DE2536355A1

DE2536355A1 - Stromverstaerker

Info

Publication number: DE2536355A1
Application number: DE19752536355
Authority: DE
Inventors: Jun Otto Heinrich Schade
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1974-08-16
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1976-02-26
Also published as: FR2282188B1; CA1027191A; DE2536355B2; US4008441A; GB1497102A; FR2282188A1; JPS5144859A

Description

7832-75/Sch/Ba

RCA 68,648

ÜSSN 498,108

Filed: 16. August 1974

RCA Corporation, New York, N. Y. (V.St.A.)

Stromverstärker

Die Erfindung betrifft Stromverstärker, wie sie üblicherweise auch als Stromspiegelverstärker bezeichnet werden. Hierunter versteht man Verstärkerschaltungen mit drei Anschlüssen und mit einem ersten und einem zweiten Transistor, die mit ihren Emittern an den gemeinsamen Anschluß und mit ihren Kollektoren jeweils an den Eingangsanschluß bzw. an den Ausgangsanschluß angeschlossen sind. Der erste Transistor ist mit einer Rückführung vom Kollektor zur Basis versehen, welche die Größe seines Kollektorstromes auf einen Wert regslfc, der praktisch gleich der Größe eines dem Eingangsanschluß zugeführten positiven oder negativen Stromes ist. Die Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors wird dem Basis-Emitter-übergang des zweiten Transistors zugeführt, so daß der am Ausgangsanschluß auftretende positive oder negative Kollektorstrom (zugeführter oder entnommener Strom) proportional zum Eingangsstrom (Kollektorstrom des ersten Transistors) ist, wobei das Proportionalitätsverhältnis gleich dem Steilheitsverhältnis zwischen zweitem und erstem Transistor ist.

Die Stromverstärkung des Verstärkers läßt sich jedoch erheblich

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durch die Transistor-Basis-Ströme beeinflussen, wenn die Stromverstärkungen der Transistoren des Stromspiegelverstärkers niedrig sind (also beispielsweise kleiner als 10). In einem solchen Fall kann die Hinzufügung der Transistor-Basis-Ströme zum Kollektorstrom des ersten oder zweiten Transistors infolge der Rückkopplungsverbindung die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers in unerwünschter Weise beeinflussen. Dieses Problem tritt besonders dann in Erscheinung, wenn bei den Stromspiegelverstärkern integrierte Lateral-pnp-Transistoren verwendet werden.

Dieses Problem läßt sich lösen, wenn man in der Kollektor-Basis-Rückführung für eine Stromverstärkung sorgt, welche die Größe des Stromes herabsetzt, der entweder vom Eingangs- oder vom Ausgangsstrom des Stromspiegelverstärkers zur Lieferung der Basisströme abgezweigt wird. Ein in der Rückführung verwendeter Stromverstärker muß Stromverstärkungseigenschaften haben, die genügend Phasenspielraum für die Rückführungsschleife bietet, welche er mit dem ersten Transistor bildet, so daß keine positive Rückkopplung im Stromspiegelverstärker auftritt, die zur Selbsterregung führen würde. Außerdem ist eine möglichst vollständige Strom- und Spannungssymmetrie hinsichtlich der Vorspannungen und des Betriebs der beiden Stromspiegelverstärkertransistoren wünschenswert. Derartige Symmetrieforderungen haben bisher die Entwicklung auf diesem Gebiet unterbunden.

Die nachfolgend erläuterte Erfindung verwendet einen als Quellenfolger geschalteten Feldeffekttransistor in der Kollektor-Basis-Rückführung des ersten - bipolaren - Transistors. Da der Stromfluß in die oder aus der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors praktisch vernachlässigbar klein ist, wird der Kollektorstrom des ersten Transistors weder verringert noch erhöht, so daß die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers nicht nachteilig beeinflußt wird. Der Feldeffekttransistor arbeitet jedoch nicht als Stromverstärker, und dies steht im Gegensatz zu den bisher bekannten Stromspiegelverstärkern, welche bipolare Transi-

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storen in den Kollektor-Basis-Rückführungen benutzt haben. Vielmehr arbeitet der als Quellenfolger betriebene Feldeffekttransistor nur als Steilheitsverstärker, und dies genügt gemäß der vorliegenden Erfindung bereits für die Zwecke eines Stromspiegelverstärkers .

Die Erfindung ist im folgenden anhand der in den beiliegenden Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausfuhrungsformen von Stromspiegelverstärkern näher erläutert, wobei Fig. 1 die einfachste Ausführungsform darstellt.

Gemäß Fig. 1 enthält der Stromspiegelverstärker 100 bipolare pnp-Transistoren 101 und 102 und einen p-Kanal-Metalloxid-Feldeffekttransistor 103 (PMOSFET). Der Verstärker 100 hat einen Eingangsanschluß 1O4, einen gemeinsamen Anschluß 105 und einen Ausgangsanschluß 106 und noch einen weiteren Anschluß 107. Der Eingangsanschluß 104 ist mit einer Eingangsstromquelle 108 verbunden, welcher einen Strom I liefert. Dembemeinsamen Anschluß 105 wird von einer als Batterie dargestellten Spannungsquelle 109 eine positive Betriebsspannung zugeführt. Der Ausgangsanschluß 106 ist mit einer gleichstromdurchlässigen Last 110 verbunden. Der weitere Anschluß 107 liegt an Masse als Bezugspotential und dient der Vorspannung der Senkenelektrode des als Quellenfolger geschalteten Transistors 103.

Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 101 wird durch eine gleichstromdurchlässige Gegenkopplung zwischen Kollektor und Basis geregelt, welche von der Quellenfolgerwirkung des Transistors 103 Gebrauch macht. Diese Gegenkopplung sorgt für einen Betrieb des Transistors 101, bei dem ein Kollektorstrom dem Anschluß 104 zugeführt wird, der exakt gleich dem der Stromquelle 108 entnommenen Strom I ist. Diese Bedingung entspricht der Forderung der Kirchoff'sehen Gesetze, da die Gateelektrode des Feldeffekttransistors 103 keinen Strombeitrag liefert.

Die Gate-Quellen-Spannung des Quellenfolgertransistors 103 wird

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durch eine Gegenkopplung auf einem Wert gehalten, bei welchem der Transistor 103 genügend leitet, um sowohl den für einen Kollektorstrom vom Wert I erforderlichen Basisstrom des Transistors 101 zu liefern, als auch den vom Transistor 102 infolge der an seinem Basis-Emitter-Übergang anliegenden geregelten Basis-Emitter-Spannung vom Transistor 101 benötigten Basisstrom zu liefern. Da die Steilheit eines Feldeffekttransistors gegenüber derjenigen eines bipolaren Transistors verhältnismäßig niedrig ist, sind Änderungen der Gate-Quellen-Spannung des Transistors 103 wesentlich größer als es bei Verwendung eines bipolaren Transistors an seiner Stelle der Fall wäre. Damit ändert sich die Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 101 (und entsprechend auch seine Kollektor-Emitter-Spannung) mit dem seinem Kollektor entnommenen Strom I.

Der Kollektorstrom I„_1O1 des Transistors 101 ist gleich der Basis-Emitter-Spannung ^v _BEi_Oi multipliziert mit seiner Steilheit g .Jq₁/ und der Kollektorstrom I_Ci_O2 ^^{es Trans}i^stors 1°2 ist gleich der Basis-Emitter-Spannung V_BE1O2 multipliziert mit seiner Steilheit g ₁₀₂* ^Dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 102 wird die geregelte Basis-Emitter-Spannung V_ßE101 des Transistors 101 unmittelbar zugeführt. Es gelten die Beziehungen:

(D (2)

(3)

Damit ist die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers gleich dem Verhältnis der Steilheiten der Transistoren 102 und 101. In monolithischen integrierten Schaltungen sind die Steilheiten von Transistoren mit gleichen Dotierprofilen direkt proportional (stehen also in einem linearen Verhältnis) zu den wirksamen Flä-

B Π 9 B Π 9 / 0 7 B 1

^VBE102	^{= V}BE101
^IC102	¹CIOI
^gm102	^gm101
^IC102	^gmi02
¹CIOI	^gmi01

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chen ihrer Basis-Emitter-übergänge. Das Verhältnis des Ausgangsstromes (vom Transistor 102 fließenden Kollektorstromes) zum Eingangsstrom (vom Transistor 101 fließenden Kollektorstrom) läßt sich daher durch Dimensionsverhältnisse der Transistoren 101 und

102 ausdrücken und ist somit praktisch unabhängig von ihren Stromverstärkungswerten (h_f ) für Durchlaßstrom in Emittergrundschaltung.

Dieses verbesserte Maß an Vorausbestimmung beruht darauf, daß die Abhängigkeit der Eingangs- und Ausgangsströme des Stromspiegelverstärkers von den kombinierten Basisströmen der Transistoren 101 und 102 nicht unterschiedlich ist, wie es bei bekannten Stromspiegelverstärkern der Fall ist. Der Eingangs- oder Ausgangsstrom des Stromspiegelverstärkers 100 hängt tatsächlich nicht von den kombinierten Basisströmen der Transistoren 101 und 102 ab, da diese kombinierten Basisströme durch den Kanal des Quellenfolger-Feldeffekttransistors 103 und über den Anschluß 107 nach Masse fließen, nicht jedoch durch die Stromquelle 108 oder die Last 110.

Der Transistor 103 ist als PMOSFET dargestellt, jedoch arbeitet ein p-Kanal-Sperrschichtfeldeffekttransistor (PJUGFET) vom Stromerhöhungstyp in gleicher Weise. Es kann auch ein PJUGFET vom Verarmungstyp verwendet werden, jedoch muß dann ein Potentialverschiebungselement in die Kollektor-Basis-Rückführungsverbindung des Transistors 101 eingefügt werden. Dazu eignet sich beispielsweise eine Diode, die zwischen die Quelle des Transistors

103 und die zusammengeschalteten Basen der Stromspiegeltransistoren geschaltet ist und im Durchbruch betrieben wird.

Fig. 2 zeigt einen Stromspiegelverstärker 200, der sich vom Verstärker 100 gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die Transistoren 101 und 102 in ihren Emitterleitungen Gegenkopplungswiderstände 201 bzw. 202 haben. Die Werte dieser Widerstände beeinflussen die Stromverstärkung !002^¹CI 01 ^nicht' ^{wenn sie} nach der folgenden Beziehung gewählt sind:

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,253535 5

ixfi'iCh ί

^R201 _ ¹CIOa ^gm102

-6-

^R2O2 ¹CIOI ^gm101

Die Werte dieser Widerstände werden normalerweise innerhalb der folgenden Bereiche gewählt ^0<R2qi^<1°/^gm101' °^<R2O2^<1O^^gm1O2* Durch die Emittergegenkopplungswiderstände 201 und 202 wird die Genauigkeit der Bestimmung der Stromverstärkung beim Stand der derzeitigen monolithischen integrierten Schaltungstechnik verbessert.

Der Widerstand 203 is£ ein passiver Folgerwiderstand (pull-up resistor), der &a£- Xs4ew--ra%e-) des Quellenfolgertransistors 103 -ftH» positiv gerichteten£pannungsänderungen\ verbessert. Der Wert des Widerstandes 203 kann relativ klein gewählt werden im Vergleich zu passiven Folgerwiderständen bei Verwendung eines bipolaren Emitterfolgertransistors anstelle des Quellenfolger-Feldeffekttransistors, ohne daß dadurch die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 2OO beeinflußt würde. Dies ist ein wichtiges Merkmal, wenn gefordert wird, daß ein Stromspiegelverstärker sowohl eine sehr genau vorherbestimmte Stromverstärkung als auch ein Breitbandverhalten bei dieser Verstärkung haben soll.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Stromspiegelverstärker 300 sind p-Kanal-MOSFETs 301 und 303 in Kaskode mit den Transistoren 101 bzw. 102 geschaltet. Durch die Kaskodenschaltung der Transistoren 102 und 302 erhöht sich die Ausgangsimpedanz des Stromspiegelverstärkers 300 gegenüber derjenigen des Stromspiegelverstärkers 200. Die Gateelektroden der Transistoren 201 und 301 sind ebenso wie diejenige des Feldeffekttransistors 103 an den Eingangsanschluß 104 angeschlossen. Man kann dies machen, ohne die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 300 zu beeinflussen, die durch die relativen Steilheiten der Transistoren 101 und 102 und die reletiven Widerstandswerte der Widerstände 201 und 202 bestimmt sind; es fließt kein Strom zu oder von den Gate-

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elektroden der Transistoren 301 und 302, weil dies Feldeffekttransistoren sind.

Die relativen Steilheiten der Transistoren 301 und 302 sind derart gewählt, daß infolge ihrer Quellenfolgerschaltung die Kollektorspannungen der Transistoren 101 bzw. 102 auf denselben Wert geregelt werden. Dadurch erhalten die Transistoren 101 und 102 gleiche Kollektor-Emitter-Spannungen, und die Konstanz des Verhältnisses ihrer relativen Steilheiten verbessert sich in einem Bereich der Betriebsströme. Es ist daher zu erwarten, daß die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 300 sich noch weniger als diejenige des Stromspiegelverstärkers 200 mit Änderungen des Eingangsstromwertes I verändert. Die Steilheit eines Feldeffekttransistors ist nach bekannten Prinzipien durch seine physikalischen Abmessungen bestimmt.

Die Steilheiten der Transistoren 301 und 302 lassen sich zu derjenigen des Transistors 103 so ins Verhältnis setzen, daß die Kollektorspannungen der Transistoren 101 und 102 gleich ihrer aufgeteilten Basisspannung ist. Dadurch wird der Fluß eines Kollektorleckstromes (Ip₀) in jedem der Transistoren 101 und 102 vermieden, und man erhält eine genaue vorherbestimmbare Stromverstärkung für den Stromspiegelverstärker 300, als es andernfalls möglich wäre.

Eine noch größere Ausgangsimpedanz erhält man mit dem Stromspiegelverstärker 400 gemäß Fig. 4, in welchem die p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren 301 und 302 durch bipolare Transistoren 401 bzw. 402 mit hoher Steilheit ersetzt sind, deren Durchlaßstromverstärkungen h_ einander angepaßt sind. Da die Transistoren 401 und 402 jedoch bipolare Transistoren sind und daher Basisströme führen, können ihre Basen nicht an den Eingangsanschluß angeschlossen werden, ohne daß die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers beeinflußt würde. Man erzeugt die Vorspannung durch eine Ausbildung der Spannungsquelle 109 in Form zweier in Reihe geschalteter Spannungsquellen 109a und 109b, so daß man

ein Zwischenpotential zur Vorspannung der Basen der Transistoren 401 und 402 erhält. Die Basisströme der Transistoren 401 und 402 fließen nicht durch die Stromquelle 108 oder die Last 110 und beeinflussen daher die StromveiStärkung des Stromspiegelverstärkers 400 nicht, wenn man voraussetzt, daß die Durchlaßstromverstärkungen h, beider Transistoren 401 und 402 gleich sind.

Als Folge des gleichen Potentials der Basiselektroden der Transistoren 401 und 402 werden wegen ihrer Emittergrundschaltung auch die Kollektorspannungen der Transistoren 101 bzw. 102 auf dem gleichen Wert gehalten. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der Vorhersage der Verstärkung des Stromspiegelverstärkers infolge der Elemente 101, 102, 201 und 202.

Eine Avalanche-Diode 403 dient als Potentialverschiebungselement. Ihr Spannungsabfall wird der Gate-Quellen-Spannung des Feldeffekttransistors 103 hinzuaddiert, so daß eine größere Spannung zwischen dem Eingangsanschluß 104 und dem Verbindungspunkt der Basen der Transistoren 101 und 102 erreicht wird. Damit wird der Sparinungsbereich vergrößert, in welchem die Basen der in Basisgrundschaltung betriebenen Verstärkertransistoren 401 und 402 vorgespannt werden können. Diese Freiheit ist wichtig, wenn die als Batterie dargestellte Spannungsquelle 109b eine nur wenig geregelte Vorspannungsquelle ist.

Solche Verhältnisse können beispielsweise vorliegen, wenn - wie in Fig. 5 dargestellt - das Zwischenpotential zur Vorspannung der Basen der Transistoren 401 und 402 von der Spannungsquelle 109 mit Hilfe eines Widerstandsspannungsteilers 509 abgeleitet wird. Die Werte der Widerstände 509a und 509b des Spannungsteilers werden gewöhnlich im Interesse einer geringen Belastung der Spannungsquelle 109 so hoch wie möglich gewählt. Änderungen der Durchlaßstromverstärkung h, der Transistoren 401 und 402 und/ oder Änderungen der Größe des Eingangsstroms I führen zu Änderungen der Basisströme der Transistoren 401 und 402, und diese wie-

R Π 9 B fl <i / Π 7 P, 1

derum äußern sich als veränderte Belastung des Widerstandsspannungsteilers 509, so daß im Falle seiner hochohmigen Wahl sich das Zwischenpotential verschiebt, welches den Basen der Transistoren 401 und 402 zugeführt wird.

Bei dem Stromspiegelverstärker 500 gemäß Fig. 5 wird ein p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor 508 vom Stromerhöhungstyp verwendet, der durch eine Quellen-Gate-Rückführung selbstvorgespannt ist, die eine direkte Verbindung anstelle der als Potentialverschiebungselement dienenden Avalanche-Diode 403 umfaßt. Zwischen Senke und Quelle des Transistors 503 wird seine Gate-Quellen-Schwellspannung aufrechterhalten. Es kann auch ein geeignet gepolter, selbstvorspannender n-Kanal-Feldeffekttransistor vom Stromerhöhungstyp verwendet werden.

Wenn das den Basen der Transistoren 401 und 402 zugeführte Zwischenpotential genau gegenüber dem Potential am Anschluß 105 definiert ist und die Quellen-Gate-Schwellenspannung eines Stromerhöhungs-Quellenfolger-Feldeffekttransistors 103 genügend groß ist, dann kann die Quellenelektrode des Transistors 103 unmittelbar mit den Basiselektroden der Transistoren 101 und 102 verbunden werden.

In Fig. 5 ist der einfache Folgerwiderstand 203 mit einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode 503 in Reihe geschaltet, deren im Durchlaßbetrieb auftretende Durchlaßspannung die als Spannungsabfall am Widerstand 203 verfügbare Spannung herabsetzt. Damit kann der Wert des Widerstandes 203 herabgesetzt werden, während der ihn durchfließende Strom auf einem verringerten Wert gehalten wird. Bei einer Ausbildung als integrierte Schaltung ermöglicht dies eine größere Kompaktheit. Auch kann bei Schaltungen, wo der Eingangsstrom des Stromspiegelverstärkers 500 nur mit Unterbrechungen entnommen wird, der Bereitschaftsstrom (standby) des Quellenfolgers herabgesetzt werden, so daß die in Wärme umgesetzte Verlustleistung der Schaltung reduziert werden kann.

9 β η η / η 7 β ι

Fig. 6 zeigt einen Stromspiegelverstärker 600, bei dem die Vorspannung für die Basen der Transistoren 401 und 402 aus dem Quellenkreis des Quellenfolgertransistors 103 abgeleitet werden. Wie bereits erwähnt, beeinflussen die Stromverhältnisse im Quellenkreis des Feldeffekttransistors 103 nicht dessen Gateelektrodenstrom und damit auch nicht die Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers. Ein Potentialverschiebungselement 601 dient der Verschiebung des Potentials an der Quellenelektrode des Transistors 103 gegenüber dem aufgeteilten Basispotential der Transistoren 101 und 102 um einen genügenden Betrag, so daß die Durchlaßspannungen an den im Durchlaß betriebenen Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 401 und 402 nicht zur Sättigung der Transistoren 101 und 102 infolge ungenügender negativer Kollektorspannungen führen können.

Als Potentialverschiebungselement 601 wird bevorzugt eine im Durchlaß betriebene Diode verwendet, ^a diese die Kollektorspannungen der Transistoren 101 und 102 auf denselben Wert wie ihre Basisspannungen bringt, so daß Kollektorleckströme (I_co) vermieden werden, die unerwünschterweise die Stromverstärkungen des Stromspiegelverstärkers beeinflussen können. Anstelle der Diode 601 kann jedoch auch eine Avalanche-Diode oder ein selbstvorgespannter MOS-Feldeffekttransistor verwendet werden.

Die Gate-Quellen-Schwellspannung des Transistors 1O3 sorgt für eine geeignete Kollektorvorspannung des Transistors 401, wenn der Feldeffekttransistor 103 vom Stromerhöhungstyp ist. Bei Verwendung eines Verarmungs-Feldeffekttransistors für den Transistor 103 würden zusätzliche Potentialverschiebungselemente zwischen seiner Quelle und den zusammengeschalteten Basen der Transistoren 401 und 402 erforderlich.

Fig. 7 zeigt einen Stromspiegelverstärker 60O¹, der ähnlich dem Stromspiegelverstärker 600 ist, jedoch Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps verwendet. Jeder der Stromspiegelverstärker 100, 200, 300, 400, 500, 600, 800 und 900 oder Abwandlungen

R η 9 8 η π / η η β ι

von ihnen läßt sich durch Ersatz der bipolaren pnp-Transistoren durch bipolare npn-Transistoren und durch Ersetzen des p-Kanal-Feldeffekttransistors durch einen n-Kanal-Feldeffekttransistor aufbauen. Bipolare npn-Transistoren und n-leitende Feldeffekttransistoren können als Transistoren eines Leitungstyps angesehen werden, wobei dann pnp-Transistoren und p-Kanal-Feldeffekttransistoren als Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps anzusehen sind.

Stromspiegelverstärker entsprechen den Verstärkern 300 und 600, jedoch mit Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps sind von besonderem Interesse, da in ihnen den Transistoren 101 und 102 entsprechende Transistoren 101' und 102' praktisch mit Basis-Kollektor-Spannungen der Größe Null arbeiten. Damit können die Transistoren 101' und 102· sogenannte Super-Beta-Transistoren sein, die eine dünnere Basiszone als übliche Transistoren haben und außerordentlich hohe Durchlaßstromverstärkungen h_fe (auch mit Beta bezeichnet) in der Größenordnung von einigen Hundert haben, obwohl ihre Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannungen sehr klein sind. Infolge der großen Durchlaßstromverstärkung werden üngenauigkeiten der vorausberechneten Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers, welche durch mangelnde Übereinstimmung der Werte h__e verursacht werden, minimal, da die Basisströme der Transistoren 101· und 102' vernachlässigbar klein gegenüber den in ihren Kollektor-Emitter-Strecken fließenden Strömen sind, wenn ihre Durchlaßstromverstärkungen h_ nur genügend groß sind.

Fig. 8 zeigt einen Stromspiegelverstärker 800, welcher sich vom Verstärker 600 hauptsächlich dadurch unterscheidet, daß kein Potentialverschiebungselement 601 wie in Fig. 6 verwendet wird. Stattdessen wird durch die Emitterfolgerwirkung der Transistoren 801 und 802 für getrennte jeweilige Offsetspannungen zwischen Quellenpotential des Feldeffekttransistors 103 und den Basispotentialen der Transistoren 101 bzw. 102 gesorgt. Die Kollektorströme der Transistoren 801 und 802 sind wegen der Basisgrundschaltung dieser Transistoren praktisch gleich den Basis-

strömen der Transistoren 101 bzw. 102. Die Kollektorströme der Transistoren 801 und 802 werden zu den entsprechenden Strömen hinzuaddiert, die der Stromverstärker 800 an den Anschlüssen 104 bzw. 106 liefert. Dadurch werden Ungenauigkeiten der Stromverstärkung des Stromspiegelverstärkers 800, welche durch die relativen Steilheiten der Transistoren 102 und 101 bestimmt werden, verringert, wenn diese Werte nicht gleich sind, wie sie es sein sollen. (Alternativ kann eine im Durchlaß betriebene Diode in die Verbindung 805 eingefügt werden, so daß man die Kollektoren der Transistoren 801 und 802 entsprechend mit den Kollektoren der Transistoren 401 bzw. 402 verbinden kann.)

Der passive Folgerwiderstand 203 liegt in Reihe mit Dioden 803 und 804, deren Durchlaßspannungssumme die am Widerstand 2O3 verfügbare Spannung verringert und damit eine Verringerung des bei einem gegebenen Wert des Widerstandes 203 durch diesen fließenden Stromes erlaubt.

Fig. 9 zeigt einen Stromspiegelverstärker 900, bei dem die galvanische Kollektor-Basis-Rückführung des Transistors 101 einen Quellenfolgertransistor 103 und einen Widerstandsspannungsteiler 901 mit Widerständen 902 und 903 enthält. Die Emitter der Transistoren 101 und 102 sind unmittelbar an den Anschluß 105 angeschlossen. Die galvanische Kollektor-Basis-Rückführung des Transistors 101 regelt seine Basis-Emitter-Spannung derart, daß der Kollektorstrom des Transistors 101, der durch den Verstärker mit dem in Basisgrundschaltung betriebenen Transistor 401 fließt, den von der Quelle 108 erforderlichen Eingangsstrom liefert. Das bedeutet, daß die Ausgangsspannung des Widerstandsspannungsteilers 901 durch die Kollektor-Basis-Rückführung des Transistors 101 auf einen Wert geregelt wird, der in einem logarithmischen Verhältnis zum Kollektorstrom des Transistors 101 steht. Diese Basis-

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"15 3 G 3 5 5

Emitter-Spannung ist innerhalb eines weiten Kollektorstrombereiches recht konstant und bewegt sich für einen aus dotiertem Silizium hergestellten Transistor 101 im Bereich von 550 bis 700 mV.

H Π 9 8 ri q / η 7 β 1

Claims

253635b Patentansprüche

1) Stromspiegelverstärker mit einem Eingangsanschluß, einem Ausgangsanschluß und einem gemeinsamen Anschluß, einem ersten bipolaren Transistor, dessen Emitter-und Kollektorelektrode galvanisch mit dem gemeinsamen Anschluß bzw. dem Eingangsanschluß gekoppelt sind, mit einem zweiten bipolaren Transistor, dessen Emitter-und Kollektorelektrode galvanisch mit dem gemeinsamen Anschluß bzw. dem Ausgangsanschluß gekoppelt sind, einem dritten Transistor, dessen Eingangselektrode galvanisch mit dem Eingangsanschluß gekoppelt ist und der mit einer nichtphasenumkehrenden Ausgangselektrode galvanisch mit den Basen des ersten und zweiten Transistors verbunden ist und der eine Gegenkopplungsverbindung zwischen Kollektor und Basis des ersten Transistors bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Transistor ein Feldeffekttransistor (103) in Quellenfolgerschaltung ist, dessen Steuerelektrode die Eingangselektrode und dessen Quellenelektrode die nichtphasenumkehrende Ausgangselektrode ist und der die Basisströme für den ersten und den zweiten Transistor (101,102) über seine Quellen-Abfluß-Strecke liefert, derart, daß kein nennenswerter Anteil dieser Basisströme weder über den Eingangsanschluß (104) noch über den Ausgangsanschluß (106) fließt.

2) Stromspiegelverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors (103) und die Basen des ersten und zweiten Transistors (101,102) ein Pegelverschiebungselement in Form eines Halbleiterelementes (403,503,601) geschaltet ist.

3) Stromspiegelverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors (103) mit der Basis des ersten Transistors (101) über den Basis-Emitterüber gang eines dritten bipolaren Transistors (801) verbunden ist, dessen Kollektor an den Eingangsanschluß (104) an-

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geschlossen ist, und daß die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors weiterhin mit der Basis des zweiten bipolaren Transistors (102) über den Basis-Emitter-Übergang eines vierten bipolaren Transistors (802) verbunden ist, dessen Kollektor mit
dem Ausgangsanschluß (106) verbunden ist.

4) Stromspiegelverstärker nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impedanzelement (203;203,503; 903;203,803,804) zwischen den gemeinsamen Anschluß (105) und
die Basen des ersten und zweiten Transistors (101,102) geschaltet ist und daß eine Spannungsquelle (109) zwischen den gemeinsamen Anschluß (105) und die Abflußelektrode des in Quellenfolgerschaltung betriebenen Feldeffekttransistors (103) geschaltet ist.

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