DE4029889A1

DE4029889A1 - Schaltungsanordnung zum kompensieren des steuerstromes eines transistors

Info

Publication number: DE4029889A1
Application number: DE4029889A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kroener
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-03-26
Also published as: JP3263410B2; EP0476775A2; US5179356A; EP0476775A3; JPH06326526A; DE59107022D1; EP0476775B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Kompensieren des Steuerstromes eines (ersten) Transistors, dessen Hauptstrompfad in Reihe mit dem Hauptstrompfad eines zweiten Transistors zwischen den Polen einer Speisespannungsquelle angeordnet ist, mit einer aus zwei Transistoren gebildeten Stromspiegel anordnung, deren gemeinsamer Anschluß mit dem Pol der Speisespannungsquelle, der mit dem zweiten Transistor gekoppelt ist, verbunden ist, deren Eingangsanschluß mit dem Steueranschluß des zweiten Transistors verbunden ist und von dessen Ausgangsanschluß ein Kompensationsstrom dem Steueranschluß des ersten Transistors zugeleitet werden kann.

Aus der DE-AS 21 08 550 ist ein Transistorverstärker mit einem ersten Transistor bekannt, dessen Basis ein zu verstärkendes Signal zugeführt wird. Der Emitter des ersten Transistors ist über einen Widerstand mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden, vorzugsweise mit Masse. Der Kollektor des Transistors ist mit dem Emitter eines Meßtransistors verbunden. Der Kollektor des Meß transistors ist über einen zweiten Widerstand mit einer Speisespannungsquelle verbunden. Die Basis des Meß transistors ist mit einem Stromeingang einer gesteuerten Stromquelle verbunden, während die Basis des ersten Transistors mit einem Stromausgang der gesteuerten Strom quelle verbunden ist. Des weiteren ist ein gemeinsamer Anschlußpunkt der Stromquelle mit dem Kollektor des Meßtransistors verbunden. Die Stromquelle enthält einen Transistor und eine Diode. Der Emitter des Transistors der Stromquelle und die Anode der Diode sind mit dem gemein samen Anschlußpunkt der Stromquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors der Stromquelle ist mit deren Stromausgang und die Basis des Transistors der Stromquelle sowie die Kathode der Diode sind mit den Stromeingang der Stromquelle verbunden.

Die Stromquelle in dieser Schaltungsanordnung bewirkt, daß der Eingangsstrom des Verstärkers um einen im wesentlichen dem Basis-Kollektorstromverstärkungsfaktor des ersten Transistors und des Meßtransistors entsprechenden Faktor verringert wird.

Aus der DE-AS 21 08 550 ist es weiterhin bekannt, die beschriebene Stromquelle durch eine allgemein auch als "Wilson-Stromspiegel" bezeichnete Stromquelle zu ersetzen. Dieser "Wilson-Stromspiegel" enthält einen dritten und einen vierten Transistor sowie eine Diode. Der Emitter des dritten Transistors und die Anode der Diode sind mit dem oben genannten, gemeinsamen Anschlußpunkt der Stromquelle verbunden. Die Basis des dritten Transistors und die Kathode der Diode sind mit dem Emitter des vierten Transistors verbunden, dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors verbunden ist. Der Kollektor des vierten Transistors ist mit dem Ausgang des "Wilson- Stromspiegels" verbunden, während der Kollektor des dritten Transistors mit dem Eingang des "Wilson- Stromspiegels" verbunden ist. Die Anwendung des "Wilson-Stromspiegels" hat gegenüber der zuerst beschriebenen Stromquelle den Vorteil, daß die am Ausgang und am Eingang des "Wilson-Stromspiegels" auftretenden Ströme besser miteinander übereinstimmen. Dadurch kann eine verbesserte Kompensation des Basisstroms des ersten Transistors erreicht werden.

Bei der letztgenannten Schaltungsanordnung entsteht jedoch gegenüber der erstgenannten der Nachteil, daß durch Verwendung des "Wilson-Stromspiegels" das Spannungs potential am Kollektor des ersten Transistors gegenüber dem Potential am Kollektor des Meßtransistors und am gemeinsamen Anschlußpunkt der Stromquelle um eine weitere Basis-Emitter-Flußspannung herabgesetzt wird. Um diesen Betrag verringert sich dann der Aussteuerungsbereich für ein von dem durch den ersten Transistor gebildeten Transistorverstärker zu verarbeitendes Signal. Dies führt insbesondere dann zu einer starken Einschränkung, wenn die Versorgungsspannung für den Transistorverstärker sehr gering ausgelegt werden soll und damit die Basis-Emitter- Flußspannung einen nicht mehr vernachlässigbaren Teil dieser Versorgungsspannung ausmacht.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der einerseits eine möglichst vollständige Kompensation des Steuerstromes des Transistorverstärkers erzielt und die andererseits auch bei niedrigen Versor gungsspannungen einen möglichst hohen Aussteuerungsbereich des Transistors bietet.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art gelöst durch einen dritten Transistor, über dessen Hauptstrompfad der Kompensationsstrom geleitet wird und dessen Steueranschluß mit dem Verbindungspunkt der Hauptstrompfade des ersten und zweiten Transistors verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden in einfacher und vorteilhafter Weise die günstigen Eigen schaften der aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnungen miteinander verbunden. Bei der Erfindung wird erreicht, daß der Spannungspegel am Kollektor des (ersten) Transistors des Transistor verstärkers um lediglich zwei Basis-Emitter-Flußspannungen gegenüber der Versorgungsspannung abgesenkt ist, während zugleich eine Kompensation des Steuerstromes erreicht wird, wie sie bisher nur mit dem "Wilson-Stromspiegel" erreichbar war.

Die Erfindung wird bevorzugt ausgeführt mit Transistoren vom bipolaren Typ. Dabei sind insbesondere der erste und zweite Transistor von einem ersten und die übrigen Transistoren von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wodurch auch ein für eine Integration auf einem Halbleiterkörper besonders günstiger Aufbau erhalten wird.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Schaltungsanordnung mit einem einen Transistor verstärker bildenden ersten Transistor 1, dessen Basis anschluß mit einem Eingang 2 für ein zu verstärkendes Signal verbunden ist. Über den Basisanschluß wird dem ersten Transistor 1, der im vorliegenden Beispiel vom npn-Typ ist, ein Steuerstrom zugeführt. Dieser Steuerstrom soll derart kompensiert werden, daß am Eingang 2 ein möglichst geringer Signalstrom fließt, vorzugsweise, daß der Eingang 2 stromlos wird. Damit wird im Idealfall eine leistungslose Aussteuerung des Transistorverstärkers, d. h. des ersten Transistors 1, erreicht.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Kompensieren des Steuerstromes des ersten Transistors 1 umfaßt einen zweiten Transistor 3, der auch als Meßtransistor bezeichnet wird. Dieser Meßtransistor 3 ist ebenfalls vom npn-Typ und mit seinem Hauptstrompfad zwischen Kollektor und Emitter in Reihe mit dem entsprechenden Hauptstrompfad des ersten Transistors 1 derart verbunden, daß der Emitter des Meßtransistors 3 mit dem Kollektor des ersten Transistors 1 gekoppelt ist, während der Kollektor des Meßtransistors 3 mit einem positiven Speisespannungs anschluß 4 verbunden ist. In Reihe mit den Hauptstrom pfaden ist zwischen dem Emitter des ersten Transistors 1 und Masse außerdem eine Gleichstromquelle 5 zur Einstellung des Arbeitspunktes geschaltet. Der positive Speisespannungsanschluß 4 und Masse bilden die Pole der Speisespannungsquelle.

Die Schaltungsanordnung nach dem vorliegenden Ausführungs beispiel umfaßt weiterhin eine Stromspiegelanordnung aus einem ersten Stromspiegeltransistor 6 und einem zweiten Stromspiegeltransistor 7, deren Emitter gemeinsam mit dem Speisespannungsanschluß 4 und deren Basisanschlüsse miteinander und mit der Basis des Meßtransistors 3 verbunden sind. Der Kollektor des ersten Stromspiegel transistors 6 ist mit den Basisanschlüssen der Transistoren 3, 6 und 7 verbunden. Die Verbindung zwischen den Basisanschlüssen der Stromspiegeltransistoren 6, 7 und dem Kollektor des ersten Stromspiegeltransistors 6 bildet den Eingangsanschluß der Stromspiegelanordnung 6, 7. Ihr Ausgangsanschluß wird durch den Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors 7 gebildet und ist über den Hauptstrompfad eines dritten Transistors 8 mit dem Eingang 2 und damit der Basis des ersten Transistors 1 verbunden. Die Basis des dritten Transistors 8, der vom pnp-Typ ist, wie im übrigen auch die Stromspiegel transistoren 6, 7, ist mit dem Verbindungspunkt 9 des Emitters des zweiten Transistors 3 und des Kollektors des ersten Transistors 1, d. h. dem Verbindungspunkt der Hauptstrompfade dieser Transistoren, verbunden.

In der Figur sind mit UBE im Betrieb der Schaltungsanord nung an den Transistoren auftretende Basis-Emitter- Flußspannungen eingetragen, und zwar an den Basis- Emitter-Strecken der Stromspiegeltransistoren 6, 7, des Meßtransistors 3 und des dritten Transistors 8. Am Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors 7 liegt im Betrieb das gleiche Potential an wie an der Basis des Meßtransistors 3 und damit am Kollektor des ersten Stromspiegeltransistors 6. Damit weisen die Stromspiegel transistoren 6, 7 gleiche Kollektor-Emitter-Spannungen auf, so daß eine besonders symmetrische Betriebsart des Stromspiegels 6, 7 erreicht wird. Außerdem ist zu erkennen, daß das Potential am Verbindungspunkt 9 lediglich um zwei Basis-Emitter-Flußspannungen UBE gegenüber der Speisespannung am Speisespannungsanschluß 4 niedriger ist.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Kompensieren des Steuer stromes eines (ersten) Transistors (1), dessen Haupt strompfad in Reihe mit dem Hauptstrompfad eines zweiten Transistors (3) zwischen den Polen (4; Masse) einer Speisespannungsquelle angeordnet ist, mit einer aus zwei Transistoren (6, 7) gebildeten Stromspiegelanordnung, deren gemeinsamer Anschluß mit dem Pol (4) der Speisespannungs quelle, der mit dem zweiten Transistor (3) gekoppelt ist, verbunden ist, deren Eingangsanschluß mit dem Steuer anschluß des zweiten Transistors (3) verbunden ist und von dessen Ausgangsanschluß ein Kompensationsstrom dem Steuer anschluß des ersten Transistors (1) zugeleitet werden kann, gekennzeichnet durch einen dritten Transistor (8), über dessen Hauptstrompfad der Kompensationsstrom geleitet wird und dessen Steueranschluß mit dem Verbindungspunkt (9) der Hauptstrompfade des ersten (1) und zweiten (3) Transistors verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (1, 3, 6, 7, 8) vom bipolaren Typ sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (1) und zweite (3) Transistor von einem ersten und die übrigen Transistoren (6, 7, 8) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind.