JP2723650B2 - 信号切替回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は信号切替回路に関する。

〔従来の技術〕

信号切替回路は制御して、動作点を変動させずに信号
を低インピーダンス信号源の動作をオン・オフさせる
が、特に切替時の出力電圧の直流レベル電圧変動が少な
く安定であることが望まれている。

従来この種の信号切替回路1bは、第５図に示すよう
に、共通エミッタが定電流節点Ｎに接続され、ベースに
は同一ベースバイアス電圧VBに正相と逆相のパルス電圧
v1,v2を加えた差動トランジスタQ1,Q2と、1.7Vの直流バ
イアスに重ねられた入力信号vinをベースに受けコレク
タが負荷抵抗RLを介して電源点Ｈに接続する信号源トラ
ンジスタQLと、節点Ｍに接続するベースが差動トランジ
スタの一方のトランジスタQ1のコレクタ及び信号トラン
ジスタQLのコレクタに接続し、コレクタが電源点Ｈに、
エミッタが差動トランジスタの他方のトランジスタQ2の
コレクタに接続すると共に出力端子０に接続するエミッ
タホロワの出力トランジスタQ0を有している。

上述した回路は、低インピーダンス信号源の動作を制
御して直流動作点を変動させずにコンデンサＣを介して
次段のAGC増幅器３に入力する交流出力信号のv0をオン
・オフさせている。

つまり、第６図に示すように共通のベースバイアス電
圧VBに対して第１のトランジスタQ1のベース電圧v1が
“L"電圧，第２のトランジスタQ2のベース電圧v2が“H"
電圧である時点to以前では、出力トランジスタQ0に電流
IOが流れている為、出力トランジスタQ0はエミッタホロ
ワとして作動し、出力端子０は低インピーダンスにな
る。

逆にトランジスタQ1のベース電圧v1が“H"電圧，トラ
ンジスタQ2のベース電圧v2が“L"電圧となる時点t2〜t3
時間は、出力端子０に接続されたコンデンサＣに充電さ
れた電位が保持され、出力トランジスタQ0のベース電圧
VMが低下してトランジスタQ0はカットオフになる為、出
力端子０は高インピーダンスに切替わる。

従って出力電圧VOには時点t2とt3の期間は交流出力信
号v0は重ならず、次段のAGC増幅器３に入力しない。

次に第７図は第５図の回路の各部信号のタイミング図
である。

ここで、トランジスタQ1のパルスベース電圧v1が“L"
電圧から“H"電圧へ、トランジスタQ2のパルスベース電
圧v2が“H"電圧から“L"電圧に切替わる場合、つまり出
力端子０が低インピーダンスから高インピーダンスに切
替わる場合について説明する。

パルスベース電位v2が“H"電圧から“L"電圧に向って
時点t0から移行するに伴ない、トランジスタQ2のコレク
タ電流I2は減少し、同時にトランジスタQ1のコレクタ電
流I1は増加する。

そこでトランジスタQ0のベース電圧VMが低下し始める
が、出力端子０にはコンデンサＣが接続されているの
で、出力端子０を初期状態の電圧に保持しようとしてト
ランジスタQ0のベース・エミッタ電圧VBEOが減少し出力
トランジスタQ0はカットオフ状態になり、エミッタ電流
IEQが減少する。

この時にはまだトランジスタQ2のコレクタ電流I2が流
れている為、出力電流IOは電流IEOから電流I2を差引い
た値となる。

そして、出力端子０に接続されたコンデンサＣの電荷
q6を放電し、出力端子０の電位をΔv1だけ下降させる。

その後徐々にトランジスタQ2のコレクタ電流I2が減少
し定常状態では、両電流I2とIEOが零になって、コンデ
ンサＣの電荷q6の放電は止まる。

この放電量q6による出力端子０の電圧変動Δv1は出力
電流IOの時点t0〜t3までの積分値である電荷q6をコンデ
ンサＣで除した値となる。

この結果、出力トランジスタQ0とトランジスタQ2はカ
ットオフになり、出力端子０にはコンデンサＣが接続さ
れている為、出力端子０は高インピーダンスとなり、こ
の電圧変動Δv1が、その後も保持される事になる。

逆に、トランジスタQ1のベース電圧v1が“H"電圧から
“L"電圧へ、トランジスタQ2のベース電圧v2が“L"電圧
から“H"電圧に切替わる場合の時点t4付近から以後につ
いても同様に電荷q7,q8の放電量が起り電圧変動Δv2,Δ
v3が生ずる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の信号切替回路は、第７図に示すよう
に、出力トランジスタのエミッタ電流の減少時のタイミ
ングと、差動増幅用の第２のトランジスタのコレクタ電
流の減少時のタイミングとの間で差があるので、その差
電流が出力電流となって出力端子に接続されたコンデン
サの電荷を放電し、出力端子の電圧を下降させてしま
う。

この結果、従来の信号切替回路においては、高，低イ
ンピーダンス状態の切替時に直流動作点に電圧変動が発
生するという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の信号切替回路は、ベースに入力信号が印加さ
れるエミッタ（ソース）ホロア型の出力トランジスタ
と、エミッタ（ソース）を定電流源に接続し、コレクタ
（ドレイン）を前記出力トランジスタのベース（ゲー
ト）に接続した第１のトランジスタと、 エミッタ（ソース）を前記定電流源に接続し、コレク
タ（ドレイン）を前記出力トランジスタのエミッタ（ソ
ース）及び出力端子に接続し、前記第１のトランジスタ
と差動トランジスタを構成する第２のトランジスタと、
前記出力端子に接続したコンデンサと、エミッタ（ソー
ス）を前記第１及び第２のトランジスタの共通エミッタ
（ソース）に接続した第３のトランジスタとを備え、前
記第３のトランジスタのベース（ゲート）に前記第１及
び第２のトランジスタの各ベース（ゲート）に印加され
る各バイアス電圧より高く、かつ前記差動トランジスタ
の差動増幅動作範囲の上現値よりも低い電圧が印加さ
れ、前記第１及び第２のベース（ゲート）に互いに逆位
相で前記第１及び第２のトランジスタのオン・オフを制
御するパルス電圧が印加され、前記第２のトランジスタ
及び前記出力トランジスタがオンするときは、前記入力
信号が前記出力トランジスタを介して前記出力端子に伝
播し、前記第１のトランジスタがオンするときは前記入
力信号が前記出力端子に伝播しないことを特徴としてい
る。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の回路図である。

信号切替回路１は、第５図の従来の信号切替回路1bの
電源端子Ｈと定電流節点Ｎ間にバイアス電流I3を流すバ
イアス電流部２を挿入している点が異っている。

ここでバイアス電流部２は、エミッタが定電流節点Ｎ
にコレクタが電源端子Ｈに接続され、トランジスタQ1,Q
2のバイアス電圧VBより高く所定のベースバイアス電圧V
Aが供給されるバイアストランジスタQ3を有している。

ここでバイアス電圧VAは、トランジスタQ1,Q2のベー
スバイアス電圧VBよりも高くかつ差動増幅動作範囲上限
の４・Ｋ・T/qよりも高過ない値に設定されている。

なお、Ｋはボルツマン定数,Tは絶対温度,qは電子電荷
量である。

第２図及び第３図は第１図の回路の動作を説明するた
めの各部信号の波形図とタイミング図である。

信号源トランジスタQLのベース交流入力信号vinは、
差動トランジスタQ1,Q2のベースに入力するパルス信号v
1,v2によって時点t2,t4でオン・オフされて，出力端子
Ｏの交流分voとして出力する。

ここで、第１のトランジスタQ1のパルスベース電圧v1
がバイアス電圧VBに乗って“L"から“H"電圧へ、第２の
トランジスタQ2のベース電圧v2が“H"電圧から“L"電圧
に切替わる場合、つまり、出力端子０が低インピーダン
スから高インピーダンスに切替わる場合について説明す
る。

第３図に示すように、時点toからベース電圧v2が“H"
電圧から“L"電圧へ移行する時、バイアス電流部２のト
ランジスタQ3のベース電圧VAは第１及び第２のトランジ
スタQ1,Q2に供給されるベースバイアス電圧VBよりも高
めにかつ差動トランジスタQ1,Q2の増幅動作範囲内に設
定されている為、第２のトランジスタQ2のコレクタ電流
I2が減少すると同時にトランジスタQ3のコレクタ電流I3
が時点t2に近づくにつれて増幅する。

このとき、出力端子０にはコンデンサが接続されてい
る為、出力端子の電圧VOは切替わる前の電圧VOLを保持
し、かつ出力トランジスタQ0ベース電圧VMはトランジス
タQ1がまだ動作していない為に切替わる前の電圧が設定
されているので、出力トランジスタQ0のベース・エミッ
タ電圧VBEOは切替わる前の電圧と等しくなり、出力トラ
ンジスタQ0のエミッタ電流IEOは切替わる前の電流値と
同じ電流が流れようとする。

その為、トランジスタQ2のコレクタ電流I2及びトラン
ジスタQ0のエミッタ電流IEOとの間に出力差電流IOが発
生する。

この出力差電流IOが出力端子Ｏに接続されたコンデン
サＣに電荷q1を充電させる為、出力端子Ｏの電圧voは上
昇を始める。

時点t1からトランジスタQ1が動作し始め、コレクタ電
流I1が増加する為、出力トランジスタQ0のベース電位VM
が下降し、出力トランジスタQ0のベース電圧VBEOが減少
し、エミッタ電流IEOが減少する。

このエミッタ電流IEOの減少の傾きとトランジスタQ2
のコレクタ電流I2の減少の傾きに差がある為、やがて出
力トランジスタQ0のエミッタ電流IEOはコレクタ電流I2
よりも少なくなり、時点t1から逆の差電流IOが流れコン
デンサＣから電荷q2を放電する。

そこで時点t1から出力端子Ｏに接続されたコンデンサ
Ｃから放電が開始される為、出力端子Ｏの電圧VOは下降
を始める。この下降は、両電圧IEOと12が零になるまで
続きやがて定常状態となる。

この結果、出力トランジスタQ0,トランジスタQ2はカ
ットオフになり、出力端子Ｏは高インピーダンスとな
り、時点t3までの電圧VOHは時点t0での電圧VOLに差電圧
ΔV1とΔV2を加えた値となる。

ここで差電圧ΔV1とΔV2は方向が逆であり、その和が
零となる様にトランジスタQ3のベース電圧VAを例えば共
通ベース電圧VBの1.5V〜1.9Vの間に設定する事で、出力
端子電圧VOLとVOHを等しくすることができる。

また、トランジスタのベース電圧v1が“H"電圧から
“L"電圧へ，トランジスタQ2のベース電圧がv2が“L"電
圧から“H"電圧に切替わる場合、つまり出力端子Ｏが高
インピーダンスから低インピーダンスに切替わる時点t4
からt7についても、同様であり、出力端子Ｏの直流電圧
VOの変動を減少することができる。

第４図は本発明の第２の実施例の回路図である。

信号切替回路1aは、第１図の信号切替回路１の差動ト
ランジスタQ1,Q2及びバイアス電流トランジスタQ3の各
エミッタと定電流節点Ｎとの間にそれぞれダイオードを
D1〜D3順方向に接続している。

この実施例では、バイアス電流部のバイアス電圧VAが
ダイオードの順電圧分だけ高く設定できる。

またダイオードの代りに抵抗を入れると差動トランジ
スタの増幅動作範囲が大きくなりVAの設定がし易い。

上述の実施例では、バイポーラトランジスタについて
述べたが、MOS電界効果トランジスタを用いても同様の
効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、同一バイアス電圧VBに
互いに逆位相のパルスを入力するベースを有する差動ト
ランジスタのエミッタを共に接続する定電流節点Ｎに、
バイアス電圧VBよりわずかに高いベースバイアス電圧VA
を入力するトランジスタのエミッタを接続して切替時の
出力電圧変動を減少させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の回路図、第２図，第３
図は第１図の回路の動作を説明するためのタイミング
図、第４図は本発明の第２の実施例の回路図、第５図は
従来の信号切替回路の一例の回路図、第６図，第７図は
第５図の回路の動作を説明するためのタイミングであ
る。 1,1a……信号切替回路、２……バイアス電流部、Q1,Q2
……差動トランジスタ、Q0……出力トランジスタ、Q3…
…バイアストランジスタ、Ｈ……電源端子、vin……入
力信号、v1,v2……ベースパルス電圧、VA……バイアス
ベース電圧、Ｎ……定電流節点、Ｏ……出力端子、VO…
…出力端子の電圧、D1〜D3……ダイオード。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースに入力信号が印加されるエミッタ
   （ソース）ホロア型の出力トランジスタと、 エミッタ（ソース）を定電流源に接続し、コレクタ（ド
   レイン）を前記出力トランジスタのベース（ゲート）に
   接続した第１のトランジスタと、 エミッタ（ソース）を前記定電流源に接続し、コレクタ
   （ドレイン）を前記出力トランジスタのエミッタ（ソー
   ス）及び出力端子に接続し、前記第１のトランジスタと
   差動トランジスタを構成する第２のトランジスタと、 前記出力端子に接続したコンデンサと、 エミッタ（ソース）を前記第１及び第２のトランジスタ
   の共通エミッタ（ソース）に接続した第３のトランジス
   タとを備え、 前記第３のトランジスタのベース（ゲート）に前記第１
   及び第２のトランジスタの各ベース（ゲート）に印加さ
   れる各バイアス電圧より高く、かつ前記差動トランジス
   タの差動増幅動作範囲の上現値よりも低い電圧が印加さ
   れ、 前記第１及び第２のベース（ゲート）に互いに逆位相で
   前記第１及び第２のトランジスタのオン・オフを制御す
   るパルス電圧が印加され、前記第２のトランジスタ及び
   前記出力トランジスタがオンするときは、前記入力信号
   が前記出力トランジスタを介して前記出力端子に伝播
   し、前記第１のトランジスタがオンするときは前記入力
   信号が前記出力端子に伝播しないことを特徴とする信号
   切替回路。
2. 【請求項２】前記差動トランジスタの共通エミッタ（ソ
   ース）及び前記第３のトランジスタのエミッタ（ソー
   ス）と前記定電流源との間にエミッタ（ソース）インピ
   ーダンスを設けたことを特徴とする請求項１記載の信号
   切替回路。