DE2536355A1 - Stromverstaerker - Google Patents
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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
609809/0781
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-
R 0 9 8 09/0781
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
^098 0 9/0781
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 BEiOi multipliziert mit seiner Steilheit
g .Jq1/ und der Kollektorstrom ICiO2 ^es Transistors 1°2 ist
gleich der Basis-Emitter-Spannung VBE1O2 multipliziert mit seiner
Steilheit g 102* Dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 102
wird die geregelte Basis-Emitter-Spannung VßE101 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 | = VBE101 |
IC102 | 1CIOI |
gm102 | gm101 |
IC102 | gmi02 |
1CIOI | gmi01 |
253635B
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 (hf ) 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:
609809/0781
,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 (Ico) 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 hfe (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-
R098nn/07R1
"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 (4)
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-
R098Π 9/0781
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.
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.
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.
RD9R0 9/0781
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/498,108 US4008441A (en) | 1974-08-16 | 1974-08-16 | Current amplifier |
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