DE4037823C2 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
- G05F3/222—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/227—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a current or voltage as a predetermined function of the supply voltage
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung ei
nes zu einer Betriebsspannung proportionalen Arbeits
stroms.
Aus der US-PS 37 35 240 ist eine integrierte Schal
tungsanordnung zur Stromregelung bekannt. Diese
Schaltung besteht aus einer Differenzverstärkerstufe
aus zwei Transistoren, wobei der Eingang der Differenz
verstärkerstufe über einen externen Widerstand mit der
Spannungsversorgung verbunden ist. Die Differenzver
stärkerstufe steuert anhand einer mit ihrem Ausgang
verbundenen Darlingtonstufe den Strom von der Span
nungsversorgung zur Last, die mit dem Emitter der Dar
lingtonstufe verbunden ist. Die Kollektoren der Transi
storen sind mit dem Eingang der Transistorstufe verbun
den und bilden somit einen geschlossenen Regelkreis,
der den Laststrom durch den externen Widerstand regelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal
tung anzugeben, bei der der Arbeitsstrom auch bei klei
nen Betriebsspannungen (z. B. kleiner als 1,3 V) durch
einen Widerstand vorgegeben werden kann und streng pro
portional zur Betriebsspannung bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteil
hafte Ausgestaltung der Erfindung erfolgt gemäß den
Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Schaltung dient vorzugsweise als
Stromquelle zur Speisung von IC-Schaltungen. Eine der
Betriebsspannung proportionale Einstellung eines Ar
beitsstromes ist beispielsweise dann erforderlich, wenn
mit nur einem externen Widerstand ein integrierter Os
zillator über den Strom in seiner Frequenz verändert
werden soll und gleichzeitig auch der Arbeitsstrom ei
ner nachfolgenden Frequenzteiler-Schaltung angepaßt
werden muß.
Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht es, mit Hilfe
eines externen Widerstandes das interne Arbeitsstromni
veau einer integrierten Schaltung zu steuern, und zwar
speziell dann, wenn die Betriebsspannung nicht mehr we
sentlich über der UBE der integrierten pn-Übergänge
liegt.
Die Erfindung wird im folgenden an einem
Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
eines zu einer Betriebsspannung proportionalen Arbeits
stromes nach der Erfindung, bei der die Größe des Ar
beitsstromes durch einen Widerstand bestimmt wird. Die
ser Widerstand ist in der Figur mit Rex bezeichnet. Wie
die Figur zeigt, ist der Widerstand Rex in Reihe zur
Emitter-Basisstrecke eines Transistors T1 geschal
tet. Die Reihenschaltung des Widerstandes Rex und des
Transistors T1 liegt zwischen dem Betriebspotential und
dem Bezugspunkt und damit an der Betriebsspannung.
Die Schaltungsanordnung der Figur weist weiterhin einen
Spannungsteiler auf, der aus den Widerständen R1 und R2
besteht. Dieser Spannungsteiler ist auf die Betriebs
spannung bezogen und liegt damit an der Betriebsspan
nung. Das Kollektorpotential des Transistors T1 wird
auf ein Potential geregelt, welches dem Potential des
Teilerpunktes TP des Spannungsteilers (R1, R2) ent
spricht. Zu diesem Zweck wird das Kollektorpotential
des Transistors mit dem Potential am Teilerpunkt TP des
Spannungsteilers verglichen. Dazu dient ein Komparator,
der aus den Transistoren T4 und T5 besteht, deren Emit
ter miteinander verbunden sind. Nach der Figur ist der
Kollektor des Transistors T1 mit der Basis des Transi
stors T4 und der Teilerpunkt TP des Spannungsteilers
(R1, R2) mit der Basis des Transistors T5 verbunden.
Seinen Arbeitsstrom erhält der Komparator von dem einen
Kollektor K1 eines Stromspiegeltransistors T7,
der mit den Emittern der
Komparator-Transistoren T4 und T5 verbunden ist. Der
Stromspiegeltransistor T7 liegt zusammen mit einem zu
ihm in Reihe geschalteten Widerstand R4 an der
Betriebsspannung.
Das Basispotential des Transistors T4 nimmt mit zuneh
mendem Strom durch den Widerstand Rex ab. Wenn das
Basispotential von T4 kleiner wird als das
Basispotential des Transistors T5, liefert der
Transistor T5 Strom in einen Stromspiegel, der aus den
Transistoren T6 und T6′ besteht. Der Kollektor des
Stromspiegeltransistors T6′ ist mit dem einen Kollektor
K2 des Stromspiegeltransistors T7 sowie mit der Basis
eines Stromquellentransistors T3 verbunden. Wird der
vom Stromspiegeltransistor T6′ gelieferte Strom größer
als der vom Kollektor K2 des Transistors T7 gelieferte
Strom, so wird die Stromquellenschaltung, bestehend aus
dem Transistor T3 und dem Widerstand R3, aufgesteuert.
Dadurch bekommen die Transistoren T1 und T2 - über den
Doppelkollektor K6 des Transistors T3 - Basisstrom und
werden so weit aufgesteuert, bis der Transistor T1 den
Stromsteuereingang IE bis auf das Potential der Basis
des Transistors T5 und damit auf das Potential des
Teilerpunktes TP des Spannungsteilers gezogen hat. Der
Stromquellentransistor T3 weist einen dreigeteilten
Kollektor auf, der zwei Teile seines Kollektorstromes
den Transistoren T1 und T2 als Basisströme zuführt und
der den dritten Teil seines Kollektorstromes der Basis
eines Transistors T8 zuführt, dessen Emitter-
Kollektorstrecke in Reihe zur Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors T2 geschaltet ist.
Der Transistor T2 ist parallel zum Transistor T1 ge
schaltet, und zwar sind die Emitter der beiden
Transistoren und die Basen der beiden Transistoren mit
einander verbunden. Die Transistoren T1 und T2 sind
identisch ausgebildet und haben deshalb die gleichen
elektrischen Eigenschaften. Wegen der Parallelschaltung
von Emitter und Basis und wegen des identischen Aufbaus
liefern die Transistoren T1 und T2 gleiche
Kollektorströme. Damit der Transistor T2 die gleichen
Randbedingungen hat wie der Transistor T1, wird der
Kollektorstrom des Transistors T2 nicht direkt ausge
koppelt, sondern über den in Basisschaltung betriebenen
Transistor T8. Der Transistor T8 dient dazu, das
Kollektorpotential des Transistors T2 gleich dem
Kollektorpotential des Transistors T1 zu machen, um die
Kollektor-Emitter-Spannungsrückwirkung zu kompensieren.
Dies wird dadurch erreicht, daß das Potential am
Kollektor von T1 über den Transistor T4 um ein UBE er
höht der Basis von T8 angeboten wird und das Potential
an der Basis von T8, welches gleich dem
Kollektorpotential von T1 plus UBET4 ist, um UBET8 re
duziert am Emitter von T8 und damit am Kollektor von T1
erscheint. Damit der Basisstrom von T8 keinen Einfluß
auf den Komparator (T4, T5) nehmen kann, wird vom
Kollektor K7 des Transistors T3 dem Komparator genau so
viel Strom zusätzlich angeboten, wie der Transistor T2
Basisstrom vom Kollektor K1 des Transistors T7 erhält.
Am Kollektor von T8 erscheint ein Strom, der der
Betriebsspannung und dem Widerstand Rex proportional
ist. Dieser Strom wird im Ausführungsbeispiel der Figur
der Basis eines Multikollektor-Transistors T9 zuge
führt, der so viele Kollektoren hat, wie eine nachge
schaltete IC-Schaltung zur Versorgung benötigt.
Im folgenden wird der Nachweis erbracht, daß der Strom
durch den Transistor T2 und damit der Strom durch den
Transistor T8 proportional zur Betriebsspannung und zum
Widerstand Rex ist.
Es gelten folgende Beziehungen:
UBET = UBET2
IC1 = IC2 = IT2
IC2 = IRex = IT2
UBat × R2/(R1+R2) = UB-T5
IT2 = (UBat-UB-T5)/Rex
UB-T5 = UBat × R2/(R1+R2)
IT2 = UBat × R1/Rex × (R1+R2)
I-T2 = k × UBat/Rex .
IC1 = IC2 = IT2
IC2 = IRex = IT2
UBat × R2/(R1+R2) = UB-T5
IT2 = (UBat-UB-T5)/Rex
UB-T5 = UBat × R2/(R1+R2)
IT2 = UBat × R1/Rex × (R1+R2)
I-T2 = k × UBat/Rex .
Claims (9)
1. Schaltung zur Erzeugung eines zu einer Betriebsspan
nung proportionalen Arbeitsstromes (I), dessen Größe
durch einen Widerstand (Rex) bestimmt wird, der in Rei
he zur Emitter-Kollektorstrecke eines ersten Transi
stors (T1) geschaltet ist, mit einem Komparator (T4,
T5), der das Kollektorpotential des ersten Transistors
(T1) mit dem Potential des Teilerpunktes eines an der
Betriebsspannung liegenden Spannungsteilers (R1, R2)
vergleicht, mit einem Stromquellentransistor (T3), der
aufgrund des Vergleichsergebnisses des Komparators (T4,
T5) zum einen den durch den Widerstand (Rex) fließenden
Eingangsstrom (IE) mittels des ersten Transistors (T1)
und zum anderen den Arbeitsstrom (I) mittels der Rei
henschaltung eines ersten Transistors (T2) und eines
weiteren Transistors (T8) regelt, wobei der Stromquel
lentransistor (T3) einen Multikollektor aufweist, von
dem aus den Basen des ersten, zweiten und weiteren
Transistors (T1, T2, T8) gleiche Steuerströme zugeführt
werden.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgangsstrom des Komparators (T4, T5) mit Hil
fe eines Stromspiegels (T6, T6′) und einer Konstant
stromquelle (T7, R4) den Stromquellentransistor (T3)
steuert.
3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Transistor (T2) parallel
zum ersten Transistor (T1) geschaltet ist, wobei Emit
ter und Basis der beiden Transistoren (T1, T2) jeweils
verbunden sind.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Komparator aus zwei Transisto
ren (T4, T5) besteht, deren Emitter miteinander verbun
den sind.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (T7, R4)
mehrere Kollektoren aufweist und daß der eine Kollektor
hiervon mit dem Ausgang des Stromspiegels (T6, T6′)
verbunden ist und daß dieser Kollektor die Basis des
Stromquellentransistors (T3) ansteuert.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiterer Kollektor der Konstantstromquelle (T7,
R4) mit den Emittern der Transistoren des Komparators
verbunden ist.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der weitere Transistor (T8) in Ba
sisschaltung betrieben wird.
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß dem weiteren Transistor (T8) ein
Transistor (T9) nachgeschaltet ist, der zur mehrfachen
Abgabe des Arbeitsstromes entsprechend viele Kollekto
ren aufweist.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Emitter der zum Komparator ge
hörenden Transistoren (T4, T5) mit der Basis des weite
ren Transistors (T8) verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904037823 DE4037823A1 (de) | 1989-12-20 | 1990-11-28 | Schaltung zur erzeugung eines zu einer betriebsspannung proportionalen arbeitsstromes |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3941983 | 1989-12-20 | ||
DE19904037823 DE4037823A1 (de) | 1989-12-20 | 1990-11-28 | Schaltung zur erzeugung eines zu einer betriebsspannung proportionalen arbeitsstromes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4037823A1 DE4037823A1 (de) | 1991-07-04 |
DE4037823C2 true DE4037823C2 (de) | 1993-06-09 |
Family
ID=25888191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904037823 Granted DE4037823A1 (de) | 1989-12-20 | 1990-11-28 | Schaltung zur erzeugung eines zu einer betriebsspannung proportionalen arbeitsstromes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4037823A1 (de) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3534245A (en) * | 1967-12-08 | 1970-10-13 | Rca Corp | Electrical circuit for providing substantially constant current |
US3735240A (en) * | 1971-10-15 | 1973-05-22 | Motorola Inc | Integrated circuit current regulator with differential amplifier control |
DE2532397A1 (de) * | 1975-07-19 | 1977-02-10 | Licentia Gmbh | Schaltungsanordnung zur erzeugung von mehreren konstanten stroemen zur versorgung einer integrierten schaltung |
-
1990
- 1990-11-28 DE DE19904037823 patent/DE4037823A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4037823A1 (de) | 1991-07-04 |
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