JP3350669B2 - Semiconductor output circuit - Google Patents

Semiconductor output circuit

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JP3350669B2
JP3350669B2 JP01977295A JP1977295A JP3350669B2 JP 3350669 B2 JP3350669 B2 JP 3350669B2 JP 01977295 A JP01977295 A JP 01977295A JP 1977295 A JP1977295 A JP 1977295A JP 3350669 B2 JP3350669 B2 JP 3350669B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はバイポーラ型集積回路の
出力段を構成する半導体出力回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor output circuit constituting an output stage of a bipolar integrated circuit.

【0002】[0002]

【背景技術とその問題点】本発明の半導体出力回路は信
号処理回路等の主回路とともに出力回路を集積化したバ
イポーラ型集積回路において、信号処理回路等の主回路
からの信号により出力回路に接続された外部の負荷回路
をオン、オフするものである。
2. Description of the Related Art A semiconductor output circuit according to the present invention is a bipolar type integrated circuit in which an output circuit is integrated together with a main circuit such as a signal processing circuit, and is connected to the output circuit by a signal from the main circuit such as a signal processing circuit. To turn on and off the external load circuit.

【0003】(第1の従来例)図1に示すものはバイポ
ーラ型集積回路に用いられている出力回路の第1の従来
例を示す具体的な等価回路図である。この出力回路1に
あっては、基準電位Vs(>0)の基準線11に一端
を接続された電流調整用の抵抗12(抵抗値をR1で表
わす)、入力端子13をベースに接続され、抵抗12
の他端とグランド電位Vg(=0ボルト)のグランド線
14にそれぞれコレクタとエミッタを接続されたnpn
入力側トランジスタ15、抵抗12と入力側トランジ
スタ15のコレクタの接続点にベースを接続され、エミ
ッタをグランド線14に接続され、コレクタを出力端子
16に接続されたnpn出力トランジスタ17、から構
成されている。
(First Conventional Example) FIG. 1 is a specific equivalent circuit diagram showing a first conventional example of an output circuit used in a bipolar integrated circuit. In this output circuit 1, a current adjusting resistor 12 (a resistance value is represented by R1) having one end connected to a reference line 11 of a reference potential Vs (> 0) and an input terminal 13 are connected to a base. Resistance 12
Of which the collector and the emitter are respectively connected to the other end of the ground and the ground line 14 of the ground potential Vg (= 0 volt)
An input transistor 15, an npn output transistor 17 having a base connected to a connection point of the resistor 12 and the collector of the input transistor 15, an emitter connected to the ground line 14, and a collector connected to the output terminal 16. I have.

【0004】しかして、主回路(図示せず)から入力端
子13にローの信号(例えば電圧Vgの信号)が入力さ
れると、入力側トランジスタ15がオフ状態に保たれて
そのコレクタ・エミッタ間が開くので、出力トランジス
タ17のベースには抵抗12を通して基準電位Vsの電
圧が印加され、出力トランジスタ17がオンになる。こ
のとき、抵抗12及び出力トランジスタ17のベースに
は、 IB=(Vs−[VBE]sat)/R1 …(1) のベース電流が流れる([VBE]satは出力トランジスタ
17の飽和状態におけるベース・エミッタ間電圧)。従
って、出力トランジスタ17のコレクタ・エミッタ間に
接続されている負荷回路(図示せず)がオンになり、負
荷回路に電流が流れる。
When a low signal (for example, a signal of voltage Vg) is input from the main circuit (not shown) to the input terminal 13, the input-side transistor 15 is kept off and the collector-emitter between the collector and the emitter is maintained. Is opened, the voltage of the reference potential Vs is applied to the base of the output transistor 17 through the resistor 12, and the output transistor 17 is turned on. At this time, the base resistor 12 and the output transistor 17, saturation I B = (Vs- [V BE ] sat) / R1 ... base current flows in (1) ([V BE] sat is the output transistor 17 At the base-emitter voltage). Accordingly, a load circuit (not shown) connected between the collector and the emitter of the output transistor 17 is turned on, and a current flows through the load circuit.

【0005】ここで負荷回路で必要な電流の大きさをI
r、出力トランジスタ17の増幅率をhFE(>>1)とす
ると、オン時の出力トランジスタ17にはIr/hFE
りも大きなベース電流IBを流す必要があり、抵抗値R
1が大きくなるとベース電流IBは小さくなるので、抵
抗値R1には上限がある。すなわち、IB>(Ir/h
FE)と上記(1)式とから、抵抗値R1は、 {(Vs−[VBE]sat)hFE/Ir}>R1 …(2) の条件を満たす必要がある。
Here, the magnitude of the current required by the load circuit is represented by I
r, when the amplification factor of the output transistor 17 and h FE (>> 1), the output transistor 17 during on-must supply a large base current I B than Ir / h FE, the resistance value R
Since one becomes the base current I B is reduced significantly, the resistance R1 there is an upper limit. That is, I B > (Ir / h
From F E) and the above formula (1), the resistance value R1 should satisfy the {(Vs- [V BE] sat ) h FE / Ir}> R1 ... (2).

【0006】また、主回路から入力端子13にハイの信
号(例えば、基準電位Vs程度の信号)が入力される
と、ベース・エミッタ間に電流が流れて入力側トランジ
スタ15がオンになる。入力側トランジスタ15がオン
になると、出力トランジスタ17のベース電圧が入力側
トランジスタ15の飽和領域におけるコレクタ・エミッ
タ間電圧(飽和電圧)Vsat=[VCE]satに低下するの
で、出力トランジスタ17はオフとなり、負荷回路がオ
フになる。
When a high signal (for example, a signal having a reference potential Vs) is input from the main circuit to the input terminal 13, a current flows between the base and the emitter, and the input transistor 15 is turned on. When the input-side transistor 15 is turned on, the base voltage of the output transistor 17 drops to the collector-emitter voltage (saturation voltage) Vsat = [V CE ] sat in the saturation region of the input-side transistor 15, so that the output transistor 17 is turned off. And the load circuit is turned off.

【0007】しかしながら、このような構成の出力回路
1では、出力トランジスタ17がオフになっている時に
も、入力側トランジスタ15のコレクタ・エミッタ間を
通って抵抗12に電流 (Vs−Vsat)/R1 …(3) が流れる。そして、上記のように負荷回路電流との関係
で抵抗値R1には上限があって抵抗12の値を任意に大
きくすることができないので、負荷回路(出力トランジ
スタ17)のオフ時における抵抗12での消費電流 IOFF=(Vs−Vsat)/R1 …(4) を小さくできないという問題があった。特に、充電用バ
ッテリーで駆動するような機器に用いる場合には、オフ
時における消費電流(消費電力)が大きいと携帯用機器
の使用時間が短くなり、致命的な欠点となる。
However, in the output circuit 1 having such a configuration, even when the output transistor 17 is turned off, the current (Vs-Vsat) / R1 is supplied to the resistor 12 through the collector and the emitter of the input-side transistor 15. … (3) flows. As described above, the resistance value R1 has an upper limit in relation to the load circuit current, and the value of the resistor 12 cannot be increased arbitrarily. There is a problem that the consumption current I OFF = (Vs−Vsat) / R1 (4) cannot be reduced. In particular, when used in a device driven by a charging battery, if the current consumption (power consumption) in the off state is large, the use time of the portable device is shortened, which is a fatal disadvantage.

【0008】(第2の従来例)図2に示すものはバイポ
ーラ型集積回路に用いられている出力回路の第2の従来
例を示す具体的な等価回路図である。この出力回路2
は、図1の出力回路1における抵抗12に代えて定電流
源18を用いたものである。この出力回路2は、抵抗1
2が定電流源18に置き換わっただけであって、図1の
出力回路1と同様に動作するので、動作説明は省略す
る。
(Second Conventional Example) FIG. 2 is a specific equivalent circuit diagram showing a second conventional example of an output circuit used in a bipolar integrated circuit. This output circuit 2
1 uses a constant current source 18 instead of the resistor 12 in the output circuit 1 of FIG. This output circuit 2 includes a resistor 1
2 is replaced by the constant current source 18 and operates in the same manner as the output circuit 1 of FIG.

【0009】しかし、この出力回路2でも、出力トラン
ジスタ17がオフ時には定電流源18により入力側トラ
ンジスタ15のコレクタ・エミッタ間に電流I0が流れ
る。この定電流源18により供給される電流I0もIr/
FEより大きな値を必要とするので、図1の出力回路1
と同じく、負荷回路(出力トランジスタ17)のオフ時
における消費電流が大きいという問題があった。
[0009] However, even in this output circuit 2, the output transistor 17 during the off current flows I 0 between the collector and the emitter of the input-side transistor 15 by the constant current source 18. The current I 0 supplied by the constant current source 18 is also Ir /
Since a value larger than h FE is required, the output circuit 1 of FIG.
Similarly, there is a problem that the current consumption when the load circuit (output transistor 17) is off is large.

【0010】(第3の従来例)このような出力オフ時に
おける消費電流が大きいという欠点を解決するようにし
た出力回路の従来例を図3に示す。この出力回路3にあ
っては、基準電位Vsの基準線11に一端を接続され
た抵抗19(抵抗値をR2で表わす)、同じく基準線
11に一端を接続された電流調整用の抵抗20(抵抗値
をR3で表わす)、グランド線14に一端を接続され
た抵抗21(抵抗値をR4で表わす)、入力端子13
をベースに接続され、抵抗19の他端とグランド線14
にそれぞれコレクタとエミッタを接続されたnpn入力
側トランジスタ15、抵抗19と入力側トランジスタ
15のコレクタとの接続点にベースを接続され、基準線
11側の抵抗20とグランド線14側の抵抗21との間
にコレクタとエミッタを接続された中段のnpnトラン
ジスタ22、抵抗21とトランジスタ22のエミッタ
との接続点にベースを接続され、エミッタをグランド線
14に接続され、コレクタを出力端子16に接続された
npn出力トランジスタ17、から構成されている。
(Third Conventional Example) FIG. 3 shows a conventional example of an output circuit which solves such a disadvantage that the current consumption when the output is off is large. In this output circuit 3, a resistor 19 (one end of which is represented by R2) connected to one end of the reference line 11 of the reference potential Vs, and a current adjusting resistor 20 (one end of which is also connected to the reference line 11) A resistor 21 having one end connected to the ground line 14 (represented by R4), an input terminal 13
And the other end of the resistor 19 and the ground line 14
The base is connected to a connection point between an npn input-side transistor 15 having a collector and an emitter connected thereto, a resistor 19 and a collector of the input-side transistor 15, and a resistor 20 on a reference line 11 side and a resistor 21 on a ground line 14 side. The base is connected to a connection point between the resistor 21 and the emitter of the transistor 22, the emitter is connected to the ground line 14, and the collector is connected to the output terminal 16. And an npn output transistor 17.

【0011】しかして、主回路から入力端子13にロー
の信号を入力すると、入力側トランジスタ15はオフ状
態に保たれるので、中段のトランジスタ22のベースに
基準電位Vsの電圧が印加されてトランジスタ22がオ
ンになり、抵抗20、トランジスタ22のコレクタ・エ
ミッタ間、抵抗21及び出力トランジスタ17のベース
・エミッタ間に電流が流れる。従って、出力トランジス
タ17がオンになり、出力トランジスタ17のコレクタ
・エミッタ間に接続されている負荷回路がオンになる。
When a low signal is input to the input terminal 13 from the main circuit, the input side transistor 15 is kept off, so that the voltage of the reference potential Vs is applied to the base of the transistor 22 in the middle stage. 22 is turned on, and current flows between the resistor 20 and the collector and emitter of the transistor 22 and between the resistor 21 and the base and emitter of the output transistor 17. Accordingly, the output transistor 17 is turned on, and the load circuit connected between the collector and the emitter of the output transistor 17 is turned on.

【0012】また、入力端子13にハイの信号を入力す
ると、入力側トランジスタ15がオンになる。入力側ト
ランジスタ15がオンになると、入力側トランジスタ1
5のコレクタ・エミッタ間電圧(=トランジスタ22の
ベース電圧)が飽和電圧Vsatまで下がるので、トラン
ジスタ22がオフとなり、さらに出力トランジスタ17
もオフとなる。
When a high signal is input to the input terminal 13, the input-side transistor 15 is turned on. When the input side transistor 15 is turned on, the input side transistor 1
5, the collector-emitter voltage (= base voltage of the transistor 22) drops to the saturation voltage Vsat, so that the transistor 22 is turned off and the output transistor 17
Also turns off.

【0013】このような構成の出力回路3では、出力ト
ランジスタ17のオン時に、抵抗19に流れる電流 I2=(Vs−2[VBE]sat)/R2 …(5) の負荷回路電流Irへの寄与はI2・hFE 2となり、抵抗
20に流れる電流 I3=(Vs−Vsat−[VBE]sat)/R3 …(6) の負荷回路電流Irへの寄与はI3・hFEとなる。従っ
て、抵抗19の抵抗値R2を大きくして抵抗19に流れ
る電流I2の寄与を無視できる程度に小さくしても、抵
抗20の値R3を十分に小さくすることによって電流I
3を大きくし、必要な大きさの負荷回路電流Irを得るこ
とができる。一方、出力トランジスタ17のオフ時には
抵抗20には電流が流れず、入力側トランジスタ15を
通って抵抗19にのみ電流が流れるので、抵抗19の値
R2を大きくすることにより、出力トランジスタ17の
オフ時における抵抗19及び抵抗20での総消費電流 IOFF=(Vs−Vsat)/R2 …(7) も小さくすることができる。
In the output circuit 3 having such a configuration, when the output transistor 17 is turned on, the current I 2 = (Vs−2 [V BE ] sat) / R2 which flows through the resistor 19 is applied to the load circuit current Ir of (5). Contributes to I 2 · h FE 2 , and the current I 3 = (Vs−Vsat− [V BE ] sat) / R3 (6) contributes to the load circuit current Ir of I 3 · h FE. Becomes Therefore, the current by the resistance value R2 of the resistor 19 is increased to be negligibly small contribution of the current I 2 flowing through the resistor 19, to sufficiently reduce the value R3 of the resistor 20 I
3 , the required load circuit current Ir can be obtained. On the other hand, when the output transistor 17 is off, no current flows through the resistor 20, and only current flows through the input transistor 15 to the resistor 19. , The total current consumption I OFF = (Vs−Vsat) / R2 (7) in the resistors 19 and 20 can be reduced.

【0014】しかしながら、このような出力回路3にあ
ってはスイッチング動作速度が遅くなるという問題があ
る。つまり、中段のトランジスタ22はオン動作時には
飽和領域において駆動されているので、ベース領域にキ
ャリア(特に、電子)が蓄積される(キャリア蓄積効果
と呼ばれる)。このため、入力側トランジスタ15がオ
フからオンに切り換わってもトランジスタ22に蓄積さ
れていたキャリアがほぼ完全に放電し終えるまで出力ト
ランジスタ22がオフにならず、出力トランジスタ17
の動作が入力側トランジスタ15よりも遅延し、出力ト
ランジスタ17のオンからオフへのスイッチング動作速
度が遅くなるという問題があった。
However, such an output circuit 3 has a problem that the switching operation speed is reduced. That is, since the transistor 22 in the middle stage is driven in the saturation region during the ON operation, carriers (particularly, electrons) are accumulated in the base region (called a carrier accumulation effect). For this reason, even if the input-side transistor 15 switches from off to on, the output transistor 22 does not turn off until the carriers stored in the transistor 22 are almost completely discharged, and the output transistor 17 does not turn on.
Is delayed more than the input-side transistor 15, and the switching operation speed of the output transistor 17 from on to off is reduced.

【0015】(第4の従来例)また、出力オフ時におけ
る消費電流を低減した別な従来例を図4に示す。この出
力回路4は2つのpnpトランジスタ24,25からな
るカレントミラー回路23を用いたものであって、2
つのpnpトランジスタ24,25のベース同志を接続
し、それぞれのエミッタを基準電位Vsの基準線11に
接続し、一方のトランジスタ24のベースとコレクタを
直結したカレントミラー回路23、入力端子13をベ
ースに接続され、エミッタをグランド線14に接続され
たnpn入力側トランジスタ15、カレントミラー回
路23の一方のトランジスタ24のコレクタと入力側ト
ランジスタ15のコレクタとの間に接続された抵抗2
6、カレントミラー回路23を構成する他方のトラン
ジスタ25のコレクタとグランド線14の間に接続され
た抵抗27、トランジスタ25のコレクタと抵抗27
との接続点にベースを接続され、エミッタをグランド線
14に接続され、コレクタを出力端子16に接続された
npn出力トランジスタ17、から構成されている。
(Fourth Conventional Example) FIG. 4 shows another conventional example in which the current consumption when the output is turned off is reduced. This output circuit 4 uses a current mirror circuit 23 composed of two pnp transistors 24 and 25.
The bases of two pnp transistors 24 and 25 are connected, the respective emitters are connected to the reference line 11 of the reference potential Vs, the current mirror circuit 23 in which the base and the collector of one transistor 24 are directly connected, and the input terminal 13 is used as the base. Npn input-side transistor 15 whose emitter is connected to ground line 14, and a resistor 2 connected between the collector of one transistor 24 of current mirror circuit 23 and the collector of input-side transistor 15.
6. A resistor 27 connected between the collector of the other transistor 25 constituting the current mirror circuit 23 and the ground line 14, a collector and a resistor 27 of the transistor 25
And an npn output transistor 17 having a base connected to the connection point, an emitter connected to the ground line 14, and a collector connected to the output terminal 16.

【0016】この出力回路4にあっては、入力端子13
にハイの信号を入力して入力側トランジスタ15をオン
にすると、カレントミラー回路23の両トランジスタ2
4,25がオンになって、両抵抗26,27に電流が流
れ、出力トランジスタ17のベース電圧が(Vs−Vsa
t)となるので、出力トランジスタ17がオンになる。
In the output circuit 4, the input terminal 13
When a high signal is input to the input side transistor 15 to turn on the input side transistor 15, both transistors 2 of the current mirror circuit 23 are turned on.
4 and 25 are turned on, current flows through both resistors 26 and 27, and the base voltage of the output transistor 17 becomes (Vs-Vsa
t), the output transistor 17 is turned on.

【0017】一方、入力端子13にローの信号を入力し
て入力側トランジスタ15をオフにすると、カレントミ
ラー回路23の両トランジスタ24,25もオフになる
ので、出力トランジスタ17もオフになる。このとき両
抵抗26,27には電流が流れないので、出力オフ時に
おける消費電流IOFFを非常に小さくすることができ
る。
On the other hand, when a low signal is input to the input terminal 13 and the input transistor 15 is turned off, both transistors 24 and 25 of the current mirror circuit 23 are also turned off, so that the output transistor 17 is also turned off. At this time, since no current flows through the resistors 26 and 27, the current consumption I OFF when the output is turned off can be extremely reduced.

【0018】しかしながら、バイポーラ型集積回路内に
作製されるpnpトランジスタ(カレントミラー回路2
3内のトランジスタ24,25)は、その構造(ラテラ
ル構造)上npnトランジスタに比較して動作速度が遅
く、このため出力回路4にあっても出力トランジスタ1
7のオン、オフ動作速度が遅いという問題があった。
However, a pnp transistor (current mirror circuit 2) manufactured in a bipolar integrated circuit is used.
3 has a lower operation speed than the npn transistor due to its structure (lateral structure), so that even in the output circuit 4, the output transistor 1
7 has a low on / off operation speed.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の半導体出力回路にあっては、出力オフ時における
消費電流が大きいという問題か、動作速度が遅いという
問題か、いずれかの問題を有していた。
As described above,
The conventional semiconductor output circuit has a problem that the current consumption when the output is turned off is large or the operation speed is slow.

【0020】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、出力トラン
ジスタのオン→オフ、オフ→オン動作の切り換え速度が
高速で、しかも出力オフ時における消費電流(消費電
力)が小さいバイポーラ型集積回路における半導体出力
回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional example. It is an object of the present invention to provide a high-speed switching operation of an output transistor from ON to OFF and OFF to ON operation, and furthermore, an output OFF operation. It is an object of the present invention to provide a semiconductor output circuit in a bipolar integrated circuit which consumes a small amount of current (power consumption) at the time.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体出力回路
は、高電位線に一端を接続された第1の抵抗と、入力端
子をベースに接続され、前記第1の抵抗の他端と低電位
線との間にコレクタ・エミッタ間を接続された第1のn
pnトランジスタと、高電位線に一端を接続された第2
の抵抗と、ベースを前記第1のトランジスタのベースに
接続され、エミッタを低電位線に接続された第2のnp
nトランジスタと、前記第1の抵抗の他端と前記第1の
トランジスタのコレクタとの接続点にベースを接続さ
れ、前記第2の抵抗の他端と前記第2のトランジスタの
コレクタとの間にコレクタ・エミッタ間を接続された第
3のnpnトランジスタと、第2のトランジスタのコレ
クタと第3のトランジスタのエミッタとの接続点にベー
スを接続され、エミッタを低電位線に接続され、コレク
タを出力端子に接続されたnpn出力トランジスタと、
から構成されている。
A semiconductor output circuit according to the present invention has a first resistor connected at one end to a high potential line, an input terminal connected to a base, and a low resistance connected to the other end of the first resistor. A first n connected between the collector and the emitter between the first n
a pn transistor and a second terminal having one end connected to a high potential line.
And a second np having a base connected to the base of the first transistor and an emitter connected to the low potential line.
an n-transistor, a base connected to a connection point between the other end of the first resistor and the collector of the first transistor, and a base connected between the other end of the second resistor and the collector of the second transistor; A base is connected to a connection point between the collector of the second transistor and the emitter of the third transistor, the emitter is connected to a low potential line, and the collector is output. An npn output transistor connected to the terminal;
It is composed of

【0022】また、この半導体出力回路においては、出
力トランジスタのオン時には、前記第1のトランジスタ
をオフさせると共に前記第3のトランジスタを飽和領域
で駆動し、出力トランジスタのオフ時には、前記第1の
トランジスタ及び第3のトランジスタを非飽和領域で駆
動するのが望ましい。
In this semiconductor output circuit, when the output transistor is turned on, the first transistor is turned off and the third transistor is driven in a saturation region. When the output transistor is turned off, the first transistor is turned off. And driving the third transistor in the unsaturated region.

【0023】[0023]

【作用】本発明の半導体出力回路にあっては、入力端子
にローの信号が入力された場合には、第1のトランジス
タ及び第2のトランジスタがオフになるので、第3のト
ランジスタ及び出力トランジスタがオンになり、出力ト
ランジスタに負荷回路が接続されていると、負荷回路が
閉じられる。
In the semiconductor output circuit of the present invention, when a low signal is input to the input terminal, the first transistor and the second transistor are turned off, so that the third transistor and the output transistor are turned off. Is turned on, and when a load circuit is connected to the output transistor, the load circuit is closed.

【0024】また、入力端子にハイの信号が入力された
場合には、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタ
がオンになる。このとき第1のトランジスタが非飽和状
態でオンとなり、第2のトランジスタが飽和状態でオン
となるように設定し、それにより第3のトランジスタも
非飽和状態でオン状態に保たれるように設定することが
できる。このとき出力トランジスタのベース電圧は第2
のトランジスタの飽和電圧となるので、オフになる。従
って、出力トランジスタに負荷回路が接続されている
と、負荷回路が開かれる。
When a high signal is input to the input terminal, the first transistor and the second transistor are turned on. At this time, the first transistor is set to be turned on in a non-saturated state, and the second transistor is set to be turned on in a saturated state, so that the third transistor is set to be kept on in a non-saturated state. can do. At this time, the base voltage of the output transistor is
The transistor is turned off because of its saturation voltage. Therefore, when a load circuit is connected to the output transistor, the load circuit is opened.

【0025】ここで、出力トランジスタのオン時に負荷
回路に流れる電流は、第1の抵抗に流れる電流(×hFE
2)からの寄与と第2の抵抗に流れる電流(×hFE)か
らの寄与とで決まる。従って、第1の抵抗の値を大きく
して第1の抵抗に流れる電流からの寄与を小さくして
も、第2の抵抗の値を小さくして第2の抵抗に流れる電
流からの寄与を十分に大きくすることにより、負荷回路
に必要なレベルの電流を流すことができる。こうして、
第1の抵抗として十分に抵抗値の大きなものを用い、第
2の抵抗として必要な程度に抵抗値の小さなものを用い
ると、出力トランジスタのオフ時に第1の抵抗と第2の
抵抗にともに電流は流れるが、全体としての消費電流を
小さくすることができる。すなわち、第1の抵抗の値を
大きくすることができるので、第1の抵抗による消費電
流が非常に小さくなる。また、第1及び第3のトランジ
スタを非飽和状態で駆動すると、第2の抵抗に流れる電
流は第1の抵抗に流れる電流よりも小さくなる。この結
果、出力オフ時における消費電流を、第1の従来例や第
2の従来例と比較して小さくすることができる。
Here, the current flowing in the load circuit when the output transistor is turned on is the current (× h FE) flowing in the first resistor.
2 ) and the current (× h FE ) flowing through the second resistor. Therefore, even if the value of the first resistor is increased and the contribution from the current flowing through the first resistor is reduced, the value of the second resistor is reduced and the contribution from the current flowing through the second resistor is sufficiently increased. By increasing the current, it is possible to flow a current of a necessary level to the load circuit. Thus,
If a first resistor having a sufficiently large resistance is used and a second resistor having a resistance as small as necessary is used, when the output transistor is turned off, both the first resistor and the second resistor have currents. Flows, but the overall current consumption can be reduced. That is, since the value of the first resistor can be increased, the current consumption by the first resistor becomes very small. When the first and third transistors are driven in an unsaturated state, the current flowing through the second resistor is smaller than the current flowing through the first resistor. As a result, the current consumption when the output is turned off can be reduced as compared with the first conventional example and the second conventional example.

【0026】また、本発明によれば、出力トランジスタ
のベースに第2のトランジスタを接続しているので、出
力オフ時には第2のトランジスタをオンさせることによ
って出力トランジスタを速やかにオフさせることがで
き、出力トランジスタのオン→オフ切り換え速度を速く
することができる。すなわち、第3のトランジスタのキ
ャリア蓄積効果によって出力トランジスタのオン→オフ
切り換え速度が遅くなるのを防止することができる。
Also, according to the present invention, since the second transistor is connected to the base of the output transistor, the output transistor can be quickly turned off by turning on the second transistor when the output is off, The switching speed of the output transistor from ON to OFF can be increased. That is, it is possible to prevent the on / off switching speed of the output transistor from being reduced by the carrier accumulation effect of the third transistor.

【0027】さらに、出力トランジスタのオフ時に第1
のトランジスタが非飽和状態でオンし、第3のトランジ
スタが出力オン、オフ時にそれぞれ飽和状態、非飽和状
態でオン状態に保たれるようにすれば、出力がオフから
オンに切り換わる際に、第1のトランジスタのオフ速度
が速くなると共に、第1のトランジスタと第2のトラン
ジスタのオフ動作が並行して同時に実行される。この結
果、出力トランジスタを速やかにオンさせることがで
き、出力トランジスタのオフ→オン切り換え速度も速く
することができる。
Further, when the output transistor is off, the first
If the third transistor is turned on in the non-saturated state and the third transistor is kept in the saturated state when the output is on and off in the off state, respectively, when the output is switched from off to on, As the off speed of the first transistor increases, the off operations of the first transistor and the second transistor are performed simultaneously in parallel. As a result, the output transistor can be quickly turned on, and the switching speed of the output transistor from off to on can be increased.

【0028】また、本発明の半導体出力回路はnpnト
ランジスタのみで構成されているので、バイポーラ型集
積回路内に製作する場合でも、動作速度が低下すること
がなく、スイッチング速度を高速化することができる。
Further, since the semiconductor output circuit of the present invention is composed of only npn transistors, even if it is manufactured in a bipolar integrated circuit, it is possible to increase the switching speed without lowering the operation speed. it can.

【0029】[0029]

【実施例】図5に本発明の一実施例を示す。本発明に係
る半導体出力回路31は、シリコンウエハ等の半導体基
板内に半導体製造プロセスを用いて製作されるバイポー
ラ型集積回路の出力回路であって、図5は当該半導体出
力回路31の具体的な等価回路を示している。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. The semiconductor output circuit 31 according to the present invention is an output circuit of a bipolar type integrated circuit manufactured by using a semiconductor manufacturing process in a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and FIG. 3 shows an equivalent circuit.

【0030】(構成)この半導体出力回路31は、2つ
の抵抗32,33(それぞれ抵抗値をR6,R7とす
る)と4つのバイポーラ型のnpnトランジスタ34,
35,36,37とから構成されている。入力側トラン
ジスタ34は、ベースを入力端子38に接続され、エミ
ッタを低電位(グランド電位Vg)のグランド線39に
接続され、コレクタを抵抗32に接続されている。一端
を入力側トランジスタ34のコレクタに接続された抵抗
32は、他端を高電位(基準電位Vs)の基準線40に
接続されている。トランジスタ35のベースは入力側ト
ランジスタ34のベース(又は、入力端子38)に接続
され、トランジスタ36のベースは入力側トランジスタ
34のコレクタと抵抗32との接続点に接続されてい
る。両トランジスタ35,36は、トランジスタ35の
コレクタとトランジスタ36のエミッタを接続されてお
り、トランジスタ35のエミッタはグランド線39に接
続され、トランジスタ36のコレクタは抵抗33に接続
されている。また、トランジスタ36のコレクタに接続
された抵抗33の他端は基準線40に接続されている。
出力トランジスタ37は、ベースをトランジスタ35の
コレクタとトランジスタ36のエミッタとの接続点に接
続され、エミッタをグランド線39に接続され、コレク
タ(オープンコレクタ)を出力端子41に接続されてい
る。なお、入力端子38は集積回路内で信号処理回路等
の主回路につながっており、出力端子41には外部の負
荷回路が接続される。
(Construction) The semiconductor output circuit 31 includes two resistors 32 and 33 (resistors R6 and R7, respectively) and four bipolar npn transistors 34 and
35, 36, and 37. The input-side transistor 34 has a base connected to the input terminal 38, an emitter connected to a low-potential (ground potential Vg) ground line 39, and a collector connected to the resistor 32. One end of the resistor 32 is connected to the collector of the input-side transistor 34, and the other end is connected to a high potential (reference potential Vs) reference line 40. The base of the transistor 35 is connected to the base of the input transistor 34 (or the input terminal 38), and the base of the transistor 36 is connected to the connection point between the collector of the input transistor 34 and the resistor 32. The transistors 35 and 36 have the collector of the transistor 35 connected to the emitter of the transistor 36, the emitter of the transistor 35 is connected to the ground line 39, and the collector of the transistor 36 is connected to the resistor 33. The other end of the resistor 33 connected to the collector of the transistor 36 is connected to the reference line 40.
The output transistor 37 has a base connected to a connection point between the collector of the transistor 35 and the emitter of the transistor 36, an emitter connected to the ground line 39, and a collector (open collector) connected to the output terminal 41. The input terminal 38 is connected to a main circuit such as a signal processing circuit in the integrated circuit, and the output terminal 41 is connected to an external load circuit.

【0031】ここで、トランジスタ35は、入力端子3
8に入力される信号のハイ、ローによりオン(飽和領
域)、オフのスイッチング動作をするように設計されて
いる。これに対し、入力側トランジスタ34は、入力端
子38に入力される信号のハイ、ローによりオン(非飽
和領域)、オフの動作をするように設計されている。ま
た、トランジスタ36は、入力端子38に入力される信
号のハイ、ローにより、それぞれ非飽和領域、飽和領域
でオン動作するように設計されている。出力トランジス
タ37は、入力端子38に入力される信号のハイ、ロー
によりオフ、オン(飽和領域)のスイッチング動作をす
るように設計されている。
Here, the transistor 35 is connected to the input terminal 3
It is designed to perform an on (saturation region) and off switching operation according to the high and low of the signal input to 8. On the other hand, the input-side transistor 34 is designed to be turned on (unsaturated region) and turned off by the high and low of the signal input to the input terminal 38. The transistor 36 is designed to turn on in a non-saturation region and a saturation region, respectively, according to the high and low levels of a signal input to the input terminal 38. The output transistor 37 is designed to perform off / on (saturation region) switching operation according to the high / low of a signal input to the input terminal 38.

【0032】出力オフ時の状態を詳しく説明すると、以
下の通りである。図6はベース電流IBが一定の場合の
コレクタ・エミッタ間電圧VCE−コレクタ電流ICの関
係を示す曲線である。入力側トランジスタ34及びトラ
ンジスタ35は、いずれもベースを入力端子38に接続
されているのでベース電圧が等しく、したがって図6に
示すような同一ベース電流(IB=const.)のVCE−IC
曲線上で動作する。トランジスタ35は、入力ハイ(出
力オフ)時には飽和領域(例えばQ2点)でオン動作
し、 コレクタ・エミッタ間電圧 VCE=Vsat コレクタ電流 IC=IC2 …(8) となるように設計されている。入力側トランジスタ34
は、入力ハイ(出力オフ)時には非飽和領域(例えばQ
1点)でオン動作し、 コレクタ・エミッタ間電圧 VCE=Vsat+[VBE]nonsat コレクタ電流 IC=IC1 …(9) となるように設計されている。ここで、Vsat=[VCE]s
atはトランジスタ35のオン時の飽和電圧、[VBE]nons
atはトランジスタ36の非飽和領域におけるベース・エ
ミッタ間電圧である。また、コレクタ電流については、 IC1>IC2 …(10) である。この結果、入力ハイ(出力オフ)時には、トラ
ンジスタ36のベース・エミッタ間には[VCE]nonsatの
電圧が掛かり、トランジスタ36は出力オフ時にもオフ
になることなく、非飽和でオン状態に保たれる。
The state when the output is off will be described in detail as follows. Figure 6 is the base current I B is in the case of a constant collector-emitter voltage V CE - is a curve showing the relationship between the collector current I C. Input-side transistor 34 and transistor 35, V CE -I C for because both connected to the base to the input terminal 38 equals the base voltage, therefore the same base current as shown in FIG. 6 (I B = const.)
Works on curves. The transistor 35 is designed to turn on in a saturation region (for example, point Q2) when the input is high (output is off), and is designed so that the collector-emitter voltage V CE = Vsat the collector current I C = I C2 (8) I have. Input side transistor 34
Is in an unsaturated region (for example, Q
(One point), and the collector-emitter voltage V CE = Vsat + [V BE ] nonsat collector current I C = I C1 (9) Here, Vsat = [V CE ] s
at is the saturation voltage when the transistor 35 is on, [V BE ] nons
at is the base-emitter voltage in the unsaturated region of the transistor 36. In addition, the collector current satisfies I C1 > I C2 (10). As a result, when the input is high (output is off), a voltage of [V CE ] nonsat is applied between the base and the emitter of the transistor 36, and the transistor 36 is not turned off even when the output is off, and is kept in an on state without saturation. Dripping.

【0033】(出力オン時の動作)この出力回路31に
あっては、入力端子38にローの信号が入力されると、
入力側トランジスタ34及びトランジスタ35が共にオ
フになり、抵抗32を通じてトランジスタ36のベース
に基準電位Vsが加わる。この結果、トランジスタ36
のベース・エミッタ間から出力トランジスタ37のベー
ス・エミッタ間へベース電流が流れてトランジスタ36
と出力トランジスタ37がオンになる。さらに、トラン
ジスタ36がオンになると、抵抗33を通じて出力トラ
ンジスタ37に大きなベース電流が流れ、出力端子41
に接続された負荷回路が閉じて大きな負荷回路電流Ir
が流れる。
(Operation at Output On) In this output circuit 31, when a low signal is input to the input terminal 38,
The input side transistor 34 and the transistor 35 are both turned off, and the reference potential Vs is applied to the base of the transistor 36 through the resistor 32. As a result, the transistor 36
Base current flows from the base-emitter of the output transistor 37 to the base-emitter of the output transistor 37,
And the output transistor 37 is turned on. Further, when the transistor 36 is turned on, a large base current flows to the output transistor 37 through the resistor 33, and the output terminal 41
The load circuit connected to is closed and the large load circuit current Ir
Flows.

【0034】この時トランジスタ36は飽和領域でオン
動作しているから、抵抗33に流れる電流I7は、 I7=(Vs−Vsat−[VBE]sat)/R7 となる。ここで、Vsatはトランジスタ36の飽和電
圧、[VBE]satは飽和領域でオン動作している出力トラ
ンジスタ37のベース・エミッタ間電圧である。負荷回
路に必要な電流をIrとし、出力トランジスタ37の増
幅率をhFEとすれば、出力トランジスタ37のベース電
流IBとしては、Ir/hFE以上の電流が必要となるの
で、抵抗33としては、I7>(Ir/hFE)より {(Vs−Vsat−[VBE]sat)hFE/Ir}>R7 …(11) となるように小さな抵抗値R7のものを用いればよい。
一方、抵抗32の抵抗値R6は、出力オン時にトランジ
スタ36が出力トランジスタ37にベース電流IBを流
せるように設定されていればよい。この条件は、トラン
ジスタ36及び出力トランジスタ37の増幅率がいずれ
もhFEであるとすると、抵抗32に流れる電流I6が、
6>(Ir/hFE 2)であればよいから、 I6={(Vs−2[VBE]sat)/R6}>Ir/hFE 2 となり、抵抗値R6は条件 {(Vs−2[VBE]sat)hFE 2/Ir}>R6 …(12) を満たしていればよい。ここに[VBE]satは、トランジ
スタ36及び出力トランジスタ37の飽和動作時のベー
ス・エミッタ間電圧である。従って、(11)及び(12)式を
比較すると、抵抗32の値R6は、抵抗33の値R7や
図1の従来の出力回路1の抵抗12の値R1と比較して
約hFE倍(例えばhFE≒100)の値を用いることがで
きる。
At this time, since the transistor 36 is on in the saturation region, the current I 7 flowing through the resistor 33 is I 7 = (Vs−Vsat− [V BE ] sat) / R7. Here, Vsat is the saturation voltage of the transistor 36, and [V BE ] sat is the base-emitter voltage of the output transistor 37 operating on in the saturation region. The current required for the load circuit and Ir, if the amplification factor of the output transistor 37 and h FE, as the base current I B of the output transistor 37, since the Ir / h FE or more current is required, as a resistor 33 is, I 7> than (Ir / h FE) {( Vs-Vsat- [V bE] sat) h FE / Ir}> R7 ... (11) and small and may be used as the resistance value R7 so.
On the other hand, the resistance value R6 of the resistor 32, the transistor 36 may be set so can safely base current I B in the output transistor 37 in the output ON. This condition is that if the amplification factors of the transistor 36 and the output transistor 37 are both h FE , the current I 6 flowing through the resistor 32 becomes
Since it suffices that I 6 > (Ir / h FE 2 ), I 6 = {(Vs−2 [V BE ] sat) / R6}> Ir / h FE 2 , and the resistance R6 satisfies the condition {(Vs− 2 [V BE ] sat) h FE 2 / Ir}> R6 (12) Here, [V BE ] sat is the base-emitter voltage of the transistor 36 and the output transistor 37 during the saturation operation. Therefore, comparing the expressions (11) and (12), the value R6 of the resistor 32 is about hFE times larger than the value R7 of the resistor 33 and the value R1 of the resistor 12 of the conventional output circuit 1 of FIG. For example, a value of h FE ≒ 100) can be used.

【0035】(出力オフ時の動作)また、入力端子38
にハイの信号が印加されると、入力側トランジスタ34
及びトランジスタ35がオンになる。ここで、入力側ト
ランジスタ34は(9)式で示したように非飽和領域(図
6のQ1点)でオン動作し、トランジスタ35は(8)式
で示したように飽和領域(図6のQ2点)でオン動作す
るので、トランジスタ36のベースにも[VBE]nonsatの
電圧が加わった状態になり、トランジスタ36はオフ動
作することなく、非飽和領域でオン状態に保たれる。一
方、トランジスタ35がオンすることによって出力トラ
ンジスタ37のベース電圧がVsatまで下がるので、ト
ランジスタ36がオン動作していても出力トランジスタ
37はオフとなり、出力トランジスタ37に接続されて
いる負荷回路は開かれる。
(Operation when output is off) Also, the input terminal 38
When a high signal is applied to the input side transistor 34
And the transistor 35 is turned on. Here, the input-side transistor 34 is turned on in the non-saturation region (point Q1 in FIG. 6) as shown by the equation (9), and the transistor 35 is turned on in the saturation region (the point in FIG. 6) as shown in the equation (8). Since the transistor is turned on at the point Q2), the voltage of [V BE ] nonsat is also applied to the base of the transistor 36, and the transistor 36 is kept off in the non-saturation region without being turned off. On the other hand, when the transistor 35 is turned on, the base voltage of the output transistor 37 is reduced to Vsat. Therefore, even if the transistor 36 is on, the output transistor 37 is turned off, and the load circuit connected to the output transistor 37 is opened. .

【0036】この出力オフの状態においては、入力側ト
ランジスタ34及びトランジスタ35,36がオンにな
っているので、抵抗32及び33のいずれにも電流が流
れているが、両抵抗32,33の総消費電流は従来例の
出力回路1や出力回路2の消費電流に比較して約2/h
FE程度となる。つまり、抵抗32の抵抗値R6は従来回
路に比較してhFE程度にできる((12)式参照)ので、抵
抗32における消費電流は1/hFE程度となる。また、
トランジスタ35に流れる電流IC2は入力側トランジス
タ34に流れる電流IC1よりも小さい((10)式参照)か
ら、抵抗33に流れる消費電流を抵抗32に流れる消費
電流と同程度であると見積もると、抵抗32,33によ
る出力オフ時の消費電流はせいぜい従来回路の約2/h
FE程度となり、hFE=100とすれば従来回路の1/5
0程度の消費電流となる。
In this output off state, since the input side transistor 34 and the transistors 35 and 36 are on, current flows through both of the resistors 32 and 33. The current consumption is about 2 / h compared to the current consumption of the output circuit 1 or the output circuit 2 of the conventional example.
It is about FE . That is, since the resistance value R6 of the resistor 32 can be set to about h FE as compared with the conventional circuit (see the equation (12)), the current consumption in the resistor 32 is about 1 / h FE . Also,
Since the current I C2 flowing through the transistor 35 is smaller than the current I C1 flowing through the input-side transistor 34 (see equation (10)), it is estimated that the current consumed by the resistor 33 is substantially equal to the current consumed by the resistor 32. And the current consumption when the output is turned off by the resistors 32 and 33 is at most about 2 / h of the conventional circuit.
FE, and if h FE = 100, 1/5 of the conventional circuit
The current consumption is about 0.

【0037】(本発明の出力回路と従来の出力回路にお
ける消費電流の比較)従来の出力回路1(図1)や出力
回路2(図2)における消費電流と、本発明の出力回路
31の消費電流とを比較する。負荷回路で必要な電流の
値をIr=100mAとし、各トランジスタの増幅率を
いずれもhFE=100であるとし、基準電位Vs=5V
とする。また、飽和状態では、各トランジスタの飽和電
圧Vsat=0.1V、[VBE]sat=0.7Vであるとする。
まず、図1の従来の出力回路1を考える。オン時の出力
トランジスタ17にIr=100mAの電流を流すため
には、出力トランジスタ17のベース電流は、 IB=Ir/hFE=100/100=1[mA] 必要となる。このとき出力トランジスタ17のベース電
圧[VBE]satは0.7Vであるから、1mAのベース電流
Bを流すためには、抵抗値が R1=(Vs−[VBE]sat)/IB=(5−0.7)/1=4.3[kΩ] 必要となる。このとき入力側トランジスタ15がオンし
て出力オフになると、入力側トランジスタ15のコレク
タ電圧は飽和電圧Vsatとなるので、消費電流は、
OFF=(Vs−Vsat)/R1=(5−0.1)/4.
3=1.14[mA] となる。つぎに、図2の従来の出力回路2を考えると、
出力トランジスタ17に1mAのベース電流を流すため
には、1mAの定電流源18を用いる必要がある。従っ
て、消費電流も1mAとなる。つぎに、本発明の出力回
路31を考える。オン時の出力トランジスタ37にIr
=100mAの電流を流すためには、(11)式を参照する
と、 R7=(Vs−Vsat−[VBE]sat)hFE/Ir =(5−0.1−0.7)×100/100=4.2[kΩ] となる。つぎに、(12)式を参照すると、 R6=(Vs−2[VBE]sat)hFE 2/Ir =(5−2×0.7)×1002/100=360[kΩ] となる。出力オフ時には、トランジスタ36のベース・
エミッタ間電圧[VBE]nonsat=0.7Vとすると、抵抗
32における消費電流I6は、 I6=(Vs−Vsat−[VBE]nonsat)/R6 =(5−0.1−0.7)/360=0.012[mA] となる。また、出力トランジスタ34に流れる電流IC1
≒I6とトランジスタ35に流れる電流IC2≒I7とは、
トランジスタ35が飽和していることから、IC 2=(1
/10)IC1とすると、 I7=(1/10)I6=0.1×0.012=0.001[mA] となる。よって、全体としての消費電流は、 I6+I7=0.013[mA] となる。従って、本発明の出力回路31によれば、従来
回路に比較して消費電流が非常に小さくなることが分か
る。
(Comparison of Current Consumption of Output Circuit of Present Invention and Conventional Output Circuit) The current consumption of the conventional output circuit 1 (FIG. 1) and the output circuit 2 (FIG. 2) and the consumption of the output circuit 31 of the present invention. Compare with current. Assume that the value of the current required in the load circuit is Ir = 100 mA, the amplification factor of each transistor is h FE = 100, and the reference potential Vs = 5 V
And In the saturated state, it is assumed that the saturation voltage Vsat of each transistor is 0.1 V and [V BE ] sat is 0.7 V.
First, consider the conventional output circuit 1 of FIG. To flow to the output transistor 17 during on-current of Ir = 100 mA, the base current of the output transistor 17 becomes I B = Ir / h FE = 100/100 = 1 [mA] necessary. Since the base voltage [V BE] sat of the output transistor 17 at this time is 0.7 V, in order to flow of 1mA base current I B, the resistance value R1 = (Vs- [V BE] sat) / I B = (5−0.7) /1=4.3 [kΩ] At this time, when the input-side transistor 15 is turned on and the output is turned off, the collector voltage of the input-side transistor 15 becomes the saturation voltage Vsat.
I OFF = (Vs-Vsat) / R1 = (5-0.1) / 4.
3 = 1.14 [mA]. Next, considering the conventional output circuit 2 of FIG.
In order to supply a base current of 1 mA to the output transistor 17, it is necessary to use a constant current source 18 of 1 mA. Therefore, the current consumption is also 1 mA. Next, consider the output circuit 31 of the present invention. When the output transistor 37 is turned on, Ir
= To flow a current of 100mA, referring to (11), R7 = (Vs-Vsat- [ V BE] sat) h FE / Ir = (5-0.1-0.7) × 100 / 100 = 4.2 [kΩ]. Next, the (12) With reference to formula, R6 = (Vs-2 [ V BE] sat) h FE 2 / Ir = (5-2 × 0.7) × 100 2/100 = 360 [kΩ] . When the output is off, the base of transistor 36
Assuming that the emitter-to-emitter voltage [V BE ] nonsat = 0.7 V, the consumption current I 6 in the resistor 32 is I 6 = (Vs−Vsat− [V BE ] nonsat) / R6 = (5−0.1−0. 7) /360=0.012 [mA]. The current I C1 flowing through the output transistor 34
≒ I 6 and the current I C2 ≒ I 7 flowing through the transistor 35 are:
Since the transistor 35 is saturated, I C 2 = (1
/ 10) I C1 , then I 7 = (1/10) I 6 = 0.1 × 0.012 = 0.001 [mA]. Therefore, the current consumption as a whole is I 6 + I 7 = 0.013 [mA]. Therefore, according to the output circuit 31 of the present invention, it can be seen that the current consumption is extremely small as compared with the conventional circuit.

【0038】つぎに、出力回路31における出力オン→
オフ時における切り換え動作速度を考える。入力端子3
8の入力信号がローでトランジスタ36がオンしている
場合には、トランジスタ36は飽和しており、従来の出
力回路3のトランジスタ22と同様、オン時のトランジ
スタ36にはキャリアが蓄積されている。しかし、入力
端子38の入力信号がハイに切り換わると、トランジス
タ35が速やかに飽和してオンになり、出力トランジス
タ37のベース電圧をVsatまで下げるので、トランジ
スタ36にキャリアが蓄積されているか否かに関係な
く、速やかに出力トランジスタ37がオフに切り換えら
れる。従って、従来の出力回路3(図3)と比較して、
出力オン→オフ時の切り換え速度を速くすることができ
る。
Next, the output of the output circuit 31 is turned on.
Consider the switching operation speed at the time of off. Input terminal 3
When the input signal at 8 is low and the transistor 36 is on, the transistor 36 is saturated, and carriers are stored in the transistor 36 when it is on, like the transistor 22 of the conventional output circuit 3. . However, when the input signal at the input terminal 38 is switched to high, the transistor 35 is quickly saturated and turned on, and the base voltage of the output transistor 37 is reduced to Vsat, so that whether or not carriers are accumulated in the transistor 36 is determined. , The output transistor 37 is quickly turned off. Therefore, compared with the conventional output circuit 3 (FIG. 3),
The switching speed when the output is turned on → off can be increased.

【0039】また、出力回路31における出力オフ→オ
ン時における切り換え動作速度を説明する。従来の出力
回路3(図3)では、出力オフ時において入力側トラン
ジスタ15は完全に飽和してオンとなっているので、入
力信号がハイからローに切り換わると、入力側トランジ
スタ15が飽和状態からオフに切り換わり、その後にト
ランジスタ22がオフからオンに飽和してオンになる。
このため、入力側トランジスタ15が飽和状態からオフ
するまでに時間が掛かり、さらに入力側トランジスタ1
5とトランジスタ22の順次動作のためにトランジスタ
22がオンになるまでに時間がかかり、結果的に出力ト
ランジスタ17がオンに切り換わる速度が遅くなる。こ
れに対し、本発明による出力回路31では、出力オフ時
においてトランジスタ34は非飽和状態でオンになって
いるので、入力端子38の入力信号がハイからローに切
り換わったとき、入力側トランジスタ34がオフに切り
換わる時間が短くなる。また、トランジスタ36は出力
オン時も出力オフ時もオン状態に保たれているので、入
力信号がハイからローに切り換わると、入力側トランジ
スタ34がオフに切り換わる動作と、トランジスタ35
が飽和状態からオフに切り換わる動作とが並行して同時
に実行される。この結果、本発明の出力回路31によれ
ば、出力オフ→オンに切り換わる速度も従来回路に比較
して短くできる。
The switching operation speed when the output is turned off → on in the output circuit 31 will be described. In the conventional output circuit 3 (FIG. 3), when the output is off, the input side transistor 15 is completely saturated and turned on. Therefore, when the input signal is switched from high to low, the input side transistor 15 becomes saturated. From OFF to OFF, and then the transistor 22 is saturated from OFF to ON and turned ON.
Therefore, it takes time for the input-side transistor 15 to turn off from the saturated state, and furthermore, the input-side transistor 1
It takes time until the transistor 22 is turned on because of the sequential operation of the transistor 5 and the transistor 22, and as a result, the speed at which the output transistor 17 is turned on is reduced. On the other hand, in the output circuit 31 according to the present invention, when the output is off, the transistor 34 is turned on in an unsaturated state, so that when the input signal of the input terminal 38 switches from high to low, the input side transistor 34 Switch off time is shortened. Further, since the transistor 36 is kept on both when the output is on and when the output is off, when the input signal switches from high to low, the operation of switching off the input side transistor 34 and the operation of the transistor 35
Is switched off from the saturated state at the same time. As a result, according to the output circuit 31 of the present invention, the speed at which the output is switched from off to on can be shorter than that of the conventional circuit.

【0040】また、トランジスタ34,35,36,3
7は全てnpnトランジスタを用いているので、従来の
出力回路4(図4)のようにpnpトランジスタを用い
ていることが原因となって切り換え速度が遅くなること
もない。
The transistors 34, 35, 36, 3
7 uses npn transistors, so that the switching speed does not become slow due to the use of pnp transistors as in the conventional output circuit 4 (FIG. 4).

【0041】(応用例)本発明の出力回路は、例えば出
力回路からオン、オフ信号を出力すると共に出力回路の
前段の回路にヒステリシスを掛けなければならないよう
な場合において、出力回路から出力するよりも先に必ず
ヒステリシスの方を掛けなければならず、しかも、出力
回路側に応答速度が要求されるような状況で使用するの
に適している。
(Application Example) The output circuit according to the present invention can output an ON / OFF signal from an output circuit and apply a hysteresis to a circuit preceding the output circuit. This is suitable for use in a situation where the hysteresis must be applied first and the response speed is required on the output circuit side.

【0042】具体的にいうと、図7に示すようなヒステ
リシス動作するA/D変換回路に用いることにより良好
な結果を得ることができる。図7のA/D変換回路にお
いては、コンパレータ51の非反転入力端子にアナログ
入力信号S1が入力され、反転入力端子には基準電圧発
生回路52から基準電圧V0が与えられている。コンパ
レータ51の出力端子からは入力信号S1と基準電圧V
0の大小に応じてハイ(H)又はロー(L)の比較信号
S2が出力される。コンパレータ51の比較出力は、出
力端子に接続されたヒステリシス回路53を介して基準
電圧発生回路52へ帰還されている。しかして、基準電
圧発生回路52から出力される基準電圧V0は、ヒステ
リシス回路53の働きにより、コンパレータ51から出
力される比較信号S2のハイ、ローに応じてV0+又はV
0-(V0+≠V0-)に変化し、コンパレータ51の出力に
ヒステリシスが掛けられる。また、コンパレータ51の
出力端子に接続された出力回路54は、比較信号S2の
ハイ又はローに応じて出力側がオフ又はオンに切り換わ
る。
More specifically, good results can be obtained by using the A / D conversion circuit having a hysteresis operation as shown in FIG. In A / D conversion circuit of FIG. 7, an analog input signal S1 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 51, the reference voltage V 0 is applied from the reference voltage generating circuit 52 to the inverting input terminal. From the output terminal of the comparator 51, the input signal S1 and the reference voltage V
A high (H) or low (L) comparison signal S2 is output according to the magnitude of 0 . The comparison output of the comparator 51 is fed back to the reference voltage generation circuit 52 via a hysteresis circuit 53 connected to the output terminal. Thus, the reference voltage V 0 output from the reference voltage generation circuit 52 is set to V 0+ or V 0+ according to the high or low of the comparison signal S2 output from the comparator 51 by the operation of the hysteresis circuit 53.
0− (V 0+ ≠ V 0− ), and the output of the comparator 51 is subjected to hysteresis. The output side of the output circuit 54 connected to the output terminal of the comparator 51 is turned off or on in response to the high or low of the comparison signal S2.

【0043】このような回路構成の場合、図8に示すよ
うに、コンパレータ51から出力された比較信号S2
(図8(a))がヒステリシス回路53及び基準電圧発
生回路52を通って帰還され基準電圧V0(図8
(b))を変化させる速度よりも、出力回路54の出力
信号S3(図8(c))として表われる速度のほうが遅
くなるようにする必要がある。このため、出力回路54
の入力側と出力側との間に遅延を持たせているが、従来
の出力回路54では、この遅延時間ΔTがかなり大きく
なり、入力信号S1が出力回路54の出力信号S3とし
て表われる応答速度が遅くなるという問題があった。一
方、出力回路54における遅延をなくすと、出力信号S
2が帰還するよりも出力回路54から出力される方が速
くなり、所望の回路動作が得られなくなるという不都合
がある。
In the case of such a circuit configuration, as shown in FIG. 8, the comparison signal S2 output from the comparator 51
(FIG. 8A) is fed back through the hysteresis circuit 53 and the reference voltage generation circuit 52, and the reference voltage V 0 (FIG.
It is necessary to make the speed of the output signal S3 (FIG. 8C) of the output circuit 54 slower than the speed of changing (b)). Therefore, the output circuit 54
In the conventional output circuit 54, the delay time ΔT is considerably large, and the response speed at which the input signal S1 appears as the output signal S3 of the output circuit 54 is increased. Was slow. On the other hand, if the delay in the output circuit 54 is eliminated, the output signal S
The output from the output circuit 54 is faster than the feedback of 2 so that a desired circuit operation cannot be obtained.

【0044】これに対し、この出力回路54として本発
明による半導体出力回路31を用いれば、オン、オフ時
の応答速度を速くすることができるので、出力回路44
における遅延時間ΔTを適当な時間に調整することによ
り、出力回路44における遅延時間をヒステリシス側よ
りも遅い範囲でできるだけ短くすることが可能になる。
なお、このようにして調整した遅延時間ΔTは、出力回
路44(出力トランジスタ)のオフ時では図1の出力回
路1よりも遅くなり、出力回路44(出力トランジス
タ)のオン時では図1の出力回路1よりも速くなるよう
に設定される。
On the other hand, if the semiconductor output circuit 31 according to the present invention is used as the output circuit 54, the response speed at the time of ON / OFF can be increased, so that the output circuit 44
By adjusting the delay time ΔT at the appropriate time, the delay time at the output circuit 44 can be made as short as possible within a range slower than the hysteresis side.
When the output circuit 44 (output transistor) is off, the delay time ΔT adjusted in this way is slower than that of the output circuit 1 of FIG. 1, and when the output circuit 44 (output transistor) is on, the output of FIG. It is set to be faster than the circuit 1.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、以上説明したように、
第1の従来例や第2の従来例のように出力オフ時におい
て消費電流が大きくなるという問題もなく、また、第3
の従来例や第4の従来例のように出力のオン、オフ切り
換え動作時の切り換え速度が遅くなるという問題も解消
される。すなわち、本発明によれば、出力トランジスタ
のオン→オフ動作およびオフ→オン動作の切り換え速度
が高速で、しかも出力オフ時における消費電流(消費電
力)が小さいバイポーラ型集積回路における半導体出力
回路を提供することができる。
According to the present invention, as described above,
There is no problem that the current consumption increases when the output is turned off as in the first conventional example and the second conventional example.
The problem that the switching speed at the time of the output on / off switching operation becomes slow as in the prior art and the fourth prior art is also solved. That is, according to the present invention, there is provided a semiconductor output circuit in a bipolar integrated circuit in which the switching speed of an output transistor from on to off operation and off to on operation is high, and current consumption (power consumption) when output is off is small. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】半導体出力回路の第1の従来例を示す具体的な
等価回路図である。
FIG. 1 is a specific equivalent circuit diagram showing a first conventional example of a semiconductor output circuit.

【図2】半導体出力回路の第2の従来例を示す具体的な
等価回路図である。
FIG. 2 is a specific equivalent circuit diagram showing a second conventional example of a semiconductor output circuit.

【図3】半導体出力回路の第3の従来例を示す具体的な
等価回路図である。
FIG. 3 is a specific equivalent circuit diagram showing a third conventional example of a semiconductor output circuit.

【図4】半導体出力回路の第4の従来例を示す具体的な
等価回路図である。
FIG. 4 is a specific equivalent circuit diagram showing a fourth conventional example of a semiconductor output circuit.

【図5】本発明の一実施例による半導体出力回路を示す
具体的な等価回路図である。
FIG. 5 is a specific equivalent circuit diagram showing a semiconductor output circuit according to one embodiment of the present invention.

【図6】同上の半導体出力回路の動作を説明するための
図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of the semiconductor output circuit of the above.

【図7】本発明による半導体出力回路の応用回路を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing an application circuit of the semiconductor output circuit according to the present invention.

【図8】上記応用回路の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of the application circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32 (第1の)抵抗 33 (第2の)抵抗 34 入力側トランジスタ(第1のトランジスタ) 35 (第2の)トランジスタ 36 (第3の)トランジスタ 37 出力トランジスタ 38 入力端子 39 グランド線(低電位線) 40 基準線(高電位線) 41 出力端子 32 (first) resistor 33 (second) resistor 34 input-side transistor (first transistor) 35 (second) transistor 36 (third) transistor 37 output transistor 38 input terminal 39 ground line (low potential) Line) 40 Reference line (high potential line) 41 Output terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−297123(JP,A) 特開 平3−216017(JP,A) 特開 昭62−283716(JP,A) 実開 平6−13227(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 - 17/70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-297123 (JP, A) JP-A-3-216017 (JP, A) JP-A-62-283716 (JP, A) 13227 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 17/00-17/70

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高電位線に一端を接続された第1の抵抗
と、 入力端子をベースに接続され、前記第1の抵抗の他端と
低電位線との間にコレクタ・エミッタ間を接続された第
1のnpnトランジスタと、 高電位線に一端を接続された第2の抵抗と、 ベースを前記第1のトランジスタのベースに接続され、
エミッタを低電位線に接続された第2のnpnトランジ
スタと、 前記第1の抵抗の他端と前記第1のトランジスタのコレ
クタとの接続点にベースを接続され、前記第2の抵抗の
他端と前記第2のトランジスタのコレクタとの間にコレ
クタ・エミッタ間を接続された第3のnpnトランジス
タと、 第2のトランジスタのコレクタと第3のトランジスタの
エミッタとの接続点にベースを接続され、エミッタを低
電位線に接続され、コレクタを出力端子に接続されたn
pn出力トランジスタと、から構成された半導体出力回
路。
A first resistor having one end connected to a high potential line; an input terminal connected to a base; and a collector and an emitter connected between the other end of the first resistor and the low potential line. A first npn transistor, a second resistor having one end connected to a high potential line, a base connected to the base of the first transistor,
A second npn transistor having an emitter connected to a low potential line, a base connected to a connection point between the other end of the first resistor and a collector of the first transistor, and a second end of the second resistor A third npn transistor having a collector and an emitter connected between the collector of the second transistor and the collector of the second transistor; a base connected to a connection point between the collector of the second transistor and the emitter of the third transistor; N whose emitter is connected to the low potential line and whose collector is connected to the output terminal
and a pn output transistor.
【請求項2】 出力トランジスタのオン時には、前記第
1のトランジスタをオフさせると共に前記第3のトラン
ジスタを飽和領域で駆動し、 出力トランジスタのオフ時には、前記第1のトランジス
タ及び第3のトランジスタを非飽和領域で駆動すること
を特徴とする請求項1に記載の半導体出力回路。
2. When the output transistor is on, the first transistor is turned off and the third transistor is driven in a saturation region. When the output transistor is off, the first transistor and the third transistor are turned off. The semiconductor output circuit according to claim 1, wherein the semiconductor output circuit is driven in a saturation region.
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