DE4029889A1 - Schaltungsanordnung zum kompensieren des steuerstromes eines transistors - Google Patents
Schaltungsanordnung zum kompensieren des steuerstromes eines transistorsInfo
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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 (3)
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.
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