DE2221004A1

DE2221004A1 - Transistorschaltung

Info

Publication number: DE2221004A1
Application number: DE19722221004
Authority: DE
Inventors: Hodemaekers Andreas Laurentius
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-04-29
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1972-11-02
Also published as: US3805093A; AU4153472A; IT954768B; DE2221004B2; FR2136769A5; GB1393729A; BE782756A; ES402171A1; NL7105838A; CA957026A; AU472102B2; AT345895B; HK59976A; JPS5317029B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltung mit einer ersten und einer zweiten Steuerklemme zur Aufnahme von Steuerströmen.

Die Erfindung bezweckt insbesondere, eine Transistorschaltung zu schaffen, mit deren Hilfe eine Kippschaltung erzielt werden kann, die eine Anzahl besonders günstiger Eigenschaften aufweist.

An derartige Kippschaltungen werden sehr verschiedene Anforderungen gestellt, die stark von dem beabsichtigten Zweck abhängig sind. So wird z.B. einmal besonderer Wert auf eine genaue und unabhängige Einstellbarkeit der beiden Ansprechwerte gelegt, d.h. der Werte des Eingangssignals, bei denen die Kippschaltung von einem stabilen Zustand in den anderen übergeht, und umgekehrt; in einem zweiten Falle ist es besonders wichtig, eine kleine Hysteresespannung, somit einen kleinen Unterschied

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zwischen den beiden Ansprechwerten der Kippschaltung, zu erhalten, während z.B. in einem dritten Falle eine gute Speisespannungsunterdrückung und Temperaturabhängigkeit die Hauptanforderung ist. Auch wird im allgemeinen eine Schaltung angestrebt, die auf einer möglichst kleinen Halbleiteroberfläche integriert werden kann.

So ist z.B. aus der USA-Patentschrift 3.51^.633 eine Kippschaltung bekannt, bei der das Bestreben an erster Stelle dahin geht, eine genaue und unabhängige Einstellbarkeit der beiden Ansprechwerte zu erzielen. Die in dieses Patentschrift dargestellte Kippschaltung enthält zwei kreuzweise gekoppelte Transistorenpaare entgegegengesetzter Leitfähigkeit stypen. Der Basis eines der Transistoren des ersten Transistorenpaares wird eine Bezugsspannung und der Basis des zweiten Transistors dieses Paares wird das Kippsignal zugeführt, während die Emitter dieser Transistoren über Emitterwiderstände mit einer Stromquelle verbunden sind. Die Kollektoren dieser Transistoren sind mit den Basis-Elektroden der Transistoren des zweiten Transistorenpaares verbunden, deren Kollektoren ihrerseits kreuzweise mit den Emittern der Transistoren des ersten Transistorenpaares und deren Emitter über Impedanzen mit einer Klemme der Speisequelle verbunden sind.

In Abhängigkeit von der Grosse des Kippsignals sind nun einer der Transistoren des ersten Transistorpaaros und der mit dessen Kollektor verbundene Transistor des zweiten Transistorenpaares leitend. Der Kollektorstrom

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des letzteren Transistors baut dabei über dem Emitterwiderstand des zweiten Transistors des ersten Paares eine derartige Spannung auf, dass dieser Transistor und somit auch der zweite Transistor des zweiten Paares gesperrt sind. Die beiden Ansprechwerte der Kippschaltung werden dabei durch die in den beiden stabilen Zuständen erzeugten Spanntangen über den Emitterwiderständen und also durch die Verte dieser Widerstände und die Grosse des von der Stromquelle gelieferten Stromes bestimmt.

Die bedeutet, dass auf diese Stromquelle die

grösste Sorgfalt verwendet werden muss, weil Aenderungen des von dieser Stromquelle gelieferten Stromes, z.B. infolge von Speisespanmmgs- oder Temperaturänderungen, Aenderungen der Ansprechwerte mit sich bringen. Ferner geht aus Obenstehendem hervor, dass, in Abhängigkeit von der Lage der Kippschaltung, der Eingangstransistor leitend oder nichtleitend ist, was zur Folge hat, dass erhebliche Aenderungen der Eingangsimpedanz zu dem Zeitpunkt auftreten, zu dem die Kippschaltung von einem stabilen Zustand in den anderen übergeht, und umgekehrt. Man muss also die grösse Sorgfalt auf die Impedanzanpassung der Kippschaltung an die vorangehende Steuerschaltung verwenden, um eine !Instabilität während des Ueberganges zu vermeiden.

Schliesslich ist das Vorhandensein von Widerständen integrationstechnisch ungünstig, weil Widerstände im allgemeinen eine verhältnismässig grosse Halbleiteroberfläche in Anspruch nehmen.

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BAD ORIGIN«.

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Die Erfindung bezweckt, eine Transistorschaltung zu schaffen, mit deren Hilfe u.a. eine Kippschaltung erzielt werden kann, bei der sich die obenerwähnten Probleme nicht ergeben. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transistorschaltung.ferner eine erste und eine zweite Stromspiegelanordnung enthält, wobei jede Stromspiegelanordnung eine Eingangsklemme, eine Ausgangsklemme und eine Summenklemme enthält, und wobei die Eingangskiemme der ersten und die Ausgangsklemme der zweiten Spiegelanordnung mit der ersten Steuerklemme und die Ausgangsklemme der ersten und die Eingangsklemme der zweiten Spiegelanordnung mit der zweiten Steuerklemme verbunden sind.

Unter einer Stromspiegelanordnung ist hierbei eine Transistorschaltung mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme, einer Ausgangsklemme und einer Summenklemme zu verstehen, wobei die Summenklemme einen Strom führt, der der Summe der Ströme an den Eingangs- und Ausgangsklemmen entspricht, und wobei'der Strom an der Ausgangsklemme unter normalen Bedingungen in einem festen Verhältnis zu dem Strom an der Eingangsklemme steht; unter normalen Bedingungen sind hier Bedingungen zu verstehen, unter denen die Transistoren der Stromspiegelanordnung nicht in den Sättigungszustand geraten. Dieses Verhältnis zwischen dem Strom am Ausgang und dem Strom am Eingang wird hierbei als das Spiegelverhältnis bezeichnet.

Die einfachste und am meisten verwendete Stromspiegelanordnung besteht aus einem Transistor, dessen Basis-

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Emitter-Strecke von einem Halbleiterübergang überbrückt ist, der durch, eine Diode oder einen als Diode geschalteten Transistor gebildet und in der Vorwärtsrichtung betrieben wird. ¥enn die Geometrien des Halbleiterübergangs und des Transistors einander völlig gleich sind, ist der Strom durch diesen Halbleiterübergang (der Eingangsstrom) bei Vernachlässigung des Basisstromes des Transistors gleich dem Kollektorstrom dieses Transistors (Ausgangsstrom), so dass ein Spiegelverhältnis 1 vorliegt. Wenn die Geometrien des Halbleiterübergangs und des Transistors verschieden sind, tritt ein Spiege!verhältnis ungleich 1 auf. Der angegebene Aufbau der Stromspiegelanordnung hat den Vorteil, dass das Spiegelverhältnis genau festgelegt werden kann. Bei integrierten Schaltungen mit vertikalen Transistoren wird dieses Spiegelverhältnis praktisch völlig durch das Verhältnis der Emitteroberflächen der Transistoren bestimmt. Indem z.B. die Emitteroberfläche des Transistors zweimal grosser als die Emitteroberfläche des als Diode geschalteten Transistors gewählt wird, wird mit grosser Genauigkeit ein Spiegelver— hältnis von 2 erzielt. Auch kann statt eines einzigen Transistors auch die parallelschaltung mehrerer Transistoren verwendet werden. Bei lateralen Transistoren ist dies sogar empfehlenswert, um ein Spiegelverhältnis ungleich 1 zu erzielen. Schliesslich sind mehrere Erweiterungen möglich, wodurch eine noch grössere Genauigkeit erreicht werden kann oder bestimmte Impedanzanforderungen erfüllt werden können« Die Transistorschaltung nach der Erfindung enthält

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nur aktive Elemente, so dass eine besonders gute Integrierbarkeit erreicht wird. Wenn das Produkt der Spiegelverhältnisse der Stromspiegelanordnungen grosser als 1 gewählt wird, wird eine Kippschaltung erhalten, deren Ansprechwerte durch das Verhältnis der Steuerströme der Eingangstransistoren bestimmt werden, wie in der Figurbeschreibung näher erläutert werden wird. Dieses Stromverhältnis ist von dem Absolutwert der Summe der Ströme völlig unabhängig,wodurch eine sehr gute Speisespannungsunterdrückung erhalten wird. Benutzt man ein Differenzpaar zur Umwandlung von Eingangsspannungen in die Steuerströme, so sind unabhängig von der Lage der Kippschaltung stets die beiden Eingangstransistoren leitend und tritt beim Uebergang von einem stabilen Zustand in den anderen am Eingang kein Impedanzsprung auf, so dass die Impedanzanpassung an die Steuerschaltung einfacher sein kann.

Wenn das Produkt der Spiegelverhältnisse der Stromspiegelanordnungen kleiner als 1 gewählt wird, wirkt die Transistorschaltung wie ein Verstärker, wobei die Verstärkung durch die Grosse der genannten Spiegelverhältnisse bedingt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausftihrungsbeipspiel der

Transistorschaltung nach der Erfindung. Die Schaltung enthält zwei als Differenzpaar geschaltete Eingangstransistören T₁ und T„, deren Emitter über eine Stromquelle I mit der nega-

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tiven Klemme -V der Speisequelle verbunden sind. Die Basis

des Transistors T₀ ist mit einer Bezugsspannung V verbunden, , — ρ

während der Basis des Transistors T₁ eine Eingangsspannung V. zugeführt wird.

Der Kollektor des Transistors T₁ ist mit einer Eingangsklemme 1 einer ersten Stromspiegelanordnung S₁ und auch mit einer Ausgangsklemme 2 einer zweiten Stromspiegelanordnung S^ verbunden, während der Kollektor des Transistors T₉ mit der Eingangsklemme 1 dieser zweiten Stromspiegelanordnung S„ und auch mit einer Ausgangsklemme 2 der ersten Stromspiegelanordnung S verbunden ist.

Wenn die Schaltung als Kippschaltung betrieben werden soll, wird an die genannten Stromspiegelanordnungen, die im allgemeinen identisch sind die Anforderung gestellt, dass das Produkt der Spiegelverhältnisse grosser als 1 ist. Die in diesel" Figur gezeigte Ausführungsform dieser Stromspie ge lan Ordnungen enthält die Parallelschaltung einer Diode oder eines als Diode geschalteten Transistors T^ bzw. T- und der Emitter-Basis-Strecke eines Transistors Tr bzw. T,-. Die Eingangsklemmen der Stromspiegelanordnungen S^ und S_ sind dabei mit den Basis-Elektroden der Transistoren Tk bzw. T.- verbunden, während die Ausgangsklemmen 2 mit den Kollektoren der Transistoren Tv bzw. T,- verbunden sind. Die obenerwähnte Anforderung in bezug auf das Spiegelverhältnis kann dabei auf einfache Weise dadurch erfüllt werden, dass statt eines einzigen Transistors Tj, bzw. T^ eine Parallelschaltung mehrerer Transistoren verwendet wird.

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In Abhängigkeit von der Grosse der Eingangsspannung V. befindet sich die Kippschaltung in einem der beiden möglichen stabilen Zustände, und zwar einem ersten stabilen Zustand, in dem nur die erste Stromspiegelanordnung S Strom führt, und einem zweiten stabilen Zustand, in dem nur die zweite Stromspiegelanordnung S Strom führt.

Die Wirkungsweise der Kippschaltung lässt sich

am leichtesten erläutern, wenn angenommen wird, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt die Eingangsspannung V. sehr gross und zwar derart gross ist, dass der Transistor T„ völlig gesperrt und der Strom I„ durch diesen Transistor T„ also gleich Null ist. In diesem Falle wird der Eingangsstrom I_n und also auch der Ausgangsstrom I' der zweiten Stromspiegelanordnung S₀ ebenfalls gleich Null sein. Der Strom I durch den Eingangstransistor T₁ wirkt also völlig als Eingangsstrom für die erste Stromspiegelanordnung S₁, d.h., dass I_T = I₁ ist. Der Ausgangsstrom I' ist gleich Null, weil I„ = O ist, so dass der Transistor Tl sich völlig im gesättigten Zustand befindet. Wenn die Eingangsspannung V. nun abnimmt, nimmt I₁ ab und nimmt I_ zu. Dieser Strom I„ wird vom Ausgang der ersten Stromspiegelanordnung S₁ aufgenommen, so dass I_ =. I' ist und die zweite Stromspiegelanordnung noch immer keinen Eingangsstrom und somit auch keinen Ausgangsstrom führt. Die erste Stromspiegelanordnung weist ja ein Spiegelverhältnis grosser als 1 auf, das auf P gesetzt wird. Bis

Lj

zu dem Zeitpunkt, zu dem das von der Eingangsspannung V. auf gedrängte Stromverhältnis I /I₁ gleich P ist, kann die

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erste Stromspiegelanordnung S₁' also den Strom I„ aufnehmen. Wenn infolge abnehmender Eingangsspannung V. das Stromverhältnis I₀Zl₁ noch weiter zunimmt, wird die Stromspiegelanordnung S₁ nicht mehr imstande sein, den ganzen Strom Ip aufzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt wird also ein Eingangs strom 1^ an der zweiten Stromspiegelanordnung auftreten. Dieser Eingangsstrom I bewirkt aber einen Ausgangs-

Jx

strom I¹Tj = P-DIp» wobei P das Spiegelverhältnis der zweiten Stromspiegelanordnung S₀ ist. Der Ausgangsstrom I« wird dem Transistor T₁ entzogen, so dass der Eingangsstrom I der

' Jj

ersten Stromspiegelanordnung S₁ abnimmt. Durch die Abnahme dieses Eingangsstroms I nimmt auch der Ausgangsstrom I' ab,

Jj Jj

so dass der Eingangsstrom I₁₃ der zweiten Stromspiegelanordnung

Jx

wieder weiter zunimmt. Dieser Prozess setzt sich fort, bis endgültig der Eingangsstrom I_x der ersten Stromspiegelanordnung, also auch der Ausgangsstrom I' gleich Null ist.

Jj

Die Kippschaltung befindet sich dann also in dem zweiten stabilen Zustand, in dem nur die zweite Stromspiegelanordnung S₀ Strom führt und in dem gilt, dass I_ = I₀ und I» = I₁ ist.

eL Jx <c Jx I

Wenn die Eingangs spannung V. weiter abnimmt, nimmt I₀/!.. zu, so dass I_x, zunimmt und I' abnimmt, wodurch der Transistor Tg immer weiter in den gesättigten Zustand gelangt.

Wenn die Eingangsspannung V. wieder zunimmt, wird der vorerwähnte stabile Zustand beibehalten, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das von der Eingangsspannung aufgedrängte Stromverhältnis 1.,/I₀ grosser als P_x. wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ja wieder ein Strom I_T und also ein Strom

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I' = P_TI_T auftreten, wodurch sich der obenbeschriebene

Lj Lj Ij

Prozess in umgekehrtem Sinne vollzieht und die zweite Stromspiegelanordnung wieder stromlos wird.

Aus Obenstehendem geht deutlich hervor, dass die Ansprechwerte der Kippschaltung durch das Stromverhältnis I₁Zl^ festgelegt werden und bei den Stromverhältnissen I₁Zl₀ = 1Zp_t bzw. I₁Zl₀ ^{= p}d liegen. Diese Stromverhältnisse sind von dem von der Stromquelle I gelieferten

Strom völlig unabhängig, was zur Folge hat, dass Aenderungen dieses Stromes infolge von Speisespannungsänderungen oder Temperaturänderungen die Ansprechwerte der Kippschaltung gar nicht beeinflussen. Es wird also u.a. eine sehr befriedigende Speisespannungsunterdrückung erhalten.

Weiter geht aus Obenstehendem hervor, dass die beiden Eingangstransistoren T₁ und T„ normalerweise stets Strom führen und dass beim Uebergang von einem stabilen Zustand in den anderen keine plötzlichen Aenderungen der von den Transistoren T₁ und T_p geführten Ströme auftreten, so dass auch keine plötzliche Aenderung der Eingangsimpedanz auftritt. Die Rückwirkung auf den Eingang ist also nur sehr gering.

Die Hysteresespannung, d.h. der Spannungsunterschied zwischen den beiden Ansprechwerten, kann bei der Kippschaltung nach der Erfindung besonders klein sein. Zwischen der Eingangsspannung V. und den Strömen J₁ und I_? besteht nämlich eine logarithmische Beziehung:

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V. = V + — In rrA ι ρ q I₂

wobei k_ «!Ic* Ho J viuaim—Konstante , T die absolute Temperatur und (^ iiio I.ndinig eines Elektrons darstellt. Unter Verwendung der Ausdrücke Viir die Ansprechwerte wird dann für die Hvsteresespannung V gefunden:

kT

V₁₁ = — ln Ρ_ΤΡ_Ώ·
II q LR

Wie bereits erwähnt wurde, muss P P grosser als 1 sein. Für P = P = 2 wird nun z.B. bereits eine Hysterese spannung V = 35 mV gefunden, während für P_T = P_, = 1 , 1 die Hysteresespannung λ" nur 5 mV beträgt. Je nach der Wahl von P^ und P_ ist also einesehr kleine Hysteresespannung möglich.

Schliesslich weist die Kippschaltung nach der Erfindung den Vorteil auf, dass sie lediglich aktive Elemente enthält, so dass bei Integration eine kleinere Halbleiteroberfläche genügend ist.

• Zum Auslesen der Lage der Kippschaltung kann ein zusätzlicher Transistor T_ verwendet werden, dessen Emitter-Basis-Strecke zu der Diode T_ parallel geschaltet ist. In Abhängigkeit davon, welche der beiden Stromspxegelanordnungeii S und S_Q einen Strom führt, wird der Transistor T₁₇ einen oder keinen Ausgangsstrom liefern. Wenn die Ausleseschaltung auf diese Weise ausgebildet wird, muss wohl der Grosse des Basisstroms des Transistors T_ Aufmerksamkeit gewidmet werden. Dieser Basisstrom beeinflusst ja das Spiege!verhältnis der Stromspiegelanordnung S_. Wenn der Transistor T- vom lateralen pnp-Typ ist, kann der Basisstrom beträchtlich sein. In dieser Hinsicht kann dadurch eine Verbesserung erzielt werden, dass

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ein zusätzlicher npn-Transistor Tq angebracht wird, dessen Basis-Kollektor-Strecke die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T^ überbrückt. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Stromverstärkung erhalten, wodurch der Basisstrom des Transistors T_ erheblich kleiner sein kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform mit als Eingangsstufen zwei als Differenzpaar geschalteten Transistoren weist also den Vorteil auf, dass die Eingangsimpedanz gross ist und die Hysteresespannung, je nach den gewählten Spiegelverhältnissen, sehr klein sein kann. Wenn eben eine grosse Hysteresespannung erwünscht ist, können statt der Transistoren T₁ und T₀ zwei Widerstände als Eingangsstufen verwendet werden. Dadurch, dass einer der Widerstände an eine Bezugsspannung gelegt und dem zweiten Widerstand die Eingangsspannung zugeführt wird, wird wieder eine von der Eingangsspannung gesteuerte Kippschaltung erhalten. Die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und den Steuerströmen ist nun aber nicht mehr logarithmisch, sondern linear, so dass die Hysteresespannung viel grosser als bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist. Ein Nachteil besteht in der grösseren Rückwirkung auf den Eingang. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, statt der Eingangsspannungen Eingangsströme zu benutzen, die also zugleich als Steuerströme wirken.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Kippschaltung nach der Erfindung bietet den Vorteil, dass eine sehr kleine Speisespannung genügt. Ein Nachteil besteht darin, dass das Spiegelverhältnis der mit den lateralen pnp-

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Transistoren bestückten Stromspiegelanordnungen stark von der Grosse des Stromverstärkungsfaktors fl(' der verwendeten Transistoren abhängig ist, was darauf zurückzuführen ist, dass dieser Stromverstärkungsfaktor im allgemeinen klein ist und die Basisströme der Transistoren Tr und T^ also eine Rolle spielen. Infolge der bei der Herstellung auftretenden Streuung des Stromvertsärkungsfaktors öS' wird also auch eine Streuung von P_T und Ρ_Ώ und somit eine Streuung der Ansprechwerte der Kippschaltung auftreten. Diese Streuung kann selbstverständlich dadurch herabgesetzt werden, dass verwickeitere Stromspiegelanordnungen verwendet werden, deren Abhängigkeit von dem Stromverstärkungsfaktor weniger gross ist. Es ist aber einfacher, dies dadurch zu erzielen, dass für die Stromspiegelanordnungen npn-Transistoren verwendet werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist, in welcher Figur entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind.

Die Stromspiegelanordnungen S₁ und S„ enthalten die Transistoren T. und T^ und die als Dioden geschalteten Transistoren T„ und T_. Der Aufbau der Stromspiegelanordnungen entspricht völlig dem nach Fig. 1, mit der Massgabe, dass in diesem Falle npn-Transistoren verwendet werden. Infolge des hohen Wertes des Stromverstärkungsfaktors /j der npn-Transistoren übt eine etwaige Streuung von^d einen praktisch vernachlässigbaren Einfluss auf die Verstärkung der Stromspiegelanordnungen auf. Diese Verstärkung wird nun also praktisch lediglich durch das Oberflächenver-

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hältnis der Transistoren und der als Dioden geschalteten Transistoren bestimmt.

Die Eingangstransistoren T₁ und T„ sind nun vom pnp-Typ. Um eine hohe Eingangsimpedanz zu erhalten, sind die npn-Transistoren T¹- und T'„ auf gleiche Weise wie der

Transistor T₀ in Fig. 1 hinzugefügt. Das Auslesen kann ο

selbstverständlich auf gleiche Weise wie in Fig. 1 erfolgen. Auch kann auf die in dieser Figur dargestellte Weise ausgelesen werden, und zwar dadurch, dass die gemeinsamen Emitter der Transistoren T„ und Tr bzw. T_ und T^, (Summenklemmen 3) über Widerstände R mit einer negativen Klemme -V_ der Speisequelle verbunden werden. Die Spannungen V und V ' über diesen Widerständen können dann als Ausgangsspannungen wirken.

Die Stromquelle I ist bei der Schaltungsanordnung

nach Fig. 2 im allgemeinen aus pnp-Transistören aufgebaut. Auch kann diese Stromquelle seltostvertsändlich aus einer npn-Stromquelle und einer pnp-Stromspiegelanordnung aufgebaut werden.

Wenn es erwünscht ist, dass Stromspiegelanordnungen S und Sp mit npn-Transistoren sowie npn-Eingangstransistoren verwendet werden, kann die Ausführungsform nach Fig. 3 benutzt werden.

Die in dieser Figur dargestellte Ausführungsform enthält die npn-Eingangstransistoren T₁ und T„, die aus einer Stromquelle gespeist werden, die die Transistoren ^T ₁₇» T.n, T_1Q und den Widerstand R„ enthält. Aus Obenstehendeia geht hervor, dass auch eine einfachere Stromquelle verwendet werden

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kann, weil dank der Schaltungsanordnung nach, der Erfindung keine strengen Anforderungen an diese Stromquelle gestelt zu werden brauchen. Die Stromspiegelanordnungen S₁ und S„ enthalten die npn-Transistören T„, TY, T¹^ bzw. T_, TV, T¹/. Wenn angenommen wird, dass die Oberflächen aller Transistoren gleich gross sind, beträgt das Spiegelverhältnis dieser Stromspiegelanordnungen 2.

Die Kopplung zwischen den Eingangstransistoren T₁ und T₀ und den Stromspiegelanordnungen S₁, S_ wird durch zwei weitere Stromspiegelanordnungen S„, Sr hergestellt. Diese Stromspiegelanordnungen S„ und Sr sind auf bekannte Weise aus den pnp-Transistören T₁₁, T₁₂, T₁₃ bzw. T^, T₁₅, T₁₆ aufgebaut, wobei das Spiegelverhältnis in der dargestellten Ausführungsform praktisch 1 beträgt. Dabei tritt infolge der Streuung des Stromverstärkungsfaktors öl¹ der pnp-Transistoren selbstverständlich wieder eine Streueung auf. Solange jedoch das Spiegelverhältnis der beiden Stromspiegelanordnungen S„ und S, gleich ist, was bei Integration auf derselben Halbleiteroberfläche auf angemessene Weise der Fall ist, über jedoch die Grosse dieser Verstärkung keinen einzigen Einfluss auf die Ansprechwerte der Kippschaltung aus, weil lediglich das Verhältnis der Ströme eine Rolle spielt.

Die Stromspiegelanordnungen S₁ und S_p sind wieder über Widerstände R₁ bzw. R*₁ mit der negativen Klemme der Speisequelle verbunden. Die Spannungen über diesen Widerständen werden nach Verstärkung an Transistoren T' bzw. T' über die Transistoren T_ Iszw. T₁ weitergeleitet. Man könnte

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in Erwägung ziehen, die Widerstände R₁ und R' völlig wegzulassen; dies geht aber auf Kosten der Schaltgeschwindigkeit der Transistoren T und T₁ .

Aus Obenstehendem geht hervor, dass sich die Erfindung nicht auf die in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Transistorschaltung beschränkt, sondern dass in bezug auf die Ausführung der Stromspiegelanordnungen sowie in bezug auf die Auslese- und Speiseschaltungen viele Abänderungen möglich sind.

So können z.B« die Spiegelverhältnisse des Stromspiegelanordnungen auch mittels Widerstände festgelegt werden, Schaltet man einen ersten Widerstand in serie mit der Diode (z.B. T in Fig. 1) und einen zweiten Widerstand in den Emitterleitung des Transistors (Tr in Fig. 1), so kann man das Spiegelverhältnis dieser Stromspiegelanordnung mittels des Widerstandsverhältnisses festlegen. Indem man einen dieser Widerstände einstellbar gestaltet, besteht die Möglichkeit, die gleiche Schaltung einmal als Kippschaltung zu verwenden (Produkt des Spiegelverhältnisse grosser als 1) und ein anderes Mal als Verstärker (Produkt der Spiegelverhältnis kleiner als 1), während in diesem Fall die Hysterese bzw. die Verstärkung einstellbar ist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1y Transistorschaltung mit einer ersten und einer zweiten Steuerklemme zur Aufnahme von Steuerströmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistorschaltung ferner eine erste (Si) und eine zweite (S2) Stromspiegelanordnung enthält, wobei jede Stromspiegelanordnung eine'Eingangsklemme (1), eine Ausgangsklemme (2) und eine Summenklemme (3) enthält, und wobei die Eingangsklemme (1) der ersten (Si) und die Ausgangsklemme (2) der zweiten (S2) Stromspiegelanordnung mit der ersten Steuerklemme ( ) und die Ausgangsklemme (2) der ersten (Si) und die Eingangsklemme (1) der zweiten (S2) Stromspiegelanordnung mit der zweiten Steuerklemme ( ) verbunden sind.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Steuerklemme verbunden sind, mit den Ausgangsklemme einer ersten und zweiten Eingangsstufe zur Umwandlung von Eingangsspannungen in Steuerströme.

3. Transistorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Eingangsstufen (T₁, T„) anwesend sind mit je einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme ( ) und einer gemeinsamen Klemme ( ) wobei die gemeinsamen Klemmen der beiden Eingangsstufen (T₁, T₂) miteinander und mit einer Stromquelle (l_g) verbunden sind, während den Eingangsklemmen ( ) die Eingangsspannungen zugeführt werden können und die Steuerströme an den Ausgangsklemmen auftreten.

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k. Transistorschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalten einer Kippschaltung das Produkt der Spiegelverhältnisse der Stromspiegelanordnungen grosser als 1 gewählt ist.

5. Transistorschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, das zum Erhalten eines linearen Verstärkers das Produkt der Spiegelverhältnisse der Stromspiegelanordnungen kleiner als 1 gewählt ist.

6. Transistorschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summenklemrae (3) jeder der Stromspiegelanordnungen (S₁, S„) über je eine Impedanz (R) mit einem Punkt festen Potentials verbunden ist, über welchen Impedanzen (R₁) ein Ausgangssignal entnommen werden kann.

7. Transistorschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Summenklemme (3) einer der Stromspiegelanordnungen (S₁, S_) mit einer Eingangsklemme einer Verstärkerschaltung verbunden ist, deren Ausgang ein verstärktes Ausgangssignal der Transistorschaltung entnommen werden kann.

8. Transistorschaltung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsstufen (T₁, T₂) und die Stromspiegelanordnungen (S , S) Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp enthalten und die Verbindung zwischen der ersten bzw. der zweiten Eingangsstufe (T^, T₂) und den Stromspiegelanordnungen (S₁, S„) durch Zwischen-

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schaltung einer· dritten bzw. einer vierten Stromspiegelanordnung (S_, S,. ) mit Transistoren vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp hergestellt ist.

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