EP0810505A2 - 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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temperature coefficient
resistance element
ohmic resistance
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Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for generating a resistance behavior with an adjustable positive temperature coefficient and the use of this circuit arrangement in a current mirror circuit.
  • a temperature compensation circuit with a fixed compensation behavior is known, for example, from Tietze / Schenk, semiconductor circuit technology, Springer-Verlag, 7th edition, chapter 4.6.3.
  • a diode is switched into the input current path of a simple current mirror, which compensates for the temperature effect on the transistor in the output current path.
  • the compensation is determined by the choice of the diode.
  • a large number of electrical and electronic components such as light-emitting diodes, laser diodes, sensors, display elements, controllers, etc., show an undesired temperature dependence with a negative coefficient during operation.
  • correction circuits with positive temperature coefficients are often provided in such components. Since these temperature coefficients should assume different values depending on the component to be compensated, different compensation circuits or compensation elements must be used depending on the respective component. Adaptation to the temperature behavior of the respective component is therefore generally complex.
  • the object of the invention is to provide compensation means with a variable positive temperature coefficient.
  • the circuit arrangement according to the invention preferably has a series circuit comprising a first ohmic resistance element and a diode element, which is connected in parallel with a second ohmic resistance element, the value of the second ohmic resistance element being set in accordance with the desired temperature coefficient.
  • a preferred current mirror circuit has in its input current path a circuit arrangement consisting of a first and a second ohmic resistance element and a diode element.
  • the circuit arrangement is fed by an input current and the voltage drop across it is fed to the base-emitter path of a transistor.
  • An emitter resistance element which has the same value as the first ohmic resistance element of the circuit arrangement, is inserted into the emitter line of the transistor.
  • the output current of the current mirror circuit can be tapped at the collector of the transistor.
  • the circuit arrangement according to the invention consists of an ohmic resistor 1 and a diode 3 connected to it in series in the forward direction.
  • An ohmic resistor 2 is connected in parallel to the series connection of resistor 1 and diode 3, resistor 2 being adjustable.
  • a current I fed into the circuit arrangement according to the invention generates a voltage U across the circuit arrangement.
  • the voltage I which is dependent on the current I and the temperature, can be used, for example, for further actuation, for example of a driver circuit, which in turn supplies a component to be supplied, for example light-emitting diodes, etc.
  • the circuit arrangement according to the invention is used in a current mirror circuit in which the circuit arrangement according to the invention with resistors 1 and 2 and diode 3 forms the input circuit of the current mirror circuit, while a transistor 5 in connection with an emitter resistor 4 represents the output circuit.
  • the base of transistor 5 is connected to the node of the first and second resistor, while the emitter of transistor 5 is connected to the node of diode 3 and resistor 2 with the emitter resistor 4 interposed.
  • the conductivity type of the transistor 5 is chosen according to the polarity of the diode 3.
  • An output current Q can be tapped from its collector, which has a temperature coefficient that can be set by means of the resistor 2 compared to the current I.
  • the node of diode 3, resistor 2 and emitter resistor 4 can be connected to a reference potential M in order to achieve defined potential relationships.
  • the resistance value R of the first resistor 1 and the emitter resistor 4 are chosen to be the same size.
  • the value of resistor 2 can be chosen, for example, between infinite and four times the value of resistor 1.
  • a temperature coefficient of 0.3% / K results for the value infinite, while a temperature coefficient of 1% / K results for the four-fold resistance value of resistor 1.
  • temperature responses can be realized that have a coefficient of greater than 100% / TW, where T stands for the absolute temperature and W for ...
  • the advantages of the circuit arrangement according to the invention lie in a minimal component requirement, an easy adjustability of the temperature coefficient, the high integration capability, minimal aging and large compensation, voltage and temperature ranges.

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Abstract

Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Widerstandsverhaltens mit einstellbarem positiven Temperaturkoeffizienten, bei der einer Reihenschaltung aus einem ersten ohmschen Widerstandselement (1) und einem Diodenelement (3),
ein zweites ohmsches Widerstandselement (2) parallel geschaltet ist,
wobei der Wert des zweiten ohmschen Widerstandselements (2) entsprechend dem gewünschten Temperaturkoeffizienten eingestellt wird.

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, 7. 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 für ... steht.
  • 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. Stromspiegelschaltung, bei der ein Eingangsstrom (I) eine Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 speist, 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 (R) 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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