EP1310850A2 - Switchable current source - Google Patents

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Publication number
EP1310850A2
EP1310850A2 EP02015758A EP02015758A EP1310850A2 EP 1310850 A2 EP1310850 A2 EP 1310850A2 EP 02015758 A EP02015758 A EP 02015758A EP 02015758 A EP02015758 A EP 02015758A EP 1310850 A2 EP1310850 A2 EP 1310850A2
Authority
EP
European Patent Office
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current
potential
current source
controlled mode
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02015758A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1310850A3 (en
Inventor
Bernhard Engl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of EP1310850A2 publication Critical patent/EP1310850A2/en
Publication of EP1310850A3 publication Critical patent/EP1310850A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices

Definitions

  • the present invention relates to a power source between one current controlled and one voltage controlled Mode is switchable.
  • Such power sources have a variety of uses, for example in connection with digital / analog converters.
  • the switchable current source In current controlled mode, the switchable current source a current Iref is fed through a current mirror to other circuit parts on an integrated circuit passes.
  • the present invention is therefore based on the object one between a current controlled mode and a voltage controlled one Mode to create switchable power source that works stably under all circumstances and with a minimal Number of housing connections is sufficient.
  • the switching threshold of the comparator a value, by which under all circumstances it can be ensured that those controlled by the comparator Switches are operated so that the power source in the current controlled mode works when in current controlled Mode should work, and that the power source is voltage controlled Mode works when in voltage controlled Mode should work.
  • the switchable power source described below is Part of an integrated circuit. However, it should illuminate that the power source also on any other Way is feasible.
  • the transistor T1 is arranged so that it interacts with one connected to the output terminal KC another transistor forms a current mirror through which is caused that the current flowing through the transistor T1 in the other connected to the output connection KC Transistor is mirrored.
  • the transistor T1 is a P-channel MOSFET, whose source connection with the positive pole VDD Supply voltage is connected.
  • it can also be a PNP bipolar transistor take its place depending on the used for the implementation of the integrated circuit Process technology.
  • the controllable switches S1 and S2 ensure that that the transistor T1 in the voltage-controlled mode by the Output signal OA of the operational amplifier OP driven is, and in the current-controlled mode by the at the drain connection of the transistor T1 adjusting voltage driven becomes.
  • the switches S1 and S2 themselves become dependent on the output signal CA of the comparator COMP controlled.
  • the reference voltage Vref is selected so that the output CA of the comparator COMP assumes a state in which the controlled one Switch S1 is closed and the controlled one Switch S2 is open; the reference voltage Vref must be considered Example of this above the switching threshold of Comparator COMP lie.
  • the operational amplifier OP With the closed switch S1 and the open switch S2 becomes the operational amplifier OP so that a voltage is present across resistor R. sets the ideally against the voltage at terminal KB the reference potential corresponds to GND.
  • switch S1 opens in current-controlled mode the operational amplifier OP has no influence the conditions at terminal KC; this are exclusively from the reference current supplied to terminal KA Iref determined.
  • a comparator COMP whose inner switching threshold close to that in the current controlled Mode applied to the terminal KB, in the considered Example, for example, some 100 mV above GND lies.
  • Such a comparator is in the current-controlled Potential applied to terminal KB (GND) in the state that he must have in order for him (through a corresponding control of switches S1 and S2) Power source placed in the current controlled mode, and on the other hand through the in voltage controlled mode to the Terminal KB applied potential (Vref) set in the state which he must hold so that he (by means of an appropriate control the switches S1 and S2) the current source in the voltage controlled mode.
  • GND current-controlled Potential applied to terminal KB
  • Vref Terminal KB applied potential
  • the switching threshold is some 100mV below VDD.
  • the small switching thresholds used can be in comparator circuits achieved through a deliberately built-in asymmetry but also the use of transistor switching thresholds is conceivable what the circuitry for the comparator (this will be explained later with reference to the figure 2 explained in more detail).
  • the KB terminal is connected to GND, this is the case the terminal KB applied potential in any case far below the potential at terminal KA, which is due to the im current controlled mode closed controllable switch S2 is identical to the potential at terminal KC.
  • This results results from the higher supply potential VDD minus the gate source voltage or the base-emitter voltage of the transistor T1 and is in any case significantly above the supply potential GND.
  • the plus is located Input of the operational amplifier OP at a much higher level Potential as its input marked with minus and the The output of a suitable operational amplifier is then reliable at a stable maximum value and moves Not.
  • Figure 2 shows an example of a practical implementation of the Circuit according to Figure 1 in a CMOS process.
  • CMOS process For this too Example applies that by swapping the supply voltage terminals VDD, GND and n-channel MOSFETs through p-channel MOSFETs a complementary circuit can be derived.
  • the operational amplifier OP is by transistors T2 to T6 realized, and the comparator COMP by transistors T7 and T8, which are connected as shown in Figure 2.
  • the controllable switches S1 and S2 are made by p-channel MOS-FETs realized whose gate connections with the signals CA (Switch S1) or CA ⁇ (switch S2) are connected.
  • a resistor Rc and a series resistor Capacitor Cc are used for compensation the frequency response of the control loop that arises when switch S1 is closed and switch S2 is open is, that is, in the voltage-controlled mode of the power source.
  • the comparator COMP is a simple circuit, because there is no high accuracy of the switching threshold Value is placed.
  • the switching threshold is essentially by the threshold voltage of the transistor T7 and its Given process amplification, and by a current Ic, the it is supplied via transistor T8.
  • Whose gate connection G8 has a suitable potential Vbp for this connected so that transistor T8 has a defined drain current Ic delivers.
  • transistor T3 When transistor T7 turns off, transistor T3 also turns off the differential stage T3 / T4 of the operational amplifier. consequently flows the supplied to the differential stage via the foot power source T2 Bias current Ib from a potential Vbn at the gate terminal G2 of the transistor T2 is completely dependent on the transistor T4 on the current mirror T5, T6. Because the transistor T3 blocks, turns at the output OA of the operational amplifier a potential VDD. Fluctuations of this output due to the negative feedback being switched off locked out.
  • the accuracy of Iref essentially depends on the offset voltage of the operational amplifier, which is why the Reference voltage Vref should preferably be chosen so that the amount is much larger than the offset voltage.
  • Vref can the built-in threshold voltage of the comparator never be chosen small, so that a practice-typical offset voltage of a few 10 mV is not so important.
  • the series connection off the resistor Rc and the capacitor Cc cause miller compensation of the entire control loop and is appropriate Sizing able for stability any gain value in practice F guarantee.
  • This dimensioning is from theory of the so-called mill-compensated operational amplifier as known to presuppose.
  • the dynamic behavior of the circuit is essentially the steepness of the transistors T3, T4 in the operational amplifier and the value of the Capacitor Cc and foot current Ib, and not from Gain factor F.
  • Vbn and Vbp are suitable for generating the gate potentials a variety of bias circuits, such as the bias circuit from Wai-Kai Chen: “The Circuit and Filters Handbook", CRC Press 1995, Figure 57.56, page 1686.
  • the gate potentials Vbn and Vbp can be connected directly to the gates of the corresponding p-channel and n-channel current mirror of this bias circuit be removed.

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Abstract

A comparator generates an output signal for controlling switches (S1,S2) connected, so as to control driving state of the transistor (T1). The potential to be applied to the input terminal (KB) in the current-controlled mode differs from that in the voltage-controlled mode and from a potential at the input terminal (KA) in the current-controlled mode.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromquelle, die zwischen einem stromgesteuerten und einem spannungsgesteuerten Modus umschaltbar ist.The present invention relates to a power source between one current controlled and one voltage controlled Mode is switchable.

Solche Stromquellen finden eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise im Zusammenhang mit Digital/Analog-Wandlern.Such power sources have a variety of uses, for example in connection with digital / analog converters.

Im stromgesteuerten Modus wird der umschaltbaren Stromquelle ein Strom Iref zugeführt, den diese über einen Stromspiegel an weitere Schaltungsteile auf einem integrierten Schaltkreis weitergibt. Im spannungsgesteuerten Modus wird der umschaltbaren Stromquelle eine Referenzspannung Vref zugeführt, den diese über einen Widerstand R in einen Referenzstrom Iref = Vref / R umsetzt, und auch dieser Strom wird über den Stromspiegel an die weiteren Schaltungsteile des integrierten Schaltkreises weitergegeben.In current controlled mode, the switchable current source a current Iref is fed through a current mirror to other circuit parts on an integrated circuit passes. In voltage-controlled mode, the switchable Current source fed a reference voltage Vref this via a resistor R into a reference current Iref = Vref / R converts, and this current is also via the current mirror to the other circuit parts of the integrated Circuit passed.

Diese beiden Modi werden besonders häufig bei Videobausteinen für den Consumermarkt gefordert, um Fernseherherstellern eine größere Flexibilität in der Grundeinstellung der Bildinformationsausgänge für die RGB-Signale zu geben.These two modes are particularly common in video devices demanded for the consumer market to give television manufacturers a greater flexibility in the basic setting of the image information outputs for giving the RGB signals.

Eine hierfür geeignete Schaltungsanordnung ist aus der US 4,814,688 bekannt. Die dort beschriebene Schaltungsanordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß bei ihr im stromgesteuerten Modus ein Operationsverstärker nicht mehr gegengekoppelt ist, was Fluktuationen seines Ausgangs und dadurch Substratstörungen auslösen kann, die zu Bildstörungen führen können.A suitable circuit arrangement for this is from the US 4,814,688. The circuit arrangement described there has the disadvantage, however, that in the current-controlled Mode an operational amplifier is no longer fed back is what fluctuations in its output and thereby substrate disturbances can trigger, which can lead to image disturbances.

Dieser Nachteil wird durch die in der US 5,142,219 beschriebene Schaltungsanordnung beseitigt. Dies geschieht dadurch, der Operationsverstärker mit Hilfe eines Komparators und eine als "Power-Down"-Schaltung bezeichnete Schaltung im stromgesteuerten Modus abgeschaltet wird.This disadvantage is caused by that described in US Pat. No. 5,142,219 Circuitry eliminated. This happens because the operational amplifier using a comparator and a referred to as a "power-down" circuit in the current-controlled Mode is switched off.

Ein wesentlicher Nachteil der aus der US 5,142,219 bekannten Schaltungsanordnung besteht, wie sich aus den Figuren 5 und 6 dieses Dokuments ergibt, in der Notwendigkeit, für den geforderten Funktionsumfang vier Gehäuseanschlüsse eines integrierten Schaltkreises vorsehen zu müssen. Dadurch wird die umschaltbare Stromquelle größer und teurer.A major disadvantage of that known from US 5,142,219 Circuit arrangement consists, as can be seen from FIGS. 5 and 6 this document reveals, in need, for the required Features four housing connections of an integrated Circuit must be provided. This will make the switchable power source larger and more expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zwischen einem stromgesteuerten Modus und einem spannungsgesteuerten Modus umschaltbare Stromquelle zu schaffen, die unter allen Umständen stabil arbeitet und mit einer minimalen Anzahl von Gehäuseanschlüssen auskommt.The present invention is therefore based on the object one between a current controlled mode and a voltage controlled one Mode to create switchable power source that works stably under all circumstances and with a minimal Number of housing connections is sufficient.

Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß durch die in Patentanspruch 1 beanspruchte Stromquelle gelöst.We achieve this task according to the invention in the claim 1 claimed power source solved.

Die erfindungsgemäße Stromquelle zeichnet sich dadurch aus, daß sie nur zwei Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluß aufweist,

  • wobei der Ausgangsanschluß mit dem Gate- oder Basisanschluß eines Transistors verbunden ist,
  • wobei die Stromquelle steuerbare Schalter aufweist, durch welche dafür gesorgt wird, daß der Transistor im spannungsgesteuerten Modus durch das Ausgangssignal eines Operationsverstärkers angesteuert wird, und im stromgesteuerten Modus durch die sich am Drainanschluß des Transistors einstellende Spannung angesteuert wird,
  • wobei die Schalter abhängig vom Ausgangssignal eines Komparators gesteuert werden,
  • wobei der erste Eingangsanschluß der Stromquelle mit dem Drainanschluß des Transistors und einem ersten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden ist,
  • wobei der zweite Eingangsanschluß der Stromquelle mit dem zweiten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers und einem der Eingangsanschlüsse des Komparators verbunden ist, und
  • wobei das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß der Stromquelle anzulegende Potential sich sowohl von dem sich im spannungsgesteuerten Modus am zweiten Eingangsanschluß der Stromquelle einstellenden Potential als auch von dem sich im stromgesteuerten Modus am ersten Eingangsanschluß der Stromquelle einstellenden Potential deutlich unterscheidet.
The current source according to the invention is characterized in that it has only two input connections and one output connection,
  • the output terminal being connected to the gate or base terminal of a transistor,
  • the current source having controllable switches which ensure that the transistor is controlled in the voltage-controlled mode by the output signal of an operational amplifier, and in the current-controlled mode is controlled by the voltage which is established at the drain connection of the transistor,
  • the switches being controlled depending on the output signal of a comparator,
  • wherein the first input terminal of the current source is connected to the drain terminal of the transistor and a first input terminal of the operational amplifier,
  • wherein the second input terminal of the current source is connected to the second input terminal of the operational amplifier and one of the input terminals of the comparator, and
  • wherein the potential to be applied to the second input connection of the current source in the current-controlled mode differs markedly both from the potential arising in the voltage-controlled mode at the second input connection of the current source and from the potential arising in the current-controlled mode at the first input connection of the current source.

Daß die Stromquelle mit nur zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß auskommt, wird insbesondere durch die besondere Wahl der an die Eingangsanschlüsse angelegten Spannungen bzw. eingeprägten Ströme bewirkt.That the power source with only two input connections and an output connection is required, in particular by the special choice of those connected to the input connections Causes voltages or impressed currents.

Dadurch, daß das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß der Stromquelle angelegte Potential so gewählt ist, daß es sich von dem im spannungsgesteuerten Modus an diesen Eingangsanschluß angelegten Potential deutlich unterscheidet, kann die Schaltschwelle des Komparators auf einen Wert gelegt werden, durch welchen unter allen Umständen sichergestellt werden kann, daß die durch den Komparator gesteuerten Schalter so betätigt werden, daß die Stromquelle im stromgesteuerten Modus arbeitet, wenn sie im stromgesteuerten Modus arbeiten soll, und daß die Stromquelle im spannungsgesteuerten Modus arbeitet, wenn sie im spannungsgesteuerten Modus arbeiten soll.The fact that in the current-controlled mode to the second Input connection of the current source applied potential selected is that it is different from that in voltage controlled mode potential applied to this input terminal clearly differs, the switching threshold of the comparator a value, by which under all circumstances it can be ensured that those controlled by the comparator Switches are operated so that the power source in the current controlled mode works when in current controlled Mode should work, and that the power source is voltage controlled Mode works when in voltage controlled Mode should work.

Dadurch, daß das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß der Stromquelle angelegte Potential so gewählt ist, daß es sich von dem im stromgesteuerten Modus am ersten Eingangsanschluß der Stromquelle anliegenden Potential deutlich unterscheidet, ergibt sich an den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers eine große, genauer gesagt eine den Operationsverstärker übersteuernde Spannungsdifferenz, wodurch der Operationsverstärker immer das maximale Ausgangssignal ausgibt, und das Ausgangssignal mithin keinen oder allenfalls vernachlässigbar geringen Schwankungen (Fluktuationen) unterworfen ist.The fact that in the current-controlled mode to the second Input connection of the current source applied potential selected is that it differs from that in the current controlled mode potential applied to the first input terminal of the current source clearly distinguishes, arises at the input connections of the operational amplifier is a large one, more precisely one voltage difference overriding the operational amplifier, whereby the operational amplifier always the maximum output signal outputs, and therefore the output signal none or at most negligible fluctuations (fluctuations) is subject.

Dadurch ergibt sich, obgleich die Stromquelle nur zwei Eingangsanschlüsse aufweist, einerseits eine gegen Störungen robuste, sichere Umschaltung, und andererseits ein unter allen Umständen stabiler Ausgangsstrom.This results, although the power source only has two input connections has, on the one hand, a robust against interference, safe switching, and on the other hand one among all Possibly stable output current.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung, und den Figuren entnehmbar.Advantageous developments of the invention are the subclaims, the following description, and the figures.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen

Figur 1
den prinzipiellen Aufbau der im folgenden beschriebenen Stromquelle, und
Figur 2
eine Möglichkeit der praktischen Realisierung der in der Figur 1 gezeigten Stromquelle.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the figures. Show it
Figure 1
the basic structure of the power source described below, and
Figure 2
a possibility of practical implementation of the current source shown in Figure 1.

Die im folgenden beschriebene umschaltbare Stromquelle ist Bestandteil einer integrierten Schaltung. Es dürfte jedoch einleuchten, daß die Stromquelle auch auf beliebige andere Art und Weise realisierbar ist.The switchable power source described below is Part of an integrated circuit. However, it should illuminate that the power source also on any other Way is feasible.

Die umschaltbare Stromquelle ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen USQ bezeichnet. Sie enthält einen Operationsverstärker OP, einen Komparator COMP, gesteuerte Schalter S1 und S2, und mindestens einen Transistor T1. Sie weist drei Anschlußklemmen KA, KB und KC auf, wobei die Klemmen KA und KB einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluß darstellen, und wobei die Klemme KC einen Ausgangsanschluß darstellt.The switchable current source is in the figures with the reference symbol Designated USQ. It contains an operational amplifier OP, a comparator COMP, controlled switches S1 and S2, and at least one transistor T1. It has three terminals KA, KB and KC on, the terminals KA and KB represent a first and a second input connection, and wherein the terminal KC represents an output connection.

Von den Ein- und Ausgangsanschlüssen KA bis KC sind

  • der Ausgangsanschluß KC mit dem Gate- oder Basisanschluß des Transistors T1 verbunden,
  • der erste Eingangsanschluß KA mit dem Drainanschluß des Transistors T1 und einem ersten Eingangsanschluß + des Operationsverstärkers OP verbunden, und
  • der zweite Eingangsanschluß KB der Stromquelle mit dem zweiten Eingangsanschluß - des Operationsverstärkers OP und einem der Eingangsanschlüsse des Komparators COMP verbunden.
From the input and output connections are KA to KC
  • the output terminal KC is connected to the gate or base terminal of the transistor T1,
  • the first input terminal KA is connected to the drain terminal of the transistor T1 and a first input terminal + of the operational amplifier OP, and
  • the second input connection KB of the current source is connected to the second input connection - of the operational amplifier OP and one of the input connections of the comparator COMP.

Der Transistor T1 ist so angeordnet, daß dieser im Zusammenwirken mit einem an den Ausgangsanschluß KC angeschlossenen weiteren Transistor einen Stromspiegel bildet, durch welchen bewirkt wird, daß der den Transistor T1 durchfließende Strom in den an den Ausgangsanschluß KC angeschlossenen weiteren Transistor gespiegelt wird.The transistor T1 is arranged so that it interacts with one connected to the output terminal KC another transistor forms a current mirror through which is caused that the current flowing through the transistor T1 in the other connected to the output connection KC Transistor is mirrored.

Im betrachteten Beispiel ist der Transistor T1 ein P-Kanal-MOSFET, dessen Sourceanschluß mit dem positiven Pol VDD der Versorgungsspannung verbunden ist. Es kann jedoch auch ein PNP-Bipolartransistor an seine Stelle treten, abhängig von der für die Realisierung der integrierten Schaltung benutzten Prozeßtechnologie.In the example considered, the transistor T1 is a P-channel MOSFET, whose source connection with the positive pole VDD Supply voltage is connected. However, it can also be a PNP bipolar transistor take its place depending on the used for the implementation of the integrated circuit Process technology.

Durch Vertauschen der Versorgungsspannungsanschlüsse VDD, GND ergibt sich eine komplementäre Schaltung, bei der der Transistor T1 durch einen N-Kanal-MOSFET oder ein NPN- Bipolartransistor realisiert werden kann.By swapping the supply voltage connections VDD, GND there is a complementary circuit in which the transistor T1 through an N-channel MOSFET or an NPN bipolar transistor can be realized.

Durch die steuerbaren Schalter S1 und S2 wird dafür gesorgt, daß der Transistor T1 im spannungsgesteuerten Modus durch das Ausgangssignal OA des Operationsverstärkers OP angesteuert wird, und im stromgesteuerten Modus durch die sich am Drainanschluß des Transistors T1 einstellende Spannung angesteuert wird. Die Schalter S1 und S2 selbst werden abhängig vom Ausgangssignal CA des Komparators COMP gesteuert. The controllable switches S1 and S2 ensure that that the transistor T1 in the voltage-controlled mode by the Output signal OA of the operational amplifier OP driven is, and in the current-controlled mode by the at the drain connection of the transistor T1 adjusting voltage driven becomes. The switches S1 and S2 themselves become dependent on the output signal CA of the comparator COMP controlled.

Im Block MOD1 ist die äußere Beschaltung der Klemmen KA und KB der umschaltbaren Stromquelle USQ für den spannungsgesteuerten Modus dargestellt:In block MOD1 the external wiring of terminals KA and KB of the switchable current source USQ for the voltage controlled Mode shown:

Demnach wird im spannungsgesteuerten Modus

  • an die Klemme KA ein Widerstand R angeschlossen, und
  • an die Klemme KB eine aus einer Spannungsquelle SPQ stammende Referenzspannung Vref angelegt.
Accordingly, in voltage-controlled mode
  • connected to terminal KA a resistor R, and
  • a reference voltage Vref originating from a voltage source SPQ is applied to the terminal KB.

Die Referenzspannung Vref ist so gewählt, daß der Ausgang CA des Komparators COMP einen Zustand einnimmt, in dem der gesteuerte Schalter S1 geschlossen ist und der gesteuerte Schalter S2 offen ist; die Referenzspannung Vref muß im betrachteten Beispiel hierfür oberhalb der Schaltschwelle des Komparators COMP liegen. Durch den geschlossenen Schalter S1 und den offenen Schalter S2 wird der Operationsverstärker OP derart gegengekoppelt, daß sich am Widerstand R eine Spannung einstellt, die im Idealfall der Spannung an Klemme KB gegen das Bezugspotential GND entspricht. Die Klemme KC wird hierbei durch den aus dem Operationsverstärker OP und den Transistor T1 bestehenden Regelkreis auf ein Potential gebracht, bei dem der Transistor T1 einen Referenzstrom Iref = Vref / R erzeugt. Durch Anschuß der Gates bzw. der Basis weiterer Transistoren an die Klemme KC kann ein Stromspiegel gebildet werden, mit dem sich der Referenzstrom auf weitere Teile innerhalb der integrierten Schaltung verteilen läßt.The reference voltage Vref is selected so that the output CA of the comparator COMP assumes a state in which the controlled one Switch S1 is closed and the controlled one Switch S2 is open; the reference voltage Vref must be considered Example of this above the switching threshold of Comparator COMP lie. Through the closed switch S1 and the open switch S2 becomes the operational amplifier OP so that a voltage is present across resistor R. sets the ideally against the voltage at terminal KB the reference potential corresponds to GND. The terminal KC is here by the from the operational amplifier OP and the transistor T1 existing control loop brought to a potential, in which the transistor T1 has a reference current Iref = Vref / R generated. By connecting the gates or the base of others Transistors at the KC terminal can form a current mirror with which the reference current extends to other parts can be distributed within the integrated circuit.

Im Block MOD2 ist die äußere Beschaltung der Klemmen KA und KB der umschaltbaren Stromquelle USQ für den stromgesteuerten Modus dargestellt:The external wiring of terminals KA and KB of the switchable current source USQ for the current-controlled Mode shown:

Demnach wird im stromgesteuerten Modus

  • der Klemme KA ein aus einer Stromquelle STQ stammender Referenzstrom Iref zugeführt, und
  • die Klemme KB auf ein Potential gelegt, bei dem der Komparator COMP an seinem Ausgang CA einen Zustand einnimmt, bei dem der gesteuerte Schalter S1 offen ist, und der gesteuerte Schalter S2 geschlossen ist.
Accordingly, in the current controlled mode
  • the terminal KA is supplied with a reference current Iref originating from a current source STQ, and
  • the terminal KB is set to a potential at which the comparator COMP assumes a state at its output CA in which the controlled switch S1 is open and the controlled switch S2 is closed.

Dadurch, daß der Schalter S1 im stromgesteuerten Modus geöffnet ist, hat der Operationsverstärker OP keinen Einfluß auf die sich an der Klemme KC einstellenden Verhältnisse; diese werden ausschließlich von dem der Klemme KA zugeführten Referenzstrom Iref bestimmt.Because switch S1 opens in current-controlled mode the operational amplifier OP has no influence the conditions at terminal KC; this are exclusively from the reference current supplied to terminal KA Iref determined.

Vorzugsweise ist das im stromgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegte Potential so gewählt, daß es sich

  • sowohl von dem im spannungsgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegten Potential (dem Referenzpotential Vref)
  • als auch von dem im stromgesteuerten Modus an der Klemme KA anliegenden Potential
deutlich unterscheidet.The potential applied to the terminal KB in the current-controlled mode is preferably selected such that it is
  • both of the potential applied to the terminal KB in the voltage-controlled mode (the reference potential Vref)
  • as well as the potential applied to terminal KA in current-controlled mode
clearly differentiates.

Dadurch, daß das im stromgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegte Potential so gewählt ist, daß es sich von dem im spannungsgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegten Potential (dem Referenzpotential Vref) deutlich unterscheidet, kann die Schaltschwelle des die Stellung der Schalter S1 und S2 bestimmenden Komparators COMP auf einen Wert gelegt werden, durch welchen unter allen Umständen sichergestellt werden kann,

  • daß im spannungsgesteuerten Modus der Schalter S1 geschlossen ist, und der Schalter S2 geöffnet ist, und
  • daß im stromgesteuerten Modus der Schalter S1 geöffnet ist, und der Schalter S2 geschlossen ist.
Because the potential applied to the terminal KB in the current-controlled mode is selected so that it differs significantly from the potential applied to the terminal KB in the voltage-controlled mode (the reference potential Vref), the switching threshold of the position of the switches S1 and S2 determining comparator COMP are set to a value which can ensure under all circumstances
  • that in voltage-controlled mode, switch S1 is closed and switch S2 is open, and
  • that switch S1 is open in current-controlled mode and switch S2 is closed.

Dadurch kann ausgeschlossen werden, daß die Stromquelle im stromgesteuerten Modus arbeitet, wenn sie im spannungsgesteuerten Modus arbeiten soll, und/oder daß die Stromquelle im spannungsgesteuerten Modus arbeitet, wenn sie im stromgesteuerten Modus arbeiten soll.This can rule out that the power source in the Current controlled mode works when in voltage controlled Mode should work, and / or that the power source works in voltage controlled mode when in current controlled Mode should work.

Dadurch, daß das im stromgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegte Potential so gewählt ist, daß es sich von dem im stromgesteuerten Modus an der Klemme KA anliegenden Potential deutlich unterscheidet, ergibt sich an den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers OP eine große, genauer gesagt eine den Operationsverstärker übersteuernde Spannungsdifferenz, wodurch der Operationsverstärker OP immer das maximale Ausgangssignal ausgibt, und das Ausgangssignal mithin keinen oder allenfalls vernachlässigbar geringen Schwankungen (Fluktuationen) unterworfen ist.The fact that in the current-controlled mode to the terminal KB applied potential is chosen so that it differs from the im current-controlled mode at terminal KA clearly distinguishes, arises at the input connections of the operational amplifier OP a large, more precisely a voltage difference overriding the operational amplifier, whereby the operational amplifier OP always the maximum Output signal and therefore the output signal none or at most negligible fluctuations (fluctuations) is subject.

Die verschiedenen Anforderungen an die Größenverhältnisse der an die Klemmen KA und KB angelegten Spannungen werden im betrachteten Beispiel dadurch erfüllt, daß die Klemme KB im stromgesteuerten Modus mit dem negativen Pol GND der Versorgungsspannung verbunden wird.The different requirements for the proportions of the Voltages applied to terminals KA and KB are considered in the Example fulfilled that the terminal KB in current controlled mode with the negative pole GND of the supply voltage is connected.

Dadurch ergibt sich einerseits eine gegen Störungen robuste, sichere Umschaltung, und andererseits ein unter allen Umständen stabiler Ausgangsstrom.On the one hand, this results in a robust, interference-free safe switching, and on the other hand one under all circumstances stable output current.

Vorzugsweise wird ein Komparator COMP verwendet, dessen innere Schaltschwelle in der Nähe des im stromgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegten Potentials, im betrachteten Beispiel also beispielsweise einige 100 mV überhalb GND liegt. Ein solcher Komparator wird durch das im stromgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegte Potential (GND) in den Zustand versetzt, den er innehaben muß, damit er (durch eine entsprechende Ansteuerung der Schalter S1 und S2) die Stromquelle in den stromgesteuerten Modus versetzt, und andererseits durch das im spannungsgesteuerten Modus an die Klemme KB angelegte Potential (Vref) in den Zustand versetzt, den er innehaben muß, damit er (durch eine entsprechende Ansteuerung der Schalter S1 und S2) die Stromquelle in den spannungsgesteuerten Modus versetzt. Letzteres ist weitestgehend unabhängig von der gewählten Referenzspannung Vref der Fall; diese darf nur nicht zwischen GND und der Schaltschwelle des Komparators COMP liegen, was sich aber in der Praxis problemlos vermeiden läßt, da der von der Stromquelle erzeugte Strom ja nicht alleine von der Referenzspannung Vref, sondern in gleichem Maße vom dem an der Klemme KA angeschlossenen Widerstand R abhängt.A comparator COMP, whose inner switching threshold close to that in the current controlled Mode applied to the terminal KB, in the considered Example, for example, some 100 mV above GND lies. Such a comparator is in the current-controlled Potential applied to terminal KB (GND) in the state that he must have in order for him (through a corresponding control of switches S1 and S2) Power source placed in the current controlled mode, and on the other hand through the in voltage controlled mode to the Terminal KB applied potential (Vref) set in the state which he must hold so that he (by means of an appropriate control the switches S1 and S2) the current source in the voltage controlled mode. The latter is largely regardless of the selected reference voltage Vref Case; it just must not be between GND and the switching threshold of the comparator COMP lie, but which is in the Practice can be avoided without any problems because of the power source generated current not only from the reference voltage Vref, but to the same extent from that connected to terminal KA Resistance R depends.

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß im komplementären Fall im stromgesteuerten Modus die Klemme KB mit dem positiven Versorgungspotential VDD verbunden werden würde, und ein Komparator COMP verwendet werden würde, dessen Schaltschwelle einige 100mV unterhalb von VDD liegt.For the sake of completeness it should be noted that in the complementary In the current-controlled mode, the KB terminal with the positive Supply potential VDD would be connected, and a comparator COMP would be used, the switching threshold is some 100mV below VDD.

Die verwendeten kleinen Schaltschwellen können in Komparatorschaltungen durch eine absichtlich eingebaute Unsymmetrie erzielt werden, aber auch die Verwendung von Transistorschaltschwellen ist denkbar, was den Schaltungsaufwand für den Komparator senkt (dies wird später unter Bezugnahme auf die Figur 2 näher erläutert).The small switching thresholds used can be in comparator circuits achieved through a deliberately built-in asymmetry but also the use of transistor switching thresholds is conceivable what the circuitry for the comparator (this will be explained later with reference to the figure 2 explained in more detail).

Wenn die Klemme KB mit GND verbunden ist, dann liegt das an die Klemme KB angelegte Potential in jedem Fall weit unterhalb des Potentials an Klemme KA, welches aufgrund des im stromgesteuerten Modus geschlossenen steuerbaren Schalters S2 identisch mit dem Potential an Klemme KC ist. Dieses ergibt sich aus dem höheren Versorgungspotential VDD minus der Gate-Sourcespannung bzw. der Basis-Emitter-Spannung des Transistors T1 und liegt in jedem Fall deutlich über dem Versorgungspotential GND. Hierdurch liegt der mit Plus bezeichnete Eingang des Operationsverstärkers OP an einem sehr viel höheren Potential als sein mit Minus bezeichneter Eingang und der Ausgang eines geeigneten Operationsverstärkers liegt dann zuverlässig auf einem stabilen Maximalwert und bewegt sich nicht. Die Gefahr einer Fluktuation dieses Ausgangs ist damit gebannt, ohne die in der eingangs bereits erwähnten US 5,142,219 vorgeschlagene "Power-Down"-Schaltung verwenden zu müssen. Die vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebene Stromquelle weist weniger Elemente auf als die in der US 5,142,219 beschriebene Stromquelle, und benötigt zudem höchstens zwei Gehäuseanschlüsse als Eingangsanschlüsse.If the KB terminal is connected to GND, this is the case the terminal KB applied potential in any case far below the potential at terminal KA, which is due to the im current controlled mode closed controllable switch S2 is identical to the potential at terminal KC. This results results from the higher supply potential VDD minus the gate source voltage or the base-emitter voltage of the transistor T1 and is in any case significantly above the supply potential GND. As a result, the plus is located Input of the operational amplifier OP at a much higher level Potential as its input marked with minus and the The output of a suitable operational amplifier is then reliable at a stable maximum value and moves Not. There is therefore a risk of fluctuation in this output banned without the US already mentioned at the beginning 5,142,219 use the proposed "power-down" circuit have to. The one described above with reference to Figure 1 Power source has fewer elements than that in the US 5,142,219 described power source, and also requires at most two housing connections as input connections.

Es ist auch denkbar, die Umschaltung innerhalb einer integrierten Schaltung erfolgen zu lassen, z.B. durch den Anschluß von weiteren steuerbaren Schaltern an den Klemmen KA und KB der Stromquellenschaltung USQ, sowie durch Integration der Referenzspannungsquelle SPQ und/oder der Referenzstromquelle STQ und/oder des Widerstandes R auf demselben Halbleiterkörper, wobei dann die weiteren steuerbaren Schalter beispielsweise durch ein digitales Konfigurationsregister des integrierten Schaltkreises angesteuert werden. Die hier beschriebene Stromquellenschaltung stellt somit einen flexiblen Funktionsblock dar, der vielseitig verwendbar ist.It is also conceivable to switch within an integrated one Switching, e.g. through the connection of further controllable switches at terminals KA and KB of the USQ power source circuit, as well as through integration the reference voltage source SPQ and / or the reference current source STQ and / or the resistance R on the same semiconductor body, then the further controllable switches, for example through a digital configuration register of the integrated circuit can be controlled. The one described here Current source switching thus provides a flexible Function block that is versatile.

Figur 2 zeigt beispielhaft eine praktische Realisierung der Schaltung gemäß Figur 1 in einem CMOS-Prozeß. Auch für dieses Beispiel gilt, daß durch Vertauschen der Versorgungsspannungsklemmen VDD, GND und von n-Kanal-MOSFETs durch p-Kanal-MOSFETs eine komplementäre Schaltung abgeleitet werden kann.Figure 2 shows an example of a practical implementation of the Circuit according to Figure 1 in a CMOS process. For this too Example applies that by swapping the supply voltage terminals VDD, GND and n-channel MOSFETs through p-channel MOSFETs a complementary circuit can be derived.

Der Operationsverstärker OP wird durch Transistoren T2 bis T6 realisiert, und der Komparator COMP durch Transistoren T7 und T8, welche wie in der Figur 2 gezeigt verschaltet sind.The operational amplifier OP is by transistors T2 to T6 realized, and the comparator COMP by transistors T7 and T8, which are connected as shown in Figure 2.

Am Ausgangsanschluß CA des Komparators COMP ist ein durch Transistoren T9 und T10 gebildeter Inverter INV angeschlossen; durch diesen Inverter INV wird aus dem aus dem Komparator ausgegebenen Signal ein komplementäres Signals CA\ gebildet. At the output terminal CA of the comparator COMP is a through Transistors T9 and T10 formed inverter INV connected; through this inverter INV becomes from the comparator output signal formed a complementary signal CA \.

Die steuerbaren Schalter S1 und S2 werden durch p-Kanal-MOS-FETs realisiert, deren Gateanschlüsse mit den Signalen CA (Schalter S1) bzw. CA\ (Schalter S2) verbunden sind.The controllable switches S1 and S2 are made by p-channel MOS-FETs realized whose gate connections with the signals CA (Switch S1) or CA \ (switch S2) are connected.

Zwischen dem Plus-Eingangsanschluß + des Operationsverstärkers OP und dem Ausgangsanschluß OA des Operationsverstärkers OP sind ein Widerstand Rc und ein dazu in Serie geschalteter Kondensator Cc angeordnet. Diese Elemente dienen zur Kompensation des Frequenzganges des Regelkreises, der entsteht, wenn der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 offen ist, also im spannungsgesteuerten Modus der Stromquelle.Between the plus input terminal + of the operational amplifier OP and the output terminal OA of the operational amplifier OP are a resistor Rc and a series resistor Capacitor Cc arranged. These elements are used for compensation the frequency response of the control loop that arises when switch S1 is closed and switch S2 is open is, that is, in the voltage-controlled mode of the power source.

Die Funktionsweise der Schaltung entspricht dem unter Bezugnahme auf die Figur 1 erläuterten Grundprinzip. Es wird im folgenden daher nur auf die Besonderheiten eingegangen, die in der Modusumschaltung und dem Komparator zu finden sind.The operation of the circuit corresponds to that with reference basic principle explained in FIG. 1. It will be in The following therefore only dealt with the special features that can be found in the mode switch and the comparator.

Bei dem Komparator COMP handelt es sich um eine Einfachschaltung, da auf hohe Genauigkeit der Schaltschwelle kein Wert gelegt wird. Die Schaltschwelle ist im wesentlichen durch die Schwellspannung des Transistors T7 und seiner Prozeßverstärkung gegeben, sowie durch einen Strom Ic, der ihm über den Transistor T8 zugeführt wird. Dessen Gateanschluß G8 ist hierzu mit einem geeigneten Potential Vbp verbunden, so daß der Transistor T8 einen definierten Drainstrom Ic liefert.The comparator COMP is a simple circuit, because there is no high accuracy of the switching threshold Value is placed. The switching threshold is essentially by the threshold voltage of the transistor T7 and its Given process amplification, and by a current Ic, the it is supplied via transistor T8. Whose gate connection G8 has a suitable potential Vbp for this connected so that transistor T8 has a defined drain current Ic delivers.

Im stromgesteuerten Modus liegt eine äußere Beschaltung der Klemmen KA, KB gemäß dem Block MOD2 vor. D.h., an der Klemme KB liegt ein Potential an, welches unterhalb der Schwellspannung des Transistors T7 liegt, im Beispiel GND. Dadurch sperrt der Transistor T7, und der Strom Ic aus dem Transistor T8 bringt den Ausgang CA des Komparators COMP auf das Potential VDD, wodurch Schalter S1 offen ist. Der Ausgang CA\ des Inverters INV geht auf GND, wodurch der Schalter S2 geschlossen ist. Die Schaltung ist damit in den stromgesteuerten Modus versetzt. Wird nun an die Klemme KA eine Stromquelle STQ angeschlossen, die dort einen Strom Iref herauszieht, stellt sich an Klemme KC ein Potential ein, das in einem daran mit seinem Gate angeschlossenen Transistor T11 einen gespiegelten Strom Iref' hervorbringt. Es kann eine Vielzahl solcher Transistoren innerhalb eines solchen Stromspiegels vorhanden sein, um den Strom Iref' zu vervielfältigen und weiteren Schaltungen zuzuführen.In the current-controlled mode there is an external wiring of the Terminals KA, KB according to block MOD2. That is, at the terminal KB is at a potential which is below the threshold voltage of the transistor T7, in the example GND. Thereby turns off transistor T7 and current Ic from the transistor T8 brings the output CA of the comparator COMP to the potential VDD, whereby switch S1 is open. The output CA \ des Inverter INV goes to GND, causing switch S2 to close is. The circuit is now in the current-controlled mode added. If a current source STQ is now connected to terminal KA connected, which pulls out a current Iref there potential at terminal KC, which is part of it transistor T11 connected to its gate a mirrored Current Iref '. There can be a variety of such transistors present within such a current mirror to reproduce the current Iref 'and others Supply circuits.

Wenn der Transistor T7 sperrt, sperrt auch der Transistor T3 der Differenzstufe T3/T4 des Operationsverstärkers. Folglich fließt der der Differenzstufe über die Fußstromquelle T2 zugeführter Biasstrom Ib, der von einem Potential Vbn am Gateanschluß G2 des Transistors T2 abhängig ist, vollständig über den Transistor T4 auf den Stromspiegel T5, T6. Da der Transistor T3 sperrt, stellt sich am Ausgang OA des Operationsverstärkers ein Potential VDD ein. Fluktuationen dieses Ausgangs aufgrund der ausgeschalteten Gegenkopplung sind somit ausgeschlossen.When transistor T7 turns off, transistor T3 also turns off the differential stage T3 / T4 of the operational amplifier. consequently flows the supplied to the differential stage via the foot power source T2 Bias current Ib from a potential Vbn at the gate terminal G2 of the transistor T2 is completely dependent on the transistor T4 on the current mirror T5, T6. Because the transistor T3 blocks, turns at the output OA of the operational amplifier a potential VDD. Fluctuations of this output due to the negative feedback being switched off locked out.

Im spannungsgesteuerten Modus liegt eine äußere Beschaltung der Klemmen KA, KB gemäß dem Block MOD1 vor. An der Klemme KB liegt ein Potential Vref an, das genügend weit überhalb der Schwellspannung von T7 liegt, typischerweise 1.23 V aus einer Bandabstandreferenz oder höher, so daß T7 einen Drainstrom ziehen könnte, der größer ist als der aus T8 stammende Strom Ic. Da der Strom Ic durch Auslegung der Schaltung und der Wahl des Gatepotentials Vbp kleiner ist als der mögliche Drainstrom von T7, zieht dieser den Ausgang CA des Komparators auf Potential GND herunter, wodurch Schalter S1 geschlossen wird. Der Ausgang CA\ des Inverters INV geht auf VDD, wodurch Schalter S2 geöffnet wird. Die Schaltung ist damit in den spannungsgesteuerten Modus versetzt. Wird nun an Klemme KA ein Widerstand R gegen GND geschaltet, überträgt der nun gegengekoppelte Operationsverstärker durch Steuerung des Gateanschlusses von T1 über den Schalter S1 das Potential Vref an den Widerstand R, wozu in T1 der Strom Iref = Vref / R fließen muß. Ein an der Klemme KC angeschlossener Transistor T11 liefert somit ebenso einen Referenzstrom Iref = Vref / R. Die Genauigkeit von Iref hängt im wesentlichen von der Offsetspannung des Operationsverstärkers ab, weshalb die Referenzspannung Vref vorzugsweise so gewählt werden sollte, daß diese betragsmäßig wesentlich größer ist als die Offsetspannung. Bei der hier gewählten Realisierung kann Vref durch die eingebaute Schwellspannung des Komparators niemals zu klein gewählt werden, so daß eine praxistypische Offsetspannung von einigen 10 mV nicht so sehr ins Gewicht fällt. Es hätte keinen Zweck, einen größeren Aufwand zu treiben, etwa einen aufwendigeren Operationsverstärker zu verwenden, da in beiden Betriebsmodi der durch statistische Streuungen der an KC angeschlossenen Transistoren eines Ausgangsstromspiegels entstehende Mismatchfehler die dominante Ursache für Abweichungen von Iref vom ldealwert ist.There is an external circuit in voltage-controlled mode terminals KA, KB according to block MOD1. At the KB terminal there is a potential Vref that is sufficiently far above the Threshold voltage of T7 is, typically 1.23 V from one Bandgap reference or higher so that T7 has a drain current that is larger than the current from T8 Ic. Since the current Ic by designing the circuit and the Choice of the gate potential Vbp is smaller than the possible one Drain current from T7, this pulls the output CA of the comparator down to potential GND, which closes switch S1 becomes. The output CA \ of the inverter INV opens VDD, which opens switch S2. The circuit is thus put into voltage-controlled mode. Now on Terminal KA a resistor R connected to GND, transmits the now negative feedback operational amplifier through control of the gate connection of T1 via the switch S1 the potential Vref to the resistor R, for which the current Iref = Vref / in T1 R must flow. A transistor connected to the KC terminal T11 thus also supplies a reference current Iref = Vref / R. The accuracy of Iref essentially depends on the offset voltage of the operational amplifier, which is why the Reference voltage Vref should preferably be chosen so that the amount is much larger than the offset voltage. In the implementation chosen here, Vref can the built-in threshold voltage of the comparator never be chosen small, so that a practice-typical offset voltage of a few 10 mV is not so important. There was no point in going to great lengths to use a more complex operational amplifier, because in both modes of operation by statistical scatter of the transistors of an output current mirror connected to KC arising mismatch errors the dominant cause for Deviations from Iref from the ideal value.

Im spannungsgesteuerten Modus bildet T1 zusammen mit dem an Klemme KA angeschlossenen Widerstand R eine Verstärkerstufe, die abhängig von der Steilheit Gm des Transistors T1 und dem Wert von R einen relativ weiten Wertebereich des Verstärkungsfaktors F = Gm * R ergeben kann. Die Serienschaltung aus dem Widerstand Rc und dem Kondensator Cc bewirkt eine Millerkompensation des gesamten Regelkreises und ist bei sachgemäßer Dimensionierung in der Lage, seine Stabilität für jeden in der Praxis vorkommenden Wert des Verstärkungsfaktors F zu garantieren. Diese Dimensionierung ist aus der Theorie des sogenannten millerkompensierten Operationsverstärker als bekannt vorauszusetzen. Das dynamische Verhalten der Schaltung ist dabei im wesentlichen von der Steilheit der Transistoren T3, T4 im Operationsverstärker sowie vom Wert des Kondensators Cc und des Fußstromes Ib abhängig, und nicht vom Verstärkungsfaktor F.In voltage-controlled mode, T1 forms together with the Terminal KA connected resistor R an amplifier stage, which depends on the slope Gm of the transistor T1 and the Value of R a relatively wide value range of the gain factor F = Gm * R can result. The series connection off the resistor Rc and the capacitor Cc cause miller compensation of the entire control loop and is appropriate Sizing able for stability any gain value in practice F guarantee. This dimensioning is from theory of the so-called mill-compensated operational amplifier as known to presuppose. The dynamic behavior of the circuit is essentially the steepness of the transistors T3, T4 in the operational amplifier and the value of the Capacitor Cc and foot current Ib, and not from Gain factor F.

Durch Skalierung des durch die Transistoren T1 und T11 gebildeten Stromspiegels, zum Beispiel durch Änderung der Weite dieser Transistoren, kann auch ein Vielfaches des Referenzstroms, oder ein Bruchteil davon erhalten werden.By scaling the one formed by transistors T1 and T11 Current level, for example by changing the width of these transistors, can also be a multiple of the reference current, or a fraction of it can be obtained.

Für die Erzeugung der Gatepotentiale Vbn und Vbp eignen sich eine Vielzahl von Biasschaltungen, wie z.B. die Biasschaltung aus Wai-Kai Chen: "The Circuit and Filters Handbook", CRC Press 1995, Figur 57.56, Seite 1686.Vbn and Vbp are suitable for generating the gate potentials a variety of bias circuits, such as the bias circuit from Wai-Kai Chen: "The Circuit and Filters Handbook", CRC Press 1995, Figure 57.56, page 1686.

Die Gatepotentiale Vbn und Vbp können direkt an den Gates der entsprechenden p-Kanal und n-Kanal-Stromspiegel dieser Biasschaltung abgenommen werden.The gate potentials Vbn and Vbp can be connected directly to the gates of the corresponding p-channel and n-channel current mirror of this bias circuit be removed.

Für höhere Anforderungen an die Genauigkeit und eine bessere Unterdrückung von Versorgungsstörungen können die Stromquellen in der beispielhaften Schaltung der Figur 2 zusätzlich mit Kaskodetransistoren versehen werden. Es ist ohne weiteres möglich, Funktionsblöcke wie COMP und OP aufwendiger auszuführen, ohne von der Grundidee der Erfindung gemäß Figur 1 abzuweichen.For higher accuracy requirements and better Suppression of supply disruptions can cause the power sources in the exemplary circuit of Figure 2 additionally be provided with cascode transistors. It is straightforward possible to execute function blocks such as COMP and OP with more effort, without the basic idea of the invention according to FIG. 1 departing.

Die beschriebene Stromquelle arbeitet unabhängig von den Einzelheiten der praktischen Realisierung unter allen Umständen stabil und kommt dabei mit nur zwei Eingangsanschlüssen aus. The described power source works regardless of the details practical implementation under all circumstances stable and manages with only two input connections.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

CACA
Ausgang des Komparators COMPOutput of the comparator COMP
CA\CA \
invertierter Ausgang des Komparators COMPinverted output of the comparator COMP
Cccc
Kondensator zur Kompensation des FrequenzgangesCapacitor to compensate for the frequency response
COMPCOMP
Komparatorcomparator
GNDGND
Bezugspotential, niedrigstes VersorgungspotentialReference potential, lowest supply potential
G2G2
Gateanschluß von T2Gate connection from T2
G8G8
Gateanschluß von T8T8 gate connection
Ibib
T2 durchfließender StromCurrent flowing through T2
Icic
T8 durchfließender StromCurrent flowing through T8
INVINV
Inverterinverter
KAKA
erster Eingangsanschluß von USQfirst input port of USQ
KBKB
zweiter Eingangsanschluß von USQsecond input port of USQ
KCKC
Ausgangsanschluß von USQUSQ output connector
MOD1MOD1
äußere Beschaltung der Klemmen KA und KB, durch welche USQ in den spannungsgesteuerten Modus versetzt wirdexternal wiring of terminals KA and KB, by which puts USQ in voltage controlled mode becomes
MOD2MOD2
äußere Beschaltung der Klemmen KA und KB, durch welche USQ in den stromgesteuerten Modus versetzt wirdexternal wiring of terminals KA and KB, by which puts USQ in current controlled mode becomes
OAOA
Ausgang des Operationsverstärkers OPOutput of the operational amplifier OP
OPoperating room
Operationsverstärkeroperational amplifiers
RR
Widerstand zur Bildung eines Referenzstromes Iref = Vref / RResistance to form a reference current Iref Vref / R
Rcrc
Widerstand zur Kompensation des FrequenzgangesResistor to compensate for the frequency response
SPQSPQ
Spannungsquelle, die eine Referenzspannung Vref liefertVoltage source that a reference voltage Vref provides
STQSTQ
Stromquelle, die einen Referenzstrom Iref liefertCurrent source that supplies a reference current Iref
S1, S2S1, S2
steuerbare Schaltercontrollable switches
T1T1
Transistor, in dem der ursprüngliche Referenzstrom fließtTransistor in which the original reference current flows
T2 - T6T2 - T6
den Operationsverstärker OP bildende Transistorentransistors forming the operational amplifier OP
T7, T8T7, T8
den Komparator COMP bildende Transistorentransistors forming the comparator COMP
T9, T10T9, T10
den Inverter INV bildende Transistorentransistors forming the inverter INV
T11T11
Transistor, durch dessen Anschluß an KC der Referenzstrom gespiegelt bzw. vervielfacht werden kann Transistor, by connecting it to KC the reference current can be mirrored or multiplied
USQUSQ
umschaltbare Stromquelleswitchable power source
Vbn, VbpVbn, Vbp
Potentiale zur Einstellung von Arbeitspunkten der SchaltungPotentials for setting working points of the circuit
VDDVDD
höchstes Versorgungspotentialhighest supply potential
+, -+, -
positiver und negativer Eingang des Operationsverstärkerspositive and negative input of the operational amplifier

Claims (10)

Stromquelle (USQ), die zwischen einem stromgesteuerten Modus und einem spannungsgesteuerten Modus umschaltbar ist, mit zwei Eingangsanschlüssen (KA, KB) und einem Ausgangsanschluß (KC), wobei der Ausgangsanschluß (KC) mit dem Gate- oder Basisanschluß eines Transistors (T1) verbunden ist, wobei die Stromquelle steuerbare Schalter (S1, S2) aufweist, durch welche dafür gesorgt wird, daß der Transistor (T1) im spannungsgesteuerten Modus durch das Ausgangssignal (OA) eines Operationsverstärkers (OP) angesteuert wird, und im stromgesteuerten Modus durch die sich am Drainanschluß des Transistors (T1) einstellende Spannung angesteuert wird, wobei die Schalter (S1, S2) abhängig vom Ausgangssignal (CA) eines Komparators (COMP) gesteuert werden, wobei der erste Eingangsanschluß (KA) der Stromquelle mit dem Drainanschluß des Transistors (T1) und einem ersten Eingangsanschluß (+) des Operationsverstärkers (OP) verbunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle mit dem zweiten Eingangsanschluß (-) des Operationsverstärkers (OP) und einem der Eingangsanschlüsse des Komparators (COMP) verbunden ist, und wobei das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle anzulegende Potential sich sowohl von dem sich im spannungsgesteuerten Modus am zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle einstellenden Potential als auch von dem sich im stromgesteuerten Modus am ersten Eingangsanschluß (KA) der Stromquelle einstellenden Potential deutlich unterscheidet. Current source (USQ), which can be switched between a current-controlled mode and a voltage-controlled mode, with two input connections (KA, KB) and one output connection (KC), the output terminal (KC) being connected to the gate or base terminal of a transistor (T1), wherein the current source has controllable switches (S1, S2), by which it is ensured that the transistor (T1) is controlled in the voltage-controlled mode by the output signal (OA) of an operational amplifier (OP), and in the current-controlled mode by the ones at the drain connection of the transistor (T1) setting voltage is driven, the switches (S1, S2) being controlled depending on the output signal (CA) of a comparator (COMP), wherein the first input connection (KA) of the current source is connected to the drain connection of the transistor (T1) and a first input connection (+) of the operational amplifier (OP), wherein the second input terminal (KB) of the current source is connected to the second input terminal (-) of the operational amplifier (OP) and one of the input terminals of the comparator (COMP), and wherein the potential to be applied to the second input connection (KB) of the current source in the current-controlled mode depends both on the potential arising in the voltage-controlled mode on the second input connection (KB) of the current source and on the potential in the current-controlled mode on the first input connection (KA) of the current source differentiating potential. Stromquelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Stromquelle im stromgesteuerten Modus betrieben werden soll, dem ersten Eingangsanschluß (KA) der Stromquelle ein Referenzstrom (Iref) zugeführt wird, und der zweite Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle auf ein Potential gelegt wird, durch welches das Ausgangssignal (CA) des Komparators (COMP) auf einen Wert gebracht wird, durch welchen die Schalter (S1, S2) in die Stellung gebracht werden, die sie im stromgesteuerten Modus einnehmen müssen, Power source according to claim 1,
characterized in that when the power source is to be operated in the current controlled mode, a reference current (Iref) is fed to the first input terminal (KA) of the current source, and the second input terminal (KB) of the current source is set to a potential by which the output signal (CA) of the comparator (COMP) is brought to a value by which the switches (S1, S2) are brought into the position in which they are must take current controlled mode Stromquelle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Stromquelle im spannungsgesteuerten Modus betrieben werden soll, der erste Eingangsanschluß (KA) der Stromquelle über einen Widerstand (R) mit einem Bezugspotential (GND) verbunden wird, und an den zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle eine Referenzspannung (Vref) angelegt wird. Current source according to claim 1 or 2,
characterized in that when the power source is to be operated in voltage controlled mode, the first input terminal (KA) of the current source is connected to a reference potential (GND) via a resistor (R), and a reference voltage (Vref) is applied to the second input terminal (KB) of the current source. Stromquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle angelegte Potential so gewählt ist, daß die Schwellenspannung des Komparators (COMP) zwischen diesem Potential und dem sich im spannungsgesteuerten Modus am zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle einstellenden Potential liegt.Current source according to one of the preceding claims,
characterized in that the potential applied in current-controlled mode to the second input terminal (KB) of the current source is selected such that the threshold voltage of the comparator (COMP) between this potential and the potential arising in voltage-controlled mode at the second input terminal (KB) of the current source lies. Stromquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung des Komparators (COMP) so gewählt ist, daß sie in der Nähe des Potentials liegt, das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle anzulegen ist.Current source according to one of the preceding claims,
characterized in that the threshold voltage of the comparator (COMP) is selected so that it is close to the potential to be applied to the second input terminal (KB) of the current source in the current-controlled mode. Stromquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung des Komparators (COMP) so gewählt ist, daß sie in der Nähe des Potentials eines der Pole der Versorgungsspannung liegt.Current source according to one of the preceding claims,
characterized in that the threshold voltage of the comparator (COMP) is selected so that it is close to the potential of one of the poles of the supply voltage. Stromquelle nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung des Komparators (COMP) so gewählt ist, daß sie näher am Potential des einen Pols der Versorgungsspannung als am Potential des anderen Pols der Versorgungsspannung liegt.Current source according to claim 6,
characterized in that the threshold voltage of the comparator (COMP) is selected so that it is closer to the potential of one pole of the supply voltage than to the potential of the other pole of the supply voltage. Stromquelle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung des Komparators (COMP) so gewählt ist, daß sie 100 bis 1500 mV über dem Potential des das niedrigere Potential aufweisenden Pols der Versorgungsspannung liegt.Power source according to claim 7,
characterized in that the threshold voltage of the comparator (COMP) is selected so that it is 100 to 1500 mV above the potential of the pole of the supply voltage which has the lower potential. Stromquelle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung des Komparators (COMP) so gewählt ist, daß sie 100 bis 1500 mV unter dem Potential des das höhere Potential aufweisenden Pols der Versorgungsspannung liegt.Power source according to claim 7,
characterized in that the threshold voltage of the comparator (COMP) is selected so that it is 100 to 1500 mV below the potential of the pole of the supply voltage which has the higher potential. Stromquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das im stromgesteuerten Modus an den zweiten Eingangsanschluß (KB) der Stromquelle anzulegende Potential, und das sich im stromgesteuerten Modus am ersten Eingangsanschluß (KA) der Stromquelle einstellende Potential so gewählt sind, daß die Differenz zwischen diesen Potentialen so groß ist, daß der Operationsverstärker (OP) übersteuert wird.Current source according to one of the preceding claims,
characterized in that the potential to be applied to the second input connection (KB) of the current source in the current-controlled mode and the potential arising in the current-controlled mode to the first input connection (KA) of the current source are chosen such that the difference between these potentials is so great, that the operational amplifier (OP) is overdriven.
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