DE19618914C1

DE19618914C1 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Referenzpotentials

Info

Publication number: DE19618914C1
Application number: DE19618914A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2016-05-11
Also published as: EP0806719A2; EP0806719A3; EP0806719B1; US5883543A; DE59704169D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Referenzpotentials mit einem ersten Transistor, dessen Emitter mit einem Bezugspotential verbunden ist und dessen Basis und Kollektor miteinander verschaltet sind, mit einem zweiten Transistor, dessen Basis mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, mit einem ersten Widerstand, der zwischen den Kollektor des ersten Transistors und einem Aus gangsanschluß zum Abgreifen des Referenzpotentials geschaltet ist, mit einem zweiten Widerstand, der zwischen den Kollektor des zweiten Transistors und den Ausgangsanschluß geschaltet ist, mit einem dritten Widerstand, der zwischen den Emitter des zweiten Transistors und das Bezugspotentials geschaltet ist, mit einem dritten Transistor, dessen Basis mit dem Kol lektor des zweiten Transistors und dessen Emitter mit dem Be zugspotential verbunden ist, und mit einer gesteuerten Strom quelle, die zwischen ein Versorgungspotential und den Aus gangsanschluß geschaltet ist und die eingangsseitig mit dem Kollektor des dritten Transistors gekoppelt ist.

Eine derartige, auch Bandgap-Referenz bezeichnete Schaltungs anordnung ist beispielsweise aus Paul R. Gray, Robert G. Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, Se cond Edition, John Wiley and Sons, 1984, S. 293-296 und der EP 0 411 657 A1 bekannt und wird häufig bei integrierten Schaltkreisen als interne Referenzspannungsquelle verwendet. Eine frequenzkompensierte Bandgap-Referenz ist zudem in der GB 2 256 949 A beschrieben.

In Zukunft wird es bei integrierten Schaltkreisen zunehmend wichtiger, daß die Schaltkreise sich zum Zwecke der Stromer sparnis über einen externen Anschluß ein- und ausschalten lassen. Das Ausschalten sollte dabei möglichst schnell erfol gen, um effektiv die Stromaufnahme und damit die Verlustlei stung senken zu können. Ebenso sollte auch die Einschaltzeit möglichst klein gehalten werden, um den Schaltkreis binnen kürzester Zeit in den Arbeitszustand zu bringen. Ein weiteres wichtiges Kriterium von Schaltungsanordnungen zur Erzeugung eines Referenzpoten tials ist das Rauschverhalten. Dies kann durch Kondensatoren zur Bandbegrenzung, die das Rauschen bei hohen Frequenzen wegfiltern, günstig beeinflußt werden. Jedoch steigen durch diese Maßnahmen die Ein- und Ausschaltzeiten des jeweiligen Schaltkreises an.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die trotz guten Rauschver haltens kurze Ein- und Ausschaltzeiten aufweist.

Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Patent anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Vorteilhaft ist, daß die günstigen Ein- und Ausschaltzeiten sowie das günstige Rauschverhalten mit geringstem techni schen Aufwand erreicht wird. Zu diesem Zweck wird eine Kapa zität dem zweiten Widerstand parallel geschaltet. Gegenüber einer Kapazität, die beispielsweise zwischen Basis und Emit ter des dritten Transistors geschaltet ist, kann der als Emitterfolger betriebene vierte Transistor mehr Strom liefern und verkürzt dadurch die Einschaltzeit. Der zur Kapazität parallel liegende zweite Widerstand trägt hingegen zur Ver kürzung der Ausschaltzeit bei. Stabilität und Rauschverhalten bleiben dabei praktisch unverändert. Schließlich wird die Be triebsspannungsunterdrückung bei hohen Frequenzen verbessert.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weist die gesteuerte Stromquelle einen vierten Transistor auf, dessen Kollektor mit dem Versorgungs potential, dessen Emitter mit dem Ausgangsanschluß und dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors verbunden ist. Zwischen Basis und Kollektor des vierten Transistors ist dabei eine weitere Stromquelle geschaltet.

Weiterhin kann die weitere Stromquelle einen fünften Tran sistor aufweisen, dessen Basis mit dem Ausgangsanschluß und dessen Emitter unter Zwischenschaltung eines vierten Wider standes mit dem Bezugspotential verbunden ist. Des weiteren sind ein sechster Transistor, dessen Emitter unter Zwischen schaltung eines fünften Widerstandes mit dem Versorgungspo tential verbunden ist, dessen Kollektor mit der Basis des vierten Transistors verschaltet ist und dessen Basis mit dem Kollektor des fünften Transistors gekoppelt ist, sowie ein siebter Transistor, dessen Basis und Kollektor miteinander sowie mit dem Kollektor des fünften Transistors gekoppelt sind und dessen Emitter unter Zwischenschaltung eines sech sten Widerstandes mit dem Versorgungspotential verbunden ist, vorgesehen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist in die Kollektor leitung des sechsten Transistors in Reihe zur weiteren Strom quelle ein achter Widerstand geschaltet. Dies hat den Vor teil, daß das Rauschen der erfindungsgemäßen Schaltungsanord nung weiter herabgesetzt wird. Das Rauschen der weiteren Stromquelle hat insbesondere bei hohen Frequenzen einen Ein fluß auf das Rauschverhalten der gesamten Schaltungsanord nung. Dies stört vor allem auch dann, wenn bei der weiteren Stromquelle pnp-Transistoren verwendet werden, da diese hin sichtlich des Rauschens und der Größe der parasitären Kapazi täten weit von einem idealen Transistor entfernt sind. Der eingefügte achte Widerstand isoliert insbesondere bei hohen Frequenzen die nicht ideal arbeitende weitere Stromquelle und verbessert so das Rauschverhalten sowie den Ausgangswider stand. Darüber hinaus wird die Stabilität verbessert, da die effektive Kapazität am Ausgang der weiteren Stromquelle nun nicht mehr in so starkem Maße die Phasenreserve der gesamten Schaltungsanordnung beeinflußt. Das Einfügen eines Serienwi derstandes empfiehlt sich insbesondere bei Realisierung von sechstem und siebtem Transistor als pnp-Transistoren an einem Stromausgang der Schaltungsanordnung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Bei der als Ausführungsbeispiel gezeigten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist ein npn-Transistor T1 vorgesehen, dessen Emitter mit einem Bezugspotential M verbunden ist und dessen Basis und Kollektor sowohl miteinander verschaltet als auch über einen gemeinsamen Widerstand R1 mit einem ein Refe renzpotential führenden Ausgangsanschluß U gekoppelt sind. An Basis und Kollektor des Transistors T1 ist die Basis eines npn-Transistors T2 angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand R3 mit dem Bezugspotential M und dessen Kollektor über einen Widerstand R2 mit dem Ausgangsanschluß U gekoppelt ist.

An dem Ausgangsanschluß U ist darüber hinaus der Emitter ei nes npn-Transistor T4 angeschlossen, dessen Kollektor mit einem Versorgungspotential V verbunden ist. Die Basis des Transistors T4 ist mit dem Kollektor eines npn-Transistor T3 verbunden, dessen Emitter an das Bezugspotential M und dessen Basis an den Kollektor des Transistors T2 angeschlossen ist. Dem Widerstand R2 ist eine Kapazität C1 parallel geschaltet.

Die Basis des Transistors T4 ist darüber hinaus über einen Widerstand R8 sowie eine Stromquellenschaltung an das Versor gungspotential V angeschlossen.

Die Stromquellenschaltung weist einen pnp-Transistor T6 auf, dessen Emitter über einen Widerstand R5 mit dem Versorgungs potential V und dessen Kollektor über den Widerstand R8 mit der Basis des Transistors T4 bzw. dem Kollektor des Tran sistors T3 verbunden ist. Die Basis des Transistors T6 ist mit Basis und Kollektor eines pnp-Transistors T7 verschaltet, dessen Emitter über einen Widerstand R6 mit dem Versorgungs potential V gekoppelt ist. Basis und Kollektor des Tran sistors T7 sowie die Basis des Transistors T6 sind darüber hinaus mit dem Kollektor eines npn-Transistors T5 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand R4 an das Bezugspoten tial M angeschlossen ist und dessen Basis mit dem Ausgangsan schluß U verbunden ist.

Neben dem Ausgangsanschluß U, an dem das Referenzpotential abgreifbar ist, kann darüber hinaus ein Ausgangsanschluß I vorgesehen werden, der einen Referenzstrom führt. Dazu ist der Ausgangsanschluß I mit dem Kollektor eines pnp-Tran sistors T8 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand R7 mit dem Versorgungspotential V verbunden ist und dessen Basis mit den Basen der Transistoren T6 und T7 verschaltet ist.

Die Bemessung des Kondensators C1 hängt vom jeweiligen Anwen dungsfall ab, wobei auch hier bei höheren Kapazitäten das Rauschverhalten und bei niedrigeren Kapazitäten das Ein schaltverhalten günstiger wird. Der Widerstand R8 wird so groß wie möglich gewählt, um eine möglichst hohe Isolation zu gewährleisten.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Referenzpotentials mit einem ersten Transistor (T1), dessen Emitter mit einem Bezugspotential (M) verbunden ist und dessen Basis und Kol lektor miteinander verschaltet sind,
mit einem zweiten Transistor (T2), dessen Basis mit der Basis des ersten Transistors (T1) verbunden ist,
mit einem ersten Widerstand (R1), der zwischen den Kollektor des ersten Transistors (T1) und einem Ausgangsanschluß (U) zum Abgreifen des Referenzpotentials geschaltet ist,
mit einem zweiten Widerstand (R2), der zwischen den Kollektor des zweiten Transistors (T2) und den Ausgangsanschluß (U) ge schaltet ist,
mit einem dritten Widerstand (R3), der zwischen den Emitter des zweiten Transistors (T2) und das Bezugspotential (M) ge schaltet ist,
mit einem dritten Transistor (T3), dessen Basis mit dem Kol lektor des zweiten Transistors (T2) und dessen Emitter mit dem Bezugspotential (M) verbunden ist, und mit einer gesteu erten Stromquelle (T4), die zwischen ein Versorgungspotential (V) und den Ausgangsanschluß (U) geschaltet ist und die ein gangsseitig mit dem Kollektor des dritten Transistors (T3) gekoppelt ist, wobei
eine Kapazität (C1) vorgesehen ist, die dem zweiten Wider stand (R2) parallel geschaltet ist,
die gesteuerte Stromquelle (T3, T4) einen vierten Transistor (T4) aufweist, dessen Kollektor mit dem Versorgungspotential (V), dessen Emitter mit dem Ausgangsanschluß (U) und dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors (T3) verbun den ist,
zwischen Basis und Kollektor des vierten Transistors (T4) ei ne weitere Stromquelle (T5, T6, T7, R4, R5, R6) geschaltet ist und
die weitere Stromquelle (T5, T6, T7, R4, R5, R6) aufweist:
Einen fünften Transistor (T5), dessen Basis mit dem Ausgangs anschluß (U) und dessen Emitter unter Zwischenschaltung eines vierten Widerstandes (R4) mit dem Bezugspotential (M) verbun den ist;
einen sechsten Transistor (T6), dessen Emitter (T6) unter Zwischenschaltung eines fünften Widerstandes (R5) mit dem Versorgungspotential (V) verbunden ist, dessen Kollektor mit der Basis des vierten Transistors (T4) verschaltet ist und dessen Basis mit dem Kollektor des fünften Transistors (T5) gekoppelt ist;
einen siebten Transistor (T7), dessen Basis und Kollektor miteinander sowie mit dem Kollektor des fünften Transistors (T5) gekoppelt sind und dessen Emitter unter Zwischenschal tung eines sechsten Widerstandes (R6) mit dem Versorgungspo tential (V) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur weiteren Stromquelle (T6, T7) ein achter Widerstand (R8) geschaltet ist.