DE3329664C2

DE3329664C2 -

Info

Publication number: DE3329664C2
Application number: DE3329664A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7100 Heilbronn De Rinderle
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Atmel Germany GmbH
Priority date: 1983-08-17
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1992-02-20
Also published as: JPS6059414A; KR850001565A; US4614916A; DE3329664A1; DE3348377C2; JP2545501B2; KR920008785B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Umwandeln ei nes Gleichsignals in ein Gleichsignal mit einer Strom spiegelschaltung gemäß Anspruch 1.

In vielen Steuerschaltungen der Elektronik werden Si gnalwandlungen benötigt, die Signalen einen bestimmten, reproduzierbaren Temperaturgang verleihen. Solche Steuerschaltungen werden beispielsweise zur elektroni schen Steuerung von Verstärkern oder zur Erzeugung ei nes definierten Ladestromes von Kapazitäten benötigt.

Aus "IEEE Journal of Solid State Circuits", Vol. SC-12, No. 6, December 1977, S. 660, insbesondere Fig. 10 mit dazugehörigem Text, ist eine Referenzstromquelle be kannt, die den Bandabstand von Silizium ausnutzt und wie eine Stromstabilisierung arbeitet. Die Schaltung weist einen ersten und einen zweiten Transistor auf, deren Basen miteinander verbunden sind. Die Kollektoren der beiden Transistoren sind einerseits über je einen Kollektorwiderstand gleicher Größe mit dem Versorgungs potential und andererseits mit dem invertierenden bzw. dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsver stärkers verbunden. Der Ausgang des Operationsverstär kers ist mit den Basen der beiden Transistoren und über einen ersten Widerstand mit einem Referenzpunkt verbun den. Der Emitter des zweiten Transistors ist direkt, die Emitter des ersten Transistors sind über einen zweiten Widerstand mit dem Referenzpunkt verbunden. Zwischen dem Referenzpunkt und dem Massepotential fließt ein konstanter Referenzstrom. Über die Wahl der Größe des ersten und zweiten Widerstands kann der Tem peraturkoeffizient der Scnaltung kompensiert werden.

Im Hinblick auf Vollständigkeit sei auf die Druck schrift "IEEE Journal of Solid State Circuits", Dezem ber 1975, Seiten 434-435, insbesondere Fig. 4 und 5 hingewiesen. Diese Fig. 4 zeigt eine Stromspiegel schaltung mit drei Transistoren, wobei in der zugehöri gen Beschreibung zu dieser Fig. 4 ein durch Fehlanpas sung der Transistoren hervorgerufener Basisstromfehler E₁ angegeben wird, der eine Größenordnung von 3% auf weist. Zur Reduzierung dieser Fehlanpassung werden ge mäß der Fig. 5 zwei große Emitterwiderstände vorgese nen. Zur Berechnung des dann entstehenden Fehlers ist im Emitterzweig des einen Stromspiegeltransistors eine Spannungsquelle eingezeichnet. Mit den Emitterwider ständen ergibt sich nun ein Fehler in der Größenordnung von 0,5%. In dieser Druckschrift ist jedocn kein Hin weis darauf zu finden, wie das Stromverhältnis von Ein gangsstrom zu Ausgangsstrom einer Stromspiegelschaltung in Abnängigkeit der Temperatur einzustellen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal tung zum Umwandeln von Gleichsignalen anzugeben, deren Temperaturgang einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden annand von Ausführungs beispielen im Zusammenhang mit Zeichnungen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Variante der Schaltungsan ordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren Variante der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

In den Figuren sind Bauelemente gleicher Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispie len erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Stromspiegel schaltung mit einem ersten und einem zweiten Transi stor 2, 3. Der Temperaturgang des Stromverhältnis ses (i₂/i₁) wird durch eine Spannungsdifferenz zwischen den Basis-Emitterstrecken des ersten und des zweiten Transistors 2, 3 eingestellt. Um den Einfluß des Emit terstromes des zweiten Transistors 3 auf die Spannungs differenz klein zu halten, ist der Widerstandswert der Reihenschaltung aus den Widerständen 5 und 6 entspre chend klein zu wählen.

Weiterhin ist eine Regelschaltung vorgesehen, die ge bildet wird aus dem Operationsverstärker 9, dem ersten Transistor 2 und den Widerständen 18, 19 und 20. Dem invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 9 wird das Steuersignal, das durch das aus den Widerstän den 19 und 20 bestehenden Spannungsteiler geteilt wird, zugeführt. Dem nichtinvertierenden Eingang 11 des Ope rationsverstärkers 9 wird ein Potential zugeführt, wel ches vom Kollektorstrom des ersten Transistors 2, von der Größe des Widerstandes 18 und von dem Potential der Spannungsquelle 8 bestimmt wird. Der Widerstand 18 ist zwischen den nichtinvertierenden Eingang 11 des Opera tionsverstärkers 9 und das positive Potential der Span nungsquelle 8 geschaltet. Die Temperaturabhängigkeit des Ausgangsstromes i₂ des zweiten Transistors 3 wird dadurch erzeugt, daß der Emitter des zweiten Transi stors 3 mittels des Spannungsteilers (5, 6) und der Spannungsquelle 8 ein gegenüber dem Emitter des ersten Transistors 2 verschiedenes Potential aufweist. Die Größe der Temperaturabhängigkeit wird von der Größe dieser Potentialdifferenz bestimmt.

Die Steuerung des Ausgangsstromes i₂ erfolgt beispiels weise dadurch, daß ein Potentiometer 21 der Spannungs quelle 8 parallel geschaltet wird, wobei der Schlei fer 22 des Potentiometers 21 mit der Eingangsklemme 23 der Schaltung nach Fig. 1 verbunden ist.

Die Schaltung der Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltung der Fig. 1 dadurch, daß zusätzlich ein Tran sistor 24 vorgesehen ist, dessen Emitter mit dem Kollektor des zweiten Transistors 3 verbunden ist. Die Basis dieses Transistors ist mit einem konstanten Potential verbunden. Der Transistor 24 hat die Aufgabe, die Kollektor-Emitterspannung des zweiten Transistors 3 konstant zu halten. Der Ausgangsstrom i₂ ist dadurch weitgehend von Änderungen des Ausgangspotentials (Kollektor des Transistors 24) unabhängig.

Die Schaltung der Fig. 3 unterscheidet sich von der Schaltung nach der Fig. 1 dadurch, daß eine Stromspie gelschaltung mit den Transistoren 27 und 28 den Kol lektorstrom des ersten Transistors 2 zum invertierenden Eingang 19 des Operationsverstärkers 9 spiegelt. Der nichtinvertierende Eingang 11 ist dabei mit dem positi ven Pol der Spannungsquelle 8 verbunden. Zur Versorgung der Stromspiegelschaltung, bei der der eine Transi stor 27 als Diode geschaltet ist, dient die Spannungs quelle 29. Das Steuersignal wird als Steuerstrom, der von der Potentialdifferenz zwischen den Klemmen 49 und 48 sowie von der Größe des Widerstandes 47 bestimmt wird, dem Schaltungspunkt 12 zugeführt.

Claims

1. Stromspiegelschaltung mit einem ersten und einem zweiten Spannungsversorgungsanschluß und mit einem ersten und einem zweiten Transistor (2, 3), wobei die Basen der beiden Transistoren verbunden sind und der Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors (3) ein Ausgangsgleichsignal (i₂) entnommen wird, und mit einem Operationsverstärker (9), dessen Ausgang mit den Basen verbunden ist, dessen invertierender Eingang mit einer einstellbaren Spannungsquelle beaufschlagbar ist und dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Kollektor des ersten Transistors (2) verbunden ist, wobei der Emitter des ersten Transistors (2) mit dem ersten und der Kollektor mit dem zweiten Spannungsversorgungsan schluß verbunden ist, und der Emitter des zweiten Tran sistors (3) mit einem Spannungsteiler (6, 5) verbunden ist, der zwischen den Versorgungsanschlüssen angeordnet ist.

2. Stromspiegelschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß ein weiterer Transistor (24) vorgese hen ist, dessen Emitter mit dem Kollektor des zweiten Transistors (3) verbunden ist, dessen Basis ein kon stantes Potential zugeführt wird und dessen Kollektor das Ausgangsgleichsignal (i₂) entnommen wird.

3. Stromspiegelschaltung nach Anspruch 1 dadurch ge kennzeichnet, daß eine weitere Stromspiegelschaltung (27, 28) den Kollektorstrom des ersten Transistors (2) zum invertierenden Eingang des Operationsverstär kers (9) spiegelt, wobei der nichtinvertierende Eingang mit der Spannungsversorgung verbunden ist.