DE3744756A1 - Constant-current generator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Konstantstromgenerator mit einem Strommeßwiderstand, einem Stromspiegel und einem Stromsteuertransistor bei dem der Strommeßwiderstand und die Kollektor-Emitter-Strecke des Stromsteuertransistors in Reihe liegen. Verwendet wird ein solcher Konstantstromgenerator z. B. für die Stromversorgung einer Leuchtdiode in einem elektronischen, vorzugsweise berührungslos arbeitenden Schaltgerät, mit einem von außen beeinflußbaren Anwesenheitsindikator, z. B. einem Oszillator, mit einem dem Anwesenheitsindikator nachgeordneten Schaltverstärker, mit einem von dem Anwesenheitsindikator über den Schaltverstärker steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder einem Triac, und mit einer Speiseschaltung zur Darstellung der Speisespannung für den Anwesenheitsindikator und für den Schaltverstärker.The invention relates to a constant current generator with a current measuring resistor, a current mirror and a current control transistor in which the Current measuring resistor and the collector-emitter path of the current control transistor in line. Such a constant current generator is used e.g. B. for the power supply of a light emitting diode in an electronic, preferably non-contact switching device, with one that can be influenced from the outside Presence indicator, e.g. B. an oscillator with one Presence indicator downstream switching amplifier, with one of the presence indicator electronic controllable via the switching amplifier Switches, e.g. B. a transistor, a thyristor or a triac, and with a supply circuit for displaying the supply voltage for the presence indicator and for the switching amplifier.
Elektronische Schaltgeräte der hier grundsätzlich in Rede stehenden Art sind kontaktlos ausgeführt und werden seit nunmehr etwa zwanzig Jahren in zunehmendem Maße anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, verwendet, insbesondere in elektrischen bzw. elektronischen Meß-, Steuer- und Regelkreisen. Das gilt insbesondere für sogenannte Annäherungsschalter, d. h. für elektronische Schaltgeräte, die berührungslos arbeiten. Mit solchen Annäherungsschaltern wird indiziert, ob sich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Annäherungsschalter sensitiv ist, dem Annäherungsschalter hinreichend weit genähert hat. Hat sich nämlich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Annäherungsschalter sensitiv ist, dem Annäherungsschalter hinreichend weit genähert, so steuert der einen wesentlichen Bestandteil des Annäherungsschalters bildende Anwesenheitsindikator den elektronischen Schalter um; bei einem als Schließer ausgeführten Schaltgerät wird der nichtleitende elektronische Schalter nunmehr leitend, während bei einem als Öffner ausgeführten Schaltgerät der leitende elektronische Schalter nunmehr sperrt. (Mit Schaltgeräten der in Rede stehenden Art kann auch indiziert werden, ob eine physikalische Größe eines Beeinflussungsmediums, für die das Schaltgerät sensitiv ist, einen entsprechenden Wert erreicht hat.Electronic switching devices of the type in question here are basically executed contactless and have been increasing for about twenty years now Dimensions instead of electrical, mechanically operated switchgear are designed with contact, used in particular in electrical or electronic measuring, control and regulating circuits. This applies in particular to so-called Proximity switch, d. H. for electronic switching devices that are non-contact work. Such proximity switches indicate whether there is an influencing element for which the corresponding proximity switch is sensitive, has approached the proximity switch sufficiently far. Has namely an influencing element for which the corresponding proximity switch is sensitive, sufficiently close to the proximity switch, so controls the presence indicator, which is an integral part of the proximity switch the electronic switch around; with a run as a closer Switching device is now the non-conductive electronic switch conductive, while in the case of a switching device designed as a break contact, the conductive electronic switch now locks. (With switching devices of the Type can also be indicated whether a physical quantity of an influencing medium, for which the switching device is sensitive, has reached a corresponding value Has.
Wesentlicher Bestandteil von elektronischen Schaltgeräten der zuvor beschriebenen Art ist also u. a. der von außen beeinflußbare Anwesenheitsindikator. Als Anwesenheitsindikator kann z. B. ein induktiv oder kapazitiv beeinflußbarer Oszillator vorgesehen sein; es handelt sich dann um induktive oder kapazitive Annäherungsschalter (vgl. z. B. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 038, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 692, 31 20 884, 32 09 673, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 36 05 499 und 36 38 409). Als Anwesenheitsindikator kann auch ein Fotowiderstand, eine Fotodiode oder ein Fototransistor vorgesehen sein; es handelt sich dann um optoelektronische Annäherungsschalter (vgl. z. B. die deutschen Offenlegungsschriften 28 24 582, 30 38 102, 33 27 328, 35 14 643, 35 18 025 und 36 05 885).Essential component of electronic switching devices of the previously described Art is u. a. the presence indicator that can be influenced from outside. As a presence indicator, e.g. B. an inductively or capacitively influenceable Oscillator may be provided; then it is inductive or capacitive proximity switches (see e.g. the German published documents or interpretations or patents 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 038, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 692, 31 20 884, 32 09 673, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 36 05 499 and 36 38 409). A photo resistor, a Photo diode or a photo transistor can be provided; then it is about optoelectronic proximity switches (see e.g. the German laid-open documents 28 24 582, 30 38 102, 33 27 328, 35 14 643, 35 18 025 and 36 05 885).
Bei induktiven Annäherungsschritten gilt für den Oszillator, solange ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K × V = 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorgeschriebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, so daß K × V <1 wird, d. h. der Oszillator hört auf zu schwingen. Bei kapazitiven Annäherungsschaltern gilt für den Oszillator, solange ein Ansprechkörper die Kapazität zwischen einer Ansprechelektrode und einer Gegenelektrode noch nicht hinreichend vergrößert hat, also einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K × V <1, d. h. der Oszillator schwingt nicht. Erreicht der Ansprechkörper den vorgegebenen Abstand, so führt die steigende Kapazität zwischen der Ansprechelektrode und der Gegenelektrode zu einer Vergrößerung des Rückkopplungsfaktors K, so daß K × V = 1 wird, d. h. der Oszillator beginnt zu schwingen. Bei beiden Ausführungsformen - induktiver Annäherungsschalter und kapazitiver Annäherungsschalter - wird abhängig von den unterschiedlichen Zuständen des Oszillators der elektronische Schalter, z. B. ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac, gesteuert. For inductive approximation steps, as long as a metal part has not yet reached a predetermined distance, K × V = 1 with K = feedback factor and V = amplification factor of the oscillator, ie the oscillator oscillates, for the oscillator. If the corresponding metal part reaches the prescribed distance, the increasing damping of the oscillator leads to a reduction in the gain factor V , so that K × V <1, ie the oscillator stops oscillating. In the case of capacitive proximity switches, as long as a response body has not yet sufficiently increased the capacitance between a response electrode and a counter electrode, that is to say has not yet reached a predetermined distance, K × V <1, ie the oscillator does not oscillate. If the response body reaches the predetermined distance, the increasing capacitance between the response electrode and the counter electrode leads to an increase in the feedback factor K , so that K × V = 1, ie the oscillator begins to oscillate. In both embodiments - inductive proximity switch and capacitive proximity switch - depending on the different states of the oscillator, the electronic switch, for. B. a transistor, a thyristor or a triac controlled.
Optoelektronische Annäherungsschalter weisen einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf und werden auch als Lichtschranken bezeichnet. Dabei unterscheidet man zwischen einem Lichtschrankentyp, bei dem der Lichtsender und der Lichtempfänger auf entgegengesetzten Seiten einer Überwachungsstrecke angeordnet sind, und einem Lichtschrankentyp, bei dem der Lichtsender und der Lichtempfänger am gleichen Ende einer Überwachungsstrecke angeordnet sind, während ein am anderen Ende der Überwachungsstrecke angeordneter Reflektor den vom Lichtsender ausgehenden Lichtstrahl zum Lichtempfänger zurückreflektiert. In beiden Fällen spricht der Anwesenheitsindikator an, wenn der normalerweise vom Lichtsender zum Lichtempfänger gelangende Lichtstrahl durch ein in die Überwachungsstrecke gelangtes Beeinflussungselement unterbrochen wird. Es gibt jedoch auch Lichtschranken des zuletzt beschriebenen Lichtschrankentyps, bei dem der vom Lichtsender kommende Lichtstrahl nur durch ein entsprechendes Beeinflussungselement zum Lichtempfänger zurückreflektiert wird.Optoelectronic proximity switches have one light transmitter and one Light receivers on and are also called light barriers. Here a distinction is made between a type of light barrier in which the light transmitter and the light receiver on opposite sides of a surveillance route are arranged, and a light barrier type in which the light transmitter and the light receiver is arranged at the same end of a monitoring section are, while one located at the other end of the monitoring route Reflector the light beam coming from the light transmitter to the light receiver reflected back. In both cases, the presence indicator responds when the light beam normally coming from the light transmitter to the light receiver by an influencing element that has entered the monitoring section is interrupted. However, there are also light barriers of the last described Light barrier type in which the light beam coming from the light transmitter only reflected back to the light receiver by a corresponding influencing element becomes.
Elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgeräte sind anfangs mit einer Reihe von Problemen behaftet gewesen, - gemessen an elektronischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten -, nämlich u. a. mit dem Problem "Darstellung einer Speisespannung für den Anwesenheitsindikator und den Schaltverstärker", "Ausbildung des Anwesenheitsindikators", "Kurzschlußfestigkeit" und "Einschaltimpulsverhinderung". Mit diesen Problemen und deren Lösungen (und mit anderen bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten relevanten Problemen und deren Lösungen) befassen sich z. B. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 102, 31 38 141, 30 38 692, 31 20 884, 32 05 737, 32 09 673, 32 14 836, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 328, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 35 29 827, 36 05 499, 36 05 885 und 36 38 409. Electronic, contactless switching devices are initially with one A number of problems have been encountered - measured by electronic, mechanical actuated switching devices -, namely u. a. with the problem "representation a supply voltage for the presence indicator and the switching amplifier ", "Formation of the presence indicator", "short-circuit strength" and "switch-on pulse prevention". With these problems and their solutions (and with other relevant for electronic, contactless switching devices Problems and their solutions) deal e.g. B. the German published documents or interpretations or patents 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 102, 31 38 141, 30 38 692, 31 20 884, 32 05 737, 32 09 673, 32 14 836, 32 38 396, 33 20 975, 33 26 440, 33 27 328, 33 27 329, 34 20 236, 34 27 498, 35 19 714, 35 29 827, 36 05 499, 36 05 885 and 36 38 409.
Bei elektronischen Schaltgeräten, die über einen Außenleiter mit einem Pol einer Betriebsspannungsquelle und nur über einen weiteren Außenleiter mit einem Anschluß eines Verbrauchers verbindbar sind, ist die Darstellung einer Speisespannung bzw. eines Speisestroms für den Anwesenheitsindikator und für den Schaltverstärker nicht problemlos, weil ja sowohl im leitenden Zustand als auch im gesperrten Zustand des Schaltgerätes die Speisespannung bzw. der Speisestrom dargestellt werden muß.For electronic switching devices that have an outer conductor with a Pole of an operating voltage source and only via another outer conductor are connected to a connection of a consumer, is the representation a supply voltage or a supply current for the presence indicator and not without problems for the switching amplifier, because yes both in the conductive state and in the blocked state of the switching device the supply voltage or the supply current must be displayed.
Es ist belanglos, ob man von Darstellung einer Speisespannung oder von Darstellung eines Speisestroms spricht. Darstellung steht hier für Ableitung aus dem am Schaltgerät auftretenden Spannungsabfall bzw. aus dem über das Schaltgerät geführten Betriebsstrom (leitender Zustand) bzw. aus der am Schaltgerät anstehenden Betriebsspannung bzw. aus dem über das Schaltgerät fließenden Reststrom (gesperrter Zustand). Es ist deshalb belanglos, ob man von Darstellung einer Speisespannung oder von Darstellung eines Speisestroms spricht, weil der Anwesenheitsfaktor und der Schaltverstärker selbstverständlich eine Speisespannung und einen Speisestrom benötigen.It is irrelevant whether one is from the representation of a supply voltage or from Representation of a feed stream speaks. Representation here stands for derivation from the voltage drop occurring at the switching device or from the over the switching device led operating current (conductive state) or from the Operating voltage applied to the switching device or from the switching device flowing residual current (blocked state). It is therefore irrelevant whether you want to display a supply voltage or display a Feed current speaks because of the presence factor and the switching amplifier need of course a supply voltage and a supply current.
Von ihrer Funktion als Schaltgeräte her soll bei den in Rede stehenden Schaltgeräten im leitenden Zustand praktisch kein Spannungsabfall auftreten und im gesperrten Zustand praktisch kein Reststrom fließen. Da aber dann, wenn bei Schaltgeräten mit nur zwei Außenleitern im leitenden Zustand kein Spannungsabfall aufträte, auch keine Speisespannung für den Anwesenheitsindikator und den Schaltverstärker gewonnen werden könnte, und dann, wenn im gesperrten Zustand kein Reststrom flösse, auch kein Speisestrom gewonnen werden könnte, gilt für alle elektronischen Schaltgeräte mit nur zwei Außenleitern, daß im leitenden Zustand ein Spannungsabfall auftritt und im gesperrten Zustand ein Reststrom fließt.In terms of their function as switching devices, the Switching devices in the conductive state practically no voltage drop occur and practically no residual current flows in the blocked state. Here but when switching devices with only two outer conductors are in the conductive state no voltage drop occurred, also no supply voltage for the Presence indicator and the switching amplifier could be obtained and then, if there is no residual current in the blocked state, neither Supply current could be obtained applies to all electronic switchgear with only two outer conductors that a voltage drop in the conductive state occurs and a residual current flows in the blocked state.
Aus dem, was zuvor ausgeführt worden ist, folgt, daß dann, wenn schon, ungewollt, aber funktionsnotwendig bei elektronischen Schaltgeräten mit nur zwei Außenleitern im leitenden Zustand ein Spannungsabfall auftritt und im gesperrten Zustand ein Reststrom fließt, der Spannungsabfall und der Reststrom so gering wie möglich sein sollen.From what has been said above, it follows that, if already, unintentionally, but necessary for electronic switchgear with only two outer conductors in the conductive state a voltage drop occurs and in the blocked state, a residual current flows, the voltage drop and Residual current should be as low as possible.
Einleitend ist gesagt, daß zu dem elektronischen Schaltgerät, von dem die Erfindung ausgeht, u. a. ein dem Anwesenheitsindikator nachgeordneter Schaltverstärker und ein elektronischer Schalter gehören und daß der elektronische Schalter von dem Anwesenheitsindikator und den Schaltverstärker steuerbar ist. Schaltverstärker ist hier ganz allgemein zu verstehen und umfaßt die gesamte Schaltung zwischen dem Signalausgang des Anwesenheitsindikators und dem Steuereingang des elektronischen Schalters, also den gesamten Signalübertragungsweg zwischen dem Anwesenheitsindikator und dem elektronischen Schalter. Selbstverständlich kann der so verstandene Schaltverstärker bzw. der Signalübertragungsweg aus mehreren Funktionseinheiten bestehen.In the introduction it is said that to the electronic switching device, of which the Invention comes out u. a. a switching amplifier downstream of the presence indicator and include an electronic switch and that the electronic Switch controllable by the presence indicator and the switching amplifier is. Switching amplifier is to be understood here in a very general way and includes entire circuit between the signal output of the presence indicator and the control input of the electronic switch, i.e. the entire signal transmission path between the presence indicator and the electronic one Counter. Of course, the switching amplifier or the signal transmission path consist of several functional units.
Einleitend ist auch bereits darauf hingewiesen, daß zu dem elektronischen Schaltgerät, von dem die Erfindung ausgeht, ein Konstantstromgenerator gehört, - z. B. für die Stromversorgung einer Leuchtdiode, die eine optisch wahrnehmbare Aussage über den Schaltzustand eines solchen Schaltgerätes macht.In the introduction, it is also pointed out that the electronic Switching device, from which the invention is based, belongs to a constant current generator, - e.g. B. for the power supply of a light emitting diode, which is an optical perceptible statement about the switching state of such a switching device makes.
Da nun einerseits elektronische Schaltgeräte der in Rede stehenden Art, insbesondere solche mit nur zwei Außenleitern, im leitenden Zustand einen geringen Spannungsabfall aufweisen sollen, z. B. von nur 2,5 V, andererseits an einer Leuchtdiode ein Spannungsabfall von ca. 2 V auftritt, darf der Konstantstromgenerator nur eine besonders geringe Restspannung benötigen; Restspannung meint dabei die Differenz zwischen der zur Verfügung stehenden Speisespannung und dem Spannungsabfall an dem Verbraucher, der den Konstantstromgenerator speist, also beispielsweise dem Spannungsabfall an einer Leuchtdiode. Since on the one hand electronic switching devices of the type in question, in particular those with only two outer conductors, a small one in the conductive state Should have voltage drop, e.g. B. of only 2.5 V, on the other hand A voltage drop of approx. 2 V occurs on a light emitting diode Constant current generator only need a particularly low residual voltage; Residual voltage means the difference between the available ones Supply voltage and the voltage drop at the consumer that the Constant current generator feeds, for example, the voltage drop a light emitting diode.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Konstantstromgenerator mit einer besonders geringen Restspannung anzugeben.The invention is based on the object of a constant current generator with a particularly low residual voltage.
Der erfindungsgemäße Konstantstromgenerator, bei dem die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß der Stromspiegel zwei sekundäre Stromspiegeltransistoren aufweist, daß ein zweiter Stromspiegel mit einem primären Stromspiegeltransistor und einem sekundären Stromspiegeltransistor vorgesehen ist, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten sekundären Stromspiegeltransistors des ersten Stromspiegels mit der Kollektor-Emitter-Strecke des primären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels und die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten sekundären Stromspiegeltransistors des ersten Stromspiegels mit der Emitter-Kollektor-Strecke des sekundären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels in Reihe liegen, daß der Emitter des primären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels an die Verbindung des Emitters des Stromsteuertransistors mit dem Strommeßwiderstand und der Emitter des sekundären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels an das andere Ende des Strommeßwiderstandes angeschlossen sind und daß die Basis des Stromsteuertransistors an die Verbindung des zweiten sekundären Stromspiegeltransistors des ersten Stromspiegels mit dem sekundären Stromspiegeltransistor des zweiten Stromspiegels angeschlossen ist.The constant current generator according to the invention, in which the previously derived and the stated problem is solved, is characterized in that the Current mirror has two secondary current mirror transistors that a second Current mirror with a primary current mirror transistor and a secondary Current mirror transistor is provided that the emitter-collector path of the first secondary current mirror transistor of the first current mirror with the collector-emitter path of the primary current mirror transistor of the second current mirror and the emitter-collector path of the second secondary Current mirror transistor of the first current mirror with the emitter-collector path of the secondary current mirror transistor of the second current mirror in series that the emitter of the primary current mirror transistor of the second current mirror to the connection of the emitter of the current control transistor to the current measuring resistor and the emitter of the secondary Current mirror transistor of the second current mirror to the other end of the Current measuring resistor are connected and that the base of the current control transistor to the connection of the second secondary current mirror transistor of the first current mirror with the secondary current mirror transistor of the second Current mirror is connected.
Die Lehre der Erfindung geht davon aus, daß für die Basis-Emitter-Spannung U BE eines Transistors gilt:The teaching of the invention assumes that the following applies to the base-emitter voltage U BE of a transistor:
wobei V T eine physikalische Konstante (∼ 25,7 mV), I der Strom und I S der Sättigungsstrom, eine nur von der Geometrie des Transistors abhängige Konstante sind. where V T is a physical constant (∼ 25.7 mV), I the current and I S the saturation current, a constant that only depends on the geometry of the transistor.
Geht man davon aus, daß der Stromsteuertransistor eine sehr große Stromverstärkung hat und bezeichnet man mitAssuming that the current control transistor has a very large current gain has and is called
n₁den Stromspiegelfaktor des ersten Stromspiegels, zwischen dem primären Stromsteuertransistor und dem ersten sekundären Stromsteuertransistor, n₂den Stromspiegelfaktor des ersten Stromspiegels, zwischen dem primären Stromspiegeltransistor und dem zweiten sekundären Stromspiegeltransistor, n₃den Stromspiegelfaktor des zweiten Stromspiegels, I₁den Strom durch die Emitter-Kollektor-Strecke des primären Stromspiegeltransistors des ersten Stromspiegels, I₂den Strom durch die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten sekundären Stromspiegeltransistors des ersten Stromspiegels und durch die Kollektor-Emitter-Strecke des primären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels, I₂den Strom durch die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten sekundären Stromspiegeltransistors des ersten Stromspiegels und durch die Kollektor-Emitter-Strecke des sekundären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels, U BE,2die Basis-Emitter-Spannung des primären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels, U BE,3die Basis-Emitter-Spannung des sekundären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels, U BE,2/3die Differenz zwischen der Basis-Emitter-Spannung des primären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels einerseits, der Basis-Emitter-Spannung des sekundären Stromspiegeltransistors des zweiten Stromspiegels andererseits, n ₁ the current mirror factor of the first current mirror, between the primary current control transistor and the first secondary current control transistor, n ₂ the current mirror factor of the first current mirror, between the primary current mirror transistor and the second secondary current mirror transistor, n ₃ the current mirror factor of the second current mirror, I ₁ the current through the emitter collector Path of the primary current mirror transistor of the first current mirror, I ₂ the current through the emitter-collector path of the first secondary current mirror transistor of the first current mirror and through the collector-emitter path of the primary current mirror transistor of the second current mirror, I ₂ the current through the emitter-collector path of the second secondary current mirror transistor of the first current mirror and through the collector-emitter path of the secondary current mirror transistor of the second current mirror, U BE , 2 the base-emitter voltage of the primary current mirror transistor of the second current mirror iegel, U BE , 3 the base-emitter voltage of the secondary current mirror transistor of the second current mirror, U BE , 2/3 the difference between the base-emitter voltage of the primary current mirror transistor of the second current mirror on the one hand, the base-emitter voltage of the secondary Current mirror transistor of the second current mirror, on the other hand,
so gilt folgendes:the following applies:
Also ist bei dem erfindungsgemäßen Konstantstromgenerator die Restspannung nur abhängig einerseits von der Konstanten V T und andererseits dem Logarithmus des Produktes aus dem Stromspiegelfaktor des zweiten Stromspiegels und dem Stromspiegelfaktor des ersten Stromspiegels, zwischen dem primären Stromspiegeltransistor und dem zweiten sekundären Stromspiegeltransistor, dividiert durch den Stromspiegelfaktor des ersten Stromspiegels, zwischen dem primären Stromspiegeltransistor und dem ersten sekundären Stromspiegeltransistor.In the constant current generator according to the invention, the residual voltage is only dependent on the one hand on the constant V T and on the other hand the logarithm of the product of the current mirror factor of the second current mirror and the current mirror factor of the first current mirror, between the primary current mirror transistor and the second secondary current mirror transistor, divided by the current mirror factor of first current mirror, between the primary current mirror transistor and the first secondary current mirror transistor.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigtIn the following, the invention is based on an exemplary embodiment only illustrative drawing explained in more detail; it shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerätes und Fig. 1 is a block diagram of an electronic, non-contact switching device and
Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Konstantstromgenerators als Teil des elektronischen Schaltgerätes nach Fig. 1. Fig. 2 is a simplified circuit diagram of a constant current generator of the invention as part of the electronic switching device of FIG. 1.
Das in Fig. 1 mit Hilfe eines Blockschaltbildes dargestellte elektronische Schaltgerät 1 arbeitet berührungslos, d. h. es spricht z. B. auf ein sich annäherndes, nicht dargestelltes Metallteil an, und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Außenleiter 2 an einen Pol 3 einer Betriebsspannungsquelle 4 und nur über einen weiteren Außenleiter 5 an einen Anschluß 6 eines Verbrauchers 7 angeschlossen, - während der andere Anschluß 8 des Verbrauchers 7 an den anderen Pol 9 der Betriebsspannungsquelle 4 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist das dargestellte Schaltgerät 1 in bekannter Weise über insgesamt nur zwei Außenleiter 2, 5 einerseits an die Betriebsspannungsquelle 4 und andererseits an den Verbraucher 7 angeschlossen.The electronic switching device 1 shown in FIG. 1 with the aid of a block diagram works without contact, ie it speaks e.g. B. to an approximate, not shown metal part, and is connected in the illustrated embodiment via an outer conductor 2 to a pole 3 of an operating voltage source 4 and only via a further outer conductor 5 to a terminal 6 of a consumer 7 , - while the other terminal 8 of the consumer 7 is connected to the other pole 9 of the operating voltage source 4 . In other words, the switching device 1 shown is connected in a known manner via a total of only two outer conductors 2 , 5 on the one hand to the operating voltage source 4 and on the other hand to the consumer 7 .
Wie Fig. 1 zeigt, besteht das dargestellte Schaltgerät 1 in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem von außen beeinflußbaren Anwesenheitsindikator 10, z. B. einem Oszillator, einem dem Anwesenheitsindikator 10 nachgeordneten Schaltverstärker 11, einem von dem Anwesenheitsindikator 10 über den Schaltverstärker 11 steuerbaren elektronischen Schalter 12, z. B. einem Thyristor, einer Speiseschaltung 13 zur Darstellung der Speisespannung für den Anwesenheitsindikator 10 und den Schaltverstärker 11 und einem Konstantstromgenerator 14. Eingangsseitig ist noch eine Gleichrichterbrücke 15 vorgesehen, weil es sich bei der Betriebsspannungsquelle 4 um eine Wechselspannungsquelle handelt.As shown in Fig. 1, the switching device 1 shown in its basic structure consists of a presence indicator 10 , e.g. B. an oscillator, a downstream of the presence indicator 10 switching amplifier 11 , one of the presence indicator 10 via the switching amplifier 11 controllable electronic switch 12 , for. B. a thyristor, a supply circuit 13 for displaying the supply voltage for the presence indicator 10 and the switching amplifier 11 and a constant current generator 14th A rectifier bridge 15 is also provided on the input side, because the operating voltage source 4 is an AC voltage source.
Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Konstantstromgenerator 14 für die Stromversorgung einer Leuchtdiode 15 vorgesehen, weist der Konstantstromgenerator 14 einen Strommeßwiderstand 16, einen Stromspiegel 17 und einen Stromsteuertransistor 18 auf und liegen der Strommeßwiderstand 16 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Stromsteuertransistors 18 in Reihe.As shown in FIG. 2, the constant current generator 14 is provided for the power supply of a light-emitting diode 15 , the constant current generator 14 has a current measuring resistor 16 , a current mirror 17 and a current control transistor 18 , and the current measuring resistor 16 and the collector-emitter path of the current control transistor 18 are connected in row.
Für den erfindungsgemäßen, in Fig. 2 dargestellten Konstantstromgenerator 14 gilt nun, daß der Stromspiegel 17 - neben einem primären Stromspiegeltransistor 19 - zwei sekundäre Stromspiegeltransistoren 20, 21 aufweist, daß ein zweiter Stromspiegel 22 mit einem primären Stromspiegeltransistor 23 und einem sekundären Stromspiegeltransistor 24 vorgesehen ist, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten sekundären Stromspiegeltransistors 20 des ersten Stromspiegels 17 mit der Kollektor-Emitter-Strecke des primären Stromspiegeltransistors 23 des zweiten Stromspiegels 22 und die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten sekundären Stromspiegeltransistors 21 des ersten Stromspiegels 17 mit der Kollektor-Emitter-Strecke des sekundären Stromspiegeltransistors 24 des zweiten Stromspiegels 22 in Reihe liegen, daß der Emitter 25 des primären Stromspiegeltransistors 23 des zweiten Stromspiegels 22 an die Verbindung 26 des Emitters 27 des Stromsteuertransistors 18 mit dem Strommeßwiderstand 16 und der Emitter 28 des sekundären Stromspiegeltransistors 24 des zweiten Stromspiegels 22 an das andere Ende des Strommeßwiderstandes 16 angeschlossen sind und daß die Basis 29 des Stromsteuertransistors 18 an die Verbindung 30 des zweiten sekundären Stromspiegeltransistors 21 des ersten Stromspiegels 17 mit dem sekundären Stromspiegeltransistor 24 des zweiten Stromspiegels 22 angeschlossen ist.For the constant current generator 14 according to the invention, shown in FIG. 2, it now applies that the current mirror 17 - in addition to a primary current mirror transistor 19 - has two secondary current mirror transistors 20 , 21 , that a second current mirror 22 is provided with a primary current mirror transistor 23 and a secondary current mirror transistor 24 that the emitter-collector path of the first secondary current mirror transistor 20 of the first current mirror 17 with the collector-emitter path of the primary current mirror transistor 23 of the second current mirror 22 and the emitter-collector path of the second secondary current mirror transistor 21 of the first current mirror 17 with the Collector-emitter path of the secondary current mirror transistor 24 of the second current mirror 22 are in series, that the emitter 25 of the primary current mirror transistor 23 of the second current mirror 22 to the connection 26 of the emitter 27 of the current control transistor 18 with the current measuring resistor 16 and the Emitters 28 of the secondary current mirror transistor 24 of the second current mirror 22 are connected to the other end of the current measuring resistor 16 and that the base 29 of the current control transistor 18 is connected to the connection 30 of the second secondary current mirror transistor 21 of the first current mirror 17 to the secondary current mirror transistor 24 of the second current mirror 22 is.
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