DE2166356B2 - CURRENT STABILIZATION CIRCUIT WITH START AID - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromstabilisierungsschaltung mit zwei Stromverstärkern, die je einen Eingangs-, Ausgangs- und gemeinsamen Anschluß haben und zur Regelung des zwischen ihren gemeinsamen Anschlüssen fließenden Stromes zu einer Mitkopplungsschleife zusammengeschaltet sind und deren einer seinen Stromverstärkungsfaktor mit steigendem Strom verringert. ,;· ,.-.-■-, . ■ ΛThe invention relates to a current stabilization circuit with two current amplifiers, each having an input, Have output and common connections and regulate the between their common connections flowing current are interconnected to form a positive feedback loop and its one Current amplification factor reduced with increasing current. ,; ·,.-.- ■ -,. ■ Λ

Stromstabilisierungsschaltungen können dazu verwendet werden, den Basis-Emitter-Übergang eines Transistors so vorzuspannen, daß am Kollektor ein vorbestimmter Strompegel für die Vorspannung eines weiteren Halbleiterverstärkers zur Verfügung steht Oder sie können als Zweipol-Stromregler dazu verwendet werden, einen Verbraucher gegen Schwankungen der Versorgungsquelle zu stabilisieren.Current stabilization circuits can be used to control the base-emitter junction of a Bias transistor so that at the collector a predetermined current level for the bias of a further semiconductor amplifier is available Or they can be used as a two-pole current regulator can be used to stabilize a consumer against fluctuations in the supply source.

Aus der Zeitschrift »Electromcs« vom 28. April 1969, Seite 140 ist eine Stromstabilisierungsschaltung der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der zwei Stromverstärker mit je drei Anschlüssen in Gieichstromkopplung zu einer Mitkopplungsschleife zusammengeschaltet sind, indem jeweils der EingangsanscMuB des einen Stromverstärkers mit dem Ausgangsanschluß dßs anderen zusammengeschaltet ist Einer der Stromverstärker hat eine feste, genau definierte Stromverstärkung und ist beispielsweise ein sogenannter Stromspiegel, während sich die Verstärkung des anderen Stromverstärkers mit zunehmenden Stromwerten vergrößert Der zwischen den beiden gemeinsamen Anschlüssen der beiden Stromverstärker fließende Strom stabilisiert sich im normalen Betrieb auf einen Wert bei dem die Schleifenverstärkung der geschlossenen Mitkopplungsschleife gleich 1 istFrom the magazine »Electromcs« from April 28, 1969, Page 140 is a current stabilization circuit of the type mentioned above is known in which two Current amplifier with three connections each in DC coupling are interconnected to form a positive feedback loop by each of the input terminals of one of the current amplifiers is interconnected with the output terminal of the other one of the current amplifiers has a fixed, precisely defined current gain and is, for example, a so-called current mirror, while the gain of the other current amplifier increases with increasing current values The one flowing between the two common connections of the two current amplifiers In normal operation, the current stabilizes at a value at which the loop gain of the closed Positive feedback loop equals 1

Die Stabilisierungsschaltung der beschriebenen Art ist fähig, aus einer Spannungsquelle, deren Spannung über einen weiten Bereich schwanken kann, einen relativ konstanten Strom vorbestimmten Wertes zu liefern, und sie ist ferner besonders für die Herstellung in Form einer monolithischen integrierten Schaltung geeignet. Sie kann aufgefaßt werden als Parallelschaltung zweier Zweige, deren einer die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors und dessen Emitter-Gege.ikopplungsimpedanz und deren anderer die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors enthält. Wenn die Schaltung in Betrieb gesetzt wird, muß als Startbedingung zum ersten Transistor ein ausreichender, wenn auch kleiner Basisstrom fließen, so daß dessen Kollektor-Emitter-Strecke einen geringen Strom führen kann, der über den Gleichstromverstärker zur weiteren Erhöhung des anfänglich sehr geringen Basisstroms rückgekoppelt wird. Bald stellt sich jedoch ein sehr stabiles Gleichgewicht zwischen den Strömen in den beiden Parallelzweigen ein, nämlich dann, wenn der zweite Transistor durch den wachsenden Spannungsabfall an der * Emitter-Gegenkopplungsimpedanz des ersten Transistors so weit vorgespannt ist, daß seine Kollektor-Emitter-Strecke einen eine v/eitere Erhöhung des Basisstroms des ersten Transistors verhindernden Stromanteil abzweigt.The stabilization circuit of the type described is able, from a voltage source, the voltage can vary over a wide range, to a relatively constant current of predetermined value and it is also particularly useful for manufacture in the form of a monolithic integrated circuit suitable. It can be understood as a parallel connection of two branches, one of which is the collector-emitter path of the first transistor and its emitter counter coupling impedance and the other contains the collector-emitter path of the second transistor. When the circuit is put into operation, the starting condition for the first transistor must be a sufficient, even if a small base current flows, so that its collector-emitter path conducts a small current can that via the DC amplifier to further increase the initially very low base current is fed back. Soon, however, there is a very stable equilibrium between the currents in the two parallel branches, namely when the second transistor due to the increasing voltage drop at the * emitter negative feedback impedance of the first transistor is so far biased that its Collector-emitter path prevents a further increase in the base current of the first transistor Stream portion branches off.

Die beschriebene Stromstabilisierungsschaltung kann ihren gewünschten Betriebszustand jedoch nur erreichen, wenn nach dem Einschalten der anfängliche Basisstrom des ersten Transistors, der anfangs nur als Leckstrom aus dem Gleichstromverstärker kommen kann, zum Auslösen der Rückkopplung fähig ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Stromverstärkung des ersten Transistors ziemlich hoch ist. Es gibt jedoch Anwendungsfälle für eine Stromstabilisierungsschaltung, wo eine ausreichend hohe effektive Verstärkung der Rückkopplungsschleife nicht erzielt werden kann. Der beim Start in die Basis des ersten Transistors fließende Leckstrom erzeugt dann keinen ausreichend hohen Kollektorstrom dieses Transistors mehr, um über die Rückkopplung die Schaltung bis zur Gleichgewichtsbedingung aufzuschaukeln. Der gleiche Fall kann eintreten, wenn infolge eines sehr großen Emitter-Gegenv; kupplungs-Widerstandes des ersten Transistors **" Start kein ausreichender Leckstrom in die Basis dieses Transistors fließen kann.However, the current stabilization circuit described can only achieve its desired operating state if if after switching on the initial base current of the first transistor, which initially only as Leakage current can come from the DC amplifier, is capable of triggering the feedback. This is then the case when the current gain of the first transistor is quite high. There are use cases, however for a current stabilization circuit where a sufficiently high effective gain of the Feedback loop cannot be achieved. Of the When starting, the leakage current flowing into the base of the first transistor then does not generate a sufficiently high Collector current of this transistor more in order to switch the circuit through the feedback up to the equilibrium condition to rock. The same case can occur if, as a result of a very large emitter counterv; coupling resistance of the first transistor ** " Start not enough leakage current can flow into the base of this transistor.

Aus diesen Gründen können Startschwierigkeiten auftreten, indem nämlich beim Anlegen der Betriebs' .ζ spannung an die beiden gemeinsamen Anschlüsse sich X For these reasons, starting difficulties can occur, namely when the operating voltage is applied to the two common connections, X

ι aaerwünsefater Gleichgewichtszustand einstellt, bei kein Strom zwischen diesen beiden Anschlüssen . In diesem Zustand liefert dann keiner der beiden einen Strom von seinem Ausgangsan-5 zum Eingangsanschluß des anderen.ι aaerwünsefater state of equilibrium sets, at no power between these two ports. In this state, neither of the two delivers a stream from its output terminal 5 to the input terminal of the other.

Aufgabe der Erfindung besteht darin, das t y\oftreten derartiger Zustände zu verhindern und einen Start der Schaltung beim Anlegen der f Betriebsspannung zu gewährleisten.The object of the invention is to prevent the occurrence of such states and a Ensure that the circuit starts when the operating voltage is applied.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung derThis task is performed with a circuit of the

* vorausgesetzten Art durch die im Kennzeichen 'tes Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Hierbei* Type required by the 'tes Claim 1 specified features solved here

• wird ein kleiner Startstrom m die Mitkopplungsschleife am Eingang eines der Stromverstärker eingespeist. Wichtig ist dabei, daß dieser Startstrom genügend klein ist, um sich im normalen Betrieb nicht störend auszuwirken. Bei integrierten Schaltungen läßt sich <Jazü nicht ohne weiteres ein hochohmiger Widerstand verwenden, da solche Widerstände sich nur schwierig reproduzierbar in dieser Technik herstellen lassen. Es wird daher die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors benutzt, dessen Basis ungeschaltet bleibt Ein solcher Transistor läßt sich in integrierter Form ohne Schwierigkeiten ausbilden und stellt eine Impedanz ausreichender Größe zur Einspeisung des erwünschten kleinen Startstromes dar.• a small starting current m becomes the positive feedback loop fed at the input of one of the current amplifiers. It is important that this starting current is sufficiently small is so as not to have a disruptive effect in normal operation. In the case of integrated circuits, <Yes, not necessarily a high resistance use, since such resistors are difficult to produce reproducibly using this technology. It Therefore, the collector-emitter path of a transistor is used, the base of which remains unswitched on Such a transistor can be formed in an integrated form without difficulty and provides an impedance of sufficient size to supply the desired small starting current.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung enthält die Mitkopplungsschleife zwei in Darlington-Schaltung miteinander verbundene Transistoren. Eine solche Ausführungsform trägt dazu bei, daß bei geringen Strompegeln eine ausreichende Verstärkung erreicht wird, um die Stromstabilisierungsschaltung mit den vom erfindungsgemäßen leckstromführenden Transistor kommenden Strom zuverlässig in Gang zu setzen. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die verwendeten Transistoren alle nur sehr kleinen Leckstrom führen und daß die Stromverstärkungsfaktoren der einzelnen verwendeten Transistoren für sich nicht ausreichen.Contains in an advantageous embodiment of the invention the positive feedback loop two transistors connected to one another in a Darlington circuit. Such Embodiment helps ensure that sufficient gain is achieved at low current levels is to the current stabilization circuit with the leakage current carrying transistor according to the invention to reliably start the coming current. This is especially true in the event that the used Transistors all only have a very small leakage current and that the current amplification factors of each used transistors are not sufficient for themselves.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung erläutert, deren einzige Figur das Schaltbild eines Funktionsverstärkers zeigt, der als Quelle für seine Vorströme eine erfindungsgemäße Stromstabilisierungsschaltung enthält.Details of the invention are described below using an exemplary embodiment with reference to a drawing explained, the only figure of which shows the circuit diagram of a functional amplifier that serves as the source for its Bias currents contains a current stabilization circuit according to the invention.

Der dargestellte Verstärker ist ein Funktionsverstärker, der für die Herstellung in Form einer integrierten monolithischen Schaltung geeignet ist Sämtliche Bauelemente innerhalb der gestrichelten Linie können auf einem einzigen integrierten Schaltungsplättchen 30 untergebracht werden.The amplifier shown is a functional amplifier, which is suitable for manufacture in the form of an integrated monolithic circuit All Components within the dashed line can be on a single integrated circuit die 30 be accommodated.

Ein wesentlicher Teil der Verstärkeranordnung des Schaltungsplättchens 30 ist nicht Gegenstand vorliegender Anmeldung. Der Verstärker wird daher hier nur insofern beschrieben, als er mit der Stromstabilisierungsschaltung 40 zusammenhängt. SSA substantial part of the amplifier arrangement of the circuit chip 30 is not the subject matter of the present invention Sign up. The amplifier is therefore only described here insofar as it is equipped with the current stabilization circuit 40 related. SS

Das integrierte Schaltungsplättchen 30 hat Anschlüsse 31,32,33,34 und 35, die dazu dienen, die Schaltung an eine erste Eingangssignalquelle, eine zweite Eingangssignalquelle, eine Betriebsgleichspannungsquelle (B+), eine ausgangsseitige Verbraucheranordnung bzw. Be-Zugspotential (Masse) anzuschließen.The integrated circuit board 30 has connections 31, 32, 33, 34 and 35, which are used to connect the circuit to a first input signal source, a second input signal source, an operating DC voltage source (B +), an output-side consumer arrangement or reference potential (ground).

Die Eingangssignalanschlüsse 31 und 32 sind mit den Basen je eines ^!rtpfi-Tränsistors 5t bzw. 52 verbunden, die mit ihren zusämmengeschälteten Emittern ah den Kollektor eines nprt-Könstäntströintransistors 53 unter Bildung eines emittergekoppelten Differenzverstärkers 50 angeschlossen sind. Die Kollektoren der Transistoren si und 52 sind an den Eingang je eines Verstärkers 54 bzw. 55 angeschlossen.The input signal connections 31 and 32 are each one with the bases ^! rtpfi transistors 5t and 52, respectively, which are connected with their interconnected emitters ah to the collector of an nprt-Könstäntströintransistor 53 to form an emitter-coupled differential amplifier 50. The collectors of the transistors si and 52 are connected to the input of an amplifier 54 and 55, respectively.

Die Verstärker 54 und 55 bestehen je aus einem pnp-TransJstor, mit dessen Basis-Emitter-Übergang ein als Diode geschalteter pnp-Transistor parallel geschaltet ist Die Eingang und Ausgang gemeinsamen Anschlüsse der Stromumkehrverstärker 54 und 55 sind beide mit dem Anschluß 33 verbunden, dem die Betriebsspannung B+ zugeführt istThe amplifiers 54 and 55 each consist of a pnp transistor, with the base-emitter junction of which a diode-connected pnp transistor is connected in parallel the operating voltage B + is supplied

Die Ausgangsanschlüsse der Verstärker 54 und 55 sind an den Eingangs- bzw. den Ausgangsanschluß eines dritten Verstärkers 56 angeschlossen. Der Verstärker 56 ist gleich geschaltet wie die Verstärker 54 und 55, jedoch aus npn-Transistoren statt pnp-Transistoren aufgebaut Der Eingang und Ausgang gemeinsame Anschluß des Verstärkers 56 ist mit dem Masseanschluß 35 verbunden. An den miteinander verbundenen Ausgangsanschlüssen der Verstärker 55 und 56 wird ein eintaktiger Ausgangssignalstrom erzeugt, der dem Eingang eines Stromverstärkers 60 zugeleitet wird.The output terminals of the amplifiers 54 and 55 are connected to the input and output terminals, respectively third amplifier 56 connected. The amplifier 56 is connected in the same way as the amplifiers 54 and 55, however made up of npn transistors instead of pnp transistors. The input and output common connection of the Amplifier 56 is connected to ground terminal 35. At the output connections connected to one another the amplifiers 55 and 56 a single-ended output signal stream is generated, which is the input of a Current amplifier 60 is fed.

Eine Anordnung mit einem Stromversorgungstransistor 62, einer pnp-Dioden-Transistorkombination 63 und einem Vorspannetzwerk 64 beliefert einen Treibertransistor 61 des Stromverstärkers 60 mit Betriebsstrom. Das Vorspannetzwerk 64 koppelt den Ausgang (Kollektor) des Transistors 61 mit einer komplementärsymmetrischen Ausgangsstufe mit Transistoren 71, 72, 73 und 74. Die Ausgangssignale werden an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 72 und 74 (d. h. am Anschluß 34 des Schaltungsplättchens 30) erzeugt.An arrangement with a power supply transistor 62, a pnp diode transistor combination 63 and a bias network 64 supplies a driver transistor 61 of the current amplifier 60 with operating current. The bias network 64 couples the output (Collector) of the transistor 61 with a complementary symmetrical output stage with transistors 71, 72, 73 and 74. The output signals are at the collectors of the transistors 72 which are connected together and 74 (i.e., terminal 34 of circuit die 30).

Die Stromversorgungstransistoren 53 und 62 sind an eine erfindungsgemäße Stromstabilisierschaltung 40 angekoppelt und arbeiten mit im Vergleich zur Ausgangsstufe verhältnismäßig niedrigem Betriebsstrom. Die Stromstabilisierschaltung 40 enthält zwei Transistoren 41 und 42 vom gleichen Leitungstyp (npn), die mit ihren Basen 41 b und 42fc über einen gemeinsamen Schaltungspunkt 43 an eine Stromversorgungsanordnung angeschlossen sind. Der Emitter 42e des Transistors 42 liegt direkt am Masseanschluß 35, während der Emitter 41 e des Transistors 41 über einen Stromerfassungswiderstand 44 mit dem Masseanschluß 35 verbunden sind.The power supply transistors 53 and 62 are coupled to a current stabilizing circuit 40 according to the invention and operate with a relatively low operating current compared to the output stage. The Stromstabilisierschaltung 40 includes two transistors 41 and 42 of the same conductivity type (npn), which have their bases 41b and 42fc connected to a power supply arrangement of a common circuit point 43rd The emitter 42e of the transistor 42 is connected directly to the ground connection 35, while the emitter 41e of the transistor 41 is connected to the ground connection 35 via a current detection resistor 44.

Die Transistoren 41 und 42 sind nahe beieinander auf dem Schahungsplättchen 30 angebracht und haben proportionale Leitungseigenschaften. Die effektive Basis-Emitterübergangsfläche des Transistors 41 ist viermal so groß wie die des Transistors 42. Beispielsweise kann bei einer typischen Ausführungsform die Basis-Emitterübergangsfläche des Transistors 42 25 χ 25 Mikron, dagegen die des Transistors 41 25 χ 100 Mikron bei gleichem Diffusionsprofil betragen. Der Kollektor 41c des Transistors 41 ist ebenfalls direkt mit der Basis 41 ft verbunden, so daß der Transistor 41 als Diode arbeitetThe transistors 41 and 42 are mounted close to one another on the circuit board 30 and have proportional conduction properties. The effective base-emitter junction area of the transistor 41 is four times as large as the 42 of the transistor For example, the transistor 41 25 χ 100 microns, however, may be at the same diffusion profile in a typical embodiment, the base-emitter junction area of the transistor 42 25 χ 25 microns. The collector 41c of the transistor 41 is also directly connected to the base 41 ft, so that the transistor 41 operates as a diode

Die den Schaltungspunkt 43 mit Strom beliefernde Anordnung enthält einen Einschaltstromtransistor 46 mit an den B+ -Anschluß 33 angeschlossenem Kollektor, anschlußfreier Basis und über einen in Darlington-Schaltung ausgelegten Verstärker 47 mit dem Schaltungspunkt 43 verbundenem Emitter. Der Kollektor 42c des Transistors 42 ist an den Verbindungspunkt des Emitters des Transistors 46 und des Eingangs (Basis) 47i> des Verstärkers 47 angeschlossen. ' . ^{Λ f}i ίThe arrangement supplying the circuit point 43 with current contains an inrush current transistor 46 with a collector connected to the B + terminal 33, a connection-free base and an emitter connected to the circuit point 43 via an amplifier 47 designed in a Darlington circuit. The collector 42c of the transistor 42 is connected to the connection point of the emitter of the transistor 46 and the input (base) 47i> of the amplifier 47. '. ^{Λ f} i ί

Der Wirksame Emitter 47 e des Verstärkers 47 ist an den Schaltungspunkt 43 angeschlossen. Der wirksame Kollektor 47c des Verstärkers 47 ist'äü eine Anordnung, die die Kbllektorströme der Transistoren 41 und 42 inThe effective emitter 47 e of the amplifier 47 is connected to the circuit point 43. The effective one Collector 47c of amplifier 47 is an arrangement which the reflector currents of transistors 41 and 42 in

einem im wesentlichen festen Verhältnis zueinander (z.B. gleich) hält, angekoppelt Diese Anordnung besteht aus einem als Diode geschalteten pnp-Transistor 48 und einem weiteren pnp-Transistor 49, die mit ihren Emittern 48e bzw. 49edirekt an den B+ -Anschluß s 33 angeschlossen s>nd. Ihre Basen 486 und 496 sind zusammengeschaltet sowie direkt mit dem Kollektor 48cverbunden.a substantially fixed relation to each other (for example, equal to) holds, docked This arrangement consists of a diode-connected PNP transistor 48 and a further PNP transistor 49, the 48e with their emitters or 49edirekt connected to the B + terminal s 33 s > nd. Their bases 486 and 496 are interconnected and directly connected to the collector 48c.

- Der Kollektor 49c ist direkt mit dem Kollektor 42c verbunden, während der Kollektor 48c über die 47c mit to 47e verbindende Kollektor-Emitterstrecke mit dem Kollektor 41c verbunden ist. Die pnp-Transistoren 48 und 49 sind im wesentlichen identisch sowie nahe beieinander auf dem Schaltungsplättchen 30 angebracht und arbeiten als Stromverstärker mit einem Verstärkungsgrad von —1. Die Transistoren 48 und 49 sind daher bestrebt, die Kollektorströme der Transistoren 41 und 42 im wesentlichen gleichzuhalten.- The collector 49c is directly connected to the collector 42c connected, while the collector 48c via the collector-emitter path connecting 47c to 47e with the Collector 41c is connected. PNP transistors 48 and 49 are essentially identical and close attached to each other on the circuit board 30 and work as a current amplifier with a gain from 1. The transistors 48 and 49 therefore strive to reduce the collector currents of the transistors 41 and 42 to be kept essentially the same.

Es läßt sich nachweisen, daß unter den obigen Voraussetzungen bei einer Betriebstemperatur von 300° K die Differenz der Basis-Emitterspannungen der Transistoren 42 und 41 36 mV beträgtIt can be shown that under the above conditions at an operating temperature of 300 ° K, the difference between the base-emitter voltages of transistors 42 and 41 is 36 mV

Da die Spannung am Basis-Emitterübergang des Transistors 42 gleich der Summe der Spannung am Widerstand 44 und der Spannung am Basis-Emitterübergang des Transistors 41 ist bestimmt die Differenz zwischen den Spannungen an den Basis-Emitterübergängen der Transistoren 42 und 41 die Spannung am Widerstand 44. Die Spannung am Widerstand 44 ist daher gleich 36 Millivolt wenn das Flächenverhältnis der Transistoren 41 und 42 gleich 4 ist und die Kollektorströme dieser beiden Transistoren gleich sind. Der Widerstandswert Rm des Widerstands 44 und der Ausgangsstrom der Stromstabilisierschaltung 40 sind damit bestimmbar.Since the voltage at the base-emitter junction of the transistor 42 is equal to the sum of the voltage at the resistor 44 and the voltage at the base-emitter junction of the transistor 41, the difference between the voltages at the base-emitter junction of the transistors 42 and 41 determines the voltage at the resistor 44 The voltage across resistor 44 is therefore equal to 36 millivolts when the area ratio of transistors 41 and 42 is equal to 4 and the collector currents of these two transistors are equal. The resistance value Rm of the resistor 44 and the output current of the current stabilizing circuit 40 can thus be determined.

Für einen Emitterstrom des Transistors 41 von 10 Mikroampere hat der Widerstand 44 einen Wert von 3600 Ohm. Der Gesamtstrom in der Stromstabilisierschaltung 40 ist in diesem Fall 20 Mikroampere.For an emitter current of the transistor 41 of 10 microamps, the resistor 44 has a value of 3600 ohms. The total current in the current stabilizing circuit 40 is 20 microamps in this case.

Für einen gegebenen gewünschten Ausgangsstrom kann man daher das Flächenverhältnis wie auch den Wert des Widerstands 44 im Hinblick auf die beste Ausnutzung der Fläche des Schaltungsplättchens 30 wählen. Um den Ausgangsstrom zu erhöhen, kann man entweder den Wert des Widerstands 44 verringern oder die Fläche des Transistors 41 vergrößern.Therefore, for a given desired output current, one can use the area ratio as well as the Value of resistor 44 with a view to making best use of the area of circuit die 30 Select. In order to increase the output current, one can either decrease the value of the resistor 44 or increase the area of transistor 41.

Hierbei wurde vorausgesetzt daß die Emitterströme der Transistoren 41 und 42 im wesentlichen gleichgehalten werden. Nachstehend wird erläutert wie diese Stromgleichheit erreicht wird.It was assumed here that the emitter currents of transistors 41 and 42 were kept essentially the same will. How this current equilibrium is achieved is explained below.

Wenn die Betriebsspannung zwischen die Anschlüsse 33 und 35 gelegt wird, koppelt der Transistor 46, der als Leckstromeiement mit geöffneter oder anschlußfreier Basis arbeitet, einen verhältnismäßig kleinen Strom auf die Basis 476 des Verstärlcers 47. Dieser Leckstrom wird ma eisen Faktor verstärkt, der gleich ist dem Produkt der Stkung der Bauelemente des Verstärkers 47, der is der Größenordnung von 1000 liegen kann. Eis Teil des hochvtärten LecksöOmes gelangt dann zu des zasaa^engesd&beten Bases 416,426, and zugleich te gelangt der verstärkte Anfangs-oder Einschaltstrom zn den zHsamnteugescbaileten Bases 486, 496. Da die Basen 4ii>and 426 verbunden smdand der Transistor 41 eine größere (z.B. am das Vierfache) effektive Basis-ftnitter^efee hat als der Transistor 42, neigt der Koüektorstrom des Transistors 41 dazu, tragc&hr vxecmai so grsß wie der des Transistors 42 zu sen,tsd zwar o& iHfaiHwerteB, ate so medrig sato, das die Spannung am Widerstand 44 wesentlich kleiner als der gewünschte Betriebswert ist.When the operating voltage is applied between the terminals 33 and 35, the transistor 46, which operates as a leakage current element with an open or connection-free base, couples a relatively small current to the base 476 of the amplifier 47. This leakage current is amplified ma iron factor which is the same the product of the strength of the components of amplifier 47, which can be of the order of 1000. Ice part of the highly hardened leakage then reaches the zasaa ^ narrow & beten bases 416, 426, and at the same time the increased initial or inrush current goes to the zHsamnteugescbaileten bases 486, 496 has four times the effective base ftnitter ^ efee than the transistor 42, the Koüektorstrom of the transistor 41 tends to be as large as that of the transistor 42, tsd although o & iHfaiHwertB, ate so medrig sato that the voltage across the resistor 44 is much smaller than the desired operating value.

Der Kollektorstrom des Transistors 41 gelangt über die die Elektroden 47c und 47e verbindende Strecke zum pnp-Transistor 48. Die Transistoren 48 und 49 arbeiten als gemeinsamer Stromverstärker mit einem Verstärkungsgrad von ungefähr1 und mit Signalumkehrung. Da die Transistoren 48 und 49 parallel geschaltet und in ihren Betriebseigenschaften im wesentlichen identisch sind, sind ihre Kollektorströme im wesentlichen gleich. Vernachlässigt man die Tatsache, daß der Kollektor 47c der Darlington-Stufe 47 außer dem Kollektorstrom des Transistors 48 auch die kleineren Basisströme der Transistoren 48 und 49 führen muß, so erscheint der Kollektorstrom des Verstärkers 47 auch am Kollektor 49c des Transistors 49.The collector current of transistor 41 passes through the path connecting electrodes 47c and 47e to the pnp transistor 48. The transistors 48 and 49 work as a common current amplifier with a Gain of approximately 1 and with signal inversion. Because the transistors 48 and 49 are connected in parallel and their operating characteristics are substantial are identical, their collector currents are essentially the same. If you neglect the fact that the Collector 47c of Darlington stage 47 besides the collector current of transistor 48 also the smaller ones If the base currents of the transistors 48 and 49 have to carry, the collector current of the amplifier 47 also appears at collector 49c of transistor 49.

Da der Kollektorstrom des Transistors 42 bei Anfangsstromwerten in der Größenordnung von ¹A des Kollektorstromes des Transistors 41 beträgt beliefert der Transistor 49 die Darlington-Stufe 47 mit einem erheblichen Basisstrom. An die Transistoren 41 und 42 ist daher eine positiv rückkoppelnde Anordnung (Mitkopplungsanordnung) mit dem Verstärker 47 und den Transistoren 48 und 49 angekoppelt Wenn der Strom in den Transistoren 41 und 42 weiter ansteigt nimmt die Spannung am Widerstand 44 einen im Vergleich zum gewünschten vorbestimmten Betriebswert (3.B. 36 Millivolt) beträchtlichen Wert an. Der Transistor 41 wird daher mit einer niedrigeren Basis-Emitterspannung beliefert als der Transistor 42, und als Folge davon steigt der Emitterstrom des Transistors 41 nicht genügend weiter an, um das Verhältnis von 4 :1 zum Emitterstrom des Transistors 42 beizubehalten.Since the collector current of transistor 42 at initial current values is in the order of magnitude of ¹ A of the collector current of transistor 41, transistor 49 supplies Darlington stage 47 with a considerable base current. A positive feedback arrangement (positive feedback arrangement) with the amplifier 47 and the transistors 48 and 49 is therefore coupled to the transistors 41 and 42. If the current in the transistors 41 and 42 increases further, the voltage at the resistor 44 takes on a value compared to the desired predetermined operating value (3. B. 36 millivolts) of considerable value. The transistor 41 is therefore supplied with a lower base-emitter voltage than the transistor 42 and, as a result, the emitter current of the transistor 41 does not rise further enough to maintain the ratio of 4: 1 to the emitter current of the transistor 42.

Wenn die Spannung am Widerstand 44 sich dem Wert von ungefähr 36 Millivolt annähert werden die Kollektorströme der Transistoren 41 und 42 annähernd gleich. Danach sind die pnp-Transistoren 48 und 49 bestrebt die Kollektorströme der Transistoren 41 und 42 im wesentlichen gleich zu halten. Die Rückkopplungsanordnung mit dem Darlington-Verstärker 47, den Transistoren 48 und 49 und den Transistoren 41 und 42 erreicht daher einen stabilen oder gegengekoppelten Zustand, so daß die Spannung am Widerstand 44 (und folglich der Strom der Transistoren 41 und 42) dazu neigt auf dem vorbestimmten gewünschten Wert konstant zu bleiben.When the voltage across resistor 44 approaches approximately 36 millivolts, the Collector currents of transistors 41 and 42 approximately equal. After that, the pnp transistors are 48 and 49 endeavors to keep the collector currents of transistors 41 and 42 essentially the same. The feedback arrangement with Darlington amplifier 47, transistors 48 and 49 and transistors 41 and 42 therefore reaches a stable or negative feedback state, so that the voltage across resistor 44 (and consequently the current of transistors 41 and 42 tends to be at the predetermined desired value to stay constant.

Zusätzliche Transistoren, beispielsweise die Transistoren 53 und 62, können mit ihren Basis-Emitterübergängen zum Basis-Emitterübergang des Transistors 42 parallel geschaltet sein, so daß sich im wesentlichen konstante Ströme ergeben, die durch den Wert des Widerstands 44 bestimmt sind. So gibt man z. B. bei einem Wert des Widerstands 44 von 3600 Ohm dem Transistor 53 eine effektive oder Basis-Emitterfläche, die gleich der des Transistors 42 ist, wodurch der Dffierenzverstärker 50 mit einem Strom von 10 Mikroampere beliefert wita. Additional transistors, for example the transistors 53 and 62, can be connected with their base-emitter junctions in parallel to the base-emitter junction of the transistor 42, so that essentially constant currents which are determined by the value of the resistor 44 result. So you give z. B. at a value of the resistor 44 of 3600 ohms, the transistor 53 has an effective or base-emitter area which is equal to that of the transistor 42, whereby the Dffierenz amplifier 50 with a current of 10 microamps supplies wita.

Dem Transistor 62 gibt man eine effektive Basis-Emrtterfläche, die l,5nrai größer ist als die des Transistors 42, se daß sieb em Strom vea IS Mikroampere für des Str Verstärker 63 erg&t. Sott dessen kann man anch dea Stromcprefienlrsnsistor 62 and den Sttker 63 dnrcii einen eBnacaenThe transistor 62 is given an effective base area, which is 1. 5nrai larger than that of the Transistor 42, se that sie em current vea IS Microamps for the Str amplifier 63 erg & t. Sott You can also use the current sensor 62 and the Sttker 63 dnrcii an eBnacaen

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EaBtterübergang Ijjmsi so gsoB ist wie der des Transistors 48. Is diesesffl FdI wfi«n die &a^fioHöei> öbergänge deThe output transition Ijjmsi is as good as that of the transistor 48. Is this ffl FdI wfi «n the & a ^ fioHöei> transitions de

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Transistors 48 parallel zu schalten und der Kollektor des pnp-Stromquellentransistors an die Basis des Transistors 71 anzuschließen.Connect transistor 48 in parallel and the collector of the pnp current source transistor to the base of the transistor 71 to be connected.

Zu beachten ist, daß der gewünschte Strompegel in der Stromstabilisierschaltung 40 mit Mitteln hergestellt wird, die nur das Zweifache des gewünschten Stromes verbrauchen (d. h. gleiche Ströme in den die Kollektoren der Transistoren 41 und 42 enthaltenden Stromwegen). Ferner wird als einziger Widerstand der Widerstand 44 gebraucht, der verhältnismäßig klein bemessen sein kann.It should be noted that the desired current level is established in the current stabilizing circuit 40 by means that only consume twice the desired current (i.e. equal currents in the collectors of the current paths including transistors 41 and 42). Furthermore, the only resistance is the Resistor 44 used, which can be relatively small.

Die Differenz zwischen der Speisespannung am Anschluß 33 und der Spannung am Widerstand 44 erscheint hauptsächlich an der Kollektor-Emitterstrekke des Transistors 49 im einen und an der Kollektor-Emitterstrecke der Darlington-Stufe 47 im anderen Stromweg der Stromstabilisierschaltung 40. Dem Anschluß 33 können daher Speisespannungen mit einem verhältnismäßig weiten Bereich unterschiedlicher Werte zugeleitet werden, ohne daß die Ströme in der Stromstabiltsierschaltung 40 oder die von den Hilfsstromquellentransistoren 53 und 62 gelieferten Ströme dadurch in ihrem Wert beeinflußt werden.The difference between the supply voltage at terminal 33 and the voltage at resistor 44 appears mainly at the collector-emitter path of the transistor 49 in one and at the collector-emitter path the Darlington stage 47 in the other current path of the current stabilizing circuit 40. Dem Terminal 33 can therefore supply voltages with a relatively wide range of different values be supplied without the currents in the current stabilizing circuit 40 or those from the auxiliary current source transistors 53 and 62 supplied currents are thereby influenced in their value.

Die Schaltung läßt sich in verschiedener Hinsicht abwandeln. Beispielsweise ist in manchen Fällen der Darlington-Verstärker nicht nötig. Die LeitungstypenThe circuit can be modified in various ways. For example, in some cases the Darlington amplifier not necessary. The line types

sämtlicher Transistoren können umgekehrt sein, in welchem Falle die dem Anschluß 33 zugeführte Spannung die entgegengesetzte Polarität haben müßte. Ferner kann die Funktion der Transistoren 41, 42, 48 und 49 jeweils von einer Kaskade aus mehreren Bauelementen übernommen werden. Beispielsweise kann in bekannter Weise jedes der pnp-Bauelemente durch einen npn- und einen pnp-Transistor in Direktkopplung mit hohem zusammengesetzten pnp-/3-Wertall of the transistors can be reversed, in which case those applied to terminal 33 Voltage would have to have the opposite polarity. Furthermore, the function of the transistors 41, 42, 48 and 49 can each be taken over by a cascade of several components. For example can in a known manner each of the pnp components through an npn and a pnp transistor in direct coupling with high composite pnp / 3 value

ίο realisiert werden.ίο be realized.

Für das Verhältnis der wirksamen Flächen der Basis-Emitterübergänge der Transistoren 41 und 42 kann auch ein anderer Wert als 4 gewählt werden Jedoch muß dieses Verhältnis in Verbindung mil anderen Schaltungsparametern so groß sein, daß sich für den Anfangszustand der Stromquelle (Stromstabilisierschaltung) 40 eine Mitkopplung (Verstärkung größer als 1) ergibt. Unter Berücksichtigung diese; Erfordernisses kann auch für das Verhältnis der FlächetFor the ratio of the effective areas of the base-emitter junctions of transistors 41 and 42 a value other than 4 can also be selected. However, this ratio must be used in conjunction with mil other circuit parameters must be so large that for the initial state of the current source (current stabilization circuit) 40 results in positive feedback (gain greater than 1). Taking this into account; Requirement can also be for the ratio of the area

ϊο der Basis-Emitterübergänge der pnp-Transistoren 41 und 49 ein anderer Wert als 1 gewählt werden.ϊο the base-emitter junctions of the pnp transistors 41 and 49 a value other than 1 can be selected.

Zwischen dem Emitter des Transistors 42 und den Masseanschluß 35 kann ein Widerstand vorhanden seir der jedoch in seinem Wert wesentlich kleiner als der de Widerstands 44 und vorzugsweise annähernd Null istA resistor may be present between the emitter of transistor 42 and ground terminal 35 which, however, is substantially smaller in value than the resistor 44 and preferably approximately zero

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stromstabiüsierungsschaatung mit zwei Stromverstärkern, die je einen Eingangs-, Ausgangs· und gemeinsamen Anschluß haben und zur Regelung des zwischen Siren gemeinsamen Anschlüssen fließenden Stromes zu einer Mitkopplungsschleife zusainmengeschaltet sind, und deren einer seinen Stromverstärkungsfaktor mit steigendem Strom verringert, dadurch gekennzeichnet, daß als Starthilfe zwischen den Eingangsanschluß eines der Stromverstärker (41, 42) und eine Betriebsspannungsklemme (33) die einen faochohmigen Strompfad zur Einspeisung eines kleinen Anfangsstromes in die Mitkopplungsschleife bildende Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (46) mit anschlußfreier Easis geschaltet ist1. Current stabilization circuit with two current amplifiers, which each have an input, output and a common connection and to regulate the Current flowing between Siren common connections is interconnected to form a positive feedback loop are, and one of which reduces its current gain factor with increasing current, characterized in that as a starting aid between the input terminal of one of the Current amplifier (41, 42) and an operating voltage terminal (33) which have a multi-ohmic current path for feeding a small initial current into the positive feedback loop forming collector-emitter path a transistor (46) is connected with a disconnected Easis Z Stromstabilisierungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS der seine Stromver-Stärkung mit steigendem Strom verringernde Stromverstärker mehrere Transistoren in Darlington-Schaltung (47) enthält, deren Kollektoren an den Ausgangsanschluß dieses Stromverstärkers angeschlossen sind und deren erster Transistor ferner mit seiner Basis an den Eingangsanschluß dieses Stromverstärkers angeschlossen ist, während deren letzter Transistor mit seinem Emitter an die Basis eines weiteren Transistors (42) angeschlossen ist, dessen Kollektor wiederum mit dem Eingangsan-Schluß des Stromverstärkers verbunden ist und zwischen dessen Basis und Emitter ein als Diode geschalteter Transistor (41) in Reihe mit einem Widerstand (44) liegtZ current stabilization circuit according to claim 1, characterized in that its current amplification with increasing current decreasing current amplifier several transistors in Darlington connection (47) whose collectors are connected to the output terminal of this current amplifier are and whose first transistor also has its base connected to the input terminal of this Current amplifier is connected, while the last transistor with its emitter to the base Another transistor (42) is connected, the collector of which in turn is connected to the input terminal of the current amplifier is connected and between its base and emitter as a diode switched transistor (41) is in series with a resistor (44) 3. Stromstabilisierungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Stromverstärker zwei Transistoren (48, 49) enthält, deren zusammengeschaltete E mitter dessen gemeinsamen Anschluß bilden, während ihre außerdem mit dem Kollektor des einen, as Diode geschalteten Transistors (48) verbundenen Basen dessen EingangsanschluE und der Kollektor des anderen Transistors (49) dessen Ausga igsanschluß bilden.3. Current stabilization circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the other Current amplifier contains two transistors (48, 49), the interconnected E of which is common Form connection, while your also connected to the collector of the one, as diode Transistor (48) connected bases whose input terminals and the collector of the other The transistor (49) forms its output connection. 4. Stromstabilisierungsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basis-Emitter-Strecke eines der Stromverstärkertransistoren (z. B. 42) die Basis-Emitter-Strecke eines zusätzlichen Transistors (z. B. 53) geschaltet ist, an dessen Kollektor ein mit stabilisiertem Strom zu speisender Verbraucher (50) a ageschlossen ist.4. current stabilization circuit according to claim 2 or 3, characterized in that parallel to Base-emitter path of one of the current amplifier transistors (e.g. 42) the base-emitter path an additional transistor (z. B. 53) is connected, at the collector of a stabilized current to dining consumer (50) a is included.