DE2911171A1

DE2911171A1 - Schaltung fuer die ansteuerung eines stromquelletransistors

Info

Publication number: DE2911171A1
Application number: DE19792911171
Authority: DE
Inventors: Johann Ing Grad Mattfeld
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1980-09-25
Also published as: US4302719A; BR8001697A; GB2046547A; GB2046547B; MX148419A; SG7885G; DE2911171C2; ZA801491B; HK31585A

Description

Schaltung für die Ansteuerung eines Stromquelletransistors

Es sind zahlreiche Schaltungen bekannt, mit denen temperaturkompensierte Transistorströme erzeugt werden. Die Temperaturkompensation wird beispielsweise dadurch vorgenommen, daß die Vorspannungen an den Basis-Emitterstrecken der von den konstanten Strömen durchflossenen Transistoren an in FluBrichtung betriebenen Diodenstrecken gextfonnen werden, die das gleiche Temperaturverhalten wie die Transistoren aufweisen.

Durch diese Temperaturkompensation wird ^r nicht gewährleistet, daß die durch die Transistoren fließenden Ströme unabhängig von der Größe der Versorgungsgleichspannung sind. Dies beruht darauf, daß die Stromquellen keinen unendlich großen Widerstand besitzen und außerdem bei Zunahme der Kollektor-Emitterspannungen an den Transistoren, die beispielsweise durch die Zunahme der Versorgungsgleichspannung verursacht werden kann, auch der Kollektorstrom durch diese Transistoren aufgrund der bauelementspezifischen Stromspannungskennlinien zunimmt. Beispielsweise bei einer Gegentakt-Endstufe bedeutet dies, daß der Kollektor-Ruhestrom durch die Endstufentransistoren bei ansteigender Betriebsspannung ebenfalls zunimmt, auch wenn dieser Kollektor-Ruhestrom mit Hilfe einer temperaturstabilisierenden Schaltung erzeugt wird. Diese unerwünschte Zunahme des

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Kollektor-Ruhestromes durch Endstufentransistoren einer Gegentakt-Endstufe bei ansteigender Betriebsspannung kann zur Selbstzerstörung der Endstufentransistoren führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, mit der die Ströme durch Stromquelle-Transistoren in Abhängigkeit von der Versorgungsgleichspannung gesteuert werden können. Dies soll insbesondere in der Weise möglich sein, daß der Transistorstrom bei anwachsender Versorgungsgleichspannung konstant bleibt oder sogar kleiner wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung für die Ansteuerung eines Stromquelle-Transistors in Abhängigkeit von der Versorgungsgleichspannung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Versorgungsgleichspannungsquelle eine weitere Stromquelle angeschlossen ist, die ein Bauelement, an dem die Ansteuerspannung für den Stromquelle-Transistor abfällt, mit Strom versorgt und daß parallel zu diesem Bauelement ein in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung steuerbarer Widerstand geschaltet ist. Die Steuerspannung für den steuerbaren Widerstand, bei dem es sich vorzugsweise um einen Transistor handelt, wird an einem zwischen die Pole der Versorgungsspannungsquelle angeschlossenen Spannungsteiler abgegriffen. Zur Stromeinsparung kann in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Spannungsteiler zugleich den Vorwiderstand der zusätzlichen Stromquelle bilden.

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Bei dem Bauelement, an dem die Ansteuerspannung für den oder die Stromquellentransistoren abfällt, handelt es sich vorzugsweise um eine Halbleiterdiode, die parallel zur Basis-Emitterstrecke des Stromquelle-Transistors geschaltet Ist und die das gleiche Temperaturverhalten wie die Stromquelle-Transistoren aufweist, um auf diese Weise gleichzeitig eine Temperaturkompensation des Transistor™ stromes zu bewirken. Der Vorwiderstand der weiteren Stromquelle besteht S₁US dem bereits erwähnten Spannungsteiler, wobei an den Abgriff dieses Spannungsteilers die Basis eines Tranaistors T, angeschlossen ist, der parallel zu der den Stromquelle-Transistor ansteuernden Diode geschaltet ist und somit die Funktion eines steuerbaren Widerstandes übernimmt.

Die erf indungsgemäße ^Schaltung wird vorzugsweise so dimensioniert, daß der Strom durch den Stromquelle-Transistor oder gegebenenfalls auch durch mehrere Stromquelle-Transistcren bei sich ändernder Versorgungsgleichspannung konstant bleibt, oder zum Zwecke der Oberkompensation sogar geringfügig abnimmt. Mit der erfindungsgemäßen Schaltunc; können insbesondere die Ströme gesteuert werden, die der Vorspannlingserzeugung für die Basisemitter strecken von Endstufentransistoren in einer Gegentakt-Endstufenschaltung dienen.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden noch anhand eines Ausführungsbeispieles

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näher erläu .rt werden. Dabei zeigt die Figur 1 den für die Erfindung wesentlichen Teil der Schaltung, während in der Figur 2 noch näher dargestellt ist, wie sich mit der erfindungsgemäßen Schaltung der Kollektor-Ruhestrom durch die Endstufentransistoren einer Gegentakt-Endstufen-Schaltung beeinflussen läßt.

In der Figur 1 sind zwei Stromquelle-Transistoren T- und T~ dargestellt, die beispielsweise die im Kollektorzweig der Transistoren liegenden Verbraucher V₁ bzw. V_? mit Strom versorgen. Diese Stromquellen sind an die Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Basisemittervorspannung der Transistoren T₁ und T„ wird an der Diode D_Q gewonnen. Diese Diode bezieht ihren Strom über eine weitere Konstantstromquelle, die beispielsweise aus den Transistoren T₇ und Tg besteht. Dabei ist die Kollektorbasisstrecke des einen Transistors T₇ parallel zur Basisemitterstrecke des anderen Transistors T₀ geschaltet. Beide Transistoren

weisen einen Emitterwiderstand R, bzw. R_ auf. Der im

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Kollektorzweig des Transistors T_ liegende Vorwiderstand ist als Spannungsteiler R_, R. ausgebildet. An den Abgriff dieses Spannungsteilers an der Verbindung zwischen den Widerständen R, und R₄ ist die Basiselektrode des Transistors T, angeschlossen, der zusammen mit seinem Emitterwiderstand R,- parallel zur Diode D_Q geschaltet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Transistoren T₁ , T„ und T, um pnp-Tran-

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sistoren, während die Transistoren T₇ und T_R npn-Transistoren sind.

Bei konstanter Versorgungsgleichspannung LL, fließt durch die Transistoren T. und T„ ein temperaturstabilisierter konstanter Strom. Für die Temperaturstabilisierung sorgt die Diode D_Q, deren Temperaturverhalten mit dem der Transistoren T^ und T, übereinstimmen muß.

Wenn jedoch die Versorgungsgleichspannung sich ändert, ändert sich aufgrund des Kennlinienverlaufs von Transistoren und des nicht unendlich großen Innenwiderstands der Stromquelle-Schaltungen der Strom I₁ bzw. I„. Mit zunehmendem LL,- an den Transistoren T₁ und T₂ steigt in der Regel auch der Strom I_. Zur Kompensation bzw. Überkompensation dieses Effektes dient der Schaltungsteil A. Bei dieser Schaltung ist der Strom durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R₃ und R₄ nahzu proportional- zur Versor™ gungsgleichspannung LU. Mit steigender Versorgungsgleichspannung steigt somit ebenfalls der Spannungsabfall am Widerstand R_n, wodurch der Transistor T, mehr und mehr in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dadurch, "wird der Diode D₁- Strom entzogen, so daß der Spannungsabfall an dieser Diode geringer wird und somit die Stromquellen-Transistoren T.. und T₂ zu kleineren Kollektorströmen hingesteuert werden. Der Schaltungsteil Ä kann si dimensioniert werden, daß bei zunehmender Versorgungsgleichspannung

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ü_n die Ströme I₁ und I„ durch öle Transistoren T,, und Το Iz i2

konstant bleiben. Bei entsprechender Dimensionierung kann auch eine überkompensation erreicht ν rden_f das heißt, der Strom durch die Transistoren I„ und I₉ z-iirä mit weiter ansteigender Versorgungsglsichspannung geringer.

Aus der Schaltung gemäß Figur 2 ergibt sich noch eine vorteilhafte Verwendungsweise der erfindungsgemäßen Stabilisierungsschaltung.

Die Stabilisierungsschaltung Ά ist en eine Gegentakt-B-Endstufe angeschlossen. Durch die ISiidstizfentraiisistoren T₁₁ und T., ₂ soll ein möglichst kleiner liollektor-Ruhestrom fließen, der unabhängig von der Temperatur und der Versorgungsgleichspannung U. ist«, Die Temperaturkompensation wird, wie bereits erwähnt wurde, dadurch erreicht,- daß die Vorspannungen an in FluErichtung betriebenen Diodenstrecken gewonnen werden, die das gleiche Temperaturverhalten wie die Transistoren aufweisen=

Die Schaltung gemäß der Figur 2 weist wiederum die Transistoren T. und T„ auf, die mit denen der Schaltung nach Figur 1 vergleichbar sind. In der Zollsktorstreclce des Transistors T₁ liegt die Diode D, und der Transistor T_e, dessen Basis vom Niederfrequenzsignal angesteuert wird. Am Kollektor des Transistors T₁- wird das Signal abgegriffen und auf die Basis des Transistors T„ gegeben, in dessen Kollektorstrecke, der Widerstand S- liegt, an dem die

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Basiser— ■■-.:'l j_:-.:: zvü::-ma für den Endstufentransistor T₁₀

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abfall·;:. . ?.;-. L...:. : z-^.r des Transistors T₁ ist der Emitter eines '■■ ^t- -.^:.::^. T. ^nslstors T^ nachgeschaltet, dessen Kollektor r. ■. '?.:■." ;'"_ ^:?i-nhspannur>gsquelle verbunden ist. Im üäi-iszÄt. _" -- V \ ".neistors 7,. liegen die Dioden D₅ und D_n, die as. . :■ ;.".:.:.:-".'.-:-iScipfung der beiden Endstaf entransistoren T₁., un·.-; ... . ;,:/.._r'-:-..-hlossan sind. Ferner ist mit der BasiseleKt: ;:c ";■■- zt T -"...siEcors T_A der "-Kollektor des Transistors T₇ verj:.· " , -. ve,' dar strom I„ fließt. Zur Ansteuerung ciefi. Tr^: ,.-:;..: - .. Sisnt die Schaltung, die aus der Diode D, ϋκ,-ΐ v.:.- .-:..■■-.: . ΐ.. mit dsm Eollelctorwiderstand R^ und de:l·: TraJ /:.::;. : T _ besteht» Die Diode D. bestimmt dabei die Ha£-.ih:-:\:.i.t\--::-::■. _ apsni-g des Transistors T_Qi. an dessen Kollekt!;i:w;.:;5.v;:--,..d R₉ die stabilisierte Basisemittervorspaniiu.::,;: ■"■-;,-- .".·.-■:.£ rufentransistors T^₁ abfällt. Der in Reihe 7. -:u. : ;■.:-.:;a ;": .- geschaltete Transistor T.,_ wird an der Bas.L:. J;:er a.^: ~ Diode D₁ angesteuert»

Bei dei: -.:.■. -\:..sr\ ,-rr :.en T¹^ und T^ handelt es sich um komplementäre T-λ...=3'-Steven. Es sind beispielsweise die Transistoren ;, .. ^:;.·..^ T_f. T_g und T₃ pnp-Transistoren, viährend es sich ί;·ΐ:^;. ce:: "Transistoren T_£S T₅^ T_?F T_nff T. _Ρ T^.^ und T.„ um np;:"Ir-.:::-i:'..storen handelto Die Schaltung kann auch mit Traru-istoreii :ies jeweils entgegengesetzten Leitungstyps aufgebaut wurden. Die Dioden D.. _r D« und D₃ werden in Flufiriehtung betrieben und dienen zur Vorspannungserzeugung für die Transistoren T_, T₄ und T_1n» Die Dioden erhalten ihre Fliißströme aus den Stromquellen I₁ und I₃.

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Die Dioden D. bis D., und die Basisemitterstrecken der Transistoren Τ., T. und T-_o bilden einen geschlossenen Stromkreis, wobei die Addition aller Spannungsabfälle innerhalb dieses Stromkreises Null ergibt. An den Widerständen R. und R^ entstehen die für die eigentlichen Gegentakt-B-Endstufentransistoren T₁₁ und T.„ zur Einstellung eines kleinen Kollektor-Ruhestromes von nur v/enigen mA benötigten Basisemittervorspannungen für die Transistoren T-₁ und Ί' ₂- Diese Spannungen sind temperaturstabilisiert, weil die in der Schaltung verwendeten Dioden das gleiche Temperaturverhalten wie die Transistoren aufweisen. Mit Hilfe des Schaltungsteiles A wird in der bereits geschilderten Weise der Kollektor-Ruhestrom durch die Endstufentransistoren T₁₁ und T₁„ außerdem unabhängig von der Größe der Versorgungsgleichspannung U₀.

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Claims

2811171 :-icent7.3 P=Jtenr-Verx-,raltungF=G<,m.b.H. .'heo-üor-Stern-Kai 1 , 6000 Frankfurt 70 Heilbronn, den 12.03.1979 SE2-HN-Ma-pi HN 78/29 Patentansprüche

1) Schaltung für die Ansteuerung eines Stromquelle-Transistors Iu Abhängigkeit von der Versorgungsgleichspannung, dalii ι ^i ^ Irlviet, daß an die Versorgungsgleichspanraina-^fi^ '- _ rfeitere Stromquelle angeschlossen ist, die ein Bauelement (B_n) , an dem die Ansteuerspannung für den Stromquelle-Transistor (T₁) abfällt, mit Strom versorgt, und daß parallel zn diesem Bauelement ein in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung steuerbarer Widerstand (T,-) geschaltet ist,

2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (D^) eine Halbleiterdiode ist, die parallel zur Basis-Emitterstrecke des Stromquelle-Transistors (T..) geschaltet: ist und die das gleiche Temperaturverhalten v?ie der Stromquelle-Transistor aufweist.

3) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand der weiteren Stromquelle als Spannungsteiler (R-,, R.) ausgebildet ist, und daß an den Abgriff dieses Spannungsteilers die Basis eines Transistors (Tg) angeschlossen ist, dessen Kollektor-Emitterstrecke parallel

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zu der den Stromquelle-Transistor (T₁) ansteuernden Diode (D ) geschaltet ist.

4) Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diode (D ) die Reihenschaltung aus Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (T-) und einem Emitterwiderstand

(R₅) parallel geschaltet ist.

5) Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Stromquelle aus zwei Transistoren (T-, T₀) besteht, wobei die Kollektor-Basisstrecke

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des ersten Transistors (T_), dessen Kollektorwiderstand aus dem Spannungsteiler (R-,, R₄) besteht, parallel zur Basis- Emitterstrecke des zweiten Transistors (Tg), in dessen Kollektorzweig die Diode (D ) liegt, geschaltet ist und daß beide Transistoren über je einen Emitterwiderstand (R_fif R₇) mit dem Bezugspotential verbunden sind.

6) Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie so dimensioniert ist, daß der Strom durch den Stromquelle-Transistor (T₁) bei sich ändernder Versorgungsgleichspannung (U-.) konstant bleibt oder abnimmt.

7) Verwendung einer Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Steuerung der Ströme, die der Vorspannungserzeugung für die Basis-Emitterstrecken von Endstufentransistoren (T₁₁, T-I₂) ^ⁿ einer Gegentakt-Endstufenschaltung dienen.

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