DE4443469A1 - Bipolar transistor circuit including base current compensation mirror - Google Patents

Bipolar transistor circuit including base current compensation mirror

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents

Abstract

The bipolar transistor (1) draws input current (I10) through its collector and delivers output current (I1) from its emitter which includes the base current (IB) supplied by a control unit (2). This contribution to the output is counteracted by a compensation current (I30) abstracted from the emitter current by a compensating unit (3) comprising two n-p-n transistors (301,302) in a current mirror arrangement. Input (I31) to the current mirror is provided by a second current source (210) in the control unit delivering an equal control current (I21). The net current (I11) supplied to the load (4) is thereby reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer derar­ tigen, üblicherweise zum Schalten von Strömen einge­ setzten Schaltungsanordnung wird der Bipolartransistor in Abhängigkeit seines Basisstromes in den leitenden oder sperrenden Zustand gebracht.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1. In one derar term, usually used for switching currents set circuitry is the bipolar transistor depending on its base current in the conductive or locked state brought.

Bei leitendem Bipo­ lartransistor unterscheiden sich der Eingangsstrom und der Ausgangsstrom der Schaltungsanordnung um den Basis­ stromanteil voneinander. Dieser Unterschied kann - ins­ besondere bei Anwendungen, bei denen ein im Vergleich zum Basisstrom kleiner Eingangsstrom, beispielsweise ein Strom zur Signal- oder Meßwerterfassung, geschaltet werden soll - zu großen Fehlern führen.With conductive bipo lartransistor differ the input current and the output current of the circuit arrangement around the base share of electricity from each other. This difference can - ins especially in applications where a compared to the base current small input current, for example a current for signal or measured value acquisition, switched should be - lead to big mistakes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 anzugeben, deren Ausgangsstrom möglichst gut mit dem Eingangsstrom übereinstimmt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.The invention is therefore based on the object Circuit arrangement according to the preamble of the patent to specify claim 1, the output current as good as possible matches the input current. This task will according to the invention by the features in the characterizing Part of claim 1 solved. Advantageous Ausge Events and further training result from the Un claims.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist eine Kompensationseinheit auf, die den Basisstromanteil am Ausgangsstrom der Schaltungsanordnung kompensiert. An einem mit einem Schaltanschluß der Schaltungsanordnung, vorzugsweise mit dem Ausgangsanschluß, verbundenen Kom­ pensationsanschluß der Kompensationseinheit wird hierzu ein Kompensationsstrom bereitgestellt. Zur Erzeugung dieses Kompensationsstromes wird vorteilhafterweise ein an einem ersten Kompensationssteueranschluß der Kompen­ sationseinheit an stehender erster Kompensationssteuer­ strom mit einer in der Kompensationseinheit vorgesehe­ nen Kompensationsstromspiegelanordnung derart zum Kom­ pensationsanschluß der Kompensationseinheit gespiegelt, daß der zur Kompensationseinheit fließende Kompensa­ tionsstrom und der zur Basis des Bipolartransistors fließende Basisstrom möglichst gleich groß sind, sofern die Kompensationsstromspiegelanordnung nicht in Sätti­ gung betrieben wird. Der Basisstrom und der erste Kom­ pensationssteuerstrom werden vorzugsweise von zwei steuerbaren Stromquellen einer Steuereinheit erzeugt. Die einen ersten Steuerstrom bereitstellende erste die­ ser beiden Stromquellen ist hierbei über einen ersten Steueranschluß der Steuereinheit mit der Basis des Bi­ polartransistors und die einen zweiten Steuerstrom be­ reitstellende zweite Stromquelle über einen zweiten Steueranschluß der Steuereinheit mit dem ersten Kompen­ sationssteueranschluß der Kompensationseinheit verbun­ den. Die beiden, beispielsweise durch Spiegelung er­ zeugten, Steuerströme sind proportional zueinander; sie sind vorteilhafterweise gleich groß.The circuit arrangement according to the invention has a Compensation unit on which the base current share on Output current of the circuit arrangement is compensated. At one with a switching connection of the circuit arrangement,  preferably connected to the output connection, com The compensation connection of the compensation unit becomes this a compensation current is provided. For generation this compensation current is advantageously a at a first compensation control connection of the compensation sationseinheit at standing first compensation tax current with a provided in the compensation unit NEN compensation current mirror arrangement to Kom mirrored connection of the compensation unit, that the compensation flowing to the compensation unit tion current and that to the base of the bipolar transistor flowing base current are as large as possible, provided the compensation current mirror arrangement is not in Sätti is operated. The base current and the first com Penetration control currents are preferably used by two controllable current sources generated by a control unit. The first providing a first control current this two power sources is about a first Control connection of the control unit with the base of the Bi polar transistor and be a second control current providing second current source via a second Control connection of the control unit with the first compen Connection control connection of the compensation unit verbun the. The two, for example by mirroring it witnessed, control currents are proportional to each other; she are advantageously the same size.

Bei einer Kompensationsstromspiegelanordnung mit als Bipolartransistor ausgebildetem Spiegeleingangs- und Spiegelausgangstransistor kann die von der Ausgangs­ spannung am Ausgangsanschluß abhängige Kollektor-Emit­ ter-Spannung des Spiegelausgangstransistors so klein werden, daß der Spiegelausgangstransistor in Sättigung geht. Um eine von der Ausgangsspannung möglichst unab­ hängige Kompensation zu gewährleisten, weist die Kom­ pensationseinheit vorzugsweise eine Vergleichseinheit auf, die anhand der Ausgangsspannung der Schaltungsan­ ordnung die Kollektor-Emitter-Spannung des Spiegelaus­ gangstransistors der Kompensationsstromspiegelanordnung überwacht und die, falls die Kollektor-Emitter-Spannung des Spiegelausgangstransistors eine durch eine Refe­ renzspannungsquelle gegebene Referenzspannung - bei­ spielsweise die Kollektor-Emitter-Spannung des Spiegel­ ausgangstransistors, bei der der Sättigungsbereich die­ ses Spiegelausgangstransistors beginnt - unterschrei­ tet, einen zweiten Kompensationssteuerstrom erzeugt. Dieser an einem mit der ersten Stromquelle der Steuer­ einheit verbundenen zweiten Kompensationssteueranschluß der Kompensationseinheit anstehende zweite Kompensa­ tionssteuerstrom bewirkt, daß der Basisstrom des Bipo­ lartransistors um den zweiten Kompensationssteuerstrom geringer ist als der erste Steuerstrom der ersten Stromquelle, so daß der Bipolartransistor weniger stark ausgesteuert wird und die Kompensation mit einem Kom­ pensationsstrom durchgeführt wird, der geringer ist als der erste Steuerstrom der Steuereinheit.In a compensation current mirror arrangement with as Bipolar transistor formed mirror input and Mirror output transistor can the of the output voltage at the output connection dependent collector emit ter voltage of the mirror output transistor so small be that the mirror output transistor is in saturation goes. To be as independent of the output voltage as possible To ensure pending compensation, the comm pensationseinheit preferably a comparison unit  on, which is based on the output voltage of the circuit order the collector-emitter voltage of the mirror gang transistor of the compensation current mirror arrangement monitors and if the collector-emitter voltage of the mirror output transistor one by a Refe given reference voltage - at for example the collector-emitter voltage of the mirror output transistor, in which the saturation range This mirror output transistor begins - undercut tet, generates a second compensation control current. This one with the first power source of the tax Unit connected second compensation control connection of the compensation unit pending second compensation tion control current causes the base current of the Bipo lartransistor around the second compensation control current is less than the first control current of the first Current source, making the bipolar transistor less strong is controlled and the compensation with a comm is carried out, which is less than the first control current of the control unit.

Die Vergleichseinheit ist vorzugsweise als Transkonduk­ tanzverstärker mit einer nachgeschalteten Stromspiegel­ anordnung ausgeführt. Diese Stromspiegelanordnung ist als Schaltung mit Bipolartransistoren ausgeführt; sie weist einen mit einem Stromausgang des Transkonduktanz­ verstärkers verbundenen Spiegeleingang, einen mit dem zweiten Kompensationssteueranschluß der Kompensations­ einheit verbundenen Spiegelausgang und, falls eine durch die Kompensationseinheit bewirkte Mitkopplung re­ duziert werden soll, einen über einen dritten Kompensa­ tionssteueranschluß mit der zweiten Stromquelle der Steuereinheit verbundenen weiteren Spiegelausgang auf.The comparison unit is preferably a transconduc dance amplifier with a downstream current mirror arrangement executed. This current mirror arrangement is designed as a circuit with bipolar transistors; she has one with a current output of the transconductance connected mirror input, one with the second compensation control connection of the compensation unit connected mirror output and, if one positive feedback caused by the compensation unit right to be reduced, one via a third compensa tion control connection with the second power source Control unit connected additional mirror output.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren nä­ her beschrieben. Es zeigen: The invention is based on the figures nä described here. Show it:  

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung, Fig. 1 is a schematic diagram of a first processing arrangement exporting approximately example of the present invention shawl,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung und Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the scarf line arrangement according to the invention and

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanord­ nung aus Fig. 2. Fig. 3 shows an embodiment of the Schaltungsanord voltage in FIG. 2.

Die Fig. 1 zeigt den als npn-Transistor ausgeführten Bipolartransistor 1, die Kompensationseinheit 3, die Steuereinheit 2 mit der ersten Stromquelle 200 und der zweiten Stromquelle 210 sowie die Last 4. Der Bipolar­ transistor dient hierbei als Schalter; sein Kollektor ist mit dem Eingangsanschluß 10, seine Basis mit dem ersten Steueranschluß 20 der Steuereinheit 2 und sein Emitter mit dem Ausgangsanschluß 11, mit der Last 4 und mit dem Kompensationsanschluß 30 der Kompensationsein­ heit 3 verbunden. Die Steuereinheit 2 weist neben dem ersten Steueranschluß 20 einen zweiten Steueranschluß 21 auf, der mit dem ersten Kompensationsanschluß 31 der Kompensationseinheit 3 verbunden ist. Die Kompensati­ onseinheit 3 ist als Kompensationsstromspiegelanordnung 300 mit zwei npn-Transistoren 301, 302 ausgebildet. Der Kollektor und die Basis des Spiegeleingangstransistors 302 sowie die Basis des Spiegelausgangstransistors 301 sind an den Kompensationssteueranschluß 31 der Kompen­ sationseinheit 3 angeschlossen; der Kollektor des Spie­ gelausgangstransistors 301 ist an den Kompensationsan­ schluß 30 angeschlossen; die Emitter des Spiegelaus­ gangstransistors 301 und des Spiegeleingangstransistors 302 sind miteinander verbunden und an den auf Massepo­ tential liegenden ersten Versorgungsanschluß 34 ange­ schlossen. Die zwei Stromquellen 200, 210 der Steuer­ einheit 2 liefern zwei gleiche Steuerströme I₂₀, I₂₁ zur Ansteuerung des Bipolartransistors 1 bzw. der Kom­ pensationseinheit 3. Der von der ersten Stromquelle 200 bereitgestellte erste Steuerstrom I₂₀ bildet den in die Basis des Bipolartransistors 1 eingespeisten Basisstrom IB, der von der zweiten Stromquelle 210 bereitgestellte zweite Steuerstrom I₂₁ bildet den in den ersten Kompen­ sationssteueranschluß 31 eingespeisten ersten Kompensa­ tionssteuerstrom I₃₁, welcher in der Kompensations­ stromspiegelanordnung 300 gespiegelt wird und somit den in den Kompensationsanschluß 30 fließenden Kompensa­ tionsstrom I₃₀ bewirkt. Der bei leitendem Bipolartran­ sistor 1 aus dem Emitter fließende Emitterstrom I₁ setzt sich aus dem in den Kollektor fließenden Ein­ gangsstrom I₁₀ und dem in die Basis fließenden Basis­ strom IB zusammen. Vom Emitterstrom I₁ wird der in den Kompensationsanschluß 30 der Kompensationseinheit 3 fließende Kompensationsstrom I₃₀ abgezweigt, so daß für den am Ausgangsanschluß 11 in die Last 4 fließenden Ausgangsstrom I₁₁ folgende Beziehung gilt: I₁₁= I₁₀ + IB-I₃₀. Die Stromquellen 200 und 210 der Steuerein­ heit 2 und die Kompensationseinheit 3 sind so dimensio­ niert, daß der Basisstrom IB und der Kompensationsstrom I₃₀, sofern der Spiegelausgangstransistor 301 nicht in Sättigung betrieben wird, gleich groß sind. Bei Aus­ gangsspannungen U₁₁, die größer sind als die Kollektor- Emitter-Spannung UCE301, bei der der Sättigungsbereich des Spiegelausgangstransistors 301 beginnt, wird dann der Basisstromanteil IB am Ausgangsstrom I₁₁ kompen­ siert und man erhält I₁₁ = I₁₀. Bei kleinen Ausgangs­ spannungen U₁₁, bei denen der Spiegelausgangstransi­ stors 301 in Sättigung betrieben wird, ist das Spiegel­ verhältnis I₃₀/I₃₁ der Kompensationsstromspiegelanord­ nung 300 von der Kollektor-Emitter-Spannung UCE301 des Spiegelausgangstransistors 301 und demzufolge von der Ausgangsspannung U₁₁ abhängig. Der Kompensationsstrom I₃₀ ist dann kleiner als der Basisstrom IB, so daß die Kompensationseinheit 3 für kleine Ausgangsspannungen U₁₁ eine große Spannungsabhängigkeit aufweist. Bei sehr kleinen Ausgangsspannungen U₁₁ ist der Kompensations­ strom I₃₀ aufgrund dieser Spannungsabhängigkeit so klein, daß die Kompensationsanordnung 3 keine Kompensa­ tion bewirkt. Fig. 1 shows the bipolar transistor constructed as npn transistor 1, the compensation unit 3, the control unit 2 with the first current source 200 and the second current source 210 and the load 4. The bipolar transistor serves as a switch; its collector is connected to the input terminal 10 , its base to the first control terminal 20 of the control unit 2 and its emitter to the output terminal 11 , to the load 4 and to the compensation terminal 30 of the Kompensationsein unit 3 . In addition to the first control connection 20, the control unit 2 has a second control connection 21 , which is connected to the first compensation connection 31 of the compensation unit 3 . The compensation unit 3 is designed as a compensation current mirror arrangement 300 with two npn transistors 301 , 302 . The collector and the base of the mirror input transistor 302 and the base of the mirror output transistor 301 are connected to the compensation control terminal 31 of the compensation unit 3 ; the collector of the mirror output transistor 301 is connected to the compensation circuit 30 ; the emitters of the mirror output transistor 301 and the mirror input transistor 302 are connected to one another and connected to the ground supply potential of the first supply connection 34 . The two current sources 200 , 210 of the control unit 2 supply two identical control currents I₂₀, I₂₁ for driving the bipolar transistor 1 and the compensation unit 3rd The provided by the first current source 200 first control current I₂₀ is the fed into the base of the bipolar transistor 1 base current I B, the current provided by the second current source 210 second control current I₂₁ forms the sationssteueranschluß in the first Kompen 31 fed first Kompensa tion control current I₃₁, which in the Compensation current mirror arrangement 300 is mirrored and thus causes the current flowing into the compensation connection 30 compensation current I₃₀. The Bipolartran sistor 1 flowing from the emitter emitter current I₁ is made up of the current flowing into the collector and current I₁₀ flowing into the base base current I B together. From the emitter current I₁, the compensation current I₃ 30 flowing into the compensation connection 30 of the compensation unit 3 is branched off, so that the following relationship applies to the output current I₁₁ flowing at the output connection 11 into the load 4 : I₁₁ = I₁₀ + I B -I₃₀. The current sources 200 and 210 of the Steuerein unit 2 and the compensation unit 3 are dimensioned so that the base current I B and the compensation current I₃₀, provided the mirror output transistor 301 is not operated in saturation, are the same size. From output voltages U₁₁, which are greater than the collector-emitter voltage U CE301 , at which the saturation range of the mirror output transistor 301 begins, the base current component I B is then compensated for in the output current I₁₁ and one obtains I₁₁ = I₁₀. For small output voltages U₁₁ in which the Spiegelausgangstransi is operated in saturation stors 301, the mirror ratio I₃₀ / I₃₁ is the Kompensationsstromspiegelanord voltage 300 of the collector-emitter voltage U CE301 the mirror output transistor 301 and consequently of the output voltage U₁₁ dependent. The compensation current I₃₀ is then smaller than the base current I B , so that the compensation unit 3 for small output voltages U₁₁ has a large voltage dependency. For very small output voltages of the compensation current U₁₁ I₃₀ due to this voltage dependence is so small that the compensation assembly 3 causes no Kompensa tion.

Die Fig. 2 zeigt eine günstige Schaltungserweiterung zur Unterdrückung dieser Spannungsabhängigkeit. Die Kompensationseinheit 3, der in Fig. 2 gezeigten Schal­ tungsanordnung, weist neben der Kompensationsstromspie­ gelanordnung 300 die Vergleichseinheit 310 auf. Diese ist als Transkonduktanzverstärker 320, dem die Strom­ spiegelanordnung 330 nachgeschaltet ist, ausgebildet. Der invertierende Eingang des Transkonduktanzverstär­ kers 320 ist an den Kompensationsanschluß 30 ange­ schlossen, der nicht-invertierende Eingangsanschluß des Transkonduktanzverstärkers 320 ist über die Referenz­ spannungsquelle VRef mit dem ersten Versorgungsanschluß 34 verbunden und der Stromausgang des Transkonduktanz­ verstärkers 320 ist an den Spiegeleingang der Strom­ spiegelanordnung 330 angeschlossen. Ein erster Spiegel­ ausgang der Stromspiegelanordnung 330 ist über den Ver­ gleichsausgang 312 der Vergleichseinheit 310, über den zweiten Kompensationssteueranschluß 32 der Kompensa­ tionseinheit 3 und über den dritten Steueranschluß 22 der Steuereinheit 2 mit der ersten Stromquelle 200 ver­ bunden. Ein weiterer Spiegelausgang der Stromspiegelan­ ordnung 330 ist über den weiteren Vergleichsausgang 313 der Vergleichseinheit 310, über den dritten Kompensati­ onssteueranschluß 33 der Kompensationseinheit 3 und über den vierten Steueranschluß 23 der Steuereinheit 2 mit der zweiten Stromquelle 210 verbunden. Der Trans­ konduktanzverstärker 320 der Vergleichseinheit 310 überwacht die Kollektor-Emitter-Spannung UCE301 des Spiegelausgangstransistors 301, die im vorliegenden Fall gleich der Ausgangsspannung U₁₁ ist, indem er sie mit der Referenzspannung URef der Referenzspannungs­ quelle VRef vergleicht. Die Referenzspannungsquelle VRef ist so ausgelegt, daß der Spiegelausgangstransi­ stor 301 in Sättigung betrieben wird, wenn die Spannung zwischen dem Kompensationsanschluß 30 und dem ersten Versorgungsanschluß 34 kleiner als die Referenzspannung URef ist. Die Referenzspannung URef beträgt demzufolge etwa 200 mV. Da der Stromsenkentransistor 331 der Stromspiegelanordnung 330 als Diode geschaltet ist, kann der Ausgangsstrom I₃₂₀ des Transkonduktanzverstär­ kers 320 nur in eine Richtung fließen. Er fließt nur dann, wenn die Kollektor-Emitter-Spannung UCE301 des Spiegelausgangstransistors 301 kleiner als die Refe­ renzspannung URef ist; er bewirkt dann den in den zwei­ ten Kompensationssteueranschluß 32 fließenden zweiten Kompensationssteuerstrom I₃₂ und den in den dritten Kompensationssteueranschluß 33 fließenden dritten Kom­ pensationssteuerstrom I₃₃. Dieser zweite und dritte Kompensationssteuerstrom I₃₂ und I₃₃ hängen von der Differenz zwischen Referenzspannung URef und Kollektor- Emitter-Spannung UCE301, von der Steilheit des Trans­ konduktanzverstärkers 320 und von dem Spiegelverhältnis der Stromspiegelanordnung 330 ab. Der zweite Kompensa­ tionssteuerstrom I₃₂ bewirkt, daß bei Sättigung des Spiegelausgangstransistors 301 nicht der gesamte erste Steuerstrom I₂₀ zur Basis des Bipolartransistors 1 fließt, sondern nur der Strom IB = I₂₀-I₃₂, so daß der üblicherweise übersteuerte Bipolartransistor 1 we­ niger stark ausgesteuert wird und ein geringerer Kom­ pensationsstrom I₃₀ zur Kompensation ausreicht. Mit dem dritten Kompensationssteuerstrom I₃₃ wird die durch den zweiten Kompensationssteuerstrom I₃₂, der bei Sättigung des Spiegelausgangstransistors 301 in die Vergleichs­ einheit 310 fließt, hervorgerufene Mitkopplung redu­ ziert. Der dritte Kompensationssteuerstrom I₃₃ wird hierzu von der zweiten Stromquelle 210 abgezweigt, so daß der der Kompensationsstromspiegelanordnung zuge­ führte erste Kompensationssteuerstrom I₃₁ um den drit­ ten Kompensationssteuerstrom I₃₃ geringer ist als der zweite Steuerstrom I₂₁ der Steuereinheit 2. Auf diese Weise erhält man bei geeigneter Dimensionierung der Kompensationseinheit 3, selbst für sehr kleine Aus­ gangsspannungen U₁₁, eine von der Ausgangsspannung U₁₁ im wesentlichen unabhängige Kompensation des Anteils des Basisstromes IB am Ausgangsstrom I₁₁, so daß Aus­ gangsstrom I₁₁ und Eingangsstrom I₁₀ über einen weiten Ausgangsspannungsbereich nahezu gleich groß sind. Fig. 2 shows a favorable circuit extending to suppress this voltage dependence. The compensation unit 3 , the circuit arrangement shown in FIG. 2, has the comparison unit 310 in addition to the compensation current mirror arrangement 300 . This is designed as a transconductance amplifier 320 , which is followed by the current mirror arrangement 330 . The inverting input of the transconductance amplifier 320 is connected to the compensation connection 30 , the non-inverting input connection of the transconductance amplifier 320 is connected via the reference voltage source V Ref to the first supply connection 34 and the current output of the transconductance amplifier 320 is to the mirror input of the current mirror arrangement 330 connected. A first mirror output of the current mirror arrangement 330 is connected to the first current source 200 via the comparison output 312 of the comparison unit 310 , via the second compensation control connection 32 of the compensation unit 3 and via the third control connection 22 of the control unit 2 . Another mirror output of the current mirror arrangement 330 is connected to the second current source 210 via the further comparison output 313 of the comparison unit 310 , via the third compensation control connection 33 of the compensation unit 3 and via the fourth control connection 23 of the control unit 2 . The trans conductance amplifier 320 of the comparison unit 310 monitors the collector-emitter voltage U CE301 of the mirror output transistor 301 , which in the present case is equal to the output voltage U 1 by comparing it with the reference voltage U Ref of the reference voltage source V Ref . The reference voltage source V Ref is designed such that the mirror output transistor 301 is operated in saturation when the voltage between the compensation connection 30 and the first supply connection 34 is less than the reference voltage U Ref . The reference voltage U Ref is therefore approximately 200 mV. Since the current sink transistor 331 of the current mirror arrangement 330 is connected as a diode, the output current I₃₂₀ of the transconductance amplifier 320 can only flow in one direction. It only flows when the collector-emitter voltage U CE301 of the mirror output transistor 301 is less than the reference voltage U Ref ; it then causes the second compensation control current I₃₂ flowing in the two th compensation control connection 32 and the third compensation control current I₃₃ flowing in the third compensation control connection 33 . This second and third compensation control current I₃₂ and I₃₃ depend on the difference between the reference voltage U Ref and collector-emitter voltage U CE301 , the steepness of the transconductance amplifier 320 and the mirror ratio of the current mirror arrangement 330 . The second Kompensa tion control current I₃₂ causes that when the mirror output transistor 301 saturates not all of the first control current I₂ Basis flows to the base of the bipolar transistor 1 , but only the current I B = I₂₀-I₃₂, so that the usually overdriven bipolar transistor 1 is less powerful and less a lower Kom pensationsstrom I₃₀ is sufficient for compensation. With the third compensation control current I₃₃, the positive feedback caused by the second compensation control current I₃₂, which flows into the comparison unit 310 when the mirror output transistor 301 saturates, is reduced. The third compensation control current I₃₃ is branched off from the second current source 210 , so that the compensation current mirror arrangement supplied first compensation control current I₃₁ by the third compensation control current I₃₃ is less than the second control current I₂₁ of the control unit 2 . In this way you get with suitable dimensioning of the compensation unit 3 , even for very small output voltages U₁₁, from the output voltage U₁₁ essentially independent compensation of the share of the base current I B in the output current I₁₁, so that output current I₁₁ and input current I₁₀ over a wide Output voltage range are almost the same size.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsan­ ordnung aus Fig. 2. Die Last 4 ist hierbei als RC-Glied ausgeführt. Die Steuereinheit 2 weist eine mit den pnp-Transistoren 220, 221, 201, 211, 222 realisier­ te Stromspiegelanordnung auf, die den ersten Steuer­ strom I₂₀, den zweiten Steuerstrom I₂₁ und einen Ver­ sorgungsstrom für den Transkonduktanzverstärker 320 er­ zeugt. Der Strom I₂₃₀ ist der Referenzstrom dieser Stromspiegelanordnung. Dem Emitter des Transistors 220 wird über den zweiten Versorgungsanschluß 24 die Be­ triebsspannung zugeführt. Der als Multikollektortransi­ stor ausgeführte Transistor 220 bildet zusammen mit dem Transistor 201 die erste Stromquelle 200 und zusammen mit dem Transistor 211 die zweite Stromquelle 210 der Steuereinheit 2. Mit den Transistoren 201, 211, 222 wird der Early-Effekt, d. h. die Spannungsabhängigkeit der Stromquellen 200, 210, kompensiert. Der dritte Steueranschluß 22 der Steuereinheit 2 ist mit dem Emit­ ter des Transistors 201, der vierte Steueranschluß 23 mit dem Emitter des Transistors 211 verbunden. Die Kol­ lektoren der Transistoren 201 und 211 sind an den er­ sten Steueranschluß 20 bzw. an den zweiten Steueran­ schluß 21 der Steuereinheit 2 und an jeweils einen Aus­ gang einer mit 240 bezeichneten Schalteinheit ange­ schlossen. Die Schalteinheit 240 weist drei Gatter mit open-collector-Ausgängen auf, mit denen die Stromquel­ len 200 und 210 gesteuert werden können, d. h. die an dem ersten und am zweiten Steueranschluß 20 und 21 be­ reitgestellten Ströme IB und I₃₁ können mit einem dem Steuereingang 25 zugeführten Schaltsignal ein- und aus­ geschaltet werden. Fig. 3 shows an embodiment of the circuit arrangement from Fig. 2. The load 4 is designed as an RC element. The control unit 2 has a with the pnp transistors 220 , 221 , 201 , 211 , 222 realis te current mirror arrangement, the first control current I₂₀, the second control current I₂₁ and a supply current for the transconductance amplifier 320 he testifies. The current I₂₃₀ is the reference current of this current mirror arrangement. The emitter of transistor 220 is supplied with the operating voltage via the second supply terminal 24 . The transistor 220 designed as a multi-collector transistor forms together with the transistor 201 the first current source 200 and together with the transistor 211 the second current source 210 of the control unit 2 . The early effect, ie the voltage dependence of the current sources 200 , 210 , is compensated for with the transistors 201 , 211 , 222 . The third control terminal 22 of the control unit 2 is connected to the emitter of the transistor 201 , the fourth control terminal 23 to the emitter of the transistor 211 . The collectors of the transistors 201 and 211 are connected to the most control connection 20 or to the second control connection 21 of the control unit 2 and to an output of a switching unit denoted by 240 . The switching unit 240 has three gates with open collector outputs with which the current sources len 200 and 210 can be controlled, ie the currents I B and I 3 ₁ provided on the first and on the second control connection 20 and 21 can be connected to the control input 25 supplied switching signal can be switched on and off.

Bei den in den Figuren beschriebenen Beispielen ist der Bipolartransistor 1 als npn-Transistor ausgebildet. Denkbar ist jedoch auch eine Schaltungsanordnung mit einem als pnp-Transistor ausgebildeten Bipolartransi­ stor. Bei einer derartigen Schaltungsanordnung müßten lediglich die Richtungen der Ströme in bekannter Weise, beispielsweise durch Ersetzen der Transistoren aus den Fig. 1 bis 3 durch entsprechende komplementäre Tran­ sistoren und durch Umpolung der Betriebsspannung, umge­ kehrt werden.In the examples described in the figures, the bipolar transistor 1 is designed as an NPN transistor. However, a circuit arrangement with a bipolar transistor designed as a pnp transistor is also conceivable. In such a circuit arrangement, only the directions of the currents would have to be reversed in a known manner, for example by replacing the transistors from FIGS . 1 to 3 with corresponding complementary transistors and by reversing the polarity of the operating voltage.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung mit einem Bipolartransistor (1), dessen Kollektor und Emitter mit jeweils einem Schalt­ anschluß verbunden sind, wobei der eine Schaltanschluß als Eingangsanschluß (10), an dem ein Eingangsstrom (I₁₀) ansteht, und der andere Schaltanschluß als Aus­ gangsanschluß (11), an dem ein Ausgangsstrom (I₁₁) an­ steht, ausgeführt ist, und an dessen Basis ein Basis­ strom (IB) ansteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationseinheit (3) zur Erzeugung eines den Anteil des Basisstromes (IB) am Ausgangsstrom (I₁₁) kompensie­ renden Kompensationsstromes (I₃₀) vorgesehen ist, die einen mit einem der Schaltanschlüsse (10, 11) verbunde­ nen Kompensationsanschluß (30) aufweist, an dem der Kompensationsstrom (I₃₀) ansteht.1. Circuit arrangement with a bipolar transistor ( 1 ), the collector and emitter of which are each connected to a switching connection, the one switching connection as the input connection ( 10 ) to which an input current (I₁₀) is present, and the other switching connection as the output connection ( 11th ), at which an output current (I₁₁) is applied, and at the base of which a base current (I B ) is applied, characterized in that a compensation unit ( 3 ) for generating a share of the base current (I B ) in the output current (I₁₁) compensating current (I₃₀) is provided, which has a connected to one of the switching connections ( 10 , 11 ) NEN compensation connection ( 30 ) to which the compensation current (I₃₀) is present. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit dem Kompensationsanschluß (30) der Kompensationseinheit (3) verbundene Schaltanschluß der Ausgangsanschluß (11) ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the with the compensation connection ( 30 ) of the compensation unit ( 3 ) connected switching connection is the output connection ( 11 ). 3. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Bipolartransistors (1) und zur Steuerung des Kompensa­ tionsstromes (I₃₀) der Kompensationseinheit (3) eine Steuereinheit (2) mit einem ersten Steueranschluß (20) und einem zweiten Steueranschluß (21) vorgesehen ist, wobei der erste Steueranschluß (20) mit der Basis des Bipolartransistors (1) verbunden ist und der zweite Steueranschluß (21) mit einem ersten Kompensationssteu­ eranschluß (31) der Kompensationseinheit (3) verbunden ist. 3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that for controlling the bipolar transistor ( 1 ) and for controlling the compensation current (I₃₀) of the compensation unit ( 3 ), a control unit ( 2 ) with a first control connection ( 20 ) and a second Control connection ( 21 ) is provided, the first control connection ( 20 ) being connected to the base of the bipolar transistor ( 1 ) and the second control connection ( 21 ) being connected to a first compensation control connection ( 31 ) of the compensation unit ( 3 ). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (2) eine mit dem ersten Steueranschluß (20) verbundene steuerbare erste Strom­ quelle (200) aufweist, die einen ersten Steuerstrom (I₂₀) bereitstellt, und eine mit dem zweiten Steueran­ schluß (21) verbundene steuerbare zweite Stromquelle (210) aufweist, die einen zum ersten Steuerstrom (I₂₀) proportionalen zweiten Steuerstrom (I₂₁) bereitstellt.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the control unit ( 2 ) has a controllable first current source ( 200 ) connected to the first control connection ( 20 ), which provides a first control current (I₂₀), and one with the second control Circuit ( 21 ) connected controllable second current source ( 210 ) which provides a second control current (I₂₁) proportional to the first control current (I₂₀). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kompensationseinheit (3) eine Kompen­ sationsstromspiegelanordnung (300) mit einem Spiegel­ eingang und einem Spiegelausgang aufweist, wobei der Spiegeleingang mit dem ersten Kompensationssteueran­ schluß (31), an dem ein erster Kompensationssteuerstrom (I₃₁) ansteht, verbunden ist, der Spiegelausgang mit dem Kompensationsanschluß (30) verbunden ist und der von der Kompensationsstromspiegelanordnung (300) er­ zeugte Kompensationsstrom (I₃₀) und der Basisstrom (IB) in etwa gleich groß sind.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the compensation unit ( 3 ) has a compensation current mirror arrangement ( 300 ) with a mirror input and a mirror output, the mirror input having the first compensation control circuit ( 31 ), to which a first compensation control current ( I₃₁) is pending, is connected, the mirror output is connected to the compensation connection ( 30 ) and the compensation current generated by the compensation current mirror arrangement ( 300 ) (I₃ von) and the base current (I B ) are approximately the same size. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - die Kompensationsstromspiegelanordnung (300) einen als Bipolartransistor ausgebildeten Spiegelaus­ gangstransistor (301) und einen als Bipolartransi­ stor ausgebildeten Spiegeleingangstransistor (302) aufweist,
  • - die Emitter des Spiegeleingangstransistors (302) und des Spiegelausgangstransistors (301) mit einem ersten Versorgungsanschluß (34) verbunden sind,
  • - der Kollektor und die Basis des Spiegeleingangs­ transistors (302) und die Basis des Spiegelaus­ gangstransistors (301) mit dem ersten Kompensa­ tionssteueranschluß (31) verbunden sind und
  • - der Kollektor des Spiegelausgangstransistors (301) mit dem Kompensationsanschluß (30) verbunden ist.
6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that
  • - The compensation current mirror arrangement ( 300 ) has a bipolar transistor designed as a mirror output transistor ( 301 ) and a bipolar transistor designed as a mirror input transistor ( 302 ),
  • - The emitters of the mirror input transistor ( 302 ) and the mirror output transistor ( 301 ) are connected to a first supply connection ( 34 ),
  • - The collector and the base of the mirror input transistor ( 302 ) and the base of the mirror output transistor ( 301 ) are connected to the first compensation control connection ( 31 ) and
  • - The collector of the mirror output transistor ( 301 ) is connected to the compensation terminal ( 30 ).
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kompensationseinheit (3) einen mit der ersten Stromquelle (200) der Steuereinheit (2) ver­ bundenen zweiten Kompensationssteueranschluß (32) auf­ weist, an dem ein von der Ausgangsspannung (U₁₁) am Ausgangsanschluß (11) abhängiger zweiter Kompensations­ steuerstrom (I₃₂) ansteht.7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the compensation unit ( 3 ) with the first current source ( 200 ) of the control unit ( 2 ) connected to the second compensation control connection ( 32 ), on which one of the output voltage (U₁₁) on Output terminal ( 11 ) dependent second compensation control current (I₃₂) is pending. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kompensationseinheit (3) eine Ver­ gleichseinheit (310) mit einem mit dem Kompensationsan­ schluß (30) verbundenen ersten Vergleichseingang (311), mit einem mit einer Referenzspannungsquelle (VRef) ver­ bundenen zweiten Vergleichseingang (314) und mit einem mit dem zweiten Kompensationssteueranschluß (32) ver­ bundenen Vergleichsausgang (312) aufweist, die, falls eine zwischen erstem Vergleichseingang (311) und erstem Versorgungsanschluß (34) anliegende Vergleichsspannung (UCE301) kleiner als eine zwischen zweitem Vergleichs­ eingang (314) und erstem Versorgungsanschluß (34) an­ liegende Referenzspannung (URef) ist, den am Ver­ gleichsausgang (312) anstehenden und von der Differenz der Vergleichsspannung (UCE301) und der Referenzspan­ nung (URef) abhängigen zweiten Kompensationssteuerstrom (I₃₂) erzeugt und den am Steueranschluß (20) bereitge­ stellten Basisstrom (IB) so weit vermindert, daß dieser um den zweiten Kompensationssteuerstrom (I₃₂) geringer ist als der Steuerstrom (I₂₀) der ersten Stromquelle (200). 8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the compensation unit ( 3 ) a Ver comparison unit ( 310 ) with a with the Kompensationsan circuit ( 30 ) connected to the first comparison input ( 311 ), with a ver with a reference voltage source (V Ref ) connected has a second comparison input ( 314 ) and a comparison output ( 312 ) connected to the second compensation control connection ( 32 ), which, if a comparison voltage (U CE301 ) present between the first comparison input ( 311 ) and the first supply connection ( 34 ), is smaller than one between the second Comparison input ( 314 ) and the first supply connection ( 34 ) to the reference voltage (U Ref ) present, the second compensation control current present at the comparison output ( 312 ) and dependent on the difference between the comparison voltage (U CE301 ) and the reference voltage (U Ref ) I₃₂) generated and the base current (I B ) provided at the control connection ( 20 ) so white t reduced that this by the second compensation control current (I₃₂) is less than the control current (I₂₀) of the first current source ( 200 ). 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vergleichseinheit (310) einen Trans­ konduktanzverstärker (320) mit einem mit dem ersten Vergleichseingang (311) verbundenen invertierenden Ein­ gang, mit einem mit dem zweiten Vergleichseingang (314) verbundenen nicht-invertierenden Eingang und mit einem Stromausgang sowie eine Stromspiegelanordnung (330) mit einem mit dem Stromausgang des Transkonduktanzverstär­ kers (310) verbundenen Spiegeleingang und mit einem mit dem Vergleichsausgang (312) verbundenen Spiegelausgang aufweist.9. A circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the comparison unit ( 310 ) has a trans conductance amplifier ( 320 ) with an inverting input connected to the first comparison input ( 311 ), with a non-inverting connection connected to the second comparison input ( 314 ) Input and with a current output and a current mirror arrangement ( 330 ) having a mirror input connected to the current output of the transconductance amplifier ( 310 ) and having a mirror output connected to the comparison output ( 312 ). 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromspiegelanordnung (330) der Vergleichseinheit (310) einen an einen weiteren Ver­ gleichsausgang (313) der Vergleichseinheit (310) ange­ schlossenen weiteren Spiegelausgang aufweist, der über einen dritten Kompensationssteueranschluß (33) der Kom­ pensationseinheit (3) mit der zweiten Stromquelle (210) der Steuereinheit (2) verbunden ist und an dem ein von der Stromspiegelanordnung (330) erzeugter, zum zweiten Kompensationssteuerstrom (I₃₂) proportionaler dritter Kompensationssteuerstrom (I₃₃) ansteht, der den ersten Kompensationssteuerstrom (I₃₁) so weit vermindert, daß dieser um den dritten Kompensationssteuerstrom (I₃₃) geringer ist als der zweite Steuerstrom (I₂₁) der zwei­ ten Stromquelle (210).10. Circuit arrangement according to claim 9, characterized in that the current mirror arrangement ( 330 ) of the comparison unit ( 310 ) has a further comparison output ( 313 ) of the comparison unit ( 310 ) connected further mirror output, which via a third compensation control connection ( 33 ) the com pensation unit ( 3 ) is connected to the second current source ( 210 ) of the control unit ( 2 ) and to which a third compensation control current (I₃₃) generated by the current mirror arrangement ( 330 ), proportional to the second compensation control current (I₃₂), is present, which is the first compensation control current (I₃₁) reduced so much that this by the third compensation control current (I₃₃) is less than the second control current (I₂₁) of the two-th current source ( 210 ). 11. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Bipolartransistors (1) mit dem als Ausgangsanschluß (11) ausgeführten Schaltanschluß und der Kollektor des Bipolartransistors (1) mit dem als Eingangsanschluß (10) ausgeführten Schaltanschluß der Schaltungsanord­ nung verbunden ist. 11. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the emitter of the bipolar transistor ( 1 ) with the switching connection designed as an output connection ( 11 ) and the collector of the bipolar transistor ( 1 ) with the switching connection designed as an input connection ( 10 ) of the switching arrangement connected is. 12. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bipolartransi­ stor (1) als npn-Transistor ausgebildet ist.12. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the bipolar transistor stor ( 1 ) is designed as an npn transistor.
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