Schaltungstechnik

474 7 Gemischte Funktionsprimitive und Funktionsschaltungen
Im betrachteten Sonderfall gilt unter Vernachlässigung des Basisstroms:
UBE Q2 + I0RE = UBE Q1;
UBEQ1 U
T
Mit I0 IS e
wird: UT ln( I0 IS) + I0RE = UT ln( Ix IS); Ix I0 e I0 RE U
=
T;
Bei I 0 R E = 4U T wird I x /I 0 = 50. Dies ist beispielsweise gegeben, wenn I 0 = 20A
ist bei R E = 5K. Damit erhält man bei einem gegebenen Strom I x = 1mA einen
Konstantstrom von I 0 = 20A am Ausgang (siehe Bild 2.1-14).
Eine weitere Variante stellt die Wilson-Konstantstromquelle dar. Bild 7.2-5
zeigt die zugrundeliegende Prinzipschaltung.
Q 2
R 1
– UB Bild 7.2-5: Wilson-Konstantstromquelle
Q 1
Q 3
I 0
UB – 14V
= -------------------------
R1 (7.2-2)
Die Wilson-Konstantstromquelle besteht aus einer basisgekoppelten Differenzstufe
mit Q2 und Q3 und einem zusätzlichen Transistor Q1, der als Stromquelle
arbeitet. Durch den Gegenkopplungspfad über Q2 wird der Innenwiderstand des
Stromquellentransistors Q1 signifikant erhöht. Die Abschätzung auf Basis des AC-
Ersatzschaltbildes in Bild 7.2-6 soll die Gegenkopplungsmaßnahme erklären.
Am Ausgang möge der Strom Ix fließen und die Spannung Ux anliegen. Der
Quotient aus Ux und Ix bestimmt den gesuchten Innenwiderstand. Der Strom Ix hat
am Emitter von Q1 den Strom Iy zur Folge. Damit ergibt sich als Steuerspannung
für Q2 und Q3 die Spannung Iy re , was an Q2 den Kollektorstrom
Iy re gm = 0Iyverursacht. Dieser Kollektorstrom ergibt sich aufgrund der
Stromspiegeleigenschaften von Q2 und Q3. Unter der Bedingung, dass
R1 » 0+ 1
re gegeben sei, wird der Basisstrom von Q1 näherungsweise
0 Iy sein. Dieser Strom erzeugt an Q1 eine Gegenkopplungsspannung
0 Iy re , die als Steuerspannung wirkt. Damit treibt die Stromquelle am Kollektor
einen Strom der Größe 0 Iy 0 . Dieser Gegenkopplungsstrom am Ausgang
erhöht den Innenwiderstand. Am Ausgangsknoten gilt:
1) Ix + Iy 0 0 = Ux– Iy re r0; 2) Iy + 0 Iy =
Ix ; Ix 2 Iy ;
(7.2-3)