JP2636251B2 - 差動スイッチ型のドライブ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気ヘッド等に高速のスイッチング電流
を供給するスイッチ回路を駆動する際に好適な差動スイ
ッチ型のドライブ回路に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明の差動スイッチ型のドライブ回路は、例えば複
数個の磁気ヘッドに対して、デジタル情報を供給する際
に設けられている電流スイッチ回路をドライブするため
に、差動スイッチ回路の出力回路としてベースとコレク
タが抵抗を介して共通接続されているトランジスタを２
端子素子として使用することにより、チャンネル切替信
号レベルを小さくすると共に、高速のスイッチング動作
にも追従できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

デジタル情報を再生する装置として、フロッピーディ
スク，またはハードディスクを使用している装置では、
高密度の情報を記録するために磁気ヘッドに対して高速
で、かつ、比較的大きな電流出力を持ったスイッチング
回路が必要になる。

第３図は２チャンネルのスイッチング回路例を示した
もので、T₁₁,T₁₂,T₂₁,T₂₂はそれぞれ入力されたスイッ
チング信号V_X,V_Yによってオン・オフ制御されるトラン
ジスタ、T₁,T₂はチャンネル切替信号V₁,V₂によって制御
されるトランジスタ、L₁,L₂はデジタル情報を磁気ディ
スク等に記録する２チャンネルの磁気ヘッドコイルであ
る。

この回路例では、チャンネル切替信号V₁,V₂によって
情報を記録する２個の磁気ヘッドコイルL₁またはL₂が選
択され、デジタル情報がスイッチング信号V_X,V_Yによっ
て与えられることにより磁気ヘッドコイルL₁またはL₂に
流れる反対方向の電流I_X1,I_Y1またはI_X2,I_Y2を制御して
２値信号を磁気ディスクに記録するようにしている。

この場合、電流源Ｓの電流出力を磁気ヘッドコイルに
有効に供給するためには、スイッチング信号D_X,D_YのDC
レベルを下げることが要求されるが、チャンネル切替用
のトランジスタT₁,T₂がカスケード接続されていると、
スイッチング信号D_X,D_Yの直流レベルを下げることが困
難になり、記録波形に歪（飽和歪）が発生する。

そこで、第４図に示すように２チャンネルのスイッチ
ングトランジスタT₁₁,T₁₂及びT₂₁,T₂₂を直接電流源Ｓに
接続し、チャンネル毎に異なったスイッチング信号D_X1,
D_Y1及びD_X2,D_Y2を供給することが考えられる。

しかし、この場合は、例えば第５図に示すようにチャ
ンネル１が選択されているときは、このチャンネル側に
供給されているスイッチング信号D_1X,D_1Yに対して、選
択されていないチャンネル２にはこの信号レベルにより
低い信号D_2X,D_2Yをチャンネル２のスイッチングトラン
ジスタT₂₁,T₂₂に与える必要があるため、スイッチング
信号D_1X,D_1Y及びD_2X,D_2Yには記録情報と同時にチャンネ
ル切替のための情報を提供することが必要になる。

第６図はかかるスイッチング回路にスイッチング信号
を供給することができるドライブ回路を示したもので、
Q₁,Q₂は記録情報を含んでいるスイッチング情報信号
D_X0,D_Y0によって制御される一対のトランジスタ、D₁₁,D
₁₂及びD₂₁,D₂₂は抵抗R_Lと共に、スイッチング信号を出
力するための負荷となるダイオード、Q₁₀,Q₂₀はチャン
ネル選択用のトランジスタを示し、そのベース入力にチ
ャンネル選択信号V₁,V₂を供給することにより、２チャ
ンネルのスイッチング回路のドライブ回路を構成してい
る。

このドライブ回路は、チャンネル選択信号がV₁＞V₂に
なるとトランジスタQ₁₀が選択されて、スイッチング情
報信号V_X0,V_Y0が増幅されて出力端子C₁₁,C₁₂にスイッチ
ング信号D_1X,D_1Yとして出力され、また、チャンネル選
択信号がV₁＜V₂になると、トランジスタQ₂₀が選択さ
れ、スイッチング情報信号V_X0,V_Y0がチャンネル２のス
イッチング信号D_2X,D_2Yとして出力端子C₂₁,C₂₂に出力さ
れるように動作する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、チャンネル選択用のトランジスタQ₁₀,Q₂₀
のエミッア電位E₁,E₂は第２図に示すようにチャンネル
選択信号V₁,V₂のレベルよりV_BE（Q₁₀）,V_BE（Q₂₀）だけ
低い電圧となっている。

この状態で、トランジスタQ₁がオンとなったときにダ
イオードD₁₁に電流I_Cが流れ、ダイオードD₂₁の方に電流
が殆ど流れない条件として、ダイオードD₂₁の電位降下
をV_D21とすると E₁−I_C・R_L−V_D11＞E₂−V_D21 ∴E₁−E₂＞I_CR_L＋V_D11−V_D21 ……（１） とする必要がある。

ところで、一般に、この場合は、V_D11＝0.7＞V_D21＜
0.4Vとみなせるから、E₁−E₂の差、すなわち、チャンネ
ル選択信号のレベル差V₁−V₂は少なくともI_CR_L＋0.3V以
上必要になる。

一方、スイッチング信号D_1X,D_1YのDCレベルを、トラ
ンジスタQ₁,Q₂のコレクタ電位E_X,E_Yを基準として考察す
ると、スイッチング信号D_1Xの“H"レベルは第７図から E_X＋V_D11＋I_CR_L ……（２） となり、およそE_X＋1.0Vになる。

さらに、記録情報を持ったスイッチング情報信号V_X0,
V_Y0でオン・オフされるトランジスタQ₁,Q₂のスイッチン
グ速度は高速化が要求されるが、トランジスタQ₁（Q₂）
の負荷として浮遊容量C₀と抵抗R_L,及びダイオードD
₁₁（D₂₁）の交流抵抗r_e、すなわち、C₀・（R_L＋r_e）が
時定数として付加され、この値が大きい程、スイッチン
グ速度が低下する。

本発明は、かかる諸定数のうち、チャンネル選択信号
V₁,V₂のレベル差V₁−V₂をさらに小さくし、スイッチン
グ信号（D_1Y,D_1Y）の直流レベルを下げ、かつ、スイッ
チング速度もさらに高くできるようにすることを目的と
してなされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の差動スイッチ型のドライブ回路は、記録情報
によってスイッチングされるトランジスタの出力負荷と
して、ベースが共通接続され、かつ、この共通接続部に
抵抗を介してコレクタが接続されている一対のトランジ
スタを使用し、これ等の一対のトランジスタのエミッタ
からスイッチング信号を得るようにしたものである。

〔作用〕

ベースとコレクタが抵抗を介して共通接続されている
一対のトランジスタをスイッチング用のトランジスタの
出力回路に使用することによって、スイッチング速度を
早くすることができ、かつ、スイッチング回路に供給さ
れるスイッチング信号の直流レベルを低くすることがで
きるようになり、スイッチング回路のダイナミックレン
ジを大きくすることができる。

また、チャンネル選択のための信号のレベル差も小さ
くすることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す回路図を示したもの
で、Q₁,Q₂はスイッチング情報信号V_X0,V_Y0によって交互
にオン・オフされる差動対のトランジスタ、一点鎖線で
囲った10,20,30は端子T₁₁,T₁₂,T₂₁,T₂₂及びT₃₁,T₃₂から
３チャンネルのスイッチング信号D_1X,D_1Y,D_2X,D_2Y及びD
_3X,D_3Yを出力する出力回路（３チャンネル分）を示す。

各出力回路10,20,30は、チャンネル選択用のトランジ
スタQ₁₀,Q₂₀,Q₃₀を介して電源ラインV_Bに接続され、各
トランジスタのベースにはチャンネル選択信号V₁,V₂,V₃
が供給されている。

また、出力回路10（20）は、ベースが共通接続された
トランジスタQ₁₁,Q₂₁（Q₂₁,Q₂₂）が設けられており、そ
のコレクタは抵抗R_Lを介して共通接続されている。な
お、R_eはトランジスタQ₁（Q₂）のエミッタ抵抗、Ｓは電
流I_Cを供給する定電流源である。

なお、出力回路30も同様に構成されている。

本発明の差動スイッチ型のドライブ回路は上述したよ
うな構成とすることによって、３チャンネル分の磁気ヘ
ッドに対するスイッチング回路にスイッチング信号（D
_1X,D_1Y,D_2X,D_2Y,D_3X,D_3Y）を供給することができる。

すなわち、チャンネル選択信号V₁が他のチャンネル選
択信号V₂,V₃より高くなると、記録情報によってスイッ
チングされる差動対のトランジスタQ₁,Q₂によって出力
されるスイッチング信号が端子T₁₁,T₁₂からD_1X,D_1Yとし
て図示されていない第１のスイッチング回路に入力さ
れ、他のチャンネル２または３が選択されたときは、同
様に、出力回路20または出力回路30が能動化されて、第
2,または第３のチャンネル回路にスイッチング出力D_2X,
D_2Y及びD_3X,D_3Yが供給される。

以下、前記した第４図のスイッチング回路に適用され
るものとして、２チャンネルの回路動作について説明す
る。

今、チャンネル１が選択されたときの信号V₁,V₂が第
２図に示すようにV₁＞V₂のレベルであると、出力回路10
及び20の共通接続点の電位E₁,E₂はトランジスタQ₁₀,Q₂₀
のV_BE（エミッタ−ベース間電圧）だけ低下した点に設
定される。

そして、この状態でスイッチング用のトランジスタQ₁
がオンに制御されたときに、出力回路20のトランジスタ
Q₂₁が能動化（OFF）されない条件を求めると、 E₁−I_CR_L−V_CE（Q₁₁）＞E₂−V_BE（Q₂₁） であればよく、（V_CEはコレクタ−エミッタ電圧） E₁−E₂＞I_CR_L＋V_CE（Q₁₁）＋V_BE（Q₂₁） トランジスタQ₂₁がオフするときのV_BE（Q₂₁）を＜0.4
Vとすると、 E₁−E₂＞I_CR_L＋V_CE（Q₁₁）−0.4V ……（１） になるが、V_CE（Q₁₁）＝V_BE（Q₂₁）−I_CR_Lであるから、
E₁−E₂＞V_BE（Q₁₁）−0.4Vとなり、V_BE（Q₁₁）＝0.7Vと
すると E₁−E₂＞0.3V したがって、前記した第６図の場合に比較してI_CR_Lだ
け小さくすることができる。

すなわち、チャンネル選択信号のレベル差V₁−V₂は前
述したドライブ回路よりI_CR_Lだけ小さいレベルで動作さ
せることができる。

また、出力回路10から出力されるスイッチ信号D_1Xの
“H"レベルは、トランジスタQ₁のコレクタ電位E_Xに対し
てE_X＋V_CE（Q₁₁）であるが、V_CE（Q₁₁）＝V_BE（Q₂₁）−
I_CR_Lであるから、このスイッチング信号のDCレベルも前
記した第６図のものよりほぼI_CR_Lだけ低下し、およそ、
E_X＋0.7Vに低下する。

さらに、トランジスタQ₁のコレクタ側に付加されるイ
ンピーダンスは高域特性では浮遊容量C₀とトランジスタ
Q₁₁の交流エミッタ抵抗r_eとなるので、前述した第６図
のインピーダンスC₀・（R_L＋r_e）に対して（C₀・r_e）と
なり、小さくすることができる。そのため、スイッチン
グ情報信号V_X0,V_Y0に対してスイッチング速度を早くす
ることが可能になる。

なお、上記の動作説明はトランジスタQ₁がオンとなっ
たときのスイッチング信号D_1Xについて説明したが、ト
ランジスタQ₂がオンとなったときのスイッチング信号D
_1Yに対しても同様な動作となり、さらに他の出力回路20
のスイッチング信号D_2X,D_2Yについても同様であること
はいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の差動チャンネル型のドライブ回路は、上述し
たように、スイッチングトランジスタの出力回路として
能動的なトランジスタを負荷として使用するように構成
しているので、チャンネル選択信号のレベル差を小さく
することができると同時に、情報によってスイッチング
されるトランジスタをより高速で動作させることができ
るという効果がある。

また。スイッチング回路をドライブするスイッチング
信号のDCレベル（特に、“H"レベル）が従来のものより
低下するので、スイッチング回路におけるダイナミック
レンジが大きくなり、特に、誘導性の磁気ヘッド等に記
録電流を流すときは、正確な記録波形とすることができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す差動スイッチ型のドラ
イブ回路図、第２図は第１図の電圧レベルを示す波形
図、第３図、第４図はスイッチング回路の例を示す配線
図、第５図は第４図のスイッチング回路の信号レベルを
示す波形図、第６図は差動スイッチ型のドライブ回路の
先行技術を示す回路図、第７図は第６図の信号レベルを
示す波形図である。 図中、Q₁,Q₂はスイッチング用のトランジスタ、10（20,
30）は出力回路、Q₁₀（Q₂₀,Q₃₀）はチャンネル選択トラ
ンジスタ、D_1X,D_1Y（D_2X,D_2Y）はスイッチング信号、T
₁₁,T₁₂,T₂₁,T₂₂はスイッチング回路のトランジスタを示
す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング信号で交互にオン・オフされ
   る一対のトランジスタからなる差動型スイッチ回路と，
   前記差動型スイッチ回路の各コレクタにエミッタが接続
   され、ベースとコレクタが抵抗を介して共通接続されて
   いる一対のトランジスタからなる出力回路を複数個接続
   すると共に、前記出力回路の各々の共通接続部にエミッ
   タが接続され、コレクタが基準電源に接続されているチ
   ャンネル選択トランジスタを設け、前記チャンネル選択
   トランジスタのベースに供給されているチャンネル選択
   信号によって選択された前記出力回路からスイッチング
   信号が出力されるように構成されていることを特徴とす
   る差動スイッチ型のドライブ回路。