DE69410654T2

DE69410654T2 - Stromquelle

Info

Publication number: DE69410654T2
Application number: DE69410654T
Authority: DE
Inventors: Masaharu Yokohama-Shi Ikeda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1994-02-03
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2014-02-04
Also published as: JP3091801B2; US5432433A; EP0611105A2; EP0611105A3; JPH0720960A; DE69410654D1; EP0611105B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Stromquelle, die z. B. in bipolaren integrierten Halbleiterschaltungen verwendet werden kann.
In letzter Zeit sind integrierte Halbleiterschaltungen bei einer Vielzahl von tragbaren elektronischen Geräten verwendet worden. Die meisten tragbaren elektronischen Geräte haben eine Batterie als Leistungsversorgung. Die Spannung zwischen den Anschlüssen der Batterie nimmt ab, wenn sie wiederholt Leistung zuführt. Auch mit einer solchen spannungsveränderlichen Leistungsversorgung hat die Verwendung einer ihren vorgegebenen Stromwert nicht verändernden Stromquelle die Leistungsfähigkeit vieler tragbarer elektronischer Geräte sichergestellt.
Eine solche Stromquelle, etwa offenbart in der JP-A-60-191508, weist eine Stromspiegelschaltung auf, die gebildet ist aus ersten bis dritten Transistoren gleicher Polarität und Transistoren entgegengesetzter Polarität und Widerständen. In diesem Fall ist der Basisstrom des dritten Transistors auf einen geeigneten Wert eingestellt, um die Kollektor- Emitterspannungen Vce des ersten und des zweiten Transistors auszugleichen, die als Referenz für die Stromeinstellung verwendet werden, und ferner ihre Kollektorströme gleichzumachen. Damit wird der Wert des Stroms aus dieser Stromquelle nicht durch die Spannungsveränderung der Leistungsversorgung, die Temperaturabhängigkeit der Stromverstärkungsfaktoren hfe der Transistoren und die Streuung zwischen Herstellungschargen beeinflußt.
Der Aufbau einer solchen Stromquelle wird anhand Figur 7 beschrieben. In Figur 7 sind NPN-Transistoren 1, 2, 3 und 8 gezeigt. Der erste Transistor 1 hat eine Emitterfläche, die N parallelverschalteten zweiten Transistoren 2 äquivalent ist. Ferner sind gezeigt Widerstände 4 und 332, die mit den Emittern des ersten Transistors 1 bzw. des dritten Transistors 3 verbunden sind. Der Kollektorstrom des dritten Transistors 3 fließt zu einem Eingangsende eines Stromspiegels 530, der gebildet ist aus PNP-Transistoren 531-535. Der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 fließt in der entgegengesetzten Richtung zu dem Kollektor des ersten Transistors 1 mit Diodenkonfiguration als erster Ausgangsstrom. In ähnlicher Weise fließt der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub2; des Transistors 532 zu dem Kollektor des zweiten Transistors 2 als zweiter Ausgangsstrom, und der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub5; des Transistors 535 zu dem Kollektor des Transistors 8 mit Diodenkonfiguration oder einer Last als dritter Ausgang. Ferner sind gezeigt eine Phasenkompensationskondensator 7 für eine Negativrückkopplungsstabilisierung, ein Widerstand 333, durch den ein zum Starten notwendiger Strom fließt, und eine Leistungsversorgung 9.
Der Betrieb dieses konventionellen Aufbaus wird anhand der Figuren 7 und 8 beschrieben. Die Basisemitterspannung V1 des in Figur 7 gezeigten zweiten Transistors kann ausgedrückt werden durch den Kollektorstrom Ic&sub1; des ersten Transistors 1 und den Kollektorstrom Ic&sub2; des zweiten Transistors 2 wie in den folgenden Gleichungen (1) und (2):
V1 = Vt x In (Ic&sub1;/(Is x N)) + R4 x Ic&sub1; (1)
V1 = Vt x In (Ic&sub2;/Is) (2)
wobei Vt = kT/q
k: Boltzmann-Konstante
q: Elektronenladung
T: absolute Temperatur
Is: Umkehrsättigungsstrom eines NPN-Transistors
R4: Widerstandswert des Widerstands 4
x: Multiplikation
Figur 8 zeigt die Kurven für jeden Term der Gleichungen (1) und (2) und V1 aus jeder Gleichung bezüglich dem Kollektorstrom Ic&sub1;, Ic&sub2; in der Abszisse. Die Punkte P und Q in Figur 8 sind die Schnittpunkte der Gleichungen (1) und (2), die Ic&sub1; = Ic&sub2; erfüllen und gemeinsames V1 haben. Durch gleichzeitiges Lösen der Gleichungen (1) und (2) ist es möglich, die Koordinaten (Kollektorstrom, Basispotential V1) dieser Punkte zu erhalten wie folgt:
die Koordinaten des Punkts P sind (0, 0) und
die Koordinaten des Punkts Q sind (Vt x In (N) / R4, Vt x In ((Vt x In (N) / R4) / Is)).
Daher ergibt sich aus Figur 8, daß Ic&sub1; > Ic&sub2; erfüllt ist, wenn die Größe von V1 in dem Bereich von Punkt P bis zu dem Punkt Q ist und das Ic&sub1; < Ic&sub2; erfüllt ist, wenn sie in dem größeren Bereich als Punkt Q ist.
Wenn die Basisströme der Transistoren 1 und 2 vernachlässigt werden, wird in dem Schaltungsaufbau aus Figur 7 der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 als Ausgang aus dem Stromspiegel 530 zu dem Kollektorstrom Ic&sub1; des Transistors 1 mit Diodenkonfiguration, und der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub2; des Transistors 532 als Ausgang des Stromspiegels 530 fließt in dem Knoten des Punkts A. Zusätzlich fließt der Umkehrkollektorstrom Ic&sub2; des Transistors 2 in dem Knoten des Punkts A. Damit ist die Größe des in dem Punkt A fließenden Gesamtstroms (Ic&sub1; - Ic&sub2;).
Wenn die Größe von V1 in dem Bereich von Punkt P bis Punkt Q ist, erfüllen die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 die Bedingung Ic&sub1; > Ic&sub2;. Der im Punkt A fließende Strom ist positiv, wodurch der Basisstrom des mit dem Punkt A verbundenen Transistors 3 erhöht wird. Dies führt zu einem Ansteigen des Kollektorstroms Ic&sub3;, der der Eingangsstrom des Stromspiegels 530 ist. Dabei erhöht sich der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 als Ausgangsstrom des Stromspiegels 530, und somit auch der Kollektorstrom Ic&sub1; des Transistors 1. Somit wird, wie aus Figur 8 klar ist, die Differenz zwischen Ic&sub1; und Ic&sub2; klein und der im Punkt A fließende Strom nimmt ab.
Wenn die Größe von V1 größer als Punkt Q ist, erfüllen die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 die Bedingung Ic&sub1; < Ic&sub2;, und der im Punkt A fließende Strom ist negativ, wodurch der Basisstrom des Transistors 3, der mit dem Punkt A verbunden ist, oder der Kollektorstrom Ic&sub3; als Eingangsstrom des Stromspiegels 530 verringert wird. Dabei wird der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 als Ausgangsstrom des Stromspiegels 530 verringert, und somit wird auch der Kollektorstrom Ic&sub1; des Transistors 1 verringert. Somit wird die Differenz zwischen Ic&sub1; und Ic&sub2; klein, wie aus Figur 8 klar ist, und der im Punkt A fließende Strom wird verringert.
Als Ergebnis dieser Funktion wird die in Figur 7 gezeigte Schaltungsanordnung am Punkt Q stabilisiert. Der Ausgangsstrom an diesem Arbeitspunkt, z. B. der Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub5; des Transistors 535 als ein Ausgangsstrom aus dem Stromspiegel 530, kann ausgedrückt werden durch die folgende Gleichung (3):
Ic&sub5;&sub3;&sub5; = Vt x In (N) / R4 (3)
Aus Figur 8 ergibt sich, daß es einen weiteren Stabilisierungspunkt P gibt. Der Widerstand 333 ist dazu vorgesehen, daß auch wenn der Kollektorstrom des Transistors 3 Null ist, die Kollektorströme Ic&sub1;, Ic&sub2; der Transistoren 1, 2 nicht Null sind oder der Betrieb nicht am Punkt P stabilisiert wird.
Bei der obigen Beschreibung wird angenommen, daß der Stromverstärkungsfaktor hfe jedes Transistors groß ist und der Basisstrom jedes Transistors vernachlässigt werden kann. Jedoch hat der Basisstrom eine Temperaturabhängigkeit und eine große Streuung zwischen Herstellungschargen, wodurch die Genauigkeit des Ausgangs der Vorrichtung verschlechtert wird. Daher wird der Kollektorstrom Ic&sub3; des Transistors 3 eingestellt auf die Summe der Kollektorströme der Transistoren 1 und 2. In anderen Worten wird auch ein dem Basisstrom des Transistors 1, 2 entsprechender Stromwert, der von dem Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 des Stromspiegels 530 entfernt wird, von dem Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub2; eines weiteren Transistors 532 des Stromspiegels 530 entfernt. Dies bedeutet, daß der Basisstrom des Transistors 3 auf das Doppelte des Transistors 1 oder 2 erhöht werden kann, indem der Eingangsstrom des Stromspiegels 530 auf den doppelten Ausgangsstrom eingestellt wird. Im Ergebnis werden die Kollektorströme Ic&sub1; und Ic&sub2; der Transistoren 1 und 2 gleich.
Da zusätzlich die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 1 und 2 unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung gleich sind, kann der Early-Effekt (Abhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors hfe von der Kollektoremitterspannung Vce) bei einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung aufgehoben werden, und dadurch wird der Ausgangsstrom nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung beeinflußt.
Eine vergleichbare Anordnung nach dem Stand der Technik ist beschrieben in der EP-A- 0524498.
Daher kann auch die konventionelle Stromquelle von einer Beeinflussung durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung, der Temperaturabhängigkeit von hfe des Transistors und der Streuung zwischen Herstellungschargen geschützt werden.

Beschreibung der Erfindung

Jedoch erfordert die obige konventionelle Stromquelle den ersten bis den dritten Transistor mit gleicher Polarität und den Stromspiegel, der aus Transistoren der entgegengesetzten Polarität gebildet ist. Damit kann ein Halbleiterintegrationsschaltungsprozeß, mit dem Transistoren nur gleicher Polarität hergestellt werden können, diese Stromquelle nicht realisieren.
Ferner erfordert der dritte Transistor einen doppelt so großen Kollektorstrom, um den Basisstrom zu kompensieren. Wenn damit der vorgegebene Strom groß ist, erhöht sich der Dissipationsstrom, so daß die Batterielebensdauer des tragbaren elektronischen Geräts verringert wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stromquelle anzugeben, die entweder aus NPN- oder aus PNP-Transistoren gebildet werden kann und nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung, die Temperaturabhängigkeit von hfe von Transistoren und eine Streuung zwischen Herstellungschargen beeinflußt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromquelle anzugeben, die gebildet werden kann aus NPN- und/oder PNP-Transistoren, nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung, die Temperaturabhängigkeit von hfe von Transistoren und eine Streuung zwischen Herstellungschargen beeinflußt wird und einen kleinen Dissipationsstrom aufweist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen eine Stromerzeugungseinrichtung mit: einer ersten Transistoreinrichtung, einem mit einem Emitter der ersten Transistoreinrichtung verbundenen Widerstand, einer zweiten Transistoreinrichtung mit einer mit einer Basis der ersten Transistoreinrichtung verbundenen Basis, einer dritten Transistoreinrichtung mit einer mit einem Kollektor der zweiten Transistoreinrichtung verbundenen Basis; wodurch ein Basisstrom der dritten Transistoreinrichtung so gesteuert ist, daß ein Kollektorstrom der ersten Transistoreinrichtung und ein Kollektorstrom der zweiten Transistoreinrichtung miteinander im wesentlichen identisch sind, gekennzeichnet durch: eine Verstärkereinrichtung mit einem mit einem Kollektor der dritten Transistoreinrichtung verbundenen Eingang und mit einer Mehrzahl von Ausgängen mit jeweils einem Widerstand, der mit einem Kollektor der ersten Transistoreinrichtung, dem Kollektor der zweiten Transistoreinrichtung bzw. dem Kollektor der dritten Transistoreinrichtung verbunden ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen eine Stromquelle mit einem ersten und einem zweiten Transistor mit miteinander verbundenen Basen, einem mit dem Emitter des ersten Transistors verbundenen Widerstand, einem dritten Transistor mit mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbundener Basis und einer Verstärkereinheit, deren Eingangsende mit dem Kollektor des dritten Transistors und einer Mehrzahl von Ausgangsabschnitten mit Ausgangswiderständen verbunden ist.
Bei dieser Stromquelle kann die Verstärkereinheit gebildet sein aus Transistoren der gleichen Polarität wie der erste bis dritte Transistor, und der Basisstrom des dritten Transistors kann so eingestellt werden, daß der Kollektorstrom des ersten Transistors im wesentlichen dem des zweiten Transistors gleich ist. Daher hat diese Stromquelle den Vorteil, daß sie nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung, eine Temperaturabhängigkeit von hfe eines Transistors und eine Streuung zwischen Herstellungschargen beeinflußt wird.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Stromquelle vorgesehen mit einem ersten und einem zweiten Transistor mit miteinander verbundenen Basen, einem mit dem Emitter des ersten Transistors verbundenen Widerstand, einem mit seiner Basis mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbundenen dritten Transistor, einem mit seinem Emitter mit dem Kollektor des dritten Transistors verbundenen vierten Transistor und einer Verstärkereinheit, deren Eingangsende mit dem Kollektor des vierten Transistors und einer Mehrzahl von Ausgangsabschnitten mit Ausgangswiderständen verbunden ist.
Bei dieser Stromquelle kann die Verstärkereinheit gebildet sein aus Transistoren der gleichen Polarität wie der erste bis vierte Transistor und der Basisstrom des dritten und der Basisstrom des vierten Transistors können so eingestellt werden, daß der Kollektorstrom des ersten Transistors im wesentlichen dem des zweiten Transistors gleich ist. Daher hat diese Stromquelle den Vorteil, daß sie nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsvesorgungsspannung, eine Temperaturabhängigkeit von hfe eines Transistors und eine Streuung zwischen Herstellungschargen beeinflußt wird und mit einem kleineren Strom betrieben werden kann.
Nach noch einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Stromquelle vorgesehen mit einem ersten und einem zweiten Transistor mit miteinander verbundenen Basen, einem mit dem Emitter des ersten Transistors verbundenen Widerstand, einem mit seiner Basis mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbundenen dritten Widerstand, einem mit seinem Emitter mit dem Kollektor des dritten Transistors verbundenen vierten Widerstand, und einem Stromspiegel dessen Eingangsende mit dem Kollektor des vierten Transistors in einer Mehrzahl von Ausgängen verbunden ist.
Bei dieser Stromquelle können der Basisstrom des dritten Transistors und der Basisstrom des vierten Transistors so eingestellt werden, daß der Kollektorstrom des ersten Transistors dem des zweiten Transistors gleich ist. Daher hat diese Stromquelle den Vorteil, daß sie nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung, eine Temperaturabhängigkeit von hfe eines Transistors und einer Streuung zwischen Herstellungschargen beeinflußt wird und mit einem kleineren Strom betrieben werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend nur beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist:
Figur 1 ein Schaltungsdiagramm einer Stromquelle nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Figur 2 ein Schaltungsdiagramm einer Äquivalentschaltung der Ausgangsschaltung der Verstärkereinheit der Stromquelle aus Figur 1;
Figur 3 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus einer Stromquelle nach einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Figur 4 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus einer Stromquelle nach noch einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Figur 5 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus einer Stromquelle nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Figur 6 ein Schaltungsdiagramm einer Modifizierung jeder der in den Figuren 1, 3, 4 und 5 gezeigten Stromquellen;
Figur 7 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus der konventionellen Stromquelle; und
Figur 8 eine Kennlinie des Kollektorstroms und von V1 des ersten und des zweiten Transistors bei dem konventionellen Beispiel.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Anhand der begleitenden Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Stromquelle beschrieben. Zur einfacheren Erklärung sind den Elementen bei dem konventionellen Beispiel entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

(erstes Ausführungsbeispiel)

Figur 1 zeigt den Aufbau einer Stromquelle nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Bei diesem Aufbau werden keine PNP-Transistoren verwendet und für jeden Ausgang der Verstärkereinheit ein Emitterfolger verwendet.
In Figur 1 sind die NPN-Transistoren 1, 2, 3 und 8 gezeigt. Der erste Transistor 1 hat eine N parallel verschalteten zweiten Transistoren 2 äquivalente Emitterfläche (N = 2 in Figur 1). Der dritte Transistor 3 hat eine zwei parallel verschalteten zweiten Transistoren äquivalente Emitterfläche. Ferner sind gezeigt der mit dem Emitter des ersten Transistors 1 verbundene Widerstand 4 und eine Verstärkereinheit 6 mit einer Mehrzahl von Ausgangsabschnitten mit Ausgangswiderständen. Diese Verstärkereinheit ist gebildet aus einem Emitterschaltungstransistor 607, einem Lastwiderstand 606, Transistoren 601-605 mit Emitterfolgerkonfigurationen als Puffer, und Ausgangswiderständen 501-505. Die Ausgangsspannungen innerhalb der Verstärkereinheit 6 werden in Ströme umgewandelt und durch die Widerstände 501-505 gleicher Größe den Kollektoren der Transistoren 1, 2, 3 und der Last 8 zugeführt. Ferner sind gezeigt der Phasenkompensationskondensator für die Negativrückkopplungsstabilisierung und die Leistungsversorgung 9.
Es wird nun die Funktion dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. In Figur 1 sind die Transistoren 1, 2 und 3 und der Widerstand 4 in der gleichen Weise wie bei dem konventionellen Aufbau aus Figur 7 verschaltet, außer daß der Transistor 3 zwei parallelgeschaltete Transistoren hat. Daher kann die Basisemitterspannung V1 des Transistors 2 durch Kollektorströme Ic&sub1;, Ic&sub2; wie bei den zuvor angegebenen Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt werden. Die Beziehung der Kollektorströme Ic&sub1;, Ic&sub2; und von V1 ist in Figur 8 gezeigt. Die Schnittpunkte sind die gleichen wie beim konventionellen Beispiel. Zusätzlich ist in gleicher Weise die Bedingung Ic&sub1; > Ic&sub2; erfüllt, wenn die Größe von V1 in dem Bereich zwischen dem Punkt P bis zu dem Punkt Q liegt, und die Bedingung Ic&sub1; < Ic&sub2; ist erfüllt, wenn sie größer als der Punkt Q ist.
In dieser Schaltungsanordnung ist das Kollektorpotential des Transistors 1 der Wert Vbe, weil der Transistor 2 ohne jeden Widerstand direkt geerdet ist. Das Kollektorpotential des Transistors 2 ist der Wert Vbe, weil der Transistor 3 ohne jeden Widerstand direkt geerdet ist. Zusätzlich ist das Kollektorpotential des Transistors 3 der Wert Vbe, weil der Transistor 607 ohne jeden Widerstand direkt geerdet ist. Darüber hinaus ist das Kollektorpotential der Last oder des Transistors 8 der Wert Vbe, und zwar wegen der Diodenkonfiguration. Daher sind die Spannungen über die Widerstände 501-505 alle gleich, und da die Werte der Widerstände gleich sind, sind die dadurch fließenden Ströme gleich.
Wenn nun die Basisströme der Transistoren 1, 2, 3 und 8 vernachlässigt werden, ist der durch den Widerstand 501 fließende Strom dem Kollektorstrom Ic&sub1; des Transistors 1 mit Diodenkonfiguration gleich, und der Strom in dem Widerstand 502 fließt in dem in Figur 1 gezeigten Knoten A. Da der Umkehrkollektorstrom Ic&sub2; des Transistors 2 auch in dem Knoten A fließt, ist die Summe der in dem Punkt A fließenden Ströme (Ic&sub1; - Ic&sub2;).
Wenn der Wert von V1 in dem Bereich zwischen dem Punkt P und dem Punkt Q ist, erfüllen die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 die Bedingung Ic&sub1; > Ic&sub2; und ist der im Punkt A fließende Strom positiv. Damit steigt der Basisstrom des mit dem Punkt A verbundenen Transistors 3 an und bringt den Kollektorstrom Ic&sub3; zum Ansteigen. Dabei nimmt der Basisstrom des Transistors 607 der Verstärkereinheit 6 ab, was das Basispotential der Transistoren 601-605 zum Ansteigen bringt mit dem Ergebnis, daß die Spannungen über die Widerstände 501-505 ansteigen. Daher steigt auch der Kollektorstrom Ic&sub1; des Transistors 1 an. Aus Figur 8 ist verständlich, daß die Differenz zwischen Ic&sub1; und Ic&sub2; abnimmt, so daß der im Punkt A fließende Strom abnimmt.
Wenn der Wert V1 größer als Punkt Q ist, erfüllen die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 die Bedingung Ic&sub1; < Ic&sub2; und ist der im Punkt A fließende Strom negativ. Damit nimmt der Basisstrom des mit dem Punkt A verbundenen Transistors 3 ab, was den Kollektorstrom Ic&sub3; zum Abnehmen bringt. Dabei nimmt der Basisstrom des Transistors 607 der Verstärkereinheit 6 zu, was das Basispotential der Transistoren 601-605 zum Abnehmen bringt, so daß die Spannungen über die Widerstände 501-505 vermindert werden. Im Ergebnis nimmt auch der Kollektorstrom Ic&sub1; des Transistors 1 ab. Aus Figur 8 ergibt sich, daß die Differenz zwischen Ic&sub1; und Ic&sub2; klein wird, so daß der im Punkt A fließende Strom vermindert wird.
Als Ergebnis dieser Funktionen wird die in Figur 1 gezeigte Schaltungsanordnung am Punkt Q in Figur 8 stabilisiert. Der Ausgangsstrom an diesem Arbeitspunkt, z. B. der Kollektorstrom Ic&sub4; des Transistors 8, kann durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden.
Ic&sub4; = Vt x In (N) / R4 (4)
Ein weiterer Stabilisierungspunkt P existiert nicht, weil die Kollektorströme Ic&sub1;, Ic&sub2; der Transistoren 1, 2 in der Schaltungsanordnung nicht Null sind. Damit ist eine Startschaltung wie bei dem konventionellen Beispiel gezeigt nicht erforderlich.
Bei der obigen Beschreibung wird angenommen, daß der Stromverstärkungsfaktor hfe jedes Transistors groß ist und jeder Basisstrom vernachlässigt werden kann. Jedoch ist der Basisstrom so eingestellt, daß der Kollektorstrom Ic&sub3; des Transistors 3 der Summe der Kollektorströme des Transistoren 1, 2 gleich ist, weil die Genauigkeit des Stromquellenausgangs durch die Temperaturabhängigkeit und die große Streuung zwischen Herstellungschargen stark verschlechtert wird. In anderen Worten wird der gleiche Strom wie der Basisstrom der Transistoren 1 und 2 nicht nur von dem durch den Widerstand 501 fließenden Strom sondern auch von dem durch den Widerstand 502 fließenden Strom subtrahiert. Dadurch ist es durch dem Kollektor des Transistors 3 durch die Widerstände 503 und 504 einen zweifachen Strom Zuführen möglich, den Basisstrom des Transistors 3 doppelt so stark wie den Basisstrom des Transistors 1 oder 2 zu erhöhen. Im Ergebnis sind die Kollektorströme Ic&sub1; und Ic&sub2; der Transistoren 1 und 2 einander gleich.
Da die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 1, 2 bei der Schaltungsanordnung unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung gleich sind, kann der bei Veränderung der Leistungsversorgungsspannung verursachte Early-Effekt aufgehoben werden, und somit wird der Ausgangsstrom nicht leicht durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung beeinflußt.
Obwohl die Potentialdifferenzen zwischen den Ausgangsspannungen innerhalb der Verstärkereinheit 6 und den Kollektorspannungen der Transistoren 1, 2, 3, 8 in den Widerständen 501-505 jeweils Ströme fließen lassen, wie anhand Figur 1, in dem dieses Ausführungsbeispiel gezeigt ist, beschrieben, sind die dynamischen Widerstände der Transistoren 601-605 zusätzlich zu diesen Widerständen notwendig, wenn die Veränderung der Basisemitterspannung zu dem Emitterstrom des Transistors in Betracht gezogen wird. Figur 2 zeigt eine Äquivalentschaltung, die diese dynamischen Widerstände beinhaltet. Die Transistoren 601- 605 der Verstärkereinheit 6 können ausgedrückt werden durch einen durch den Vbe-Wert pegelverschobenen Puffer und die dynamischen Widerstände re601-re605. Daher müssen die zu den Transistoren 1, 2, 3, 8 durch die Widerstände als die Elemente fließenden Ströme eingestellt werden durch Hinzufügen der dynamischen Widerstände re601-re605 zu den Werten der Widerstände 501-505. Die dynamischen Widerstände re601-re605 sind gleich, weil die Kollektorströme die gleichen sind.
Wenn die Basisemitterspannungen Vbe der Transistoren 1, 2, 3, 8 genau die gleichen sind, sind die Spannungen über die Widerstände einschließlich die dynamischen Widerstände gleich, und somit wirken die dynamischen Widerstände als Ausgangswidserstände, auch wenn die Widerstände 501-505 Null Ω sind. Wenn in anderen Worten die Emitterflächen und Kollektorströme der Transistoren 1, 2, 3, 8 und der Kollektorstrom genau eingestellt werden können, und wenn die Ausgangswiderstandswerte klein sein dürfen, sind die Widerstände 501-505 als Elemente nicht erforderlich und wirken die dynamischen Widerstände der Transistoren 601-605 als Ausgangswiderstände, wodurch die Funktion des obigen Ausführungsbeispiels realisiert wird. Daher beinhalten die in der Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen als Ausgangswiderstände bezeichneten Elemente nicht nur Widerstände als Widerstandselemente sondern auch Widerstände als Funktionen.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Figur 3 zeigt den Aufbau einer Stromquelle des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insbesondere keine PNP-Transistoren verwendet, und die Ausgänge der Verstärkereinheit beinhalten einen gemeinsamen Emitterfolger und einen separaten Emitterfolger. Das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten darin, daß die Emitterfolgertransistoren 601-605 der Verstärkereinheit 6 zu einem einzigen Transistor 611 kombiniert sind und daß ein Emitterfolgertransistor 612, ein Ausgangswiderstand 512 und ein Lasttransistor 811 zusätzlich verwendet sind, um einen neuen Stromausgangsanschluß zu liefern. Der Wert des Widerstands 512 kann nicht dem Wert der Widerstände 501-505 genau gleich gemacht werden, weil die Transistoren 611 und 612 verschiedene Kollektorströme und daher verschiedene dynamische Widerstände haben. Wenn jedoch der Spannungsabfall über die Widerstände 501-505 groß eingestellt werden kann, können die dynamischen Widerstände und die Basisemitterspannung des Transistors 811 vernachlässigt werden, und somit kann er dem Wert der Widerstände 501-505 gleich gemacht werden.
Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, weil nur die Ausgangskonfiguration der Verstärkereinheit 1 von dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 unterschiedlich ist. Da in anderen Worten die Kollektorströme der Transistoren 601-605, gezeigt in Figur 1, gleich sind, sind die Emitterpotentiale ebenfalls gleich. Auch wenn alle Emitter der Transistoren 601-605 kurzgeschlossen werden, wird daher kein Strom hervorgerufen, und daher unterscheidet sich die Funktion dieses Ausführungsbeispiels nicht von der des ersten Ausführungsbeispiels.
Wenn das erste Ausführungsbeispiel mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verglichen wird, dessen Funktion sich von der des ersten Ausführungsbeispiel nicht unterscheidet, stellt sich heraus, daß die Emitterfläche der Emitterfolgertransistoren (601-605) sechs mal so groß wie die des Transistors 611 mit Ausnahme des zusätzlichen neuen Ausgangsanschlusses ist. Diese Differenz beeinflußt den in den Kollektoren der Transistoren 1, 2, 3 fließenden Strom nicht, die wichtig sind, wenn die Ströme der Stromquelle eingestellt werden. Sie beeinflußt jedoch die Einstellung des zusätzlich vorgesehenen Ausgangsstroms. Da in anderen Worten die dynamischen Widerstände und Basisemitterspannungen der Transistoren 611 und 612 wegen ihrer Kollektorströme verschieden sind und da die Basisemitterspannung Vbe des Transistors 811 von ihnen verschieden ist, wird der Strom in dem Transistor 8 von dem in dem zusätzlich vorgesehenen Transistor 811 für den Ausgangsstrom verschieden. Diese Differenz kann durch Einstellen des Spannungsabfalls über die Widerstände 501-505 verringert werden, und zwar um die Differenz in den dynamischen Widerständen und Vbe des Transistors 811 auf ein vernachlässigbares Maß zu minimieren, oder durch Einstellen des Werts des die Differenz von Vbe zulassenden Widerstands 512 usw.
Oben sind das erste und das zweite erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben worden. Mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
(1) Die Transistoren 601-605 und 607, die die die Verstärkereinheit bilden, können die gleiche Polarität wie die Transistoren 1-3 haben.
(2) Der Basisstrom des Transistors 3 kann so eingestellt werden, daß der Kollektorstrom des Transistors 1 im wesentlichen dem des Transistors 2 gleich ist. Daher ist es möglich, den Effekt der Temperaturabhängigkeit von hfe eines Transistors und eine Streuung zwischen Herstellungschargen fast vollständig zu entfernen.
(3) Da die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 1 und 2 gleich gemacht werden können, tritt kein Early-Effekt auf, und daher existiert fast kein Effekt einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Figur 4 zeigt den Aufbau des dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Aufbau sind insbesondere keine PNP-Transistoren verwendet, und an jedem Ausgang der Verstärkereinheit ist ein Emitterfolger vorgesehen. Zusätzlich ist der Strom im dritten Transistor zum Zweck des Ansteuerns auf die Hälfte verringert. In Figur 4 sind NPN-Transistoren 1, 2, 3, 121, 221, 321, 8, 821 gezeigt. Der erste Transistor 1 hat eine N parallelen zweiten Transistoren 2 äquivalente Emitterfläche (N = 2 in Figur 4). Die Transistoren 121, 221 sind in Diodenkonfigurationen verschaltet, um durch Vbe pegelverschoben zu werden. Der vierte Transistor 321 und der dritte Transistor 3 liegen in Kaskaden, so daß der Kollektorstrom des dritten Transistors 3 direkt zu dem Emitter des vierten Transistors fließt. Der Widerstand 4 ist mit dem Emitter des ersten Transistors 1 verbunden. Mit 6 ist die Verstärkereinheit bezeichnet, die eine Mehrzahl von Ausgangsabschnitten mit Ausgangswiderständen aufweist. Diese Einheit ist gebildet aus einem Transistor 627, dessen Emitter durch einen Pegelverschiebetransistor 629 mit Diodenkonfiguration, einen Lastwiderstand 606, Emitterfolgertransistoren 601-605 als Puffer und Ausgangswiderstände 501-505 geerdet ist. Die Ausgangsspannungen innerhalb der Verstärkereinheit 6 werden in Ströme umgewandelt und durch die Widerstände 501-505 mit gleicher Größe den Kollektoren der Transistoren 121, 221, 321 und der Last 821 zugeführt. Ferner sind gezeigt der Phasenkompensationskondensator 7 zur negativen Stabilisierung und die Leistungsversorgung 9.
Im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel weist dieses dritte Ausführungsbeispiel einen einzelnen Transistor anstelle zweier paralleler Transistoren auf, und die durch Ausgangswiderstände aus den Ausgängen der Verstärkereinheit 6 fließenden Ströme sind auf die Hälfte verringert. Zusätzlich sind die Vbe-Pegelverschiebetransistoren 121, 221 jeweils mit den Kollektoren der Transistoren 1, 2 verbunden, und der vierte Transistor 321 ist mit dem Kollektor des Transistors 3 in Kaskade verschaltet.
Die Funktion des dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels bezüglich des Mechanismus zum Bestimmen der Ströme. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen in dem Verfahren zum Gleichmachen der Kollektorströme der Transistoren 1 und 2. Wie in Figur 4 gezeigt ist der Kollektorstrom des Transistors 3 dem Emitterstrom des vierten Transistors 321, der mit dem dritten Transistor in Kaskade geschaltet ist, gleich. Der Stromverstärkungsfaktor hfe eines allgemein erhältlichen Transistors beträgt etwa 100, und der Kollektorstrom des vierten Transistors 321 ist im wesentlichen dem Emitterstrom gleich. Daher ist der Kollektorstrom des dritten Transistors 3 im wesentlichen der gleiche wie der des vierten Transistors 321, und die Basisströme der Transistoren sind ebenfalls gleich.
Die Basisströme der Transistoren 3, 321 in dem Schaltungsaufbau werden von dem in dem Widerstand 502 fließenden Strom subtrahiert. Um in anderen Worten auch den gleichen Stromwert wie der Basisstrom der Transistoren 1, 2, der von dem in dem Widerstand fließenden Strom subtrahiert wird, von dem in dem Widerstand 502 fließenden Strom subtrahieren zu können, wird der durch den Widerstand 504 zu dem Transistor 321 fließende Strom auf den gleichen Wert wie der zu den Transistoren 1, 2 fließende Strom eingestellt, und die Summe der Basisströme in den Transistoren 321 und 3 wird der Summe der Basisströme der Transistoren 1 und 2 gleichgemacht. Im Ergebnis werden die Kollektorströme Ic&sub1; und Ic&sub2; der Transistoren 1 und 2 einander gleich.
Da ferner bei diesem Schaltungsaufbau das Kollektorpotential des Transistors 121 den Wert Vbe x 2 hat, weil der Transistor einen direkt ohne einen Widerstand geerdeten Emitter hat (Satz im Original unvollständig). In gleicher Weise hat das Kollektorpotential des Transistors 221 den Wert Vbe x 2, weil der Transistor 3 einen direkt ohne Widerstand geerdeten Emitter hat. Darüber hinaus hat das Kollektorpotential des Transistors 321 den Wert Vbe x 2, weil der Transistor 627 einen direkt über den Pegelverschiebetransistor 629 geerdeten Emitter hat. Ferner hat das Kollektorpotential des Lasttransistors 821 mit Diodenkonfiguration den Wert Vbe x 2, weil der Transistor 8 mit Diodenkonfiguration mit dem Lasttransistor in Reihe geschaltet ist. Daher sind die Spannungen über die Widerstände 501-505 alle gleich, und die darin fließenden Ströme haben den gleichen Wert.
Da bei diesem Schaltungsaufbau zusätzlich die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 1 und 2 unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung gleich sind, kann der Early- Effekt wegen einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung aufgehoben werden, und die Ausgangsströme sind durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung nicht leicht zu beeinflussen.
Somit können mit dem dritten Ausführungsbeispiel die folgenden Wirkungen erzielt werden.
(1) Die Transistoren 601-605 und 607, die die Verstärkereinheit bilden, können die gleiche Polarität wie die Transistoren 1-3 haben.
(2) Der Basisstrom des Transistors 3 kann so eingestellt werden, daß der Kollektorstrom des Transistors 1 dem des Transistors 2 gleichgemacht wird, und es gibt fast keine Auswirkung der Temperaturabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors hfe eines Transistors und der Streuung zwischen Herstellungschargen.
(3) Da die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 1 und 2 einander gleichgemacht werden können, tritt kein Early-Effekt auf, und somit gibt es praktisch keine Auswirkung einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung.
(4) Der Schaltungsdissipationsstrom zur Verwendung bei dem die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 Gleichmachen kann im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel auf die Hälfte verringert werden.
Während bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Emitterfolgertransistoren 601-605 als Ausgänge der Verstärkereinheit 6 verwendet sind, können diese Transistoren wie beim zweiten Ausführungsbeispiel durch den einzelnen Transistor 611 ersetzt werden, wobei die gleichen Wirkungen erzielt werden.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Figur 5 zeigt den Aufbau des vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden PNP-Transistoren und NPN-Transistoren verwendet wie beim konventionellen Beispiel, und insbesondere wird der Strom des dritten Transistors zu Ansteuerung auf die Hälfte reduziert. In Figur 5 sind NPN-Transistoren 1, 2, 3, 121, 221, 321, 8, 821 gezeigt. Der erste Transistor 1 hat eine N parallelen zweiten Transistoren äquivalente Emitterfläche (in Figur 5 N = 2), und die Transistoren 121, 221 haben eine Diodenkonfiguration und werden zur Pegelverschiebung verwendet. Der vierte Transistor 321 und der dritte Transistor 3 sind in Kaskade verschaltet, so daß der Kollektorstrom des dritten Transistor 3 direkt zu dem Emitter des vierten Transistors fließt. Gezeigt ist der mit dem Emitter des ersten Transistors 1 verbundene Widerstand 4. Der Kollektorstrom des vierten Transistors 321 fließt zu dem Eingangsende des Stromspiegels 530, der gebildet ist aus PNP-Transistoren 531, 532, 534, 535. Der erste Ausgangsstrom oder Umkehrkollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 fließt zu dem Kolektor des ersten Transistors 1 mit Diodenkonfiguration, der zweite Ausgangsstrom oder Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub2; des Transistors 532 zu dem Kollektor des Transistors 2 und der dritte Ausgangsstrom oder Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub5; des Transistors 535 zu dem Kolektor des Lasttransistors 821 mit Diodenkonfiguration. Ferner sind gezeigt der Phasenkompensationskondensator 7 zur Negativrückkopplungsstabilisierung, der Widerstand 333, durch den ein zum Starten notwendiger Strom fließt, und die Leistungsversorgung 9.
Im Vergleich mit dem in Figur 7 gezeigten konventionellen Beispiel hat das vierte Ausführungsbeispiel in Figur 5 die folgende Konstruktion. Die zwei parallelen Transistoren 533 und 534 des Stromspiegels 530 bei dem konventionellen Beispiel sind ersetzt durch den einzelnen Transistor 534, und zusätzlich sind die Vbe-Pegelverschiebetransistoren 121 und 221 mit den Kollektoren des ersten Transistors 1 und des zweiten Transistors 2 verbunden. Darüber hinaus ist der Transistor 321 mit dem Kollektor des dritten Transistors 3 in Kaskade verschaltet. Der Widerstand zum Starten ist verbunden mit dem Kollektor des Transistors 321 und nicht mit dem Kollektor des Transistors 3. Wenn dieses in Figur 5 gezeigte Ausführungsbeispiel zusätzlich mit dem in Figur 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel verglichen wird, ergibt sich, daß im wesentlichen die Verstärkereinheit 6 ersetzt ist durch den Stromspiegel 530, obwohl der Phasenkompensationskondensator und der Startwiderstand bei diesen Ausführungsbeispielen einerseits verwendet werden und andererseits nicht.
Der Mechanismus zum Bestimmen der Ströme beim Betrieb dieses vierten Ausführungsbeispiel ist der gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel oder beim Stand der Technik. Der Unterschied liegt im Verfahren zum Gleichmachen der Kollektorströme der Transistoren 1 und 2. Im Figur 5 ist der Kollektorstrom des dritten Transistors 3 im wesentlichen der Emitterstrom des vierten Transistors 321, der mit dem dritten Transistor in Kaskade liegt. Der Stromverstärkungsfaktor hfe eines allgemein erhältlichen Transistors beträgt normalerweise ungefähr 100, und der Kollektorstrom des Transistors 321 ist dem Emitterstrom im wesentlichen gleich. Daher wird der Kollektorstrom des Transistors 3 dem des Transistors 321 im wesentlichen gleich, und die Basisströme dieser Transistoren sind die gleichen.
Bei diesem Schaltungsaufbau werden die Basisströme der Transistoren 3, 321 von dem Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub2; des Transistors 532 des Stromspiegels 530 subtrahiert. Um in anderen Worten den gleichen Stromwert wie der Basisstrom der Transistoren 1 und 2, der von dem Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub1; des Transistors 531 des Stromspiegels 530 subtrahiert wird, von dem Kollektorstrom Ic&sub5;&sub3;&sub2; eines weiteren Transistors 532 des Stromspiegels 530 zu subtrahieren, wird der Eingangsstrom des Stromspiegels auf den gleichen Wert wie der Ausgangsstrom eingestellt, und die Summe des Basisstroms des Transistors 321 und des Basisstroms des Transistors 3 ist der Summe des Basisstroms des Transistors 1 und des Basisstrom des Transistors 2 gleichgemacht. Im Ergebnis werden die Kollektorströme Ic&sub1; und Ic&sub2; der Transistoren 1 und 2 gleich.
Auch bei diesem Schaltungsaufbau hat das Kollektorpotential des Transistors 121 den Wert Vbe x 2, weil der Transistor 2 einen direkt ohne einen Widerstand geerdeten Emitter hat, und das Kollektorpotential des Transistors 212 hat den Wert Vbe x 2, weil der Transistor 3 einen direkt ohne Widerstand geerdeten Emitter hat. Das Kollektorpotential des Lasttransistors 821 mit Diodenkonfiguration hat ferner den Wert Vbe x 2, weil der Transistor 8 mit Diodenkonfiguration mit dem Lasttransistor in Reihe verschaltet ist. Daher sind die Kollektoremitterspannungen Vce der Transistoren 531, 532, 535 alle gleich, und die Kollektorströme dieser Transistoren sind auch die gleichen, wenn der Early-Effekt auftritt.
Da darüber hinaus bei diesem Schaltungsaufbau die Kollektoremitterspannung der Gruppe der Transistoren 1 und 2 , die die gleiche Polarität haben müssen, der der Gruppe der Transistoren 531, 532 und 535 unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung gleich ist, kann der Early-Effekt wegen einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung aufgehoben werden, und die Ausgangsströme sind durch eine Veränderung der Leistungsversorgungsspannung nicht leicht zu beeinflussen.
Damit können bei dem vierten Ausführungsbeispiel die folgenden Wirkungen erzielt werden.
(1) Der Basisstrom des Transistors 3 kann so eingestellt werden, daß der Kollektorstrom des Transistors 1 im wesentlichen dem des Transistors 2 gleichgemacht wird, und damit besteht praktisch kein Effekt der Temperaturabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors hfe eines Transistors und der Streuung zwischen Herstellungschargen.
(2) Da die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 1 und 2 gleichgemacht werden können, tritt kein Early-Effekt auf, und somit besteht praktisch kein Effekt einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung.
(3) Da die Kollektoremitterspannungen der Transistoren 531, 532, 535, die den Stromspiegel 530 bilden, gleichgemacht werden können, tritt kein Early-Effekt auf, und somit besteht praktisch kein Effekt einer Veränderung der Leistungsversorgungsspannung.
(4) Der Schaltungsdissipationsstrom zum Gleichmachen des Kollektorstroms des Transistors 1 mit dem des Transistors 2 kann im Vergleich zum Stand der Technik bis auf die Hälfte reduziert werden.
Diese Erfindung ist nicht auf das erste bis vierte erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Z. B. können das erste bis vierte Ausführungsbeispiel wie in Figur 6 gezeigt modifiziert werden.
Figur 6 zeigt ein Beispiel zum Modifizieren des ersten-vierten Ausführungsbeispiels durch die Verschaltung des Transistors 1 und des Widerstands 4 ohne Veränderung der Stromeinstellfunktion. Der Transistor 1 bei diesen Ausführungsbeispielen hat eine N parallelen zweiten Transistoren 2 äquivalente Emitterfläche (N = 2 in Figur 1). Um diese Struktur zu realisieren, können zwei Verfahren verwendet werden: Eine Mehrzahl von Transistoren kann parallel verschaltet werden; und ein einzelner Transistor mit einer vorbestimmten großen Emitterfläche wird verschaltet. Die erstgenannte Struktur kann zwei mögliche Kombinationen haben: Wie bei den Ausführungsbeispielen in Figur 1-5 gezeigt, wird der gemeinsame Emitter einer Parallelschaltung von Transistoren mit gemeinsamem Emitter, gemeinsamem Kollektor und gemeinsamer Basis mit dem Widerstand 4 verbunden; und wie in Figur 6 gezeigt, können die Emitter der parallel verschalteten Transistoren mit nur gemeinsamem Kollektor und gemeinsamer Basis jeweils mit Widerständen verbunden werden, die jeweils die gleiche Funktion wie der Widerstand 4 haben.
In Figur 6 wird der Kollektorstrom des Transistors 1 in die Kollektorströme der die Parallelschaltung bildenden Transistoren aufgeteilt oder durch N dividiert. Wenn der Stromverstärkungsfaktor hfe der den Transistor 1 bildenden Transistoren als sehr groß angenommen wird, kann der Kollektorstrom als dem Emitterstrom gleich betrachtet werden. Damit fließen die durch N dividierten Ströme durch die Widerstände 441 bzw. 442. Wenn der Wert der Widerstände 441, 442 auf das Nfache des Widerstands 4 in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel eingestellt wird, ist der Spannungsabfall für jeden der Widerstände 441 und 442 der gleiche wie der über den Widerstand 4. Die Schaltungsgleichung zu diesem Teil ist gegeben durch die folgende Gleichung (5).
V1 = Vt x In ((Ic&sub1; / N) / Is) + (R4 x N) x (Ic&sub1; / N) (5)
Diese Gleichung kann in die Gleichung (1) umgeformt werden.
Die Summe der Werte der in Figur 6 gezeigten Widerstände 441 und 442 wird N&sub2; mal der Wert des Widerstands 4 in den ersten bis vierten Ausführungsbeispiel. Dadurch machen diese Widerstände die Fläche des Chips der integrierten Schaltung groß. Diese Struktur hat jedoch die Wirkung, daß wenn der Umkehrsättigungsstrom Is der den Transistor 1 bildenden Paralleltransistoren einen bestimmten Wert von Streuung hat, die entsprechenden Widerstände 441 und 442 die Spannungen darüber einstellen, wodurch der voreingestellte Stromwert von einer Beeinflussung durch die Streuung geschützt wird.
Zusätzlich können die Verstärkereinheit 6 und der Phasenkompensationskondensator 7 bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel wie folgt in ihrer Struktur modifiziert werden.
(1) Die Spannungsverstärkung in der Verstärkereinheit 6, die die Steilheit des Transistors 607 multipliziert mit dem Widerstandswert des Lasttransistors 606 ist, kann durch Ersetzen des Lastwiderstandes 606 durch eine Stromquelle mit einem großen Signalquellenwiderstand weiter erhöht werden. Wenn mit einem Halbleiterprozeß FETs erzeugt werden können, können der Stromspiegel und die Stromquelle durch diese FETs aufgebaut werden. Dies kann den Effekt der Leistungsversorgungsspannungsveränderung und der hfe- Veränderung eines Transistors weiter reduzieren.
(2) Das Basispotential des Transistors 607 am Eingangsanschluß der Verstärkereinheit 6 sollte dem Kollektorpotential der Transistoren 1, 2 gleichgemacht werden. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann eine weitere unterschiedliche Konstruktion verwendet werden. Es ist dann in anderen Worten möglich, einen Differenzverstärker oder Operationsverstärker zu verwenden, der zur Erfüllung der Bedingung des Eingangspotentials ausgelegt ist.
(3) Der Kondensator 7 kann im wesentlichen aus einer Mehrzahl von Kondensatoren aufgebaut sein, deren Zahl beliebig ist, und in beliebiger Position verschaltet und in beliebiger Weise realisiert sein können, solange sie die Verstärkung und Phase der Ein-Zyklus- Transfer-Charakteristik zur Stabilisierung der Rückkopplung kompensieren können. Zum B. kann der Kondensator 7 ersetzt werden durch einen zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors 607 geschalteten Kondensator geringerer Kapazität, und zwar so, daß ein Spiegeleffekt erwartet werden kann.
(4) Die Ausgangsabschnitte der Verstärkereinheit 6, die durch NPN-Transistoren mit einer Emitterfolgerkonfiguration gebildet sind, können eine andere Puffereinrichtung sein. Z. B. können es FETs mit einer Source-Folger-Konfiguration sein. In diesem Fall ist der durch die Veränderung der Gate-Source-Spannung relativ zu der Veränderung des Source-Stroms erzeugte dynamische Widerstand in dem Ausgangswiderstand eingeschlossen.
(5) Die Phase der Veränderung der Ausgangsspannung in der Verstärkereinheit 6 ist bezüglich der Veränderung der Eingangsspannung der Verstärkereinheit 6 negativ, kann aber auch positiv sein. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, die Konfiguration der Transistoren 1 und 2 auszutauschen, oder die Transistoren 1 und 2 zu einer normalen Konfiguration bzw. einer Diodenkonfiguation zu verändern, und die Basis des Transistors 3 von dem Kollektor des Transistors 2 zu dem Kollektor des Transistors 1 umzuschalten, so daß die gesamte Stromquelle die negative Rückkopplungskonfiguration hat.
Ferner sind bei dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel die Emitter der Transistoren 2, 3, des Transistors 607-629 und des Transistors 8 mit dem Massenanschluß der Gleichstromleistungsversorgung verbunden, können jedoch auch alle mit einem Knoten verbunden sein, der auf einem gemeinsamen Potential gehalten wird, oder durch Widerstände geerdet sein, die auf gleiches Potential eingestellt sind. Bei dem letzteren Verfahren, bei dem die Emitter jeweils durch Widerstände geerdet sind, ist es möglich, die jeweilige Steilheit, die dem Maß der Veränderung des Kollektorstroms relativ zu der Veränderung des Basisstroms entspricht, zu verringern und eine Wirkung hinsichtlich einer Stabilisierung der negativen Rückkopplung zu erzielen, wenn die Spannungsverstärkung der Verstärkereinheit 6 groß ist.
Obwohl bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel alle Transistoren vom NPN-Typ sind, können sie auch alle vom PNP-Typ sein.
Während bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Startwiderstand 333 mit dem Kollektor des Transistors 321 verbunden ist, kann er auch mit dem Emitter des Transistors 321 verbunden sein. Da in diesem Fall der Strom in dem Widerstand 333 zu dem Kollektorstrom des Transistors 321 addiert wird, fließt in der Basis des Transistors 321 ein größerer Strom als der zu kompensierende Basisstrom des Transistors 1, 2. Wenn andererseits jedoch die Spannung der Leistungsversorgung 9 in großem Umfang verändert wird, wird die Spannung über den Widerstand durch das Emitterpotential des Transistors 321 unterdrückt, so daß eine erhebliche Beeinflussung des voreingestellten Stroms vermieden werden kann. Daher wird der Widerstandswert in Anbetracht eines Kompromisses zwischen dem Fehler der Kompensationsbasisstromabweichung und der Wirkung einer Unempfindlichkeit bezüglich einer Leistungsversorgungsspannungsveränderung bestimmt.
Während bei dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, daß die Stromquellenausgänge an den Transistoren 8, 811, 821 liegen, können die Ausgänge an der Verbindung des Emitters des Transistors 2 und des Widerstands 4 liegen, wo die Summe der Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 fließt, welche Verbindung mit dem Massenanschluß der Leistungsversorgung 9 verbunden ist, oder mit einem anderen Anschluß, an dem der Emitterstrom des Transistors 3 und die Summe der Kollektorströme addiert sind. Ferner können bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel die Kollektorströme der Transistoren 601-605, 611, 612 die Quellenausgänge sein. Bei der Stromquelle nach jedem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die aus der Leistungsversorgung zu dem Massenanschluß fließenden Ströme außer den Ansteuerströmen für die Verstärkereinheit oder den Stromspiegel nicht leicht durch eine Leistungsversorgungsspannungsveränderung und eine Veränderung von hfe eines Transistors beeinflußt und erfüllen die Aufgabe der Erfindung. Daher kann der Ausgangsstrom ein beliebiger dieser Ströme sein.

Claims

1. Stromerzeugungseinrichtung mit:

einer ersten Transistoreinrichtung (1);

einem mit einem Emitter der ersten Transistoreinrichtung (1) verbundenen Widerstandseinrichtung (4);

einer zweiten Transistoreinrichtung (2) mit einer mit einer Basis der ersten Transistoreinrichtung (1) verbundenen Basis;

einer dritten Transistoreinrichtung (3) mit einer mit einem Kollektor der zweiten Transistoreinrichtung (2) verbundenen Basis;

wodurch ein Basisstrom der dritten Transistoreinrichtung (3) so gesteuert ist, daß ein Kollektorstrom der ersten Transistoreinrichtung (1) und ein Kollektorstrom der zweiten Transistoreinrichtung (2) miteinander im wesentlichen identisch sind, gekennzeichnet durch:

eine Verstärkereinrichtung (6) mit einem mit einem Kollektor der dritten Transistoreinrichtung (3) verbundenen Eingang und mit einer Mehrzahl von Ausgängen mit jeweils einem Widerstand, der mit einem Kollektor der ersten Transistoreinrichtung (1), dem Kollektor der zweiten Transistoreinrichtung (2) bzw. dem Kollektor der dritten Transistoreinrichtung (3) verbunden ist.

2. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (6) aufweist: einen ersten, einen zweiten, einen dritten, einen vierten und einen fünften Emitterfolgertransistor (601, 602, 603, 604, 605) und einen gemeinsamen Transistor (607), wobei ein Emitter des ersten Emitterfolgertransistors (601) über einen ersten Widerstand (501) mit einem ersten Ausgang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist, ein Emitter des zweiten Emitterfolgertransistors (602) über einen zweiten Widerstand (502) mit einem zweiten Ausgang davon verbunden ist, ein Emitter des dritten Emitterfolgertransistors (603) und ein Emitter des vierten Emitterfolgertransistors (604) über Widerstände (503, 504) mit einem dritten Ausgang davon verbunden sind und ein Emitter des fünften Emitterfolgertransistors (605) mit einem vierten Ausgang davon verbunden ist, der mit einem Lasttransistor (8) verbunden ist, und ein Kollektor des gemeinsamen Transistors (607) mit jeder der Basen der Emitterfolgertransistoren (601, 602, 603, 604, 605) verbunden ist und eine Basis des gemeinsamen Transistors (607) mit dem Eingang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist.

3. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (6) aufweist einen ersten und einen zweiten Emitterfolgertransistor (611, 612) und einen gemeinsamen Transistor (607), wobei ein Emitter des ersten Emitterfolgertransistors (611) über einen ersten Widerstand (501) mit einem ersten Ausgang der Verstärkereinrichtung (6), über einen zweiten Widerstand (502) mit einem zweiten Ausgang davon, und über einen dritten und einen vierten Widerstand (503, 504) mit einem dritten Ausgang davon verbunden ist, und ferner mit einem vierten Ausgang der Verstärkereinrichtung (6), der über einen fünften Widerstand (505) mit einem ersten Lasttransistor (8) verbunden ist, und wobei ein Emitter des zweiten Emitterfolgertransistors (612) mit einem fünften Ausgang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist, der über einen sechsten Widerstand (512) mit einem zweiten Lasttransistor (811) verbunden ist, und wobei ein Kollektor des gemeinsamen Transistors (607) mit jeder der Basen des ersten und des zweiten Emitterfolgertransistors (611, 612) verbunden ist und eine Basis des gemeinsamen Transistors (607) mit dem Eingang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist.

4. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (6) aufweist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Emitterfolgertransistor (601, 602, 604, 605) und einen gemeinsamen Transistor (627), wobei ein Emitter des ersten Emitterfolgertransistors (601) über einen ersten Widerstand (501) mit einem ersten Ausgang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist, ein Emitter des zweiten Emitterfolgertransistors (602) über einen zweiten Widerstand (502) mit einem zweiten Ausgang davon verbunden ist, ein Emitter des dritten Emitterfolgertransistors (604) über einen dritten Widerstand (504) mit einem dritten Ausgang davon verbunden ist, und ein Emitter des vierten Emitterfolgertransistors (605) mit einem vierten Ausgang davon verbunden ist, der mit einem Lasttransistor (8) verbunden ist, und wobei ein Kollektor des gemeinsamen Transistors (627) mit jeder der Basen der Emitterfolgertransistoren (601, 602, 604, 605) verbunden ist und eine Basis des gemeinsamen Transistors (627) mit dem Eingang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist.

5. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Transistoreinrichtung aufweist einen ersten Transistor (3) und einen zweiten Transistor (321), wobei ein Kollektor des ersten Transistors (3) mit einem Emitter des zweiten Transistors (321) verbunden ist und ein Kollektor des zweiten Transistors (321) mit dem dritten Ausgang der Verstärkereinrichtung (6) verbunden ist.

6. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (6) aufweist eine Stromspiegelschaltung (530), wobei die Stromspiegelschaltung (530) einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Transistor (531, 532, 534, 535) aufweist, wobei der erste, der zweite, der dritte und der vierte Transistor (531, 532, 534, 535) einen gegenüber der ersten, der zweiten und der dritten Transistoreinrichtung (1, 2, 3) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben, der erste Transistor (531) mit einem ersten der Ausgänge der Stromspiegelschaltung (530) verbunden ist, der zweite Transistor (532) mit einem zweiten ihrer Ausgänge verbunden ist, der dritte Transistor (534) mit einem dritten ihrer Ausgänge verbunden ist und der vierte Transistor (535) mit einem vierten ihrer Ausgänge verbunden ist, der mit einem Lasttransistor (8) verbunden ist.

7. Stromerzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Transistoreinrichtung (1) aufweist einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, wobei der erste und der zweite Transistor parallel miteinander verschaltet sind, und dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (4) aufweist einen ersten Widerstand (441) und einen zweiten Widerstand (442), wobei der erste Widerstand (441) mit einem Emitter des ersten Transistors und der zweite Widerstand (442) mit einem Emitter des zweiten Transistors verbunden ist.