JP3234159B2 - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JP3234159B2
JP3234159B2 JP18486496A JP18486496A JP3234159B2 JP 3234159 B2 JP3234159 B2 JP 3234159B2 JP 18486496 A JP18486496 A JP 18486496A JP 18486496 A JP18486496 A JP 18486496A JP 3234159 B2 JP3234159 B2 JP 3234159B2
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents

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  • Logic Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路に関し、
特に集積回路の出力回路に係わる。
【0002】
【従来の技術】図6は、集積回路に設けられた従来の出
力回路を示す。集積回路内で生成された入力信号Sは、
バッファB1を介して、NPNトランジスタQ1のベー
スに供給される。トランジスタQ1のコレクタは抵抗R
2を介して電源電位に接続される。トランジスタQ1の
エミッタは抵抗R1を介して接地されるとともに、NP
NトランジスタQ2のベースに接続される。トランジス
タQ2のエミッタは接地され、トランジスタQ2のコレ
クタは出力端子に接続される。出力端子には、外部負荷
が接続される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このオープンコレクタ
回路において、トランジスタQ2は飽和領域で動作する
ように設計されている。ただし、トランジスタQ2が飽
和領域に達するまでは、トランジスタQ1のベース電流
にhfeの2乗を掛けた電流がトランジスタQ2に流れ
る。
【0004】そのため、入力信号Sがハイレベルからロ
ーレベルになり出力端子の電位が立ち下がる時、トラン
ジスタQ2は活性領域にあるため、トランジスタQ2の
ベース電流のhfe倍の過電流がトランジスタQ2に流
れる。図7は、出力回路の立ち下がり時にトランジスタ
Q2を流れている電流の波形を示す。これは、シミュレ
ーションにより得たものである。図7に示す、出力回路
の立ち下がり時に過電流が生じてしまう。この過電流に
より、接地電位が浮き上がったり、ノイズが発生すると
いう問題が生じる。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、出力回路の立ち下がり時に流れる過電流を削減し
て、接地電位が浮き上がりノイズが発生することを防止
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の出力回路は、出力端子と接地電位間に設け
られた第1のトランジスタと、第1のトランジスタのベ
ースと電源間にダーリントン接続された第2のトランジ
スタと、第1のトランジスタのベースと接地電位間に設
けられ、ゲートが出力端子に接続され、出力端子の電位
が立ち下がり始めた時に導通し第1のトランジスタのベ
ース電流を削減するNチャネルトランジスタと、第2の
トランジスタのベースと第1のトランジスタのベース間
に設けられ、ゲートが出力端子に接続され、出力端子の
電位が立ち下がると導通し第1のトランジスタのベース
電流を削減するPチャネルトランジスタとを具備する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の第1の実施例を
示す。図1に示す回路は、図6に示した従来の回路にP
チャネルトランジスタM1とNチャネルトランジスタM
2を付加したものである。
【0008】すなわち、例えば集積回路内で生成された
入力信号Sは、バッファB1を介してNPNトランジス
タQ1のベースに供給される。トランジスタQ1のコレ
クタは抵抗R2を介して電源電位に接続され、トランジ
スタQ1のベースにはPチャネルトランジスタM1のソ
ースが接続される。トランジスタM1のドレインはトラ
ンジスタQ2のベースに接続され、トランジスタM1の
ゲートはトランジスタQ2のコレクタに接続される。ま
た、NチャネルトランジスタM2のドレインはトランジ
スタQ2のベースに接続され、トランジスタM2のソー
スは接地され、トランジスタM2のゲートはトランジス
タQ2のコレクタに接続される。トランジスタのQ1の
エミッタは抵抗R1を介して接地されるとともに、NP
NトランジスタQ2のベースに接続される。トランジス
タQ2のエミッタは接地され、トランジスタQ2のコレ
クタは出力端子に接続される。出力端子には、外部負荷
が接続される。
【0009】この回路において、入力信号Sがハイレベ
ルである場合、トランジスタQ1、Q2はオフしてお
り、出力端子はハイレベルにある。トランジスタM2は
オンするが、トランジスタQ1はオフしており、トラン
ジスタM2には電流が流れない。よって、入力信号Sが
ハイレベルの時、図1に示した回路は図6に示した従来
の回路と同等の動作をする。
【0010】入力信号Sがハイレベルからローレベルに
なる時、トランジスタQ2はオンするが初めは活性領域
にある。このとき、すなわち出力電位であるトランジス
タQ2のコレクタ電位が立ち下がり始めたときは、トラ
ンジスタM2はオンしており、トランジスタQ1のエミ
ッタ電流はトランジスタM2を流れる。そのため、トラ
ンジスタQ2のベース電流は減り、トランジスタQ2の
コレクタ電流を減らすことができる。
【0011】出力電位すなわちトランジスタQ2のコレ
クタ電位が下がると、トランジスタM2がオフし、トラ
ンジスタM1がオンするようになる。トランジスタM1
がオンすると、トランジスタQ1のベースに供給されて
いた電流はトランジスタM1を介してトランジスタQ2
のベースに直接流れるようになる。トランジスタM1が
オンする前は入力信号をトランジスタQ1によりhfe
倍した電流がトランジスタQ2のベースに供給されてい
たため、トランジスタQ2のベース電流は減ることにな
る。その結果、トランジスタQ2のコレクタ電流を減ら
すことができる。
【0012】図2は、本実施例の回路の立ち下がり時に
トランジスタQ2が流している電流の波形を示す。これ
はシミュレーションにより求めたものである。図7に示
した従来の回路におけるシミュレーション結果と比較し
てピーク電流が削減されていることが分かる。
【0013】このように、トランジスタM1、M2を挿
入することにより、出力回路すなわち出力端子から出力
される電圧の立ち下がり時にトランジスタQ2のベース
電流を減らして、ピーク電流を削減することができる。
【0014】また、トランジスタQ2が飽和領域に到達
した場合、トランジスタM1のオン抵抗とトランジスタ
M1を流れる電流により生じる電圧によりトランジスタ
Q1はオンする。このように、トランジスタQ2が飽和
領域に達すると、本実施例の回路は図6に示した従来の
回路と同様の動作をする。
【0015】なお、抵抗R2がなくトランジスタQ1の
コレクタが直接電源電位に接続されていてもよい。ま
た、抵抗R1がなくてもピーク電流削減効果を得ること
ができる。
【0016】図3は、本発明の第2の実施例を示す。以
下、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略
する。図3(a)に示した回路は、図1に示した回路か
らトランジスタM1を除いたものであり、図3(b)に
示した回路は、図1に示した回路からトランジスタM2
を除いたものである。
【0017】図3(a)に示した回路において、出力回
路の出力電位が立ち下がり始めた時にトランジスタM2
がオンしているため、トランジスタQ1のエミッタ電流
の大部分がトランジスタM2を流れ、トランジスタQ2
のベースには一部しか流れない。その結果、出力回路の
立ち下がり時にトランジスタQ2のコレクタ電流を削減
し、過電流を減らすことができる。
【0018】また、図3(b)に示した回路では、出力
回路の出力電位が立ち下がり、トランジスタQ2のコレ
クタ電位が下がると、トランジスタM1がオンする。そ
の結果、トランジスタQ1のベースに供給されていた電
流はトランジスタM1を介してトランジスタQ2のベー
スに直接流れるようになる。トランジスタM1がオンす
る前は入力信号をトランジスタQ1によりhfe倍した
電流がトランジスタQ2のベースに供給されていたた
め、トランジスタQ2のベース電流を減らすことができ
る。その結果、トランジスタQ2のコレクタ電流を削減
し、過電流を減らすことができる。
【0019】なお、図3(a)(b)に示した回路にお
いて、入力信号がハイレベルあるいはローレベルである
場合は、図6に示した回路と同様の動作を行う。図4
は、本発明の第3の実施例を示す。図1に示した実施例
はダーリントン接続されたオープンコレクタ回路に本発
明を適用したものであるのに対し、本実施例は1個のト
ランジスタのみにより構成されたオープンコレクタ回路
に本発明を適用したものである。
【0020】すなわち、例えば集積回路内の他のブロッ
クで生成された入力信号Sは、バッファB1を介して、
NPNトランジスタQ2のベースに供給される。Nチャ
ネルトランジスタM2のドレインはトランジスタQ2の
ベースに接続され、トランジスタM2のソースは接地さ
れ、トランジスタM2のゲートはトランジスタQ2のコ
レクタに接続される。トランジスタQ2のベースは抵抗
R1を介して接地される。トランジスタQ2のエミッタ
は接地され、トランジスタQ2のコレクタは出力端子に
接続される。出力端子には、外部負荷が接続される。
【0021】本実施例において、出力回路の立ち下がり
時にトランジスタM2がオンしているため、入力信号S
の大部分がトランジスタM2を流れ、トランジスタQ2
のベースには一部しか流れない。その結果、立ち下がり
時にトランジスタQ2のコレクタ電流を削減し、過電流
を減らすことができる。
【0022】図5は、本発明の第4の実施例を示す。図
5(a)は、ダーリントン接続された出力トランジスタ
がプッシュプル配置された回路に本発明を適用した回路
例を示す。
【0023】図5(a)に示した回路において、入力信
号Sは、NPNトランジスタQ1のベースに供給され
る。トランジスタQ1のコレクタは電源電位に接続され
る。トランジスタQ1のベースにはPチャネルトランジ
スタM1のソースが接続され、トランジスタM1のドレ
インはトランジスタQ2のベースに接続され、トランジ
スタM1のゲートはトランジスタQ2のコレクタに接続
される。また、NチャネルトランジスタM2のドレイン
はトランジスタQ2のベースに接続され、トランジスタ
M2のソースは接地され、トランジスタM2のゲートは
トランジスタQ2のコレクタに接続される。トランジス
タQ1のエミッタは抵抗R1を介して接地されるととも
に、NPNトランジスタQ2のベースに接続される。ト
ランジスタQ2のエミッタは接地され、トランジスタQ
2のコレクタは出力端子に接続される。また、信号Sの
反転信号/SはNPNトランジスタQ3のベースに供給
され、トランジスタQ3のコレクタは電源電位に接続さ
れ、トランジスタQ3のエミッタはトランジスタQ4の
ベースに接続される。トランジスタQ4のコレクタは電
源電位に接続され、トランジスタQ4のエミッタは出力
端子に接続される。出力端子には、外部負荷が接続され
る。
【0024】図5(a)に示した回路は、入力信号Sの
立ち下がり時に図1に示した回路と同様に動作するた
め、立ち下がり時にトランジスタQ2を流れるピーク電
流を削減することができる。
【0025】図5(b)は、図4に示した回路に対し出
力端子と電源電位間にPNPトランジスタを設けたもの
である。すなわち、PNPトランジスタQ5のベースは
バッファB1の出力端子に接続され、コレクタは出力端
子に接続され、エミッタは電源電位に接続される。
【0026】図5(b)に示した回路は、入力信号Sの
立ち下がり時に図4に示した回路と同様に動作するた
め、立ち下がり時にトランジスタQ2を流れるピーク電
流を削減することができる。
【0027】このように、本発明はオープンコレクタ回
路だけでなくプッシュプル回路などそれ以外の出力回路
に対しても適用することができる。また、本発明は上記
の実施例に限定されるものではなく、例えば、図5
(b)においてトランジスタQ5に代えて抵抗を出力端
子と電源電位間に設けた回路でもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力回路の立ち下がり時に出力トランジスタのベースに
供給される電流が削減されるため、出力回路の立ち下が
り時に出力トランジスタを流れる過電流を減らして、接
地電位の浮き上がりやノイズの発生を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図。
【図2】本発明の第1の実施例における過電流の波形を
示す図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図。
【図4】本発明の第3の実施例を示す回路図。
【図5】本発明の第4の実施例を示す回路図。
【図6】従来例を示す回路図。
【図7】従来例における過電流の波形を示す図。
【符号の説明】
Q1,Q2…NPNトランジスタ、 M1…Pチャネルトランジスタ、 M2…Nチャネルトランジスタ、 R1,R2…抵抗、 B1…バッファ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 学 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力端子と接地電位間に設けられた第1
    のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのベースと電源間にダーリント
    ン接続された第2のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのベースと接地電位間に設けら
    れ、ゲートが前記出力端子に接続され、前記出力端子の
    電位が立ち下がり始めた時に導通し前記第1のトランジ
    スタのベース電流を削減するNチャネルトランジスタ
    と、 前記第2のトランジスタのベースと前記第1のトランジ
    スタのベース間に設けられ、ゲートが前記出力端子に接
    続され、前記出力端子の電位が立ち下がると導通し前記
    第1のトランジスタのベース電流を削減するPチャネル
    トランジスタとを具備することを特徴とする出力回路。
  2. 【請求項2】 出力端子と接地電位間に設けられた第1
    のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのベースと接地電位間に設けら
    れ、ゲートが前記出力端子に接続され、前記出力端子の
    電位が立ち下がり始めた時に導通し前記第1のトランジ
    スタのベース電流を削減するNチャネルトランジスタと
    を具備することを特徴とする出力回路。
  3. 【請求項3】 出力端子と接地電位間に設けられた第1
    のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのベースと電源間にダーリント
    ン接続された第2のトランジスタと、 前記第2のトランジスタのベースと前記第1のトランジ
    スタのベース間に設けられ、ゲートが前記出力端子に接
    続され、前記出力端子の電位が立ち下がると導通し前記
    第1のトランジスタのベース電流を削減するPチャネル
    トランジスタとを具備することを特徴とする出力回路。
  4. 【請求項4】 前記第1のトランジスタのベースと接地
    電位間に接続された抵抗をさらに具備することを特徴と
    する請求項1、2、3記載の出力回路。
  5. 【請求項5】 前記第1のトランジスタは、オープンコ
    レクタ回路を構成することを特徴とする請求項1、2、
    3記載の出力回路。
  6. 【請求項6】 前記出力端子と電源間にダーリントン接
    続された第3のトランジスタ及び第4のトランジスタを
    さらに具備し、プッシュプル回路を構成することを特徴
    とする請求項1記載の出力回路。
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