transistor Q5 is connected to the base of a starting transistor as well as Q3 connected to the junction between a bias resistor R2 and the collector of a blocking transistor Q4. The base

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13285 - s(- 13285 - s (-

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des Sperrtransistors Q4 ist durch zwei Widerstände R6, R7 vor-' gespannt, die zwischen den Ausgangsklemmen 12, 13 in Reihe geschaltet sind.of the blocking transistor Q4 is biased by two resistors R6, R7 connected in series between the output terminals 12, 13 are.

Wenn der Regler ausgeschaltet wird, wird der bewegbare Arm des Schalters S1 zum Öffnungskontakt bewegt, der erdfrei ist oder nicht an einer Spannung liegt. Der Schalttransistor Q5 wird durch den Strom leitend gemacht, der über den Widerstand R1 zugeführt wird. Dies hält den Starttransistor Q 2 gesperrt. In ähnlicher Weise hält dies auch den Steuertransistor Q2 gesperrt, so daß keine Spannung an die Klemmen 12, 13 gelegt ist.When the controller is switched off, the movable arm of the switch S1 is moved to the normally closed contact, which is floating or is not due to tension. The switching transistor Q5 is made conductive by the current flowing through the resistor R1 is fed. This keeps the starting transistor Q 2 blocked. Similarly, this also keeps control transistor Q2 blocked, so that no voltage is applied to terminals 12, 13.

Wenn der Regler eingeschaltet ist, ist der bewegbare Arm des Schalters S1 mit dem Schließkontakt verbunden. Dies sperrt den Transistor Q5, so daß die Spannungen an seinen zwei Kollektoren irgendeine Höhe erreichen, die durch die Regelschaltung bestimmt ist. In diesem Zustand schaltet die durch den Vorspannwiderstand R2 gelieferte Spannung den Transistor Q3 durch. Eine Durchschaltung des Transistors Q3 zieht einen gewissen Basisstrom in dem Ausgangstransistor Q6 durch den Widerstand R3, um so eine Ausgangsspannung an der Klemme 12 zu liefern. Wenn sich diese Spannung aufbaut, wird der Steuertransistor Q2 durchgeschaltet, um so einen anderen Pfad für den Basisstrom in dem Ausgangstransistor Q6 zu bilden. Eventuell bildet sich die Spannung genügend auf, so daß der Strom durch den Transistor QS und die geregelte Ausgangsspannung unter der Steuerung bzw. Regelung der Transistoren Q1, Q2 sind. Wenn sich diese Ausgangsspannung aufbaut, erreicht sie einen Punkt, wo sie den Sperrtansistor QA durchschaltet. Dieser sperrt den Starttransistor Q3, so daß der Basisstrom in dem Ausgangstransistor nicht langer durch den Starttransistor Q3 fließt, sondern nur in dem Steuertransistor Q2 fließt. Demzufolge wird die Ausgangsspannung nur durch die Transistoren Q1, Q2 gesteuert bzw. geregelt. Dies schafft eine neue und verbesserte Anordnung, um die Reglerschaltung zu starten und dann die Startabschnitte der Schaltungsanordnung zu beseitigen, so daß die Regelung nur gemäß der Ausgangsspannung erfolgt. Dies hat denWhen the controller is switched on, the movable arm of the switch S1 is connected to the normally open contact. This turns off transistor Q5 so that the voltages on its two collectors reach some level determined by the regulator circuit. In this state, the voltage provided by the bias resistor R2 turns on the transistor Q3. Turning on transistor Q3 draws a certain base current in output transistor Q6 through resistor R3 so as to provide an output voltage at terminal 12. When this voltage builds up, the control transistor Q2 is turned on so as to form a different path for the base current in the output transistor Q6. Eventually the voltage builds up enough so that the current through transistor QS and the regulated output voltage are under the control of transistors Q1, Q2. As this output voltage builds up, it reaches a point where it turns on the blocking transistor QA . This blocks the starting transistor Q3, so that the base current in the output transistor no longer flows through the starting transistor Q3, but only flows in the control transistor Q2. As a result, the output voltage is controlled only by the transistors Q1, Q2. This creates a new and improved arrangement for starting the regulator circuit and then eliminating the starting portions of the circuit arrangement so that regulation is only based on the output voltage. This has the

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•J.• J.

zusätzlichen Vorteil, daß eine Reglervorspannung vom Reglerausgang geliefert wird und somit Änderungen in der geregelten bzw. stabilisierten Spannung aufgrund von Vorspannungsänderungen eliminiert werden.additional advantage that a regulator bias from the regulator output and thus changes in the regulated or stabilized voltage due to changes in the bias voltage be eliminated.

Wie bereits ausgeführt wurde, besitzt der Widerstand R5 einen positiven Temperaturkoeffizienten, und der Widerstand R1O besitzt einen Temperaturkoeffizienten von im wesentlichen null. Eine richtige Auswahl der Verhältnisse der Größen der zwei Widerstände R5, Rio sorgt für eine Ausgangs spannung U₇. an den Klemmen 12, 13, die der Basis-Emitter-Spannung ü_ des Sensortransistors Q1 folgt bzw. mit dieser im Gleichlauf ist, wenn sich diese Spannung mit der Temperatur ändert. Diese Auswahl wird in Verbindung mit den Kurven gemäß Figur 2 erläutert, die diese Spannungen als eine Funktion der Temperatur zeigen. Die Basis-Emitter-Spannung ϋ_ππ des Transistors Q1 ist mit 650 Millivolt (mV) bei 25 C angenommen und hat einen Temperaturkoeffizienten von -2,00 mV/ C. Diese Änderungen in U_n„ inAs already stated, resistor R5 has a positive temperature coefficient and resistor R1O has a temperature coefficient of essentially zero. A correct selection of the proportions of the sizes of the two resistors R5, Rio provides an output voltage U ₇ . at terminals 12, 13, which follows the base-emitter voltage ü_ of the sensor transistor Q1 or is in synchronization with this when this voltage changes with the temperature. This selection is explained in connection with the curves of Figure 2 which show these voltages as a function of temperature. The base-emitter voltage ϋ _{ππ of} the transistor Q1 is assumed to be 650 millivolts (mV) at 25 C and has a temperature coefficient of -2.00 mV / C. These changes in U _n "in

nt*nt *

Abhängigkeit von der Temperatur sind durch die Kurve 20 gezeigt. Der Punkt 21 zeigt U_„ mit 6 50 mV bei 25°C; der PunktDependencies on the temperature are shown by curve 20. The point 21 shows U_ "with 6 50 mV at 25 ° C; the point

ES ΓιES Γι

zeigt U_D_ mit 652 mV bei 24°C; und Punkt 23 zeigt U„_ mit 648 mV bei 26°C. Entsprechende Basis-Emitter-Spannungen würden für andere Temperaturen weiter oberhalb oder unterhalb der dargestellten Temperaturen zwischen 24 und 26°C dargestellt werden.shows U _D _ at 652 mV at 24 ° C; and point 23 shows U "_ with 648 mV at 26 ° C. Corresponding base-emitter voltages would be shown for other temperatures further above or below the temperatures shown between 24 and 26 ° C.

Es sei angenommen, daß eine Ausgangsspannung U₇. von 900 mV bei 25 C erwünscht ist. Um dies zu erreichen, würden die Widerstände R5, R10 (es wird ein vernachlässigbarer Basisstrom angenommen) nach folgender Formel ausgelegt:It is assumed that an output voltage U ₇ . of 900 mV at 25 C is desired. To achieve this, the resistors R5, R10 (a negligible base current is assumed) would be designed according to the following formula:

^UA ^UBE ^U A ^U BE

R5+R10 R10R5 + R10 R10

Ein vernünftiger Wert, der für den Widerstand R5 in der integrierten Schaltung 14 erhalten werden kann, ist 7500 Ohm. Bei U, von 900 mV und ϋ_π_ von 650 mV ergibt die obengenannteA reasonable value that can be obtained for resistor R5 in integrated circuit 14 is 7500 ohms. With U, of 900 mV and ϋ _π _ of 650 mV, the above results

A rJJiA rJJi

Formel, daß der Widerstand 10 19500 Ohm haben muß. Der Wider-Formula that the resistor 10 must have 19500 ohms. The cons

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stand R1O ist außerhalb der integrierten Schaltung 14 angeordnet, so daß er auf den gewünschten Wert getrimmt werden kann. Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich υ__ und demzufolge U₂. auch. Jedoch ändert sich die Spannung U_Ä stärker aufgrund der Verhältniswirkung der Widerstände R5, R10. Wenn sich die Größe der Widerstände R5, R1O sehr wenig in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, können die Werte von U₇. für verschiedene Temperaturen gemäß der obengenannten Formel berechnet werden, wobei die Spannungen LL₁., mit 650, 652 und 648 mV verwendet werden. Die Ergebnisse sind durch die gestrichelte Kurve 30 in Figur 2 dargestellt. Der Punkt 31 zeigt eine Ausgangsspannung U₇. von 900 mV bei 25°C; der Punkt 32 zeigt eine Ausgangsspannung U₇. bei 902,77 mV bei 24 C; und der Punkt zeigt eine Ausgangs spannung U₇. von 897,23 mV bei 26 C. Somit ändert sich U, mit -2,77 mV pro ⁰C, während U__ sich mitstand R1O is located outside of integrated circuit 14 so that it can be trimmed to the desired value. When the temperature changes, υ__ changes and therefore U ₂ . even. However, the voltage U _{Ä changes} more strongly due to the relative effect of the resistors R5, R10. If the size of the resistors R5, R1O changes very little as a function of the temperature, the values of U ₇ . can be calculated for different temperatures according to the above formula, using the voltages LL _1. , with 650, 652 and 648 mV. The results are shown by the dashed curve 30 in FIG. Point 31 shows an output voltage U ₇ . of 900 mV at 25 ° C; the point 32 shows an output voltage U ₇ . at 902.77 mV at 24 C; and the point shows an output voltage U ₇ . of 897.23 mV at 26 C. Thus U changes with -2.77 mV per ⁰ C, while U__ changes with

A titä A titä

-2,00 mV/°C ändert. Aus diesem Grund ist der Widerstand R5 in der integrierten Schaltung ausgebildet, so daß die Temperaturänderung des Widerstandes R5 diese übermäßige Änderung in der Ausgangsspannung U_n ausgleicht. Ein typischer oder nomineller Temperaturkoeffizient für Widerstände integrierter Schaltungen ist 2500 Teile pro Million pro Grad Celsius. Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung der Widerstand R5 so hergestellt wird, daß er möglichst nahe an dem gewählten Wert (beispielsweise 7500 0hm) liegt, und der Widerstand R10 getrimmt wird, um für die gewünschte Ausgangsspannung (beispielsweise 900 mV bei 25°C) zu liefern, dann folgt die Aus gangs spannung U₂. der Basis-Emitter-Spannung U_„ sehr eng mit Temperaturänderungen.-2.00 mV / ° C changes. For this reason, the resistor R5 is formed in the integrated circuit so that the change in temperature of the resistor R5 compensates for _{this excessive change in the output voltage U n.} A typical or nominal temperature coefficient for integrated circuit resistors is 2500 parts per million per degree Celsius. If, according to the present invention, the resistor R5 is made so that it is as close as possible to the selected value (e.g. 7500 ohms), and the resistor R10 is trimmed to provide the desired output voltage (e.g. 900 mV at 25 ° C) , then the output voltage U ₂ follows. the base-emitter voltage U_ "very closely related to temperature changes.

BEBE

Wenn der Widerstand R5 einen Wert von/7500 χ 0,0025 oder 18,75 0hm für jedes Grad Celsius, um das die Temperatur von 25°C abweicht. Somit würde der Widerstand R5 etwa 7481,25 0hm bei 24°C und 7518,75 0hm bei 26°C sein. Gemäß der Formel würde dies eine U von 902,14 mV bei 24°C und eine U -If the resistor R5 has a value of / 7500 χ 0.0025 or 18.75 0hm for every degree Celsius that the temperature of 25 ° C deviates. Thus the resistor R5 would be about 7481.25 ohms at 24 ° C and 7518.75 ohms at 26 ° C. According to the formula this would be a U of 902.14 mV at 24 ° C and a U -

A AA A

von 897,86 mV bei 26 C liefern. Diese Werte sind auf der Kurve 40 als Punkte 41 bzw. 42 gezeigt. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Änderung in U₂. von etwa -2,77 mV pro ⁰C auf etwa -2,14 mV/ C gesenkt, was ein Wert ist, der den -2,00 mV/°C der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors /7500 0hm bei 25 C hat, dann ändert sich sein Widerstandswert umof 897.86 mV at 26 C. These values are shown on curve 40 as points 41 and 42, respectively. Thus, according to the present invention, the change in U ₂ . dropped from about -2.77 mV per ⁰ C to about -2.14 mV / C, which is a value that equates to the -2.00 mV / ° C of the base-emitter voltage of a transistor / 7500 ohms at 25 ° C has, then its resistance value changes

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sehr nahe folgt bzw. im Gleichlauf damit ist. Diese enge Folge ist sehr erwünscht bei Niederspannungsschaltungen, die eine geregelte bzw. stabilisierte Spannung erfordern, um Transistoren über einem weiten Temperaturbereich zu betreiben. Ein Regler gemäß Figur 1, wie er vorstehend erläutert wurde, war bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wie folgt aufgebaut:follows very closely or is in sync with it. This close sequence is very desirable in low voltage circuits that use a require regulated or stabilized voltage in order to operate transistors over a wide temperature range. A The controller according to FIG. 1, as explained above, was constructed as follows in a practical exemplary embodiment:

Widerstand R1 getrimmt auf 47 000 OhmResistor R1 trimmed to 47,000 ohms

Widerstand R2 100 000 0hmResistance R2 100,000 ohm

Widerstand R3 7 000 0hmResistance R3 7,000 ohms

Widerstand R4 6 200 0hmResistor R4 6 200 Ohm

Widerstand R5 7 500 0hmResistor R5 7 500 Ohm

Widerstand R6 20 000 0hmResistance R6 20,000 ohm

Widerstand R7 100 000 0hmResistance R7 100,000 ohm

Widerstand R10 getrimmt auf 19 500 0hmResistor R10 trimmed to 19 500 ohms

für U₇. von 900 mVfor U ₇ . of 900 mV

Kondensator C1 2 ,uFCapacitor C1 2, uF

Diese Schaltungsanordnung lieferte eine geregelte bzw. stabilisierte Ausgangsspannung von 900 mV bei 25 C innerhalb ±3 mV für ungeregelte Eingangsspannungen zwischen 1,5 und 1,1 Volt. Die Ausgangsspannung U, folgte Änderungen in der Basis-Emitter-Spannung U™ sehr eng für Temperaturen zwischen +50⁰C und -1O°C. Wenn der Widerstand R5 in einen Widerstand innerhalb der integrierten Schaltung 14 und einen Widerstand außerhalb der integrierten Schaltung 14 unterteilt wird, ist es möglich, die Änderung von 2 mV/°C der Basis-Emitter-Spannung U_R„ exakt zu kompensieren. Dies ist nicht getan worden, da es einen weiteren Stift auf der integrierten Schaltung 14 erfordert; die zwei 2 mV/°C sind nicht exakt oder konstant; und der Koeffizient und der Wert des innenseitigen Widerstandes R5 ändern sich wesentlich von Fertigungslot zu Fertigungslot und sind nicht konstant bezüglich der Spannung oder Temperatur.This circuit arrangement provided a regulated or stabilized output voltage of 900 mV at 25 C within ± 3 mV for unregulated input voltages between 1.5 and 1.1 volts. The output voltage U, followed by changes in the base-emitter voltage U ™ very narrow for temperatures between +50 ⁰ C and -1O ° C. If the resistor R5 is subdivided into a resistor within the integrated circuit 14 and a resistor outside the integrated circuit 14, it is possible to exactly compensate for _{the change of 2 mV / ° C. in the base-emitter voltage U R ".} This has not been done as it requires another pin on integrated circuit 14; the two 2 mV / ° C are not exact or constant; and the coefficient and the value of the inside resistance R5 vary significantly from manufacturing solder to manufacturing solder and are not constant with respect to voltage or temperature.

Diese Spannungsreglerschaltung kann in Massenfertigung unter Verwendung von bei integrierten Schaltungen üblichen Techniken hergestellt werden. Eine Komputeranalyse gibt an, daß bei denThis voltage regulator circuit can be mass produced using techniques common to integrated circuits getting produced. A computer analysis indicates that the

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gewählten Werten die Ausgangsspannung U nicht mehr als 10 mVthe selected values, the output voltage U does not exceed 10 mV

JTi.JTi.

von der idealen Kompensationskurve für alle angemessenen Abweichungen in dem Wert des Widerstandes R5 und dem Temperaturkoeffizienten abweichen würde. Dieser Regler weist verbesserte Temperaturcharakteristiken auf und startet und stoppt betriebssicher. Der Regler bzw. Stabilisator erfordert sehr wenig Betriebsstrom und spart somit den Verbrauch der Speisebatterie, welches eine kritische Größe für kleine persönliche elektronische Geräte ist. Selbstverständlich sind im Rahmen der hier gegebenen Lehren verschiedene Abwandlungen möglich. Es können npn- und pnp-Transistoren verwendet werden, und es können auch unterschiedliche Spannungen für die Regelung bzw. Stabilisierung und unterschiedliche geregelte Ausgangsspannungen vorgesehen sein.from the ideal compensation curve for any reasonable deviations would differ in the value of the resistor R5 and the temperature coefficient. This regulator has improved Temperature characteristics and starts and stops reliably. The regulator or stabilizer requires very little Operating electricity and thus saves the consumption of the feed battery, which is a critical size for small personal electronic Devices is. Of course, various modifications are possible within the framework of the teachings given here. It can NPN and PNP transistors can be used, and so can different voltages are provided for regulation or stabilization and different regulated output voltages be.

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Claims

(1 Λ voltage regulator with a controlled conductive device connected in series between input and output circuits, first and second impedances connected in series parallel to the output circuit and a control signal amplifying device that is connected between the node of the impedances and a control input the controlled conductive device is connected, characterized in that the impedances (R5, R10) have different temperature coefficients in the impedance change as a function of the temperature.

2. Voltage regulator according to claim 1, characterized that the impedances (R5, R10) are ohmic resistances.

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OHlQlNAL INSPECTEDOHlQlNAL INSPECTED

• a·• a ·

3. Voltage regulator according to claim 2, characterized that the one ohmic resistance (RIO) has a temperature coefficient when the resistance changes as a function of the temperature, which is essentially zero and the other resistor (R5) has a negative one Has temperature coefficients when the resistance changes as a function of the temperature.

4. Voltage regulator according to claim 3, characterized in that the controlled conductive device (Q6) and the control signal amplifying device (Q1, Q2) are semiconductors.

5. Voltage regulator according to claim 4, characterized in that the slope (40) of the change the output voltage with the temperature to the slope (20) the change in base-emitter voltage with temperature of a semiconductor in the amplifying control signal Device (Q1, Q1) is essentially adapted.

6. Voltage regulator according to claim 5, characterized that the resistor (R5) having a negative temperature coefficient and the that Control signal amplifying semiconductor device (QJ, Q2) on a common chip or plate of an integrated Circuit are arranged.

7. Voltage regulator according to claim 4, characterized in that the amplifying the control signal Set up a first transistor (Q1), the control electrode of which is connected to the node of the resistors (R5, R10) and a second transistor (Q2) whose control electrode is connected to the collector of the first transistor (Q1) and its collector are connected to the input circuit of the controlled conductive device (Q6), and that a Switching transistor (Q5) and a switch-on transistor (Q3)

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are seen, with a first collector of the switching transistor (Q5) connected to the node between the collector of the first transistor (Q1) and the control electrode of the second transistor (Q2) and a second collector with a control electrode of the switch-on transistor (Q3) are connected, the collector of which is connected to the input circuit of the controlled conductive Device (Q6) is connected.

8. Voltage regulator according to claim 7, characterized that the control electrodes of the transistors are the base electrodes.

9. Voltage regulator according to claim 8, characterized in that the base electrode of the Switching transistor (Q5) is connected to a signal source (S1) which supplies a switching signal.

10. Voltage regulator according to claim 9, characterized in that further comprises a blocking transistor (Q4) is provided, the base electrode of which is connected to a tap of a voltage divider (R6, R7) which forms the output circuit bridged, and whose collector is connected to the base of the switch-on transistor (Q3).

11. Voltage regulator according to claim 10, characterized in that all transistors (Q1-Q5), the resistor (R5) having a negative temperature coefficient and the voltage divider (R6, R7) on one common chip or plate of an integrated circuit are arranged.

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