DE3241364C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte Stromquelle gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, insbesondere in Form einer Hochgeschwindigkeits-Präzisionsstromquelle,
welche, ansprechend auf ein digitales
Eingangssignal, einen Ausgangsstrom intermittierend in
einen ausgewählten Stromausgangspfad speist. Eine solche
Stromquelle kann auf vielen Gebieten angewendet werden
einschließlich des Gebiets der Präzisions-Digital-Analog-Wandler.
Digital gesteuerte Präzisionsstromquellen werden allgemein
in Hochgeschwindigkeits-Digital-Analog-Wandlern mit
Stromsummierung verwendet. Zur Verhinderung von Änderungen
des Ausgangsstroms aufgrund von Änderungen des beta-Wertes
der Transistoren und der Basis-Emitter-Spannung
(VBE) werden ein Operationsverstärker und ein Transistor
üblicherweise in Form einer Rückkopplungsschleife als
Kompensationsschaltung zusammengeschaltet, welche den
Stromquellentransistor ansteuert im Sinne der Aufrechterhaltung
eines konstanten Ausgangsstroms des Stromquellentransistors,
und zwar auch bei Änderungen des beta-Wertes und
des VBE-Wertes. Eine Version eines solchen durch Rückkopplung
gesteuerten Digital-Analog-Wandlers mit diskreten
Bauelementen ist in den US-PSen 36 85 045 und Re 28 619
beschrieben. Eine monolithische Version eines
mit einem Rückkopplungskreis gesteuerten Digital-Analog-Wandlers
ist in den US-PSen 28 633, 39 78 473 und
40 20 486 beschrieben.
Rückkopplungsgesteuerte Konstantstromquellen des Typs gemäß
den vorgenannten Patenten eignen sich zur Korrektur vergleichsweise
langsamer Änderungen des Ausgangsstroms und
erfordern, daß diskrete Kondensatoren mit dem Operationsverstärker
verbunden werden, um Instabilitäten in der
Rückkopplungsschleife mit hohem Verstärkungsfaktor zu vermeiden.
Ferner führt das Erfordernis eines Operationsverstärkers
und diskreter Kondensatoren bei den
Schaltungen gemäß den vorgenannten Patenten dazu, daß diese Kompensationssysteme mit
Rückkopplungsregelkreis relativ teuer sind, so daß sich
das Kostenverhältnis der Kompensationsschaltung zur
Digital-Analog-Wandlerschaltung recht ungünstig gestaltet.
Aus der US-PS 35 44 882 ist eine Stromquelle gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, die mit einer
Stromspiegelschaltung arbeitet, in deren einem
Zweig eine Konstantstromquelle angeordnet ist, während
in zumindest einem weiteren Zweig der oder die Lastwiderstände
liegen. Die Basen der Transistoren der Stromspiegelschaltung
sind miteinander gekoppelt.
Weiterhin ist aus US-IEEE Journal of Solid-State Circuits,
Vol. SC-12, Nr. 5, Okt. 1977, S. 587, 588, eine
Konstantstromquelle mit Stromspiegelschaltung bekannt,
bei der die Basen der Stromspiegeltransistoren durch
eine Darlington-Transistorschaltung gespeist werden.
Die Emitter der Stromspiegeltransistoren sind mit einer
Mehrzahl von in Reihe geschalteten, durch Transistoren
gebildeten Dioden verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine temperaturkompensierte
Stromquelle zu schaffen, die digital
steuerbar ist und eine sehr rasche Kompensation bei
verhältnismäßig einfachem Aufbau ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten
kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße temperaturkompensierte Stromquelle
arbeitet somit mit einer Hochgeschwindigkeits-Kompensationsschaltung
ohne Rückkopplungszweig und kann als integrierte
Schaltung in einem einzigen, monolithischen
Substrat ausgebildet werden. Der steuerbare Ausgangsstrom
der erfindungsgemäßen Stromquelle ändert sich
selbst bei Änderungen des beta-Werts oder des VBE-Werts
des Stromquellentransistors und/oder des Schalttransistors
nicht, da derartige Abweichungen kompensiert werden.
Die erfindungsgemäße Stromquelle arbeitet ohne
Rückkopplungszweig und besitzt extrem schnelles Ansprechverhalten
auch bei sprungförmigen Übergängen.
Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Stromquelle
aus Widerständen und Transistoren aufbauen und damit
einfach und kostengünstig herstellen. Schließlich kann
die erfindungsgemäße Stromquelle auch durch Zusammenschaltung
mehrerer gleichartiger Gruppen als Digital-Analog-Wandler
ausgeführt werden. Mit der Erfindung
wird somit eine digital gesteuerte Präzisions-Stromquelle
geschaffen, die einen Präzisionsausgangsstrom
liefert.
Im einzelnen empfängt der dritte Transistor der weiteren
Kompensationsschaltung den hochpräzisen Referenzstrom
einer Referenzschaltung (Referenzstromquelle) und
liefert einen ersten kompensierten Ausgangsstrom zur
Korrektur des beta-Fehlers des Schalttransistors, während
die andere Kompensationsschaltung den beta-Fehler
und den Basis-Emitter-Spannungsfehler des Stromquellentransistors
korrigiert. Die Kompensationsschaltungen
ändern die Spannungsdifferenz zwischen der Basis des
Stromquellentransistors und der Stromquelle im Sinne
der Aufrechterhaltung eines digital gesteuerten Ausgangsstroms,
welcher intermittierend über den zweiten
Strompfad geführt und präzise konstant gehalten wird,
unabhängig von Änderungen des beta-Werts oder der Basis-Emitter-Spannung
des Schalttransistors oder des
Stromquellentransistors.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der wesentlichen
Schaltungselemente einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen digital gesteuerten
Präzisions-Stromquelle;
Fig. 2 ein Schaltbild einer digital gesteuerten
Präzisionsstromquelle gemäß der Erfindung zur Erzeugung
eines Präzisionsausgangsstroms mit Einfachumschaltung;
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Wirkung des digitalen Eingangssignals auf den Ausgangsstrom
der digital gesteuerten Präzisionsstromquelle;
Fig. 4 ein Schaltbild eines Digital-Analog-Wandlers
mit einer Vielzahl von digital gesteuerten Präzisionsstromquellen
mit einer einzigen Kompensationsschaltung;
Fig. 5 ein Teilschaltbild einer digital gesteuerten
Präzisionsstromquelle mit einer Stromquelle, welche
eine Vielzahl von parallel verbundenen Transistoren umfaßt;
und
Fig. 6 ein Schaltbild einer digital gesteuerten
Stromquelle mit einer Kaskoden-Stromquellenstufe zur
Erzielung einer verbesserten Transientenisolierung.
Im folgenden soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
anhand der Fig. 1 und 2 erläutert werden. Die
digital gesteuerte Präzisionsstromquelle der Erfindung umfaßt
eine Kompensationsschaltung 10, welche Fehler korrigiert,
die durch die Stromquelle 12 und die Stromlenkschaltung
14 zustande kommen.
Die Kompensationsschaltung 10 umfaßt eine Stromquelle 16,
welche einen Ausgangsstrom Iref liefert. Der Ausgangsstrom
Iref ist ein Gleichstrom oder ein steady state-Strom,
welcher leicht und mit einem hohen Maß an Präzision
auf einem festen Wert gehalten werden kann. Eine
Stromquelle dieses Typs kann auf verschiedensten, dem
Fachmann bekannten Wegen verwirklicht werden. Die Stromquelle
16 kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden,
daß man entweder PNP-Transistoren oder NPN-Transistoren
in einem monolithischen Substrat verwendet, welches
alle restlichen Elemente der digital gesteuerten Präzisionsstromquelle
enthält.
Der Referenz-Ausgangsstrom der Stromquelle 16 gelangt zur
ersten Kompensationseinrichtung 18, welche Transistoren
Q₁, Q₂ und Q₃ umfaßt. Die Darlington-Schaltung von Q₂ und
Q₃ bringt Q₁ durch Vorspannung in einen linearen Arbeitsbereich,
in dem Q₁ relativ unempfindlich gegenüber Fehlern
ist. Ferner wird hierdurch die Basis von Q₁ von dessen
Kollektor isoliert. Die Darlington-Vorspannschaltung
führt Q₁ einen Basisstrom zu, und zwar von der Stromversorgung
der Schaltung. Ferner wird kein signifikanter Anteil
des Iref vom Kollektor von Q₁ abgezweigt. Da der
durch Q₂ gezogene Basisstrom vernachlässigbar ist, ist
Iref im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom IC1 von
Q₁. Bei bestimmten Anwendungen kann es möglich sein, einen
einzigen Transistor zu verwenden, um die Vorspannung
für Q₁ bereitzustellen, obgleich ein präzises Schaltungsverhalten
erreicht werden kann, wenn man das Transistorpaar
mit Darlington-Schaltung verwendet. Q₁, Q₂ und Q₃,
welche die erste Kompensationseinrichtung 18 bilden, führen
zur Korrektur des beta-Fehlers, welcher, wie weiter
unten erläutert wird, auf Q₉ zurückgeführt werden kann.
Der Emitterstrom von Q₁ fließt in den Knotenpunkt, der
vom Emitter von Q₁ sowie von der Basis von Q₄ und dem
Kollektor von Q₆ gebildet wird. Die Transistoren Q₄ und
Q₅ mit Darlington-Verknüpfung führen zu einer Vorspannung,
und zwar in gleicher Weise, wie Q₂ und Q₃ zu einer
Vorspannung von Q₁ führen. Da der Basisstrom, welcher
von Q₄ gezogen wird, vernachlässigbar ist, kann der
Emitterstrom IE1 von Q₁ im wesentlichen als gleich dem
Kollektorstrom IC6 von Q₆ angesehen werden. Die Transistoren
Q₄, Q₅ und Q₆ bilden zusammen mit dem Lastwiderstand
R₁ und dem Vorspannungswiderstand R₂ die zweite
Kompensationseinrichtung 20.
Der Basisanschluß von Q₆ ist mit dem Basisanschluß von
Q₇ verbunden, welcher in Fig. 1 als Stromquelleneinrichtung
12 bezeichnet ist. Ein Lastwiderstand R₃ liegt zwischen
dem Emitter von Q₇ und dem negativen Stromquellenanschluß
-V. Typischerweise hat der Widerstand R₁ den
gleichen Widerstandswert wie der Widerstand R₃.
Der Kollektor des Stromquellentransistors Q₇ ist mit der
Stromleiteinrichtung 14 verbunden. Bei der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird die Stromleiteinrichtung
14 durch Stromleittransistoren Q₈ und und Q₉ gebildet.
Q₈ dient als Puffertransistor und stellt ein Interface
zwischen dem digitalen Eingangsanschluß und dem Schalttransistor
Q₉ dar. Der Kollektoranschluß von Q₈ ist mit
Erde verbunden. Hierdurch erhält man einen Stromrückflußpfad
oder einen ersten Strompfad. Der Kollektoranschluß
des Schalttransistors Q₉ ist über einen zweiten
Strompfad mit einem Ausgang verbunden, z. B. mit einer
Widerstandslast. Der Ausgang der Stromlenkeinrichtung 14
wird mit I₀ bezeichnet.
Im folgenden soll auf Fig. 3 Bezug genommen werden. Wenn
die Basis von Q₈ um etwa 400 mV positiver ist als die
VT-Logikreferenzspannung, welche an der Basis von Q₉ anliegt,
so wird der Kollektorstrom von Q₇ über Q₈ und den
ersten Strompfad zur Erde geführt. Bei diesem digitalen
Eingangszustand ist der Ausgangsstrom der Schaltung I₀
gleich 0 mA. Wenn die Basis von Q₈ auf einen Pegel geschaltet
wird, welcher um etwa 400 mV negativer ist als
die Basis von Q₉, so wird der Kollektorstrom von Q₇ über
Q₉ und den zweiten Strompfad geleitet. Bei diesem digitalen
Eingangszustand ist der Ausgangsstrom I₀ der Stromquelle
präzise gleich Iref, nämlich dem Präzisionsstrom,
welcher von der Stromquelle 16 erzeugt wird.
Bei einer äquivalenten Ausführungsform der Erfindung
kann die Stromleiteinrichtung 14 eine solche Konfiguration
haben, daß sie ein komplementäres, digitales Eingangssignal
aufnimmt, welches gleichzeitig den Basisanschlüssen
von Q₈ und Q₉ zugeführt wird.
Da bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein
Ansprechen auf extrem rasche Frequenzen erwünscht ist,
wurden Q₁ bis Q₉ als NPN-Transistoren ausgeführt. Da ein
jeder dieser Transistoren in einem einzigen monolithischen
Substrat ausgeführt ist, können die Transistorparameter,
z. B. der beta-Wert und VBE-Wert, präzise aneinander
angepaßt werden. Dies ist erforderlich für die
gewünschte hohe Präzision und das Hochgeschwindigkeitsansprechverhalten
der Schaltung.
Die Kompensationsschaltung 10 ist für eine Korrektur der
beta-Fehler von Q₉ ausgelegt sowie für eine Korrektur sowohl
des beta-Fehlers als auch des VBE-Fehlers des Stromquellentransistors
Q₇. Der Transistor Q₇ arbeitet als
Stromquelle mit vergleichsweise hoher Qualität, so daß
Änderungen der Kollektorspannung von Q₇ aufgrund von Änderungen
des VBE-Wertes von Q₉ praktisch keinen Einfluß
auf den Kollektorstrom von Q₇ haben. Aus diesem Grunde
ist die Kompensationsschaltung 10 nicht erforderlich zur
Kompensation von VBE-Fehlern von Q₉. Die erste Kompensationseinrichtung
18, welche durch Q₁, Q₂ und Q₃ gebildet
wird, führt zu einer wirksamen Kompensation von Änderungen
des beta-Wertes von Q₉. Da der Ausgangsstrom I₀
der Schaltung sich ändert, falls entweder der beta-Wert
oder der VBE-Wert von Q₇ sich ändert, ohne kompensiert
zu werden, dient die zweite Kompensationseinrichtung 20
mit den Transistoren Q₄, Q₅ und Q₆ und den Widerständen
R₁ und R₂ zur Kompensation sowohl des beta-Fehlers als
auch des VBE-Fehlers von Q₇.
Zur präziseren Darlegung der Arbeitsweise der Kompensationsschaltung
10 in bezug auf den beta-Fehler von Q₉
und in bezug auf den beta-Fehler und den VBE-Fehler von
Q₇ soll im folgenden eine mathematische Stromanalyse geliefert
werden. Diese zeigt, daß der Ausgangsstrom I₀ der
Schaltung absolut unabhängig von den oben erwähnten beta-
und VBE-Fehlern ist. Es wird zunächst folgende Beziehung
angenommen:
Iref = IC1 (1)
Diese Annahme kann gemacht werden, da der beta-Wert der
Transistoren Q₁, Q₂ und Q₃ vergleichsweise hoch ist (typischerweise
höher als 100) und somit der Basisstrom, der
von Q₂ gezogen wird, vernachlässigbar ist. Der Emitterstrom
IE2, welcher von Q₁ erzeugt wird, bestimmt sich folgendermaßen:
Aus den gleichen Gründen, welche die Annahme Iref = IC1
rechtfertigen, kann man auch folgenden annehmen:
IE₁ = IC₆ (3)
Daher gilt:
Die Spannungsschleifengleichung für die Emitterschaltungen
von Q₆ und Q₇ können folgendermaßen geschrieben werden:
IE₆R₁ + VBE₆ = VBE₇ + IE₇R₃ (5)
Durch Umformung erhält man:
Hieraus erhält man mit
ΔVBE = VBE₆ - VBE₇ (7)
aus Gleichung (6) die folgende Beziehung:
Durch Einsetzen des Wertes von IE6 aus Gleichung (4) in
Gleichung (8) erhält man
Da Q₁ und Q₆ aneinander angepaßt sind, erhält man β₆ = β₁ = β,
und da ferner R₁ = R₃ gilt, erhält man die folgende
Beziehung:
Aufgrund einer ähnlichen Analyse, wie in bezug auf Gleichungen
(2) und (4), kann man den Wert IC7 folgendermaßen
ausdrücken:
Da jedoch Q₇ ebenfalls ein angepaßter Transistor ist,
erhält man aus Gleichung (11) die folgende Beziehung:
Wie in Gleichung (1), kann IC7 folgendermaßen ausgedrückt
werden:
IC7 = IE9 (13)
Wie in Gleichung (11), kann I₀ oder IC9 folgendermaßen
ausgedrückt werden:
Da Q₉ ein angepaßter Transistor ist, kann Gleichung (14)
folgendermaßen vereinfacht werden:
Durch Kombination der Gleichungen (12), (13) und (15) erhält
man die folgende Beziehung:
Da jedoch Q₆ und Q₇ angepaßt sind, laufen ihre VBE-Werte
der Temperatur nach, so daß man ΔVBE = 0 erhält. Aus Gleichung
(16) ergibt sich somit
Durch Vereinfachung der Gleichung (17) erhält man
I₀ = Iref. (18)
Gleichung (18) zeigt, daß der Ausgangsstrom I₀, der selektiv
über den zweiten Strompfad fließt, präzise gleich
dem steady state-Referenzstrom Iref ist, welcher durch
die Stromquelle 16 erzeugt wird. Es wird nun klar, daß
die Transistoren Q₁ bis Q₆ den Ausgangsstrom einer steady
state-Stromquelle oder einer Gleichstromquelle 16 einem
geschalteten Ausgangsstrompfad zuführen, und zwar über
den Stromquellentransistor Q₇, und eine Stromleitschaltung,
welche durch Q₈ und Q₉ gebildet ist. Aufgrund der Kompensation
durch Q₁ und Q₆ werden der beta-Fehler und der
VBE-Fehler von Q₇ und der beta-Fehler von Q₈ vollständig
eliminiert; dies ergibt sich aus obiger mathematischer
Analyse.
Die digital geregelte Präzisionsstromquelle der vorliegenden
Erfindung führt daher einen hochpräzisen steady state-Strom
Iref selektiv einem Ausgangsstrompfad in äußerst
präziser Weise zu, und zwar ansprechend auf ein digitales
Eingangssignal.
Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Dabei soll
die Kompensationsschaltung 10 in Verbindung mit den Fig. 1
und 2 erläutert werden. Sie ist mit der gemeinsamen Basisleitung
einer Vielzahl von Stromquellen mit gelenktem
Strom verbunden, wobei diese Stromquellen in Form eines
Digital-Analog-Wandlers gruppiert wurden. Bei der speziellen
Ausführungsform der Fig. 4 besteht der Digital-Analog-Wandler
aus gleichgewichteten Stromquellen, bei
denen der Ausgangsstrom einer jeden Stromquelle selektiv
in ein R2R-Leiter-Dämpfungsnetzwerk geleitet wird. Da
alle Transistoren des Schaltbildes der Fig. 4 in einem
einzigen monolithischen Substrat ausgeführt sind und somit
angepaßt sind, hat die Kompensationsspannung der Kompensationsschaltung
10 zwischen der Basis von Q₆ und dem
negativen Stromquellenanschluß -V die Wirkung, daß es zu
einer vorzüglichen Kompensation der beta- und VBE-Fehler
eines jeden der Stromquellentransistoren des Digital-Analog-Wandlers
kommt sowie des beta-Fehlers der Schalttransistoren,
welche in den Stromleitschaltungen des
Digital-Analog-Wandlers verwendet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die
kompensierte Ausgangsspannung der Kompensationsschaltung
10 mit der gemeinsamen Basisleitung eines Digital-Analog-Wandlers
gekoppelt werden, welcher einzelne Stromquellen
mit binär gewichteten Ausgangsströmen umfaßt. Beispielsweise
können die binär gewichteten Stromquellen in
Gruppen zu je vier angeordnet werden. Diese werden allgemein
als Quads bezeichnet. Die Stromquellen in einem einzelnen
Quad erzeugten Ausgangsströme mit Größen im Verhältnis
8 : 4 : 2 : 1. Zur Erzielung maximaler Präzision eines
Digital-Analog-Wandlers dieses Typs bedient man sich einer
Technik, welche als Emitterabstufung bekannt ist.
Diese Technik führt zu einer gleichförmigen Stromdichte
im Emitter der Transistoren einer jeden Stromquelle.
Fig. 5 zeigt insbesondere eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle,
bei der der Ausgangsstrom I₀ gleich
dem Vierfachen der Größe des Referenzstroms ist, welcher
von der Stromquelle 16 geliefert wird. Bei dieser Konfiguration
ist der Emitter-Lastwiderstand einer jeden der
parallelgeschalteten Stromquellen Q₇ gleich dem Wert des
Widerstandes R₁, welcher mit dem Emitter Q₆ verbunden
ist.
Fig. 6 zeigt eine Version der digital geregelten Präzisionsstromquelle
mit Kaskodenschaltung. Bei dieser Ausführungsform
befindet sich ein zusätzlicher Stromquellentransistor
Q₁₀ zwischen dem Stromquellentransistor Q₇
und den Stromleittransistoren Q₈ und Q₉. Zur Kompensation
von Fehlern, welche durch den Kaskodenstromquellentransistor
Q₁₀ verursacht werden, ist eine zusätzliche
Kompensationsstufe vorgesehen, welche die Transistoren
Q₁₁, Q₁₂ und Q₁₃ umfaßt. Diese befindet sich zwischen
dem Emitter des Transistors Q₁ und dem Kollektor des
Transistors Q₆. Zusätzliche Kaskodenstufen können, je
nach Wunsch, auf ähnliche Weise eingefügt werden.
Die Konfiguration der erfindungsgemäßen Schaltung mit
Kaskodenschaltung gemäß Fig. 6 führt zu einer zusätzlichen
Isolierung zwischen dem Ausgang des Stromquellentransistors
Q₇ und dem Ausgang des Schalttransistors Q₉.
Hierdurch werden Schalttransienten auf ein Minimum herabgedrückt.
Bei dieser speziellen Konfiguration muß man
einen geringfügigen Verlust der Präzision in Kauf nehmen,
jedoch unter Gewinnung einer wesentlich gesteigerten
Transientenisolierung, die bei bestimmten Anwendungen
äußerst erwünscht sein kann.
Die erfindungsgemäße digital gesteuerte Präzisionsstromquelle
kann in verschiedenster Weise abgewandelt werden.
Beispielsweise kann man auf einfache Weise PNP-Transistoren
anstelle der NPN-Transistoren verwenden.
Claims (8)
1. Temperaturkompensierte Stromquelle
zur Erzeugung eines Präzisionsausgangsstroms umfassend
- - eine Stromquelleneinrichtung (12) zur Erzeugung des Präzisionsausgangsstroms mit einem Stromquellentransistor (Q7) und einem ersten Widerstand (R3) zwischen dem Emitter des Stromquellentransistors (Q7) und einem Spannungsquellenleiter (-V);
- - und eine mit der Stromquelleneinrichtung (12) gekoppelte Kompensationseinrichtung (20) mit einem ersten Transistor (Q6), dessen Basis mit der Basis des Stromquellentransistors (Q7) verbunden ist und mit einem zweiten Transistor (Q4), dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors (Q6) verbunden ist und mit einem zweiten Widerstand (R1) zwischen dem Emitter des ersten Transistors (Q6) und dem Spannungsquellenleiter (-V),
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Stromquelle eine Stromleiteinrichtung (14) umfaßt, welche mit der Stromquelleneinrichtung (12) gekoppelt ist zum Zwecke des Leitens des Präzisionsausgangsstroms entweder über einen ersten Strompfad oder über einen zweiten Strompfad ansprechend auf ein Digitaleingangsignal mit einem Schalttransistor (Q9), dessen Emitter mit dem Kollektor des Stromquellentransistors (Q7) verbunden ist und dessen Kollektor mit dem zweiten Strompfad verbunden ist und
- - daß die Stromquelle umfaßt:
- (i) eine Referenzschaltung (16) zur Erzeugung eines steady state-Präzisionsreferenzstroms (Iref);
- (ii) eine weitere Kompensationsschaltung (18) mit einem dritten Transistor (Q1), dessen Kollektor den Präzisionsreferenzstrom empfängt zum Zwecke der Erzeugung eines ersten kompensierten Ausgangsstroms zur Korrektur des β-Fehlers des Schalttransistors (Q9); sowie mit einem vierten Transistor (Q2), dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors (Q1) verbunden ist und dessen Emitter mit der Basis eines fünften Transistors (Q3) verbunden ist, wobei der Emitter des fünften Transistors (Q3) mit der Basis des dritten Transistors (Q1) verbunden ist und wobei die Kollektoren des vierten und fünften Transistors (Q2, Q3) miteinander verbunden sind, so daß der vierte und fünfte Transistor (Q2, Q3) in ihren linearen Arbeitsbereichen vorgespannt sind, wobei die Basis des zweiten Transistors (Q4) mit dem Emitter des dritten Transistors (Q1) verbunden ist und wobei der Emitter des zweiten Transistors (Q4) mit der Basis eines sechsten Transistors (Q5) verbunden ist, dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors (Q6) verbunden ist und wobei die Kollektoren des zweiten und sechsten Transistors (Q4, Q5) miteinander verbunden sind im Sinne einer Vorspannung des zweiten und sechsten Transistors (Q4, Q5) in ihren linearen Arbeitsbereichen.
2. Stromquelle nach Anspruch 1, wobei die Stromleiteinrichtung
(14) ferner einen siebten Transistor (Q8) umfaßt zum
Empfang eines digitalen Eingangssignals und zur Bildung eines
Interface zwischen dem digitalen Eingangssignal und dem
Schalttransistor (Q9), wobei der Emitter des siebten Transistors
(Q8) mit dem Emitter des Schalttransistors (Q9) verbunden ist
und wobei die Basis des siebten Transistors (Q8) das digitale
Eingangssignal empfängt und wobei der Kollektor des siebten
Transistors (Q8) in Reihe mit dem ersten Strompfad geschaltet
ist und wobei die Basis des Schalttransistors (Q9) mit dem
Referenzspannungsleiter (-V) verbunden ist.
3. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Widerstandswert des ersten Widerstandes (R3) gleich ist dem
Widerstandswert des zweiten Widerstandes (R1).
4. Stromquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Präzisionsausgangsstrom gleich ist dem Präzisionsreferenzstrom.
5. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Widerstandswert des zweiten Widerstandes (R1) gleich ist
einem Vielfachen des Widerstandswertes des ersten Widerstandes
(R3).
6. Stromquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Präzisionsausgangsstrom gleich ist einem Vielfachen des
Präzisionsreferenzstroms.
7. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß sie verwendet wird in einem temperaturkompensierten
Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Erzeugung eines
Präzisions-Analog-Ausgangssignals ansprechend auf ein digitales
Eingangssignal, wobei der temperaturkompensierte Digital-Analog-Wandler
eine Vielzahl von zusätzlichen Stromleiteinrichtungen
umfaßt, welche im wesentlichen ähnlich sind der Stromleiteinrichtung
(14) und deren jede einen Schalttransistor (Q11 . . .)
umfaßt, wobei eine jede der zusätzlichen Stromleiteinrichtungen
mit einer gesonderten Stromquelleneinrichtung verbunden ist, die
im wesentlichen ähnlich ist der Stromquelleneinrichtung (12) und
einen Stromquellentransistor (Q12 . . .) umfaßt, dessen Basis mit
der Basis des ersten Transistors (Q6) verbunden ist (Fig. 4).
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BURR-BROWN CORP., TUCSON, ARIZ., US |
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