DE2241621A1

DE2241621A1 - Integrierter spannungskonstanthalter mit negativem innenwiderstand

Info

Publication number: DE2241621A1
Application number: DE2241621A
Authority: DE
Inventors: Aldo Romano
Original assignee: ATES Componenti Elettronici SpA; SGS ATES Componenti Elettronici SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1971-08-25
Filing date: 1972-08-24
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE2241621B2; IT938775B; DE2241621C3; IL38202A0; ES398766A1; FR2150273A1; GB1380761A; US3778698A; CH558049A; FR2150273B1; SE390847B; JPS4831443A

Description

Priorität: 25. Aug. 1971; Italien; ■ Ur. 27839 A/71 -

Die Erfindung bezieht sich auf einen integrierten Spannungskonstanthalter mit negativem Innenwiderstand, bei dem ein Transistor, der als Regelwiderstand arbeitet, auf eine der Zuführungsleitungen reihengeschaltet ist und ein Regelkreis diesen Transistor basissteuert. Ein auf diesem Regelkonzept beruhender Konstanthalter wird im folgenden als "Reihenkonstanthalter" bezeichnet.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt bei der Stromspeisung von Gleichstrommotoren mit niedriger Leistung, wie sie überwiegend bei für den Massenkonsum bestimmten elektronischen Geräten für Tonaufzeichnung und -wiedergabe wie Plattenspielern, Tonbandgeräten usw. verwendet werden.

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Gegenwärtig werden Konstanthalter mit diskreten Bauteilen verwendet, die sich auf das oben erwähnte Regelkonzept stützen und bei denen der negative Innenwiderstand durch eine zur Last reihengeschaltete Stromsonde gewonnen wird, deren Signal auf den Regelkreis einwirkt. Ein Merkmal dieser bekannten Konstanthalter, die zum Einsatz in Produkten des Massenkonsums bestimmt sind, besteht in den niedrigen Produktionskosten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Verwendung der Technologie der integrierten Schaltungen einen Spannungskonstanthalter zu schaffen, der gegenüber den mit diskreten Bauteilen hergestellten Konstanthaltern den Vorteil der geringeren Abmessungen und der niedrigeren Herstellungskosten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine integrierte Schältung vorgesehen ist, in der ein Reihenkonstanthalter eine stabilisierte konstante Spannung zwischen einer Ausgangsanschlußleitung und einer Bezugsansohlußleitung liefert und eine auf den Strom der Ausgangsanschlußleitung ansprechende Schaltung an die Bezugsanschlußleitung einen Strom liefert, der mit dem Strom der Ausgangsanschlußleitung linear ansteigt, und daß ferner ein aus zwei hintereinandergeschalteten Widerständen bestehender elektrischer Zweig vorgesehen ist, dessen einer Widerstand geerdet und dessen anderer Widerstand mit den genannten beiden Ansohlußleitungen der integrierten Schaltung verbunden ist. ...

Eines der technischen Probleme, die bei der Erfindung überwunden werden, besteht darin, die Anzahl der passiven Bauteile außerhalb der integrierten Schaltung herabzusetzen und trotzdem eine befriedigende Betriebsweise des Spannungskonstanthalters zu sichern. Auf diese Weise wird nämlich die An-

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zahl der Stromzuführungen des Gehäuses der integrierten Schaltung und somit die Kompliziertheit des Gehäuses verringert, die einen-beträchtlichen Kostenfaktor des fertigen Produkts bildet. Bei der Erfindung wird die Anwendung eines Gehäuses mit drei Stromzuführungen möglich, d. h.^;eines Gehäuses, wie es normalerweise für Transistoren verwendet wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Figur.

Die zu stabilisierende Eingangsspannung V. wird zwischen die Anschlußleitung 1 der integrierten Schaltung OI und Erde angelegt. Die Spannung V. wird von der in der integrierten Schaltung befindlichen Konstanthalteschaltung A stabilisiert, die aus dem Transistor T_Q und aus dem Regelkreis C besteht. Die stabilisierte Spannung V_Q liegt zwischen den Anschlußleitungen 2 und 3 der integrierten Schaltung.

Die Anschlußleitungen 2 und 3 sind mit den Enden des Widerstandes R, verbunden, der einem geerdeten Widerstand R_ vor-D a

geschaltet ist. Die Ausgangs spannung V₀Tjm wird an den Enden .des aus den beiden hintereinandergeschalteten Widerständen R-. und R₀ bestehenden elektrischen Zweiges abgenommen.

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Die Schaltung B in der integrierten Schaltung mißt den Strom, der durch die Konstanthalteschaltung fließt, und liefert der Anschlußleitung 3 eine Komponente des zum Strom I_? proportionalen und somit mit dem Laststrom Iq™ linear veränderlichen Stromes I-,.

Bei der im folgenden beschriebenen Betriebsweise des Spannungskonstanthalters wird die Spannung Y_Q gegenüber einer Änderung der Eingangsspannung V^ , der Temperatur und der

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Last als konstant angenommen.

Die Ausgangs spannung Vq-^ der Speiseschaltung ist gleich:

^VOUT = ^V0 ⁺ \^3 ⁺ I^ ⁽¹>

Der Strom I, ist die Summe einer gegenüber einer Änderung von I. und Iq™ konstanten Komponente I₀ und einer zum Ausgangsstrora Ip der Anschlußleitung 2 proportionalen Komponente,

Daher bekommt man:

V₀
I₅ = I₀ + KI₂ = I₀ + Kj- + KI_0UT (2)

wobei K konstant ist.

Wenn man in Gleichung (1) den so gewonnenen Ausdruck für den Strom I, einsetzt, erhält man;

^vout

Vo ^{+ k}Vout

Gemäß der oben gemachten Annahme ändern die beiden ersten Ausdrücke von Gleichung (3) sich nicht mit V. und I₀Tm bilden den konstanten Teil der Ausgangsspannung, welche durch Einwirkung auf den Widerstand R, regulierbar ist. Der zweite Ausdruck KR I_mTm von Gleichung (3) ist ein zur Last pro-

el U Ui

portionaler Teil der Ausgangsspannung und verursacht in der Speiseschaltung einen negativen Ausgangswiderstand, der

gleich KR_Q ist, wobei der Widerstand negativ genannt wird, a

weil die Ausgangsspannung mit dem Ansteigen der Belastung ansteigt - im Gegensatz zu dem Verhalten bei normalen stabilisierten Speiseschaltungen.

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Der Wert von KR soll wenig geringer oder im Grenzfall gleich sein dem Widerstand der Wicklung des Motors, um zu verhindern, dai3 die positive Charakteristik das System unstabil werden läßt.

Der Wert der Ausgangsspannung wird dadurch reguliert, daß auf R-, eingewirkt wird, ohne daß dies den Wert des Ausgangswiderstandes verändert; der Ausgangswiderstand hängt nämlich nur von R ab, da K eine von inneren Parametern .der Schaltung abhängige Konstante ist.

In der Schaltung B besteht die auf den Strom I_? ansprechende Stromsonde aus dem Transistor T-, , dessen physikalische Merkmale insofern identisch sind mit denen des Transistors Tq, daß er gleichzeitig mit ihm und mit denselben Diffusionsschritten hergestellt wird, und dessen geometrische Ausmaße gegenüber denen des Transistors Tq so sind, daß er einen zum Kollektorstrom von T₀ proportionalen Kollektorstrom liefert. Demzufolge ist der durch T-, fließende Strom proportional zum-Strom Ipj dieser durchfließt den Transistor Tp, der mit dem Transistor T-* einen Stromspiegel bildet. Der Kollektorstrom des Transistors T-,, der proportional zum Strom Ip ist, wird zur Anschlußleitung 3 geführt.

Die Widerstände R^ und R₂ haben die Funktion, die geometrische Dim en s ion ie rung des Transistors T-. gegenüber dem Transistor Tq weniger kritisch zu gestalten, indem sie eine elektrische Kompensation ermöglichen. Dieselbe Funktion haben die Widerstände R^ und R- für den Stromspiegel der Transistoren T, und Tp.

Die beschriebene Schaltung vermeidet eine Stromsonde außerhalb der integrierten Schaltung, wie sie vom Stand der Technik her bekannt ist, um eine positive Charakteristik im Regelkreis C einzuführen. Auf diese Weise- wird die Anzahl der für

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die integrierte Schaltung notwendigen Anschlüsse herabgesetzt, da die Notwendigkeit entfällt, in die integrierte Schaltung das von der Stromsonde abgenommene Signal einzuführen.

Das Substrat der integrierten Schaltung kann mit der Anschlußleitung 3 oder mit einem vierten geerdeten Anschluß verbunden sein.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1J Integrierter Spannungskonstanthalter mit negativem Innenwi.aerstand zur Speisung von Gleichstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine,integrierte Schaltung vorgesehen ist, in der ein Reihenkonstanthalter eine stabilisierte konstante Spannung (V₀) zwischen einer Ausgangsanschlußleitung (2) und einer Bezugsanschlußleitung (3) liefert und eine auf den Strom (Ip) der Ausgangsanschlußleitüng (2) ansprechende Schaltung (B) an die Bezugsanschlußleitung (3) einen Strom (i-z) liefert, der mit dem Strom (I₂) der Ausgangsanschlußleitung (2) linear ansteigt, und daß ferner ein aus zwei hintereinandergeschalteten Widerständen (R, , R) "bestehender elektrischer Zweig

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vorgesehen ist, dessen einer Widerstand (R ) geerdet und

dessen anderer Widerstand (RO mit den genannten beiden
Anschlußleitungen (2, 3) der integrierten Schaltung verbunden ist.
2.Spannungskonstanthalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die auf den Strom (I₂) der Ausgangsanschlußleitung (2) ansprechende und einen mit diesem linear ansteigenden Strom erzeugende Schaltung (B)
als Stromsonde im wesentlichen einen mit Basis und Emitter zu dem Transistor (Tq) des Reihenkonstanthalters parallelgeschalteten Transistor (T-,) enthält, der als Regelwiderstand für den Reihenspannungskonstanthalter arbeitet und
solche geometrischen Abmessungen hat, daß er einen Kollektorstrom erzeugt, der zu dem den Transistor (T_Q) des
Reihenkonstanthalters durchfließenden Strom proportional
ist, wobei der genannte Kollektorstrom die Lieferung eines Stromes zur Bezugsanschlußleitung (3) durch einen aus zwei mit Basis und Emitter parallelgeschalteten Transistoren

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(Tp* Τ·?) bestehenden btroinspiegel steuert.

3· Spannungskonstanthalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat der integrierten Schaltung an eine von der Bezugsanschluiileitung (3) verschiedene Anschlußleitung angeschlossen ist.

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