NL8400637A

NL8400637A - Kaskode-stroombronschakeling.

Info

Publication number: NL8400637A
Application number: NL8400637A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1985-09-16
Also published as: JPS60205618A; KR930001291B1; US4591804A; KR850006987A; EP0155720A1; HK86791A; DE3575213D1; JPH0656570B2; EP0155720B1; SG87090G; CA1210090A

Description

9 i ί * p EHN 10.959 1 N»V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Kaskode-stroanbronschakeling". .........

De uitvinding heeft betrekking op een kaskoda-strocmbron- -schakeling bevattende een eerste en een tweede transistor waarvan de kollektor-emitterwsgen in serie tussen een eerste aansluitpunt en een gemeenschappelijk tweede aansluitpunt zijn geschakeld en een 5 derde als een diode geschakelde transistor, waarvan de basis met de basis van de tweede transistor is verbonden en de emitter met het gemeenschappelijke tweede aansluitpunt is gekoppeld.

Dergelijke kaskode-stroombronschakelingen zijn. in geïntegreerde schakelingen algemeen toepasbaar ai kunnen in het bijzonder worden 10 toegepast bij versterkerschakelingen zoals beschreven in de gelijktijdig met deze aanvrage ingediende octrooiaanvrage (PHN 10.955).

Een dergelijke strocmbronschakeling is bekend uit fig. 2 van het Amerikaanse octrooischriff 4,345,217. De kollektorstroom van de tweede transistor wordt vastgelegd, doordat parallel aan de 15 basis-emitterovergang van deze transistor een als diode geschakelde transistor is aangebracht. De kollektorstroom van de tweede transistor vloeit dan ook door de kollektor-emitterweg van de eerste transistor, waarvan de basis een referentiespanning voert. Door deze referentie-spanning is tevens kollektor-emitterspanning van de tweede transistor 20 constant. Deze referentiespanning wordt in praktijk veelal opgewekt door in serie met de eerste als diode geschakelde transistor een tweede als diode geschakelde transistor te schakelen, waarvan de basis is verbonden met de basis van de .eerste transistor. De kollektor-emitterspanning van de tweede transistor is dan gelijk aan één 25 basis-emitterspanning. Een bezwaar van deze schakeling is, dat bij gebruik van de kollektor van de tweede transistor als signaal ingang de spanning op de kollektor van de eerste transistor minimaal gelijk kan worden aan de som van de basis-emitterspanning, die over de kollektor-emitterweg van de tweede transistor staat, en de verzadigings-30 spanning van de eerste transistor. Het is echter gewenst. dat de kollektorspanning van de eerste transistor zo laag mogelijk is cm een zo groot mogelijke uitsturingsruimte te verkrijgen. Dit is in het bijzonder van belang bij toepassing van de strocmbronschakeling bij 8400637 PHN 10.959 2 lage voedingsspaningen. Een verder bezwaar van deze schakeling is, dat door het verschil in kollektor-emitterspanningen van de als diode geschakelde transistor en de tweede transistor de stroom door de tweede transistor niet nauwkeurig gelijk is aan de door de diode 5 vloeiende stroom. Het is dan ook het doel van de uitvinding een kaskode-strocmschakeling aan té geven, waarbij de bovengenoemde bezwaren niet optreden. Een kaskode-stroombronschakeling van een in de aanhef genoemde soort wordt volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de schakeling voorts is voorzien van een eerste ingangsstroomketen 10 bevattende tussen een derde aansluitpunt en het gemeenschappelijke tweede aansluitpunt de serieschakeling van een als diode geschakelde vierde transistor, een diode en de kollektor-emitterweg van een vijfde transistor en een tweede stroomketen bevattende tussen een vierde aansluitpunt en het tweede gemeenschappelijke aansluitpunt de serie- 15 schakeling van de basis-emitterweg van een zesde transistor, waarbij het vierde aansluitpunt met de basis van de vierde transistor is verbonden, een weerstand en de bas is-emitterweg van de derde transistor, waarvan de,basis voorts met de basis van de vijfde transistor is door verbonden en/dat de basis van de eerste transistor met het van de 20 derde transistor af gekeerde uiteinde van de weerstand is verbonden.

Voor deze schakeling volgens de uitvinding gèldt, dat de kollektor-emitterspanning van de tweede transistor nagenoeg gelijk is aan de spanning over de weerstand in de tweede stroomketen. De spanning over deze weerstand kan veel lager gekozen worden dan één basis-25 emitterspanning, zodat de kollektor van de eerste transistor tot een zeer lage spanning kan worden uitgestuurd. Bovendien is de spanning over deze weerstand gelijk aan de koliektor-emitterspanning van de vijfde transistor, zodat de kollektor-emitterspanning van de tweede transistor gelijk is aan de kollektor-emitterspanning van de vijfde 30 transistor in de ingangsstroomketen, terwijl bovendien de basis-emitterspanningen van deze trans is toren gelijk zijn. Hierdoor wordt de verhouding van de stromen door de tweede en vijfde transistor nauwkeurig vastgelegd door de verhouding van de emitteroppervlakken van deze transistoren.

35 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, die een kaskode-stroombronschakeling volgens de uitvinding toont.

De schakeling bevat de kaskodeschakeling van een transistor 8400637 EHN 10.959 3 T.j en een transistor T^, waarbij de kollektor-enrniterwegen van deze transis toren in serie tussen een uitgangsaansluitpunt'-2 en het negatieve voedingsaansluiipunt 3, in dit geval massa zijn geschakeld. Op het aansluiipunt 2 kan een belasting worden aangesloten. De schakeling 5 bevat voorts een stroarspiegelschakeling, die is voorzien van een ingangsstrocmketen, die tussen een ingangsaansluitpunt 4 en het voedingsaansluitpunt 3 de serieschakeling bevat van een als diode geschakelde transistor T4, een als diode geschakelde transistor Tg en de kollektor-emitterweg van een transistor Tg. Op het ingangsaansluit-10 punt 4 is een stroombron 1^=1 aangesloten, die verder met de positieve voedingsaansluitpunt 5 is verbonden. De strocmspiegelschakeling is verder voorzien van een tweede stroanketen met tussen het positieve en negatieve voedingsaansluitpunt 5,3 de serieschakeling van de kollektor-emitterweg van een transistor Τη, waarvan de basis is 15 verbonden met de basis van transistor T^, een weerstand = R, en een als diode geschakelde transistor Tg, waarvan de basis is verbonden met de basis van transistor Tg en met de basis van transistor Τη.

Indien de emittercppervlakken van de trans is toren T^, Tg en Tg bijvoorbeeld elk twee maal zo groot zijn als de emitteroppervlakken 20 van de trans is toren Τη en Tg, zal t.g.v. de gemeenschappelijke basis van de trans is toren T^ en Tg en t.g.v. de gemeenschappelijke basis van de trans Is toren Tg en Tg door de tweede stroanketen een stroom vloeien gelijk aan nagenoeg 1/2. Doordat de transis toren T4 en Τη dezelfde basisspanning.\bezitten zijn de spanningen tussen deze 25 gemeenschappelijke basis en het negatieve voedingsaansluitpunt 3 voor de ingangsstrocmketen en de tweede stroanketen gelijk. Hierdoor geldt voor de schakeling: VBET4· + VBET5 + VCET6 * VBET7 + VR + VBET8 waarbij de V^'s de basis-emitterspanningen van de desbetreffende 30 transis toren zijn, de kollektor-emitterspanning van transistor

Tg en VR de spanning over de weerstand R^ is. Door de verhouding van de stromen en de emitteroppervlakken van de transistoren T^, Tg en Tg en de transistoren T^ en Tg zijn de basis-emitterspanningen van de transistoren T4, Tg, T^ en Tg gelijk, zodat uit de vergelijking 35 1 volgt dat:

VCET6 = VR

Indien de emittercppervlakken van de transistoren T^ en T2 elk bijvoorbeeld twee maal zo groot zijn als die van de transistoren 8400637 FHN 10.959 4 T^, en Tg zal door de trans is toren en T2 een twee maal zo grote s troon vloeien als door de ingangsstroomketen. Voor de spanning tussen de basis van transistor en het negatieve voedingsaansluitpunt 3 kan verder de volgende vergelijking warden cpgeschreven: 5 VCET6 + VBET5 + VBET4 = VBET7 + VBET1 + VCET2

Door de verhouding van de stromen en de emitteroppervlakken van de transistoren 1^, Tg, T? en T1 vplgt uit vergelijking 2 dat: VCET6 = VCET2

Door deze gelijkheid van de kollektor-emitterspanningen wordt de 10 verhouding van de stromen van de transistoren T0 en uitsluitend

4 O

door de onderlinge verhouding van de emitteroppervlakken bepaald, zodat in dit voorbeeld de stroom door transistor T2 nauwkeurig twee maal zo groot is als de stroom door transistor T,.. Voorts is de 6 spanning op de basis van transistor constant, ondat door de 15 - serieschakeling van de weerstand Rj en transistor Tg een constante stroom 1/2 vloeit.

De grootte van de kollektor-emitterspanning van transistor T2 wordt volgens vergelijkingen 2 en 4 bepaald door de weerstandswaarde van weerstand . Bij een gegeven grootte aan de stroom wordt·, deze 20 weerstandswaarde zo gekozen,dat de spanning over deze weerstand veel kleiner is dan één basis-emitterspanning. In een praktisch uitvoer ings-voorbeeld van een schakeling met een voedingsspanning van 3 Volt en met I.j =100 ^uA en Rj = 4 k Ohm is deze spanning en dus ook de kollektor-emitterspanning van transistor T2 bij de gegeven verhouding van de 25 emitteroppervlakken gelijk aan 200 m V. Deze spanning is voldoende om transistor T2 niet in verzadiging te sturen. Bij de laagste voedingsspanning van 1,6 Volt waarbij de schakeling werkt, is bij gebruik.van een lineair met de voedingsspanning toenemende stroombron 1^ de stroom 1^ = 53 ^,uA. De spanning over de weerstand = 4 k Ohm 30 en dus de kollektor-emitterspanning van transistor T2 is dan gelijk aan 106 mV, hetgeen voldoende groot is om transistor T2 nog niet. in Verzadiging te sturen. Een groot voordeel van deze kleine kollektor-emitterspanningen van transistor T2 is, dat de kollektorspanning van transistor T^ betrékkelijk laag is. Wordt aan de kolléktor van 35 transistor T2 een signaalstroom toegevoerd, dan kan de kolléktor van transistor tot op een verzadigingsspanning boven de kollektor-emitterspanning van transistor T2 worden uitgestuurd. Een verder voordeel van de schakeling is dat aan de 8400637 EHN 10.959 5 4 kollektor van transistor een signaalstroan kan worden toegevoerd zonder dat de kollektor-emitterspanning en daardoor de köllektorstrocm van transistor T2 noemenswaardig verandert, doordat de emitter van transistor de spanning op de kollektor van transistor T2 bepaalt.

5 Bij de toepassing van een kaskode-strocanhronschakeling volgens de uitvinding keurt deze signaalstroan volledig aan de kollektor van transistor beschikbaar, zonder dat kollektor-emitterspanning van transistor T2 door het Early-effect de kolletorstrocm van transistor T2 varieert.

10 De uitvinding is niet beperkt tot het getoonde uitvoérings- voorbeeld. Zo kunnen ook andere dan de gegeven verhoudingen van de emittercppezvlakken worden toegepast. Voorts kunnen een of meer transistoren parallel aan transistor worden geschakeld. Bovendien kunnen in plaats van NEN-trans is toren ook PNP-trans is toren worden 15 toegepast.

20 25 30 35 ____ 8400637

Claims

1. Kaskodè - stroamschakeling bevattende een eerste en een tweede transistor waarvan de kollektor-emitterwegen in serie tussen een eerste aansluitpunt en een gemeenschappelijk tweede aansluitpunt zijn geschakeld en een derde als een diode geschakelde transistor, 5 waarvan de basis met de basis van de tweede transistor is verbonden en de emitter met het gemeenschappelijke tweede aansluitpunt is gekoppeld, met het kenmerk, dat de schakeling voorts is voorzien van een eerste ingangss troomketen bevattende tussen een derde aansluitpunt en het gemeenschappelijke tweede aansluitpunt de serieschakeling van een als 10 diode geschakelde vierde transistor, een diode en de kolléktor- emitterweg van een vijde transistor en een tweede stroomketen bevattende tussen een vierde aansluitpunt en het tweede gemeenschappelijke aansluitpunt dé serieschakeling van de bas is-emitterweg van een zesde transistor, waarbij het vierde aansluitpunt met de basis van de vierde 15 transistor is verbonden, een weerstand en de basis-emitterweg van de derde transistor, waarvan de basis voorts met de basis van de vijfde transistor is verbonden en dat de basis van de eerste transistor net het van de derde transistor afgekeerde uiteinde van de weerstand is verbonden.

2. Kaskode-stroombronschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de diode wordt gevormd door een als diode geschakelde transistor.

3. Kaskode-s troombronschakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de weerstands waarde van de weerstand zo wordt 25 gekozen, dat de spanning over deze weerstand kleiner is dan de baisis-emitterspanning van een transistor. 30 35 8400637