JP4204465B2 - 出力ドライバの電流を測定するための検出抵抗器を備える出力ドライバ - Google Patents

Description

本発明は、駆動信号を供給するための出力ドライバを有する電子回路であって、この出力ドライバが、第１の主電極、第２の主電極、及び制御信号を入力するように結合される制御電極を備えるトランジスタと、供給端子と、第２の主電極に結合されるとともに駆動信号を供給する出力端子と、供給端子と第１の主電極との間に結合される検出抵抗器とを有する電子回路に関する。

このような電子回路は、図１及び図２に示されるように、従来技術の一般的な状態から知られている。図１は、出力ドライバＤＲＶを示している。この出力ドライバＤＲＶは、供給端子Ｖ_ＳＳと他の供給端子Ｖ_ＤＤとの間の供給電圧を受け取り、出力電圧Ｕ_０を出力端子ＯＵＴに供給する。出力ドライバＤＲＶは、出力トランジスタＴ及び他の出力トランジスタＴ_Ｆを有し、これらのトランジスタは、それぞれ、制御回路ＣＮＴＲＬ及び他の制御回路ＣＮＴＲＬ_Ｆによって制御される。出力トランジスタＴ及び他の出力トランジスタＴ_Ｆは、供給端子Ｖ_ＳＳと他の供給端子Ｖ_ＤＤとの間に直列に設けられている。制御回路ＣＮＴＲＬは、バイナリ制御信号Ｖ_{ＣＮＴＲＬ}を供給する。同様に、他の制御回路ＣＮＴＲＬ_Ｆは、他のトランジスタＴ_Ｆのゲートに、上記制御信号Ｖ_{ＣＮＴＲＬ}と同相の制御信号を供給する。この結果、トランジスタＴ及びＴ_Ｆは、交互に導通したり、又は非導通したりする。特定の用途に関しては、出力ドライバＤＲＶを通る電流が分かっていることが望ましい。このために、図１に示される従来技術の一般的な状態においては、検出抵抗器Ｒ_Ｍが、電界効果トランジスタＴのソースと直列に設けられている。電界効果トランジスタＴが、ある電流を伝える場合、ある電圧が、検出抵抗器Ｒ_Ｍの両端に印加され、これが、電界効果トランジスタＴを通る電流の評価の基準であり、この電流は、オームの法則を使って計算され得る。

しかしながら、上記抵抗器Ｒ_Ｍの両端における電圧は、電界効果トランジスタＴのゲート-ソース電圧が低減される原因となるという悪影響を有している。この結果、ドライバＤＲＶの最大の駆動電力が低減される。従来技術の一般的な状態によれば、この問題は、図２に示される回路によって大概は解決される。このことは、検出抵抗器Ｒ_Ｍが、専ら供給端子Ｖ_ＳＳと直列に設けられ、十分な制御電圧Ｖ_{ＣＮＴＲＬ}が、電界効果トランジスタＴのソースとゲートとの間で利用可能であることを意味する。他の供給端子Ｖ_ＤＤが、供給端子Ｖ_ＳＳに対して正の電圧を受け取るという想定の下では、抵抗器Ｒ_Ｍの両端の電圧は、グラウンドに対して、又は集積回路が用いられる場合は基板に対して、負である。このことは、特に、抵抗器が集積回路で用いられる場合、測定電圧の信号処理がより一層複雑になるので、望ましくない。

したがって、本発明の目的は、ドライバを具備する電子回路であって、このドライバが、該ドライバを通る電流を測定するための検出抵抗器を備える電子回路において、出力トランジスタの利用可能な制御電圧は、仮にそうであったとしても、検出抵抗器の両端の電圧によって、ほとんど低減されず、測定電圧の信号処理が、簡単な態様で可能である電子回路を提供することにある。

この目的を実現するために、更に、出力ドライバは、検出抵抗器の両端におけるピーク電圧時、制御電極と制御信号との間の上記結合を非効果的にするための手段を有する。ほとんどの場合、実質的には、電流がトランジスタの中を流れない。比較的に短い期間のみ、すなわち、駆動信号が高い論理値から低い論理値へ変化するときのみ、大きな値の電流が、トランジスタの中を流れ、それによって、検出抵抗器の両端にピーク電圧をもたらす。このピーク電圧時に、制御電極、又は電界効果トランジスタが用いられる場合にはゲートが、この制御電極をほとんど常に制御する制御回路から切り離される。トランジスタのソースとゲートとの間に常時存在する固有キャパシタンスは、検出抵抗器の両端におけるこうしたピーク電圧時に、トランジスタのソースとゲートとの間の電圧差が実質的に一定のままであることを確実にする。したがって、トランジスタのゲートの電位は、検出抵抗器の両端のピーク電圧に対応するようなピークを示す。

本発明による出力ドライバを有する電子回路の実施例において、上記手段は、トランジスタの制御電極と直列に設けられるユニポーラ回路を有する。このユニポーラ回路によって、トランジスタのゲートと制御回路との間の結合は、トランジスタのゲートの電位が、検出抵抗器の両端におけるピーク電圧の結果として、制御回路によって供給され得る最大の電位に近づくとすぐに、自動的にさえぎられ、このことが、更に、該トランジスタのゲート-ソースキャパシタンスを介して、トランジスタのゲートにも影響を及ぼすことが確実にされる。

本発明による出力ドライバを有する電子回路の実施例において、ユニポーラ回路は、ダイオードを有する。このダイオードは、ユニポーラ回路について非常に簡単な実施態様である。

本発明による出力ドライバを有する電子回路の実施例において、更に、出力ドライバは、他の供給端子と、トランジスタの制御電極との間に結合される電流手段を有する。
この電流手段は、トランジスタのゲートが、制御回路から切り離される間に、トランジスタのゲート-ソース電圧の起こり得る低速の漏れを補償するために使われることができる。上記電流手段によって供給される電流値は、非常に小さい。したがって、出力ドライバの消費電力における著しい増大は、起こらない。この小さい電流値は、少し高過ぎるように簡単に選択され得るので、トランジスタのゲートの電位は、許容されないほど高くなる可能性がある。このことは、トランジスタの制御電極の電位を制限するための制限手段を備える出力ドライバを設けることによって、防止され得る。上記制限手段が、例えば、ツェナーダイオードを具備することも可能であり、該ツェナーダイオードは、トランジスタのゲートと供給端子との間に、又はトランジスタのソースとゲートとの間に結合される。

本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施例から明らかになると共に、これらの実施例を参照して明瞭に説明されるであろう。

これらの各図面において、同様の参照符号は、同様の部分又は構成要素を示している。

図３は、供給端子Ｖ_ＳＳと、他の供給端子Ｖ_ＤＤと、出力電界効果トランジスタＴと、他の出力電界効果トランジスタＴ_Ｆと、制御回路ＣＮＴＲＬと、他の制御回路ＣＮＴＲＬ_Ｆと、ダイオードＤと、検出抵抗器Ｒ_Ｍと、駆動信号Ｕ_０を供給するための出力端子ＯＵＴとを有する出力ドライバＤＲＶを含む電子回路の第１の実施例を示している。制御回路ＣＮＴＲＬは、ダイオードＤを介してトランジスタＴのゲートに供給され得る制御信号Ｖ_{ＣＮＴＲＬ}を供給する。他の制御回路ＣＮＴＲＬ_Ｆは、他のトランジスタＴ_Ｆに制御信号を直接供給する。検出抵抗器Ｒ_Ｍは、トランジスタＴのソースと、グラウンドにも接続される供給端子Ｖ_ＳＳとの間に結合される。トランジスタＴ_Ｆのドレインと同様に、トランジスタＴのドレインは、出力端子ＯＵＴに結合される。他のトランジスタＴ_Ｆのソースは、他の供給端子Ｖ_ＤＤに接続される。次に、この回路の動作が説明されるであろう。さほど大きなＤＣ負荷が出力端子ＯＵＴに結合されていないと仮定すると、駆動信号Ｕ_０が、十分な長さの期間に、高い論理値又は低い論理値を有する場合、トランジスタＴ及びＴ_Ｆは、電流を伝えないであろう。トランジスタＴは、駆動信号Ｕ_０の高い論理値から低い論理値への遷移段階においてのみ電流を伝える。その結果、制御信号Ｖ_{ＣＮＴＲＬ}は、図１による既知の回路では減少するであろう。しかしながら、このことは、図３に示される回路では起こらない。これは、ちょうどその時間にダイオードＤがオフにされるという事実に拠るものと考えられ得る。上記の時間において、トランジスタＴのゲートと、供給端子Ｖ_ＳＳとの間の電圧Ｖ_Ｐは、制御電圧Ｖ_{ＣＮＴＲＬ}から切り離される。この結果、ゲートの電位が、トランジスタＴのソースの電位に従うので、トランジスタＴのゲート-ソース電圧は、実質的には一定のままである。このことは、トランジスタＴの出力端子ＯＵＴから引き出され得る最大の出力電流が制限されないという利点を有する。

図４は、出力ドライバＤＲＶを有する電子回路の第２の実施例を示している。制御回路ＣＮＴＲＬは、Ｎ型電界効果トランジスタ及びＰ型電界効果トランジスタを有する通常のインバータを具備し、この事例では、図３のダイオードＤが、上記Ｐ型電界効果トランジスタのドレインと直列に設けられている。この端子１は入力信号を入力し、端子２は供給電圧を受け取る。この回路の動作は、図３に示された回路の動作と類似している。ほとんどの場合、すなわち、検出抵抗器Ｒ_Ｍの両端にピーク電圧が存在しない場合、ゲートとソースとの間の電圧は、制御回路ＣＮＴＲＬによって十分にかけられるＶ_{ＣＮＴＲＬ}によって決定される。検出抵抗器Ｒ_Ｍの両端にピーク電圧があるとき、ダイオードＤは、逆バイアスをかけられ、その結果として、ゲートとソースとの間の信号は、制御回路ＣＮＴＲＬによって示されるのではなく、トランジスタＴ自体によって示される。それゆえに、この期間において、電圧Ｖ_Ｐは、図３に示された電圧Ｖ_Ｐに対応する。

図５は、出力ドライバＤＲＶを有する電子回路の第３の実施例を示している。検出抵抗器Ｒ_Ｍの両端におけるピーク電圧時に、電界効果トランジスタＴのゲート-ソース電圧は、ゲート-ソースキャパシタンスの結果として、比較的に一定のままである。しかしながら、この電圧は、漏れのために徐々に減少する。これは、電流手段を使うことによって補償されることが可能であり、 図５では、電界効果トランジスタＴのゲートに結合される電流源Ｊを用いて実施されている 。電流源Ｊによって供給される電流値は、非常に小さくなければならない。この電流値があまりに大きい場合、電界効果トランジスタＴのゲートの電位が、許容されないほど高くなり得る。これを防止するために、ツェナーダイオードが、ゲートと供給端子Ｖ_ＳＳとの間に結合されてもよい。さもなければ、ツェナーダイオードが、電界効果トランジスタＴのソースとゲートとの間に結合されてもよい。後者の解決策は、 ゲート-ソース電圧の直接的な制限をもたらすので好ましい。

本発明による電子回路は、集積回路に応用されることが可能であり、又はディスクリートな態様で実施されることも可能である。電界効果トランジスタが、全ての実施例において適用されているけれども、代替方法として、例えば、バイポーラ形トランジスタを備える出力トランジスタＴと交換することも可能である。その場合、電流源Ｊによって供給されるべき電流値は、一般的により一層高くなければならない。更に、全てのＮ型トランジスタも同様にＰ型トランジスタによって交換されるとの条件で、全てのＰ型トランジスタをＮ型トランジスタと交換することが可能であり、また、ダイオードの極性が逆にされると共に、供給電圧の極性が逆にされることも可能である。

出力ドライバを通る電流を測定するための検出抵抗器を具備する出力ドライバを有する既知の電子回路を示す。 出力ドライバを通る電流を測定するための検出抵抗器を具備する出力ドライバを有する代替の既知の電子回路を示す。 本発明による出力ドライバを通る電流を測定するための検出抵抗器を具備する出力ドライバを有する電子回路の第１の実施例を示す。 本発明による出力ドライバを通る電流を測定するための検出抵抗器を具備する出力ドライバを有する電子回路の第２の実施例を示す。 本発明による出力ドライバを通る電流を測定するための検出抵抗器を具備する出力ドライバを有する電子回路の第３の実施例を示す。

Claims (7)

1. 駆動信号を供給するための出力ドライバを備えた電子回路であって、
   前記出力ドライバが、
   第１の主電極、第２の主電極、及び制御信号が入力されるように結合される制御電極を備える第１のトランジスタと、
   第１の供給端子と、
   前記第１の主電極と前記第１の供給端子との間に結合される検出抵抗器と、
   第２の供給端子と、
   前記第１の供給端子と前記第２の供給端子との間に、前記第１のトランジスタと直列に設けられる第２のトランジスタと、
   前記第２の主電極と前記第２のトランジスタとに結合されるとともに前記駆動信号を供給する出力端子と、
   前記検出抵抗器の両端におけるピーク電圧時、前記制御電極と前記制御信号との間の前記結合を非効果的にするための手段を有する電子回路。
2. 前記手段が、前記第１のトランジスタの前記制御電極と直列に設けられるユニポーラ回路を有する、請求項１に記載の電子回路。
3. 前記ユニポーラ回路が、ダイオードを有する、請求項２に記載の電子回路。
4. 更に、前記出力ドライバが、他の供給端子と、前記第１のトランジスタの前記制御電極との間に結合される電流手段を有する、請求項１に記載の電子回路。
5. 更に、前記出力ドライバが、前記第１のトランジスタの前記制御電極における電圧を制限するための制限手段を有する、請求項頂１に記載の電子回路。
6. 更に、前記出力ドライバが、前記第１のトランジスタの前記第１の主電極と、前記制御電極との間の電圧を制限するための制限手段を有する、請求項１に記載の電子回路。
7. 前記制限手段が、ツェナーダイオードを有する、請求項５に記載の電子回路。

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