Источник-отражатель тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аналоговых и цифровых микросхемах радиоэлектронной аппаратуры для задания статических режимов работы элементов. Цельупрощение технологии изготовления и повышение процента выхода годных изделий. Источник-отражатель тока содержит биполярные транзисторы 2,3 и 10, полевой транзистор 4, опорные источники 1 и 9 тока, резистор 6. Выполнение транзисторов 2,3 и 10 с проводимостью п-р-п-типа, а транзистора 4 с каналом р-типа и соединения стока транзистора 4 и эмиттеров транзисторов 2 и 3 с шиной 8 питания, эмиттера транзистора 10 с базами транзисторов 2 и 3, а цепи затвор-исток транзистора 4 между коллектором транзистора 10 позволяют обеспечить необходимую стабилизацию токов выходных транзисторов 3 при изменении коэффициента усиления биполярных транзисторов и упростить технологию изготовления , повысив тем самым процент выхода годных изделий. 1 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4760224/07 (22) 16.10.89 (46) 30.03.92. Бюл. hh 12 (71) Киевский научно-исследовательский институт микроприборов (72) В.С.Рысин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Патент США М 4603290, кл. G 05 F 3/16, 1986.

Патент США N4473794,,кл. G 05 F 3/20, 1984. (54) ИСТОЧНИК-ОТРАЖАТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аналоговых и цифровых микросхемах радиоэлектронной аппаратуры для задания статических режимов работы элементов. Цель- упроще.ние технологии изготовления и повышение

Изобретение относится к интегральной микросхемотехнике и может быть использовано при разработке операционных усилителей, компаратора и других устройств. аналоговой техники, в интегральном полупроводнике исполнении.

Известны источники-отражатели тока на биполярных транзисторах. которые используются в интегральных микросхемах. В источнике-отражателе тока, содержащем два однотипных транзистора Т1 и Т2 и источник опорного тока 1, выполненный на резисторе Rl и источнике питания +Е, выходной ток li является функцией опорного тока II и коэффициента усиления тока В.биполярных транзисторов в соответствии с выражением Ы 1723567 А1 процента выхода годных изделий. Источник-отражатель тока содержит биполярные транзисторы 2,3 и 10, полевой транзистор 4, опорные источники 1 и 9 тока, резистор 6.

Выполнение транзисторов 2,3 и 10 с проводимостью п-р-п-типа, а транзистора 4 с каналом р-типа и соединения стока транзистора 4 и эмиттеров транзисторов 2 и 3 с шиной 8 питания, эмиттера транзистора 10 с базами транзисторов 2 и 3, а цепи затвор-исток транзистора 4 между коллектором транзистора .10 позволяют обеспечить необходимую стабилизацию токов выходных транзисторов 3 при изменении коэффициента усиления биполярных транзисторов и упростить технологию изготовления, повысив тем самым процент выхода годных изделий. 1 ил.

1+(k+1) B- rf) > где k — коэффициент масштабирования тока, который определяется соотношением площадей эмиттерных переходов Т1 и Т2 или . количеством выходных транзисторов, вклю- 0 ченных параллельно Т2. Из этого выражения 4 видно, что недостатком такой схемы является резкое снижение величины выходного тока 4 с уменьшением коэффициента д усиления тока В транзистора и увеличением коэффициента масштабирования k.

Введение резистора Rz в базу транзистора для компенсации спада В не решает проблему, как видно из фиг.5 (кривая С).

В известном источнике-отражателе, содержащем три однотипных транзистора

Т,Т2 и Тз и источник опорного тока Ip, вы1723567

Таким образом, схема источника-отражателя тока не может быть реализована на основе так называемой упрощенной Bl-FET- 50 технологии. которая использует только два типа комплементарных транзисторов — биполярный и-р-и-типа и полевой р-канальный {FET). . Цель изобретения — реализация источ ника-отражателя тока на основе упрощенной B l-F ET технологии с применением только биполярного и-р-и-транзистора и полевого р-канального транзистора,, полненный на резисторе R> и источнике питания Ek зависимость коэффициента масштабирования k от. величины В значительно слабее, чем в ранее известном при k - -1, однако при k.> 1 эта зависимость еще сильнее.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является источ: ник-отражатель тока, содержащий два биполярных транзистора р-и-р-типа проводимости Q801. Q802, два полевых рканальных транзистора 4 и 5, источник опорного тока l>tu и шину источников питания Vs.

Коллектор транзистора Q801, являющийся входом источника-отражателя тока, соединен с затвором полевого транзистора

5; базы биполярных транзисторов 0801 и

Q802 обьединены и соединены с истоком полевого транзистора и со стоком полевого транзистора 4; эмиттеры транзисторов

0801 и 0802 соединены с шиной источника питания Чз и с этой же шиной соединены затвор и исток полевого транзистора 4; сток ,полевого транзистора 5 соединен с отрицательной шиной источника питания, выходом источника-отражателя тока является коллектор транзистора 0802.

В такой схеме источника-отражателя тока выходной ток lovr определяется по формуле

love = Ьч, S3àâo2 (2)

Яэаво и не зависит от коэффициента усиления тока биполярных транзисторов.

Вместе с тем при изготовлении интегральных схем основным элементом планарной технологии является транзистор типа п-р-п, который по своим усилительным и частотным свойствам значительно лучше р/и/р-транзисторов с боковой инжекцией.

Данная известная схема источника-отражателя тока может быть построена на основе п-р-п-транзисторов, однако в этом случае полевые транзисторы 4 и 5 должны быть п-канальные.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике-отражателе тока, содержащем источник опорного тока, входной и выходные биполярные транзисторы, полевой транзистор, нагрузки и две шины источника питания, причем коллектор входного транзистора соединен с затвором полевого транзистора и через источник опорного тока — с первой шиной источника питания, базы входного и выходных транзисторов объединены между собой, эмиттеры этих транзисторов соединены со второй шиной источника питания, и с этой шиной соединен сток полевого транзистора, коллекторы выходных транзисторов через соответствующую нагрузку соединены с первой шиной источника питания, согласно изобретению введены дополнительные источник тока и биполярный транзистор, этот дополнительный источник тока включен между истоком полевого транзистора и первой шиной источника питания, база дополнительного биполярного транзистора соединена с истоком полевого транзистора, эмиттер дополнительного биполярного транзистора соединен с базами входного и выходных транзисторов и через резистор — со второй шиной источника питания, а коллектор дополнительного биполярного транзистора соединен с первой шиной. источника питания, при этом все биполярные транзисторы и-р-и-типа между собой и соединены с эмиттером дополнительного биполярного транзистора п — р-и-типа между первой шиной источника питания и коллектором входного транзистора включен источник опорного тока, а в коллекторах выходных транзисторов включены нагрузки. Затвор полевого транзистора соединен с коллектором входного транзистора, сток полевого транзистора соединен со второй шиной источника питания, а исток этого транзистора через дополнительный источник тока соединен с первой шиной источника питания;. с этой же шиной соединен коллектор вспомогательного биполярного транзистора, база которого соединена с истоком полевого транзистора, Эмиттеры входного и выходных транзисторов соединены со второй шиной источника питания, и с этой же шиной через дополнительный резистор соединен эмиттер дополнительного биполярного транзистора.

На чертеже представлена схема источника-отражателя тока.

Устройство содержит источник опорного тока 1; входной 2 и выходные 3 биполярные транзисторы, полевой транзистор 4 нагрузку 5, резистор 6, две шины источника питания 7 и 8, дополнительные источник

1723567 тока 9 и биполярный транзистор 10. Коллектор входного транзистора 2 через источник опорного тока 1 соединен с первой шиной 7 источника питания и с затвором полевого транзистора 4; базы входного 2 и выходных

4 транзисторов между собой и соединены с эмиттером дополнительного транзистора

10 и через резистор 6 — со второй шиной 8 источника питания; исток полевого транзистора 4 через дополнительный источник тока 9 соединен с первой шиной 7 источника питания и с базой дополнительного транзистора 10, коллектор которого соединен с первой шиной 7 источника питания; сток полевого транзистора 4 соединен со второй шиной 8 источника питания, а коллектор каждого из выходных транзисторов 3 через соответствующую нагрузку 5 соединен.с первой шиной 7 источника питания и нагрузки 5, резистор 6, две шины источника питания 7 и 8, дополнительный источник тока 9 и полевой транзистор 10. Коллектор входного транзистора 2 через источник опорного тока 1 соединен с первой шиной 7 источника питания и с затвором полевого транзистора 10; базы входного транзистора

2 и выходных транзисторов 4.объединены между собой и соединены с эмиттером вспомогательного транзистора 3 и через резистор 6 — со второй шиной 8 источника питания; исток полевого транзистора 10 через дополнительный источник тока 9 соединен с первой шиной 7 источника питания и с базой вспомогательного транзистора 3, коллектор которого соединен также с первой шиной 7 источника питания; сток полевого транзистора 10 соединен со второй шиной 8 источника питания, а коллектор каждого из выходных транзисторов 4 через соответствующую нагрузку 5 соединен с первой шиной источника питания 7.

Положительный эффект достигается следующим образом.

На чертеже нетрудно найти значение выходного тока 1 любого иэ выходных транзисторов 3:

1з! = (11 1ут.4) (3)

Зэ! где $эзь Зэ — площади эмиттерных переходов 1-ro выходного транзистора 3 и входного транзистора 1 соответственно;

h — ток источника опорного тока t; ! ут.4 — тОК УТЕЧКИ ЗатВОРа ПОЛЕВОГО тРаНзистора 4, который не зависит от величины тока стока полевого транзистора и на несколько порядков меньше самых миниточника питания, а коллектором — с первой шиной источника питания,.при этом биполярные транзисторы выбраны с проводимо55 стью п-р-п-типа.

50 мальных рабочих токов биполярных транзисторов, в том числе и тока ! опорного источника тока 1.

ПРенебРегаЯ величиной tyt.4 по сРавнению с t< в выражении(3), получим (4)

5э1

Таким образом в предложенном устройстве выходной ток любого иэ выходных транзисторов 3 не зависит от коээфициента усиления тока В биполярных транзисторов.

Единственным условием, обеспечивающим работоспособность такого устройства, является выбор значения тока tg дополнительного источника тока 9 иэ условия

11+ lэ

В (В+1) < ) где 1з — суммарный ток всех выходных транзисторов.

Очевидно, это условие можно всегда выполнить при любых значениях коэффициента усиления тока В биполярных транзисторов и суммарного тока 13 выходных транзисторов, Формула изобретения

Источник-отражатель тока, содержащий источник опорного тока. входной и выходные биполярные транзисторы, полевой, транзистор и две шины источника питания, причем коллектор входного транзистора соединен с затвором полевого транзистора и через источник опорного тока — с первой шиной источника питания и с общей шиной для подключения нагрузок, базы входного и выходных транзисторов объединены между собой, а эмиттеры соединены с второй шиной источника питания и со стоком полевого транзистора, коллекторы выходных транзисторов соединены с выходными шинами для подключены нагрузок, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и повышения процента выхода годных, в него введены дополнительный источник тока, включенный между истоком полевого транзистора и первой шиной источника питания, и дополнительный биполярный транзистор, соединенный базой с истоком полевого транзистора; эмиттером— с базами входного и выходных транзисторов и через резистор — с второй шиной ис1723567

Составитель В.Рысин

Техред М.Мор гентал

Корректор А.Осауленко

Редактор И,Сегляник

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1064 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5