JPH03113915A - トランジスタ温度特性補償回路 - 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、トランジスタ温度特性補償回路に関する。よ
り詳細には、本発明は、トランジスタの温度特性の補償
をしてレベルを一定に保つための回路の新規な構成に関
する。

従来の技術 トランジスタの温度特性を補償する回路としては、例え
ば、フェアチャイルド社のカタログ、ＦｌｏｏＫ　　Ｅ
　ＣＬデータブックのＰ２−７〜２−８に記載されてい
るような回路が挙げられる。

第３図は、上述のような温度特性補償回路の構成を示す
回路図である。

即ち、同図に示すように、この回路は、コレクタを、そ
れぞれ抵抗ｒ３　、ｒ、を介して接地され、ベースをそ
れぞれ入力に接続され、エミッタを電流源としてのトラ
ンジスタＱ７のコレクタに共通に接続された１対のトラ
ンジスタＱ５右よびＱ６により構成された差動回路であ
る。

ここで、この回路では、抵抗ｒ３とトランジスタＱ、の
コレクタとの間のノードＡと、抵抗ｒ。

とトランジスタＱ６のコレクタとの間のノードＢとの間
に、この回路の温度特性補償回路が構成されている。即
ち、ノードＡトノードＢとの間は、互いに逆極性に並列
に接続された１対のダイオードＤ、およびＤ２と、これ
らのダイオードと直列に接続された抵抗ｒ５　とによっ
て接続されており、ダイオードＤ１およびＤ２の温度特
性によって、トランジスタＱ５およびＱ８の温度特性を
補償するように構成されている。

このような従来の温度特性補償回路では、信号経路であ
る抵抗ｒ、＄よびｒ、に対してダイオードＤ、およびＤ
２の寄生容量が作用するので、−定の出力レベルで有効
に使用できる帯域が狭く、補償回路を具備するが故に実
用上の信号の伝送速度が低下するという問題がある。

発明が解決しようとする課題 そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、信
号経路上に容量性の素子を使用することなく、トランジ
スタの温度特性を広い範囲にわたって有効に補償するこ
とのできる新規な構成のトランジスタ温度特性補償回路
を提供することをその目的としている。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、ベースに入力を接続された駆動
トランジスタを含む回路において該トランジスタの温度
特性を補償する回路であって、該駆動トランジスタのコ
レクタにベースを接続されたエミッタフォロワトランジ
スタと、該エミッタフォロワトランジスタのベースに接
続され、該エミッタフォロワトランジスタの温度特性を
補償する特性を有する電流源とを備えることを特徴とす
るトランジスタ温度特性補償回路が提供される。

作用 本発明に係るトランジスタ温度特性補償回路は、温度特
性を補償する特性を備えた電流源を具備するエミッタフ
ォロワを備えることをその主要な特徴としている。

即ち、本発明に係る温度特性補償回路では、駆動トラン
ジスタはエミッタフォロワトランジスタを介して負荷に
接続されると共に、このエミッタフォロワトランジスタ
は、その電流源によって温度特性を補償されている。従
って、信号経路上に容量性の素子を使用することなく、
有効な温度特性補償回路を構成することができる。

第１図は、本発明に係るトランジスタ温度特性補償回路
の基本的な構成を示す回路図である。同図に点線で囲ん
で示すように、この回路は、差動回路１と、エミッタフ
ォロワ回路２と電流源１１、Ｉ２およびＩ３とから主に
構成されている。

差動回路１は、１対の抵抗ｒ、およびＩ２を介してそれ
ぞれコレクタを接地ＧＮＤに接続され、エミッタを共通
に電流源Ｉ、に接続された１対のトランジスタＱ１およ
びＱ２によって構成されている。

また、エミッタフォロワ回路２は、抵抗ｒ、とトランジ
スタＱ、との間にベースを接続されたトランジスタＱ３
　と、抵抗ｒ２とトランジスタＱ２との間にベースを接
続されたトランジスタＱ、とにより構成されている。こ
こで、トランジスタＱ３およびＱ４のコレクタは共通に
接地ＧＮＤに接続され、トランジスタＱ３およびＱ４の
エミッタはそれぞれ負荷ｒ３およびｒ、に接続されてい
る。

また、トランジスタＱ、およびＱ４のベースには、それ
ぞれ電流源■２およびＩ３が接続されている。

第１図に示した回路において、電流源Ｉ２およびＩ３に
は、それぞれエミッタフォロワトランジスタＱ３および
Ｑ４の温度特性を補償するような特性が与えられている
。

即ち、エミッタフォロワトランジスタＱ３およヒＱ、の
ベース／エミッタ間電圧Ｖ　Ｂ　Ｉ：　Ｉ　は、このト
ランジスタの温度係数をα、２７℃におけるベース／エ
ミッタ間電圧ｖ０をｖ、、Ｃ′としたときに、Ｖａｔ　
（Ｔ）　＝　Ｖ！ＩＥ’−αＴ・・・・・（１）〔但し
、Ｔは温度を示す〕 と表すことができる。従って、差動回路１が出力する差
動信号のハイレベルＶＶＩおよびＶＬは、それぞれ以下
のように表すことができる。

Ｖ　Ｈ＝　Ｖ　Ｂ　！’−αＴ　・・・・・・・・（２
）〔但し、以下統一して ＶＬ　＝ｒ＋　　ＩＩ　＋Ｖ！ＩＥ。−αＴ＝（３）と
記載する〕 と表すことができる。ここで、式（２）および（３）に
おける〔αＴ〕が補償すべき温度特性であることはいう
までもない。

第１図に示したように、本発明に係る回路では、エミッ
タフォロワトランジスタには、電流源Ｉ２およびＩ３が
接続されている。従って、式（２）および（３）から、
この温度特性を打ち消すような電流源の特性を導くと、
以下のような特性が得られる。

Ｖ、ｌ＝　ｒ　＋　　Ｉ　２　＋　ＶＢｐ４０ａ　ＴＶ
Ｌ　　＝　ｒ　ｔ（１＋　　＋　　１２）＋　ＶＢ！’
　　−αＴ＝ｒ＋　　ＩＩ　＋ｒｌ　　Ｉ２　＋ＶＩＩ
Ｅ０ｃｒ’Ｉ”従って、 α Ｉ２＝　　　　　Ｔ １ なる温度特性を持つ電流源Ｉ２を使用することによって
、駆動トランジスタの温度特性を有効に補償される。

このような特徴的な構成により、本発明に係る温度特性
補償回路は、容量性の素子を使用することなく回路の出
力レベルを一定に保ち、且つ、より広範囲な帯域での動
作に適用することができ、これを使用した各種回路にお
いて信号の伝送速度を高くすることができる。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第２図は、本発明に係るトランジスタ温度特性補償回路
の具体的な構成例を示す図である。

同図に点線で囲んで示すように、この回路は、差動回路
Ａと、エミッタフォロワ回路Ｂと、カレントミラー回路
を含む電流源回路Ｃと、電源電圧の変動を打ち消すため
の回路りと、図中のノード５０４に定電圧を発生させる
定電圧回路Ｅとから主に構成されている。

差動回路Ａは、１対の抵抗ＲＣ，およびＲＣ２を介して
コレクタを接地ＧＮＤに接続され、エミッタを電流源Ｉ
に接続された１対のトランジスタＱＣ，およびＱＣ２に
よって構成されている。

また、エミッタフォロワ回路Ｂは、抵抗ＲＣ。

とトランジスタＱＣ，のコレクタとの間にベースを接続
されたトランジスタＱＣ３と、抵抗ＲＣ２とトランジス
タＱＣ２との間にベースを接続されたトランジスタＱＣ
４とにより構成されている。

ここで、トランジスタＱＣ，およびＱＣ，のコレクタは
共通に接地ＧＮＤに接続されている。更に、トランジス
タＱ　ＣｓおよびＱＣ，のエミッタに、それぞれ負荷Ｒ
１およびＲ２が接続されている。

また、トランジスタＱＣ３のベースには、後述する電流
源回路ＣのトランジスタＱＣ，のコレクタが、トランジ
スタＱＣ，のベースには、電流源回路Ｃのトランジスタ
ＱＣ，のコレクタが接続されている。

電流源回路Ｃは、図示のように接続されたトランジスタ
ＱＮ、　、ＱＮ、　、ＱＤＮ、と抵抗ＲＮ。

とからなる入力端電流路と、トランジスタＱ　Ｃｓおよ
びＱＣ６でそれぞれ構成された１対の出力側電流路とを
含むカレントミラー回路で構成されており、トランジス
タＱＮ、を介して、後述する定電圧回路已に接続されて
いる。また、この電流源回路ＣのトランジスタＱ　Ｄ　
Ｎ　ｅのコレクタには、トランジスタＱ　Ｎ　ｓおよび
Ｑ　Ｄ　Ｎ　ｓから構成された、電源電圧変動を打ち消
すための回路りが接続されている。

回路Ｅは、図示のように接続されたトランジスタＱＮ２
　、ＱＮ３　、ＱＮ４　、ＱＮｓ　、ＱＤＮ＋　。

ＱＤＮ２　、ＱＤＮ３　、ＱＤＮ４および抵抗ＲＮ２、
Ｒｌ’Ｊ＋　、ＲＮｓ　、ＲＮｓから構成された定電圧
回路であり、後述するように、温度変動に依存しないで
、ノード５０４より一定の電圧Ｖｘを回路Ｃに供給する
ことができる。

次に、上述のように構成された回路の動作について説明
する。尚、以下の記述において、抵抗素子の参照符合は
、式中ではそのまま各素子の抵抗値を表している。

定電圧回路Ｅにおいて、トランジスタＱＤＮ。

およびＱＤＮ２のベース／エミッタ間電圧ＶＢＥＡ。

トランジスタＱＮ、およびＱ　Ｄ　Ｎ　３のベース／エ
ミッタ間電圧ＶＢ♂、および、トランジスタＱＤＮ。

およびＱＮ、のベース／エミッタ間電圧ＶＢ！’を、そ
れぞれ ＶＢＥ’＝ＶＢＥ”−αｌ　Ｔ　・・・（ａ）ＶＢＥＩ
Ｉ＝ＶＢＥ０２−α２Ｔ・・・う〕ＶＢｐｃ＝　Ｖｌｌ
！！０３−α３Ｔ・・・（Ｃ）と表すと、ノード５０５
および５１２における電圧■（５０５）およびＶ（５１
２）は、それぞれ以下のように表すことができる。

Ｖ（５０５）　＝　２　ＶＢＥ”−２α１　Ｔ　・・・
・（６）Ｖ（５１２）　＝　２　Ｖ！ＩＥ”　−２ｅｘ
、　　Ｔ（２ＶＢＰ：。２２　（２２Ｔ） ・・・（ｅ） 従って、抵抗ＲＮ、に流れる電流Ｉ（ＲＮ３）は、下記
の式（ｆ）のように表すことができる。

　Ｎ　ｓ （Ｖ、□。

ＶＢＥ。２） ２α Ｔ＋２α２ 一方、 ノード５１８ の電圧Ｖ（５１８） ま、 下記の式（ｇ） のように表すことができる。

・（ｇ） そこで、 式（ｆ）および式（ｇ）より、 （２ （ＶＢｐ”　　ＶＢｐ。２） ＝２α Ｔ＋２α２ Ｔ） ・（社） が得られる。

ここで、 式（社）の最右辺において、 温 度Ｔの係数を０にすれば、 ノード５１８の電圧Ｖ（５１８） は温度に依存しなくなる。

従って、 となるように、抵抗ＲＮ３およびＲＮ８の値を決定すれ
ばよい。一方、この回路Ｅの出力であるノート５０４に
り電圧Ｖ（５０４）　ハ、／−）’（５１８）　ノミ圧
Ｖ　（５１８）　に等しい。従って、−上述のような抵
抗値を、抵抗ＲＮ　３およびＲＮ　ｓに設定することに
よって、定電圧回路Ｅは温度依存性の無い電圧源回路と
なる。尚、以下の記述においては、定電圧回路Ｅの出力
電圧Ｖ　（５０４）は、’Ｖｘ　Ｊと記載する。

電流源回路Ｃにおいて、抵抗ＲＮ　Ｉを流れる電流Ｊは
下記の式（１）のように表すことができる。

ここで、トランジスタＱ　Ｄ　Ｎ　７およびＱＤＮ、の
ベース／エミッタ間電圧ｖｓ！Ｄは、以下の式（ｊ）の
ように表すことができる。

Ｖｌｌ＋！”　”　ＶＢ！！。４−α、Ｔ　　　　・・
・・・・（ｊ）従って、ノード５０２および５０３にお
ける電圧Ｖ　（５０２）およびＶ　（５０３）はそれぞ
れ以下の式（ト）および式（１）のように表すことがで
きる。

ｖ（５０２）　＝ｖｘ　−Ｖｇｐ”＋４４　Ｔ　−・・
・（ｋ）Ｖ（５０３）　＝Ｖ＋＋ｐ。４−（２４Ｔ　　
　　・・・−（ｔ）また、この回路に接続された定電圧
回路回路Ｅの出力電圧ＶＸであるから、式（ｉ）より、
抵抗ＲＮに流れる電流ｊは下記の式（ホ）のように表す
ことができる。

ここで、トランジスタＱＣ３およびＱ　Ｃｓ　は、トラ
ンジスタＱＤＮＧ　とカレントミラー回路を構成してい
るので、トランジスタＱＣ５およびＱＣ６には抵抗ＲＮ
、を流れる電流Ｊと同じ電流が流れる。従って、エミッ
タフォロワトランジスタＱＣ３およびＱＣ，のベース／
エミッタ間電圧ＶＢ♂を用いると、例えば差動回路Ａの
出力電圧がハイレベルＶ□の時のノード６０１の電圧Ｖ
（６０１）　は、以下の式（ｎ）のように表すことがで
きる。

−Ｖ（６０１）　＝ＲＣ＋　　Ｊ＋Ｖ［ｌ！”　　・・
・−・・（ｎ）ここで、ＶＢＥ）：を”Ｊ、、”−α５
Ｔと表すと、式（ｎ）は、以下の式（０）のように表す
ことができる。

−Ｖ（６０１）＝ＲＣＩ　　Ｊ＋Ｖ、、０５−α５Ｔ十
ＶＢＥ。５−α。

・　・　・　・　・（０） ここで、式（０）の最右辺のＴの係数を０にすれば、こ
の電流源回路Ｃの温度特性を補償することができる。即
ち、ＲＣ，およびＲＮ　＋の値を適切に設定することに
よって、 とすることにより、（Ｖ、、Ｏ８−αｓＴ〕は温度に依
存しなくなる。

尚、回路りについて補足すると、回路Ｅの出力電圧Ｖｘ
には温度特性はないが、わずかに電源電圧変動（以下、
ＶＥ［：変動と記載する）がある。この変動は、下記の
式（ρ）のように表すことができる。

△Ｖｘ＝ａΔＶＥＥ＋ｂ・・・・・・・・（ｐｌここで
、このＶＥＥ変動が電流Ｊに与える影響は、下記の式（
ｑ）のように表すことができる。

従って、式（Ｑ）に示すような電流Ｊの変動成分Δｊを
、トランジスタＱＮｓ　、ＱＤＮｓおよび抵抗ＲＮ１に
より構成されたカレントミラー回路によって引き抜くこ
とにより、回路Ｅの出力電圧Ｖｘの変動を打ち消すこと
ができる。

即ち、トランジスタＱＤＮＳのベース／エミッタ間電圧
ＶＢＥをＶ　Ｂ　Ｅ　’と表したとき、抵抗ＲＮ。

に流れる電流Ｊ′　は、以下の式（ｒ）のように表すこ
とができる。

ここで、Ｖｌ：Ｅ　＞　ＶＢ［！’なので、■、６６の
温度特性は無視できる。従って、ΔＪ＝ΔＪ“　とする
と、変動による電流の変化は相殺されるから、式（Ｓ）
のように表すことができる。

下記の 従って、抵抗ＲＮ、およびＲＮ？が、下記の式（ｕ）を
満たすように設定すればよい。

このように、本実施例に係る回路では、回路りおよび定
電圧回路Ｅはいずれも温度変動に対して安定しており、
また、回路Ｃは、エミ・ンタフオロワトランジスタＱ　
Ｃ３およびＱＣ，の温度特性を補償するように設定する
ことができ、有効な温度特性補償回路が構成される。こ
こで、第１図に示すように、この回路では、信号経路上
には容量性の素子が一切使用されていない。従って、回
路の動作帯域を狭めることなく、一定の出力電圧を維持
することができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、信号経路上に容量
性の素子を使用することなく、温度、電源電圧出力レベ
ル等に依存しないトランジスタ温度特性補償回路が実現
できる。従って、従来の同様な回路よりも広範囲な帯域
で動作し、これを使用した各種回路において信号の伝送
速度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るトランジスタ温度特性補償回路
の基本的な構成を示す回路図であり、第２図は、本発明
に係るトランジスタ温度特性補償回路の具体的な構成例
を示す回路図であり、第３図は、従来の温度特性補償回
路の典型的な構成を示す回路図である。 〔主な参照符合〕 Ｄ、　　、Ｄ２　　・　・　・ダイオード、ＱＩＳＱ２
、Ｏ３、Ｑｌ、Ｏ３、Ｏ６、Ｑ７ＱＣ，、ＱＣ２、Ｑ　
Ｃ３、Ｑ　Ｃｔ、Ｑ　Ｃｓ、Ｑ　ＣｓＱＮ＋、ＱＮ２、
ＱＮ　３、ＱＮ４、ＱＮｓ、ＱＮｓＱＤＮ、、ＱＤＮ２
、ＱＤＮ３、ＱＤＮ４、ＱＤＮ５、Ｑ　Ｄ　Ｎ　ｓ、Ｑ
ＤＮ、、・・・トランジスタ、Ｒ１、Ｒ２、ｒ３、ｒ、
・・負荷、 ｒｌＳ　ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ＲＣ，、ＲＣ２、Ｒ
Ｎ　＋、ＲＮ２、ＲＮ３、ＲＮｓ、ＲＮ６、ＲＮ７・・
・・抵抗、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ベースに入力を接続された駆動トランジスタを含む回路
   において該トランジスタの温度特性を補償する回路であ
   って、 該駆動トランジスタのコレクタにベースを接続されたエ
   ミッタフォロワトランジスタと、該エミッタフォロワト
   ランジスタのベースに接続され、該エミッタフォロワト
   ランジスタの温度特性を補償する特性を有する電流源と
   を備えることを特徴とするトランジスタ温度特性補償回
   路。