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EP0810505B1 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten, sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten, sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung Download PDF

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Publication number
EP0810505B1
EP0810505B1 EP97108343A EP97108343A EP0810505B1 EP 0810505 B1 EP0810505 B1 EP 0810505B1 EP 97108343 A EP97108343 A EP 97108343A EP 97108343 A EP97108343 A EP 97108343A EP 0810505 B1 EP0810505 B1 EP 0810505B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
circuit arrangement
temperature coefficient
resistance
resistance element
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97108343A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0810505A3 (de
EP0810505A2 (de
Inventor
Wilhelm Dr. Wilhelm
Josef Hölzle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0810505A2 publication Critical patent/EP0810505A2/de
Publication of EP0810505A3 publication Critical patent/EP0810505A3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
    • Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for generating resistance behavior with adjustable positive temperature coefficient as well as the use of this circuit arrangement in a current mirror circuit.
  • a temperature compensation circuit with a fixed compensation behavior is for example from Tietze / Schenk, semiconductor circuit technology, Springer-Verlag, 9th edition, chapter 4.6.3 known. In doing so, one in the input current path simple current mirror switched a diode that the temperature effect compensated for the transistor in the output current path. However, the compensation is determined by the choice of the diode.
  • the object of the invention is to provide compensation means with changeable specify positive temperature coefficients.
  • the circuit arrangement according to the invention preferably has a series connection of a first ohmic resistance element and a diode element that has a second ohmic Resistor element is connected in parallel, the value of the second ohmic resistance element corresponding to the desired one Temperature coefficient is set.
  • a preferred current mirror circuit has in its Input current path one from a first and a second ohmic resistance element and from a diode element existing circuitry.
  • the circuit arrangement fed by an input current and the on their falling voltage the base-emitter path of a transistor fed.
  • In the emitter line of the transistor is an emitter resistance element that has the same value like the first ohmic resistance element of the circuit arrangement, inserted.
  • the output current of the current mirror circuit can be tapped at the collector of the transistor.
  • the circuit arrangement according to the invention exists from an ohmic resistor 1 and one to it diode 3 connected in series in the forward direction.
  • the series connection of resistor 1 and diode 3 is an ohmic Resistor 2 connected in parallel, resistor 2 being adjustable is.
  • One in the circuit arrangement according to the invention injected current I generates a voltage U across the Circuit arrangement. Overall, this results in resistance behavior of the entire circuit arrangement, the Resistance value with positive Coefficient depends on the temperature.
  • the one from that Current I and the temperature-dependent voltage I can, for example for further control, for example one Serve driver circuit, which in turn a to be supplied Component such as LEDs, etc. supplied.
  • the invention Circuit arrangement used in a current mirror circuit in which the circuit arrangement according to the invention the resistors 1 and 2 and the diode 3 the input circuit the current mirror circuit forms while a transistor 5 in Connection with an emitter resistor 4 the output circuit represents.
  • the base of transistor 5 is at the node connected by first and second resistance while the emitter of transistor 5 with the interposition of the Emitter resistor 4 with the node of diode 3 and resistor 2 is connected.
  • the conductivity type of transistor 5 is selected according to the polarity of the diode 3.
  • An output current Q can be tapped off the collector the current I one adjustable by means of the resistor 2 Has temperature coefficient.
  • the node from diode 3, resistor 2 and emitter resistor 4 on a reference potential M can be connected to defined potential relationships to achieve.
  • the resistance value R of the first resistor 1 and the emitter resistor 4 are chosen to be the same size.
  • the value of resistance For example, 2 can be between infinity and four times the value of resistor 1 can be selected.
  • the temperature coefficient is 0.3 % / K, while for four times the resistance value of the resistor 1 gives a temperature coefficient of 1% / K.
  • General temperature responses can be realized that a Have coefficients greater than 100% / TW, where T for the absolute temperature and W stands for resistance.
  • the advantages of the circuit arrangement according to the invention lie in a minimal component requirement, an easy adjustability the temperature coefficient, the high level of integration, minimal aging and large compensation, Voltage and temperature ranges.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten sowie die Verwendung dieser Schaltungsanordnung in einer Stromspiegelschaltung.
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.
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.
Aufgabe der Erfindung ist es, Kompensationsmittel mit veränderbarem positiven Temperaturkoeffizienten anzugeben.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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.
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.
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.
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.

Claims (2)

  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.
EP97108343A 1996-05-30 1997-05-22 Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten, sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung Expired - Lifetime EP0810505B1 (de)

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DE19621749A DE19621749C2 (de) 1996-05-30 1996-05-30 Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung

Publications (3)

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EP0810505A2 EP0810505A2 (de) 1997-12-03
EP0810505A3 EP0810505A3 (de) 1998-04-22
EP0810505B1 true EP0810505B1 (de) 1999-07-28

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EP97108343A Expired - Lifetime EP0810505B1 (de) 1996-05-30 1997-05-22 Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten, sowie Verwendung dieser Schaltungsanordnung

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