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DE3241364C2 - - Google Patents

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DE3241364C2
DE3241364C2 DE3241364A DE3241364A DE3241364C2 DE 3241364 C2 DE3241364 C2 DE 3241364C2 DE 3241364 A DE3241364 A DE 3241364A DE 3241364 A DE3241364 A DE 3241364A DE 3241364 C2 DE3241364 C2 DE 3241364C2
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DE
Germany
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transistor
current
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emitter
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Myron J. Tucson Ariz. Us Koen
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Texas Instruments Tucson Corp
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Burr Brown Corp
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Publication date
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
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    • HELECTRICITY
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Description

Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte Stromquelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere in Form einer Hochgeschwindigkeits-Präzisionsstromquelle, 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.
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 (VBE) 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 auch bei Änderungen des beta-Wertes und des VBE-Wertes. Eine Version eines solchen durch Rückkopplung gesteuerten Digital-Analog-Wandlers mit diskreten Bauelementen ist in den US-PSen 36 85 045 und Re 28 619 beschrieben. Eine monolithische Version eines mit einem Rückkopplungskreis gesteuerten Digital-Analog-Wandlers ist in den US-PSen 28 633, 39 78 473 und 40 20 486 beschrieben.
Rückkopplungsgesteuerte Konstantstromquellen des Typs gemäß den vorgenannten 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 zu vermeiden. Ferner führt das Erfordernis eines Operationsverstärkers und diskreter Kondensatoren bei den Schaltungen gemäß den vorgenannten Patenten dazu, daß diese Kompensationssysteme mit Rückkopplungsregelkreis relativ teuer sind, so daß sich das Kostenverhältnis der Kompensationsschaltung zur Digital-Analog-Wandlerschaltung recht ungünstig gestaltet.
Aus der US-PS 35 44 882 ist eine Stromquelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, die mit einer Stromspiegelschaltung arbeitet, in deren einem Zweig eine Konstantstromquelle angeordnet ist, während in zumindest einem weiteren Zweig der oder die Lastwiderstände liegen. Die Basen der Transistoren der Stromspiegelschaltung sind miteinander gekoppelt.
Weiterhin ist aus US-IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-12, Nr. 5, Okt. 1977, S. 587, 588, eine Konstantstromquelle mit Stromspiegelschaltung bekannt, bei der die Basen der Stromspiegeltransistoren durch eine Darlington-Transistorschaltung gespeist werden. Die Emitter der Stromspiegeltransistoren sind mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten, durch Transistoren gebildeten Dioden verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine temperaturkompensierte Stromquelle zu schaffen, die digital steuerbar ist und eine sehr rasche Kompensation bei verhältnismäßig einfachem Aufbau ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße temperaturkompensierte Stromquelle arbeitet somit mit einer Hochgeschwindigkeits-Kompensationsschaltung ohne Rückkopplungszweig und kann als integrierte Schaltung in einem einzigen, monolithischen Substrat ausgebildet werden. Der steuerbare Ausgangsstrom der erfindungsgemäßen Stromquelle ändert sich selbst bei Änderungen des beta-Werts oder des VBE-Werts des Stromquellentransistors und/oder des Schalttransistors nicht, da derartige Abweichungen kompensiert werden. Die erfindungsgemäße Stromquelle arbeitet ohne Rückkopplungszweig und besitzt extrem schnelles Ansprechverhalten auch bei sprungförmigen Übergängen. Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Stromquelle aus Widerständen und Transistoren aufbauen und damit einfach und kostengünstig herstellen. Schließlich kann die erfindungsgemäße Stromquelle auch durch Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger Gruppen als Digital-Analog-Wandler ausgeführt werden. Mit der Erfindung wird somit eine digital gesteuerte Präzisions-Stromquelle geschaffen, die einen Präzisionsausgangsstrom liefert.
Im einzelnen empfängt der dritte Transistor der weiteren Kompensationsschaltung den hochpräzisen Referenzstrom einer Referenzschaltung (Referenzstromquelle) und liefert einen ersten kompensierten Ausgangsstrom zur Korrektur des beta-Fehlers des Schalttransistors, während die andere Kompensationsschaltung den beta-Fehler und den Basis-Emitter-Spannungsfehler des Stromquellentransistors korrigiert. Die Kompensationsschaltungen ändern 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 und präzise konstant gehalten wird, unabhängig von Änderungen des beta-Werts oder der Basis-Emitter-Spannung des Schalttransistors oder des Stromquellentransistors.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der wesentlichen Schaltungselemente einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen digital gesteuerten Präzisions-Stromquelle;
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 Iref liefert. Der Ausgangsstrom Iref 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 alle restlichen Elemente der digital gesteuerten Präzisionsstromquelle enthält.
Der Referenz-Ausgangsstrom der Stromquelle 16 gelangt zur ersten Kompensationseinrichtung 18, welche Transistoren Q₁, Q₂ und Q₃ umfaßt. Die Darlington-Schaltung von Q₂ und Q₃ 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 Iref vom Kollektor von Q₁ abgezweigt. Da der durch Q₂ gezogene Basisstrom vernachlässigbar ist, ist Iref im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom IC1 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 Q₃, welche die erste Kompensationseinrichtung 18 bilden, führen zur Korrektur des beta-Fehlers, welcher, wie weiter unten erläutert wird, auf Q₉ zurückgeführt werden kann.
Der Emitterstrom von Q₁ fließt in den Knotenpunkt, der vom Emitter von Q₁ sowie von der Basis von Q₄ und dem Kollektor von Q₆ gebildet wird. Die Transistoren Q₄ und Q₅ mit Darlington-Verknüpfung führen zu einer Vorspannung, und zwar in gleicher Weise, wie Q₂ und Q₃ zu einer Vorspannung von Q₁ führen. Da der Basisstrom, welcher von Q₄ gezogen wird, vernachlässigbar ist, kann der Emitterstrom IE1 von Q₁ im wesentlichen als gleich dem Kollektorstrom IC6 von Q₆ angesehen werden. Die Transistoren Q₄, Q₅ und Q₆ bilden zusammen mit dem Lastwiderstand R₁ und dem Vorspannungswiderstand R₂ die zweite Kompensationseinrichtung 20.
Der Basisanschluß von Q₆ ist mit dem Basisanschluß von Q₇ verbunden, welcher in Fig. 1 als Stromquelleneinrichtung 12 bezeichnet ist. Ein Lastwiderstand R₃ liegt zwischen dem Emitter von Q₇ und dem negativen Stromquellenanschluß -V. Typischerweise hat der Widerstand R₁ den gleichen Widerstandswert wie der Widerstand R₃.
Der Kollektor des Stromquellentransistors Q₇ ist mit der Stromleiteinrichtung 14 verbunden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Stromleiteinrichtung 14 durch Stromleittransistoren Q₈ und und Q₉ gebildet. Q₈ dient als Puffertransistor und stellt ein Interface zwischen dem digitalen Eingangsanschluß und dem Schalttransistor Q₉ dar. Der Kollektoranschluß von Q₈ ist mit Erde verbunden. Hierdurch erhält man einen Stromrückflußpfad oder einen ersten Strompfad. Der Kollektoranschluß des Schalttransistors Q₉ ist über einen zweiten Strompfad mit einem Ausgang verbunden, z. B. mit einer Widerstandslast. Der Ausgang der Stromlenkeinrichtung 14 wird mit I₀ bezeichnet.
Im folgenden soll auf Fig. 3 Bezug genommen werden. Wenn die Basis von Q₈ um etwa 400 mV positiver ist als die VT-Logikreferenzspannung, welche an der Basis von Q₉ anliegt, so wird der Kollektorstrom von Q₇ über Q₈ und den ersten Strompfad zur Erde geführt. Bei diesem digitalen Eingangszustand ist der Ausgangsstrom der Schaltung I₀ gleich 0 mA. Wenn die Basis von Q₈ auf einen Pegel geschaltet wird, welcher um etwa 400 mV negativer ist als die Basis von Q₉, so wird der Kollektorstrom von Q₇ über Q₉ und den zweiten Strompfad geleitet. Bei diesem digitalen Eingangszustand ist der Ausgangsstrom I₀ der Stromquelle präzise gleich Iref, 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 Q₈ und Q₉ zugeführt wird.
Da bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Ansprechen auf extrem rasche Frequenzen erwünscht ist, wurden Q₁ bis Q₉ 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 VBE-Wert, 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 Q₉ ausgelegt sowie für eine Korrektur sowohl des beta-Fehlers als auch des VBE-Fehlers des Stromquellentransistors Q₇. Der Transistor Q₇ arbeitet als Stromquelle mit vergleichsweise hoher Qualität, so daß Änderungen der Kollektorspannung von Q₇ aufgrund von Änderungen des VBE-Wertes von Q₉ praktisch keinen Einfluß auf den Kollektorstrom von Q₇ haben. Aus diesem Grunde ist die Kompensationsschaltung 10 nicht erforderlich zur Kompensation von VBE-Fehlern von Q₉. Die erste Kompensationseinrichtung 18, welche durch Q₁, Q₂ und Q₃ gebildet wird, führt zu einer wirksamen Kompensation von Änderungen des beta-Wertes von Q₉. Da der Ausgangsstrom I₀ der Schaltung sich ändert, falls entweder der beta-Wert oder der VBE-Wert von Q₇ sich ändert, ohne kompensiert zu werden, dient die zweite Kompensationseinrichtung 20 mit den Transistoren Q₄, Q₅ und Q₆ und den Widerständen R₁ und R₂ zur Kompensation sowohl des beta-Fehlers als auch des VBE-Fehlers von Q₇.
Zur präziseren Darlegung der Arbeitsweise der Kompensationsschaltung 10 in bezug auf den beta-Fehler von Q₉ und in bezug auf den beta-Fehler und den VBE-Fehler von Q₇ soll im folgenden eine mathematische Stromanalyse geliefert werden. Diese zeigt, daß der Ausgangsstrom I₀ der Schaltung absolut unabhängig von den oben erwähnten beta- und VBE-Fehlern ist. Es wird zunächst folgende Beziehung angenommen:
Iref = IC1 (1)
Diese Annahme kann gemacht werden, da der beta-Wert der Transistoren Q₁, Q₂ und Q₃ vergleichsweise hoch ist (typischerweise höher als 100) und somit der Basisstrom, der von Q₂ gezogen wird, vernachlässigbar ist. Der Emitterstrom IE2, welcher von Q₁ erzeugt wird, bestimmt sich folgendermaßen:
Aus den gleichen Gründen, welche die Annahme Iref = IC1 rechtfertigen, kann man auch folgenden annehmen:
IE₁ = IC₆ (3)
Daher gilt:
Die Spannungsschleifengleichung für die Emitterschaltungen von Q₆ und Q₇ können folgendermaßen geschrieben werden:
IE₆R₁ + VBE₆ = VBE₇ + IE₇R₃ (5)
Durch Umformung erhält man:
Hieraus erhält man mit
ΔVBE = VBE₆ - VBE₇ (7)
aus Gleichung (6) die folgende Beziehung:
Durch Einsetzen des Wertes von IE6 aus Gleichung (4) in Gleichung (8) erhält man
Da Q₁ und Q₆ aneinander angepaßt sind, erhält man β₆ = β₁ = β, und da ferner R₁ = R₃ gilt, erhält man die folgende Beziehung:
Aufgrund einer ähnlichen Analyse, wie in bezug auf Gleichungen (2) und (4), kann man den Wert IC7 folgendermaßen ausdrücken:
Da jedoch Q₇ ebenfalls ein angepaßter Transistor ist, erhält man aus Gleichung (11) die folgende Beziehung:
Wie in Gleichung (1), kann IC7 folgendermaßen ausgedrückt werden:
IC7 = IE9 (13)
Wie in Gleichung (11), kann I₀ oder IC9 folgendermaßen ausgedrückt werden:
Da Q₉ ein angepaßter Transistor ist, kann Gleichung (14) folgendermaßen vereinfacht werden:
Durch Kombination der Gleichungen (12), (13) und (15) erhält man die folgende Beziehung:
Da jedoch Q₆ und Q₇ angepaßt sind, laufen ihre VBE-Werte der Temperatur nach, so daß man ΔVBE = 0 erhält. Aus Gleichung (16) ergibt sich somit
Durch Vereinfachung der Gleichung (17) erhält man
I₀ = Iref. (18)
Gleichung (18) zeigt, daß der Ausgangsstrom I₀, der selektiv über den zweiten Strompfad fließt, präzise gleich dem steady state-Referenzstrom Iref ist, welcher durch die Stromquelle 16 erzeugt wird. Es wird nun klar, daß die Transistoren Q₁ bis Q₆ 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 Q₈ und Q₉ gebildet ist. Aufgrund der Kompensation durch Q₁ und Q₆ werden der beta-Fehler und der VBE-Fehler von Q₇ und der beta-Fehler von Q₈ vollständig eliminiert; dies ergibt sich aus obiger mathematischer Analyse.
Die digital geregelte Präzisionsstromquelle der vorliegenden Erfindung führt daher einen hochpräzisen steady state-Strom Iref selektiv einem Ausgangsstrompfad in äußerst 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 Ausführungsform 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 Q₆ und dem negativen Stromquellenanschluß -V die Wirkung, daß es zu einer vorzüglichen Kompensation der beta- und VBE-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 erzeugten 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 I₀ 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 Q₇ gleich dem Wert des Widerstandes R₁, welcher mit dem Emitter Q₆ verbunden ist.
Fig. 6 zeigt eine Version der digital geregelten Präzisionsstromquelle mit Kaskodenschaltung. Bei dieser Ausführungsform befindet sich ein zusätzlicher Stromquellentransistor Q₁₀ zwischen dem Stromquellentransistor Q₇ und den Stromleittransistoren Q₈ und Q₉. Zur Kompensation von Fehlern, welche durch den Kaskodenstromquellentransistor Q₁₀ verursacht werden, ist eine zusätzliche Kompensationsstufe vorgesehen, welche die Transistoren Q₁₁, Q₁₂ und Q₁₃ umfaßt. Diese befindet sich zwischen dem Emitter des Transistors Q₁ und dem Kollektor des Transistors Q₆. 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 Q₇ und dem Ausgang des Schalttransistors Q₉. 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.
Die erfindungsgemäße digital gesteuerte Präzisionsstromquelle kann in verschiedenster Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann man auf einfache Weise PNP-Transistoren anstelle der NPN-Transistoren verwenden.

Claims (8)

1. Temperaturkompensierte Stromquelle zur Erzeugung eines Präzisionsausgangsstroms umfassend
  • - eine Stromquelleneinrichtung (12) zur Erzeugung des Präzisionsausgangsstroms mit einem Stromquellentransistor (Q7) und einem ersten Widerstand (R3) zwischen dem Emitter des Stromquellentransistors (Q7) und einem Spannungsquellenleiter (-V);
  • - und eine mit der Stromquelleneinrichtung (12) gekoppelte Kompensationseinrichtung (20) mit einem ersten Transistor (Q6), dessen Basis mit der Basis des Stromquellentransistors (Q7) verbunden ist und mit einem zweiten Transistor (Q4), dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors (Q6) verbunden ist und mit einem zweiten Widerstand (R1) zwischen dem Emitter des ersten Transistors (Q6) und dem Spannungsquellenleiter (-V),
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Stromquelle eine Stromleiteinrichtung (14) umfaßt, welche mit der Stromquelleneinrichtung (12) gekoppelt ist zum Zwecke des Leitens des Präzisionsausgangsstroms entweder über einen ersten Strompfad oder über einen zweiten Strompfad ansprechend auf ein Digitaleingangsignal mit einem Schalttransistor (Q9), dessen Emitter mit dem Kollektor des Stromquellentransistors (Q7) verbunden ist und dessen Kollektor mit dem zweiten Strompfad verbunden ist und
  • - daß die Stromquelle umfaßt:
    • (i) eine Referenzschaltung (16) zur Erzeugung eines steady state-Präzisionsreferenzstroms (Iref);
    • (ii) eine weitere Kompensationsschaltung (18) mit einem dritten Transistor (Q1), dessen Kollektor den Präzisionsreferenzstrom empfängt zum Zwecke der Erzeugung eines ersten kompensierten Ausgangsstroms zur Korrektur des β-Fehlers des Schalttransistors (Q9); sowie mit einem vierten Transistor (Q2), dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors (Q1) verbunden ist und dessen Emitter mit der Basis eines fünften Transistors (Q3) verbunden ist, wobei der Emitter des fünften Transistors (Q3) mit der Basis des dritten Transistors (Q1) verbunden ist und wobei die Kollektoren des vierten und fünften Transistors (Q2, Q3) miteinander verbunden sind, so daß der vierte und fünfte Transistor (Q2, Q3) in ihren linearen Arbeitsbereichen vorgespannt sind, wobei die Basis des zweiten Transistors (Q4) mit dem Emitter des dritten Transistors (Q1) verbunden ist und wobei der Emitter des zweiten Transistors (Q4) mit der Basis eines sechsten Transistors (Q5) verbunden ist, dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors (Q6) verbunden ist und wobei die Kollektoren des zweiten und sechsten Transistors (Q4, Q5) miteinander verbunden sind im Sinne einer Vorspannung des zweiten und sechsten Transistors (Q4, Q5) in ihren linearen Arbeitsbereichen.
2. Stromquelle nach Anspruch 1, wobei die Stromleiteinrichtung (14) ferner einen siebten Transistor (Q8) umfaßt zum Empfang eines digitalen Eingangssignals und zur Bildung eines Interface zwischen dem digitalen Eingangssignal und dem Schalttransistor (Q9), wobei der Emitter des siebten Transistors (Q8) mit dem Emitter des Schalttransistors (Q9) verbunden ist und wobei die Basis des siebten Transistors (Q8) das digitale Eingangssignal empfängt und wobei der Kollektor des siebten Transistors (Q8) in Reihe mit dem ersten Strompfad geschaltet ist und wobei die Basis des Schalttransistors (Q9) mit dem Referenzspannungsleiter (-V) verbunden ist.
3. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des ersten Widerstandes (R3) gleich ist dem Widerstandswert des zweiten Widerstandes (R1).
4. Stromquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsausgangsstrom gleich ist dem Präzisionsreferenzstrom.
5. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des zweiten Widerstandes (R1) gleich ist einem Vielfachen des Widerstandswertes des ersten Widerstandes (R3).
6. Stromquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsausgangsstrom gleich ist einem Vielfachen des Präzisionsreferenzstroms.
7. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie verwendet wird in einem temperaturkompensierten Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Erzeugung eines Präzisions-Analog-Ausgangssignals ansprechend auf ein digitales Eingangssignal, wobei der temperaturkompensierte Digital-Analog-Wandler eine Vielzahl von zusätzlichen Stromleiteinrichtungen umfaßt, welche im wesentlichen ähnlich sind der Stromleiteinrichtung (14) und deren jede einen Schalttransistor (Q11 . . .) umfaßt, wobei eine jede der zusätzlichen Stromleiteinrichtungen mit einer gesonderten Stromquelleneinrichtung verbunden ist, die im wesentlichen ähnlich ist der Stromquelleneinrichtung (12) und einen Stromquellentransistor (Q12 . . .) umfaßt, dessen Basis mit der Basis des ersten Transistors (Q6) verbunden ist (Fig. 4).
DE19823241364 1982-04-05 1982-11-09 Digital gesteuerte praezisionsstromquelle mit einem offenen kompensationskreis Granted DE3241364A1 (de)

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