DE10143032C2 - Elektronische Schaltung zum Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einer definierten Temperaturabhängigkeit - Google Patents
Elektronische Schaltung zum Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einer definierten TemperaturabhängigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum
Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einer definierten Tem
peraturabhängigkeit.
In integrierten Schaltungen werden zum Ausgleich von Signal
laufzeiten häufig Verzögerungsschaltungen eingesetzt, um
Signale, wie z. B. Taktsignale, zueinander anzugleichen. Die
Verzögerungsschaltungen dienen insbesondere dazu, auf jeder
Stelle der integrierten Schaltungen ein Taktsignal zur Ver
fügung zu stellen, das gegenüber Taktsignalen, die an anderen
Stellen der integrierten Schaltung abgegriffen werden, syn
chronisiert sind. Die Verzögerungsschaltungen sind so gestal
tet, um eine vorgebbare Verzögerung des Eingangssignals
bezüglich eines Ausgangssignals zu bewirken. Herkömmliche
Verzögerungsschaltungen sind jedoch temperaturabhängig.
Dadurch werden die jeweiligen Signale abhängig von der Um
gebungstemperatur bzw. der Junction-Temperatur unterschied
lich verzögert. Insbesondere bei dem Erwärmen der integrier
ten Schaltung durch das Betreiben, wird die Verzögerungsdauer
der Verzögerungsschaltungen beeinflusst. Da oftmals mehrere
Verzögerungsschaltungen mit unterschiedlichen Verzögerungs
dauern vorgesehen sind und da die Signallaufzeiten über Lei
tungslängen im wesentlichen nicht temperaturabhängig sind,
führt dies dazu, dass die Signale zueinander asynchron wer
den.
In der Druckschrift US 5,767,664 ist eine elektronische
Schaltung zum Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einer
definierten Temperaturabhängigkeit dargestellt. Die
elektronische Schaltung weist eine Bandgap-Schaltung zum
Erzeugen einer definierten temperaturkonstanten Spannung und
einem temperaturabhängigen Strom auf. Es ist weiterhin eine
Umwandlungsschaltung vorgesehen, um die Ausgangsspannung aus
dem temperaturabhängigen Strom und der temperaturkonstanten
Spannung zu erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgangsspannung
mit vorbestimmter Temperaturabhängigkeit bereitzustellen, welche
geeignet ist, die Temperaturabhängigkeit einer Verzögerungs
schaltung zu kompensieren
Diese Aufgabe wird durch die elektronische Schaltung nach
Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine elektronische Schaltung zum Erzeugen
einer Ausgangsspannung mit einer definierten Temperaturab
hängigkeit vorgesehen. Die elektronische Schaltung weist eine
Bandgap-Schaltung auf, mit der eine temperaturkonstante Span
nung und ein temperaturabhängiger Strom mit einer definierten
Temperaturabhängigkeit erzeugt werden kann. Die elektronische
Schaltung weist weiterhin eine Umwandlungsschaltung auf, um
die Ausgangsspannung aus dem temperaturabhängigen Strom und
der temperaturkonstanten Spannung zu erzeugen. Dadurch kann
eine Ausgangsspannung mit einer definierten Temperaturab
hängigkeit erzeugt werden, die an eine Verzögerungsschaltung
als Versorgungsspannung angelegt werden kann, um die Verzö
gerungszeit einzustellen.
Die Umwandlungsschaltung weist einen ersten Widerstand auf,
an dessen erstem Anschluss die temperaturkonstante Spannung
angelegt ist und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten
Anschluss eines zweiten Widerstandes verbunden ist. Der
zweite Anschluss des zweiten Widerstandes ist mit einem
Versorgungsspannungspotenzial verbunden. Ein erster Anschluss
eines dritten Widerstandes ist mit dem zweiten Anschluss des
ersten Widerstandes verbunden. An einem zweiten Anschluss des
dritten Widerstandes wird der temperaturabhängige Strom
eingeprägt, wobei die Ausgangsspannung an dem zweiten
Anschluss des dritten Widerstandes abgreifbar ist.
Bandgap-Schaltungen sind Schaltungen, die in integrierten
Schaltungen häufig verwendet werden, um temperaturkonstante
Spannungen zu erzeugen. Diese Bandgap-Schaltungen lassen sich
auch dazu verwenden, einen definiert temperaturabhängigen
Strom zu erzeugen. Die Umwandlungsschaltung sieht nun vor,
den temperaturabhängigen Strom mit Hilfe des dritten Widerstandes
in eine temperaturabhängige Spannung umzuwandeln und
diese Spannung zu der über dem zweiten Widerstand eingeprägte
temperaturkonstante Spannung zu addieren. Durch die geeignete
Auswahl des ersten, zweiten und dritten Widerstandes sowie
bei Kenntnis der Temperaturabhängigkeit des temperaturab
hängigen Stroms und der temperaturkonstanten Spannung kann
die Ausgangsspannung definiert eingestellt werden. Die Aus
gangsspannung kann dann beispielsweise als eine Versorgungs
spannung für eine geeignete Verzögerungsschaltung verwendet
werden, wodurch die Temperaturabhängigkeit der Verzögerungs
schaltung durch die Temperaturabhängigkeit der Versorgungs
spannung kompensiert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ausgangsspannung mit einem
hochohmigen Eingang einer Verstärkerschaltung verbunden ist,
um die Ausgangsspannung von einem nachfolgenden niederohmigen
Verbraucher so zu entkoppeln, dass beim Abgreifen der ver
stärkten Ausgangsspannung im wesentlichen kein Strom von dem
zweiten Anschluss des dritten Transistors abfließt. Auf diese
Weise kann die Umwandlungsschaltung genauer auf die gewünsch
te Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung eingestellt
werden, da ein Eingangswiderstand einer angeschlossenen Ver
stärkerschaltung oder ähnlichen nachfolgenden Schaltung nicht
bekannt sein muss. Es ist somit möglich, den temperaturab
hängigen Teil der Ausgangsspannung nur durch Kenntnis des
temperaturabhängigen Stroms und des Widerstandswerts des
dritten Widerstands einzustellen.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Bandgap-Schaltung
einen ersten Transistor aufweist, dessen erster Anschluss mit
einem zweiten Versorgungsspannungspotenzial und dessen zwei
ter Anschluss mit einem ersten Anschluss einer ersten Diode
verbunden ist. Der zweite Anschluss der ersten Diode ist mit
dem ersten Versorgungsspannungspotenzial verbunden. Die Band
gap-Schaltung weist ferner einen zweiten Transistor auf, des
sen erster Anschluss mit dem zweiten Versorgungsspannungs
potenzial und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten
Anschluss eines vierten Widerstandes verbunden ist. Ein zwei
ter Anschluss des vierten Widerstandes ist mit einem ersten
Anschluss einer zweiten Diode verbunden, wobei der zweite
Anschluss der zweien Diode mit dem ersten Versorgungsspan
nungspotenzial verbunden ist. An den Steuereingängen des
ersten Transistors und des zweiten Transistors liegt eine
Steuerspannung an, die von der Spannungsdifferenz zwischen
dem zweiten Anschluss des ersten Transistors und dem zweiten
Anschluss des zweiten Transistors abhängt, so dass die an der
Steuerspannung angeschlossenen Transistoren in einem Arbeits
punkt betrieben werden.
Mit Hilfe der so erzeugten Steuerspannung, die eine vorgege
bene Temperaturabhängigkeit aufweist, kann sowohl eine kon
stante Spannung als auch ein temperaturabhängiger Strom
erzeugt werden.
Dazu ist beispielsweise ein dritter Transistor vorgesehen,
dessen erster Anschluss mit dem zweiten Versorgungsspannungs
potenzial verbunden ist und an dessen zweitem Anschluss der
temperaturabhängige Strom abgreifbar ist. An dem Steuer
eingang des dritten Transistors ist dazu die temperatur
abhängige Steuerspannung angelegt. Da der dritte Transistor
ebenfalls in einem Arbeitspunkt betrieben wird, ist die
Abhängigkeit des Stroms an dem zweiten Anschluss des dritten
Transistors im wesentlichen durch die Steuerspannung
bestimmt.
Um die konstante Spannung zu erzeugen, ist ein vierter Tran
sistor vorgesehen, dessen erster Anschluss mit dem zweiten
Versorgungsspannungsspannungspotenzial und dessen zweiter
Anschluss mit dem ersten Anschluss eines fünften Widerstands
verbunden ist. Ein zweiter Anschluss des fünften Widerstands
ist mit einem ersten Anschluss einer dritten Diode verbunden,
wobei ein zweiter Anschluss der dritten Diode mit dem ersten
Versorgungsspannungspotenzial verbunden ist. Ein Steuereingang
des vierten Transistors ist mit der temperaturabhängigen
Steuerspannung verbunden.
Durch den vierten Transistor fließt gesteuert durch die Steu
erspannung ein festgelegter temperaturabhängiger Strom, der
über den fünften Widerstand einen temperaturabhängigen Span
nungsabfall bewirkt. Durch die ebenfalls bekannte Temperatur
abhängigkeit der Diode addieren sich die Spannungen über die
dritte Diode und über dem fünften Widerstand. Daraus ergibt
sich auch die Einstellung für die Steuerspannung und deren
Temperaturabhängigkeit. Das Flächenverhältnis der ersten
Diode zur zweiten Diode ist so gewählt, dass durch den vier
ten Transistor ein bestimmter Strom fließt, der in dem fünf
ten Widerstand einen bestimmten Spannungsabfall erzeugt. Der
Spannungsabfall über dem fünften Widerstand und der Span
nungsabfall über der dritten Diode sind notwendigerweise ent
gegengesetzt temperaturabhängig, so dass sich die Temperatur
abhängigkeiten gegenseitig aufheben, d. h. die Summe der Span
nungsabfälle über dem fünften Widerstand und der dritten
Diode ist im wesentlichen konstant. Auf diese Weise kann an
dem ersten Anschluss des fünften Widerstandes eine tempera
turkonstante Spannung abgegriffen werden.
Die erfindungsgemäße Bandgap-Schaltung ermöglicht es also,
eine temperaturkonstante Spannung und einen definiert tem
peraturabhängigen Strom zur Verfügung zu stellen, der in
einer entsprechenden Umwandlungsschaltung zu einer definiert
temperaturabhängigen Ausgangsspannung mit vorbestimmter Tem
peraturabhängigkeit umgewandelt wird. Eine bevorzugte Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden an
hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine elektronische Schaltung zum
Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einer definierten Tem
peraturabhängigkeit. Die elektronische Schaltung weist eine
Bandgap-Schaltung 1 und eine Umwandlungsschaltung 2 auf. Die
Bandgap-Schaltung 1 ist eine üblicherweise in integrierten
Schaltungen verwendete Bandgap-Schaltung, mit der eine tem
peraturkonstante Spannung zur Verfügung gestellt wird. Durch
eine geringe Modifikation lässt sich ebenfalls in der Band
gap-Schaltung 1 ein temperaturabhängiger Strom mit einer
definierten Temperaturabhängigkeit erzeugen.
Temperaturkonstante Spannung und temperaturabhängiger Strom
werden in der Umwandlungsschaltung 2 dazu benutzt, eine Span
nung mit definierter Temperaturabhängigkeit zu erzeugen.
Die Bandgap-Schaltung 1 weist einen ersten Transistor T1 auf,
dessen erster Anschluss mit einem hohen Versorgungsspannungs
potenzial VDD verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit
einem ersten Anschluss einer ersten Diode D1 verbunden ist.
An einem zweiten Anschluss der ersten Diode D1 liegt ein
niedriges Versorgungsspannungspotenzial GND, das vorzugsweise
ein Massepotenzial ist, an.
Die Bandgap-Schaltung 1 weist weiterhin einen zweiten Tran
sistor T2 auf, dessen erster Anschluss mit dem hohen Ver
sorgungsspannungspotenzial VDD verbunden ist. Ein zweiter
Anschluss des zweiten Transistors T2 ist mit einem ersten
Anschluss eines ersten Widerstandes R1 verbunden. Ein zweiter
Anschluss des ersten Widerstandes R1 ist mit einem ersten
Anschluss einer zweite Diode D2 verbunden. Ein zweiter
Anschluss der zweiten Diode D2 ist mit dem niedrigen Ver
sorgungsspannungspotenzial GND verbunden.
Zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Transistors T1 und
dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors T2 wird eine
Spannungsdifferenz abgegriffen und einer Verstärkerschaltung
3 zugeführt. Der Ausgang der Verstärkerschaltung 3 stellt
eine Steuerspannung VST zur Verfügung, die mit Steuerein
gängen des ersten Transistors T1 und des zweiten Transistors
T2 verbunden ist, so dass die Transistoren T1, T2 auf einen
Arbeitspunkt geregelt werden, d. h. die Steuerspannung VST
wird so geregelt, dass die Spannungen an dem zweiten
Anschluss des ersten Transistors T1 und dem zweiten Anschluss
des zweiten Transistors T2 gleich sind. Die Steuerspannung VST
am Ausgang der Verstärkerschaltung 3 weist eine Temperatur
abhängigkeit mit einem positiven Temperaturgradienten auf.
Die Bandgap-Schaltung 1 weist einen dritten Transistor T3
auf, dessen erster Eingang mit dem hohen Versorgungsspan
nungspotenzial VDD verbunden ist. Ein zweiter Eingang des
dritten Transistors T3 ist mit einem ersten Eingang eines
zweiten Widerstandes R2 verbunden. Ein zweiter Anschluss des
zweiten Widerstandes ist mit einem ersten Anschluss einer
dritten Diode D3 verbunden. Ein zweiter Anschluss der dritten
Diode D3 ist mit dem niedrigen Versorgungsspannungspotenzial
GND verbunden.
In der Bandgap-Schaltung 1 kann an dem ersten Anschluss des
zweiten Widerstandes R2 eine temperaturkonstante Ausgangs
spannung Vkonst abgegriffen werden. Die Ausgangsspannung Vkonst
ist über die Temperatur konstant, da sich die temperatur
abhängigen Einzelspannungen über dem zweiten Widerstand R2
und der dritten Diode D3 zu einer konstanten Spannung ad
dieren. Die dritte Diode D3 weist eine negative Temperatur
abhängigkeit auf, wie z. B. -2 mV/K. Der durch den dritten
Transistor T3 fließende Strom I3 fließt durch den zweiten
Widerstand R2 und ruft dort einen Spannungsabfall mit positi
ver Temperaturabhängigkeit hervor, in diesem Fall bevorzugt
+2 mV/K.
Die Temperaturabhängigkeit des Stromes I3 entsteht durch die
temperaturabhängige Steuerspannung VST, die von der Verstär
kerschaltung 3 ausgegeben wird. Die Steuerspannung VST liegt
an dem Steuereingang des dritten Transistors T3 an, wodurch
der Stromfluss durch den dritten Transistor T3 gesteuert
wird. Die Temperaturabhängigkeit der Steuerspannung VST ist
abhängig von der Temperaturspannung VT, dem natürlichen Loga
rithmus des Flächenverhältnisses zwischen der aktiven Dioden
fläche AD2 der zweiten Diode D2 und der Diodenfläche AD1 der
ersten Diode D1, sowie dem ersten Widerstand R1. Bei einem
Flächenverhältnis größer als 1 folgt daraus eine positive
Temperaturabhängigkeit der Steuerspannung und somit eine
positive Temperaturabhängigkeit des Stromes I3. Über den Ver
stärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 3, dem Widerstands
wert R3, dem Flächenverhältnis zwischen der zweiten Diode D2
und der ersten Diode D1 lässt sich der Gradient der Tempera
turabhängigkeit bestimmen.
Vorzugsweise ist der Widerstandswert des zweiten Widerstandes
R2 durch den ersten Widerstand R1 und die gewünschte Tempera
turabhängigkeit bestimmt.
Die Bandgap-Schaltung 1 weist weiterhin einen vierten Tran
sistor T4 auf, dessen erster Anschluss mit dem hohen Ver
sorgungsspannungspotenzial VDD verbunden ist. An dem zweiten
Anschluss des vierten Transistors T4 kann ein Strom IT abge
griffen werden, der, gesteuert durch die temperaturabhängige
Steuerspannung VST am Ausgang der Verstärkerschaltung 3, eine
über das Flächenverhältnis AD2 und AD1 der zweiten Diode D2
und der ersten Diode D1 und der Verstärkungsfaktor der Ver
stärkerschaltung 3 eingestellt werden kann.
Die Transistoren T1 bis T4 sind vorzugsweise als Feldeffekt
transistoren ausgebildet, insbesondere als p-Kanal-Feld
effekttransistoren. Als Dioden werden vorzugsweise
Bipolartransistoren verwendet, dessen Basiskontakt mit dem
Kollektoranschluss verbunden ist und so auf gleichem Poten
zial, nämlich dem niedrigen Versorgungsspannungspotenzial
GND, wie der Kollektoranschluss liegt. Somit wird der erste
Anschluss der ersten, zweiten und dritten Diode jeweils durch
einen Emitter-Anschluss eines Bipolartransistors gebildet,
während Basis und Kollektoranschluss des jeweiligen
Bipolartransistors zueinander kurzgeschlossen jeweils den
zweiten Anschluss der jeweiligen Diode bildet.
Bei Verwendung von gleichen Transistoren T1 bis T4 ergibt
sich für die Temperaturabhängigkeit des Stromes IT:
Die konstante Spannung Vkonst bestimmt sich demgemäß wie
folgt:
wobei VD3 der Schwellspannung über dem p-Übergang der dritten
Diode D3 entspricht.
In der Umwandlungsschaltung 2 wird aus der konstanten Aus
gangsspannung Vkonst und dem temperaturabhängigen Strom IT eine
temperaturabhängige Ausgangsspannung VA erzeugt.
Dazu ist zunächst ein Spannungsfolger 4 vorgesehen, der vor
zugsweise als Differenzverstärker ausgebildet ist. Die tem
peraturkonstante Spannung Vkonst ist an den positiv ver
stärkenden Eingang des Differenzverstärkers 4 angelegt. Da
der Ausgang des Differenzverstärkers 4 direkt auf den negativ
verstärkenden Eingang des Differenzverstärkers 4 rückgekop
pelt ist, arbeitet der Differenzverstärker als Spannungs
folger, d. h. am Ausgang des Differenzverstärkers 4 liegt ent
koppelt von der konstanten Spannung Vkonst eine gleiche Span
nung Vkonst' an. Der Differenzverstärker 4 wird eingesetzt,
damit die konstante Spannung Vkonst aus der Bandgap-Spannung 1
an einen hochohmigen Eingang angelegt ist, so dass möglichst
kein Strom vor dem ersten Anschluss des zweiten Widerstandes
R2 in der Bandgap-Schaltung 1 abfließt. Auf diese Weise kann
verhindert werden, dass das Einstellen der konstanten Span
nung Vkonst durch einen parasitären Stromfluss aus der Band
gap-Schaltung 1 heraus gestört und dadurch erschwert wird.
Die entkoppelte konstante Spannung Vkonst' liegt an einem
ersten Anschluss eines dritten Widerstandes R3 an. Ein zwei
ter Anschluss des dritten Widerstandes R3 ist mit einem
ersten Anschluss eines vierten Widerstandes R4 verbunden. Ein
zweiter Anschluss des vierten Widerstandes R4 ist mit dem
niedrigen Versorgungsspannungspotenzial GND verbunden. Der
erste Anschluss des vierten Widerstandes R4 ist mit einem
ersten Anschluss eines fünften Widerstandes R5 verbunden. Ein
zweiter Anschluss des fünften Widerstandes R5 ist mit dem
zweiten Anschluss des vierten Transistors T4 der Bandgap-
Schaltung 1 verbunden, so dass der temperaturabhängige Strom
IT in den fünften Widerstand R5 und den vierten Widerstand R4
eingeprägt wird. In dem vierten Widerstand R4 fließt dann ein
Strom, der sich aus dem Stromfluss durch den dritten Wider
stand R3 und den fünften Widerstand R5 ergibt.
Die Ausgangsspannung VA der Umwandlungsschaltung 2 liegt an
dem zweiten Anschluss des fünften Widerstandes an. Sie ergibt
sich gemäß folgender Formel:
Man erkennt, dass man bei Kenntnis der Temperaturabhängigkeit
des Stromes IT und des Spannungswertes der konstanten Span
nung Vkonst die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung VA
durch die Widerstände R3, R4 und R5 einstellen kann.
Um keinen Teil des Stromes IT aus dem durch den fünften
Widerstand R5 gebildeten Stromzweig abzuzweigen, wird die
Ausgangsspannung VA über einen Differenzverstärker 5 abge
griffen. Die Ausgangsspannung VA liegt an dem positiv ver
stärkten Eingang des Differenzverstärkers 5 an. Der Dif
ferenzverstärker 5 ist über einen sechsten Widerstand R6 auf
den negativ verstärkenden Eingang des Differenzverstärkers 5
rückgekoppelt. Der negativ verstärkende Eingang des Dif
ferenzverstärkers 5 ist ebenfalls über einen siebten Wider
stand R7 mit dem niedrigen Versorgungsspannungspotenzial GND
verbunden. Über den sechsten Widerstand R6 und den siebten
Widerstand R7 kann der Verstärkungsfaktor des Differenz
verstärkers 5 eingestellt werden, so dass die Ausgangsspan
nung VA zu einer abgreifbaren Ausgangsspannung VA' verstärkt
wird. Dabei wird gemäß dem Verstärkungsfaktor die Temperatur
abhängigkeit ebenfalls verstärkt.
Die abgreifbare Ausgangsspannung VA' wird dann für die Ver
sorgung von Verzögerungsschaltungen oder ähnlichen tempera
turabhängigen Schaltungen, deren Temperaturabhängigkeit kom
pensiert werden soll, zur Verfügung gestellt.
Üblicherweise weisen verwendete Schichtwiderstände ein eige
nes Temperaturverhalten auf. Soweit für den ersten, zweiten,
dritten, vierten und fünften Widerstand R1, R2, R3, R4, R5 der
jeweils gleiche Widerstandstyp verwendet wird, hängt die
erzeugte Ausgangsspannung nur von der konstanten Spannung
Vkonst und dem temperaturabhängigen Strom IT ab, nicht jedoch
vom Schichtwiderstand des verwendeten Widerstandstyps.
Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der
Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl
einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirk
lichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen
wesentlich sein.
T1
erster Transistor
T2
T2
zweiter Transistor
T3
T3
dritter Transistor
T4
T4
vierter Transistor
R1
R1
erster Widerstand
R2
R2
zweiter Widerstand
R3
R3
dritter Widerstand
R4
R4
vierter Widerstand
R5
R5
fünfter Widerstand
R6
R6
sechster Widerstand
R7
R7
siebter Widerstand
1
Bandgap-Schaltung
2
Umwandlungsschaltung
3
Verstärkerschaltung
4
Differenzverstärker
5
Differenzverstärker
VDD hohes Versorgungsspannungspotenzial
GND niedriges Versorgungsspannungspotenzial
D1
VDD hohes Versorgungsspannungspotenzial
GND niedriges Versorgungsspannungspotenzial
D1
erste Diode
D2
D2
zweite Diode
D3
D3
dritte Diode
Vkonst
Vkonst
konstante Spannung
IT
IT
temperaturabhängiger Strom
VA
VA
Ausgangsspannung
VA'
VA'
entkoppelte Ausgangsspannung
Vkonst'
Vkonst'
entkoppelte konstante Spannung
Claims (11)
1. Elektronische Schaltung zum Erzeugen einer Ausgangsspan
nung (VA) mit einer definierten Temperaturabhängigkeit
mit einer Bandgap-Schaltung (1) zum Erzeugen einer definier ten temperaturkonstanten Spannung (Vkonst) und einem tempera turabhängigen Strom (IT), und
mit einer Umwandlungsschaltung (2), die so gestaltet ist, um die Ausgangsspannung (VA) aus dem temperaturabhängigen Strom (IT) und der temperaturkonstanten Spannung (Vkonst) zu erzeu gen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umwandlungsschaltung (2) einen ersten Widerstand (R3) aufweist, an dessen erstem Anschluss die temperaturkonstante Spannung (Vkonst) angelegt ist und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Anschluss eines zweiten Widerstandes (R4) verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstandes (R4) mit einem Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist, und
wobei ein erster Anschluss eines dritten Widerstandes (R5) mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstandes (R3) ver bunden ist,
wobei an einem zweiten Anschluss des dritten Widerstandes (R5) der temperaturabhängige Strom (IT) eingeprägt ist,
wobei die Ausgangsspannung (VA) an dem zweiten Anschluss des dritten Widerstandes (R5) abgreifbar ist.
mit einer Bandgap-Schaltung (1) zum Erzeugen einer definier ten temperaturkonstanten Spannung (Vkonst) und einem tempera turabhängigen Strom (IT), und
mit einer Umwandlungsschaltung (2), die so gestaltet ist, um die Ausgangsspannung (VA) aus dem temperaturabhängigen Strom (IT) und der temperaturkonstanten Spannung (Vkonst) zu erzeu gen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umwandlungsschaltung (2) einen ersten Widerstand (R3) aufweist, an dessen erstem Anschluss die temperaturkonstante Spannung (Vkonst) angelegt ist und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Anschluss eines zweiten Widerstandes (R4) verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstandes (R4) mit einem Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist, und
wobei ein erster Anschluss eines dritten Widerstandes (R5) mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstandes (R3) ver bunden ist,
wobei an einem zweiten Anschluss des dritten Widerstandes (R5) der temperaturabhängige Strom (IT) eingeprägt ist,
wobei die Ausgangsspannung (VA) an dem zweiten Anschluss des dritten Widerstandes (R5) abgreifbar ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsspannung
(VA) mit einem hochohmigen Eingang einer Verstärkerschaltung
(5) verbunden ist, um die Ausgangsspannung (VA) zu
verstärken, so dass beim Abgreifen der verstärkten Ausgangs
spannung (VA') im wesentlichen kein Strom von dem zweiten
Anschluss des dritten Widerstandes (R5) abfließt.
3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die
Bandgap-Schaltung (1) einen ersten Transistor (T1) aufweist,
dessen erster Anschluss mit einem zweiten Versorgungsspannungspotenzial
(VDD) und dessen zweiter Anschluss mit
einem ersten Anschluss einer ersten Diode (D1) verbunden ist,
wobei der zweite Anschluss der ersten Diode (D1) mit dem ersten Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist,
wobei die Bandgap-Schaltung (1) einen zweiten Transistor (T2) aufweist, dessen erster Anschluss mit dem zweiten Ver sorgungsspannungspotenzial (VDD) und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Anschluss eines vierten Widerstandes (R1) verbunden ist,
wobei ein zweiter Anschluss des vierten Widerstandes (R1) mit einem ersten Anschluss einer zweiten Diode (D2) verbunden ist,
wobei der zweite Anschluss der zweiten Diode (D2) mit dem ersten Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist,
wobei zwischen einem Steuereingang des ersten Transistors (T1) und einem Steuereingang des zweiten Transistors (T2) eine Steuerspannung anliegt, die von der Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Transistors (T1) und dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors (T2) ab hängt, so dass die an der Steuerspannung angeschlossenen Transistoren (T1, T2) in einem Arbeitspunkt betrieben werden.
wobei der zweite Anschluss der ersten Diode (D1) mit dem ersten Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist,
wobei die Bandgap-Schaltung (1) einen zweiten Transistor (T2) aufweist, dessen erster Anschluss mit dem zweiten Ver sorgungsspannungspotenzial (VDD) und dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Anschluss eines vierten Widerstandes (R1) verbunden ist,
wobei ein zweiter Anschluss des vierten Widerstandes (R1) mit einem ersten Anschluss einer zweiten Diode (D2) verbunden ist,
wobei der zweite Anschluss der zweiten Diode (D2) mit dem ersten Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist,
wobei zwischen einem Steuereingang des ersten Transistors (T1) und einem Steuereingang des zweiten Transistors (T2) eine Steuerspannung anliegt, die von der Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Transistors (T1) und dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors (T2) ab hängt, so dass die an der Steuerspannung angeschlossenen Transistoren (T1, T2) in einem Arbeitspunkt betrieben werden.
4. Schaltung nach Anspruch 3, wobei die erste und die
zweite Diode (D1, D2) eine gleiche Temperaturabhängigkeit
aufweisen.
5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Bandgap-
Schaltung (1) einen dritten Transistor (T4) aufweist, dessen
erster Anschluss mit dem zweiten Versorgungsspannungs
potenzial (VDD) verbunden ist und an dessen zweitem Anschluss
der temperaturabhängige Strom (IT) abgreifbar ist, wobei an
einem Steuereingang des dritten Transistors (T4) die Steuer
spannung angelegt ist.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die
Bandgap-Schaltung (1) einen vierten Transistor (T3) aufweist,
dessen erster Anschluss mit dem zweiten Versorgungsspannungs
potenzial (VDD) und dessen zweiter Anschluss mit dem ersten
Anschluss eines fünften Widerstandes (R2) verbunden ist,
wobei ein zweiter Anschluss des fünften Widerstandes (R2) mit einem ersten Anschluss einer dritten Diode (D3) verbunden ist,
wobei ein zweiter Anschluss der dritten Diode (D3) mit dem ersten Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist,
wobei ein Steuereingang des Vierten Transistors (R2) mit der Steuerspannung verbunden ist,
wobei die temperaturkonstante Spannung (Vkonst) an dem zweiten Anschluss des vierten Transistors (T3) abgreifbar ist.
wobei ein zweiter Anschluss des fünften Widerstandes (R2) mit einem ersten Anschluss einer dritten Diode (D3) verbunden ist,
wobei ein zweiter Anschluss der dritten Diode (D3) mit dem ersten Versorgungsspannungspotenzial (GND) verbunden ist,
wobei ein Steuereingang des Vierten Transistors (R2) mit der Steuerspannung verbunden ist,
wobei die temperaturkonstante Spannung (Vkonst) an dem zweiten Anschluss des vierten Transistors (T3) abgreifbar ist.
7. Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Temperaturabhängig
keit der dritten Diode (D3) etwa -2 mV/K beträgt.
8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der vierte
und/oder der fünfte Widerstand (R1/R2) eine Temperatur
abhängigkeit aufweist.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der
erste, zweite, dritte und/oder vierte Transistor (T1, T2, T3,
T4) ein Feldeffekttransistor ist.
10. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei min
destens eine der ersten, zweiten und dritten Diode (D1, D2,
D3) als Bipolar-Transistor ausgebildet ist, dessen Basis-
Anschluss jeweils auf gleichem Potenzial zu ihren zweiten
Anschlüssen liegen.
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die
aktiven Flächen der ersten Diode (D1) und der zweiten Diode
(D2) ein vorbestimmtes Flächenverhältnis aufweisen.
Priority Applications (2)
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