JP3241122B2 - バイアス回路 - Google Patents
バイアス回路Info
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- JP3241122B2 JP3241122B2 JP28337792A JP28337792A JP3241122B2 JP 3241122 B2 JP3241122 B2 JP 3241122B2 JP 28337792 A JP28337792 A JP 28337792A JP 28337792 A JP28337792 A JP 28337792A JP 3241122 B2 JP3241122 B2 JP 3241122B2
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- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路などに
用いるバイアス回路に関する。
用いるバイアス回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、集積化されたIIL回路には図2
に示すような電圧バイアス回路が用いられている。以下
に、従来の電圧バイアス回路について説明する。
に示すような電圧バイアス回路が用いられている。以下
に、従来の電圧バイアス回路について説明する。
【0003】図2は従来の電圧バイアス回路の回路図で
ある。図2において、電源1は抵抗2の一端と、エミッ
タに出力端子3が接続されるトランジスタ4のコレクタ
に接続され、抵抗2の他端はトランジスタ4のベースと
トランジスタ5のコレクタおよびベースに接続されてい
る。このトランジスタ5のエミッタはトランジスタ6の
コレクタおよびベースに接続され、さらに、このトラン
ジスタ6のエミッタは、エミッタが接地されるトランジ
スタ7のコレクタおよびベースに接続されている。
ある。図2において、電源1は抵抗2の一端と、エミッ
タに出力端子3が接続されるトランジスタ4のコレクタ
に接続され、抵抗2の他端はトランジスタ4のベースと
トランジスタ5のコレクタおよびベースに接続されてい
る。このトランジスタ5のエミッタはトランジスタ6の
コレクタおよびベースに接続され、さらに、このトラン
ジスタ6のエミッタは、エミッタが接地されるトランジ
スタ7のコレクタおよびベースに接続されている。
【0004】上記構成により、以下、その動作を説明す
る。出力端子3の電圧は、トランジスタ5,6,7のベ
ースとエミッタ間電圧(以下、VBE5 ,VBE6 ,VBE7
という)の和と、トランジスタ4のベースとエミッタ間
電圧(以下VBE4 という)との差電圧(VBE5 +VBE6
+VBE7 −VBE4 )となる。
る。出力端子3の電圧は、トランジスタ5,6,7のベ
ースとエミッタ間電圧(以下、VBE5 ,VBE6 ,VBE7
という)の和と、トランジスタ4のベースとエミッタ間
電圧(以下VBE4 という)との差電圧(VBE5 +VBE6
+VBE7 −VBE4 )となる。
【0005】ここで、一般に、トランジスタのベースと
エミッタ間電圧(以下VBEという)は、次の(1)式で
与えられることはすでに知られている。 VBE=(k・T/q)・ln(IE /IS )・・・(1) この関係式を、上記構成の回路に当てはめると、(V
BE5 +VBE6 +VBE7 )は、次の(2)式のようにな
る。
エミッタ間電圧(以下VBEという)は、次の(1)式で
与えられることはすでに知られている。 VBE=(k・T/q)・ln(IE /IS )・・・(1) この関係式を、上記構成の回路に当てはめると、(V
BE5 +VBE6 +VBE7 )は、次の(2)式のようにな
る。
【0006】 (VBE5 +VBE6 +VBE7 ) =(k・T/q)・ln{(IE5・IE6・IE7)/(IS )3 } ・・・(2) このとき、トランジスタ5,6,7に流れる電流は同じ
なので、 IE5=IE6=IE7=IE とすると、(2)式は(3)式のようになる。
なので、 IE5=IE6=IE7=IE とすると、(2)式は(3)式のようになる。
【0007】 (VBE5 +VBE6 +VBE7 ) =3・(k・T/q)・ln(IE /IS )・・・(3) この(3)式を用いると、出力端子3の電圧は次の
(4)式のような関係を持つ結果になる。
(4)式のような関係を持つ結果になる。
【0008】 (VBE5 +VBE6 +VBE7 )−VBE4 =(k・T/q)・{3ln(IE /IS ) −ln(IE4/IS )}・・・・・(4)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、出力端子3に接続されるIIL回路など
のバイアス電流が温度特性を持つため、温度によってト
ランジスタ4のエミッタ電流IE4が変化する。つまり、
(4)式より、このエミッタ電流IE4の変化で、出力端
子3の電圧が変化するという問題があった。
来の構成では、出力端子3に接続されるIIL回路など
のバイアス電流が温度特性を持つため、温度によってト
ランジスタ4のエミッタ電流IE4が変化する。つまり、
(4)式より、このエミッタ電流IE4の変化で、出力端
子3の電圧が変化するという問題があった。
【0010】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、バイアス電流が温度によって変動しても、出力端子
に電圧変動が起こらないバイアス回路を提供することを
目的とする。
で、バイアス電流が温度によって変動しても、出力端子
に電圧変動が起こらないバイアス回路を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のバイアス回路は、電流源と第1のトランジス
タのコレクタを接続し、前記第1のトランジスタのベー
スと、第2のトランジスタのベースおよびコレクタと、
第3のトランジスタのコレクタとを接続した第1の回路
を設け、第4のトランジスタのベースおよびコレクタと
第5のトランジスタのエミッタを接続し、前記第5のト
ランジスタのベースおよびコレクタと第6のトランジス
タのコレクタを接続した第2の回路を設け、前記第1、
第2および第6のトランジスタのエミッタを電源に接続
し、前記第1および第2の回路を前記電源に対して互い
に並列接続し、前記第1のトランジスタのコレクタを前
記第6のトランジスタのベースに接続し、前記第3のト
ランジスタのベースを前記第4のトランジスタのベース
およびコレクタに接続し、前記第6のトランジスタのベ
ースとコレクタをコンデンサを介して接続し、前記第6
のトランジスタのコレクタから出力を取り出す構成とし
たものである。
に本発明のバイアス回路は、電流源と第1のトランジス
タのコレクタを接続し、前記第1のトランジスタのベー
スと、第2のトランジスタのベースおよびコレクタと、
第3のトランジスタのコレクタとを接続した第1の回路
を設け、第4のトランジスタのベースおよびコレクタと
第5のトランジスタのエミッタを接続し、前記第5のト
ランジスタのベースおよびコレクタと第6のトランジス
タのコレクタを接続した第2の回路を設け、前記第1、
第2および第6のトランジスタのエミッタを電源に接続
し、前記第1および第2の回路を前記電源に対して互い
に並列接続し、前記第1のトランジスタのコレクタを前
記第6のトランジスタのベースに接続し、前記第3のト
ランジスタのベースを前記第4のトランジスタのベース
およびコレクタに接続し、前記第6のトランジスタのベ
ースとコレクタをコンデンサを介して接続し、前記第6
のトランジスタのコレクタから出力を取り出す構成とし
たものである。
【0012】
【作用】上記構成により、第6のトランジスタのコレク
タに接続される負荷が変動し、出力より取り出す電流が
変化したとしても、変動した電流は、第5、第4のトラ
ンジスタへ伝えられ、第3、第4のトランジスタと、第
1、第2のトランジスタで作られる回路により、変化し
た電流がそのまま伝えられ、第6のトランジスタのベー
スへ供給される電流を変化させるので、第6のトランジ
スタにより、変化した電流分を打ち消す方向へ電流が増
減する結果、第5と第4のトランジスタには常に一定の
電流が流れることになり、出力電圧は一定に保たれる。
タに接続される負荷が変動し、出力より取り出す電流が
変化したとしても、変動した電流は、第5、第4のトラ
ンジスタへ伝えられ、第3、第4のトランジスタと、第
1、第2のトランジスタで作られる回路により、変化し
た電流がそのまま伝えられ、第6のトランジスタのベー
スへ供給される電流を変化させるので、第6のトランジ
スタにより、変化した電流分を打ち消す方向へ電流が増
減する結果、第5と第4のトランジスタには常に一定の
電流が流れることになり、出力電圧は一定に保たれる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例における電
圧バイアス回路の回路図である。次のように構成されて
いる。 この図1に示すバイアス回路では、トランジスタ
列と出力トランジスタと電流経路と電流源で構成されて
いる。前記トランジスタ列は、複数個のトランジスタ1
7,18を備え、その内の一のトランジスタ17のベー
スと他のトランジスタ18のエミッタとを順次接続した
列の一端を第1の電源(接地)に接続して電流を与え、
この列の他端に電圧を生成するように構成されている。
出力トランジスタは、トランジスタ14で構成されてお
り、エミッタを第2の電源としての電源11に接続しコ
レクタを前記トランジスタ列の前記他端であるトランジ
スタ18の側に接続されている。トランジスタ14のコ
レクタ・ベース間には発振現象防止用のコンデンサ20
が接続されている。トランジスタ14のコレクタと前記
トランジスタ列の前記他端との接続部に出力端子19が
接続されている。 前記電流経路は、トランジスタ16と
トランジスタ12,13とで構成されており、前記トラ
ンジスタ列の一トランジスタの例えばトランジスタ17
のベースに一端を接続して前記トランジスタ列に流れる
電流値に応じた電流を他端に生成する。より具体的に
は、トランジスタ16によってトランジスタ17に流れ
る電流を検出し、トランジスタ16と前記電源11との
間に接続されたトランジスタ13を介してトランジスタ
12から前記トランジスタ17に流れる電流に応じた電
流を吐き出すように構成されている。 電流源15は、前
記電流経路の前記他端および前記出力トランジスタ14
のベースに一端を共通接続されている。なお、前記電流
経路の前記他端に生成する電流と前記出力トランジスタ
14のベース電流とが同一極性である。 更に具体的に
は、次のように接続されている。図1において、電源11
はトランジスタ12,13,14のエミッタに接続されてい
る。このトランジスタ12のコレクタは定電流源15を介し
て接地され、トランジスタ12のベースはトランジスタ13
のベースおよびコレクタと、エミッタが接地されるトラ
ンジスタ16のコレクタに接続されている。また、トラン
ジスタ16のベースは、エミッタが接地されるトランジス
タ17のベースおよびコレクタと、トランジスタ18のエミ
ッタに接続されている。このトランジスタ18はコレクタ
とベースが接続され、そのコレクタは、トランジスタ14
のコレクタと出力端子19に接続されるとともに、コンデ
ンサ20を介してトランジスタ14のベースとトランジスタ
12のコレクタに接続されている。
しながら説明する。図1は本発明の一実施例における電
圧バイアス回路の回路図である。次のように構成されて
いる。 この図1に示すバイアス回路では、トランジスタ
列と出力トランジスタと電流経路と電流源で構成されて
いる。前記トランジスタ列は、複数個のトランジスタ1
7,18を備え、その内の一のトランジスタ17のベー
スと他のトランジスタ18のエミッタとを順次接続した
列の一端を第1の電源(接地)に接続して電流を与え、
この列の他端に電圧を生成するように構成されている。
出力トランジスタは、トランジスタ14で構成されてお
り、エミッタを第2の電源としての電源11に接続しコ
レクタを前記トランジスタ列の前記他端であるトランジ
スタ18の側に接続されている。トランジスタ14のコ
レクタ・ベース間には発振現象防止用のコンデンサ20
が接続されている。トランジスタ14のコレクタと前記
トランジスタ列の前記他端との接続部に出力端子19が
接続されている。 前記電流経路は、トランジスタ16と
トランジスタ12,13とで構成されており、前記トラ
ンジスタ列の一トランジスタの例えばトランジスタ17
のベースに一端を接続して前記トランジスタ列に流れる
電流値に応じた電流を他端に生成する。より具体的に
は、トランジスタ16によってトランジスタ17に流れ
る電流を検出し、トランジスタ16と前記電源11との
間に接続されたトランジスタ13を介してトランジスタ
12から前記トランジスタ17に流れる電流に応じた電
流を吐き出すように構成されている。 電流源15は、前
記電流経路の前記他端および前記出力トランジスタ14
のベースに一端を共通接続されている。なお、前記電流
経路の前記他端に生成する電流と前記出力トランジスタ
14のベース電流とが同一極性である。 更に具体的に
は、次のように接続されている。図1において、電源11
はトランジスタ12,13,14のエミッタに接続されてい
る。このトランジスタ12のコレクタは定電流源15を介し
て接地され、トランジスタ12のベースはトランジスタ13
のベースおよびコレクタと、エミッタが接地されるトラ
ンジスタ16のコレクタに接続されている。また、トラン
ジスタ16のベースは、エミッタが接地されるトランジス
タ17のベースおよびコレクタと、トランジスタ18のエミ
ッタに接続されている。このトランジスタ18はコレクタ
とベースが接続され、そのコレクタは、トランジスタ14
のコレクタと出力端子19に接続されるとともに、コンデ
ンサ20を介してトランジスタ14のベースとトランジスタ
12のコレクタに接続されている。
【0014】ここで、トランジスタ12,13は同一特性で
同型のトランジスタで構成し、トランジスタ16,17,18
は同一特性で同型のトランジスタで構成する。上記構成
により、以下、その動作を説明する。まず、出力端子19
に接続される負荷がない場合、出力電圧は、次のように
決定される。トランジスタ18,17に流れる電流を仮りに
Iと仮定すると、トランジスタ17のベース、エミッタ間
電圧V BE17は、上記(1)式により決定される。また、
トランジスタ16は、トランジスタ17のベースと共通で、
同一特性同型トランジスタであるので、エミッタに流れ
る電流はIとなる。ベース電流を無視するとすれば、ト
ランジスタ16のコレクタ電流もIとなり、トランジスタ
13のコレクタ電流はIとなる。さらに、トランジスタ1
2,13においてもトランジスタ17,18と同様に、電流I
により、ベース,エミッタ間電圧が決定されて、トラン
ジスタ12のコレクタ電流もIとなる。
同型のトランジスタで構成し、トランジスタ16,17,18
は同一特性で同型のトランジスタで構成する。上記構成
により、以下、その動作を説明する。まず、出力端子19
に接続される負荷がない場合、出力電圧は、次のように
決定される。トランジスタ18,17に流れる電流を仮りに
Iと仮定すると、トランジスタ17のベース、エミッタ間
電圧V BE17は、上記(1)式により決定される。また、
トランジスタ16は、トランジスタ17のベースと共通で、
同一特性同型トランジスタであるので、エミッタに流れ
る電流はIとなる。ベース電流を無視するとすれば、ト
ランジスタ16のコレクタ電流もIとなり、トランジスタ
13のコレクタ電流はIとなる。さらに、トランジスタ1
2,13においてもトランジスタ17,18と同様に、電流I
により、ベース,エミッタ間電圧が決定されて、トラン
ジスタ12のコレクタ電流もIとなる。
【0015】また、定電流源15の電流をIa 、トラン
ジスタ14のベース電流をIB14 とすると、点Aでは、I
B14 =Ia−Iなる関係式が生じる。一般に、トランジ
スタのコレクタ電流IC は、次の(5)式で与えられ
る。
ジスタ14のベース電流をIB14 とすると、点Aでは、I
B14 =Ia−Iなる関係式が生じる。一般に、トランジ
スタのコレクタ電流IC は、次の(5)式で与えられ
る。
【0016】 IC=hFE・IB ・・・(5) この(5)式を利用すると、IC14=hFE・IB14 =h
FE・(Ia−I)となる。また、出力端子19において
は、この場合、IC14=I+O(負荷のない状態)の関
係が成り立つため、結果として、I C14 =hFE・(Ia
−I)=Iが得られる。これにより、トランジスタ18,
17に流れる電流Iは、次の(6)式のようになる。
FE・(Ia−I)となる。また、出力端子19において
は、この場合、IC14=I+O(負荷のない状態)の関
係が成り立つため、結果として、I C14 =hFE・(Ia
−I)=Iが得られる。これにより、トランジスタ18,
17に流れる電流Iは、次の(6)式のようになる。
【0017】 I=Ia・hFE/(1+hFE)・・・(6) このトランジスタ14の増幅率hFEが非常に大きく、1<
<hFEのとき、上記(6)式は、I=Iaと近似でき
る。よって出力電圧は、VBE17+VBE18=2kT/q・
ln(Ia/IS)となる。
<hFEのとき、上記(6)式は、I=Iaと近似でき
る。よって出力電圧は、VBE17+VBE18=2kT/q・
ln(Ia/IS)となる。
【0018】次に、出力端子19に負荷が接続された場
合、出力電圧は以下のように決定される。出力端子19よ
り、負荷へΔIの電流が流れたとすると、出力端子19に
おいて、トランジスタ14のコレクタ電流IC14 には、I
C14 =I+ΔIの関係が成り立つ。これにより、トラン
ジスタ18,17に流れる電流Iは、I=IC14 −ΔIとな
る。
合、出力電圧は以下のように決定される。出力端子19よ
り、負荷へΔIの電流が流れたとすると、出力端子19に
おいて、トランジスタ14のコレクタ電流IC14 には、I
C14 =I+ΔIの関係が成り立つ。これにより、トラン
ジスタ18,17に流れる電流Iは、I=IC14 −ΔIとな
る。
【0019】以降、負荷がない場合に説明したと同様の
動作により、点Aでは、トランジスタ14のベース電流I
B14 は、IB14=Ia−I=Ia−IC14+ΔIなる関係
が生じる。上記(5)式よりトランジスタ14のコレクタ
電流IC14は、IC14 =hFE・(Ia−IC14 +ΔI)
の関係式が得られ、この式を変形すると、IC14=hFE
・(Ia+ΔI)/(1+hFE)が得られる。前記のI
=IC14−ΔIの関係式にこれを代入し、Iについてま
とめると、次の(7)式のようになる。
動作により、点Aでは、トランジスタ14のベース電流I
B14 は、IB14=Ia−I=Ia−IC14+ΔIなる関係
が生じる。上記(5)式よりトランジスタ14のコレクタ
電流IC14は、IC14 =hFE・(Ia−IC14 +ΔI)
の関係式が得られ、この式を変形すると、IC14=hFE
・(Ia+ΔI)/(1+hFE)が得られる。前記のI
=IC14−ΔIの関係式にこれを代入し、Iについてま
とめると、次の(7)式のようになる。
【0020】 I=hFE・Ia/(I+hFE)+ΔI/(1+hFE)・・・(7) このとき、トランジスタ14の増幅率hFEが非常に大き
く、1<<hFEのとき、I=Iaと近似できる。これに
より、出力電圧は、VBE17 +VBE18 =2・VBE17
=2kT/q・ln(Ia/IS)という結果になり、
前記した負荷のない場合と同じ結果となった。これによ
り、IIL回路のように、温度によってバイアス電流が
変化するような負荷を接続したとしても、1《hFEの条
件が成り立つ限り、出力電圧を変化させることなく一定
に保つことができる。
く、1<<hFEのとき、I=Iaと近似できる。これに
より、出力電圧は、VBE17 +VBE18 =2・VBE17
=2kT/q・ln(Ia/IS)という結果になり、
前記した負荷のない場合と同じ結果となった。これによ
り、IIL回路のように、温度によってバイアス電流が
変化するような負荷を接続したとしても、1《hFEの条
件が成り立つ限り、出力電圧を変化させることなく一定
に保つことができる。
【0021】したがって、出力端子19から伝えられる電
流の変化分を、トランジスタ18,17に伝え、トランジス
タ17,16とトランジスタ13,12で構成する回路により、
トランジスタ14のベースへと変化をそのまま伝え、この
電流の変化分をトランジスタ14で増幅して、トランジス
タ17,18で変化した電流を補うので、常に出力電圧を一
定に保つ半導体集積回路における電圧バイアス回路を得
ることができる。
流の変化分を、トランジスタ18,17に伝え、トランジス
タ17,16とトランジスタ13,12で構成する回路により、
トランジスタ14のベースへと変化をそのまま伝え、この
電流の変化分をトランジスタ14で増幅して、トランジス
タ17,18で変化した電流を補うので、常に出力電圧を一
定に保つ半導体集積回路における電圧バイアス回路を得
ることができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単な回
路構成により出力電流の変化分を補うように働くため、
出力端子に接続される負荷電流が変化したとしても、常
に安定な出力電圧を得ることができる。
路構成により出力電流の変化分を補うように働くため、
出力端子に接続される負荷電流が変化したとしても、常
に安定な出力電圧を得ることができる。
【図1】本発明の一実施例における電圧バイアス回路の
回路図
回路図
【図2】従来の電圧バイアス回路の回路図
11 電源 12,13,14,16,17,18 トランジスタ 15 定電流源 19 出力端子 20 コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項1】電流源と第1のトランジスタのコレクタを
接続し、前記第1のトランジスタのベースと、第2のト
ランジスタのベースおよびコレクタと、第3のトランジ
スタのコレクタとを接続した第1の回路を設け、第4の
トランジスタのベースおよびコレクタと第5のトランジ
スタのエミッタを接続し、前記第5のトランジスタのベ
ースおよびコレクタと第6のトランジスタのコレクタを
接続した第2の回路を設け、前記第1、第2および第6
のトランジスタのエミッタを電源に接続し、前記第1お
よび第2の回路を前記電源に対して互いに並列接続し、
前記第1のトランジスタのコレクタを前記第6のトラン
ジスタのベースに接続し、前記第3のトランジスタのベ
ースを前記第4のトランジスタのベースおよびコレクタ
に接続し、前記第6のトランジスタのベースとコレクタ
をコンデンサを介して接続し、前記第6のトランジスタ
のコレクタから出力を取り出す構成としたバイアス回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28337792A JP3241122B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | バイアス回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28337792A JP3241122B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | バイアス回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06131064A JPH06131064A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3241122B2 true JP3241122B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=17664722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28337792A Expired - Fee Related JP3241122B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | バイアス回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241122B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4842083B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2011-12-21 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | カレントミラー回路 |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP28337792A patent/JP3241122B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06131064A (ja) | 1994-05-13 |
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