JP2002368591A - ピークホールド回路 - Google Patents

ピークホールド回路

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JP2002368591A
JP2002368591A JP2001176485A JP2001176485A JP2002368591A JP 2002368591 A JP2002368591 A JP 2002368591A JP 2001176485 A JP2001176485 A JP 2001176485A JP 2001176485 A JP2001176485 A JP 2001176485A JP 2002368591 A JP2002368591 A JP 2002368591A
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JP
Japan
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transistor
peak hold
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fet
voltage
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JP2001176485A
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Hideo Morohashi
英雄 諸橋
Kazuyuki Saijo
和幸 西城
Shinichi Tanabe
伸一 田辺
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バートンアンプで容易にピークホールド機能
を付加する。 【解決手段】 入力電圧Viが立ち上がると、MOSト
ランジスタQ1のゲート電圧VQ1G が上昇し、トランジ
スタQ3のベース電流が流れ、トランジスタQ3が動作
状態に入り、コンデンサCに電荷が充電され、出力電圧
Voが立ち上がり、Vi=Voとなったところで安定状
態となる。また、入力電圧Viが立ち下がった時は、M
OSトランジスタQ1のゲート電圧が下がるため、トラ
ンジスタQ13のベース電流は逆方向に流れ、トランジ
スタQ13のベース電圧は下がり、MOSトランジスタ
Q2のドレイン−ソース電圧は少なくなるが、トランジ
スタQ2はMOSトランジスタであるため、ゲート−ソ
ース間でダイオード動作することはない。よって、コン
デンサCの放電経路は第3の電流源23の電流値で制限
され、この電流値の調整によりホールド時間を設定でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3つのトランジス
タを用いて構成されるバートンアンプを用いたピークホ
ールド回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、入力電圧の立ち上がりに対し
て出力電圧の応答時間を速くし、立ち下がりに対しての
応答時間を遅くした回路、すなわち、換言すればピーク
ホールド回路が必要とされる場合がある。例えば、入力
電圧の立ち上がりに応じて出力電圧を何らかの処理に用
い、その処理に数μsecの時間を必要とされる場合な
どである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、このようなピ
ークホールド回路を容易に構成するため、既存の回路に
蓄電用コンデンサを挿入し、その放電動作を利用してピ
ークホールドを行なうことが考えられる。
【0004】図3は、このような本発明の課題を説明す
るために、バートンアンプの出力段に蓄電用コンデンサ
を挿入した回路例を示す図である。この回路は、第1、
第2、第3のバイポーラトランジスタQ11、Q12、
Q13と、第1、第2、第3の電流源21、22、23
と、蓄電用コンデンサCとを有する。そして、第1のバ
イポーラトランジスタQ11は、ベースが入力端子Vi
に接続され、コレクタが基準電位Vccに接続され、エ
ミッタが第2のバイポーラトランジスタQ12のエミッ
タ、及び第1の電流源21に接続されている。第2のバ
イポーラトランジスタQ12は、ベースが出力端子V
o、第3のバイポーラトランジスタQ13のエミッタ、
及び第3の電流源23に接続され、コレクタが第2の電
流源22を介して基準電位Vccに接続されている。ま
た、第2のバイポーラトランジスタQ12のエミッタ
は、第1のバイポーラトランジスタQ11のエミッタと
ともに、第1の電流源21に共通に接続されている。
【0005】また、第3のバイポーラトランジスタQ1
3は、ベースが第2のバイポーラトランジスタQ12の
コレクタと第2の電流源22との接続点に接続され、コ
レクタが基準電位Vccに接続されている。また、第3
のバイポーラトランジスタQ13のエミッタは、出力端
子Vo、第2のバイポーラトランジスタQ12のベー
ス、及び第3の電流源23に接続されている。そして、
ピークホールド用の蓄電用コンデンサCは、基準電位V
ccと出力端子Voとの間(すなわち、第2のバイポー
ラトランジスタQ12のベースと第3のバイポーラトラ
ンジスタQ13のエミッタとの間)に挿入されている。
【0006】次に、このような回路の動作について説明
する。まず、上述した第1、第2、第3の電流源21、
22、23の電流値をI01、I02、I03とし、第1、第
2のバイポーラトランジスタQ11、Q12のコレクタ
電流をI1 、I2 とし、第3のバイポーラトランジスタ
Q13のベース電流をI3 とする。また、電流源22、
21の電流値I02、I01の値は以下の(1)式を満たす
ように設定する。 I02=1/2×I01 …… (1)
【0007】この回路では、入力電圧Viが立ち上がる
と、トランジスタQ11のベース電圧VQ1B が上昇する
ため、コレクタ電流I1 は(1)式からI1 >I02とな
る。すると、I2 <I02となるため、トランジスタQ1
3のベース電流I3 が流れ、トランジスタQ13が動作
状態に入り、コンデンサCに電荷が充電され、出力電圧
Voが立ち上がり、Vi=Voとなったところで安定状
態となる。このように立ち上がり応答時間は速い。一
方、入力電圧Viが立ち下がった時は、トランジスタQ
11のベース電圧V Q1B が下がるため、コレクタ電流I
1 は(1)式からI1 <I02となる。すると、I2 >I
02となるため、トランジスタQ13のベース電流I3
逆方向に流れ、トランジスタQ13のベース電圧VQ3B
(すなわち、トランジスタQ12のコレクタ電圧V
Q2C )は下がり、トランジスタQ12のコレクタ−エミ
ッタ電圧V Q2CEは少なくなり、トランジスタQ12は飽
和状態となる。
【0008】そのためトランジスタQ12はベース−エ
ミッタ間でダイオードとなり、コンデンサCの電荷を放
電し、出力電圧Voを下げ、Vi=Voとなったところ
で安定状態となる。なお、図2には、このような回路の
立ち下がり時の応答時間の特性例を破線βで示している
が、図2の詳細は後述する。このように、従来のバイポ
ーラトランジスタによるバートンアンプに蓄電用コンデ
ンサCを挿入したのでは、立ち下がり応答時間も速くな
ってしまい、ピークホールド回路の役割を果たさない。
【0009】そこで本発明の目的は、バートンアンプで
容易にピークホールド機能を付加することができるピー
クホールド回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第1、第2のFETと、前記第1、第2のF
ETのソースに共通に接続された第1の電流源と、前記
第2のFETのドレインに接続された第2の電流源と、
前記第2のFETのドレインと第2の電流源との接続点
にベースが接続されるとともに、前記第2のFETのゲ
ートにエミッタが接続されたバイポーラトランジスタ
と、前記第2のFETのゲート及びバイポーラトランジ
スタのエミッタと基準電位との間に接続された蓄電用コ
ンデンサとを有することを特徴とする。
【0011】本発明のピークホールド回路では、バート
ンアンプの第1、第2のトランジスタをFET(電界効
果トランジスタ)とし、その出力段に蓄電用コンデンサ
を挿入するという簡易な構成により、入力電圧の立ち下
がり時における蓄電用コンデンサの放電を第2のFET
側で阻止し、放電速度を遅延させることができる。した
がって、バートンアンプに蓄電用コンデンサを付加する
だけで、容易にピークホールド機能を得ることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるピークホール
ド回路の実施の形態例について説明する。なお、以下に
説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する
旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないもの
とする。本発明の実施の形態は、MOSトランジスタと
バイポーラトランジスタで構成されるバートンアンプの
出力と基準電位との間に蓄電用コンデンサを接続するこ
とにより、簡易な構成のピークホールド回路を適用する
ものである。
【0013】図1は、本発明の実施の形態によるピーク
ホールド回路の構成例を示す回路図である。図示のよう
に、本形態のピークホールド回路は、図3に示した回路
例に対し、上述した第1、第2のバイポーラトランジス
タQ11、Q12を第1、第2のMOSトランジスタQ
1、Q2に変更した点が異なるものである。なお、その
他の構成要素は、図3に示す回路と共通であるので、同
一符号を用いて説明する。
【0014】第1のMOSトランジスタQ1は、ゲート
が入力端子Viに接続され、ドレインが基準電位Vcc
に接続され、ソースが第2のMOSトランジスタQ2の
ソース、及び第1の電流源21に接続されている。第2
のMOSトランジスタQ2は、ゲートが出力端子Vo、
バイポーラトランジスタQ13のエミッタ、及び第3の
電流源23に接続され、ドレインが第2の電流源22を
介して基準電位Vccに接続されている。また、第2の
MOSトランジスタQ2のソースは、第1のMOSトラ
ンジスタQ1のソースとともに、第1の電流源21に共
通に接続されている。
【0015】また、バイポーラトランジスタQ13は、
ベースが第2のMOSトランジスタQ2のドレインと第
2の電流源22との接続点に接続され、コレクタが基準
電位Vccに接続されている。また、バイポーラトラン
ジスタQ13のエミッタは、出力端子Vo、第2のMO
SトランジスタQ2のゲート、及び第3の電流源23に
接続されている。そして、ピークホールド用の蓄電用コ
ンデンサCは、基準電位Vccと出力端子Voとの間
(すなわち、第2のMOSトランジスタQ2のゲートと
バイポーラトランジスタQ13のエミッタとの間)に挿
入されている。
【0016】次に、以上のような本実施の形態によるピ
ークホールド回路の動作について説明する。まず、上述
した第1、第2、第3の電流源21、22、23の電流
値をI01、I02、I03とし、第1、第2のMOSトラン
ジスタQ1、Q2のドレイン電流をI1 、I2 とし、バ
イポーラトランジスタQ13のベース電流をI3 とす
る。また、電流源22、21の電流値I02、I01の関係
は、上述した(1)式の条件とする。
【0017】まず、立ち上がりの応答については、図3
に示す回路と同様である。すなわち、入力電圧Viが立
ち上がると、MOSトランジスタQ1のゲート電圧V
Q1G が上昇するため、ドレイン電流I1 は(1)式から
1 >I02となる。すると、I2 <I02となるため、ト
ランジスタQ3のベース電流I3 が流れ、トランジスタ
Q3が動作状態に入り、コンデンサCに電荷が充電さ
れ、出力電圧Voが立ち上がり、Vi=Voとなったと
ころで安定状態となる。このように立ち上がり応答時間
は図3に示す回路と同様に速いものとなる。
【0018】一方、入力電圧Viが立ち下がった時は、
MOSトランジスタQ1のゲート電圧VQ1G が下がるた
め、ドレイン電流I1 は(1)式からI1 <I02とな
る。すると、I2 >I02となるため、トランジスタQ1
3のベース電流I3 は逆方向に流れ、トランジスタQ1
3のベース電圧VQ3B (すなわち、MOSトランジスタ
Q2のドレイン電圧VQ2D )は下がり、MOSトランジ
スタQ2のドレイン−ソース電圧VQ2DSは少なくなる
が、トランジスタQ2はMOSトランジスタであるた
め、ゲート−ソース間でダイオード動作することはな
い。
【0019】よって、ゲート電流を引くことがないた
め、コンデンサCに充電された電荷を放電するための電
流は、第3の電流源23の電流値I03しかないため、こ
の電流値I03を調整することにより、ホールド時間を設
定することができる。例えば、電荷の式Q=CVにおい
て、Q=Itと置くことができるので、V=1とした場
合は、t=C/Iとなり、t=10μsecとしたけれ
ば、C=10pFならI=1μAとすれば良い。なお、
03=0とすれば、ピーク値をホールドし続ける回路と
なる。
【0020】図2は、本実施の形態によるピークホール
ド回路の応答時間の特性例を示す説明図であり、図2
(A)が入力電圧Vi、図2(B)が出力電圧Voを示
している。図2(B)に示す実線αが本例のピークホー
ルドの応答特性を示しており、破線βが図3に示す回路
の立ち下がり時の応答特性を示している。図示のよう
に、本実施の形態によるピークホールド回路において
は、立ち下がり時の応答特性を自在に制御でき、有効な
ピークホールド動作を得ることが可能となる。
【0021】なお、以上の実施の形態では、バートンア
ンンプの第1、第2のトランジスタを構成するFETと
してMOSトランジスタを用いた場合について説明した
が、本発明は、MOS以外のFETにおいても同様に適
用し得るものである。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明のピークホー
ルド回路では、バートンアンプの第1、第2のトランジ
スタをFETとし、その出力段に蓄電用コンデンサを挿
入するという簡易な構成により、入力電圧の立ち下がり
時における蓄電用コンデンサの放電を第2のFET側で
阻止し、放電速度を遅延させて、容易にピークホールド
機能を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるピークホールド回
路の構成例を示す回路図である。
【図2】図1に示すピークホールド回路の応答特性を示
す説明図である。
【図3】図1に示すピークホールド回路の先行技術とな
る回路の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
Q1……第1のMOSトランジスタ、Q2……第2のM
OSトランジスタ、Q13……バイポーラトランジス
タ、21、22、23……電流源、C……蓄電用コンデ
ンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 伸一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5J039 FF07 FF13 KK18 KK35 MM16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1、第2のFETと、 前記第1、第2のFETのソースに共通に接続された第
    1の電流源と、 前記第2のFETのドレインに接続された第2の電流源
    と、 前記第2のFETのドレインと第2の電流源との接続点
    にベースが接続されるとともに、前記第2のFETのゲ
    ートにエミッタが接続されたバイポーラトランジスタ
    と、 前記第2のFETのゲート及びバイポーラトランジスタ
    のエミッタと基準電位との間に接続された蓄電用コンデ
    ンサと、 を有することを特徴とするピークホールド回路。
  2. 【請求項2】 前記第1、第2のFETがMOSトラン
    ジスタであることを特徴とする請求項1記載のピークホ
    ールド回路。
  3. 【請求項3】 前記第1のFETは、ドレインが基準電
    位に接続され、ゲートが入力端子に接続されていること
    を特徴とする請求項1記載のピークホールド回路。
  4. 【請求項4】 前記第2のFETのゲートとバイポーラ
    トランジスタのエミッタと蓄電用コンデンサとの接続点
    が出力端子及び第3の電流源に接続されていることを特
    徴とする請求項1記載のピークホールド回路。
  5. 【請求項5】 前記第3の電流源の電流値を可変調整す
    ることにより、前記蓄電用コンデンサの放電量を調整し
    てピークホールド時間を可変調整することを特徴とする
    請求項4記載のピークホールド回路。
  6. 【請求項6】 前記第2のFETのドレインが第2の電
    流源を介して基準電位に接続されていることを特徴とす
    る請求項1記載のピークホールド回路。
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