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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiter-Schaltung,
die bipolare Transistoren und im genaueren eine Stromquellenschaltung
verwendet, die bezüglich
der Variation in dem Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis aufgrund der Dispersionen
von Elementen und der Veränderung
der Außentemperatur
verbessert wurde.
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1 stellt
die konstitutionelle Anordnung einer konventionellen synchronen
Detektionsschaltung als ein Beispiel einer integrierten Halbleiter-Schaltung
dar, die mit einer Stromquellenschaltung versehen ist.
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In
dieser synchronen Detektionsschaltung ist ein auf einer DC-Vorspannung
VB überlagerndes Eingangssignal
VIN der Basis eines NPN-Transistors Q1 zugeführt. Des weiteren sind zwei
Paare von NPN-Transistoren Q2, Q3 und Q4, Q5, die auf so eine Weise
angeordnet, dass die Emitter der Transistoren in den entsprechenden
Paaren miteinander verbunden sind, im Synchronismus mit Schaltsteuersignalen
SW1, SW2 gesteuert, die den Basen der entsprechenden Transistoren
zugeführt
sind, wobei von den allgemeinen Kollektoren der Transistoren Q3,
Q5, ein Detektionsausgangssignal OUT abgeleitet ist.
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In
diesem Fall besteht eine Stromspiegelschaltung (Stromquellenschaltung) 10,
die als eine Last für
die Transistoren Q2, Q3, Q4 und Q5 verwendet wird, aus PNP-Transistoren
Q6, Q7, Q8 und Q9, einen NPN-Transistor Q10 und Widerständen R1,
R2 und R3.
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In
dieser Stromspiegelschaltung 10 ist der Emitter des Transistors
Q6 mit einem Spannungsknoten 11 durch den Widerstand R1
verbunden. Eine positive DC-Vorspannung VA wird dem Knoten 11 zugeführt. Der
Kollektor des Transistors Q6 ist mit einer Stromeingangsklemme 12 verbunden.
Mit dieser Stromeingangsklemme 12 sind auch die jeweiligen Kollektoren
der Transistoren Q2, Q4 verbunden. Der Emitter des Transistors Q7
ist mit dem Spannungsknoten 11 durch den Widerstand R2
verbunden. Die Basis des Transistors Q7 ist gemeinsam verbunden mit
der Basis des Transistors Q6, und der Kollektor davon ist mit einer
Stromausgangsklemme 13 verbunden. Mit dieser Stromausgangsklemme 13 sind auch
die jeweiligen Kollektoren der Transistoren Q3, Q5 verbunden. Der
Emitter des Transistors Q9 ist mit dem Spannungsknoten 11 über den
Widerstand R3 verbunden. Die Basis und der Kollektor des Transistors
Q9 sind mit den Basen der Transistoren Q6 und Q7 verbunden. Der
Transistor Q9 und der Widerstand R3 sind bereitgestellt, um die
Stromspiegelschaltung 10 vom oszillieren abzuhalten.
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Der
Kollektor des Transistors Q10 ist mit der gemeinsamen Basis der
Transistoren Q6 und Q7 verbunden. Der Emitter des Transistors Q10
ist mit dem Emitter des Transistors Q8 verbunden. Die Basis des Transistors
Q8 ist mit dem Kollektor des Transistors Q6 verbunden, während der
Kollektor des Transistors Q8 mit einem Spannungsknoten 14 verbunden ist,
der geerdet ist.
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Ferner
speist die Schaltung, die aus NPN-Transistoren Q11, Q12, Q13 und
Q14, Widerständen
R4 und R5 und Konstant-Stromquellen I1, I2, I3 und I4 besteht, den
gemeinsamen Emitter der Transistoren Q2, Q3 und den gemeinsamen
Emitter der Transistoren Q4, Q5 mit einem Strom, der mit dem Eingangssignal
VIN korrespondiert oder einem Strom, der mit der konstanten Spannung,
die durch eine Konstant-Spannungsgenerierungsschaltung generiert
wird, korrespondiert, die später
beschrieben wird, wobei die Schaltung wie folgt aufgebaut ist:
Die
Basen der Transistoren Q11, Q12 sind mit dem Emitter des Transistors
Q1 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q11 ist mit einem Knoten
N1 verbunden, dem die konstante Spannung zugeführt wird, während dessen Emitter durch
die Konstant-Stromquelle I1 mit dem geerdeten Spannungsknoten 14 verbunden
ist. Der Kollektor des Transistors Q12 ist mit dem gemeinsamen Emitter
der Transistoren Q2, Q3 verbunden, während deren Emitter mit dem Spannungsknoten 14 durch
die Konstant-Stromquelle I2 verbunden ist. Die Basen der Transistoren
Q13, Q14 sind mit dem Knoten N1 verbunden. Der Kollektor des Transistors
Q13 ist mit dem gemeinsamen Emitter der Transistoren Q4, Q5 verbunden,
während deren
Emitter mit dem Spannungsknoten 14 durch die Konstant-Stromquelle
I3 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Q14 ist mit dem
Emitter des Transistors Q1 verbunden, während dessen Emitter mit dem
Spannungsknoten 14 durch die Konstant-Stromquelle I4 verbunden
ist.
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Des
weiteren ist der Widerstand R4 zwischen den Emittern der Transistoren
Q12, Q13 verbunden, während
zwischen den Emittern der Transistoren Q11, Q14 der Widerstand R5
verbunden ist.
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Die
Schaltung bestehend aus PNP-Transistoren Q15, Q16, Q17 NPN-Transistoren
Q18, Q19, und einem Widerstand R6 bilden eine Konstantspannungserzeugungsschaltung.
Das heißt,
der Emitter des Transistors Q15 ist durch den Widerstand R6 mit dem
Spannungsknoten 11 verbunden. Der Emitter des Transistors
Q16 ist mit dem Spannungsknoten 11 verbunden, während dessen
Basis mit der Basis des Transistors Q15 verbunden ist. Des weiteren sind
die Basis und der Kollektor des Transistors Q16 miteinander kurzgeschlossen.
Der Kollektor und die Basis des Transistors Q18 sind mit dem Kollektor
des Transistors Q15 verbunden. Des weiteren ist ein gemeinsamer
Verbindungsknoten 2 zwischen dem Kollektor und der Basis
des Transistors Q18 mit der Basis des Transistors Q10 verbunden.
Der Emitter des Transistors Q17 ist mit dem Emitter des Transistors Q18
verbunden.
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Der
Kollektor des Transistors Q19 ist mit dem Kollektor des Transistors
Q16 verbunden. Des weiteren sind die Basen der Transistoren Q17,
Q19 gemeinsam miteinander verbunden, und diesen gemeinsam miteinander
verbundenen Basen ist eine DC-Vorspannung VB zugeführt. Der
Kollektor des Transistors Q17 ist mit dem Spannungsknoten 14 verbunden,
und der Emitter des Transistors Q19 ist mit dem Knoten N1 verbunden.
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Nebenbei
erwähnt
ist in einer Stromspiegelschaltung im allgemeinen eine Vorrichtung
zum Korrigieren des Fehlers in dem Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis, das
durch Basisströme
der Transistoren usw. verursacht wird, bereitgestellt; und in dem in 1 dargestellten
Fall der Stromspiegelschaltung 10 sind die Transistoren
Q8 und Q10 zum Korrigieren des Fehlers in dem Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis, verursacht
durch den Basisstrom der Transistoren Q6, Q7 und dem Basis-Kollektorstrom
des Transistors Q9, bereitgestellt, und des weiteren ist ein Strom
mit einem Wert, der mit den Strömen
die den Fehler verursachen korrespondieren, wird dazu gebracht,
zu dem Erdspannungsknoten durch den Widerstand Q8 zu fließen.
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Der
Basisstrom selber des korrigierenden Transistors Q8 gesellt sich
jedoch zu dem Kollektorstrom des Transistors Q6; und somit verursacht
der Basisstrom einen Fehler in dem Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis der
Stromspiegelschaltung.
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Aufgrund
dessen ist in der in 1 dargestellten Schaltung ferner
eine Korrekturschaltung 20 bereitgestellt, um den durch
den Basisstrom des Transistors Q8 erzeugten Fehler zu korrigieren.
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Diese
Korrekturschaltung 20 besteht aus PNP Transistoren Q20,
Q21 und einem Widerstand R7. Das heißt, der Emitter des Transistors
Q20 ist durch den Widerstand R7 mit dem Spannungsknoten 11 verbunden,
während
dessen Basis mit der gemeinsamen Basis der Transistoren Q6, Q7 in
der Stromspiegelschaltung 10 verbunden ist. Der Emitter des
Transistors Q21 ist mit dem Kollektor des Transistors Q20 verbunden,
dessen Basis ist mit dem Kollektor des Transistors Q7 in der Stromspiegelschaltung
verbunden, und dessen Kollektor mit dem Spannungsknoten 14 verbunden.
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In
der Korrekturschaltung 20 bildet der Transistor Q20 einen
Stromspiegel zusammen mit dem Transistor Q6 in der Stromspiegelschaltung 10.
Des weiteren wird durch Setzen des Wertes des Widerstandes R7, so
dass die Basisströme
der Transistoren Q8 und Q21 zueinander gleich werden können, die
Summe des Kollektorstromes des Transistors Q6 und des Basisstromes
des Transistors Q8 und die Summe des Kollektorstromes des Transistors
Q7 und des Basisstromes des Transistors Q21 aneinander angeglichen.
Dadurch wird der Fehler in dem Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis, der durch den Basisstrom
des Transistors Q8 verursacht wird, korrigiert.
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Nebenbei
erwähnt
wird in der in 1 dargestellten konventionellen
Schaltung der Wert des Basisstroms des Transistors Q8 l/hfe (wobei
hfe für
den Stromverstärkungsfaktor
steht) mal so groß wie
die Gesamtsumme des Basisstroms des Transistors Q6, des Basisstroms
des Transistors Q7, des Basisstroms und Kollektorstroms des Transistors
Q9 und des Basisstroms des Transistors Q20. Die Korrektur für den Basisstrom
des Transistors Q8 wird lediglich durch den Basisstrom (der l/hfe
mal so groß wie
der Kollektorstrom des Transistors Q20 ist) des Transistors Q21
gemacht.
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Dadurch
wird, selbst wenn der Wert des Basisstroms des Transistors Q21 unter
einer bestimmten Voraussetzung gesetzt oder justiert wird, ein Ungleichgewicht
zwischen den Basisströmen
der Transistoren Q8 und Q21 aufgrund der Dispersionen der Elemente
und der Variation in der Außentemperatur hervorgerufen.
Als ein Ergebnis entsteht ein Problem, das die Werte der Ströme, die
zu dem Knoten 13 fließen,
an dem das Detektionsausgangssignal OUT abgeleitet wird, und zu
dem Knoten N3, der mit dem Knoten 13 gepaart ist, und der
gemeinsame Kollektorknoten der Transistoren Q2, Q4 ist, variieren aufgrund
der Dispersionen der Elemente und der Variation in der Außentemperatur,
wodurch das Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis zu variieren anfängt.
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Des
weiteren ist das Potential an dem Knoten N3, der mit dem Knoten
an dem das Detektionsausgangssignal OUT abgeleitet ist, gepaart,
durch das VB + VBE (Q17) + VBE (Q18) – VBE (Q10) – VBE (Q8),
bestimmt, wobei VBE (Qi) (i = 1, 2 ...) für die Basis-Emitterspannungen
der jeweiligen Transistoren steht. Jedoch wird das Potential an
dem Knoten, an dem das Detektionsausgangssignal OUT erhalten wird,
nicht bedingungslos bestimmt, wodurch es dazwischenliegend wird.
Aus diesem Grund wird auch das Problem verursacht, dass die Werte
der Emitter-Kollektorspannungen VCE der Transistoren Q6 und Q7 unterschiedlich
zueinander werden; und die Kollektorströme der Transistoren Q6 und
Q7 werden durch den Einfluss des frühen Effekts unausgeglichen.
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Somit
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Stromquellenschaltung,
die auf eine solche Art aufgebaut ist, das das Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis der
Stromspiegelschaltung immer konstant beibehalten werden kann, ohne
durch Dispersionen der Elemente und der Variation der Außentemperaturen
beeinflusst zu werden, bereitzustellen.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromquellenschaltung,
die auf eine solche Weise aufgebaut ist, das das Erscheinen einer Unausgeglichenheit
zwischen den Kollektorströmen durch
den Einfluss des frühen
Effekts basierend auf der Differenz zwischen den Emitter-Kollektorspannungen
eines Paares von Transistoren, die eine Stromspiegelschaltung aufbauen,
verändert
werden kann, bereitzustellen.
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Nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Stromquellenschaltung bereitgestellt,
die umfasst: einen ersten Spannungsknoten an dem eine erste Spannung
angelegt ist;
einen zweiten Spannungsknoten an dem eine zweite Spannung,
die kleiner ist als die erste Spannung, angelegt ist;
eine
Stromspiegelschaltung mit einem ersten Transistor einer ersten Polarität mit einer
Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter des ersten
Transistors mit dem ersten Spannungsknoten gekoppelt ist, einem
zweiten Transistor der ersten Polarität mit einer Basis, einem Emitter
und einem Kollektor, wobei der Emitter des zweiten Transistors mit
dem ersten Spannungsknoten gekoppelt ist, und wobei die Basis des
zweiten Transistors gemeinsam mit der Basis des ersten Transistors
verbunden ist, und einen dritten Transistor der ersten Polarität mit einer
Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter des
dritten Transistors an einen Basisverbindungsknoten des ersten und
zweiten Transistors gekoppelt ist, und wobei die Basis des dritten Transistors
mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist, und wobei
der Kollektor des dritten Transistors mit dem zweiten Spannungsknoten
verbunden ist, und einen neunten Transistor der ersten Polarität mit einer
Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter des
neunten Transistors mit dem ersten Spannungsknoten gekoppelt ist,
und wobei die Basis und der Kollektor des neunten Transistors mit
dem Basisverbindungsknoten des ersten und zweiten Transistors verbunden
ist, und wobei die Kollektoren des ersten und zweiten Transistors
als Stromeingangs- und ausgangsklemmen der Stromspiegelschaltung
benutzt werden.
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In
dieser Stromquellenschaltung ist erfinderisch eine Korrekturschaltung
bereitgestellt mit einem vierten Transistor der ersten Polarität mit einer
Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter des
vierten Transistors an den ersten Spannungsknoten gekoppelt ist,
einen fünften
Transistor der ersten Polarität
mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter
des fünften
Transistors an den ersten Spannungsknoten gekoppelt ist, und wobei
die Basis des fünften
Transistors gemeinsam mit der Basis des vierten Transistors verbunden ist,
und wobei der Kollektor des fünften
Transistors mit dem zweiten Spannungsknoten verbunden ist, einen
sechsten Transistor der ersten Polarität mit einer Basis, einem Emitter
und einem Kollektor, wobei der Emitter des sechsten Transistors
an den ersten Spannungsknoten gekoppelt ist, und wobei die Basis des
sechsten Transistors gemeinsam mit den Basen des vierten und fünften Transistors
verbunden ist, einen siebten Transistor der ersten Polarität mit einer Basis,
einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter des siebten
Transistors mit einem Basisverbindungsknoten des vierten, fünften und
sechsten Transistors verbunden ist, und wobei die Basis des siebten
Transistors mit dem Kollektor des vierten Transistors verbunden
ist, und wobei der Kollektor des siebten Transistors mit dem Kollektor
des sechsten Transistors verbunden ist und einen achten Transistor
der ersten Polarität
mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter
des achten Transistors mit dem Kollektor des siebten Transistors
verbunden ist, und wobei die Basis des achten Transistors mit dem
Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, und wobei der Kollektor des
achten Transistors mit dem zweiten Spannungsknoten verbunden ist.
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Nach
einem speziellen Design dieser Ausführungsform der Erfindung ist
der Emitter des dritten Transistors direkt mit dem Basisverbindungsknoten des
ersten und zweiten Transistors verbunden.
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Nach
einem anderen speziellen Design dieser Ausführungsform der Erfindung, um
in der Stromspiegelschaltung den Emitter des dritten Transistors an
den Basisverbindungsknoten des ersten und zweiten Transistors zu
koppeln,
die Stromspiegelschaltung ferner einen weiteren Transistor
der zweiten Polarität
gegensätzlich
zu der ersten Polarität
umfasst, mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei
der Kollektor des weiteren Transistors mit dem Basisverbindungsknoten des
ersten und zweiten Transistors verbunden ist, und wobei der Emitter
des weiteren Transistors mit dem Emitter des dritten Transistors
verbunden ist; und
die Korrekturschaltung ferner einen neunten
Transistor der zweiten Polarität
umfasst, mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei
die Basis und der Kollektor des neunten Transistors mit der Basis
des weiteren Transistors verbunden ist, und wobei der Emitter des
neunten Transistors mit dem Emitter des achten Transistors verbunden
ist.
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Spezielle
Eigenschaften von vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung
definieren den Inhalt der beigefügten
Unteransprüche.
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Diese
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle notwendigen Eigenschaften, so dass die Erfindung auch eine
Unterkombination dieser beschriebenen Eigenschaften sein kann.
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Diese
Erfindung kann umfassender verstanden werden durch die folgende
detaillierte Beschreibung, wenn diese in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen
genommen wird, in denen:
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm einer konventionellen Synchrondetektionsschaltung;
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm der Synchrondetektionsschaltung nach einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm der Synchrondetektionsschaltung nach einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm der synchronen Detektionsschaltung nach einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm der Synchrondetektionsschaltung nach einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und
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6 ist
ein Schaltungsdiagramm der Synchrondetektionsschaltung nach einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm der integrierten Halbleiter-Schaltung nach
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; als die integrierte Halbleiter-Schaltung ist eine
Synchrondetektionsschaltung exemplarisch dargestellt wie in dem
Fall der konventionellen integrierten Halbleiter-Schaltung. In der
folgenden Beschreibung werden die einzelnen Teile, die mit denen
in 1 dargestellten konventionellen Schaltung übereinstimmen
durch die gleichen Bezugszeichen referenziert.
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Der
Basis eines NPN-Transistors Q1 ist eine Eingangssignal VIN zugeführt, das
einer DC-Vorspannung VB überlagert
ist. In dem Fall der in 1 dargestellten konventionellen
Schaltung ist der Kollektor dieses Transistors Q1 mit dem Spannungsknoten 11 verbunden,
an dem die DC-Vorspannung VA angelegt ist, aber in dieser Ausführungsform
ist der Kollektor des Transistors Q1 mit einem vorbestimmten Knoten
in einer später
zu beschreibenden Korrekturschaltung verbunden.
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Die
Emitter jeder von zwei Paaren von NPN-Transistoren Q2, Q3 und Q4,
Q5 sind gemeinsam miteinander verbunden, und den Basen der Transistoren
Q2 und Q5 ist ein Schaltungssteuerungssignal SW1 zugeführt, während den
Basen der Transistoren Q3, Q4 ein Schaltungssteuerungssignal SW2
zugeführt
ist. Die Kollektoren der Transistoren Q2, Q4 sind gemeinsam miteinander
verbunden, und die Kollektoren der Transistoren Q3, Q5 sind gemeinsam
miteinander verbunden. Des weiteren ist von einem gemeinsamen Verbindungsknoten
der Kollektoren der Transistoren Q3, Q5 ein Detektionsausgangssignal
OUT abgeleitet.
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Eine
als Last für
die Transistoren Q2, Q3, Q4 und Q5 verwendete Stromspiegelschaltung 10 besteht
aus PNP-Transistoren Q6, Q7, Q8 und Q9, einem NPN-Transistor Q10
und Widerständen
R1, R2 und R3.
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In
der Stromspiegelschaltung 10 ist der Emitter des Transistors
Q6 durch den Widerstand R1 mit dem Spannungsknoten 11 verbunden,
an dem eine positive DC-Vorspannung VA angelegt ist. Der Kollektor
des Transistors Q6 ist mit einer Spannungseingangsklemme 12 verbunden.
Mit dieser Stromeingangsklemme 12 ist der gemeinsame Kollektor
der Transistoren Q2, Q4 verbunden. Der Emitter des Transistors Q7
ist durch den Widerstand Q2 mit dem Spannungsknoten 11 verbunden.
Die Basis des Transistors Q7 ist mit der Basis der Transistors Q6 verbunden,
während
dessen Kollektor mit einer Stromausgangsklemme 13 verbunden
ist. Mit dieser Stromspiegelklemme 13 ist der gemeinsame
Kollektor der Transistoren Q3, Q5 verbunden. Der Emitter des Transistors
Q9 ist durch den Widerstand R3 mit dem Spannungsknoten 11 verbunden.
Die Basis und der Kollektor des Transistors Q9 sind mit der gemeinsamen
Basis der Transistoren Q6, Q7 verbunden.
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Der
Transistor Q9 und der Widerstand R3 sind bereitgestellt, um die
Stromspiegelschaltung vom Oszillieren abzuhalten.
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In
dem Fall der synchronen Detektionsschaltung nach dieser Ausführungsform
ist eine neue Korrekturschaltung 30 anstelle der konventionellen
Korrekturschaltung 20 bereitgestellt. Diese Korrekturschaltung 30 beinhaltet
PNP-Transistoren Q31, Q32, Q33 und Q34, einen NPN-Transistor Q35,
und Widerstände
R11, R12.
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Diese
Korrekturschaltung 30 korrigiert den Basisstrom des Transistors
Q8 in dem Stromspiegel 10 und korrigiert gleichzeitig den
unausgeglichenen Zustand der Kollektorströme, basierend auf den frühen Effekt
der Transistoren Q6 und Q7.
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Die
PNP-Transistoren Q31 und Q32 entsprechen den Transistoren Q6 und
Q7 in der Stromspiegelschaltung 10; und die Basen der Transistoren
Q31 und Q32 sind gemeinsam miteinander verbunden wie in dem Fall
der Transistoren Q6, Q7. Des weiteren entsprechen die Widerstände R11
und R12 den Widerständen
R1, R2 in der Stromspiegelschaltung 10, und durch die Widerstände R11,
R12 sind die Transistoren Q31, Q32 mit dem Spannungsknoten 11 verbunden,
an den die DC-Vorspannung VA angelegt ist.
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Der
Emitter des Transistors Q33 ist mit der gemeinsamen Basis der Transistoren
Q31, Q32 verbunden, während
deren Basis mit dem Kollektor des Transistor Q31 verbunden ist.
Des weiteren ist der Emitter des Transistors Q34 mit dem Kollektor
des Transistors Q33 verbunden, während
dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors Q7 in der Stromspiegelschaltung 10 verbunden
ist, während
dessen Kollektor mit dem geerdeten Spannungsknoten 14 verbunden
ist.
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Der
Kollektor und die Basis des Transistors Q35 sind mit dem Kollektor
des Transistors Q32 verbunden und auch mit einem Knoten N2, zu dem
die Basis des Transistors Q10 in der Stromspiegelschaltung 10.
Der Emitter des Transistors Q35 ist mit dem Emitter des Transistors
Q34 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q34 ist mit dem Knoten 14 verbunden.
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Des
weiteren ist in der Schaltung nach dieser Ausführungsform ein NPN-Typ Transistor
Q22 bereitgestellt, um eine konstante Spannung an den oben erwähnten Knoten
N1 anzulegen. Das heißt,
der Kollektor des Transistors Q22 ist mit dem Kollektor des oben
erwähnten
Transistors Q1 verbunden und auch mit dem Kollektor des Transistors
Q31, dessen Emitter mit dem Knoten N1 verbunden ist, und an dessen Basis
eine DC-Vorspannung VB angelegt ist.
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Das
Stromverhältnis
der Konstant-Stromquellen I1, I2, I3 und I4 sind gesetzt auf 1 :
2 : 2 : 1.
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In
dieser Synchrondetektionsschaltung sind die Transistoren Q31 bis
Q35 und die Widerstände R1
und R12 in der Korrekturschaltung 30 bereitgestellt, um
dadurch innerhalb der Korrekturschaltung 30 einen Stromspiegel
identisch mit dem Stromspiegel bestehend aus den Transistoren Q6,
Q7, Q10, Q8 und den Widerständen
R1, R2 in der Stromspiegelschaltung 10, zu bilden, und
des weiteren ist der Transistor Q35 auf so eine Weise bereitgestellt,
dass dessen Basis-Emitterstrompfad zwischen dem Emitter des Transistors
Q34 und der Basis des Transistors Q10 in der Stromspiegelschaltung 10 eingefügt ist.
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Des
weiteren ist, um eine konstante Spannung zu erzeugen, die an den
Knoten N1 anzulegen ist, der den Transistor Q1 entsprechende Transistor Q22
hinzugefügt.
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Ferner
können
in der Stromspiegelschaltung 10 die Widerstände R1 bis
R3 weggelassen werden, aber in dem Fall, wo sie weggelassen werden,
können
die Widerstände
R11 und R12 in der Korrekturschaltung 30 weggelassen werden.
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Wie
für die
in 2 dargestellte Schaltung fließt in der Stromspiegelschaltung 10 der
Basisstrom des Transistors Q8 in den Kollektor des Transistors Q6
von der gemeinsamen Basis der Transistoren Q6, Q7 durch den Kollektor-Emitterstrompfad
des Transistors Q10 und durch den Emitter-Basisstrompfad des Transistors
Q8.
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Andererseits
fließt
in der Korrekturschaltung 30 der Basisstrom des Transistors
Q34 in den Kollektor des Transistors Q7 von der gemeinsamen Basis der
Transistoren Q31, Q32 durch den Emitter-Kollektorstrompfad des Transistors
Q32 und durch den Emitter-Basisstrompfad des Transistors Q34.
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Aufgrund
dessen werden verschiedene Beschaffenheiten, wie die Elementgrößen der
Transistoren Q6 und Q31, der Transistoren Q7 und Q32, der Transistoren
Q10 und Q35 und der Transistoren Q8 und Q34, und die Widerstandswerte
der Widerstände R1
und R11, und der Widerstände
R2 und R12 aneinander angeglichen, wobei der Basisstrom des Transistors
Q8 in etwa auf den selben Wert des Basisstroms des Transistors Q34
gesetzt werden kann.
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Hier
muss angemerkt werden, dass wenn Dispersionen unter den Elementen
verursacht werden, wenn diese hergestellt werden, die Dispersionen
der Elemente, die bezüglich
der verschiedenen Beschaffenheiten gleich sind, zueinander angeglichen
werden, so dass die Werte der zwei Basisströme gleich variieren im Zusammenhang
mit den Dispersionen der Elemente. Ferner wird bemerkt, dass im
Fall der Berücksichtigung
der Außentemperatur der
die Schaltungsanordnung des Teils der Korrekturschaltung 30,
in dem der Basisstrom des Transistors Q34 erzeugt wird, in etwa
gleich mit dem in der Stromspiegelschaltung 10 ist, die
Variationen der zwei Basisströme
aufgrund der Variation der Außentemperatur
zueinander gleich werden. Als ein Resultat kann das Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis der Stromspiegelschaltung
konstant gehalten werden, ohne von den Dispersionen der Elemente
und der Variation der ermutigten Temperatur beeinflusst zu werden.
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Andererseits
nimmt die Spannung am Knoten N3 (die Stromeingangsklemme 12 der
Stromspiegelschaltung 10), der ein gemeinsamer Kollektorknoten
der Transistoren Q2, Q4 ist, den Wert an, der auf so eine Weise
bestimmt wird, dass die Spannung an dem Knoten (die Stromausgangsklemme 13 der Stromspiegelschaltung 10),
an dem das Detektionsausgangssignal OUT ausgeleitet wird, durch
einen Wert erhöht
wird, der mit den entsprechenden Basis-Emitterspannungen VBE der
Transistoren Q34, Q35 korrespondiert, und der resultierende Spannungswert
wird durch einen Wert gemindert, der mit den entsprechenden Basis-Emitterspannungen
VBE der Transistoren Q10, Q8 korrespondiert. Hier kann sicher davon
ausgegangen werden, dass die entsprechende VBE eines PNP-Transistors
und die eines NPN-Transistors zueinander gleich sind, so dass die
Spannung an dem Knoten N3 gleich ist mit der Spannung an dem Knoten,
an dem das Detektionsausgangssignal OUT abgeleitet wird. Als ein
Resultat können
die Emitter-Kollektorspannungen VCE der Transistoren Q6 und Q7 aneinander
angeglichen werden; und somit kann das Problem, das durch den Einfluss
des frühen
Effekts, der durch den Umstand, dass die Werte der jeweiligen Emitter-Kollektorspannungen
VCE von einander unterschiedlich sind, die Kollektorströme der Transistoren
Q6 und Q7 unausgeglichen sind, gelöst werden.
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Ferner
wird die Spannung an dem Knoten N1 eine konstante Spannung, die
einen um die Basis-Emitterspannung des Transistors Q22 niedrigeren
Wert als die DC-Vorspannung aufweist.
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3 stellt
die Aufbauanordnung der integrierten Halbleiter-Schaltung nach einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser in 3 dargestellten
Schaltung sind die aufbauenden Teile, die mit denen der Schaltung
nach der in 2 dargestellten Ausführungsform
korrespondieren, durch die selben Bezugszeichen referenziert.
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Die
Synchrondetektionsschaltung nach dieser zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von der in 2 dargestellten
Synchrondektionsschaltung dadurch, dass der Transistor Q10 in dem
Stromspiegel 10 weggelassen ist, dass der Emitter des Basisstromkorrekturtransistors
Q8 direkt mit der gemeinsamen Basis der Transistoren Q6 und Q7 verbunden
ist, und dass anstelle der in 2 dargestellten
Korrekturschaltung 30 eine andere Korrekturschaltung 40 bereitgestellt
ist.
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Die
Korrekturschaltung 40 unterscheidet sich von der in 2 dargestellten
Korrekturschaltung 30 dadurch, dass der Transistor Q35
in Verbindung mit der Tatsache, dass der Transistor Q10 in der Stromspiegelschaltung 10 weggelassen
ist, weggelassen ist, und dass ein PNP-Transistor Q36 und ein Widerstand
R13 neu hinzugefügt
sind. Aufgrund des Weglassens des Transistors Q35 ist der Kollektor
des Transistors Q32 mit dem Emitter des Transistors Q34 verbunden.
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Des
weiteren ist der Emitter des neu hinzugefügten Transistors Q36 durch
den Widerstand R13 mit einem Spannungsknoten 11 verbunden,
an dem die DC-Vorspannung VA angelegt ist. Des weiteren ist die
Basis des Transistors Q36 mit dem Basisverbindungsknoten der Transistoren
Q31, Q32 verbunden, und deren Kollektor ist mit dem geerdeten Spannungsknoten 14 verbunden.
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Ferner
können
im Fall der zweiten Ausführungsform
die Widerstände
R1 bis R3 in der Stromspiegelschaltung 10 weggelassen werden,
aber in dem Fall des Weglassens der Widerstände können die Widerstände R11
bis R13 auf der Seite der Korrekturschaltung 40 weggelassen
werden.
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Mit
einer solchen Aufbauanordnung in der Stromspiegelschaltung 10 fließt der Basisstrom
des Transistors Q8 in den Kollektor des Transistors Q6 von der gemeinsamen
Basis der Transistoren Q6 und Q7 durch den Emitter-Basisstrompfad
des Transistors Q8.
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Hier
muss erwähnt
werden, dass der Basisstrom des Transistors Q8 in der Stromspiegelschaltung 10 l/hfe
der gesamten Summe des Basisstroms des Transistors Q6, des Basisstroms
und des Kollektorstroms des Transistors Q9 und des Basisstroms des
Transistors Q7 ist, das heißt,
l/hfe der gesamten Summe der Basisströme der drei Transistoren und
der Kollektorströme
eines Transistors; und somit kann der Basisstrom des Transistors
Q8 dargestellt werden als (Ic + 3Ib)/hfe wobei Ib für den Basisstrom
steht und Ic für
einen Kollektorstrom steht.
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Andererseits
wird in der Korrekturschaltung 40 der Kollektorstrom des
Transistors Q33 3Ib – α, das geringfügig kleiner
ist als die gesamte Summe der Basisströme der drei Transistoren Q31,
Q32 und Q36. Zu dem Kollektor des Transistors Q34 kommen der Kollektorstrom
des Transistors Q33 und der Kollektorstrom des Transistors Q32 zusammen,
so dass, wenn davon ausgegangen wird, das Ic für den Kollektorstrom des Transistors
Q32 steht, dann der Kollektorstrom des Transistors Q34 dargestellt
ist durch (Ic + 3Ib – α), und der
Basisstrom des Transistors Q34 ist dargestellt als (Ic + 3Ib)/hfe.
Hier ist das α/hfe
genügend
klein verglichen mit (Ic + 3Ib)/hfe, so dass der Basisstrom des
Transistors Q8 und der Basisstrom des Transistors Q34 sicher als
in etwa gleich zueinander betrachtet werden können.
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Hier
muss angemerkt werden, dass im Fall, dass Dispersionen unter den
Elementen hervorgerufen werden, wenn diese hergestellt werden, Dispersionen
der Elemente die bezüglich
der unterschiedlichen Bedingungen zueinander gleich werden, so dass
die Werte der zwei Basisströme
gleich variieren in Übereinstimmung
mit den Dispersionen der Elemente. Ferner wird herausgestellt, dass
im Fall, dass die Außentemperatur
berücksichtigt
wird, dass die Schaltungsanordnung des Teils der Korrekturschaltung 40,
in der der Basisstrom des Transistors Q34 in etwa gleich generiert
wird wie in der Stromspiegelschaltung 10, die Variationen
der zwei Basisströme aufgrund
der Variationen in der Außentemperatur auch
gleich werden.
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Als
ein Resultat ist es in dem Fall der in 3 dargestellten
Ausführungsform
auch möglich, dass
Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis
der Stromspiegelschaltung konstant zu halten, ohne von den Dispersionen
der Elemente und der Variation der Außentemperatur beeinflusst zu
sein.
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Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 4 beschrieben.
Die Synchrondetektionsschaltung nach dieser Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 3 dargestellten Synchrondetektionsschaltung dadurch,
dass anstelle der in 3 dargestellten Korrekturschaltung 40 eine
andere Korrekturschaltung 50 bereitgestellt ist. Die Korrekturschaltung 50 unterscheidet
sich von der in 3 dargestellten Korrekturschaltung 40 dadurch,
dass ein NPN-Transistor Q37 und eine Konstantstromquelle I5 neu
hinzugefügt
werden.
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Der
Kollektor des neu hinzugefügten
Transistors Q37 ist mit dem Spannungsknoten 11, an dem die
DC-Vorspannung VA angelegt ist, verbunden, und dessen Basis ist
mit dem Kollektor des Transistors Q32 verbunden. Des weiteren ist
der Emitter des Transistors Q37 durch die Konstantstromquelle I5
mit dem geerdeten Spannungsknoten 14 verbunden.
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Wie
an dem Kollektor des Transistors Q31 in der Korrekturschaltung 50 dargestellt
fließen
die Basisströme der
Transistoren Q11 bis Q14 und die Kollektorströme der Transistoren Q11 und
Q14 durch den Transistor Q1 oder Q22. Das heißt, dass der Kollektorstrom
des Transistors Q31 durch einen Betrag gesteigert wird, der mit
dem durch diese Transistoren Q11 bis Q14 fließenden Strom korrespondiert.
Als Antwort darauf wird der Kollektorstrom des Transistors Q32 auch
erhöht
als ein Resultat davon, dass eine Diskrepanz zwischen dem Basisstrom
des Transistors Q8 in der Stromspiegelschaltung 10 und
dem Basisstrom des Transistors Q34 in der Korrekturschaltung in
einigen Fällen
verursacht wird.
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In
der Korrekturschaltung 50 nach dieser Ausführungsform
kann der erhöhte
Betrag des Kollektorstroms des Transistors Q32 aufgrund der durch die
Transistoren Q11 bis Q14 fließenden
Ströme dazu
gebracht werden, wie der Basisstrom zu dem Transistor Q37 zu fließen, so
dass der Unterschied zwischen dem Basisstrom des Transistors Q8
in der Stromspiegelschaltung 10 und dem Basisstrom des Transistors
Q34 in der Korrekturschaltung 50 genügend reduziert werden könnte, wodurch
das Eingangs-/Ausgangsverhältnis
in der Stromspiegelschaltung 10 konstant gehalten werden
kann.
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Die
Konstantstromquelle I5 sollte durch Verwendung von Transistoren,
die uniforme Charakteristiken aufweisen, gebildet werden, so wie
die oben erwähnten
Konstantstromquellen I1 bis I4.
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Als
nächstes
wird eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 5 beschrieben.
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In
der Synchrondetektionsschaltung nach dieser Ausführungsform wird anstelle der
Korrekturschaltung 30 nach der in 2 dargestellten
Ausführungsform
eine andere Korrekturschaltung 60 bereitgestellt.
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Die
Korrekturschaltung 60 unterscheidet sich von der in 2 dargestellten
Korrekturschaltung 30 dadurch, dass die Korrekturschaltung 60 auf
so eine Weise aufgebaut ist, das der Transistor Q36 und der Widerstand
R13 in der in 3 dargestellten Korrekturschaltung 40 der
in 2 dargestellten Korrekturschaltung 30 hinzugefügt sind.
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Deshalb
kann nach dieser vierten Ausführungsform
die Korrektur der Basisstromkomponente des Transistors Q8 durch
die Korrekturschaltung 60 in Verbindung mit dem Kollektorstrom
und dem Basisstrom des oszillationsunterdrückenden Transistors Q9 in der
Stromspiegelschaltung 10 wie in dem in 3 dargestellten
Fall der Ausführungsform
gemacht werden; und somit kann die Stromkorrektur mit einer größeren Genauigkeit
beeinflusst werden.
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Als
nächstes
wird eine fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 beschrieben.
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In
der Synchrondetektionsschaltung nach dieser Ausführungsform wird anstelle der
Korrekturschaltung 60 nach der in 5 dargestellten
Ausführungsform
eine andere Korrekturschaltung 70 bereitgestellt.
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Die
Korrekturschaltung 70 unterscheidet sich von der in 5 dargestellten
Korrekturschaltung 60 dadurch, dass in die in 5 dargestellte
Korrekturschaltung 60 der Transistor Q37 und Konstantstromquelle
I5 in die in 4 dargestellte Korrekturschaltung 40 hinzugefügt werden.
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Deshalb
kann nach dieser Ausführungsform der
Effekt erreicht werden, dass auf der Basis der durch die Transistoren
Q11 bis Q14 fließenden
Ströme
der Unterschied zwischen dem Basisstrom des Transistors Q8 in der
Stromspiegelschaltung 10 und dem Basisstrom des Transistors
Q34 in der Korrekturschaltung 70 genügend reduziert werden, wodurch
das Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis
in der Stromspiegelschaltung 10 konstant gemacht werden kann.
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Natürlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
reduziert sondern kann viel mehr auf unterschiedliche Weise modifiziert
werden. Zum Beispiel ist in der entsprechend oben beschriebenen
Ausführungsformen die
Erfindung angewendet auf Synchrondetektionsschaltungen, aber die
Stromquellenschaltungen nach der vorliegenden Erfindung können einfach
in Schaltungen angewendet werden, die in eine andere Verwendungsrichtung
weisen.
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Wie
oben beschrieben kann nach der vorliegenden Erfindung eine Stromquellenschaltung
auf so eine Weise aufgebaut werden, dass das Eingangs-/Ausgangsstromverhältnis einer
Stromspiegelschaltung konstant gehalten werden kann, ohne durch
Dispersionen der Elemente und der Variation der Außentemperatur
beeinflusst zu werden.
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Ferner
kann nach der vorliegenden Erfindung das Auftreten eines unausgeglichenen
Zustandes der Kollektorströme
durch den Einfluss des frühen
Effekts basierend auf der Differenz zwischen der Emitter-Kollektorspannungen
und der Transistoren, die die Stromspiegelschaltung aufbauen, auch
verhindert werden.