DE3241364A1

DE3241364A1 - Digital gesteuerte praezisionsstromquelle mit einem offenen kompensationskreis

Info

Publication number: DE3241364A1
Application number: DE19823241364
Authority: DE
Inventors: Myron J. 85715 Tucson Ariz. Koen
Original assignee: Burr Brown Research Corp
Current assignee: Texas Instruments Tucson Corp
Priority date: 1982-04-05
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-10-13
Also published as: JPS58173916A; FR2524739A1; DE3241364C2; GB8309167D0; GB2118336B; US4458201A; GB2118336A

Description

1A-4028
437-A-51

BURR-BROWN RESEARCH CORPORATION Tucson, Arizona, USA

Digital gesteuerte Präzisionsstromquelle mit einem offenen Kompensationskreis

Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeits-Prazisionsstromjuelle, welche, ansprechend auf ein digitales Eingangssignal, einen Ausgangsstrom intermittierend in einen ausgewählten Stromausgangspfad speist. Eine solche Stromquelle kann auf vielen Gebieten angewendet werden einschließlich des Gebiets der Präzisions-Digital-Analog-Wandler.

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Digital gesteuerte Präzisionsstromquellen werden allgemein in Hochgeschwindigkeits-Digital-Analog-Wandlern mit Stromsummierung verwendet* Zur Verhinderung von Änderungen des Ausgangsstroms aufgrund von Änderungen des beta-Wertes der Transistoren und der Basis-Emitter-Spannung (Vgg) werden ein Operationsverstärker und ein Transistor üblicherweise in Form einer Rückkopplungsschleife als Kompensationsschaltung zusammengeschaltet, welche den Stromquellentransistor ansteuert im Sinne der Aufrechterhaltung eines konstanten Ausgangsstroms des Stromquellentransistors, und zwar trotz Änderung des beta-Wertes und des Vgg-Wertes. Eine Version eines solchen durch Rückkopplung gesteuerten Digital-Analog-Wandlers mit diskreten Bauelementen ist in den US-PSen 3 685 045 und Re 28 619 (Pastoriza) beschrieben. Eine monolithische Version eines mit einem Rückkopplungskreis gesteuerten Digital-Analog-Wandlers ist in den US-PSen Re 28 633, 3 978 473 und 4 020 486 (Pastoriza) beschrieben.

Rückkopplungsgesteuerte Konstantstromquellen des Typs gemäß den Pastoriza-Patenten eignen sich zur Korrektur vergleichsweise langsamer Änderungen des AusgangsStroms und erfordern, daß diskrete Kondensatoren mit dem Operationsverstärker verbunden werden» um Instabilitäten in der Rückkopplungsschleife mit hohem Verstärkungsfaktor auftreten. Ferner führt das Erfordernis eines Operationsverstärkers und diskreter Kondensatoren bei den Pastoriza-Schaltungen dazu, daß diese Kompensationssysteme mit Rückkopplungsregelkreis relativ teuer sind, so daß sich das Kostenverhältnis der Kompensationsschaltung zur Digital-Analog-Wandlerschaltung recht ungünstig gestaltet.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle zu schaffen, die eine Hochgeschwindigkeits-Kompensationsschaltung mit of-

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fenem Steuerkreis umfaßt, welche in einem einzigen, monolithischen Substrat hergestellt werden kann.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle zu schaffen, die einen steuerbaren Ausgangsstrom liefert, der sich mit Änderungen des beta-Wertes des Transistors oder des V-n_E-* Wertes des Transistors nicht ändert.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle zu schaffen, welche eine Kompensationsschaltung mit offenem Steuerkreis und mit einem extrem schnellen Transienten-Ansprechverhalten umfaßt.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle zu schaffen, welche nur Widerstände und Transistoren umfaßt und kostengünstig herstellbar ist.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle zu schaffen, deren mehrere in wiederkehrenden Gruppen in Form eines Digital-Analog-Wandlers zusammengeschaltet werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle geschaffen, welche einen Präzisionsausgangsstrom liefert. Dieser ist über entweder einen ersten oder einen zweiten Strompfad steuerbar, und zwar ansprechend auf ein digitales Eingangssignal. Eine Stromquelle erzeugt einen im wesentlichen konstanten Ausgangsstrom und umfaßt einen Stromquellentransistor mit einem Emitter, welcher mit einer Stromquelle verbunden ist. Eine Stromsteuerschaltung oder eine Stromlenkschaltung richtet den Ausgangsstrom der Stromquelle selektiv entweder auf den ersten Strompfad

oder auf den zweiten Strompfad, und zwar ansprechend auf das digitale Eingangssignal. Die Stromsteuerschaltung umfaßt einen Schalttransistor mit einem Emitter, welcher mit dem Kollektor des Stromquellentransistors verbunden ist, und mit einem Kollektor, welcher mit dem zweiten Strompfad verbunden ist. Eine Kompensationsschaltung umfaßt eine Referenzstromquelle, welche einen im höchsten Maße präzisen steady state-Referenzstrom liefert. Die Kompensationsschaltung umfaßt ferner erste und zweite Kompensationsschaltungen. Die erste Kompensationsschaltung umfaßt einen ersten Transistor, welcher den steady state-Referenzstrom empfängt und einen ersten kompensierten Ausgangsstrom liefert zur Korrektur des beta-Fehlers des Schalttransistors. Die zweite Kompensationsschaltung umfaßt einen zweiten Transistor, welcher den ersten kompensierten Ausgangsstrom empfängt. Die Basis des zweiten Transistors ist mit der Basis des Stromquellentransistors verbunden, während der Emitter des zweiten Transistors mit einer Stromquelle verbunden ist. Die zweite Kompensationsschaltung korrigiert den beta-Fehler und den Basis-Emitter-Spannungsfehler des Stromquellentransistors. Die Kompensationsschaltung ändert die Spannungsdifferenz zwischen der Basis des Stromquellentransistors und der Stromquelle im Sinne der Aufrechterhaltung eines digital gesteuerten Ausgangsstroms, welcher intermittierend über den zweiten Strompfad geführt wird und präzise konstantgehalten wird, unabhängig von Änderungen des beta-Wertes oder der Basis-Emitter-Spannung des Stromschalttransistors oder des Stromquellentransistors.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der primären Schaltelemente einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen digital gesteuerten Präzisionsstromquelle;

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Fig. 2 ein Schaltbild einer digital gesteuerten Präzisionsstromquelle gemäß der Erfindung zur Erzeugung eines Präzisionsausgangsstroms mit Einfachumschaltung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkung des digitalen Eingangssignals auf den Ausgangsstrom der digital gesteuerten Präzisionsstromquelle;

Fig. 4 ein Schaltbild eines Digital-Analog-Wandlers mit einer Vielzahl von digital gesteuerten Präzisionsstromquellen mit einer einzigen Kompensationsschaltung; . ■

Fig. 5 ein Teilschaltbild einer digital gesteuerten Präzisionsstromquelle mit einer Stromquelle, welche eine Vielzahl von parallel verbundenen Transistoren umfaßt; und

Fig. 6 ein Schaltbild einer digital gesteuerten Stromquelle mit einer Kaskoden-Stromquellenstufe zur Erzielung einer verbesserten Transientenisolierung.

Im folgenden soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 erläutert werden. Die digital gesteuerte Präzisionsstromquelle der Erfindung umfaßt eine Kompensationsschaltung 10, welche Fehler korrigiert, die durch die Stromquelle 12 und die Stromlenkschaltung 14 zustande kommen.

Die Kompensationsschaltung 10 umfaßt eine Stromquelle 16, welche einen Ausgangsstrom I_ref liefert. Der Ausgangsstrom I_re£ ist ein Gleichstrom oder ein steady state-Strom, welcher leicht und mit einem hohen Maß an Präzision auf einem festen Wert gehalten werden kann. Eine Stromquelle dieses Typs kann auf verschiedensten, dem Fachmann bekannten Wegen verwirklicht Werden. Die Stromquelle 16 kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß man entweder PNP-Transistoren oder NPN-Transistoren in einem monolithischen"Substrat verwendet, welches

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alle restlichen Elemente der digital gesteuerten Präzisionsstromquelle enthält.

Der Referenz-Ausgangsstrom der Stromquelle 16 gelangt zur ersten Kompensationseinrichtung 18, welche Transistoren Q₁, Q₂ und Q, umfaßt. Die Darlington-Schaltung von Q₂ und Q-2 bringt Q₁ durch Vorspannung in einen linearen Arbeitsbereich, in dem Q₁ relativ unempfindlich gegenüber Fehlern ist. Ferner wird hierdurch die Basis von Q₁ von dessen Kollektor isoliert. Die Darlington-Vorspannschaltung führt Q₁ einen Basisstrom zu, und zwar von der Stromversorgung der Schaltung. Ferner wird kein signifikanter Anteil des I_ref vom Kollektor von Q₁ abgezweigt. Da der durch Q₂ gezogene Basisstrom vernachlässigbar ist, ist I^ä-p 3-^m wesentlichen gleich dem Kollektorstrom I_nΛ von Q₁. Bei bestimmten Anwendungen kann es möglich sein, einen einzigen Transistor zu verwenden, um die Vorspannung für Q₁ bereitzustellen, obgleich ein präzises Schaltungsverhalten erreicht werden kann, wenn man das Transistorpaar mit Darlington-Schaltung verwendet. Q₁, Q₂ und Q,, welche die erste Kompensationseinrichtung 18 bilden, führen zur Korrektur des beta-Fehlers, welcher, wie weiter unten erläutert wird, auf Qq zurückgeführt werden kann.

Der Emitterstrom von Q₁ fließt in den Knotenpunkt, der vom Emitter von Q₁ sowie von der Basis von Q^ und dem Kollektor von Qg gebildet wird. Die Transistoren Q^ und Qc mit Darlington-Verknüpfung führen zu einer Vorspannung, und zwar in gleicher Weise,wie Q₂ und Q^ zu einer Vorspannung von Q₁ führen. Da der Basisstrom, welcher von Q^ gezogen wird, vernachlässigbar ist, kann der Emitterstrom Ig₁ von Q₁ im wesentlichen als gleich dem Kollektorstrom I«g von Qg angesehen werden. Die Transistoren Q^, Qe und Qg bilden zusammen mit dem Lastwiderstand R₁ und dem Vorspannungswiderstand R₂ die zweite Kompensationseinrichtung 20.

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Der Basisanschluß von Qg ist mit dem Basisanschluß von Q₇ verbunden, welcher in Fig. 1 als Stromquelleneinrichtung 12 bezeichnet ist. Ein Lastwiderstand R, liegt zwischen dem Emitter von Qy und dem negativen Stromquellenanschluß -V. Typischerweise hat der Widerstand R₁ den gleichen Widerstandswert wie der Widerstand R^.

Der Kollektor des Stromquellentransistors Qy ist mit der Stromleiteinrichtung 14 verbunden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Stromleiteinrichtung 14 durch Stromleittransistoren Qg und Qg gebildet. Qg dient als Puffertransistor und stellt ein Interface zwischen dem digitalen Eingangsanschluß und dem Schalttransistor Qq dar. Der Kollektoranschluß von Q_Q ist mit Erde verbunden. Hierdurch erhält man einen Stromrückflußpfad oder einen ersten Strompfad. Der Kollektoranschluß des Schalttransistors Qq ist über einen zweiten Strompfad mit einem Ausgang verbunden* z.B. mit einer Widerstandslast. Der Ausgang der Stromlenkeinrichtung 14 wird mit Iq bezeichnet.

Im folgenden soll auf Fig. 3 Bezug genommen werden. Wenn die Basis von Qg um etwa 400 mV positiver ist als die Vm-Logikreferenzspannung, welche an der Basis von Qg anliegt, so wird der Kollektorstrom von Qy über Qg und den ersten Strorapfad zur Erde geführt. Bei diesem digitalen Eingangszustand ist der Ausgängsstrom der Schaltung Iq gleich 0 mA. Wenn die Basis von Qg auf einen Pegel geschaltet wird, welcher um etwa 400 mV negativer ist als die Basis von Qq, so wird der Kollektorstrom von Qy über Qg und den zweiten Strompfad geleitet. Bei diesem digitalen Eingangszustand ist der Ausgangsstrom Iq der Stromquelle präzise gleich I_ref» nämlich dem Präzisionsstrom, welcher von der Stromquelle 16 erzeugt wird.

Bei einer äquivalenten Ausführungsform der Erfindung kann die Stromleiteinrichtung 14 eine solche Konfiguration haben, daß sie ein komplementäres, digitales Eingangssignal aufnimmt, welches gleichzeitig den Basisanschlüssen von Qg und Qq zugeführt wird.

Da bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Ansprechen auf extrem rasche Frequenzen erwünscht ist, wurden Q₁ bis Qg als NPN-Transistoren ausgeführt. Da ein jeder dieser Transistoren in einem einzigen monolithischen Substrat ausgeführt ist, können die Transistorparameter, z.B. der beta-Wert und V_ßE-¥ert, präzise aneinander angepaßt werden. Dies ist erforderlich für die gewünschte hohe Präzision und das Hochgeschwindigkeitsansprechverhalten der Schaltung.

Die Kompensationsschaltung 10 ist für eine Korrektur der beta-Fehler von Qq ausgelegt sowie für eine Korrektur sowohl des beta-Fehlers als auch des V„_E-Fehlers des Stromquellentransistors Qy. Der Transistor Qy arbeitet als Stromquelle mit vergleichsweise hoher Qualität, so daß Änderungen der Kollektorspannung von Qy aufgrund von Änderungen des Vgg-Wertes von Qq praktisch keinen Einfluß auf den Kollektorstrom von Qy haben. Aus diesem Grunde ist die Kompensationsschaltung 10 nicht erforderlich zur Kompensation von Vgg-Fehlern von Qq. Die erste Kompensationseinrichtung 18, welche durch Q₁, Q₂ und Q, gebildet wird, führt zu einer wirksamen Kompensation von Änderungen des beta-Wertes von Qg. Da der Ausgangsstrom der Schaltung sich ändert, falls entweder der beta-Wert oder der V₁₃-C,-Wert von Qr₇ sich ändert, ohne kompensiert

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zu werden, dient die zweite Kompensationseinrichtung 20 mit den Transistoren Q^, Qc und Qg und den Widerständen R₁ und Rp zur Kompensation sowohl des beta-Fehlers als auch des V_ßE-Fehlers von Qy.

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Zur präziseren Darlegung der Arbeitsweise der Kompensationsschaltung 10 in bezug auf den beta-Fehler von Qq und in bezug auf den beta-Fehier und den Vgg-Fehler von Q₇ soll im folgenden eine mathematische Stromanalyse geliefert werden. Diese zeigt, daß der Ausgangsstrom Iq der Schaltung absolut unabhängig von den oben erwähnten beta- und Vgg-Fehlern ist. Es wird zunächst folgende Beziehung angenommen:

(¹) ^Xref ^{= 1}CI

Diese Annahme kann gemacht werden, da der beta-Wert der Transistoren Q₁, Q₂ und Q, vergleichsweise hoch ist (typischerweise höher als 100) und somit der Basisstrom, der von Q₂ gezogen wird, vernachlässigbar ist. Der Emitterstrom I_E2, welcher von Q₁ erzeugt wird, bestimmt sich folgendermaßen:

(2) ¹Ei =

Ic₁/

Aus den gleichen Gründen, welche die Annahme I__of. = I_n-, rechtfertigen, kann man auch folgenden annehmen:

T-T

υ· ι Uo
Daher gilt:

(A)

^{= 1}El |£6^L '6

^41364

Durch Umformung erhält man;

S ί

(6)

BE6 t

Hieraus erhält man mit

»BE -

aus Gleichung (6) die folgende Beziehung:

Αλτ ■ r-,

^von

^Lref

+ 1]

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Da Q₁ und Qg aneinander angepaßt sind„ erhält man ß^ = ß^ = ß, und da ferner R^ = R₅ gilt, erhält man die folgende Beziehung:

(10)

^LE7

+ I.

ref

ß+J, B

Aufgrund einer ähnlichen Analyse,wie in bezug auf Gleichungen (2) und (4), kann man den Wert !„„ folgendermaßen ausdrücken:

(11)

^LE7

ß-7 + 1

BE + I

ref

'P + 1]

Da jedoch Q₇ ebenfalls ein angepaßter Transistor ist, erhält man aus Gleichung (-11) die folgende Beziehung:

(12)

^LC7

^Lref

Wie in Gleichung (1)„ kann Iq₇ folgendermaßen ausgedrückt werden: ·

(13)

-I

₃₃₉

Wie in Gleichung dl), kann I_Q oder I^ folgendermaßen ausgedrückt werden:

(14)

I₀ =

Da Qg ein angepaßter Transistor ist, kann Gleichung (14) folgendermaßen vereinfacht werden:

¹O »

Durch Kombination der Gleichungen (12), (13) und (15) erhält man die folgende Beziehung:

(16) - ^ß

ß + 1

^AVBE t_{B + 1}]

+ I

ref

Da jedoch Qg und Q^ angepaßt sind, laufen ihre Vgg-Werte der Temperatur nach, so daß man AVgg = 0 erhält. Aus Gleichung (16) ergibt sich somit

Durch Vereinfachung der Gleichung (17) erhält man (18) I₀ = I_ref.

Gleichung (18) zeigt, daß der Ausgangsstrom I_Q, der selektiv über den zweiten Strompfad fließt, präzise gleich dem steady state-Referenzstrom I_ref ist, welcher durch die Stromquelle 16 erzeugt wird. Es wird nun klar, daß die Transistoren Q₁ bis Qg den Ausgangsstrom einer steady state-Stromquelle oder einer Gleichstromquelle 16 einem geschalteten Ausgangsstrompfad zuführen, und zwar über den Stromquellentransistor Q₇,und eine Stromleitschaltung, welche durch Q_Q und Qq gebildet ist. Aufgrund der Kompensation durch Q₁ und Qg werden der beta-Fehler und der Vgg-Fehler von Qy und der beta-Fehler von Q_Q vollständig eliminiert; dies ergibt sich aus obiger mathematischer Analyse.

Die digital geregelte Präzisionsstromquelle der vorliegenden Erfindung führt daher einen hochpräzisen steady state-Strom I_ref· selektiv einem Ausgangsstrompfad in äußerst

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präziser Weise zu, und zwar ansprechend auf ein digitales Eingangssignal.

Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Dabei soll die Kompensationsschaltung 10 in Verbindung mit den Fig.1 und 2 erläutert werden. Sie ist mit der gemeinsamen Basisleitung einer Vielzahl von Stromquellen mit gelenktem Strom verbunden, wobei diese Stromquellen in Form eines Digital-Analog-Wandlers gruppiert wurden. Bei der speziellen Aüsführungsform der Fig. 4 besteht der Digital-Analog-Wandler aus gleichgewichteten Stromquellen, bei denen der Ausgangsstrom einer jeden Stromquelle selektiv in ein R2R-Leiter-Dämpfungsnetzwerk geleitet wird. Da alle Transistoren des Schaltbildes der Fig. 4 in einem einzigen monolithischen Substrat ausgeführt sind und somit angepaßt sind, hat die Kompensationsspannung der Kompensationsschaltung 10 zwischen der Basis von Qg und dem negativen Stromquellenanschluß -V die Wirkung, daß es zu einer vorzüglichen Kompensation der beta- und Vgg-Fehler eines jeden der Stromquellentransistoren des Digital-Analog-Wandlers kommt sowie des beta-Fehlers der Schalttransistoren, welche in den Stromleitschaltungen des Digital-Analog-Wandlers verwendet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die kompensierte Ausgangsspannung der Kompensationsschaltung 10 mit der gemeinsamen Basisleitung eines Digital-Analog-Wandlers gekoppelt werden, welcher einzelne Stromquellen mit binär gewichteten Ausgangsströmen umfaßt. Beispielsweise können die binär gewichteten Stromquellen in Gruppen zu je vier angeordnet werden. Diese werden allgemein als Quads bezeichnet. Die Stromquellen in einem einzelnen Quad erzeugen Ausgangsströme mit Größen im Verhältnis 8:4:2:1. Zur Erzielung maximaler Präzision eines

Digital-Analog-Wandlers dieses Typs bedient man sich einer Technik, welche als Emitterabstufung bekannt ist. Diese Technik führt zu einer gleichförmigen Stromdichte im Emitter der Transistoren einer jeden Stromquelle. Fig. 5 zeigt insbesondere eine digital gesteuerte Präzisionsstromquelle, bei der der Ausgangsstrom Iq gleich dem Vierfachen der Größe des Referenzstroms ist, welcher von der Stromquelle 16 geliefert wird. Bei dieser Konfiguration ist der Emitter-Lastwiderstand einer jeden der parallelgeschalteten Stromquellen Qy gleich dem Wert des Widerstandes R₁, welcher mit dem Emitter Qg verbunden ist.

Fig. 6 zeigt eine Version der digital geregelten Präzi

sionsstromquelle mit

Kaskodenschaltung. Bei dieser Aus

führungsform befinde-p sich ein zusätzlicher Stromquellentransistor Q₁₀ zwischen dem Stromquellentransistor Qy und den Stromleittransistoren Qg und Qq. Zur Kompensation von Fehlern, welche durch den Kaskodenstromquellentransistor Q₁₀ verursacht werden, ist eine zusätzliche Kompensationsstufe vorgesehen, welche die Transistoren Q₁₁, Q₁P und Q₁, umfaßt. Diese befindet sich zwischen dem Emitter des Transistors Q₁ und dem Kollektor des Transistors Q^. Zusätzliche Kaskodenstufen können, je nach Wunsch, auf ähnliche Weise eingefügt werden.

Die Konfiguration der erfindungsgemäßen Schaltung mit Kaskodenschaltung gemäß Fig. 6 führt zu einer zusätzlichen Isolierung zwischen dem Ausgang des Stromquellentransistors Qy und dem Ausgang des Schalttransistors Qg. Hierdurch werden Schalttransienten auf ein Minimum herabgedrückt. Bei dieser speziellen Konfiguration muß man einen geringfügigen Verlust der Präzision in Kauf nehmen, jedoch unter Gewinnung einer wesentlich gesteigerten Transientenisolierung, die bei bestimmten Anwendungen äußerst erwünscht sein kann.

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Die erfindungsgemäße digital gesteuerte Präzisionsstromquelle kann in verschiedenster Weise abgewandelt werden* Beispielsweise kann man auf einfache Weise PNP-Transistoren anstelle der NPN-Transistören verwenden.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Temperaturkompensierte Stromquelle zur Erzeugung eines Präzisionsausgangsstroms, welcher, ansprechend auf ein Digitaleingangssignal, entweder über einen ersten Strompfad oder über einen zweiten Strompfad geleitet werden kann, gekennzeichnet durch

(a) eine Stromquelleneinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Ausgangsstroms mit einem Stromquellentransistor, dessen Emitter mit einer Spannungsquelle gekoppelt ist;

(b) eine Stromleiteinrichtung, welche mit der Stromquelleneinrichtung gekoppelt ist zum Zwecke des Leitens des AusgangsStroms entweder über den ersten Strompfad oder über den zweiten Strompfad, ansprechend auf das Digitaleingangssignal, mit einem Schalttransistor, dessen Emitter mit dem Kollektor des Stromquellentransistors gekoppelt ist und dessen Kollektor mit dem zweiten Strompfad gekoppelt ist; und

(c) eine mit der Stromquelleneinrichtung gekoppelte Kompensationseinrichtung mit

(i) einer Referenzschaltung zur Erzeugung eines steady state-Präzisionsreferenzstroms;

(ii) einer ersten Kompensationseinrichtung mit einem ersten Transistor,dessen Kollektor den Referenzstrom empfängt zum Zwecke der Erzeugung eines ersten, kompensierten AusgangsStroms zur Korrektur des beta-Fehlers des Schalttransistors; und

(iii) mit einer zweiten Kompensationseinrichtung, welche einen zweiten Transistor umfaßt, dessen Kollektor den ersten, kompensierten Ausgangsstrom empfängt und dessen Basis mit der Basis des Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Emitter mit der Spannungsquelle verbunden ist zum Zwecke der Korrektur des beta-Fehlers und des Fehlers der Basis-Emitterspannung des Stromquellentransistors;

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wobei die Kompensationseinrichtung die Spannungsdifferenz zwischen der Basis des Stromquellentransistors und der Spannungsquelle variiert im Sinne der präzisen Konstanthaltung des Ausgangsstroms, welcher intermittierend über den zweiten Strompfad geleitet wird, und zwar unabhängig von Änderungen des beta-Fehlers oder Basis-Emitter-Spannungsfehlers des Stromschalttransistors oder des Stromquellentransistors.
2. Stromquelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

(a) eine Stromrückfuhrschaltung, welche in Reihe mit dem ersten Strompfad liegt; und

(b) eine Ausgangsschaltung, welche in Reihe mit dem zweiten Strompfad geschaltet ist. ^:
3. Stromquelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

(a) eine erste Vorspanneinrichtung, welche mit dem Kollektor und der Basis des ersten Transistor^ verbunden ist im Sinne der Vorspannung des ersten Transistors im normalen Transistorbetriebsbereich; und

(b) eine zweite Vorspannungseinrichtung, welche mit dem Kollektor und der Basis des zweiten Transistors verbunden ist im Sinne der Vorspannung des zweiten Transistors im normalen Transistorbetriebsbereich.
4. Stromquelle nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorspanneinrichtung einen ersten und einen zweiten Transistor mit Darlington-Schaltung umfaßt, wobei die Basis des ersten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist und wobei der Emitter des zweiten Transistors mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.

BAD ORIGfNAL
5. Stromquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorspanneinrichtung einen dritten und einen vierten Transistor mit Darlington-Schaltung umfaßt, wobei die Basis des dritten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und wobei der Emitter des vierten Transistors.mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist»
6. . Stromquelle nach Anspruch .2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiteinrichtung ferner einen Puffertransistor umfaßt zum Empfang des digitalen Eingangssignals und als Interface zwischen dem digitalen Eingangssignal und dem Schalttransistor.
7. Stromquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Puffertransistors das digitale Eingangssignal empfängt und daß der Kollektor in Reihe mit der Stromrückkehrschaltung verbunden ist, während der Emitter mit dem Emitter des Schalttransistors verbunden ist.
8. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung eine Widerstandsstromteilerschaltung umfaßt.
9. Stromquelle nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet, daß der Stromquellentransistor,, der Schalttransistor und der erste und zweite Transistor aneinander angepaßte Transistoren sind.
10. Stromquelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch (a) einen ersten Lastwiderstand, welcher in Reihe

mit dem Emitter des zweiten Transistors geschaltet ist; und

(b) einen zweiten Lastwiderstand, welcher in Reihe mit dem Emitter des Stromquellentransistors geschaltet ist.
11. Stromquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des ersten Lastwiderstandes gleich dem Widerstandswert des zweiten Lastwiderstandes ist.
12. Stromquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Lastwiderstand gleich einem Vielfachen des Wertes des ersten Lastwiderstandes ist.
13· Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsausgangsstrom gleich dem Referenzstrom ist.
14. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsausgangsstrom gleich einem Vielfachen des Referenzstroms ist.
15. Stromquelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalttransistoren mehrfache Emitter aufweisen zur Erzielung einer Stromdichte im Stromquellentransistor, welche gleich ist der Stromdichte im zweiten Transistor.
16. Stromquelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch (ä) eine zweite Stromquelleneinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten AusgangsStroms mit einem zweiten Stromquellentransistor, dessen Emitter mit der Stromquelle verbunden ist und dessen Basis mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist;

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("b) eine zweite Stromleiteinrichtung zum Leiten des Ausgangsstroms entweder über den ersten Strpmpfad oder über einen dritten Strompfad, ansprechend auf ein zweites digitales Eingangssignal, und mit einem zweiten Schalttransistor, dessen Emitter mit dem Kollektor des zweiten Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Kollektor mit dem dritten Strompfad verbunden ist;

wobei die Kompensationseinrichtung den beta-Fehler des zweiten Schalttransistors kompensiert sowie den beta-Fehler und den Basis-Emitter-Spannungsfehler des zweiten Stromquellentransistors.
17. Stromquelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Stromquelleneinrichtung und die erste und zweite Stromleiteinrichtung als Digital-Analog-Wandler arbeiten,
18. Digital gesteuerte Stromquelle zur Erzeugung eines Präzisionsausgangsstroms, welcher entweder über einen ersten Strompfad oder über einen zweiten Strompfad leitbar ist, und zwar ansprechend auf ein digitales Eingangssignal, gekennzeichnet durch

(a) eine Stromquelleneinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Ausgangsstroms mit einem Stromquellentransistor, dessen Emitter mit einer Spannungsquelle verbunden ist;

(b) eine Stromleiteinrichtung, welche mit der Stromquelleneinrichtung verbunden ist zum Leiten des Ausgangsstroms entweder über den ersten Strompfad oder über den zweiten Strompfad, und zwar ansprechend auf das digitale Eingangssignal, und mit einem Schalttransistors, des sen Emitter mit dem Kollektor des Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Kollektor mit dem zweiten Strompfad verbunden ist; und

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(c) eine Kompensationseinrichtung, welche mit der Stromquelleneinrichtung verbunden ist und folgendes umfaßt:

(i) eine erste Kompensationseinrichtung mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor einen steady state-Präzisionsreferenzstrom empfängt zur Erzeugung eines ersten kompensierten Ausgangsstroms für die Korrektur des beta-Fehlers des Schalttransistors, wobei die erste Kompensationseinrichtung eine erste Vorspanneinrichtung umfaßt, die mit dem Kollektor und der Basis des ersten Transistors verbunden ist und den ersten Transistor in den linearen Arbeitsbereich vorspannt; und

(ii) eine zweite Kompensationseinrichtung mit einem zweiten Transistor, dessen Kollektor den ersten kompensierten Ausgangsstrom empfängt und dessen Basis mit der Basis des Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Emitter mit der Spannungsquelle verbunden ist, zur Korrektur des beta-Fehlers und des Basis-Emitter-Spannungs fehlers des Stromquellentransistors, wobei die zweite Kompensationseinrichtung ferner eine zweite Vorspanneinrichtung umfaßt, die mit dem Kollektor und der Basis des zweiten Transistors verbunden ist und den zweiten Transistor in den linearen Arbeitsbereich vorspannt; wobei die Kompensationseinrichtung die Spannungsdifferenz zwischen der Basis des Stromquellentransistors und der Spannungsquelle variiert im Sinne der präzisen Konstanthaltung des Ausgangsstroms, welcher intermittierend über den zweiten Strompfad geleitet wird, und zwar unabhängig von den Änderungen des beta-Wertes oder der Basis-Emitter-Spannung des Stromschalttransistors oder des Stromquellentransistors.
19. Stromquelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorspanneinrichtung einen ersten und

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einen zweiten Transistor in Darlington-Schaltung umfaßt/ wobei die Basis des ersten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist und wobei der Emitter des zweiten Transistors mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.
20. Stromquelle nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorspanneinrichtung ©inen dritten und einen vierten Transistor in Darlington-Schaltung umfaßt, wobei die Basis des dritten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und wobei der Emitter des vierten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist.
21. Temperaturkompensierter Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals, ansprechend auf ein digitales Eingangssignal, gekennzeichnet durch

(a) eine erste Stromquelleneinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten ersten Ausgangsstroms mit einem ersten Stromquellentransistor, dessen Emitter mit einer Spannungsquelle verbunden ist;

(b) eine erste Stromleiteinrichtung, die mit der ersten Stromquelleneinrichtung verbunden ist zum Leiten des ersten AusgangsStroms entweder über einen ersten Strompfad oder über einen zweiten Strompfad, und zwar ansprechend auf das digitale Eingangssignal, und mit einem ersten Sehalttransistor, dessen Emitter mit dem Kollektor des ersten Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Kollektor mit dem zweiten Strompfad verbunden ist;

(c) eine zweite Stromquelleneinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Ausgangsstroms mit einem zweiten Stromquellentransistor, dessen Emitter mit der Spannungsquelle verbunden ist-j

(d) eine zweite Stromleiteinrichtung,- die mit der zweiten Stromquelleneinrichtung verbunden ist zum Leiten des AusgangsStroms entweder über den zweiten oder einen

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dritten Strompfad, ansprechend auf das digitale Eingangssignal, und mit einem zweiten Schalttransistor, dessen Emitter mit dem Kollektor des zweiten Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Kollektor mit dem dritten Strompfad verbunden ist;

(e) eine Einrichtung, die mit dem zweiten und vierten Strompfad verbunden ist,zur selektiven Dämpfung des ersten und zweiten AusgangsStroms;

(f) Kompensationseinrichtungen, welche mit den ersten und zweiten Stromquelleneinrichtungen verbunden sind und folgendes umfassen:

(i) Referenzschaltungseinrichtungen zur Erzeugung eines steady state-Präzisionsreferenzstroms;

(ii) erste Kompensationseinrichtungen mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor den Referenzstrom empfängt, zur Erzeugung eines ersten kompensierten Ausgangsstroms für die Korrektur des beta-Fehlers des ersten und zweiten Schalttransistors; und

(iii) zweite Kompensationseinrichtungen mit einem zweiten Transistor, dessen Kollektor den ersten kompensierten Ausgangsstrom empfängt und dessen Basis mit der Basis des ersten und zweiten Stromquellentransistors verbunden ist und dessen Emitter mit der Spannungsquelle verbunden ist, zur Korrektur des beta-Fehlers des Basis-Emitter-Spannungsfehlers des ersten und zweiten Stromquellentransistors ;

wobei die Kompensationseinrichtung die Spannungsdifferenz zwischen der Basis des ersten und zweiten Stromquellentransistors und der Spannungsquelle ändert im Sinne einer präzisen Konstanthaltung des AusgangsStroms, der intermittierend über den zweiten und vierten Strompfad geleitet wird, und zwar unabhängig von Änderungen des beta-Verts und der Basis-Emitter-Spannung des ersten und zweiten Stromschalttransistors und des ersten und zweiten Stromquellentransistors.

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