DE3216818C2

DE3216818C2 - Stromteilerschaltung

Info

Publication number: DE3216818C2
Application number: DE3216818A
Authority: DE
Inventors: Katsumi Hiratsuka Kanagawa Nagano
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1982-05-05
Publication date: 1985-05-09
Also published as: JPS57184323A; US4489244A; DE3216818A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Stromversorgungsschaltung umfaßt einen Stromteilerkreis (20) und einen Korrekturkreis (21). Der Stromteilerkreis (20) enthält eine Stromquelle (CS01) und eine Anzahl von in Reihe zwischen ein Plus- und ein Minus-Potential geschalteten Strom-Nebenschlußtransistoren (Q01, Q12, Q22, Q32). Jede Stufe (101-104) der Strom-Nebenschlußtransistoren (Q02, Q12, Q22, Q23) weist mindestens einen Stromausgangstransistor (Q01, Q11, Q21, Q31) auf. Die Emitter der Transistoren (Q02, Q12, Q22, Q32; Q01, Q11, Q21, Q31) jeder Stufe (101-104) sind, ebenso wie ihre Basiselektroden, zusammengeschaltet. Die Basiselektroden der Transistoren jeder Stufe (101-104) werden mit vorbestimmten Spannungen (V1-V4) gespeist. Die Ausgangsströme werden von den Stromausgangstransistoren (Q01, Q11, Q21, Q31) jeder Stufe erhalten. Der Korrekturkreis (21) besteht aus einer Anzahl von Korrekturstufen (201-204), die in Entsprechung zu den verschiedenen Stufen (101-104) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromteilerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Stromteilerschaltung ist beispielsweise bei einem Digital/Analog- bzw. D/A-Wandler einsetzbar, um bewertete Ausgangsströme zu liefern.

Aus der US-PS 34 74 440 ist eine derartige Stromteilerschaltung bekannt, die speziell keine Präzisionswiderstände erfordern und an die Bedürfnisse integrierter Schaltungen anpassbar sein soll. Eine Korrekturmöglichkeit der Ausgangsströme bei Auftreten eines Fehlers oder einer Störung ist bei dieser bekannten Stromteilerschaltung nicht vorgesehen.

Weiterhin beschreibt die DE-AS 21 57 755 eine Stromteilerschaltung, die einen Stromteilerkreis mit einem Kompensationsabschnitt besitzt, um mit großer Genauigkeit gewünschte Stromverhältnisse erzielen zu können. Infolge seiner relativ großen Anzahl von Transistoren benötigt bei dieser Stromteilerschaltung aber der Stromteilerkreis eine relativ hohe Vorspannung, was für praktische Anwendungen in integrierten Schaltungen unerwünscht ist.

Bekannt ist eine in Fig. 1 dargestellte Stromteilerschaltung zur Lieferung mehrerer bewerteter Ausgangsströme. Gemäß Fig. 1 bilden npn-Transistoren Q 01, Q 11, Q 21 und Q 31 Ausgangstransistoren, an deren Kollektoren bewertete Ausgangsströme erhalten werden. Weitere npn-Transistoren Q 02, Q 12, Q 22 und Q 32 sind Nebenschlußtransistoren, über deren Kollektor-Emitterstrecken Ströme fließen, die den zu den Transistoren Q 01 - Q 31 fließenden Strömen gleich sind. Eine Stromquelle für einen Strom I ist mit CS 01 bezeichnet. Spannungseingänge, d.h. Eingangsspannungen V1 - V4 werden jeweils zu Stromteilerstufen geliefert, die ihrerseits jeweils aus den Transistoren Q 01 und Q 02, den Transistoren Q 11 und Q 12, den Transistoren Q 21 und Q 22 bzw. den Transistoren Q 31 und Q 32 bestehen. Das Symbol "+" steht für das Spannungspotential einer ersten, nicht dargestellten Spannungsquelle, während das Symbol "-" für das Spannungspotential einer zweiten, nicht dargestellten Spannungsquelle steht, wobei dieses Potential niedriger ist als das der ersten Spannungsquelle.

Bei der Stromteilerschaltung nach Fig. 1 werden Ströme I 1, I 2, I 3 und I 4, die jeweils 1/2, 1/4, 1/8 bzw. 1/16 des zur Stromquelle CS 01 fließenden Stroms I betragen, an den Kollektoren der Ausgangstransistoren Q 01, Q 11, Q 21 bzw. Q 31 erhalten. Da die Stromteilerschaltung gemäß Fig. 1 einen Aufbau mit vier Ausgängen besitzt, kann sie als Stromquelle für einen D/A-Wandler des 4-Bit-Typs eingesetzt werden. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus ermöglicht diese Stromteilerschaltung auch eine Vereinfachung des Aufbaus des D/A-Wandlers.

Wenn jedoch bei dieser Stromteilerschaltung die Ströme zu den Kollektoren der Ausgangstransistoren Q 01, Q 11, Q 21 und Q 31 sowie der Nebenschlußtransistoren Q 02, Q 12, Q 22 und Q 32 fließen, enthalten die an den Emittern dieser Transistoren gelieferten Ausgangsströme Fehler-(größen) entsprechend den jeweiligen Basisströmen. Die zu den jeweiligen Transistor- bzw. Stromteilerstufen fließenden Ströme I 1 - I 4 betragen daher nicht genau 1/2, 1/4, 1/8 bzw. 1/16 des Stroms I. Aus diesem Grund kann von einem mit einer solchen Stromteilerschaltung versehenen D/A-Wandler keine Digital/Analog-Umwandlung mit hoher Genauigkeit erwartet werden.

Im folgenden sind die Fehler(größen) der Ströme I 1 - I 4 erläutert.

Wenn mit kleines Alpha der gemeinsame Basisstrom-Verstärkungsfaktor jedes der Transistoren Q 01 - Q 31 und der Transistoren Q 02 - Q 32 bezeichnet wird, ergeben sich die Ausgangsströme I 1 - I 4 nach folgenden Gleichungen:

I 1 = kleines Alpha/2 I (1)

I 2 = kleines Alpha[hoch]2/4 I (2)

I 3 = kleines Alpha[hoch]3/8 I (3)

I 4 = kleines Alpha[hoch]4/16 I (4)

Die in den Ausgangsströmen I 1 - I 4 enthaltenen Fehler lassen sich also nach den Gleichungen (1) - (4) ableiten. Wenn mit kleines Beta der gemeinsame Emitterstrom-Verstärkungsfaktor jedes der Transistoren Q 01 - Q 31 und Q 02 - Q 32 bezeichnet wird, ergibt sich:

kleines Alpha = kleines Beta / (kleines Beta + 1) (5)

Durch Einsetzen von Gleichung (5) in Gleichungen (1) - (4) erhält man:

(6)

(7)

(8)

(9)

Für kleines Beta = 100 ergeben sich die Fehler(größen) der Ströme I 1 - I 4 wie folgt:

Fehler des Ausgangsstroms I 1: -1%

Fehler des Ausgangsstroms I 2: -2%

Fehler des Ausgangsstroms I 3: -3%

Fehler des Ausgangsstroms I 4: -4%

Aus den auf diese Weise ermittelten Fehlern der Ausgangsströme ergibt sich, dass sich die Fehler(größen) mit zunehmender Zahl der Stromteilerstufen, d.h. der Ausgangsströme, vergrößern. Hieraus ergibt sich, dass bei einem mit einer solchen Stromteilerschaltung ausgerüsteten D/A-Wandler die Genauigkeit der D/A-Umwandlung mit größerer Zahl der Bits der Eingangs- oder Eingabedaten zunehmend herabgesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Stromteilerschaltung, mit welcher die in den Ausgangsströmen enthaltenen Fehler(größen) auf einen Mindestwert verringert werden können und die mehrere bewertete Ausgangsströme zu liefern vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Stromteilerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Mit der Erfindung wird eine Stromteilerschaltung mit einem Stromteilerkreis und einem Korrekturkreis geschaffen, die mindestens eine Stromquelle und eine Anzahl von Strom-Nebenschlußtransistoren aufweist, die in Reihe zwischen eine erste und eine zweite Spannungsquelle geschaltet sind. Jede Stufe der verschiedenen Strom-Nebenschlußtransistoren enthält mindestens einen Ausgangstransistor zur Lieferung eines Ausgangsstroms. Die Emitter der Transistoren jeder Stufe sind, ebenso wie ihre Basiselektroden, zusammengeschaltet. An die Basiselektroden der Transistoren jeder Stufe wird eine vorbestimmte Spannung angelegt, wobei an den Kollektoren der Ausgangstransistoren jeder Stufe Ausgangsströme erhalten werden.

Der Korrekturkreis besteht aus mehreren Korrekturstufen, die entsprechend den verschiedenen Stromteilerstufen ausgebildet sind und die jeweils zwei Stromquellen aufweisen, von denen jeweils eine Klemme mit der ersten Spannungsquelle verbunden ist und die einen Strom entsprechend dem Ausgangsstrom in der zugeordneten Stufe erzeugen; weiterhin besteht er aus Ausgangstransistoren, deren Emitter-Kollektorstrecken jeweils zwischen die Stromquellen und die zweite Spannungsquelle geschaltet sind und deren Basiselektroden jeweils an die zugeordnete Stromteilerstufe angeschlossen sind, sowie aus zwei Korrekturtransistoren, die mit den Kollektoren der betreffenden Strom-Nebenschlußtransistoren verbunden sind.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig.1 ein Schaltbild einer bisherigen Stromteilerschaltung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Stromteilerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Schaltbild, welches die Stromteilerschaltung nach Fig. 2 näher veranschaulicht,

Fig. 4 ein Schaltbild der Stromteilerschaltung nach Fig. 3 mit tertiärem Korrekturkreis,

Fig. 5 ein Schaltbild der Stromteilerschaltung nach Fig. 3 mit Vorspanntransistorkreis,

Fig. 6 eine graphische Darstellung von Fehlerkennlinien für die Stromteilerschaltung nach Fig. 3,

Fig. 7 ein Schaltbild einer Stromteilerschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in 7-Bit-Konfiguration und mit sekundären und tertiären Korrekturkreisen und

Fig. 8 bis 16 Schaltbilder von Stromteilerschaltungen gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

Die Stromteilerschaltung nach Fig. 2 umfaßt einen Stromteilerkreis oder Stromausgangskreis 20 zur Lieferung bewerteter Ausgangsströme I 1, I 2, I 3 und I 4 sowie einen Korrekturkreis 21 zum Korrigieren der Fehler der vom Stromteilerkreis 20 gelieferten Ausgangsströme I 1 - I 4. Der Stromteilerkreis 20 besitzt dieselbe Konfiguration wie bei der bisherigen Schaltung nach Fig. 1. Mit den Bezugsziffern Q 01, Q 11, Q 21 und Q 31 sind daher npn-Ausgangstransistoren und mit den Symbolen Q 02, Q 12, Q 22 und Q 32 npn-Nebenschlußtransistoren bezeichnet. Der Ausgangstransistor Q 01 bildet zusammen mit dem Nebenschlußtransistor Q 02 eine erste Stromteiler-Transistorstufe bzw. die erste Stromausgangsstufe 101. Die Emitter des Ausgangstransistors Q 01 und des Nebenschlußtransistors Q 02 sind über die einen elektrischen Strom I liefernde Stromquelle CS 01 mit dem Minuspotential der ersten Spannungsquelle verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren Q 01 und Q 02 sind zusammengeschaltet und werden mit einer ersten vorbestimmten Eingangsspannung V 1 gespeist. Der

Kollektor des Ausgangstransistors Q 01 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I 1. Der Ausgangstransistor Q 11 und der Nebenschlußtransistor Q 12 bilden eine zweite Stromteilerstufe 102. Die Emitter dieser Transistoren sind jeweils an den Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 02 angeschlossen. Die Basiselektroden des Ausgangstransistors Q 11 und des Nebenschlußtransistors Q 12 sind zusammengeschaltet und werden mit einer zweiten vorbestimmten Eingangsspannung V2, die höher ist als die Spannung V1, gespeist. Der Kollektor des Ausgangstransistors Q 11 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I 2. Der Ausgangstransistor Q 21 und der Nebenschlußtransistor Q 22 bilden eine dritte Stromteilerstufe 103, wobei die Emitter dieser beiden Transistoren an den Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 12 angeschlossen sind, während ihre Basiselektroden zusammengeschaltet sind und mit einer dritten vorbestimmten Eingangsspannung V3, die höher ist als die Spannung V2, beschickt werden. Der Kollektor des Ausgangstransistors Q 21 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I 3. Der Ausgangstransistor Q 31 und der Nebenschlußtransistor Q 32 bilden eine vierte Stromteilerstufe 104, wobei die Emitter dieser Transistoren mit dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 22 verbunden sind, während ihre Basiselektroden zusammengeschaltet sind und mit einer vierten vorbestimmten Eingangsspannung V4, die höher ist als die Spannung V3, beschickt werden. Der Kollektor des Ausgangstransistors Q 31 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I 4. Der Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 32 ist mit einem Pluspotential ("+") der zweiten Spannungsquelle verbunden, das höher ist als das Minuspotential ("-") der ersten Spannungsquelle.

Der Korrekturkreis 21 enthält den Stromteilerstufen (Stromausgangsstufen) entsprechende Korrekturstufen. Jede Korrekturstufe umfasst zwei Stromquellen sowie zwei npn-Transistoren. Eine der ersten Stromteilerstufe 101 entsprechende Korrekturstufe 201 umfaßt zwei Stromquellen CS 11 und CS 12, die jeweils mit einer Klemme am Minus-Potential liegen, einen Korrekturtransistor Q 03, dessen Emitter mit der anderen Klemme der Stromquelle CS 11 verbunden ist, während sein Kollektor am Plus-Potential liegt und seine Basis mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Q 01 verbunden ist, sowie einen Korrekturtransistor Q 14, dessen Emitter mit der anderen Klemme der Stromquelle CS 11 verbunden ist, während sein Kollektor am Plus-Potential liegt und seine Basiselektrode mit dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 02 verbunden ist. Die Stromquellen CS 11 und CS 12 liefern einen elektrischen Strom, der 1/2 (bzw. I/2) des zur Stromquelle CS 01 des Stromteilerkreises 20 fließenden Stroms I beträgt. Der Korrekturtransistor Q 03 addiert einen elektrischen Strom, der praktisch dem Basisstrom des Ausgangstransistors Q 01 entspricht, zum Ausgangsstrom vom Ausgangstransistor Q 01 der zugeordneten ersten Stromteilerstufe 101. Der Korrekturtransistor Q 03 dient somit zur Korrektur des Stromausgangs bzw. Ausgangsstroms. Auf ähnliche Weise addiert der Korrekturtransistor Q 14 einen elektrischen Strom, der praktisch dem Basisstrom des Nebenschlußtransistors Q 01 entspricht, zum Nebenschluß-Ausgangsstrom vom Nebenschlußtransistor Q 02 der ersten Stromteilerstufe 101. Der Korrekturtransistor Q 14 bewirkt somit eine Korrektur des Nebenschluß-Ausgangsstroms. Die Basiselektroden der Korrekturtransistoren Q 03 und Q 14 sind mit den Kollektoren von Ausgangstransistor Q 01 bzw. Nebenschlußtransistor Q 02 verbunden. Auf ähnliche Weise enthält eine der zweiten Stromteilerstufe 102 entsprechende Korrekturstufe 202 zwei Stromquellen CS 21 und CS 22, deren Klemmen an das Minus-Potential angeschlossen sind und die einen elektrischen Strom entsprechend I/4 liefern, einen Korrekturtransistor Q 13, dessen Emitter an die andere Klemme der Stromquelle CS 21 angeschlossen ist und dessen Kollektor am Plus-Potential liegt, sowie einen Korrekturtransistor Q 24, dessen Emitter mit der anderen Klemme der Stromquelle CS 22 verbunden ist, während sein Kollektor am Plus-Potential liegt und seine Basis an den Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 12 angeschlossen ist. Die Basiselektroden der Korrekturtransistoren Q 13 und Q 24 sind mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Q 11 bzw. dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 12 der zweiten Stromteilerstufe 102 verbunden. Auf ähnliche Weise enthält eine der dritten Stromteilerstufe 103 entsprechende Korrekturstufe 203 zwei Stromquellen CS 31 und CS 32, deren betreffende Klemmen am "-"-Potential liegen und die einen elektrischen entsprechend I/8 liefern, einen Korrekturtransistor Q 23, dessen Kollektor am "+"-Potential liegt und dessen Emitter mit der anderen Klemme der Stromquelle CS 31 verbunden ist, sowie einen Korrekturtransistor Q 24, dessen Kollektor mit dem "+"-Potential verbunden ist und dessen Emitter an die andere Klemme der Stromquelle CS 32 angeschlossen ist. Die Basiselektroden der Korrekturtransistoren Q 23 und Q 34 sind jeweils mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Q 21 bzw. dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 22 der dritten Stromteilerstufe 103 verbunden. Eine der vierten Stromteilerstufe 104 entsprechende Korrekturstufe umfasst zwei Stromquellen CS 41 und CS 42, deren (eine) Klemmen mit dem "-"-Potential verbunden sind und die einen Strom entsprechend I/16 liefern, einen Korrekturtransistor Q 33, dessen Kollektor am "+"-Potential liegt und dessen Emitter mit der anderen Klemme der Stromquelle CS 41 verbunden ist, sowie einen Korrekturtransistor Q 44, dessen Kollektor am "+"-Potential liegt, während sein Emitter mit der anderen Klemme der Stromquelle CS 42 verbunden ist. Die Basiselektroden der Korrekturtransistoren Q 33 und Q 44 sind jeweils mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Q 31 bzw. dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 32 der vierten Stromteilerstufe 104 verbunden.

Wenn bei einer Stromversorgungsschaltung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau Eingangsspannungen vorbestimmter Potentiale an die Basiselektroden der Ausgangstransistoren und der Nebenschlußtransistoren jeder Stromteilerstufe angelegt werden, schalten diese Transistoren durch, so dass elektrische Ströme über die Stromteilerstufen und die Stromquelle CS 01 zum Teilerkreis 20 fließen. Ein Teil des zum Ausgangstransistor Q 01 der ersten Stromteilerstufe 101 fließenden elektrischen Stroms fließt zur Basis des Korrekturtransistors Q 03 der zugeordneten Korrekturstufe 201. Ein Teil des zum Nebenschlußtransistor Q 02 fließenden elektrischen Stroms fließt zur Basis des Korrekturtransistors Q 14. Hierdurch werden die Korrekturtransistoren Q 03 und Q 14 durchgeschaltet. Ein elektrischer Strom entsprechend I/2 fließt über den Korrekturtransistor Q 03 und die Stromquelle CS 11, während ein elektrischer Strom entsprechend I/2 auch über den Korrekturtransistor Q 14 und die Stromquelle CS 12 fließt. Auf ähnliche Weise fließt ein Teil des zum Ausgangstransistor Q 11 der zweiten Stromteilerstufe 102 fließenden elektrischen Stroms zur Basis des Korrekturtransistors Q 13 der zuge- ordneten Korrekturstufe 202. Ein Teil des zum Nebenschlußtransistor Q 12 fließenden elektrischen Stroms erreicht die Basis des Korrekturtransistors Q 24. Infolgedessen werden die Korrekturtransistoren Q 13 und Q 24 durchgeschaltet. Ein elektrischer Strom entsprechend I/4 fließt über den Korrekturtransistor Q 13 und die Stromquelle CS 21, während ein elektrischer Strom entsprechend I/4 auch über den Korrekturtransistor Q 24 und die Stromquelle CS 22 fließt. Auf ähnliche Weise fließt ein Teil des zum Ausgangstransistor Q 21 der dritten Stromteilerstufe 103 fließenden Stroms zur Basis des Korrekturtransistors Q 23 der zugeordneten Korrekturstufe 203. Ein Teil des zum Nebenschlußtransistor Q 22 fließenden elektrischen Stroms fließt zur Basis des Korrekturtransistors Q 34. Die Korrekturtransistoren Q 23 und Q 24 werden daher durchgeschaltet. Weiterhin fließt ein elektrischer Strom entsprechend I/8 über den Korrekturtransistor Q 23 und die Stromquelle CS 31, während ein elektrischer Strom entsprechend I/8 auch über den Korrekturtransistor Q 34 und die Stromquelle CS 32 fließt. Auf ähnliche Weise fließt ein Teil des zum Ausgangstransistor Q 31 der vierten Stromteilerstufe 104 fließenden elektrischen Stroms zur Basis des Korrekturtransistors Q 33 der zugeordneten Korrekturstufe 204. Ein Teil des zum Nebenschlußtransistor Q 32 fließenden elektrischen Stroms erreicht die Basis des Korrekturtransistors Q 44. Die Korrekturtransistoren Q 33 und Q 44 werden daher durchgeschaltet. Ein elektrischer Strom entsprechend I/16 fließt über den Korrekturtransistor Q 33 und die Stromquelle CS 41, während ein elektrischer Strom entsprechend I/16 auch über den Korrekturtransistor Q 44 und die Stromquelle CS 42 fließt.

Im folgenden sollen die von erstem bis viertem Stromteilerkreis 101 bis 104 gelieferten Ausgangsströme I 1 bis I 4 berechnet werden.

Da der Ausgangsstrom I 1 die Summe aus dem Kollektorstrom des Ausgangstransistors Q 01 und dem Basisstrom des Korrekturtransistors Q 3 darstellt, lässt er sich durch folgende Gleichung (10) ausdrücken:

(10)

Ebenso ist der Ausgangsstrom I 2 die Stumme aus dem Kollektorstrom des Ausgangstransistors Q 11 und dem Basisstrom des Korrekturtransistors Q 13; dieser Strom lässt sich durch folgende Gleichung (11) ausdrücken:

(11)

Der Ausgangsstrom I 3 ist die Summe aus dem Kollektorstrom des Ausgangstransistors Q 21 und dem Basisstrom des Korrekturtransistors Q 23, und er lässt sich durch folgende Gleichung (12) ausdrücken:

(12)

Schließlich ist der Ausgangsstrom I 4 die Summe aus dem Kollektorstrom des Ausgangstransistors Q 31 und dem Basisstrom des Korrekturtransistors Q 33, so dass er sich durch folgende Gleichung (13) ausdrücken lässt:

(13)

Gemäß obiger Gleichung (10) wird der Ausgangsstrom I 1 genau zu 1/2 des zur Stromquelle CS 01 fließenden elektrischen Stroms I, und er enthält keinen Fehler. Mit anderen Worten: Von dem zum Kollektor des Ausgangstransistors Q 01 fließenden Strom wird der zur Basis des Transistors Q 01 fließende Strom(-Anteil) kompensiert. Der auf diese Weise korrigierte Ausgangsstrom I 1 wird an der ersten Stromteilerstufe 101, d.h. am Kollektor des Ausgangstransistors Q 01 erhalten. Die Summe der Emitterströme der Transistoren Q 11 und Q 12 entspricht der Summe aus dem Kollektorstrom kleines Alpha/2 mal I des Transistors Q 02 und dem Basisstrom 1/2 x kleines Alpha/kleines Beta des Transistors Q 14, und sie ist dem Ausgangsstrom I 1 gleich.

Dasselbe gilt auch für den Ausgangsstrom I 2. Wie sich aus obiger Gleichung (11) ergibt, wird der Ausgangsstrom I 2 zu genau 1/4 des zur Stromquelle CS 01 fließenden elektrischen Stroms I, wobei der Fehler vollständig korrigiert ist.

Gemäß obiger Gleichung (12) wird der Ausgangsstrom I 3 ebenfalls genau zu 1/8 des zur Stromquelle CS 01 fließenden Stroms I, wobei der Fehler vollständig korrigiert ist.

Gemäß Gleichung (13) wird der Ausgangsstrom I 4 unter vollständiger Fehlerkorrektur genau zu 1/16 des zur Stromquelle CS 01 fließenden elektrischen Stroms I.

Wie aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, werden mit einer Stromteilerschaltung mit dem Korrekturkreis 21 zusätzlich zum Stromteilerkreis 20 die Ausgangsströme I 1 bis I 4 vollständig bezüglich Fehlern korrigiert, die den Basisströmen der Transistoren des Stromteilerkreises 20, deren Kollektoren die Eingangsströme abnehmen, zuzuschreiben sind.

Bei der vorstehend beschriebenen Stromteilerschaltung umfassen die Emitterstromquellen der betreffenden Korrekturtransistoren

die Stromquellen CS 11 und CS 12 zur Lieferung des I/2 entsprechenden elektrischen Stroms zu den Korrekturtransistoren Q 03 und Q 14,

die Stromquellen CS 21 und CS 22 zur Lieferung des I/4 entsprechenden Stroms zu den Korrekturtransistoren Q 13 und Q 24,

die Stromquellen CS 31 und CS 32 zur Lieferung des I/8 entsprechenden Stroms zu den Korrekturtransistoren Q 23 und Q 34 und

die Stromquellen CS 41 und CS 42 zur Lieferung des I/16 entsprechenden elektrischen Stroms zu den Korrekturtransistoren Q 33 und Q 44.

Um vom Stromteilerkreis 20 die Ausgangsströme I 1 bis I 4 zu erhalten, die genau 1/2, 1/4, 1/8 bzw. 1/16 des elektrischen Stroms I der Stromquelle CS 01 betragen, ist es notwendig, im Korrekturkreis 21 eine Stromquelle zur Lieferung der elektrischen Ströme I/2, I/4, I/8 und I/16 vorzusehen. Gemäß Fig. 3 kann dieses Erfordernis jedoch dadurch erfüllt werden, dass eine im wesentlichen den Aufbau des Stromteilerkreises 20 besitzende Schaltung als Schaltung oder Schaltkreis für diesen Zweck verwendet wird. Bei der Schaltung gemäß Fig. 3 besitzt zur Gewährleistung der Korrekturfunktion für den Korrekturkreis der Schaltkreis der Stromquellen weiterhin npn-Transistoren Q 03, Q 13, Q 23 und Q 33, die zwischen das "+"-Potential und die Ausgangsklemme (Kollektor) des Ausgangstransistors jeder Korrekturstufe (Stromteilerstufe) eingeschaltet sind. Insbesondere sind Transistoren Q 04 und Q 05 in Entsprechung zu den Transistoren Q 01 und Q 02, Transistoren Q 14 und Q 15 für die Transistoren Q 11 und Q 12, Transistoren Q 24 und Q 25 für die Transistoren Q 22 und Q 22 sowie Transistoren Q 34 und Q 35 für die Transistoren Q 31 und Q 32 vorgesehen. Der Transistor Q 03 ist zwischen das "+"-Potential und den Transistor Q 04 geschaltet. Der Transistor Q 013 liegt zwischen dem "+"-Potential und dem Transistor Q 14. Der Transistor Q 23 ist zwischen das "+"-Potential und den Transistor Q 24 eingeschaltet. Der Transistor Q 33 liegt zwischen dem "+"-Potential und dem Transistor Q 34. Die Emitter der Transistoren Q 04 und Q 05 sind mit dem "-"-Potential über die Stromquelle CS 02 verbunden, während an ihren Basiselektroden eine vorbestimmte Spannung V 01 anliegt. Die Emitter der Transistoren Q 14 und Q 15 sind mit dem Kollektor des Transistors Q 05 verbunden, während ihre Basiselektroden an den Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 02 angeschlossen sind. Die Emitter der Transistoren Q 24 und Q 25 sind mit dem Kollektor des Transistors Q 15 verbunden, während ihre Basiselektroden mit dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 12 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren Q 34 und Q 35 liegen am Kollektor des Transistors Q 25, während ihre Basiselektroden an den Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 22 angeschlossen sind.

Im folgenden ist die Art der Ableitung oder Lieferung der Ausgangsströme I 1 bis I 4 durch die Stromteilerschaltung mit dem in Fig. 3 dargestellten Aufbau erläutert.

Da der Ausgangsstrom I 1 die Summe aus dem Kollektorstrom des Transistors Q 01 und dem Basisstrom des Transistors Q 03 ist, bestimmt er sich durch folgende Gleichung (14):

(14)

Die Ausgangsströme I 2, I 3 und I 4 lassen sich auf ähnliche Weise nach folgenden Gleichungen (15), (16) bzw. (17) ableiten:

(15)

(16)

(17)

Die Fehler der durch die obigen Gleichungen wiedergegebenen Ausgangsströme I 1 bis I 4 lassen sich anhand von Näherungen der Ausgangsströme I 1 bis I 4 ableiten. Die durch Gleichungen (14) bis (17) angegebenen Ausgangsströme I 1 bis I 4 lassen sich durchfolgende Näherungsgleichungen ausdrücken:

(18)

(19)

(20)

(21)

Wenn kleines Beta mit 100 vorgegeben ist, ergeben sich die Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 anhand obiger Gleichungen (18) bis (21) wie folgt:

Fehler des Ausgangsstroms I 1: - 0,01%

Fehler des Ausgangsstroms I 2: - 0,03%

Fehler des Ausgangsstroms I 3: - 0,06%

Fehler des Ausgangsstroms I 4: - 0,10%

Es ist somit ersichtlich, dass bei der Stromteilerschaltung gemäß Fig. 3 die Stromfehler im Vergleich zur bisherigen Stromteilerschaltung nach Fig. 1 um eine Größenordnung bzw. Zehnerpotenz verbessert sind.

Fig. 4 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung. Wie aus Gleichungen (18) bis (21) hervorgeht, wird bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ein Stromkorrekturkreis benutzt, um eine Korrektur der Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 zum Quadrat des Stromverstärkungsfaktors (sekundäre Korrektur) durchzuführen. Im Gegensatz dazu weist die Ausführungsform gemäß Fig. 4 weiterhin einen zweiten Stromkorrekturkreis auf, welcher die Fehler der Ausgangsströme des ersten Stromkorrekturkreises korrigiert und dabei die Fehlerkorrektur der Ausgangsströme I 1 bis I 4 des Stromteilerkreises zur dritten Potenz des Stromverstärkungsfaktors kleines Beta (tertiäre Korrektur) durchführt.

Der Aufbau der Schaltung gemäß dieser Ausführungsform ist grundsätzlich derselbe wie in Fig. 3, nur mit dem Unterschied, dass ein zweiter Stromkorrekturkreis 21[tief]2 praktisch desselben Aufbaus zum Stromkorrekturkreis 21 hinzugefügt ist. Zur Verdeutlichung ist der dem Stromkorrekturkreis 21 gemäß Fig. 3 entsprechende Korrekturkreis in Fig. 4 mit 21[tief]1 bezeichnet. Demzufolge ist im folgenden nur der Aufbau des zweiten Stromkorrekturkreises 21[tief]2 mit seinen Anschlüssen an den ersten Stromkorrekturkreis 21[tief]1 beschrieben. Den Teilen von Fig. 3 entsprechende Teile sind mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet, und daher nicht mehr im einzelnen erläutert.

Die Transistoren Q 06, Q 07, Q 08, Q 16, Q 17, Q 18, Q 26, Q 27, Q 28, Q 36, Q 37 und Q 38 gemäß Fig. 4 sind sämtlich npn-Transistoren. Die Transistoren Q 06, Q 07 und Q 08 sind in Entsprechung zu den Transistoren Q 03 bis Q 05 angeordnet. Die Transistoren Q 16 bis Q 18 sind entsprechend den Transistoren Q 13 bis Q 15 vorgesehen. Die Transistoren Q 26 bis Q 28 sind in Entsprechung zu den Transistoren Q 23 bis Q 25 vorgesehen. Die Transistoren Q 36 bis Q 38 sind schließlich in Entsprechung zu den Transistoren Q 33 bis Q 35 angeordnet.

Die Emitter der Transistoren Q 07 und Q 08, an deren Basiselektroden eine vorbestimmte Spannung V 02 anliegt, sind über die Stromquelle CS 03 mit dem "-"-Potential verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 06 liegt am "+"-Potential, wobei sein Emitter mit dem Kollektor des Transistors Q 07 und seine Basis mit dem Kollektor des Transistors Q 04 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren Q 17 und Q 18 sind an den Kollektor des Transistors Q 08 angeschlossen, während ihre Basiselektroden mit dem Kollektor des Transistors Q 05 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors Q 16 liegt am "+"-Potential, während sein Emitter mit dem Kollektor des Transistors Q 17 verbunden ist. Die Basis des Transistors Q 16 ist mit dem Kollektor des Transistors Q 14 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q 27 und Q 28 sind an den Kollektor des Transistors Q 18 angeschlossen, während ihre Basiselektroden mit dem Kollektor des Transistors Q 15 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors Q 26 liegt am "+"-Potential, während sein Emitter mit dem Kollektor des Transistors Q 27 verbunden ist. Die Basis des Transistors Q 26 ist an den Kollektor des Transistors Q 24 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren Q 37 und Q 38 sind mit dem Kollektor des Transistors Q 28 verbunden, während ihre Basiselektroden an den Kollektor des Transistors Q 25 angeschlossen sind. Der Kollektor des Transistors Q 38 liegt am "+"-Potential. Der Kollektor des Transistors Q 36 liegt ebenfalls am "+"-Potential, während sein Emitter mit dem Kollektor des Transistors Q 37 und seine Basis mit dem Kollektor des Transistors Q 34 verbunden sind.

Da der vorstehend beschriebene zweite Stromkorrekturkreis 21[tief]2 im wesentlichen denselben Aufbau besitzt wie der erste Stromkorrekturkreis 21[tief]1, arbeitet er praktisch auf dieselbe Weise wie letzterer. Eine nähere Erläuterung der Arbeitsweise erübrigt sich daher.

Die Ausgangsströme I 1 bis I 4 der Schaltung gemäß Fig. 4 lassen sich wie folgt ableiten:

(22)

(23)

(24)

(25)

Wenn kleines Beta mit 100 vorgegeben ist, lassen sich die Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 nach den Näherungsgleichungen (22) bis (25) wie folgt ableiten oder bestimmen:

Fehler des Ausgangsstroms I 1: - 0,0001%

Fehler des Ausgangsstroms I 2: 0,004%

Fehler des Ausgangsstroms I 3: 0,001%

Fehler des Ausgangsstroms I 4: 0,002%

Anhand dieser Ergebnisse zeigt sich, dass durch die tertiäre Korrektur kleinere Fehler(-Größen) als bei der sekundären Korrektur erzielt werden.

In einer Beziehung (1 + x)[hoch]n genügt die Beziehung zwischen n und den Faktoren jedes Erweiterungsausdrucks der nachstehenden Tabelle 1 (Pythagoreisches Dreieck):

Tabelle 1

Die Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 bei der bisherigen Stromteilerschaltung gemäß Fig. 1 ergeben sich anhand der Gleichungen (6) bis (9) zu 1/kleines Beta, 2/kleines Beta, 3/kleines Beta bzw. 4/kleines Beta entsprechend Spalte A in der obenstehenden Tabelle 1.

Bei der erfindungsgemäßen Stromteilerschaltung gemäß Fig. 3, bei welcher die Korrektur zur zweiten Potenz von kleines Beta erfolgt, ergeben sich andererseits die Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 anhand von Gleichungen (18) bis (21) zu 1/kleines Beta[hoch]2, 3/kleines Beta[hoch]2, 6/kleines Beta[hoch]2 bzw. 10/kleines Beta[hoch]2 entsprechend Spalte B der obigen Tabelle 1.

Bei der erfindungsgemäßen Stromteilerschaltung gemäß Fig. 4, bei welcher die Korrektur zur dritten Potenz von kleines Beta erfolgt, ergeben sich schließlich die Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 zu 1/kleines Beta[hoch]3, 4/kleines Beta[hoch]3, 10/kleines Beta[hoch]3 bzw. 20/kleines Beta[hoch]3 entsprechend der Spalte C der obigen Tabelle 1.

Wenn die Korrektur mit der vierten Potenz oder einer höheren Potenz erfolgt, lassen sich daher die Fehler der Ausgangsströme I 1 bis I 4 ohne weiteres durch Näherung anhand der Beziehungen gemäß Tabelle 1 bestimmen.

Die Beziehungen zwischen der Zahl der Ausgangsströme (der Zahl der Bits) und der Fehler der Ausgangsströme bei der bisherigen Stromteilerschaltung gemäß Fig. 1 sowie den erfindungsgemäßen Stromteilerschaltungen nach Fig. 3 und 4 sind in nachstehender Tabelle 2 angegeben. Die Fehler(-Größen) gemäß Tabelle 2 werden unter der Voraussetzung erhalten, dass kleines Beta = 100 gilt.

Tabelle 2

________________________________________________________________________________________________

Bitzahl Stromfehler

Nenngenauigkeit Stand der sekundäre tertiäre

(1/2 LSB*) Technik Korrektur Korrektur

(Fig. 1) (Fig. 3) (Fig. 4)

_________________________________________________________________________________________________

4 3,2% 4% 0,1% 0,002%

5 1,6% 5% 0,15% 0,0035%

6 0,78% 0,21% 0,0056%

7 0,39% 0,28% 0,0084%

8 0,20% 0,36% 0,012%

9 0,098% 0,0165%

10 0,049% 0,0220%

11 0,024% 0,0286%

12 0,012% 0,0364%

13 0,0061%

14 0,0031%

15 0,0015%

*) LSB = niedrigstwertiges Bit

Wie aus obiger Tabelle 2 hervorgeht, genügt bei der bisherigen Stromteilerschaltung gemäß Fig. 1 der Ausgangsstrom der Nenngenauigkeit des D/A-Wandlers bis zu drei Ausgangsströmen (3 Stufen oder 3 Bits). Wenn mehr als 4 Stufen vorhanden sind, kann die Soll- oder Nenngenauigkeit nicht eingehalten werden. Im Gegensatz dazu kann bei der die sekundäre Korrektur durchführenden Stromteilerschaltung gemäß Fig. 3 die Nenngenauigkeit auch für bis zu sieben Stufen (7 Bits) erfüllt werden. Bei der in Fig. 4 dargestellten Stromteilerschaltung, bei welcher die tertiäre Korrektur erfolgt, kann sogar der Nenngenauigkeit für bis zu 10 Stufen bzw. 10 Bits genügt werden.

Fig. 5 veranschaulicht eine Schaltung für Simulations- bzw. Nachahmungsversuche, bei denen der Fehler zur zweiten Potenz des Stromverstärkungsfaktors kleines Beta korrigiert wird. Diese Schaltung ist dadurch gebildet, dass der Schaltung gemäß Fig. 3 Vorspanntransistoren QD 1 bis QD 5 zur Erzeugung von Spannungen V 01, V 1, V 2, V 3 und V 4 für Vorspannungszwecke hinzugefügt wurden. Den Teilen von Fig. 3 entsprechende Teile sind daher mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen erläutert. Die Transistoren QD 1 bis QD 5 sind über eine Stromquelle CSB zwischen "+"-Potential und "-"-Potential in Reihe geschaltet. Der Kollektor und die Basis jedes dieser Transistoren sind jeweils zusammengeschaltet, so dass der betreffende Transistor als Diodenelement arbeitet. Der Emitter des Transistors QD 1 liegt am "-"-Potential, während sein Kollektor mit dem Emitter des Transistors QD 2 sowie mit den Basiselektroden der Transistoren Q 04 und Q 05 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors QD 2 ist sowohl an den Emitter des Transistors QD 3 als auch an die Basiselektroden der Transistoren Q 01 und Q 02 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors QD 3 ist mit dem Emitter des Transistors QD 4 sowie mit den Basiselektroden der Transistoren Q 11 und Q 12 verbunden. Der Kollektor des Transistors QD 4 ist sowohl an den Emitter des Transistors QD 5 als auch an die Basiselektroden der Transistoren Q 21 und Q 22 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors QD 5 ist über die Stromquelle CSB mit dem "+"-Potential sowie mit den Basiselektroden der Transistoren Q 31 und Q 32 verbunden. Die Stromgröße IB der Stromquelle CSB beträgt beispielsweise 100 µA. Das "+"-Potential der ersten Spannungsquelle beträgt beispielsweise 4 V, während das "-"-Potential der zweiten Spannungsquelle beispielsweise dem Massepotential entspricht. Aufgrund der Anordnung der Vorspanntransistoren QD 1 bis QD 5 werden Vorspannungen von z.B. 0,7 V, 1,4 V, 2,1 V, 2,8 V und 3,5 V an die Transistoren Q 04 und Q 05, Q 01 und Q 02, Q 11 und Q 12, Q 21 und Q 22 bzw. Q 31 und Q 32 angelegt. Unter den angegebenen Bedingungen wurden die Stromgrößen der Stromquellen CS 01 und CS 02 im Bereich von 1 µA bis 2 mA variiert. Die Änderungen der Ausgangsströme I 1 bis I 4 sind in der nachfolgenden Tabelle 3 aufgeführt, während die folgende Tabelle 4 die Änderungen in den Fehlern der Ausgangsströme zeigt. Fig. 6 veranschaulicht ebenfalls in Form einer graphischen Darstellung die Änderungen der Fehler gemäß Tabelle 4.

Tabelle 3

(Ausgangsstrom)

Tabelle 4

(Fehler)

Wie aus Tabelle 4 und Fig. 6 hervorgeht, sind die Fehler am kleinsten, wenn die Stromgrößen bzw. -werte der Stromquellen CS 01 und CS 02 etwa 1 mA betragen. Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, dass die bei der Versuchsschaltung verwendeten Transistoren in einem Strombereich von 1 mA optimal arbeiten.

Fig. 7 veranschaulicht eine Stromteilerschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese, den Fehler zum Quadrat bzw. zur zweiten Potenz des Stromverstärkungsfaktors kleines Beta korrigierende Stromteilerschaltung besitzt einen 7-Bit-Aufbau (7-stufigen Aufbau). Die Schaltung gemäß Fig. 7 wird durch Hinzufügung von drei weiteren Transistorstufen zur 4-Bit- bzw. 4-Stufen-Schaltung gemäß Fig. 4 gebildet. Die zusätzlichen Transistoren sind Vorspanntransistoren der Art gemäß Fig. 5. Die den Teilen von Fig. 4 und 5 entsprechende Teile sind daher mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und im folgenden nicht mehr im einzelnen erläutert.

Gemäß Fig. 7 weist der Stromausgangskreis 20 zusätzlich zu den Ausgangsstufen gemäß Fig. 4 eine fünfte Stromausgangsstufe (Stromteilerstufe) 105 aus einem Ausgangstransistor Q 41 und einem Nebenschlußtransistor Q 42, eine sechste Stromteilerstufe 106 aus einem Ausgangstransistor Q 51 und einem Nebenschlußtransistor Q 52 sowie eine siebte Stromteilerstufe 107 aus einem Ausgangstransistor Q 61 und einem Nebenschlußtransistor Q 62 auf. Die Emitter der Transistoren Q 41 und Q 42 sind mit dem Kollektor des Transistors Q 32 verbunden, während ihre Basiselektroden am Kollektor eines Vorspanntransistors QD 7 zusammengeschaltet sind. Der Kollektor des Ausgangstransistors Q 41 dient als Ausgangsklemme für einen Ausgangsstrom I 5. Die Emitter der Transistoren Q 51 und Q 52 sind an den Kollektor des Transistors Q 42 angeschlossen, während ihre Basiselektroden am Kollektor eines Vorspanntransistors QD 8 zusammengeschaltet sind. Der Kollektor des Ausgangstransistors Q 51 dient als Ausgangsklemme für einen Ausgangsstrom I 6. Die Emitter der Transistoren Q 61 und Q 62 sind mit dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 52 verbunden, während ihre Basiselektroden am Kollektor eines Vorspanntransistors QD 9 zusammengeschaltet sind. Der Kollektor des Ausgangstransistors Q 61 dient als Ausgangsklemme für einen Ausgangsstrom I 7.

Zusätzlich zu den vier Korrekturstufen 201 bis 204 gemäß Fig. 4 weist der erste Korrekturkreis 21[tief]1 drei weitere Korrekturstufen, nämlich eine fünfte, eine sechste und eine siebte Korrekturstufe 205, 206 bzw. 207 auf. Die fünfte Korrekturstufe 205 besteht aus Transistoren Q 44, Q 45 und Q 43. Die sechste Korrekturstufe 206 umfaßt Transistoren Q 54, Q 55 und Q 53, während die siebte Korrekturstufe 207 aus Transistoren Q 64, Q 65 und Q 63 besteht. Die Emitter der Transistoren Q 44 und Q 45 sind an den Kollektor des Transistors Q 35 angeschlossen, während ihre Basiselektroden mit dem Kollektor des Nebenschlußtransistors Q 32 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors Q 44 ist mit dem Emitter des Transistors Q 43 verbunden. Der Kollektor des Transistors 43 liegt am "+"-Potential, während seine Basis mit dem Kollektor des Transistors Q 41 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren Q 54 und Q 55 sind an den Kollektor des Transistors Q 45 angeschlossen, während ihre Basiselektroden am Kollektor des Transistors Q 42 zusammengeschaltet sind. Der Kollektor des Transistors Q 54 ist mit den Transistoren Q 53 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 53 liegt am "+"-Potential, während seine Basis mit dem Kollektor des Transistors Q 51 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren Q 64 und Q 65 sind mit dem Kollektor des Transistors Q 55 verbunden, während ihre Basiselektroden an den Kollektor des Transistors Q 52 angeschlossen sind. Der Emitter des Transistors Q 64 liegt am Emitter des Transistors Q 65. Der Kollektor des Transistors Q 63 liegt am "+"-Potential, während seine Basis mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Q 61 verbunden ist.

Neben den vier Korrekturstufen 301 bis 304 weist der zweite Korrekturkreis 21[tief]2 drei weitere Korrekturstufen 305 bis 307 auf. Die fünfte Korrekturstufe besteht aus Transistoren Q 47, Q 48 und Q 46. Die sechste Korrekturstufe 306 umfaßt Transistoren Q 57, Q 58 und Q 56, während die siebte Stufe 307 aus Transistoren Q 67, Q 68 und Q 66 besteht. Die Emitter der Transistoren Q 47 und Q 48 sind an den Kollektor des Transistors Q 38 angeschlossen, während ihre Basiselektroden am Kollektor des Transistors Q 35 zusammengeschaltet sind. Der Kollektor des Transistors Q 47 ist mit dem Emitter des Transistors Q 46 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 46 liegt am "+"-Potential, und seine Basiselektrode ist mit dem Kollektor des Transistors Q 44 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q 57 und Q 58 sind an den Kollektor des Transistors Q 48 angeschlossen. Die Basiselektroden der Transistoren Q 57 und Q 58 sind am Kollektor des Transistors Q 45 zusammengeschaltet. Der Kollektor des Transistors Q 57 ist mit dem Emitter des Transistors Q 56 verbunden, dessen Kollektor am Plus-Potential liegt, während seine Basis mit der Basis des Transistors Q 54 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren Q 67 und Q 68 sind an den Kollektor des Transistors Q 58 angeschlossen, während ihre Basiselektroden am Kollektor des Transistors Q 55 zusammengeschaltet sind. Der Kollektor des Transistors Q 68 liegt am "+"-Potential, und der Kollektor des Transistors Q 67 ist mit dem Emitter des Transistors Q 66 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 66 liegt am "+"-Potential, während seine Basis an den Kollektor des Transistors Q 64 angeschlossen ist.

Die Arbeitsweise der eben beschriebenen Stromteilerschaltung mit 7-Bit-Konfiguration entspricht im wesentlichen derjenigen der Schaltung mit 4-Bit-Konfiguration gemäß Fig. 4 und 5 und braucht daher nicht im einzelnen erläutert zu werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stromteilerschaltung wird in jeder Stromteilerstufe eine Stromteilung auf jeweils die Hälfte durchgeführt; die einzelnen Stromteilerstufen 101, 102, 103 und 104 liefern dabei jeweils 1/2, 1/4, 1/8 bzw. 1/16 des elektrischen Stroms I der Stromquelle. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern auch auf Schaltungen anwendbar, bei denen die Stromteilungsverhältnisse in den jeweiligen Stufen verschieden sind.

Fig. 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher jede Stromteilerstufe vier Transistoren zur Teilung des elektrischen Stroms in vier Ausgangsströme aufweist, wobei von einem der vier Transistoren ein Ausgangsstrom entsprechend 1/4 des elektrischen Eingangsstroms geliefert wird und die Kollektoren von zwei der vier Transistoren zusammengeschaltet sind, um einen Ausgangsstrom entsprechend 1/2 des elektrischen Eingangsstroms zu liefern. Bei dieser Schaltung werden an der ersten Stromteilerstufe 102 Ausgangsströme erhalten, die 1/4 und 1/2 des Stroms I der Stromquelle CS 01 betragen. Die zweite Stromteilerstufe 102 liefert Ausgangsströme entsprechend I/16 und I/8. Von der dritten Stromteilerstufe 103 werden Ausgangsströme I/64 und I/32 geliefert. Schließlich liefert die vierte Stromteilerstufe 104 Ausgangsströme I/256 und I/128.

Im folgenden ist der Aufbau des Stromteilerkreises gemäß Fig. 8 im einzelnen erläutert. Alle Transistoren der Stromteilerstufen sind npn-Transistoren. Transistoren Q 71 bis Q 74 bilden die erste Stromteilerstufe 101. Die Emitter der Transistoren Q 71 bis Q 74 liegen über die Stromquelle CS 01 am "-"-Potential, während ihre Basiselektroden an eine vorbestimmte Spannung V 1 angeschlossen sind. Die Kollektoren der Transistoren Q 71 und Q 72 sind zusammengeschaltet, wobei ihre Verbindung oder Verzweigung als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/2 dient. Der Kollektor des Transistors Q 73 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/4. Transistoren Q 75 bis Q 78 bilden die zweite Stromteilerstufe. Die Emitter der Transistoren Q 75 bis Q 78 sind an den Kollektor des Transistors Q 74 der ersten Stromteilerstufe 101 angeschlossen, während ihre Basiselektrode an einer vorbestimmten Spannung V 2 zusammengeschaltet sind. Die Kollektoren der Transistoren Q 75 und Q 76 sind unter Bildung der Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/8 zusammengeschaltet. Der Kollektor des Transistors Q 77 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/16. Transistoren Q 79 bis Q 82 bilden die dritte Stromteilerstufe 103, wobei die Emitter dieser Transistoren am Kollektor des Transistors Q 78 zusammengeschaltet sind, während ihre Basiselektroden gemeinsam an einer vorbestimmten Spannung V 3 liegen. Die Kollektoren der Transistoren Q 79 und Q 80 sind zur Bildung der Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/32 zusammengeschaltet. Der Kollektor des Transistors Q 81 bildet die Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/64. Transistoren Q 83 bis Q 86 bilden die vierte Stromteilerstufe 104, wobei ihre Emitter am Kollektor des Transistors Q 82 zusammengeschaltet sind, während ihre Basiselektroden gemeinsam an einer vorbestimmten Spannung V 4 liegen. Die Kollektoren der Transistoren Q 83 und Q 84 sind zur Bildung der Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/128 zusammengeschaltet. Der Kollektor des Transistors Q 85 dient als Ausgangsklemme für den Ausgangsstrom I/256. Der Kollektor des Transistors Q 86 liegt am "+"-Potential.

Wenn bei der eben beschriebenen Schaltung vorbestimmte Spannungen V 1, V 2, V 3 und V 4 an die betreffenden Stromteilerstufen angelegt werden, gehen die Transistoren in allen Stromteilerstufen in den Durchschaltzustand über. Infolgedessen fließen elektrische Ströme über die Kollektor-Emitterstrecken der betreffenden Transistoren. Der elektrische Strom entsprechend 1/4 des Stroms I der Stromquelle CS 01, d. h. I/4, fließt zu den Transistoren Q 71 bis Q 74 der ersten Stromteilerstufe. Demzufolge wird am Kollektor des Transistors Q 73 der Ausgangsstrom I/4 erhalten. Da die Kollektoren der Transistoren Q 71 und Q 72 zusammengeschaltet sind, wird an ihrer Verzweigung die Summe der über die Transistoren Q 71 und Q 72 fließenden Ströme, d. h. 2/4 mal I (= I/2), erhalten. Der elektrische Strom I/4 fließt zur dritten Stromteilerstufe und wird durch die Transistoren Q 75 bis Q 78 in vier Ströme aufgeteilt. Am Kollektor des Transistors Q 77 erscheint daher der Ausgangsstrom I/16. Da die Kollektoren der Transistoren Q 75 und Q 76 zusammengeschaltet sind, erscheint an ihrer Verzweigung die Summe der über die Transistoren Q 75 und Q 76 fließenden Ströme, d. h. I/8. Dasselbe gilt für die dritte Stromteilerstufe 103. Insbesondere wird der elektrische Strom I/16 durch die Transistoren Q 79 bis Q 82 in vier Ströme aufgeteilt. Am Kollektor des Transistors Q 81 erscheint daher der Ausgangsstrom I/64. Da die Kollektoren der Transistoren Q 79 und Q 80 zusammengeschaltet sind, wird an ihrer Verzweigung die Summe der über die Transistoren Q 79 und Q 80 fließenden elektrischen Ströme, d. h. I/32, erhalten. Auf ähnliche Weise wird der Strom I/64 in der vierten Stromteilerstufe 104 durch die Transistoren QD 83 bis Q 86 aufgeteilt. Am Kollektor des Transistors Q 85 erscheint daher der Ausgangsstrom I/256. Da die Kollektoren der Transistoren Q 83 und Q 84 zusammengeschaltet sind, wird an ihrer Verzweigung die Summe der über die Transistoren Q 83 und Q 84 fließenden Ströme, d. h. I/128, erhalten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist es somit möglich, mit einer kleinen Zahl von Stromteilerstufen Ausgangsströme großer Teilungsverhältnisse zu erhalten. Dies bedeutet, dass die Zahl der Stromteilerstufen im Vergleich zur bisherigen Schaltung verkleinert werden kann. Infolgedessen kann auch der Bereich der Stromversorgungsspannung kleiner sein.

Fig. 9 veranschaulicht eine Stromteilerschaltung, bei welcher der Korrekturkreis 21 zum Stromteilerkreis 20 gemäß Fig. 8 hinzugefügt ist. Obgleich der Stromteilerkreis gemäß Fig. 8 vier Stromteilerstufen aufweist, ist er in Fig. 9 zur Vereinfachung der Darstellung als 4-Bit- bzw. Zweistufen-Anordnung dargestellt. Der Korrekturkreis 21 gemäß Fig. 9 umfaßt den Stromteilerkreis und die Korrekturtransistoren gemäß Fig. 8. Wie im Fall der Schaltung nach Fig. 3 enthält die Schaltung gemäß Fig. 9 als Stromteilerstufen 101 und 102 Transistorstufen 201 und 202 praktisch desselben Aufbaus. Die aus Transistoren Q 87 bis Q 90 bestehende und denselben Aufbau wie die Stromteilerstufen 101 besitzende Transistorstufe 201 ist somit in Entsprechung dazu vorgesehen. Auf ähnliche Weise ist in gleicher Entsprechung die aus den Transistoren Q 91 bis Q 94 bestehende und denselben Aufbau wie die Stromteilerstufe 102 besitzende Transistorstufe 202 angeordnet. Transistoren Q 95 und Q 96 sind Korrekturtransistoren und entsprechen den Korrekturtransistoren Q 03 und Q 04 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2. Transistoren Q 97 und Q 98 sind ebenfalls Korrekturtransistoren und entsprechen den Transistoren Q 13 und Q 24 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2. Die Transistorstufe 201 ist über die Stromquelle CS 02 mit dem Minus-Potential verbunden.

Fig. 10 veranschaulicht eine Stromversorgungsspannung, bei welcher zur Schaltung gemäß Fig. 9 ein Vorspanntransistorkreis hinzugefügt ist. Der Vorspanntransistorkreis besteht aus Transistoren QD 1, QD 2, QD 3.

Fig. 11 zeigt eine Stromversorgungsspannung, bei welcher zur Schaltung gemäß Fig. 8 der zweite Korrekturkreis 21[tief]2 hinzugefügt ist, so dass sekundäre oder tertiäre Korrekturen möglich sind. Die Schaltung gemäß dieser Ausführungsform besitzt anstelle der 4-Bit-Konfiguration den 8-Bit-Aufbau. Die grundsätzlichen Verbindungen sind dabei dieselben wie bei den Schaltungen gemäß Fig. 4 und 5. Die den Teilen von Fig. 4 und 5 entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr näher erläutert.

Fig. 12 veranschaulicht eine Stromteilerschaltung, bei welcher die beiden parallelgeschalteten Transistoren in jeder Transistorstufe gemäß Fig. 8 durch einen Mehremitter-Transistor ersetzt sind.

Die parallelgeschalteten Transistoren Q 71 und Q 72, Q 75 und Q 76, Q 79 und Q 80 sowie Q 83 und Q 84 gemäß Fig. 8 sind dabei jeweils durch einen Mehremittertransistor Q 99, Q 100, Q 101 bzw. Q 102 ersetzt. Aufgrund der Mehremitter-Konfiguration kann die Belegungsfläche der Transistoren auf dem Chip verkleinert werden.

Fig. 13 veranschaulicht eine Stromteilerschaltung, bei welcher der Korrekturkreis 21 für die sekundäre Korrektur zur Schaltung gemäß Fig. 12 hinzugefügt ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Schaltung gemäß Fig. 12 in Fig. 13 in 4-Bit-Konfiguration veranschaulicht. Da der Aufbau der Schaltung gemäß Fig. 13 grundsätzlich derselbe ist wie bei derjenigen nach Fig. 9, sind die den Teilen von Fig. 9 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr näher erläutert.

Fig. 14 veranschaulicht eine Stromteilerschaltung, bei welcher jeder Stromteilerkreis aus 8 Transistoren besteht, um den elektrischen Eingangsstrom I in acht Ströme aufzuteilen. Der Ausgangsstrom I/8 wird von einem der acht Transistoren erhalten, wobei die Kollektoren zweier anderer Transistoren zusammengeschaltet sind, um an ihrer Verzweigung den Ausgangsstrom I/8 x 2 = I/4 zu liefern, und die Kollektoren der vier anderen Transistoren zusammengeschaltet sind, um an ihrer Verzweigung den Ausgangsstrom I/8 x 4 = I/2 zu liefern. Die Schaltung gemäß Fig. 14 enthält außerdem den Korrekturkreis 21 zur Durchführung der sekundären Korrektur. Anstelle der zwei Stromteilerstufen bei der Schaltung gemäß Fig. 9 sind drei Stromteilerstufen vorgesehen. Aus diesem Grund ist zu den Transistoren Q 95 und Q 96 gemäß Fig. 9 ein Korrekturtransistor Q 103 hinzugefügt. Der Rest der Schaltung entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 9, wobei die den Teilen von Fig. 9 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht näher erläutert sind. Bei dieser Ausführungsform kann somit die Zahl der Ausgangsstromstufen verkleinert werden, so dass die Fehler auf eine Mindestgröße verringert werden können und außerdem der Bereich der Eingangsspannung kleiner sein kann.

Bei der Stromteilerschaltung gemäß Fig. 15 sind zwei parallelgeschaltete Transistoren und vier parallelgeschaltete Transistoren gemäß Fig. 14 durch Mehremitter-Transistoren ersetzt. Die den Teilen von Fig. 14 entsprechenden Teile sind wiederum mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht näher erläutert.

Fig. 16 veranschaulicht eine Stromteilerschaltung, bei welcher der zweite Korrekturkreis 21[tief]2 zur Schaltung gemäß Fig. 15 hinzugefügt ist. Transistoren Q 104 bis Q 106 bilden Korrekturtransistoren. Beim Korrekturkreis 21[tief]2 gemäß Fig. 16 sind die Teile des tertiären Korrekturkreises 21[tief]2 gemäß Fig. 4 mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet.

Durch Einschaltung eines Korrekturkreises zum Korrigieren der Basisströme, die in den Stromteilerstufen zum Teilen des elektrischen Eingangsstroms verlorengehen, wird somit insgesamt eine Stromteilerschaltung zur Erzeugung einer Anzahl von bewerteten Ausgangsströmen geschaffen, bei welcher die Fehler(größen) infolge der Basisströme in den jeweiligen Stromteilerstufen auf eine Mindestgröße verringert werden.

Claims

1. Stromteilerschaltung mit einem Stromteilerkreis aus mindestens einer Stromquelle und mehreren Stromteilerstufen, von denen jede einen Strom-Nebenschlußtransistor aufweist, wobei die mindestens eine Stromquelle und mehrere Strom-Nebenschlußtransistoren der Stromteilerstufen in Reihe zwischen einer ersten Spannungsquelle und einer zweiten Spannungsquelle liegen, wobei jede der mehreren Stromteilerstufen weiterhin mindestens einen Stromausgangstransistor aufweist, wobei die Emitter des Strom-Nebenschlußtransistors und des mindestens einen Stromausgangstransistors jeder der Stromteilerstufen zusammengeschaltet sind, während die Basiselektroden des Strom-Nebenschlußtransistors und des mindestens einen Stromausgangstransistors jeder der Stromteilerstufen ebenfalls zusammengeschaltet und mit einer vorbestimmten Spannung beaufschlagbar sind, und wobei von dem Kollektor des mindestens einen Stromausgangstransistors jeder der Stromteilerstufen ein Ausgangsstrom erhalten wird, gekennzeichnet durch einen Korrekturkreis (21; 21[tief]1) aus mehreren von jeweils in Entsprechung zu den Stromteilerstufen (101 - 107) vorgesehenen Korrekturstufen (201 - 207) aus jeweils Stromquellen (CS 11, CS 12; CS 21, CS 22; CS 31, CS 32; CS 41, CS 42) die mit der einen Seite an die erste Spannungsquelle (-) angeschlossen sind und einen Strom entsprechend einem Ausgangsstrom von einer betreffenden der Stromteilerstufen (101 - 107) liefern und deren Anzahl derjenigen der Transistoren (Q 01, Q 02; Q 11, Q 12; Q 21, Q 22; Q 31, Q 32) jeder der Stromteilerstufen (101 - 107) entspricht, und aus Korrekturtransistoren (Q 03, Q 14; Q 13, Q 24; Q 22, Q 34; Q 33, Q 44) deren Emitter-Kollektorstrecken jeweils zwischen die andere Seite einer einzelnen Stromquelle und die zweite Spannungsquelle (+) geschaltet sind, während ihre Basiselektroden jeweils mit einem entsprechenden Kollektor der Stromausgangstransistoren (Q 01, Q 11; Q 21, Q 31) und der Strom-Nebenschlußtransistoren (Q 02, Q 12, Q 22, Q 32) verbunden sind und die Anzahl der Korrekturtransistoren (Q 03, Q 14; Q 13, Q 24; Q 23, Q 24; Q 33, Q 44) der Zahl der Ausgangs- und Strom-Nebenschlußtransistoren jeder entsprechenden Stromteilerstufe (101 - 107) gleich ist.

2. Stromteilerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung aus den Stromquellen (CS 11, CS 12, CS 21, CS 22, CS 31, CS 32, CS 41, CS 42) jeder Korrekturstufe (201 - 207) des Korrekturkreises (21, 21[tief]1) im wesentlichen dieselbe Konfiguration besitzt wie diejenige jeder Stromteilerstufe (101 - 107).

3. Stromteilerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Korrekturstufe (201 - 207) des Korrekturkreises (21; 21[tief]1) einen Transistorkreis mit einer Konfiguration praktisch entsprechend derjenigen der Transistoren der einzelnen Stromteilerstufen (101 - 107) des Stromteilerkreises (20) sowie der zwischen die zweite Spannungsquelle (+) und die Kollektoren der Transistoren des Transistorkreises geschalteten Korrekturtransistoren (Q 03, Q 14; Q 13, Q 24; Q 23, Q 34; Q 33, Q 44) aufweist, dass mindestens ein Transistor des Transistorkreises als Korrekturtransistor an einen der Transistoren einer nächsten Korrekturstufe angeschlossen ist, dass die Basiselektroden der Transistoren der ersten Korrekturstufe (201) mit einer vorbestimmten Basisspannung speisbar sind und dass die Basiselektroden der Transistoren der restlichen Korrekturstufen mit den Emitterschaltungen der betreffenden Stromteilerstufen (101 - 107) verbunden sind.

4. Stromteilerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Korrekturkreis (21[tief]2) mit einer Konfiguration praktisch entsprechend derjenigen des Korrekturkreises (21) vorgesehen ist und dass einzelne Korrekturstufen (301 - 307) des weiteren Korrekturkreises (21[tief]2) an entsprechende Korrekturstufen auf dieselbe Weise angeschlossen sind, wie die einzelnen Korrekturstufen des Korrekturkreises (21) mit einer entsprechenden Stromteilerstufe verbunden sind.

5. Stromteilerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die erste (-) und die zweite (+) Spannungsquelle ein Vorspannkreis geschaltet ist, der ein Diodenelement (QD 1, QD 2) zur Lieferung einer Vorspannung zur Korrekturstufe (201) des Korrekturkreises (21, 21[tief]1, 21[tief]2), Diodenelemente (QD 3 - QD 9) zur Lieferung von Vorspannungen zu den Stromteilerstufen (101 - 107) des Stromteilerkreises (20) und mindestens eine Stromquelle (CSB) aufweist.

6. Stromteilerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Diodenelement (QD 1 - QD 9) einen Transistor aufweist, dessen Basiselektrode und Kollektor zusammengeschaltet sind.

7. Stromteilerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromteilerstufe (101 - 107) eine Anzahl der Stromausgangstransistoren aufweist, dass die Kollektoren einiger dieser Transistoren (Q 71, Q 72; Q 75, Q 76; Q 79, Q 80; Q 83, Q 84) selektiv zusammengeschaltet sind und dass die Ausgangsströme an den zusammengeschalteten Kollektoren abnehmbar sind.

8. Stromteilerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektoren von Transistoren (Q 87, Q 88, Q 91, Q 92) der Korrekturstufen (201 - 207) zusammengeschaltet sind, dass die Kollektoren der Transistoren (Q 87, Q 88; Q 91, Q 92) in derselben Zahl vorhanden sind wie die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren (Q 71, Q 72; Q 75, Q 76; Q 79, Q 80; Q 83, Q 84) und dass die Basiselektroden der an die Transistoren (Q 87, Q 88; Q 91, Q 92), deren Basiselektroden zusammengeschaltet sind, angeschlossenen Korrekturtransistoren (Q 95, Q 97) der Korrekturstufen (201 - 207) mit den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren (Q 71, Q 72; Q 75, Q 76) der Stromteilerstufe (201) verbunden sind.

9. Stromteilerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektoren von Transistoren der Korrekturstufen (301 - 307) des Korrekturkreises (21[tief]2) zusammengeschaltet sind, dass die Kollektoren in derselben Zahl vorgesehen sind wie die zusammengeschalteten Kollektoren der Korrekturstufen (201 - 207) des Korrekturkreises (21[tief]1) und dass die Basiselektroden der Korrekturtransistoren, die mit den zusammengeschalteten Transistoren der Korrekturstufen des Korrekturkreises (21[tief]2) verbunden sind, an die zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren der Korrekturstufen des Korrekturkreises (21[tief]1) angeschlossen sind.

10. Stromteilerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromteilerstufe (101 - 107) mehrere Stromausgangstransistoren aufweist, von denen mindestens einer ein Mehremitter-

Transistor (Q 99, Q 100, Q 101, Q 102) ist.

11. Stromteilerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Stromausgangstransistoren entsprechende Transistoren der Korrekturstufen Mehremitter-Transistoren sind.

12. Stromteilerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistoren des Korrekturkreises (21[tief]2), welche den Mehremitter-Transistoren in jeder Korrekturstufe (201 - 207) des Korrekturkreises (21[tief]1) entsprechen, Mehremitter-Transistoren sind.