JPH01320802A - Buffer amplifier - Google Patents

Buffer amplifier

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JPH01320802A
JPH01320802A JP63153787A JP15378788A JPH01320802A JP H01320802 A JPH01320802 A JP H01320802A JP 63153787 A JP63153787 A JP 63153787A JP 15378788 A JP15378788 A JP 15378788A JP H01320802 A JPH01320802 A JP H01320802A
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JP
Japan
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transistor
emitter
voltage
resistor
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP63153787A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Shoji
法男 小路
Yoshinaga Furuya
古屋　喜祥
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To apply temperature compensation to an output voltage by connecting the 1st resistor, a power application transistor(TR), a diode and the 2nd resistor in series between the emitter and a reference potential point and applying a constant voltage to the connection midpoint between the emitter of the power application TR and the diode. CONSTITUTION:A voltage V6 at a terminal 6 is expressed in equation. Then the voltage VT has a positive temperature coefficient of nearly 1/300. On the other hand, a base-emitter voltage VBE31 of the TR 31 has a negative temperature coefficient of nearly -2mV/ deg.C. Then resistors 33, 34 are selected properly in a constant voltage circuit 30, then the voltage of the negative temperature coefficient of the base and emitter of the TR 31 and the voltage of the positive temperature coefficient across the resistor 34 by the collector current of the TRs 31, 32H are balanced mutually to form the reference voltage of the zero temperature coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、出力電圧が温度補償された緩衝増幅器に関す
る。 〔発明の概要〕 本発明は、エミッタフォロワのエミッタと基準電位点の
間に、第１の抵抗器、通電用トランジスタ、ダイオード
及び第２の抵抗器を直列に接続して、両抵抗器に等量の
電流を流すと共に、通電用トランジスタのエミッタとダ
イオードの接続中点に定電圧を供給することにより、温
度により変動するエミッタフォロワのＶＢＨの影響を除
去ないしは相殺して、出力電圧の温度補償を行なうもの
である。 〔従来の技術〕 従来、バイポーラトランジスタによるアナログ増幅器は
、例えば第２図に示すように構成されていた。 即ち、第２図において、（１０）は差動増゛幅器であっ
て、入力端子（１）が１対のｎｐｎトランジスタ（１１
）及び（１２）の一方のベースに接続され、他方のベー
スには定電圧源（２）が接続される。この定電圧源（２
）は、電源Ｖ。０とアースとの間に接続された分圧器で
あってもよい。両トランジスタ（１１）及び（１２）の
エミッタが、それぞれ定電流源としてのｎｐｎ）ランジ
スタ（１３）及び（１４）を介して接地され、トランジ
スタ（１１）及び（１２）のエミッタ間に抵抗器（１５
）が接続される。トランジスタ（１１）のコレクタに直
接に電源Ｖ。０が供給され、トランジスタ（１２）のコ
レクタには負荷抵抗器（１Ｇ）を介して電源Ｖｏｏが供
給される。 定電流源（１７）とダイオード接続のｎｐｎ）ランジス
タ（１８）とが、電源Ｖ。０とアースとの間に直列に接
続され、このトランジスタ（１８）がトランジスタ（１
３）及び（１４）とそれぞれカレントミラー接続される
。 ｎｐｎ）ランジスタ（２１）は、そのコレクタが直接に
電源Ｖ。０に接続されると共に、そのエミッタが定電流
源としてのｎｐｎ）ランジスク（２２）を介して接地さ
れて、エミッタフォロワとされる。トランジスタ（２２
）はダイオード接続のトランジスタ（１８）とカレント
ミラー接続される。増幅器（１０）の出力が、端子（３
）を介して、トランジスタ（２１）のベースに供給され
、そのエミッタからの出力が端子（４）に導出される。 周知のように、端子（３）及び（４）間の電圧利得は略
〔１〕であり、端子（４）の出力インピーダンスは極め
て小さく、エミッタフォロワ（２１）は緩衝増幅器（バ
ッファ）として機能する。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、第２図の端子（３）の直流電位、即ち増幅器
（１０）の出力電圧の直流成分ＶＩＯは、通常、温度変
化による変動が比較的小さい。そして、この直流電位変
動がないことが好ましい場合が多く、この場合には、温
度補償によって直流電位変動が除去される。 ところが、一般に、トランジスタのベース・エミッタ間
電圧ＶＢＥは約−２ｍＶ／ｌと比較的大きな温度係数を
有するため、増幅器（１０）の出力の直流電位変動が小
さい場合、エミッタフォロワ（２１）を介して、端子（
４）に導出された出力電圧は、はぼＶＥＥ１個分相当の
直流電位変動が付加されてしまうという問題があった。 かかる点に鑑み、本発明の目的は、エミッタフォロワの
ＶＩＩＨの影響を除去して、出力電圧を温度補償した緩
衝増幅器を提供するところにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、エミッタフォロワ接続の第１のトランジスタ
（２１）のエミッタに第１の抵抗器（２３）を介して第
２のトランジスタ（２４）のコレクタを接続すると共に
、この第２のトランジスタのエミッタをダイオード（２
５）及び第２の抵抗器（２６）を介して基準電位点に接
続し、第２のトランジスタを介して第１及び第２の抵抗
器に等量の電流１２４を流すと共に、第２のトランジス
タのエミッタとダイオードの接続中点（６）に定電圧ｖ
６を供給して、出力電圧の温度補償を行なうようにした
緩衝増幅器である。 〔作用〕 かかる構成によれば、エミッタフォロワ接続されたトラ
ンジスタのＶＢＨの影響が除去されて、出力電圧が温度
補償される。 〔実施例〕 以下、第１図を参照しながら、本発明による緩衝増幅器
の一実施例について説明する。 本発明の一実施例の構成を第１図に示す。この第１図に
おいて、前出第２図に対応する部分には同一符号を付け
て重複説明を省略する。 第１図において、（２０）は緩衝増幅器を全体として示
し、エミッタフォロワ接続のトランジスタ（２１）のエ
ミッタに、抵抗器（２３）を介して、ｎｐｎトランジス
タ（２４）のコレクタが接続され、トランジスタ（２４
）のエミッタはダイオード接続のｎｐｎトランジスタ（
２５）及び抵抗器（２６）を介して接地される。トラン
ジスタ（２４）のコレクタに端子（４）が接続され、こ
の端子（４）の出力信号は、それぞれエミッタフォロワ
接続された、ｐｎｐ）ランジスタ（２７）及びｎｐｎト
ランジスタ（２８）を介して端子（５）に導出される。 定電圧回路（３０）のｎｐｎ　）ランジスタ（３１）及
び（３２，）　　のベースが端子（６）に共通に接続さ
れる。エミッタ面積がＮ倍のトランジスタ（３２，）　
　のエミッタが直列接続の抵抗器（３３）及び（３４）
を介して接地され、両抵抗器（３３）及び（３４）の接
続中点にトランジスタ（３１）のエミッタが接続される
。トランジスタ（３１）及び（３２，）　　のコレクタ
は、それぞれｐｎｐトランジスタ（３５）及び（３６）
を介して、電源Ｖｃｃに接続される。エミッタ面積が等
しい両トランジスタ（３５）及び（３６）は、そのベー
ス同士が接続され、一方のトランジスタ（３６）がダイ
オード接続されて、カレントミラーを構成する。 トランジスタ（３１）及び（３５）のコレクタの接続中
点がトランジスタ（２４）のベースに接続され、このト
ランジスタ（２４）のエミッタが端子（６）に接続され
て、トランジスタ（３１）及び（３２，）　　のベース
バイアス回路が形成される。 本実施例の動作は次のとおりである。 第２図の増幅器（１０）の直流出力電圧ＶＩＯが端子（
３）に供給され、トランジスタ（２４）のコレクタ電流
がＩ２＋であるとする。この電流１２４は抵抗器（２３
）、ダイオード接続のトランジスタ（２５）及び抵抗器
（２６）電流れる。トランジスタ（２１）のコレクタ電
流はこの・丁２．よりも大きくなるが、これによる両ト
ランジスタ（２１）及び（２５）のベース・エミッタ電
圧Ｖ　Ｂ　Ｅ　２　＋及びＶ　Ｂ　Ｅ　２５間の差を無
視すれば、抵抗器（２３）及び（２６）の抵抗値をそれ
ぞれＲ２３及びＲ２６とし、端子（４）及び（６）の直
流電圧をそれぞれＶ４　及びＶ６　として、次の（１）
式及び（２）式が成立する。 Ｖ４＝Ｖ＋ｏ　　ＶＢＥ　　Ｉ２４　・Ｒ２３・・・（
１）Ｖｓ　＝　ＶＢＥ　＋　Ｉ　２４・Ｒ２６・・・（
２）Ｒ２３＝　Ｒ２Ｓの場合、両式から１２４を消去す
れば次の（３）式が得られる。 ■、−Ｖ１ｏ−Ｖ６　　　　　　　　・・・（３）この
Ｖ６　は、以下に述べるように、シリコンのエルネギ−
・ギャップ電圧（１，２０５Ｖ　）に等しく設定され、
温度係数が零の定電圧である。 一般に、トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＢＥ
とコレクタ電流■。との間には、よく知られているよう
に、次の（４）式または（５）式に示すような関係が成
立する。 ・・・（４） ここに１５：飽和電流　　ｑ：電子の電荷Ｔ：絶対温度
　　　ｋ：ボルツマン常数Ｎ：エミツタ面積比 第１図の定電圧回路（３０）では、トランジスタ（３１
）及び（３２，）　　のコレクタ電流をＩ３１及びＩ３
゜とし、ベース・エミッタ間電圧をＶＢＥ３□及びＶＢ
Ｅ３□とすると、抵抗器（３３）の抵抗値をＲ１３とし
て、次の（６）式が成立する。 ＶＢ口＋　＝　ＶＢＥ３２　＋Ｉ　３□・Ｒ３３・・・
（６）この（６）式からＩ３゜を求め、前出（５）式を
適用すると、次の（７）式が得られる。 Ｉ　３２　＝　（ＶＢＥ３１ＶＢＥ３２）／　Ｒ３３カ
レントミラー接続のｐｎｐトランジスタ（３５）及び（
３６）によって、トランジスタ（３１）及び（３２，）
のコレクタ電流は互に等しく保たれるから、抵抗器（３
４）には、その抵抗値をＲ３４として、２■３２・Ｒ３
４の電圧が発生する。 従って、端子（６）の電圧Ｖ６　は次の（８）式のよう
に表わされる。 前出（５）式から明らかなように、■□　は約１／３０
０の正の温度係数を有する。一方、トランジスタ（３１
）のベース・エミッタ間電圧Ｖ　Ｂ　Ｅ　３１は約−２
ｍＶ／℃の割合で負方向に変動する。そして、定電圧回
路（３０）では、抵抗器（３３）及び（３４）の値を適
切に選択することにより、トランジスタ（３１）のベー
ス・エミッタ間の負の温度係数の電圧と、トランジスフ
（３１）及び（３２Ｎ）　　のコレクタ電流による、抵
抗器（３４）の両端間の正の温度係数の電圧とが互に平
衡して、前述のように、シリコンのエネルギー・ギャッ
プ電圧に等しい、零温度係数の基準電圧を得ることがで
きる。 例えば、トランジスタ（３１）及び（３２Ｎ）　　のエ
ミツタ面積比が１：３の場合、抵抗器（３３）及び（３
４）の抵抗値はＲ３３＝　６９０Ω、Ｒ３４＝６５６０
Ωとなる。 前述のように、温度によるＶＩＯの変動は比較的小さく
、または[Industrial Application Field] The present invention relates to a buffer amplifier whose output voltage is temperature compensated. [Summary of the Invention] The present invention connects a first resistor, a current-carrying transistor, a diode, and a second resistor in series between the emitter of an emitter follower and a reference potential point, and connects both resistors equally. By supplying a constant voltage to the midpoint of the connection between the emitter of the current-carrying transistor and the diode, the effect of VBH of the emitter follower, which varies with temperature, can be removed or offset, and the output voltage can be temperature compensated. It is something to do. [Prior Art] Conventionally, an analog amplifier using bipolar transistors has been configured as shown in FIG. 2, for example. That is, in FIG. 2, (10) is a differential amplifier, and the input terminal (1) is connected to a pair of npn transistors (11
) and (12), and a constant voltage source (2) is connected to the other base. This constant voltage source (2
) is the power supply V. It may also be a voltage divider connected between 0 and ground. The emitters of both transistors (11) and (12) are grounded via NPN transistors (13) and (14) as constant current sources, respectively, and a resistor (12) is connected between the emitters of transistors (11) and (12). 15
) are connected. A power supply V is applied directly to the collector of the transistor (11). 0 is supplied, and the power source Voo is supplied to the collector of the transistor (12) via a load resistor (1G). A constant current source (17) and a diode-connected NPN transistor (18) are connected to a power source V. 0 and ground, and this transistor (18) is connected in series between the transistor (1
3) and (14) in a current mirror connection. npn) transistor (21) has its collector directly connected to the power supply V. 0, and its emitter is grounded via an npn (npn) transistor (22) as a constant current source, making it an emitter follower. Transistor (22
) is connected in a current mirror with a diode-connected transistor (18). The output of the amplifier (10) is connected to the terminal (3
) to the base of the transistor (21), and the output from its emitter is led out to the terminal (4). As is well known, the voltage gain between terminals (3) and (4) is approximately [1], the output impedance of terminal (4) is extremely small, and the emitter follower (21) functions as a buffer amplifier (buffer). . [Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, the DC potential of the terminal (3) in FIG. 2, that is, the DC component VIO of the output voltage of the amplifier (10), usually has relatively small fluctuations due to temperature changes. In many cases, it is preferable not to have this DC potential fluctuation, and in this case, the DC potential fluctuation is eliminated by temperature compensation. However, in general, the base-emitter voltage VBE of a transistor has a relatively large temperature coefficient of about -2 mV/l, so when the DC potential fluctuation of the output of the amplifier (10) is small, the , terminal (
There is a problem in that the output voltage derived in 4) is subject to DC potential fluctuations equivalent to one VEE. In view of this, an object of the present invention is to provide a buffer amplifier in which the influence of VIIH of an emitter follower is removed and the output voltage is temperature-compensated. [Means for Solving the Problems] The present invention connects the collector of a second transistor (24) to the emitter of a first transistor (21) connected as an emitter follower via a first resistor (23). In addition, the emitter of this second transistor is connected to a diode (2
5) and a second resistor (26) to the reference potential point, and an equal amount of current 124 is caused to flow through the first and second resistors through the second transistor, and the second transistor A constant voltage v is applied to the midpoint (6) of the connection between the emitter and the diode.
This is a buffer amplifier that provides temperature compensation for the output voltage by supplying a voltage of 6. [Operation] According to this configuration, the influence of VBH of the emitter follower-connected transistor is removed, and the output voltage is temperature compensated. [Embodiment] An embodiment of the buffer amplifier according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals and redundant explanation will be omitted. In FIG. 1, (20) shows the buffer amplifier as a whole, and the collector of an npn transistor (24) is connected to the emitter of an emitter follower-connected transistor (21) via a resistor (23). 24
) is a diode-connected npn transistor (
25) and grounded via a resistor (26). A terminal (4) is connected to the collector of the transistor (24), and the output signal of this terminal (4) is transmitted to the terminal (5) via a pnp (pnp) transistor (27) and an npn transistor (28), which are connected as emitter followers. ) is derived. The bases of the npn transistors (31) and (32,) of the constant voltage circuit (30) are commonly connected to the terminal (6). Transistor with N times the emitter area (32,)
Resistors (33) and (34) whose emitters are connected in series
The emitter of the transistor (31) is connected to the midpoint between the resistors (33) and (34). The collectors of transistors (31) and (32,) are pnp transistors (35) and (36), respectively.
It is connected to the power supply Vcc via. Both transistors (35) and (36) having the same emitter area have their bases connected to each other, and one transistor (36) is diode-connected to form a current mirror. The connection midpoint of the collectors of transistors (31) and (35) is connected to the base of transistor (24), the emitter of this transistor (24) is connected to terminal (6), and transistors (31) and (32, ) is formed. The operation of this embodiment is as follows. The DC output voltage VIO of the amplifier (10) in FIG.
3) and the collector current of the transistor (24) is I2+. This current 124 is connected to a resistor (23
), diode-connected transistor (25) and resistor (26) current flows. The collector current of the transistor (21) is 2. However, if we ignore the difference between the base-emitter voltages V B E 2 + and V B E 25 of both transistors (21) and (25) due to this, the resistors (23) and (26) Assuming that the resistance values are R23 and R26, respectively, and the DC voltages of terminals (4) and (6) are V4 and V6, respectively, the following (1)
The formula and formula (2) hold true. V4=V+o VBE I24 ・R23...(
1) Vs = VBE + I24・R26...(
2) In the case of R23=R2S, the following equation (3) can be obtained by eliminating 124 from both equations. ■, -V1o-V6... (3) This V6 is the energy energy of silicon, as described below.
・Set equal to the gap voltage (1,205V),
It is a constant voltage with a temperature coefficient of zero. Generally, the base-emitter voltage VBE of a transistor
and collector current■. As is well known, a relationship as shown in the following equation (4) or (5) holds true. ...(4) where 15: saturation current q: electron charge T: absolute temperature k: Boltzmann constant N: emitter area ratio In the constant voltage circuit (30) in Figure 1, the transistor (31
) and (32,) as I31 and I3
゜, and the base-emitter voltages are VBE3□ and VB
When E3□, the following equation (6) holds true, assuming that the resistance value of the resistor (33) is R13. VB port + = VBE32 +I 3□・R33...
(6) By finding I3° from this equation (6) and applying the above equation (5), the following equation (7) is obtained. I32 = (VBE31VBE32)/R33 current mirror connected pnp transistor (35) and (
36), transistors (31) and (32,)
Since the collector currents of are kept equal to each other, the resistor (3
4), the resistance value is R34, 2■32・R3
4 voltage is generated. Therefore, the voltage V6 at terminal (6) is expressed by the following equation (8). As is clear from equation (5) above, ■□ is approximately 1/30
It has a positive temperature coefficient of 0. On the other hand, the transistor (31
)'s base-emitter voltage V B E 31 is approximately -2
It fluctuates in the negative direction at a rate of mV/°C. In the constant voltage circuit (30), by appropriately selecting the values of the resistors (33) and (34), the voltage with a negative temperature coefficient between the base and emitter of the transistor (31) and the voltage between the transistor (31) ) and the positive temperature coefficient voltage across the resistor (34) due to the collector current of It is possible to obtain a reference voltage of For example, if the emitter area ratio of transistors (31) and (32N) is 1:3, resistors (33) and (32N)
The resistance value of 4) is R33=690Ω, R34=6560
becomes Ω. As mentioned above, the variation in VIO with temperature is relatively small or

〔０〕であり、Ｖ６　は定電圧であるから、本
実施例においては、抵抗器（２３）及び（２６）の抵抗
値が等しい場合、トランジスタ（２１）のＶＢＥの影響
が除去されて、端子（４）からは温度補償された出力電
圧が得られる。 Ｒ２３は例えば８にΩ程度に選定されて、そのままでは
、端子（４）の出力インピーダンスが増大する。 このため、本実施例では、ｐｎｐトランジスタ（２７）
及びｎｐｎ）ランジスタ（２８）によるエミッタフォロ
ワを縦続接続して、端子（５）において、通常の低出力
インピーダンスを得ている。この場合、両トランジスタ
（２７）及び（２８）のＶＢＨの変動は互いに逆方向と
なって相殺される。 〔発明の効果〕 以上詳述のように、本発明によれば、エミッタフォロワ
のエミッタと基準電位点の間に、第１の抵抗器、通電用
トランジスタ、ダイオード及び第２の抵抗器を直列に接
続して、両抵抗器に等量の電流を流すと共に、通電用ト
ランジスタのエミ・ンタとダイオードの接続中点に定電
圧を供給するようにしたので、温度により変動するエミ
ッタフォロワのＶＢＨの影響が除去ないしは相殺されて
、出力電圧の温度補償が行なわれた緩衝増幅器が得られ
る。[0] and V6 is a constant voltage, so in this example, when the resistance values of resistors (23) and (26) are equal, the influence of VBE of transistor (21) is removed, and the terminal (4) gives a temperature compensated output voltage. R23 is selected to be approximately 8Ω, for example, and if left as is, the output impedance of the terminal (4) will increase. Therefore, in this embodiment, the pnp transistor (27)
and npn) transistors (28) are cascaded to obtain the usual low output impedance at the terminal (5). In this case, the fluctuations in VBH of both transistors (27) and (28) are in opposite directions and cancel each other out. [Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the first resistor, the current-carrying transistor, the diode, and the second resistor are connected in series between the emitter of the emitter follower and the reference potential point. By connecting the resistors, the same amount of current flows through both resistors, and a constant voltage is supplied to the midpoint of the connection between the emitter of the current-carrying transistor and the diode. This reduces the effect of VBH of the emitter follower, which varies with temperature. is removed or canceled out, resulting in a buffer amplifier whose output voltage is temperature compensated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明による緩衝増幅器の一実施例の構成を示
す結線図、第２図は従来の緩衝抵抗器の構成例を示す結
線図である。FIG. 1 is a wiring diagram showing the configuration of an embodiment of a buffer amplifier according to the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram showing an example of the configuration of a conventional buffer resistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 　エミッタフォロワ接続の第１のトランジスタのエミッ
タに第１の抵抗器を介して第２のトランジスタのコレク
タを接続すると共に、 この第２のトランジスタのエミッタをダイオード及び第
２の抵抗器を介して基準電位点に接続し、上記第２のト
ランジスタを介して上記第１及び第２の抵抗器に等量の
電流を流すと共に、 上記第２のトランジスタのエミッタと上記ダイオードの
接続中点に定電圧を供給して、 出力電圧の温度補償を行なうようにしたことを特徴とす
る緩衝増幅器。[Claims] The collector of a second transistor is connected to the emitter of a first transistor in an emitter follower connection via a first resistor, and the emitter of the second transistor is connected to a diode and a second resistor. connecting the emitter of the second transistor and the diode to a reference potential point through the transistor, and passing an equal amount of current to the first and second resistors through the second transistor, and connecting the emitter of the second transistor to the diode. A buffer amplifier characterized by supplying a constant voltage to a point and performing temperature compensation on the output voltage.
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