DE2540867C2 - Temperaturkompensierte emittergekoppelte Multivibratorschaltung - Google Patents
Temperaturkompensierte emittergekoppelte MultivibratorschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte emittergekoppelte Multlvlbratorschaltung mit einem
ersten und zweiten Transistor, die je eine Emitter-, eine
Kollektor- und eine Basiselektrode besitzen, einem ZeItsteuerungskondensaior,
der zwischen die Emitterelektrode des ersten und zweiten Transistors geschaltet Ist,
einer ersten und zweiten Stromquelle, die zwischen die
Emitterelektrode des ersten Transistors und einen Anschluß festen Potentials bzw. die Emitterelektrode
des zweiten Transistors und den Anschluß festen Potentials geschaltet sind, wobei der von der ersten und
zweiten Stromquelle gelieferte Strom durch eine Bezugsspannung gesteuert wird.
Eine derartige Multlvlbratorschaltung Ist aus der DE-OS
22 00 883 bekannt. Die Oszillatorfrequenz des Multivibrators wird bestimmt durch die Zeit, die zur Aufladung
des zwischen die Emitterkreise geschalteten Zeitsteuerungskondensators
auf eine erste Schwellenwertspannung erforderlich Ist, sowie die Zeit, die zur Entladung
dieses Kondensators auf eine zweite Schwellenwertspannung benötigt wird. Die Lade- und Entiadezelt
lassen sich durch die Größe des Kondensators, die
Differenz zwischen den beiden Schwellenwertspannungen
sowie durch den Wert des Lade- und Entladestroms steuern. Damit läßt sich der Multivibrator als
Oszillator mit variabler Frequenz ausgestalten.
Da der Multivibrator für hohe Frequenzen ausgelegt werden kann und sich für eine lineare Spannungs-Frequenzumwandlung
einsetzen läßt, wird er als spannungsgesteuerter Oszillator In phasenstarren gekoppelten
Systemen eingesetzt. Hierbei Ist auch von Bedeutung, daß der Multivibrator sich als Integrierte Schaltung
realisieren läßt. Der spannungsgesteuerte Oszillator stellt ein kritisches Bauelement der phasenstarren
Schleife dar, da beispielsweise die minimale Fllterbandbrelte und die Linearität bei der FM-Demodulation
durch die Stabilität und Linearität des spannungsgesteuerten Oszillators begrenzt sind. Die Betriebsgrenzen
werden ferner durch die temperaturbedingten Änderungen der freilaufenden Frequenz des Oszillators In unerwünschter
Welse eingeschränkt.
Bei bekannten phasenstarren Schleifen sind zur Verringerung von Temperatureinflüssen oder einer
Temperaturdrift zusätzliche Schaltungen verwendet worden, deren einzige Funktion eine Kompensation von
Temperatureinflüssen Ist. Ein Beispiel eines solchen
Lösungsversuchs wird In einem Aufsatz von A. M. Grebene »The Monolithic Phase Locked Loop a Versatile
Bullding Block«, IEEE Spectrum, März 1971, Selten 38 bis 49, beschrieben. Bei der dort erläuterten Schaltung
wird ein getrenntes Temperaturkompensatlons-Vorspannungsnetzwerk
verwendet, um die Emitter-
ströme der MulUvibratorstufe zu ändern und dadurch
eine verhältnismäßig stabile freilaufende Frequenz zu erhalten. Eine solche Schaltung kann zwar das Betriebsverhalten
wesentlich verbessern, aber die Temperaturkompensation dieser Art hat prinzipielle Nachtelle.
Einerseits besteht die Notwendigkeit, zusätzliche Schaltungen zur Temperaturkompensation einzusetzen.
Zum anderen !««ssen sich die bekannten Kompensationsnetzwerke
nur so auslegen, daß eine Temperaturkompensation für einen theoretischen Mittelwert oder
die typischen Temperatur-Frequenzkennwerte erzielbar ist. Damit ist keine Temperaturkompensation in den
Grenzen möglich, die durch eine Massenfertigung vorgegeben sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine emittergekoppelte Mulllvlbratorschaltung verfügbar zu
machen, bei der eine genaue Temperaturkompensation innerhalb der durch eine Massenfertigung bedingten
Grenzen erfolgt und kein gesondertes Netzwerk zur Temperaturkompensation erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß eine Einrichtung zur Steuerung der Kollektorströme des ersten und zweiten Transistors derart,
daß der Multivibrator kippt, wenn die Spannung über dem Zeltsteuerungskondensator im wesentlichen gleich
der Sperrschichtspannung eines Halbleiterübergangs bei einem Flußstrom Ist, der gleich einem vorbestimmten
Vielfachen des von der ersten und zweiten Stromquelle gelieferten Stroms ist, und eine Einrichtung zur Erzeugung
der Bezugsspannung für die erste und zweite Stromquelle derart, daß die Bezugsspannung Irn wesentlichen
gleich dieser Sperrschichtspannung des Halbleiterübergangs Ist.
Aus IBM Techn. Discl. Bull., Vol. 16, No. 8, Januar
1974, 2520 bis 2523, ist ein Multivibrator bekannt, bei dem eine Einrichtung zum Steuern des Kollektorstroms
eines der Transistoren vorgesehen Ist, der eine aktive Last in Form einer Stromquelle erhält.
Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
Das Wesen der Erfindung wird anham der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Flg. 1 A und 1 B die Schaltung eines bekannten emittergekoppelten Multivibrators bzw. ein Kurvendiagramm
zur Erläuterung der bekanntem Schaltung;
Flg. 2 das Schaltbild eines grundlegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Flg. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Möglichkeil einer Spannungssteuerung für
die Frequenz und Schaltungen zur weiteren Verringerung der temperaturbedlngten Frequenzabwanderung.
Es wird eine Multlvlbratorschaltung verfügbar
gemacht, bei der der Lade- und Entladestrom für den Zeitsteuerungskondensator eine Temperaturabhängigkeit
zeigt, die scheinbar Identisch mit der Temperaturabhängigkeit
Ist, die der Spannungsänderungsberelch
des Zeltsteuerungskondensators besitzt. Es wird eine scheinbar konstante Multlvlbrator-Frellauffrequenz über
einen großen Temperaturbereich erhalten, und zwar durch
(1) Festlegen der Multlvlbrator-Schwellenwertspannungen derart, daß die Spannungsänderung über dem
Zeltsteuerungskondensator In direkter Beziehung zum Spannungsabfall über einem Halblelterübergang
steht, der elutn Bezugsstrom führt, welcher
ein vorbestimmtes Vielfaches des Ladungsstroms für den Zeltsteuerungskondensator Ist;
(2) Festlegen des Multivibrator-Ladestrom.3 derart, daß
er tatsächlich durch den Spannungsabfall eines Halbleiter-Übergangs in Durchlaßrichtung erzeugt
wird, der den vorbestimmten Bezugsstrom führt.
Die Spannungsänderung über dem Zeiltsteuerungskondensator wird durch Verwendung einer nicht gesättigten
aktiven Belastungsschaltung im Kollektorstromkreis jedes Multivlbrator-Schalttransistors und durch
ίο eine Kreuzkopplung der Kollektoren der Schalttransistoren
durch entgegengesetzt gepolte Dioden erzielt. Der Multlvlbrator-Ladestrom wird durch eine temperaturabhängige
Stromquellenschaltung erzeugt, die sicherstellt, daß jeder Multlvibrator-Vorspannungsstrom und
demgemäß die Kondensator-Lade- und Entladeströme direkt von der Spannung über einem Halbleiterübergang
abhängen, der den vorgeschriebenen Strom führt. Diese temperaturabhängige Stromquelle enthält eine Rückkopplungsiianslstorstufe,
die die Spannung über einem Zeitsteuerungswiderstand gleich dci Spannung über
dem Basis-Emitterübergang eines Tn-nsistors hält, dessen Kollektorstrom gleich dem vorgeschriebenen
Bezugsstromwert gehalten wird, und weiterhin sogenannte Stromspiegelschaltungen aufweist, die durch den
sich erbebenden Strom über den Zeitsteuerungswiderstand vorgespannt werden und den erforderlichen
temperaturabhängigen Vorstrom für die Multlvlbrator-Emltterkreise
liefern.
In Flg. IA Ist ein bekannter emittergekoppelter Multivibrator desjenigen Typs dargestellt, der allgemein als spannungsgesteuerter Oszillator In einer Integrierten phasenstarren Schleifenschaltung verwendet wird. Der Multivibrator enthält Schalttransistoren 11, 12 und kreuzgekoppelte Pegelschiebetransistoren 13, 14, die mit den Transistoren 12 bzw. 11 verbunden sind. Die Emitterelektroden der Transistoren 11 und 12 werden durch den Zeltsteuerungskondensator 16 verbunden, der zwischen den Anschlüssen 17, 18 Hegt und normalerweise ein diskreter Kondensator außerhalb der restllchcn Schaltung Ist, die Im allgemeinen eine Integrierte Schaltung auf der Basis von Silizium ist. Zwischen dem Emitter des Transistors 11 und dem Betriebsspannungsanschluß 23 liegt eine Stromquelle mit einem Transistor 19 und einem Widerstand 20. Entsprechend ist eine Stromquelle mit einem Transistor 21 und einem Widerstand 22 zwischen den Emitter des Transistors 12 und dem Anschluß 23 geschaltet. Diese Stromquellen bestimmen die Frequenz des Multlvibrator-Ausgangsslgnals, und bei spannungsgesteuerten Oszillatoren werden In Flg. 1 A nicht dargestellte zusätzliche Schaltungen benutzt, um die den Emitterkreisen der Transistoren 11 und 12 zugeführten Ströme und damit die Oszillatorfrequenz In Abhängigkeit von einer zugeführten Steuerspannun« zu beeinflussen. Stromquellen mit einem Transistor 29 und einem Widerstand 30 bzw. einem T ranslstor 31 und einem Widerstand 32 liegen zwischen dem Emitter der Transistoren 14 bzw. 13 und dem Anschluß 23. Diese Stromquellen liefern die Ruheström; für die kreuzgekoppelten Transistoren 13
In Flg. IA Ist ein bekannter emittergekoppelter Multivibrator desjenigen Typs dargestellt, der allgemein als spannungsgesteuerter Oszillator In einer Integrierten phasenstarren Schleifenschaltung verwendet wird. Der Multivibrator enthält Schalttransistoren 11, 12 und kreuzgekoppelte Pegelschiebetransistoren 13, 14, die mit den Transistoren 12 bzw. 11 verbunden sind. Die Emitterelektroden der Transistoren 11 und 12 werden durch den Zeltsteuerungskondensator 16 verbunden, der zwischen den Anschlüssen 17, 18 Hegt und normalerweise ein diskreter Kondensator außerhalb der restllchcn Schaltung Ist, die Im allgemeinen eine Integrierte Schaltung auf der Basis von Silizium ist. Zwischen dem Emitter des Transistors 11 und dem Betriebsspannungsanschluß 23 liegt eine Stromquelle mit einem Transistor 19 und einem Widerstand 20. Entsprechend ist eine Stromquelle mit einem Transistor 21 und einem Widerstand 22 zwischen den Emitter des Transistors 12 und dem Anschluß 23 geschaltet. Diese Stromquellen bestimmen die Frequenz des Multlvibrator-Ausgangsslgnals, und bei spannungsgesteuerten Oszillatoren werden In Flg. 1 A nicht dargestellte zusätzliche Schaltungen benutzt, um die den Emitterkreisen der Transistoren 11 und 12 zugeführten Ströme und damit die Oszillatorfrequenz In Abhängigkeit von einer zugeführten Steuerspannun« zu beeinflussen. Stromquellen mit einem Transistor 29 und einem Widerstand 30 bzw. einem T ranslstor 31 und einem Widerstand 32 liegen zwischen dem Emitter der Transistoren 14 bzw. 13 und dem Anschluß 23. Diese Stromquellen liefern die Ruheström; für die kreuzgekoppelten Transistoren 13
6n und 14. Die Basiselektroden der Stromquellentransistoren
19, 21, 29 und 31 liegen gemeinsam an der Anode der Diode 34. Da diese Diode In Reihe mil der weiteren
Diode 35 und der Stromquelle 33 zwischen dem Betrlebsspannungsacirchluß 28 und dem Erdanschluß
f>5 23 liegt, werden die Basiselektroden der Stromquellentransistoren
19, 21, 29 und 31 auf einer Spannung gehalten, die im wesentlichen gleich dem doppelten Spannungsabfall
an einer Diode oberhalb des Bezugspotenti-
zu
als liegt, das an den Anschluß 23 angelegt Ist. Demge- oder, da
maß ergibt sich, daß der Stromfluß über jede Stromquelle
Im wesentlichen gleich dem Spannungsabfall einer einzelnen Diode dividiert durch den Wert des bei
dieser speziellen Stromquelle verwendeten Widerstandes Ist. Entsprechend der nachfolgenden Schaltungsbe-Schreibung
wird ein symmetrisches Multlvlbrator-Ausgangsslgnal zwischen den Anschlüssen 36 und 37
durch F.lnslellunii gleicher Ströme über die Transistoren
IV uritl 21 cr/iRlt. i'<
Der Kollektorkreis des Transistors 11 enthalt eine
Parallelschaltung aus einer Diode 24 und einer Diode 25. Entsprechend enthalt der Kollektorkreis des Transistors
12 eine Parallelschaltung mit einer Diode 27 und einem Widerstand 26. Die Dioden 24 und 27 stellen In "'
Verbindung mit den angeschalteten Transistoren 13 und 14 sicher, daß die Schalttransistoren U und 12
nicht in die Sättigung geraten und bestimmen außerdem die Grüße der Ausgangsspannung.
Die Betriebswelse der bekannten Schaltung läßt sich ™
gut unter Bezugnahme auf das Kurvendiagramm In Fig. 1 B verstehen, wobei davon ausgegangen wird, daß
einer der Schalttransistoren, beispielsweise der Transistor 11, im leitenden oder eingeschalteten Zustand Ist
(kurz nach dem Zeltpunkt ta). Wenn der Transistor
eingeschaltet Ist, so Ist der Transistor 12 notwendigerweise
im nicht-leitenden oder ausgeschalteten Zustand, da die Basis des Transistors 12 Im wesentlichen auf der
Spannung Vix-2v> Hegt und der Emitter des Transistors
12 eine Spannung mehr als l'cc-3φ hat, wobei Vcc die 3"
an den Anschluß 28 angelegte Betriebsspannung 1st und φ den Diodenspannungsabfall Irgendeiner in Frage
kommenden Diode oder eines Basls-Emitterubergangs
bedeutet, beispielsweise Im vorliegenden Fall den Spannungsabfall an der Diode 24 und am Basls-EmltterUbergang
des Transistors 13. Zur Vereinfachung sind die übereinstimmenden Ströme, die die an die Transistoren
11 und 12 angeschalteten Stromquellen liefern, willkürlich mit /, bezeichnet worden. Es ergibt sich dann, daß
der Emitterstrom des Transistors 11 gleich 2/, 1st und
daß notwendigerweise ein Strom gleich /, über den Zeitsteuerungskondensator 16 In Richtung des In
Fig. IA dargestellten Pfeiles fließen muß. Dieser konstante Strom bewirkt, daß die In Fig. IB als Vc
dargestellte Spannung über dem Kondensator 16 linear abfällt, wodurch die Spannung am Emitter des Transistors
12 (Kurve VB In Flg. 1 B) abnimmt. Zum Zeltpunkt
f| erreicht die Spannung VB den Wert Vcc-3p
und der Transistor 12 kommt dann in einen nicht gesättigten leitenden Zustand, der wiederum bewirkt,
daß das Potential an der Basis des Transistors 14 auf Vcc-y abnimmt. Dadurch wird gleichzeitig der Transistor
II ausgeschaltet, da das Potential sowohl am Emitter als auch an der Basis des Transistors 11 im wesentlichen
gleich VCc~'<P |st- Es ergibt sich, daß zu diesem
Zeitpunkt der Emiiterstrom des Transistors 12 gleich 2/, wird und der Kondensator 16 sich linear über den
Stromquellentransistor 19 aufzuladen beginnt. Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Spannung am Emitter des
Transistors 11 den Wert VC(— 3φ, und die Schaltung
kehrt In den Zustand zurück, bei dem der Transistor 11
leitet und der Transistor 12 ausgeschaltet ist.
Die Oszillatorfrequenz der bekannten Schaltung nach FI g. 1 wird häufig ausgedrückt zu
A = ψ/Rin
Λι =
aber man erkennt leicht, dall \erschleUeno
abhänglge Ausdrücke vernachlässigt worden sind, die zu einer Frequenzabwanderung führen. Beispielsweise wird bei der Ableitung des vorstehenden Ausdrucks wie bei der obigen Beschreibung der bekannten Schaltung angenommen, daß der Spannungsabfall an allen Dioden und Basls-Emltterübergängen gleich einer konstanten Spannung φ ist. Es Ist jedoch bekannt, daß der Spannungsabfall an einem Halbleiterübergang, der einen Strom /, fahrt, temperaturabhängig Ist und der Beziehung
abhänglge Ausdrücke vernachlässigt worden sind, die zu einer Frequenzabwanderung führen. Beispielsweise wird bei der Ableitung des vorstehenden Ausdrucks wie bei der obigen Beschreibung der bekannten Schaltung angenommen, daß der Spannungsabfall an allen Dioden und Basls-Emltterübergängen gleich einer konstanten Spannung φ ist. Es Ist jedoch bekannt, daß der Spannungsabfall an einem Halbleiterübergang, der einen Strom /, fahrt, temperaturabhängig Ist und der Beziehung
65
Zo =
(1) entspricht, wobei k die Boltzmann-Konstante Ist, T der
Sperrsfhlchttemperatur In ° Kelvin entspricht, q die elektrische
Ladungseinheit Ist und /, dem Sättigungsstrom des Diodenübergangs entspricht. Da die Halbleiterübergänge
Innerhalb der Multlvibratorschaltung zum Zeltpunkt der
Umschaltung nlriit den gleichen Strom führen, ergibt
sich, daß Änderungen des Spannungsabfalls an den Übergängen allein zu einer wesentlichen temperaturabhängigen
Drift der freilaufenden Frequenz des bekannten Multivibrators führen. Tatsächlich stellt man fest, daß der
Ausdruck φ Im Nenner der Gleichung (1) nicht der Spannungsabfall
an einem bestimmten Käibicüefubergang !n
der Schaltung nach Flg. 1 1st, sondern das Ergebnis einer mathematischen Summterung entlang einem geschlossenen
Stromkreis darstellt, der eine Vielzahl von Halbleiter-Übergängen enthält. Weiterhin zeigt Flg. 1, daß der
Strom, der über die Diode während derjenigen Zeit fließt,
in welcher der Transistor 11 leitet, im wesentlichen durch den Wert des Widerstandes 25 bestimmt wird. Da diffundierte
Slllzlumwlderstände, die Üblicherwelse bei Integrierten
Schaltungen verwendet werden, eine hohe Anfangstoleranz,
gewöhnlich ±20%, sowie einen verhältnismäßig hohen Temperaturkoeffizienten besitzen, der typisch 2000
ppm/° C übersteigt, kann weder der anfängliche Diodenstrom noch seine genaue Änderung in Abhängigkeit von
der Temperatur festgestellt werden. Auf entsprechende Welse führen die Anfangstoleranzen und die Temperaturkoeffizienten
der Widerstände 20 und 22 zu einer unvorhersehbaren Temperaturabhängigkeit des Ruhestromes Z1 .
Man erkennt also, daß die bekannte Schaltung eine beträchtliche und ziemlich komplizierte Temperaturdrift
besitzt.
F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das praktisch die Temperatureinschränkungen nach
dem Stand der Technik überwindet, ohne daß ein getrenntes Temperaturkompensationswerk erforderlich
ist. Entsprechend der nachfolgenden Erläuterung ist der mathematische Ausdruck für die freilaufende Frequenz
der Schaltungsanordnung nach FI g. 2 identisch mit dem für die bekannte Schaltung nach F i g. 1 A. Bei der
Schaltung nach Fig. 2 werden jedoch identische Temperaturkennwerte für den Stromausdruck im Zähler
und den Diodenspannungsausdruck im Nenner der
7 8
Gleichung (1) hergestellt, wodurch eine praktisch drift- Stromsplegcl, der die aktiven Lastschaltungen des
freie oder temperaturunabhängige Beirlebswelse sicher- Multivibrators sowie drei Stromquellen mit den Trangestellt Ist. slstoren 56, 64, 66 und den Widerständen 57, 65 und 60
In Fig. 2 sind diejenigen Bauteile, die mit denen In enthält. Die Stromquelle mit dem Transistor 56 und
Flg. 1 A Identisch sind, gleich bezeichnet. Wie Im Fall 5 dem Widerstand 57 Ist In Reihe mit dem als Diode
der Flg. 1 sind die Schaltmittel für eine Spannungs- geschalteten Transistor 53 und dem Widerstand 54
steueii'ig der Multivibratorfrequenz nicht dargestellt. geschaltei. Demgemäß sind der PNP- und der NPN-
Geelgnete Schaltungsanordnungen sind dem Fachmann Stromspiegel wirksam miteinander verkettet. Das heißt,
bekannt, und eine spezielle Schaltung, die für die prak- jede Stromänderung des PNP-Stromspiegels wird
tische Verwlikllchung der Erfindung geeignet Ist, in wiedergegeben durch eine entsprechende Stromände-
enthält das In Flg. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel. rung des NPN-Stromsplegels. Demgemäß ergibt sich.
In Flg. 2 sind die Parallelschaltungen aus Diode und daß der Strom, der über den als Diode geschalteten
Widerstand im Kollektorkreis der Schalttransistoren 11, Transistor 58 und die Kollektor-Emltter-Strecke des
12 durch aktive Lastschaltungen mit dem Transistor 41 Transistors 61 fließt, Im Effekt ein Steuerstrom Ist, der
und dem Widerstand 42 bzw. dem Transistor 43 und is den Stromwert für jede Stromquelle sowohl des NPN-dem
Widerstand 44 ersetzt worden. Jede dieser aktiven als auch des PNP-Stromsplegels bestimmt. In der Schal-Lastschaltungen
stellt eine Stromquelle dar, die einen lung nach Flg. 2 wird dieser Steuerstrom durch eine
Strom gleich dem iiäiben Wert von /, liefert, '.vcbei wie '.eriipersturabhingige Stromquelle erzeugt, die die
In Flg. 1 /| einer, beliebigen, zweckmäßigen Ruhestrom Transistoren 61, 63, 64 und die Widerstände 59, 62 und
bedeutet. Antiparallel geschaltete Dioden 46 und 47 20 65 enthält. Der Transistor 64 und der Widerstand 65
liegen zwischen den Kollektoren der Transistoren U bilden eine Stromquelle, die Teil des oben beschrlebe-
und 12. Diese Dioden begrenzen die Ausgangsspannung nen PNP-Stromsplegels Ist und zwischen dem Betriebsauf
einen Änderungswert von Im wesentlichen einem Spannungsanschluß 28 und dem Kollektor des Tran-Dlödenspannungsabfall
und stellen außerdem Strom- slstors 63 liegt. Die Transistoren 63 und 61 liegen In
wege für die aktiven Lastschaltungen der Schalttran- 25 einer parallelen Rückkopplungsanordnung, wobei der
sistoren bereit, derart, daß der aktive Laststrom des Kollektor des Transistors 63 mit der Basis des Tran-Schalttranslstors
Im Auszustand über den eingeschalte- slstors 61 und die Basis des Transistors 63 mit dem
ten Schalttransistor geleitet wird. Die Dioden 48, 49 und Emitter des Transistors 61 verbunden sind. Da der
52 liegen In Reihe zwischen dem Kollektor des Tran- Emitter des Transistors 63 mit dem Betrlebsspannungsslsto.s
12 und dem Betriebsspannunganschluß 28, und JO anschluß 23 und der Emitter des Transistors 61 ebendle
Diode 51 1st zwischen den Verbindungspunkt der falls mit dem Anschluß 23, aber über den Widerstand
Dioden 49, 52 und den Kollektor des Transistors 11 62 verbunden 1st, der normalerweise ein diskreter
geschaltet. Die Dioden 48 und 49 stellen eine für die Widerstand Ist, der mit der Integrierten Schaltung über
richtige Betriebsweise der aktiven Lastschaltungen die Anschlüsse 38 und 39 verbunden wird. Ist der Spanausreichende
Kollektor-Emittervorspannung sicher, 35 nungsabfall am Widerstand 62 im wesentlichen gleich
während die Dioder. 51 und 52 die KoHe-ktorspannungs- dem Spannungsabfall am Basls-Emltterübergang des
ausschlage der Transistoren 11, 12 begrenzen und Transistors 63. Demgemäß Ist der Kollektorstrom des
außerdem einen Stromweg zu den Kollektoren der Transistors 61, der ein Steuerstrom sowohl für den
Schalttransistoren 11, 12 bereitstellen. NPN- als auch den PNP-Stromsplegel ist, gleich
Die Basiselektroden der Stromquelientransistoren 19, 40 p63//?62, wobei φ^ der Spannungsabfall am Basls-Emlt-
21, 29 und 31 sind mit der Anode c ^s als Diode terübergang des Transistors Ist, wenn dieser einen
geschalteten Transistors 53 verbunden. Dieser liegt In Strom gleich al% führt, und α ein skalarer Faktor 1st, der
Reihe mit dem Widerstand 54, der Kollektor-Emitter- entsprechend der nachfolgenden Erläuterung der
Strecke des Transistors 56 und dem Widerstand 57 Betriebswelse so gewählt Ist, daß eine driftfreie Multlzwischen
den Betriebsspannungsanschlüssen 28 und 23. 45 vlbratorfrequenz sichergestellt Ist.
Die Kombination der Transistoren !9, 21, 29, 31, des als Die Transistoren 66 und 67, die Diode 68 und die
Diode geschalteten Transistors 53 und der zugeordneten Widerstände 60, 69 stellen eine Startschaltung dar, die
Widerstände 20, 22, 30, 32 und 54 bildet eine Vielzahl sicherstellt, daß die Transistoren 63 und 61 den rlchtl-
von Stromquellen, die allgemein als »Stromspiegel« gen Vorspannungszustand beim erstmaligen Anlegen
bekannt sind. Dieser Ausdruck beschreibt funktionell so der Betriebsspannung an die Oszillatorschaltung errei-
dle Betriebswelse der Stromquellen, da sich zeigen läßt, chen. Beim Einschalten der Betriebsspannung fließt ein
daß der Spannungsabfall an jedem der Stromquellen- Strom in die Basis des Transistors 61, und zwar über
Emitterwiderstände, beispielsweise der Widerstände 20, den Widerstand 69 und die Diode 68, die in Reihe
22, 30 und 32 im wesentlichen gleich der Spannung zwischen den Betriebsspannungsanschluß 28 und die
über dem Widerstand 54 ist. Demgemäß wird der 55 mit dem Kollektor des Transistors 63 verbundene Basis
Strom über den als Diode geschalteten Transistor 53 des Transistors 61 gelegt sind. Die Stromquelle mit dem
durch diejenigen Stromquellen-Transistoren »gespiegelt« Transistor 66 und dem Widerstand 60 ist Bestandteil
oder wiederholt, die einen Widerstand mit dem glei- des PNP-Stromsplegels und an die Basis des Transistors
chen Wert wie der Widerstand 54 benutzt. In der Schal- 67 gelegt. Da dessen Emitter am Betriebsspannungsantung
nach F i g. 2 werden die Widerstände 20 und 22 6O schluß 23 Hegt und der Wert des Widerstandes 60 so
normalerweise gleich dem Widerstand 54 gemacht und gewählt Ist, daß der sich ergebende Strom den Transidie
Widerstände 30 und 32 sind im allgemeinen unter- stör 67 sättigt, wird die Diode 68 schnell gesperrt und
einander gleich, haben aber einen höheren Wert als der der Startstrom fließt nicht mehr in das Vorspannungs-Widerstand
54. netzwerk. Es ist zwar jede Schaltung, die einen ausrei-
Eine Betrachtung von Fig. 2 zeigt, daß die Schal- 65 chend großen Strom an die Basis des Transistors 61 und
tungsanordnung zwei Stromspiegel besitzt, nämlich den den damit verbundenen Kollektor des Transistors 63
oben beschriebenen NPN-Stromsplegel, der die Multi- liefert, brauchbar, aber eine Startschaltung der In F1 g. 2
vlbrator-Emltterströme bestimmt und einen PNP- gezeigten Art ist deswegen vorteilhaft, weil sie einen
Strom nur während der kurzen Zeltspanne unmittelbar nach dem anfänglichen Einschalten der Oszillatorschaltung
liefert. Es wird also ein zusätzlicher Strom, der eine Temperaturdrift bewirken könnte, vermieden.
Die Art und Welse, wie die Schaltung nach Flg. 2
das Temperatu.drlftproblem der bekannten Ausführungen vermeldet, läßt sich unter Bezugnahme auf Flg. 2
und einen Vergleich der Betriebswelse mit der der bekannten Schaltung nach Flg. 1 verstehen. Da die an
die Emitter der Schalttranslstoren 11 und 12 angeschalteten
Stromquellen je einen Strom /, liefern, ergibt sich, daß der Multivibrator nach Fig. 2 der bekannten Schaltung
dahingehend ähnelt, daß der Kondensator 16 durch einen Strom /, linear entladen und geladen wird.
>Ü Bei der Schaltung nach Flg. 2 zeigt sich aber, daß der
über den leitenden Schalttransistor fließende Strom sehr genau gesteuert wird. Nimmt man an, daß der Transistor
11 leitet und der Transistor 12 ausgeschaltet Ist, so SciZi sich ucf Efi'iiUcfsiiüul des Trunsisturs il aus der
Summe der Ströme, die In den aktiven Lastschaltungen fließen, und dem Strom zusammen, der über die In
Reihe geschalteten Dioden 48, 49 und Sl fließt. Bei der Schaltung nach Flg. 2 sind die Werte der Widerstände
42 und 44 so gewählt, daß ein Strom IXI2 vom Transistor
41 direkt In die Kollektorelektrode des Transistors 41 und ein Strom IxH vom Transistor 43 über die
Klemmdiode 47 In die Kollektorelektrode des Transistors 11 fließt. Der restliche Strom /,, der zur Erzielung
eines Gesamtkollektorstroms von 2/, erforderlich Ist, fließt demgemäß über die Dioden 48, 49 und 51.
Bei Überprüfung der nachfolgenden Gleichungen, die
mathematisch die Betriebswelse der Schaltung nach Fig. 2 beschreiben, läßt sich erkennen, daß von IxIl
abweichende aktive Lastströme eingestellt werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung
abzuweichen. Es läßt sich ferner aus den nachfolgenden Gleichungen erkennen, daß der vepAcndctc aktive Laststrom
die Spannungsänderung über dem Zeitsteuerungskondensator 16 bestimmt und demgemäß den
temperaturabhängigen Bezugsstromwert bildet, der erforderlich Ist, um eine driftfreie Freilauffrequenz zu
erhalten.
Unter Verwendung des Laststromwertes IxH entsprechend
Fig. 2 ergibt sich, daß während des Zeltlntervalls.
In welchem die Schaltung von dem Zustand. In welchem der Transistor 11 eingeschaltet Ist, in den
Zustand übergeht, in welchem der Transistor 12 leitet, die folgenden Beziehungen bestehen:
/12 = |
-- (2- VT)/, |
Im Umschaltaugenblick gilt also: |
/12 ~ 0,27/, |
/47 = |
In" |
= 0,23/, |
= 1,73/, |
Da Im Umschaltaugenblick ale Spannung über dem Zeltsteuerungskondensator 16 gleich
1st, läßt sich unter Verwendung der oben angegebenen
Strombeziehungen und der Beziehung für die Dloc!°nspannung
entsprechend Gleichung (2) zeigen, claß
Γ Ί
kT 0,0359 Ix KCi6 = —In
Q
1st. Dies Ist Identisch gleich dem Spannungsabfall an
einer Diode, die einen Strom von 0,0359 /, führt. Wenn
man also feststellt, daß Vcxt äquivalent dem φ-Ausdruck
Im Nenner der Gleichung (1) Ist, ergibt sich,
daß die Frellauffrequenz der Schaltung nach Flg. 2 praktisch temperaturunabhängig Ist, wenn der Multiplikationsfaktor
α für Flg. 2 gleich 0,0359 Ist. Das heißt, die Frellauffrequenz/o für die Schaltung nach Flg. 2
lautet
/47 = \ /l - /,2
/11 = 2 /1 - Z13
wobei jeder Index ein Bauteil gemäß Fig. 2 angibt. Beispielswelse bedeutet Z47 den Strom über die Diode
47.
Da die Schaltung Ihren Zustand ändert, wenn die
Multlvlbrator-Schlelfenverstärkung Im wesentlichen
gleich Eins ist, läßt sich zeigen, daß Im Umschaltau- «>
genblick gilt
/t7(/n + /12) =/11 /12
/0 =
kT
— In
1
0,0359 Ix
Is
,= [- In
V
0,0359 Ix I,
und wenn die entsprechenden Sättigungsströme für die
Übergänge gleich sind, erhält man für alle Temperaturen
/0 =
4 R62Q6
Kombiniert man die Strombeziehungen der Gielchungen (3) und (4), so erhält man eine quadratische Gleichung
mit der Lösung
Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung 1st demgemäß die Temperaturdrift In erster Linie nur von
den Temperaturkoeffizienten des Widerstandes 62 und des Kondensators 16 abhängig. Es ist demgemäß
zweckmäßig, diese externen Bauteile so zu wählen, daß der Temperaturkoeffizient des Widerstandes und des
Kondensators gleich groß ist, aber entgegengesetzte Polarität besitzt. Es zeigt sich demgemäß, daß der
Widerstand 62 und der Kondensator 16 so gewählt werden können, daß sie die gewünschte Frellauffrequenz
genau einstellen und gleichzeitig eine niedrige Frequenzdrift aufrechterhalten.
Fig. 3 zeigt das Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das eine Spannungssteuerung zur linearen Änderung der Frequenz des Multivibrators In
Abhängigkeit von einer angelegten Spannung sowie weiterhin gewisse Schaltungsverfclncrungcn zur Verbesserung
des Temperaturverhaltens aufweist. In Flg. 3 sind Bauteile, die identisch mit Bauteilen In FI g. 1 und
2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
!m Prinzip sind die Schaltungsverfeinerungen gemäß
Flg. 3 auf e^ne Verringerung der temperaturbedingten
Jaslssiromänderungen gerichtet, die aufgrund von
temperaturbedingten Änderungen der Transistor-Stromverstärkungen auftreten.
Im Prinzip we.rden zwei Verfahren verwendet,
namllch die Verringerung des Translstor-Baslsstromes
durch Verwendung von Darlington-Transistoren und die Hinzufügung von Schaltungen zum Abziehen oder
Zuführen eines temperaturabhängigen Stromes, der im wesentlichen gleich einem nachteiligen Basisstrom 1st.
In der Schaltung nach Flg. 3 werden In verschiedenen
Fällen Darlington-Schaltungen benutzt. Beispielsweise wurden die Transistoren 101 bzw. 102 den
lü
Der Transistor 108 wird In Basisschaltung betrieben.
Sein Emitter Hegt am Kollektor des Transistors 63, seine Basis Ist mit der Basis der Transistoren 101, 103
verbunden und sein Kollektor liegt an der Basis des Transistors 106. Der Transistor 108 kompensiert den
durch den Basisstrom des Transistors 63 eingeführten Vorstromfehler, Indem ein Basisstrom, der im wesentlichen
gleich dem Basisstrom des Transistors 63 Ist, vom Eingangsstrom des NPN-Stromsplegels, d. h., von der
Basis des Transistors 101, abgezogen wird.
Die Diode 109, die zwischen dem Kollektor des Transistors 56 und den zusammengeschalteten Basis-Elektroden
der Transistoren 101, 103 liegt, wirkt In Richtung eines Ausgleichs der Kollektor-Basls-Span-
Elngangsschaltungen des NPN- und PNP-Stromsplegels 15 nungen für die Transistoren 55, 58 Im PNP-Stromsptezur
Bildung einer Darlington-Schaltung hinzugefügt, gel und die Transistoren 19, 21, 53 Im NPN-Stromsple-
UiTi den Strom zu verringern, der von dem jeweiligen
Bezugs oder Ruhestrom des Stromsplegels ahgezoeen
wird. Im Fall des NPN-Stromsplegels Ist der Emitter
des Translslc.-s 101 mit den zusammengischalteten
Basis-Elektroden der Stromquellentransistoren, beispielsweise der Transistoren 19, 21, 29 und 31 verbunden.
Der Kollektor Hegt am positiven Betriebsspannungsanschluß und die Basis am Kollektor des Tran-
25
gel. Gleiche Kollektor-Basls-Spannungen verbessern die
Betriebsweise der Stromspiegel dadurch, daß Im wesentlichen
gleiche Stromverstärkungen für jeden der Transistoren aufrechterhalten werden, deren Ströme direkt
die Freilauffrequenz des Multivibrators beeinfiußen.
Bei der Schaltung nach Flg. 3 sind die aktiven Lasttransistoren
41, 43 des Multivibrators nicht als Teil des PNP-Stromsplegels wie bei der Schaltung nach Flg. 2
angeordnet. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die Transistoren 41 und 43 als zweiten PNP-Stromsplegel
zu schalten, der durch den NPN-Stromspiegel
vorgespannt wird. Bei der Überprüfung der Spannungs-Steuerschaltung
wird sich zeigen, daß dadurch slcherge-
slstors 53. Der Transistor 53 ist nicht mehr als Diode
geschaltet, wie bei der Schaltung nach Fig. 2, sondern
arbeitet als Transistor mit einer Kollektor-Baslsspannung gleich der Basls-Emltter-Spinnung des Transistors
1(1I. Dadurch wird die prinzipielle Betriebswelse des
Stromsplegels nicht geändert, da der Emitterstrom des 30 stellt wird, daß Stromänderungen, die bei einer Modula-Translstors 53 als Bezugs- oder Vorstrom des Strom- tion der MuHlvlbratorfrequenz auftreten, sich sowohl spiegeis dient. Der Transistor 102 1st mit dem PNP- bei den Kollektor- als auch bei den Emitterströmen des Stromsplegel auf analoge Welse verbunden. Seine Basis Multivibrators widerspiegeln. In Flg. 3 wird dieser Hegt am Kollektor des Transistors 58, sein Kollektor 1st zweite PNP-Stromsplegel durch Hinzufügen einer mit dem negativen Betriebsspannungsanschluß 23 über 35 Stromquelle mit dem Transistor 111 und dem Widerden !n Basisschaltung betriebenen Transistor 103 und stand 112 zum NPN-Siromsplegel verwirklicht, die Basis-Emltterübergänge der Darllngton-Translstoren
104 und 105 verbunden, und sein Emitter liegt an den
zusammengeschalteten Basis-Elektroden der Stromquellentransistoren 56, 64, 147 des PNP-Stromspiegels. 40
geschaltet, wie bei der Schaltung nach Fig. 2, sondern
arbeitet als Transistor mit einer Kollektor-Baslsspannung gleich der Basls-Emltter-Spinnung des Transistors
1(1I. Dadurch wird die prinzipielle Betriebswelse des
Stromsplegels nicht geändert, da der Emitterstrom des 30 stellt wird, daß Stromänderungen, die bei einer Modula-Translstors 53 als Bezugs- oder Vorstrom des Strom- tion der MuHlvlbratorfrequenz auftreten, sich sowohl spiegeis dient. Der Transistor 102 1st mit dem PNP- bei den Kollektor- als auch bei den Emitterströmen des Stromsplegel auf analoge Welse verbunden. Seine Basis Multivibrators widerspiegeln. In Flg. 3 wird dieser Hegt am Kollektor des Transistors 58, sein Kollektor 1st zweite PNP-Stromsplegel durch Hinzufügen einer mit dem negativen Betriebsspannungsanschluß 23 über 35 Stromquelle mit dem Transistor 111 und dem Widerden !n Basisschaltung betriebenen Transistor 103 und stand 112 zum NPN-Siromsplegel verwirklicht, die Basis-Emltterübergänge der Darllngton-Translstoren
104 und 105 verbunden, und sein Emitter liegt an den
zusammengeschalteten Basis-Elektroden der Stromquellentransistoren 56, 64, 147 des PNP-Stromspiegels. 40
Der Transistor 103 1st besonders zw, .kmäßlg bei
Ausführungsbelsplelen, bei denen die PNP-Transistoren
In Form seitlich diffundierter Transistoren Integriert
sind, die wesentlich kleinere Stromverstärkungen als
Diese Stromquelle liefert den Ruhestrom für den Eingang des aktiven Last-Stromsplegels, der die Transistoren
113, 114 und den Widerstand 115 enthält. Der Eingang des aktiven Last-Stromsplegels Ist auf die gleiche
Welse wie der erste PNP-Stromsplegel geschaltet, wobei der Transistor 113 eine Darlington-Eingangsstufe
bewirkt und der Transistor 114 sowie der WUjrstand
115 die Spannung bereitstellt, die als Betriebsspannung
übliche vertikal diffundierte Transistoren zeigen. Bei 45 für die aktiven Last-Stromquellen erforderlich Ist.
kleineren Stromverstärkungen benötigt der PNP-Strom- Bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung hat
spiegel einen verhältnismäßig hohen Gesamtbasisstrom, der dann zu einem größeren Fehler für die Ströme der
Stromquellen im Stromspiegel führt. Der Transistor
es sich als zweckmäßig ergeben, eine Bemessung der Emitterströme und Emitterbereiche gewisser Transistoren
vorzusehen. Beispielsweise wäre für die Schaltung kompensiert diesen höheren Basisstrom durch Zuführen so nach FI g. 3, wenn der Multlvlbratorstrom Z1 500 μΑ
eines Stromes, der im wesentlichen gleich diesem sein soll, der Bezugsstrom, der über den Basls-Emitter-Elngangsfehlerstrom
des PNP-Stromsplegels ist, d. h., übergang des Transistors 63 fließt, normalerweise
des Basisstroms des Transistors 102 in den Ausgang des 17,95 μΑ. Ein solcher Strom läßt sich nur schwierig mit
PNP-Stromsplegels an der Basis des Transistors 101. hoher Genauigkeit erzeugen. Unter Verwendung einer
Der Transistor 67 der Startschaltung in Fig. 2 ist 55 Mehrfach-Emitter-Anordnung, beispielsweise des Trandurch
Darllngton-Translstoren 104, 105 ersetzt worden, slstors 63 In Flg. 3, mit einer Emitterfläche, die vier
um den Strom möglichst klein zu halten, der erforder- Mal größer 1st als die normalerweise in der Schaltung
lieh ist, um die Startschaltung in der Sättigung zu erzeugten Transistoren, wird der Bezugsstromwert um
halten, nachdem die Stromsplegel die richtigen den Faktor 4 auf 71,8 μ Α erhöht, während die gleiche
Betriebsströme hergestellt haben. Man erkennt, daß der 6o Stromdichte aufrechterhalten wird, die ohne Anwen-Baslsstrom
für die Transistoren 104 und 105 nicht mehr dung der Emitterbemessung auftreten würde,
wie bei der Schaltung nach Flg. 2 von einer getrennten In der Schaltung nach Flg. 3 wird die Emitterbemes-
Stromquelle Im PNP-Stromsplegel, sondern vom In
Basisschaltung betriebenen Transistor 103 geliefert wird.
sung außerdem Innerhalb des PNP- und NPN-Stromspiegels
verwendet. Die Emitterbereiche der Transisto-
Der Rückkopplungstransistor 61 In Flg. 2 ist durch 65 ren 56 und 58 des PNP-Stromspiegels und die Werte
Darlington-Transistoren 106 und 107 ersetzt worden, der zugeordneten Widerstände 59 und 57 sind maßstäb-
die den Strom auf ein Minimum bringen, der vom Kollektorstrom des Transistors abgezweigt wird.
Hch vergrößert gegenüber dem Emitterbereich des Transistors 64 und dem Wert des zugeordneten Emit-
terwiderstandes 65, und die Emitterberelche der Transistoren 19, 21 und der Wert der zugeordneten Emitterwiderstände 20 und 22 sind vergrößert gegenüber dem
Emitterbereich und den Emitterwiderständen der übrigen Stromquellen des NPN-Stromspiegels, beisplels- s
weise gegenüber dem Transistor 111 und dem Widerstand 112. Diese Bemessung stellt die notwendige
Beziehung zwischen dem Multlvibratorstrom /, und dem Bezugsstrom her, der über den Basls-Emltterübergang des Transistors 63 fließt. Beispielsweise waren bei
dem oben erwähnten Beispiel mit einem Multlvibratorstrom /, von 500 μΑ und einem Bezugsstrom von
71,8 uA die Werte der Widerstände 57 und 59 etwa 3,5
Mal kleiner, um die Kollektorströme der Transistoren 56 und 58 auf 250 μΑ zu bringen. Die Emitterflächen Ii
der Transistoren 56 und 58 waren doppelt so groß wie die Emlttei flächen der übrigen Stromquellentransistoren
des PNP-Stromsplegels. Obwohl dieser Maßstabsfaktor
nicht klein dem Maßstabsfaktor für den Strom oder den Emitterwiderstand ist, ergab sich ein befriedigendes »
i/gj»nM rt« Wert w«· £**i!!!erw£d€rsiSnde 29 und 22
wurde gleich dem halben Wert des Widerstandes für die übrigen Stromquellen des NPN-Stromiplegels
gewählt, und die Emitterflächen der Transistoren 19 und 21 waren doppelt so groß wie die der anderen
Stromquellentransistoren des NPN-Stromspiegels. Diese Bemessung ergab die gewünschten Stromquellen mit
500 μΑ in den Emitterkreisen der Schalttransistoren 11 und 12. Man beachte, daß der Betrieb der Stromspiegel
bei 250 μΑ mit einer Stromverdopplung auf 500 μΑ In
den Emitterkreisen der Schalttransistoren einer Verdopplung der Freilauffrequenz des Multivibrators
bewirkt. Das heißt, die Frequenz einer solchen Schaltung entspricht dem doppelten Wert der Gleichung (5),
also
35
/o =
2 /J62C16
Der Schaltungsteil In Flg. 3 Innerhalb der strich-«
punktierten Linie 120 Ist ein dlfferentieller Spannungs-Stromwandler, der eine spannungsgesteuerte Frequenz
der Multlvlbratorschaltung dadurch bewirkt, daß ein spannungsgesteuerter Strom In den NPN-Stromsplegel
eingeführt wird. Das Spannungssteuersignal wird den Differenz-Eingangsanschlüssen 121 und 122 zugeführt,
die mit den Basiselektroden der Transistoren 123 bzw.
124 verbunden sind. Die aktivei. Kollektorschaltungen
werden durch die Stromspiegelschaltung der Transistoren 126, 127 und 128 gebildet. Der Kollektor des Tran- so
slstors 123 Ist mit der Basis des Transistors 126 und
dem Kollektor des Transistors 127 verbunden. Der Kollektor des Transistors 124 liegt am Kollektor des
Transistors 128. Die Emitter der Transistoren 127 und 128 sind über die Widerstände 129 bzw. 130 mit dem
Betriebsspannungsanschluß 23 verbunden. Der Kollektor des Transistors 126 liegt am Betriebsspannungsanschluß 28. Der Emitter des Transistors 126 Ist mit den
zusammengeschalteten Basis-Anschlüssen der Transistoren 127 und 128 verbunden, Der Ausgangssignal- <*>
strom des Wandlers wird am Kollektor des Transistors 124 entnommen, der mit dem NPN-Stromspiegel des
Multivibrators an der Basis des Transistors 101 verbunden ist. Der Widerstand 154, der normalerweise ein
zwischen die Anschlüsse 156 und 157 geschalteter diskreter Widerstand Ist, steP.t den Steuerspannungs-Frequenzproportlonalltätsfaktor her.
werden durch einen PNP-Stromspiegel mit den Transistoren 131, 132, 133 und 134 erzeugt. Eine Stromquelle
mit dem Transistor 131 und den in Reihe geschalteten EmltterwMerständen 136 und 137 liegt am Emitter des
Transistors 123, und eine Stromquelle mit dem Transistor 132 und den in Reihe geschalteten Emitterwiderstanden 138 und 139 Ist an den Emitter des Transistors
124 angeschaltet. Die Verwendung von In Reihe geschalteten Emitterwiderständen Ut, 137 und 138,
139, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände 136 und 137 mit dem Anschluß 141 und der Verbindungspunkt der Widerstände 138 und 139 mit dem Anschluß
142 verbunden Ist, ermöglicht ggf. die Anbringung zusätzlicher Verbindungen außerhalb der Integrierten
Schaltung zwischen den Anschlüssen 141, 142 und dem BetriebsspannungsanschiuB 128 zur Erhöhung des Stromes der beiden Emitterstromquellen und damit der
maximalen spannungsgesteuerten Frequenzänderung. Die BasisanschlQsse der Emilter-Stromquellentranstsloren 131 und 132 liegen beide am Emitter des Transistors 134 und der Basis des Transistors 133. Der Emitter des Transistors 133 Ist mit dem Betriebsspannungsanschluß 28 Ober einen Widerstand 143 verbunden. Der
Kollektor des Transistors 134 Hegt am Betriebsspannungsanschluß 23. Der Kollektor des Transistors 133
und die damit verbundene Basis des Transistors 134 sind an den Kollektor des Transistors 146 angeschaltet,
der einen Stromquellentransistor In einem NPN-Stromsplegel darstellt, welcher den PNP-Stromspiegel des
Spannungs-Stromwandlers mit dem PNP-Stromspiegel des Multivibrators verbindet. Diese Stromspiegel
wenden mit Hilfe des Transistors 147 und des zugeordneten Emitterwiderstandes 148 verkettet, die Teil des
PNP-Stromsplegels mit den Transistoren 56, 58, 64 und 102 sind. Der Kollektor des Transistors 147 ist mit dem
Kollektor des Transistors 151 und der Basis des Transistors 149 verbunden, die den Eingang des NPN-Stromsplegels des Spannungs-Stromwandlers bildet.
Der Kollektor des Transistors 149 Ist mit dem
Betriebsspannungsanschluß 28 verbunden, und der Emitter des Transistors 149 Hegt an den zusammengeschalteten Basis-Anschlüssen der Stromquellentransistoren 146 und 151. Die Widerstände 152 und 153 führen
vom Emitter des Transistors 146 bzw. 151 zum Betriebsspannungsanschluß 23.
Claims (4)
1. Temperaturkompensierte
Multlvlbratorschaltung mit einem ersten und zweiten Transistor, die je eine Emitter-, eine Kollektor- und eine Basiselektrode besitzen, einem Zeltsteuerungskondensator, der zwischen die Emitterelektrode des ersten und zweiten Transistors geschaltet ist, '<> einer ersten und zweiten Stromquelle, die zwischen die Emitterelektrode des ersten Transistors und einen Anschluß festen Potentials bzw. die Emitterelektrode des zweiten Transistors una den Anschluß festen Potentials geschaltet sind, wobei der von der ersten und zweiten Stromquelle gelieferte Strom durch eine Bezugsspannung gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41, 43,
Multlvlbratorschaltung mit einem ersten und zweiten Transistor, die je eine Emitter-, eine Kollektor- und eine Basiselektrode besitzen, einem Zeltsteuerungskondensator, der zwischen die Emitterelektrode des ersten und zweiten Transistors geschaltet ist, '<> einer ersten und zweiten Stromquelle, die zwischen die Emitterelektrode des ersten Transistors und einen Anschluß festen Potentials bzw. die Emitterelektrode des zweiten Transistors una den Anschluß festen Potentials geschaltet sind, wobei der von der ersten und zweiten Stromquelle gelieferte Strom durch eine Bezugsspannung gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41, 43,
47, 48, 49. Sl für den Transistor 11 und 41, 43, 46,
48, 49 un& 52 für den Transistor 12) zur Steuerung
der Kollektorströme des ersten und zweiten lranslstors
(11, 12) derer., <laß der Multivibrator kippt, wenn die Spannung über dem Zeltsteuerungskondensator
(16) Im wesentlichen gleich der Sperrschichtspannung eines Halbleiterübergangs bei einem Flußstrom
ist, der gleich einem -vorbestimmten Vielfachen des von der ersten und zweiten Stromquelle
gelieferten Stromes 1st, und
eine Einrichtung (61, 63, 62, 64) zur Erzeugung der Bezugsspannung für die erste und zweite Stromquelle
derart, daß die Bezugsspannung im wesentlichen gleich dieser Sferrschl-'atspannüng des Halbleiterübergangs
1st.
2. Multlvlbratorschaltung ■ ;ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungssteuereinrichtung
(Anschlüsse 36, 37 und Quelle für angekoppelte Steuerspannung) an die Basis des ersten
und zweiten Transistors angekoppelt ist, um die Emitterströme In Abhängigkeit von einer angelegten
Spannung und damit die Schwingfrequenz des emittergekoppelten
Multivibrators zu andern.
3. Multlvlbratorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur
Steuerung der Kollektorströme des ersten und zweiten Transistors eine erste (41, 42) und eine zweite
(43, 44) aktive Lastschaltung enthält, die an den Kollektor des ersten bzw. zweiten Schalttransistors
angekoppelt sind, daß jede der beiden aktiven Lastschaltungen im wesentlichen eine Stromquelle für
einen Strom darstellt, der ein Bruchteil des Stromes der ersten und zweiten Stromquelle Ist, daß eine
erste (46) und eine zweite (47) Diode parallel zwischen die Kollektoren des ersten und zweiten
Schalttransistors gelegt sind und daß Schaltmittel (48, 49 und 51 oder 52) an den Kollektor des ersten
und zweiten Transistors angeschaltet sind, um einen Strom zu liefern, der Im wesentlichen gleich der
Differenz zwischen der Summe der Ströme In der ersten und zweiten Stromquelle und der Summe der
Ströme in der ersten und zweiten aktiven Lastsehal- 6() tung Ist.
4. Multlvlbratorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur
Erzeugung der Bezugsspannung für die erste und zweite Stromquelle einen dritten (63) und einen vierten
(61) Transistor enthält, daß der Kollektor des dritten Transistors mit der Basis des vierten Transistors
verbunden Ist, daß der Emitter des dritten Transistors an einem zweiten Anschluß festen
Potentials liegt, daß die Basis des dritten Transistors mit dem Emitter des vierten Transistors verbunden
1st und daß die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals einen Widerstand (62) aufweist, der
zwischen den zweiten Anschluß festen Potentials und den Emitter des vierten Transistors gelegt ist,
ferner eine Einrichtung (65, 64) zur Einstellung des Kollektorstroms des dritten Transistors im wesentlichen
gleich dem Bruchteil des ersten vorbestimmten Stromes, und eine Einrichtung (56, 57, 53, 54) zur
Verwendung des über den Widerstand fließenden Stromes als das Bezugsspannungssignal.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US507569A US3904989A (en) | 1974-09-19 | 1974-09-19 | Voltage controlled emitter-coupled multivibrator with temperature compensation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2540867A1 DE2540867A1 (de) | 1976-04-08 |
DE2540867C2 true DE2540867C2 (de) | 1985-01-24 |
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ID=24019169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2540867A Expired DE2540867C2 (de) | 1974-09-19 | 1975-09-13 | Temperaturkompensierte emittergekoppelte Multivibratorschaltung |
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JP (1) | JPS5812764B2 (de) |
CA (1) | CA1023442A (de) |
DE (1) | DE2540867C2 (de) |
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