DE2134774B2 - Circuit arrangement for stabilizing a current - Google Patents
Circuit arrangement for stabilizing a currentInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung eines zwischen einer ersten und einer /weiten Klemme fließenden Stromes, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs angegeben ist.The invention relates to a circuit arrangement for stabilizing one between a first and a / wide terminal current flowing, as indicated in the preamble of the claim.
Stromstabilisierungsschaltungen können dazu verwendet werden, den Basis-Emiüer-Übergang eines Transistors so vorzuspannen, da3 am Kollektor ein vorbestimmten Strompegel für die Vorspannung eines weiteren 1 lalblciterverstärkers zur Verfügung steht. Sie können auch als Zweipol-Stromregler verwendet werden, um einen Verbraucher gegen Schwankungen der Betriebsspannung zu stabilisieren.Current stabilization circuits can be used to control the base-emitter junction of a To bias the transistor so that a predetermined current level at the collector for the bias of a Another 1 lalblciter amplifier is available. They can also be used as a two-pole current regulator to stabilize a consumer against fluctuations in the operating voltage.
Aus der US-Patentschrift 29 91 407 ist eine Stromstabilisierungsschaltung mit einer ersten und einer zweiten Stromklemme zum Anschluß an eine Spannung bekannt, welche ferner einen ersten und einen zweiten Transistor aufweist, deren erster als Emitterfolger in einem Gegenkopplungszweig mit seiner Basis an den Kollektor und mit seinem Emitter an die Basis des zweiten angeschlossen ist und weiterhin mit seinem Emitter über einen Widerstand mit dem Emitter des zweiten Transistors und der zweiten Stromquelle verbunden ist, und deren Kollektoren über eine Koppelschaltung mit der ersten Stromquelle verbunden sind. Hierbei wird der Emitterstrom — und damit auch der Kollektorstrom — des ersten Transistors indirekt durch die Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors bestimmt, die wiederum gleich dem Spannungsabfall am Emitterwiderstand des ersten Transistors ist. Der Kollektorstrom des zweiten Transistors wird dagegen durch den Spannungsabfall an einem Widerstand der erwähnten Koppelschaltung bestimmt, der vom Verbindungspunkt des Kollektors des zweiten Transistors mit der Basis des ersten Transistors zu einem Festpotential geführt ist. Die Kollektorspannung des zweiten Transistors ist ein Mehrfaches seiner Basis-Emitter-Spannung, die durch die Gegenkopplungswirkung infolge des Emitterwiderstandes des ersten Transistors bestimmt ist.From US Pat. No. 2,991,407 a current stabilization circuit is disclosed with a first and a second current terminal for connection to a voltage known, which also have a first and a second Has transistor, the first of which as an emitter follower in a negative feedback branch with its base to the Collector and with its emitter is connected to the base of the second and continues with his Emitter through a resistor to the emitter of the second transistor and the second current source is connected, and their collectors are connected to the first current source via a coupling circuit are. Here, the emitter current - and thus also the collector current - of the first transistor becomes indirect determined by the base-emitter voltage of the second transistor, which in turn is equal to the voltage drop at the emitter resistance of the first transistor. The collector current of the second transistor is against it determined by the voltage drop across a resistor of the coupling circuit mentioned, that of the connection point the collector of the second transistor with the base of the first transistor to a fixed potential is led. The collector voltage of the second transistor is a multiple of its base-emitter voltage, due to the negative feedback effect due to the emitter resistance of the first transistor is determined.
Aus der US-Patentschrift 33 91 311 ist ein Verbundtransistor konstanter Stromverstärkung bekannt, bei welchem Kollektor und Basis eines Einzeltransistors mit der Basis eines zweiten Einzeltransisiors verbunden sind und die beiden Emitter dieser beiden Transistoren ebenfalls zusammengeschaltet sind. Ein dem Basiszusammenschaltungspunkt zugeführter Eingangsstrom verteilt sich im Verhältnis der jeweiligen Emitterflächen auf die beiden Einzeltransistoren, so daß die Gesamtstromverstärkung des Kombinationstransistors durch das Verhältnis ihrer Emitterströme bestimmt wird, die ihrerseits von den jeweiligen Emitterflächen abhängen.From US Pat. No. 3,391,311, a composite transistor of constant current gain is known at which collector and base of a single transistor are connected to the base of a second single transistor and the two emitters of these two transistors are also connected together. One the base interconnection point The input current supplied is distributed in the ratio of the respective emitter areas on the two individual transistors, so that the total current gain of the combination transistor through the ratio of their emitter currents is determined, which in turn depend on the respective emitter areas.
Schließlich ist aus der Zeitschrift »Electronics« vom 28. April 1969, Seiten 140/141, eine Stromstabilisierungsschaltung bekannt, welche einen Stromverstärker definierter Stromverstärkung mit drei Anschlüssen verwendet. Eingangsanschluß und Ausgangsanschluß des Stromverstärkers sind mit den Kollektoren eines ersten bzw. zweiten Transistors verbunden. Der Ausgangsanschluß des Stromverstärkers ist ferner mit der Basis des ersten Transistors und dessen Emitter wiederum mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist. Der dem Eingangs- und Ausgangskreis des Stromverstärkers gemeinsame Anschluß ist mit der ersten Klemme der Stabilisierungsschaltung verbunden, während deren zweite Klemme an den Emitter des ersten Transistors galvanisch angeschlossen ist, an die außerdem der Emitter des zweiten Transistors über die Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem sich selbst vorspannenden dritten Transistors angeschaltet ist. Der Stabilisierungswert des von dieser Schaltung bestimmten Stromes wird durch die Kollektorstromkennlinie des zweiten und dritten Transistors bestimmt, wobei der dritte Transistor mit dem zweiten Transistor im Sinne einer Verringerung der zwischen ihren Basis- und Kollektorströmen herrschenden Stromverstärkung, insbesondere bei relativ niedrigen Stromwerten, zusammenwirken. Aus diesem Grunde kann die bekannte Schaltung nicht ohne weiteres ihren Betriebszustand erreichen, sondern man muß eine anfängliche Stromeinspeisung vorsehen, um die Transistoren überhaupt erst in ihren Leitungszustand.zu bringen.Finally, from the magazine "Electronics" of April 28, 1969, pages 140/141, a current stabilization circuit is known which uses a current amplifier with a defined current gain with three connections. The input terminal and output terminal of the current amplifier are connected to the collectors of a first and second transistor, respectively. The output terminal of the current amplifier is also connected to the base of the first transistor and the emitter of which is in turn connected to the base of the second transistor . The connection common to the input and output circuit of the current amplifier is connected to the first terminal of the stabilization circuit, while its second terminal is galvanically connected to the emitter of the first transistor, to which the emitter of the second transistor is also connected to itself via the series connection of a resistor biasing third transistor is turned on. The stabilization value of the current determined by this circuit is determined by the collector current characteristic of the second and third transistor, the third transistor interacting with the second transistor to reduce the current gain between their base and collector currents, especially at relatively low current values. For this reason, the known circuit cannot easily reach its operating state, but an initial current feed must be provided in order to bring the transistors into their conduction state in the first place.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromsiabiüsierungsschaltung der vorausgesetzten Art zu beschaffen, die aus einer Spannungsquelle, deren Spannung über einen weiten Bereich schwanken kann, einen relativ konstanten Strom vorbestimmten Wertes liefert, und die sich besonders für die Herstellung in Form einer monolithischen integrierten Schaltung eignet.The invention is based on the object of providing a current sizing circuit of the type required to procure from a voltage source, the voltage of which can fluctuate over a wide range, supplies a relatively constant current of a predetermined value, and which is particularly suitable for production in Form of a monolithic integrated circuit is suitable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features cited in the characterizing part of claim 1 solved.
Im Gegensatz zu der zuletzt erwähnten Literaturstelle zeigt sich die erfindungsgemäße Schaltung durch bessere Anlaufeigenschaften aus, weil bei ihr die als nichtlinearer Widerstand wirkende Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem sich selbst vorspannenden Transistor durch einen linearen Widerstand ersetzt ist.In contrast to the last mentioned reference shows the circuit according to the invention by better starting properties, because with her the than Non-linear resistance acting in series of a resistor with a self-biasing one Transistor is replaced by a linear resistor.
Der Stabilisierungsweit wird durch den Quotienten der Emitter-Basis-Spannung des ersten Transistors und die Größe dieses linearen Widerstandes bestimmt. Dieser Ersatz des nichtlinearen Widerstandes durch ein lineares Widerstandseleipent ist ferner von besonderem Vorteil, wenn die Stromstabilisierungsschaltung in Reihe mit einem Widerstand betrieben wird, an dem eine nennenswerte Spannung abfallen soll. So lassen sich beispielsweise Spannungen bis hinauf zu 10 Volt inThe stabilization width is determined by the quotient of the emitter-base voltage of the first transistor and determines the size of this linear resistance. This replacement of the non-linear resistance by a linear resistance element is also of particular advantage if the current stabilization circuit in FIG Series is operated with a resistor across which a significant voltage should drop. Let it be For example, voltages up to 10 volts in
einfacher Weise durch die Wahl eines geeigneten Widerstandsverhältnisses realisieren, das bekanntlich in integrierten Schaltungen mit großer Genauigkeit eingehalten werden kann.simply by choosing a suitable resistance ratio, which is known in integrated circuits can be adhered to with great accuracy.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert.The invention is explained in detail below with reference to the drawing.
Sämtliche Bauelemente der Schaltung eignen sich für die Herstellung in integrierter Form auf einem monolithischen Schaltungsplättchen.All components of the circuit are suitable for production in an integrated form on one monolithic circuit board.
Eine Betriebsspannungsquelle (B+) ist zwischen zwei Klemmen 11 und 12 geschaltet, wobei die Klemme 12 an den Null- oder Massepol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. Zwischen den Klemmen 11 und 12 liegt eine Vorspannanordnung, wie sie z. B. zum Vorspannen eines in Kaskadenschaltung ausgelegten Differenzverstärkers (nicht gezeigt) in integrierter Schaltung verwendet werden kann. Die Vorspannanordnung enthält die Reihenschaltung zweier als Dioden geschalteter npn-Transistoren 13 und 14, eines Spannungsabfallwiderstandes 16, eines als Diode geschalteten pnp-Transistors f7, einer zweipoligen Stromstabilisierschaltung 20 und eines als Diode geschalteten npn-Transistors 18.An operating voltage source (B +) is connected between two terminals 1 1 and 12, terminal 12 being connected to the zero or ground pole of the operating voltage source. Between the terminals 11 and 12 is a biasing arrangement, such as. B. can be used to bias a cascaded differential amplifier (not shown) in an integrated circuit. The biasing arrangement contains the series connection of two npn transistors 13 and 14 connected as diodes, a voltage drop resistor 16, a pnp transistor f7 connected as a diode, a two-pole current stabilizing circuit 20 and an npn transistor 18 connected as a diode.
Die als Dioden geschalteten Transistoren 13, 14, 17 und 18 stellen eine beispielsweise Anordnung dar, in Verbindung mit der die Stromstabilisierschaltung 20 verwendet werden kann. Bei diesen Transistoren 13, 14, 17 und 18 sowie bei einem weiteren als Diode geschalteten pnp-Transistor 23 sind jeweils Kollektor und Basis zusammengeschallet. Dadurch ergibt sich ein zweipoliges Diodenelement mit den Eigenschaften ciks üblichen Halbleitergleichrichters.The transistors 13, 14, 17 and 18 connected as diodes represent an arrangement, for example, in FIG Connection with which the current stabilizing circuit 20 can be used. With these transistors 13, 14, 17 and 18 as well as a further pnp transistor 23 connected as a diode are each collector and base sounded together. This results in a two-pole diode element with the properties ciks usual semiconductor rectifier.
Die Stromstabilisierschaltung 20 hat zwei Hauptstromwege. Der erste besteht aus einem Widerstand 21, der Emitter-Kollektor-Strecke eines npn-Transistors 22 und dem als Diode geschalteten pnp- Transistor 23. Der zweite besteht aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines npn-Transistors 26 und der Kolleklor-Emitter-Strecke eines pnp-Transistors 27.The current stabilizing circuit 20 has two main current paths. The first consists of a resistor 21, the emitter-collector path of an npn transistor 22 and the pnp transistor 23 connected as a diode The second consists of the emitter-collector path of an npn transistor 26 and the collector-emitter path a pnp transistor 27.
Der Widerstand 21 ist zwischen Basis und Emitter des Transistors 26 geschaltet. Basis und Emitter des Transistors 22 sind an den Kollektor bzw. die Basis des Transistors 26 angeschlossen, so daß zwischen Kollektor und Basis des Transistors 26 eine Gegenkopplung (negative Rückkopplung) besteht.The resistor 21 is connected between the base and emitter of the transistor 26. Base and emitter of the Transistors 22 are connected to the collector or the base of transistor 26, so that between collector and the base of the transistor 26 has negative feedback.
Dei als Diode geschaltete Transistor 23 und der Transistor 27 liegen mit ihren Eingangskreisen (Basis-Emitter-Kreisen) parallel und sind so eingerichtet, daß ihre Stromleitungseigenschaften proportional (z. B. gleich) sind. Die Anordnung der Transistoren 23 und 27 arbeitet daher als Stromumkehrverstärker, der im vorliegenden Fall beispielsweise den Verstärkungsgrad — I haben soll. Dieser Stromumkehrverstärker hat einen Eingangsanschluß, einen Ausgangsanschluß und einen Eingang und Ausgang gemeinsamen Anschluß. Der Eingangsanschluß befindet sich am Verbindungspimkt zwischen Basis und Kollektor des Transistors 23 und der Basis des Transistors 27. Der Ausgangsanschluß befindet sich am Kollektor des Transistors 27. Der den Eingangs- und den Ausgangsstrom rückleitende gemeinsame Anschluß befindet sich am Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 23 und 27.The transistor 23, which is connected as a diode, and the transistor 27 have their input circuits (base-emitter circuits) parallel and are set up in such a way that their power conduction properties are proportional (e.g. equal). The arrangement of the transistors 23 and 27 therefore works as a current reversing amplifier, which is in the In the present case, for example, the gain - I should have. This current reversing amplifier has an input port, an output port, and an input and output common port. The input port is at the connection point between the base and collector of transistor 23 and the base of transistor 27. The output terminal is located at the collector of transistor 27. The common one that conducts the input and output currents back The connection is at the junction of the emitters of transistors 23 and 27.
Der positive Pol der Stromstabilisierschaltung 20 befindet sich am Verbindungspunkt der Emitter der pnp-Transistoren 23 und 27, während der negative Pol sich am Emitter des npn-Transistors 26 befindet. Die Stromstabilisierschaltung 20 hält auch bei Schwankungen der Betriebsspannung ß+ oberhalb eines gegebenen Schwellwertes einen vorbestimmten Stromfluß zwischen den beiden genannten Polen sowie durch die Vorspann- oder Vorstromschaltung 13, 14, 16, 17, 18 aufrecht. Die Spannungsabfällle an den einzelnen Bauelementen dieser Vorstromschaltung sind daher gegen solche Betriebsspannungsschwankungen stabilisiert. Und zwar bewirkt die Stromstabilisierschaltung 20 diese Stabilisierung auf folgende Weise.The positive pole of the current stabilizing circuit 20 is located at the connection point of the emitter of the pnp transistors 23 and 27, while the negative pole is located at the emitter of the npn transistor 26. The current stabilizing circuit 20 also holds in the event of fluctuations the operating voltage ß + above a given threshold value a predetermined current flow between the two mentioned poles as well as through the bias or bias circuit 13, 14, 16, 17, 18 upright. The voltage drops across the individual components of this bias circuit are therefore stabilized against such fluctuations in operating voltage. Namely, the current stabilizing circuit 20 operates this stabilization in the following way.
Es sei angenommen, daß die Transistoren 23 und 27 im wesentlichen identische Bauelemente und dicht beieinander auf einem integrierten Schaltungsplättchen angeordnet sind. Sie sind daher wegen ihrer räumlichen Nähe den gleichen thermischen Umgebungseinflüssen ausgesetzt. Sie haben im wesentlichen gleiche Kollektorströme, wenn ihre Eingangskreise parallel geschaltet sind. Die Basisströme sind normalerweise klein gegenüber den Kollektorströmen, so daß sie bei der folgenden Erläuterung vernachlässigt werden können.Assume that the transistors 23 and 27 are substantially identical components and tight are arranged side by side on an integrated circuit board. They are therefore because of their spatial Proximity exposed to the same thermal environmental influences. They have essentially the same collector currents, if their input circuits are connected in parallel. The base currents are usually small compared to the collector currents, so that they can be neglected in the following explanation.
In der Anordnung fließt im wesentlichen die Hälfte des den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 23 und 27 angelieferten Stromes durch den ersten Stromweg mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 23, der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 22 und dem Widerstand 21. Die andere Hälfte des angelieferten Stromes fließt durch den zweiten Stromweg mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 27 und der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 26.Substantially half of the interconnected emitters of the transistors flow in the arrangement 23 and 27 delivered current through the first current path with the emitter-collector path of the Transistor 23, the collector-emitter path of transistor 22 and resistor 21. The other Half of the current supplied flows through the second current path with the emitter-collector path of transistor 27 and the collector-emitter path of transistor 26.
Der Kollektor des Transistors 26 wird auf einer Spannung 2 VV in bezug auf die Emitterspannung gehalten, wobei Vm die Spannung an einem dürchlaßgespannten Basis-Emitter-Übergang: ist (annähernd 0,6 Volt bei einem integrierten Siliciumtransistor). Die Basis-Emitter-Spannung des als Emitterverstärker geschalteten Transistors 26 wird durch die Gegenkopplung vom Kollektor zur Basis aufgrund der Emitterfolgerwirkung des Transistors 22 geregelt.The collector of transistor 26 is held at a voltage of 2 volts relative to the emitter voltage, where Vm is the voltage across a low-voltage base-emitter junction: (approximately 0.6 volts for an integrated silicon transistor). The base-emitter voltage of the transistor 26 connected as an emitter amplifier is regulated by the negative feedback from the collector to the base due to the emitter follower effect of the transistor 22.
Durch die Gegenkopplung wird die Kollektorspannung des Transistors 26 erniedrigt, solange die Rückkopplungsschleifen-Verstärkung einigermaßen groß ist. Die Gegenkopplung ist nichtlinear und arbeitet nur dann mit nennenswerter Verstärkung, wenn der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 26 durchlaßgespannt ist. Duich die Gegenkopplung wird daher am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 26 ein Spannungsabfall von 1 · Viii; aufrechterhalten. Diese Spannung bestimmt den Strom durch den Widerstand 21, der über den Transistor 22 von dessen Emitter geliefert werden muß. Dieser Strom hält am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 22 einen Spannungsabfall von 1 ■ Vm; aufrecht.The negative feedback lowers the collector voltage of transistor 26 as long as the feedback loop gain is reasonably large. The negative feedback is non-linear and only works with a significant gain when the base-emitter junction of the transistor 26 is forward-biased. Due to the negative feedback, a voltage drop of 1 · Viii; maintain. This voltage determines the current through the resistor 21, which must be supplied via the transistor 22 from its emitter. This current holds a voltage drop of 1 .mu.Vm at the base-emitter junction of transistor 22 ; upright.
Der Kollektor des Transistors 26 wird auf einer Spannung von 2 · Vm; in bezug auf seine Emitterspannung durch erstens die Spannungsregelwirkung der die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 26 konstanthaltenden Gegenkopplung, zweitens die Stromregelwirkung der geregelten Spannung am Widerstand 21, die den Emitterstrom im Basis-Emitteriibergang des Transistors 22 stabil hält, und drittens den Spannungsabfall am Basis-Emitterübergang des Transistors 26, der durch den stabilisierten Emitterstrom stabilisiert ist, gehalten. Dies ergibt sich daraus, daß die Kolleklor-Emitter-Spannung des Transistors 26 gleich der Summe der stabilisierten Spannungen an den Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 26 und 22 i st.The collector of transistor 26 is at a voltage of 2 · Vm; With regard to its emitter voltage through firstly the voltage regulating effect of the negative feedback that keeps the base-emitter voltage of transistor 26 constant, secondly the current regulating effect of the regulated voltage at resistor 21, which keeps the emitter current in the base-emitter junction of transistor 22 stable, and thirdly the voltage drop at Base-emitter junction of the transistor 26, which is stabilized by the stabilized emitter current, held. This results from the fact that the collector-emitter voltage of the transistor 26 is equal to the sum of the stabilized voltages at the base-emitter junctions of the transistors 26 and 22 i.
Damit die Emitterfolgerwirkung im Transistor 22 erhalten bleibt, muß dessen Kollektor gegenüber der Basis sperrgespannt gehalten werden. Der Stromum-So that the emitter follower effect is retained in the transistor 22, the collector must opposite the Base can be kept tensioned. The Stromum-
kehrverstärker mit den Transistoren 23 und 27 muß, damit er arbeitet, eingangsseitig an dem als Diode geschalteten Transistor 23 einen Spannungsabfall von mindestens 1 · Vm aufweisen. Die Stromstabilisierschaltung 20 muß also, damit sie als Konstantstrom-Zweipol arbeitet, mit Spannungen von annähernd 3 · Vm. (d. h. 1,8 Volt für Siliciumtransistoren) versorgt werden.Reversing amplifier with transistors 23 and 27 must, in order for it to work, have a voltage drop of at least 1 · Vm on the input side of transistor 23, which is connected as a diode. The current stabilizing circuit 20 must therefore, so that it operates as a constant current two-terminal network, with voltages of approximately 3 · Vm. (ie 1.8 volts for silicon transistors).
Es soll jetzt die Arbeitsweise der Stromstabilisierschaltung bei Speisespannungen, die ausreichen, um alle ihre Transistoren normal gespannt zu halten, betrachtet werden. Die Größe des konstanten Stromes ist gleich der Summe des Stromes im Widerstand 21 und des Emitterstromes des Transistors 26. Wegen der vorausgesetzten Eigenschaften der Transistoren 23 und 27 sind diese beiden Ströme im wesentlichen gleich. Der Strom im Widerstand 21 ist auf denjenigen Wert begrenzt, der nötig ist, um an ihm eine Spannung zu erzeugen, die gleich ist dem Vm; des Transistors 26 bei gleichem Stromdurchgang. Dieser Strom kann beispielsweise mit Hilfe der bekannten Diodengleichung ermittelt werden:Let us now consider the operation of the current stabilizing circuit at supply voltages that are sufficient to keep all of its transistors normally charged. The magnitude of the constant current is equal to the sum of the current in resistor 21 and the emitter current of transistor 26. Because of the presupposed properties of transistors 23 and 27, these two currents are essentially the same. The current in resistor 21 is limited to that value which is necessary to generate a voltage across it which is equal to Vm; of transistor 26 with the same current passage. This current can be determined, for example, with the help of the well-known diode equation:
I, = I, =
qVqV
"Ο-"Ο-
wobei:whereby:
I0 — Emitterstrom des Transistors 26 in Ampere;
Λ = Sättigungsstrom des Transistors 26 I 0 - emitter current of transistor 26 in amps;
Λ = saturation current of transistor 26
(typischerweise 0,2 χ 10-l5 Ampere für(typically 0.2 χ 10- l5 amps for
integrierte Transistoren);
c = Basis des natürlichen Logarithmus;
q - Ladungeines Elektrons in Coulomb;
V = Basis-Emitterspannung des Transistors 26integrated transistors);
c = base of natural logarithm;
q - charge of an electron in coulombs;
V = base-emitter voltage of transistor 26
in Volt;in volts;
k = Boltzmannsche Konstante;
T = Betriebstemperatur in Grad Kelvin. k = Boltzmann's constant;
T = operating temperature in degrees Kelvin.
Wie oben erwähnt, ist die Basis-Emitterspannung des Transistors 26 gleich dem Produkt des Wertes des Widerstands 21 und des Stromes im Transistor 22, der bei den angegebenen Bedingungen im wesentlichen gleich /t. ist. Setzt man in der obigen Gleichung I,R für die Spannung Vein, so ergibt sich:As mentioned above, the base-emitter voltage of transistor 26 is equal to the product of the value of resistor 21 and the current in transistor 22, which under the specified conditions is substantially equal to / t . is. If one substitutes I, R for the voltage Vein in the above equation, the result is:
die, wenn man die natürlichen Logarithmen jeder Seite der Gleichung nimmt, sich wie folgt umschreiben läßt:which, if one takes the natural logarithms of each side of the equation, can be rewritten as follows:
InI..InI ..
/ll/v =/ ll / v =
krkr
Der Wert von !lL kann für eine typische TemperaturThe value of ! LL can be for a typical temperature
1
von 300" K als 26 χ 10 ' approximiert werden. 1
of 300 "K can be approximated as 26 χ 10 '.
Der Wert des Widerstands 21 kann daher für einen gewünschten Strom aus der folgenden Gleichung errechnet werden:The value of the resistor 21 can therefore for a desired current from the following equation can be calculated:
K„ = 26 χ K)K "= 26 χ K)
InI,- InI, I,InI, - InI, I,
Statt dessen kann der Wert des Widerstands 21 auch dadurch mit annehmbarer Genauigkeit approximiert werden, daß man für Vm den Wert von 0,6 Voll voraussetzt und in die folgende Gleichung einsetzt:Instead, the value of resistor 21 can also be approximated with acceptable accuracy by assuming the value of 0.6 full for Vm and inserting it into the following equation:
R21 (Ohm) = 2 χ R 21 (Ohm) = 2 χ
0.6(VoIt)0.6 (VoIt)
j ItItKI Ji lit j ItItKI Ji lit
wobeiwhereby
Inimuni = der konstante Strom des zweipoligen Stromstabilisiernetzwerkes (Stromstabilisierschaltung). Inimuni = the constant current of the two-pole current stabilizing network (current stabilizing circuit).
Eine genauere Wahl des Widerstandswertes mit Hilfe dieser Methode kann dadurch geschehen, daß man den genauen Basis-Emitterspannungsabfall des Transistors 26 für einen gegebenen Strom aus den Kennlinien des Transistors ermittelt.A more precise choice of the resistance value with the help of this method can be done by using the exact base-emitter voltage drop of the transistor 26 is determined for a given current from the characteristics of the transistor.
Bei einer typischen Anordnung mit einem Wert des Widerstands 21 von 15 Kiloohm liefert die Stromstabilisierschaltung 20 einen im wesentlichen konstanten Strom von 80 Mikroampere selbst dann, wenn die angelegte Spannung um das Mehrfache des für die Begrenzungswirkung erforderlichen Schwcllwertes schwankt. ]e nach der Konstruktion der Transistoren 22 und 27 im Hinblick auf ihre Kollektor-Basis-Spannungsdurchbtuchseigenschaftcn kann die Stromstabilisierschaltung 20 eine angelegte Spannung (B+) von bis zu 30 Volt oder sogar noch mehr bei nach wie vor im wesentlichen konstantgehaltencm Stromfluß von 80 Mikroampere verarbeiten.In a typical arrangement with a resistor 21 value of 15 kilohms, the current stabilizing circuit 20 supplies a substantially constant current of 80 microamps even when the applied voltage fluctuates by a multiple of the threshold value required for the limiting effect. After designing transistors 22 and 27 for their collector-base voltage breakdown properties, current stabilizing circuit 20 can handle an applied voltage (B +) of up to 30 volts or even more while still maintaining a substantially constant current flow of 80 microamps .
Anstelle der npn-Transistoren können auch pnp-Transistoren verwendet werden und umgekehrt, wobei dann die ,Betriebsspannungsquelle entsprechend umzupolen wäre. Statt eines einfachen Stromverstärkers in Form des Transistors 27 mit durch den als Diode geschalteten Transistor 23 übcrbrücktem Basis-Emitter-Übcrgang, der für seinen Betrieb nur sehr kleine Spannungen zwischen gemeinsamem Anschluß und Eingangs- sowie Ausgangsanschluß braucht, kann man auch andere bekannte Slromverstärkcrschaltungen verwenden. Da die Transistoren 22, 23, 26 und 27 konstante Kollckiorströme haben, liefert ein Transistor vom gleichen Leitiingstyp, der seine Basis-Emitter-Vorspannung von einer Anordnung, die einem dieser Transistoren 22, 23, 26 oder 27 ähnlich ist, einen konstanten Kollektorstrom. Ferner kann, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wird, der Widerstand 21 durch die Reihenschaltung eines Widerstands und eines als Diode geschalteten Transistors mit Durchlaßspannung ersetzt werden.Instead of the npn transistors, pnp transistors can also be used are used and vice versa, in which case the polarity of the operating voltage source must be reversed accordingly were. Instead of a simple current amplifier in the form of the transistor 27 with through the as a diode switched transistor 23 bridged base-emitter junction, which is only very small for its operation Voltages between common connection and input and output connection, one can also use other known current amplifier circuits. Since transistors 22, 23, 26 and 27 have constant collision currents, a transistor of the same conduction type provides its base-emitter bias of an arrangement which is similar to one of these transistors 22, 23, 26 or 27, one constant collector current. Furthermore, as will be explained in connection with FIG. 2, the resistor 21 by the series connection of a resistor and a transistor connected as a diode Forward voltage to be replaced.
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Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5453670A | 1970-07-13 | 1970-07-13 | |
| US10552071A | 1971-01-11 | 1971-01-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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