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EP 0 810 505 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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28.07.1999 Patentblatt 1999/30 |
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Anmeldetag: 22.05.1997 |
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Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven
Temperaturkoeffizienten, sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung
Circuit arrangement for generating a resistance with adjustable positive temperature
coefficient and the use of this circuit
Agencement de circuit pour la génération d'une résistance à coefficient de température
positif et réglable ainsi que son utilisation
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Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT |
(30) |
Priorität: |
30.05.1996 DE 19621749
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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03.12.1997 Patentblatt 1997/49 |
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Patentinhaber: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |
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80333 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Wilhelm, Wilhelm, Dr.
81477 München (DE)
- Hölzle, Josef
86825 Bad Worishofen (DE)
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 492 117 US-A- 4 313 082
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US-A- 3 956 661 US-A- 4 956 567
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens
mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten sowie die Verwendung dieser Schaltungsanordnung
in einer Stromspiegelschaltung.
[0002] Eine Temperaturkompensationsschaltung mit festem Kompensationsverhalten ist beispielsweise
aus Tietze/Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer-Verlag, 9. Auflage, Kapitel
4.6.3 bekannt. Dabei wird in den Eingangsstrompfad eines einfachen Stromspiegels eine
Diode geschaltet, die den Temperatureffekt beim Transistor im Ausgangsstrompfad kompensiert.
Die Kompensation ist jedoch durch die Wahl der Diode festgelegt.
[0003] Eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Bauelementen wie beispielsweise
Leuchtdioden, Laserdioden, Sensoren, Anzeigeelemente, Regler etc. zeigt im Betrieb
eine unterwünschte Temperaturabhängigkeit mit negativem Koeffizienten. Zur Erzielung
eines gleichbleibenden Verhaltens über einen großen Temperaturbereich werden bei derartigen
Bauelementen häufig Korrekturschaltungen mit positiven Temperaturkoeffizienten vorgesehen.
Da diese Temperaturkoeffizienten je nach zu kompensierendem Bauelement unterschiedliche
Werte annehmen sollen, müssen abhängig vom jeweiligen Bauelement unterschiedliche
Kompensationsschaltungen oder Kompensationselemente verwendet werden. Eine Anpassung
an das Temperaturverhalten des jeweiligen Bauelementes gestaltet sich daher in der
Regel aufwendig.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, Kompensationsmittel mit veränderbarem positiven Temperaturkoeffizienten
anzugeben.
[0005] Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch
1 gelöst. Eine Stromspiegelschaltung, bei der eine erfindungsgemäße Schaltung eingesetzt
wird, ist in Patentanspruch 2 angegeben.
[0006] Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Reihenschaltung
aus einem ersten ohmschen Widerstandselement und einem Diodenelement auf, der ein
zweites ohmsches Widerstandselement parallel geschaltet ist, wobei der Wert des zweiten
ohmschen Widerstandselements entsprechend dem gewünschten Temperaturkoeffizienten
eingestellt wird.
[0007] Eine bevorzugte Stromspiegelschaltung weist in ihrem Eingangsstrompfad eine aus einem
erstem und einem zweitem ohmschen Widerstandselement sowie aus einem Diodenelement
bestehende Schaltungsanordnung auf. Dabei wird die Schaltungsanordnung durch einen
Eingangsstrom gespeist und die an ihr abfallende Spannung der Basis-Emitter-Strecke
eines Transistors zugeführt. In die Emitterleitung des Transistors ist ein Emitterwiderstandselement,
das den gleichen Wert aufweist wie das erste ohmsche Widerstandselement der Schaltungsanordnung,
eingefügt. Der Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung ist am Kollektor des Transistors
abgreifbar.
[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0009] Beim Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aus einem
ohmschen Widerstand 1 und einer dazu in Reihe geschalteten Diode 3 in Durchlaßrichtung.
Der Reihenschaltung von Widerstand 1 und Diode 3 ist ein ohmscher Widerstand 2 parallel
geschaltet, wobei der Widerstand 2 abgleichbar ist. Ein in die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
eingespeister Strom I erzeugt eine Spannung U über der Schaltungsanordnung. Insgesamt
ergibt sich demnach ein Widerstandsverhalten der gesamten Schaltungsanordnung, wobei
der Widerstandswert mit positivem Koeffizienten von der Temperatur abhängig ist. Die
von dem Strom I und der Temperatur abhängige Spannung I kann beispielsweise zur weiteren
Ansteuerung beispielsweise einer Treiberschaltung dienen, die ihrerseits ein zu versorgendes
Bauelement wie beispielsweise Leuchtdioden etc. versorgt.
[0010] Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
bei einer Stromspiegelschaltung verwendet, bei der die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
mit den Widerständen 1 und 2 sowie der Diode 3 den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung
bildet, während ein Transistor 5 in Verbindung mit einem Emitterwiderstand 4 den Ausgangskreis
darstellt. Die Basis des Transistors 5 ist dabei mit dem Knotenpunkt von erstem und
zweiten Widerstand verbunden, während der Emitter des Transistors 5 unter Zwischenschaltung
des Emitterwiderstandes 4 mit dem Knotenpunkt von Diode 3 und Widerstand 2 verbunden
ist. Der Leitungstyp des Transistors 5 ist entsprechend der Polung der Diode 3 gewählt.
An seinem Kollektor ist ein Ausgangsstrom Q abgreifbar, der gegenüber dem Strom I
einen mittels des Widerstandes 2 einstellbaren Temperaturkoeffizienten aufweist. Schließlich
kann der Knotenpunkt aus Diode 3, Widerstand 2 und Emitterwiderstand 4 an ein Bezugspotential
M angeschlossen sein, um definierte Potentialverhältnisse zu erzielen.
[0011] Der Widerstandswert R von erstem Widerstand 1 und Emitterwiderstand 4 werden dabei
gleich groß gewählt. Der Wert des Widerstandes 2 kann beispielsweise zwischen unendlich
und dem vierfachen Wert des Widerstandes 1 gewählt werden. Für den Wert unendlich
ergibt sich ein Temperaturkoeffizient von 0,3 %/K, während sich für den vierfachen
Widerstandswert des Widerstandes 1 ein Temperaturkoeffizient von 1 %/K ergibt. Allgemein
können Temperaturgänge realisiert werden, die einen Koeffizienten von größer 100 %/TW
aufweisen, wobei T für die absolute Temperatur und W steht für Widerstand.
[0012] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegen in einem minimalen
Bauelementebedarf, einer leichten Einstellbarkeit des Temperaturkoeffizienten, der
hohen Integrationsfähigkeit, einer minimalen Alterung sowie großen Kompensations-,
Spannungs- und Temperaturbereichen.
1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven
Temperaturkoeffizienten, mit einer Reihenschaltung aus einem ersten ohmschen Widerstandselement
(1) und einem Diodenelement (3),
dadurch gekennzeichnet, daß
der Reihenschaltung ein zweites ohmsches Widerstandselement (2) parallel geschaltet
ist, wobei der Wert des zweiten ohmschen Widerstandselements (2) entsprechend dem
gewünschten Temperaturkoeffizienten einstellbar ist.
2. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 in einer Stromspiegelschaltung,
bei der ein Eingangsstrom (I) die Schaltungsanordnung speist, dadurch gekennzeichnet,
daß die an ihr abfallende Spannung (U) der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors
(5) zugeführt wird, der Ausgangsstrom (Q) am Kollektor des Transistors (5) abgreifbar
ist und ein Emitterwiderstandselement (4) am Emitter-Anschluß des Transistor (5) den
gleichen Wert aufweist wie das erste ohmsche Widerstandselement (1) der Schaltungsanordnung.
1. Circuit arrangement for generating a resistance behaviour with adjustable positive
temperature coefficient, having a series circuit formed by a first non-reactive resistance
element (1) and a diode element 13),
characterized in that
a second non-reactive resistance element (2) is connected in parallel with the series
circuit, the value of the second non-reactive resistance element (2) being adjustable
in accordance with the desired temperature coefficient.
2. Use of the circuit arrangement according to Claim 1 in a current mirror circuit, in
which an input current (I) feeds the circuit arrangement, characterized in that the
voltage (U) dropped across the said circuit arrangement is fed to the base-emitter
junction of a transistor (5), the output current (Q) can be picked off at the collector
of the transistor (5) and an emitter resistance element (4) at the emitter terminal
of the transistor (5) has the same value as the first non-reactive resistance element
(1) of the circuit arrangement.
1. Montage de production d'un comportement résistant à coefficient de température positif
réglable, comprenant un circuit série constitué d'un premier élément (1) résistant
ohmique et d'un élément (3) formant d'iode,
caractérisé en ce qu'un second élément (2) résistant ohmique est monté en parallèle
au circuit série, la valeur du second élément (2) résistant ohmique pouvant être réglée
en fonction du coefficient de température souhaité.
2. Utilisation du montage suivant la revendication 1, dans un circuit à miroir de courant
dans lequel un courant (1) d'entrée alimente le montage caractérisée en ce que la
chute de tension (U) entre ses bornes est envoyée à la section base émetteur d'un
transistor (5), le courant (Q) de sortie au collecteur du transistor (5) peut être
prélevé et un élément (4) résistant formant émetteur a, à la borne d'émetteur du transistor
(5), la même valeur que le premier élément (1) résistant ohmique du montage.