[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromspiegelschaltung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
[0002] Stromspiegelschaltungen, mit deren Hilfe ein Strom erzeugt wird, der in einem festen
Verhältnis zu einem vorgegebenen Referenzstrom in einem anderen Stromkreis steht,
sind beispielsweise durch die Literaturstelle "V
alvo Berichte", Band Heft 3, Seite 107 bis 114 bekannt. Bei einer ersten bekannten Stromspiegelschaltung
sind zwei Transistoren vorgesehen, von denen jeder einem Stromkreis zugeordnet ist.
Die Emitter der Transistoren sind an ein gemeinsames Bezugspotential angeschlossen,
die Basiselektroden sind miteinander verbunden. Bei dem vom Referenzstrom durchflossenen
Transistor ist zudem die Basis mit dem Kollektor verbunden.
[0003] Das Verhältnis der beiden Ströme weicht vom Wert 1 ab und ist von der Stromverstärkung
der beiden Transistoren stark abhängig. Eine wesentlich geringere Abhängigkeit von
der Stromverstärkung besitzt eine andere bekannte Stromspiegelschaltung, die noch
einen dritten Transistor enthält, dessen Basis-Emitter-Diode an die Stelle der direkten
Verbindung zwischen der Basis und dem Kollektor des vom Referenzstrom durchflossenen
Transistors tritt. Der Kollektor des dritten Transistors ist mit dem Versorgungsspannungsanschluß
verbunden. Da über dem Emitter des dritten Transistors nur die sehr kleinen Basisströme
der beiden anderen Transistoren fließen, werden die am Verbindungspunkt wirksamen
Kapazitäten bei einer Änderung des Referenzstroms nur vergleichsweise langsam umgeladen.
Damit folgt der abhängige Strom einer Änderung des Referenzstroms ebenfalls nur langsam.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf Änderungen des Referenzstroms
rasch reagierende Stromspiegelschaltung anzugeben, bei der das Verhältnis zwischen
dem abhängigen Strom und dem Referenzstrom nur wenig durch die Stromverstärkung der
verwendeten Transistoren beeinflußt wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch
das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0005] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher beschrieben. Die Stromspiegelschaltung besteht aus zwei Transistoren T1 und
T2. Die Emitter der beiden Transistoren T1 und T2 sind an ein Bezugspotential GR angeschlossen.
Der erste Transistor T1 gehört dem Stromkreis des Referenz- oder Primärstroms 11 an,
der Kollektor des zweiten Transistors T2 bildet die hochohmige Quelle (bzw. Senke)
für den abhängigen Strom oder Sekundärstrom 12. Die Basis des zweiten Transistors
T2 ist mit dem Kollektor des ersten Transistors T1 verbunden. Von dieser Verbindung
ausgehend ist gemäß der Zeichnung die Basis des ersten Transistors T1 über einen Widerstand
R angeschlossen.
[0006] Bei gleichen Strömen 11 und 12 ergibt sich mit der Temperaturspannung U
T~25 mV für den Widerstand R ein Wert Δ R = 2 U
T/11. Mit diesem Wert wird der Einfluß der Stromverstärkung eliminiert. Die vollständige
Kompensation des Einflusses der Stromverstärkung ergibt sich allerdings nur bei dem
der Dimensionierung des Widerstands R zugrundegelegten Strom, doch bleibt der Fehler
auch bei Abweichungen von
= 10 % vom Sollwert noch gering.
[0007] In vielen Anwendungsfällen ist ein vom Wert 1 abweichendes Verhältnis der Strom 11
und 12 erwünscht. Das läßt sich beispielsweise durch eine unterschiedliche Bemessung
der Emitter der beiden Transistoren oder durch die Parallelschaltung mehrerer, bereits
vorgegebener Einzeltransistoren erreichen. Für den Wert des Widerstands R gilt dann
[0008] Der Widerstand R kann entsprechend der Darstellung in der Zeichnung als diskreter
Widerstand realisiert werden. In integrierter Schaltungsausführung ist es jedoch günstiger,
den Widerstand R als Differenz AR der Basisbahnwiderstände der Transistoren herzustellen.
Zu diesem Zweck wird der Abstand zwischen der Basiskontaktierung und der Emitterkontaktierung
des Transistors T1 größer als der entsprechende Abstand beim Transistor T2 gemacht.
[0009] Bei einem Referenzstrom I1 = I2 = 1 mA muß die Differenz der Basisbahnwiderstände
ΔR = 50 Ohm betragen. Unter Zugrundelegung einer modernen Herstellungstechnologie
ergibt sich daraus beispielsweise eine Verlängerung des Transistors T1 von ungefähr
0,5
/um.
1. Stromspiegelschaltung zur Erzeugung eines in einem festen Verhältnis zu einem vorgegebenen
Referenzstrom 11 in einem ersten Stromkreis stehenden abhängigen Strom 12 in einem
zweiten Stromkreis, mit einem dem ersten Stromkreis angehörenden ersten Transistor,
dessen Emitter an einem festen Bezugspotential liegt und dessen Basis mit dem Kollektor
verbunden ist, mit einem zweiten Transistor, dessen Emitter gleichfalls an dem festen
Bezugspotential liegt, dessen Basis mit der Basis bzw. mit dem Kollektor des ersten
Transistors verbunden ist und dessen Kollektorstrom gleich dem abhängigen Strom 12
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisbahnwiderstand des ersten Transistors (T1)
gegenüber dem Basisbahnwiderstand des zweiten Transistors (T2) bei sonst unveränderter
Ausbildung der Transistoren um einen Wert
vergrößert ist, wobei die Temperaturspannung ist.
2. Stromspiegelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Differenzbetrag
(ΔR) der Basisbahnwiderstände durch unterschiedliche Abstände zwischen den Basiskontaktierungen
und den Emitterkontaktierungen der Transistoren (T1, T2) erzeugt wird.
3. Stromspiegelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Differenzbetrag
der Basisbahnwiderstände als diskreter Widerstand (R) realisiert ist.
