JPH02288607A - 演算増幅器用出力段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、演算増幅器に関するものであり、更に詳細に
は、増幅器の出力に供給される電流の大きさを増大させ
る回路を含む全ＮＰＮ出力段を備える集積演算増幅器に
関する。

（従来の技術〉 演算増幅器（オペアンプ）用の全ＮＰＮ出力段は当業者
には周知である。現時点の市場では、たとえば、電池で
動作するシステムに利用するため消費電力の少いこのよ
うなオペアンプの用途は多数存在する。

（発明が解決しようとする課題） 全部ではないがほとんどの従来の低電力オペアンプに伴
う問題は、休止動作モードでドレイン電流を極力小ざく
保ちながら充分な負荷電流を供給する能力が限られてい
るため、小さな抵抗性負荷、すなわち、６００オーム以
下の負荷を駆動することができないということである。

したがって、電力ドレインを低く保ちながら出力供給電
流を負荷の関数として増大させる手段を有する低電力演
算増幅器の必要性が存在する。

本発明の目的は、出力に結合されている負荷の関数とし
て出力電流を増大させるのに適した回路を提供すること
である。

本発明の他の目的は、改良された演算増幅器を提供する
ことである。

本発明の更に他の目的は、電流増大出力段を有する演算
増幅器を提供することである。

本発明の更に他の目的は、出力段への駆動電流を負荷電
流の関数として増大する電流増大回路により駆動される
負荷電流を供給する出力段を有する改良された演算増幅
器を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上述および他の目的に従って、第１および第２のＮＰＮ
出力トランジスタからなる出力段であって、正の電源導
体と第１のＮＰＮトランジスタのコレクタとの間に結合
されてこれに、第１のトランジスタのエミッタから演算
増幅器の出力に供給される負荷電流の関数として増大さ
れたベース電流のドライブを供給する回路を備え、この
回路は第１のトランジスタを流れるコレクタ電流を検知
してそのコレクタ電流が増大するにつれてベース電流の
ドライブを増大させる、演算増幅器の出力段が提供され
る。

（実施例） 図面を参照して、ここには差動入力信号を受ける典型的
な入力段１２を備えるオペアンプ１０が示されている。

入力段１２は、ＶＣＣおよび■ｅｅがそれぞれ印加され
る電源導体１４．１６との間に結合され、図示のとおり
、ＰＮＰＮトランジスタ１８２０から成る差動増幅器を
備えており、これらのトランジスタのエミッタが電流源
２２に差動的に結合され、電流源の他方は電源導体１４
に結合される。入力２４゜２６、すなわちそれぞれトラ
ンジスタ１８．２０のベースに与えられる差動入力信号
に応じて、差動的に関連する電流が、単一終端変換器回
路（ｓｉｎｇｌｅｅｎｄｅｄ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｃ
ｉｒｃｕｉｔ＞に差動的に結合されるコレクタ中を流れ
、ノード３２に単一の出力信号を導出する。差動・単一
終端変換器回路は、ダイオード２８および出力ノード３
２と電源導体１６との間に従来どおりの方法で結合され
るトランジスタ３０から構成される。入力２４に印加さ
れる差動入力電圧が入力２６に印加される電圧より低い
場合、出力ノード３２への電流ドライブはトランジスタ
３０を通して分流されるが、入力状態が逆になれば、ベ
ース電流ドライブが出力ノードに供給される、と言えば
充分である。

説明のために、ノード３２で得られる入力段１２の出力
はトランジスタ３６のベースで出力段３４の入力として
結合されると考えられる。トランジスタ３６は、そのエ
ミッタが抵抗器３８を経て電源導体１６およびＮＰＮ出
力トランジスタ４０のベースに結合されるエミッタ・フ
ｔロワとして構成される。トランジスタ３６のコレクタ
は上方のＮＰＮ出力トランジスタ４２のベースに結合さ
れる。後に参照されるように、トランジスタ４０．４２
はオペアンプ１０の周知のＮＰＮ出力駆動段を構成する
。好適な実施例における電流増大回路４４は、電源導体
１４とトランジスタ４２のコレクタとの間に結合され、
トランジスタ４２のベースに増大したベース電流のドラ
イブを供給する出力を備える。本発明の電流増大回路４
４は、トランジスタ４６を備え、そのエミッタ・コレク
タ間の導電径路がノード５２とトランジスタ３６のコレ
クタおよびトランジスタ４２のベース両方との間に結合
され、そのベースはダイオード４８のカソードに結合さ
れアノードはノード５４に結合される。ノード５２は電
源導体５２に結合され、抵抗器５０を介して、ノード５
４でトランジスタ４２のコレクタに結合される。電流源
５６はトランジスタ４６のベースとＮ源導体１６との間
に結合されて基Ｑ電流１　ｒｅｒを吸込む。既知のとお
り、ダイオード４８は、エミッタがノード５４に結合さ
れ、ベース・コレクタ電極がトランジスタ４６のベース
に結合されるトランジスタを利用して実現することがで
きる。

出力トランジスタ４０のコレクタは、ダイオード５８を
介して出力トランジスタ４２のエミッタに、抵抗器６２
を介してオペアンプ１０の出力端子６０に結合される。

１対のダイオード６４．６６がトランジスタ４２のベー
スとトランジスタ４０のコレクタとの間に結合され、ト
ランジスタ４０のコレクタはミラー・ループ補償コンデ
ンサ６８を介してそのベースに結合される。伝統的なミ
ラー・フィードバック・ループはコンデンサ７０から構
成されるように示されている。保護トランジスタ７２が
利用されるが、そのコレクタ・エミッタ間の導電径路は
トランジスタ４２のベースと出力６０との間に結合され
、そのベースはトランジスタ４２のエミッタに結合され
る。

休止動作状態においては、抵抗器５０の値が小さい、す
なわち、約４オームでおると仮定すれば、Ｎ源増人回路
４４は実質上電流ミラーとして働き、トランジスタ４６
のコレクタに休止バイアス電流を供給する。トランジス
タ４２のベース・エミッタおよびダイオード５８と並列
にダイオード６４．６６を接続すると共通の電流ミラー
として鋤ぎ、これによりトランジスタ４６のコレクタか
ら供給される電流がトランジスタ４２のコレクタ・エミ
ッタ間の導電径路を通してミラーされる。この待機電流
または休止電流は非常に小さくすることができ、）　ｒ
ｅｆの値に近づく。

トランジスタ３６が遮断されかつＮＰＮトランジスタ４
２が導通する傾向にある供給動作モードでは、電流増大
回路４４は負荷電流、すなわらトランジスタ４２のコレ
クタ・エミッタ電流を効果的に検出して、負荷電流要求
が増大するにつれてその大きさが増大する電流をトラン
ジスタ４２のベースに供給する。したがって、負荷電流
が増大するにつれて、トランジスタ４２を通して流れる
コレクタ電流が増大し、これにより抵抗器５０の両端間
の電圧降下が増大する。トランジスタ４６はしたがって
抵抗器５゜の両端間の電圧降下が増大するにつれて一層
導電性となり、出力駆動トランジスタ４２に供給される
ベース電流のドライブが益々増大し、トランジスタ４２
が更に導電性となり、小さな負荷、たとえば、６００オ
ーム以下、を駆動するための充分なより一層大きな負荷
電流を供給することができる。したがって、電流増大回
路４４、およびＮＰＮトランジスタ４２．４０の他にダ
イオード５８．６６、６８から構成される電流効率の良
い出力段の組合せは、休止電力の消耗を小さく保ちなが
ら、小さな負荷を駆動することができる。ミラー補償コ
ンデンザ６８はコンデンサγＯを備えたミラー・フィー
ドバック・ループを補償し、周知のように、不必要な高
周波のピーキングを軽減する。トランジスタ７２は、伝
統的な電流制限用として、また出力電圧が低に引下げら
れたとき、オペアンプ１０の吸込み動作モードでトラン
ジスタ４２のベース・エミッタ接合がツェナー降伏を起
さないようにするのに使用される。

負荷電流吸込みモードではトランジスタ７２の作用によ
りトランジスタ４０が導通するので、電流増大は不要で
おることに注意する。トランジスタ４０のベース電流が
トランジスタ４６のコレクタから供給され１ｑる電流よ
り大きくなると、追加のベース電流が、この状態で順方
向にバイアスされることになるトランジスタ７２のコレ
クタ・ベース接合を通して抵抗器６２を経て出力から供
給されることができる。

理解されるとおり、上述の電流増大回路４４は、当業者
には良く理解されるようにダイオード２８とトランジス
タ３０との接続と同じ方法で電流ミラーを形成している
。それ自体、抵抗器をトランジスタ４６のエミッタおよ
びダイオード手段４８の電流径路に付加して電流配給お
よびトランジスタ４６から供給されるコレクタ電流の調
節を行うことができるということは当業者によく知られ
ていることである。その他に、抵抗器をトランジスタ４
６のベースとダイオード４８の陰極との間に結合してト
ランジスタ４６のコレクタ電流をＩｒｅｆに関して配給
することができる。

（発明の効果） これまで述べてきたものは、オペアンプの電力消費を軽
減しながら、同様のオペアンプ出力段より小さい負荷を
駆動することができ、電流増大回路および仝ＮＰＮトラ
ンジスタ駆動出力段の組合せから成る新規な出力段であ
る。新規な増大電流源は、電流供給動作モード中トラン
ジスタ・ドライバを通して流れる負荷電流を検出して、
トランジスタ・ドライバに増大する負荷電流の関数とし
てベース電流を駆動し供給する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の概要図である。 １０・・・オペアンプ、１２・・・入力段、１４．１６
・・・電源導体、２２、５６・・・電流源、３４・・・
出力段、４４・・・電流増大回路、６８・・・ミラー・
ループ補償コンデンサ、７０・・・ミラー・フィードバ
ック・コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、演算増幅器の入力に印加される駆動信号に応答して
   出力端子に負荷電流を供給する増算増幅器用出力段であ
   つて： 各々がベース、コレクタ、およびエミッタを有する第１
   および第２ＮＰＮトランジスタを備え、前記第１ＮＰＮ
   トランジスタの前記エミッタは出力端子に結合されてこ
   れに電流を供給し、前記第２ＮＰＮトランジスタの前記
   コレクタは出力端子に結合されてそれから電流を吸い込
   み、前記第２ＮＰＮトランジスタの前記エミッタは第１
   電源導体に結合される出力ドライバ段； 出力段の入力と前記第１および第２ＮＰＮトランジスタ
   の前記ベースとの間に結合されたエミッタ・フォロワ構
   成のトランジスタ；ならびに第２電源導体と前記第１Ｎ
   ＰＮトランジスタの前記コレクタとの間に結合され、こ
   れにその大きさが前記第１トランジスタを通して流れる
   コレクタ電流の関数であると共に前記第１トランジスタ
   により出力端子に供給される負荷電流が増大するにつれ
   て増大するベース電流を供給する回路手段；から成るこ
   とを特徴とする出力段。 ２、前記第１および第２ＮＰＮトランジスタの前記エミ
   ッタとコレクタとの間にそれぞれ結合される第１ダイオ
   ード手段； 前記第１ＮＰＮトランジスタの前記エミッタを出力端子
   に結合する手段；および 前記第１および第２ＮＰＮトランジスタの前記ベースと
   コレクタとの間にそれぞれ結合される別のダイオード手
   段； から成ることを特徴とする請求項１記載の出力段。 ３、前記回路手段は： 前記第２電源導体と前記第１ＮＰＮトランジスタの前記
   コレクタとの間に結合された第１抵抗手段； ベースおよび前記第２電源導体と前記第１ＮＰＮトラン
   ジスタの前記ベースとの間に結合されたエミッタ・コレ
   クタ間の導電経路を有する別のトランジスタ； 前記第１ＮＰＮトランジスタの前記コレクタと前記別の
   トランジスタの前記ベースとの間に結合された第１ダイ
   オード；および 前記別のトランジスタの前記ベースと前記第１電源導体
   との間に結合されて基準電流を供給する電流源； から成ることを特徴とする請求項１記載の出力段。 ４、前記第１および第２ＮＰＮトランジスタの前記ベー
   スとコレクタとの間にそれぞれ直列に結合された少くと
   も１対のダイオードから成ることを特徴とする請求項３
   記載の出力段。