JPH03117108A - リミッタ回路 - 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、ＩＣ化に好適なリミッタ回路に関する。

〔従来の技術〕

従来のリミッタ回路の一例を第５図に示す。同図におい
てＱｌ、Ｑ３はＮＰＮトランジスタ、Ｑ２はＰＮＰトラ
ンジスタ、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、ＶＣＧ、ＶＬＩＭは電圧
源、Ｔ１は入力端子、Ｔ２は出力端子である。なお以下
説明の簡略化を図るためＱ１〜Ｑ３は全てトランジスタ
と呼ぶ。

第５図において、入力端子Ｔ１はトランジスタＱｌのエ
ミッタおよびトランジスタＱ２のエミッタに接続され、
さらに出力端子Ｔ２に接続される。

トランジスタＱ１のコレクタは電圧源ｖＣＣに接続され
、トランジスタＱ２のコレクタは接地される。トランジ
スタＱ３のエミッタは抵抗Ｒ２を介して接地されると共
にトランジスタＱ１のベースに接続され、トランジスタ
Ｑ３のコレクタは抵抗Ｒ１を介して電圧源ＶＣＣに接続
されると共にトランジスタＱ２のベースに接続される。

トランジスタＱ３のベースは電圧源ＶＬＩＭに接続され
る。

上記従来回路の動作については特開昭６３−３１４０１
１号公報において詳わしく述べられており、ここでの詳
細な説明は省略し以下簡単に説明する。

第６図は第５図に示した従来回路の動作を説明する図で
ある。同図において（、）は入力信号電圧波形を（ｂ）
は出力信号電圧波形をそれぞれ示している。以下第６図
を用い第５図に示した従来回路の動作を説明する。

トランジスタＱ１と１−ランジスタＱ２のベースは、そ
れぞれ所定電位に設定されている。ここで、入力端子Ｔ
１に印加される第６図（、）に示した入力信号電圧が高
くなった場合を考える。この場合、入力信号電圧がトラ
ンジスタＱ２のベース電位よりさらにトランジスタＱ２
の順方向電圧ＶＢ！Ｐたけ高くなるとトランジスタＱ２
はオン状態となり電流はトランジスタＱ２のコレクタ側
に流れ第６図（ｂ）に示すように入力信号電圧の上限電
圧を制限して出力端子Ｔ２に出力する。また逆に入力信
号電圧が低くなった場合を考える。この場合、入力信号
電圧がトランジスタＱ１のベース電位よりさらにトラン
ジスタＱ１の順方向電圧ｖ１１．！Ｎだけ低くなるとト
ランジスタＱ１はオン状態となり第６図（ｂ）に示すよ
うに入力信号電圧の下限電圧を制限して出力端子Ｔ２に
出力する。

以上の説明から明白であるように本従来回路の上限電圧
■。１および下限電圧■。、は、電圧源ｖｃＣの電圧を
Ｖｃｃｓ電圧源ＶＬＩＭの電圧をＶｒ、ＩＭとし、ＮＰ
Ｎトランジスタの順方向電圧をＶＢＢＮ。

ＰＮＰトランジスタの順方向電圧をｖｎｘｐとし、り さらに抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値は等しいとすると下
式で表わされる。

Ｖｔ、＋＝Ｖｃｔｕ　　２　ＸＶ＋Ｂ）＋−（１）Ｖ　
ｏ　ｒ　＝　Ｖ　ｃ。　（’ＶＬ＋Ｍ　　ＶＢＥＮ）　
＋Ｖｎｇｐ−（２）〔発明が解決しようとする課題〕 周知のようにトランジスタの順方向電圧ＶＢ□は温度に
よって変動する。変動はおよそ−２ｍ　Ｖ　／℃である
。すなわち上記（１）、（２）式から明白であるように
第５図に示したような従来回路においてリミッタ回路の
上限電圧、下限電圧は温度が変化すると変動してしまう
という不都合を生じる。たとえば温度が１００℃上昇す
るとＶＢ、、はおよそ０．７Ｖから０．５Ｖに低下しく
１）、（２）式より下限電圧は０．２ｖｘ２＝０．４Ｖ
高くなり、上限電圧は０．２ＶＸ２＝０．４Ｖ低くな゛
ってしまう。

本発明の目的はリミッタ回路の上限電圧、下限電圧が温
度変化に対して安定なリミッタ回路を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図を参照して課題を解決するための基本的な手段に
ついて説明する。

第１、第２の１〜ランジスタ（Ｑｌ、Ｑ２）のエミッタ
をそれぞれ出力端子（Ｔ２）に接続したリミッタ回路に
おいて、前記第１のトランジスタ（Ｑ１）とベースが共
通接続された第３、第４のトランジスタ（Ｑ４．、Ｑ６
）と前記第２のトランジスタ（Ｑ２）とベースが共通接
続された第５のトランジスタ（Ｑ５）と、前記第３のト
ランジスタ（Ｑ４）のコレクタとベースが接続された接
点と前記第１の電圧源（ＶＣＣ）との間に接続された第
１の抵抗（Ｒ３）と前記第３のトランジスタ（Ｑ４）の
エミッタと接地との間に接続された第２の抵抗（Ｒ５）
と前記第４のトランジスタ（Ｑ６）のエミッタと接地と
の間に接続された第３の抵抗（Ｒ６）と前記第５のトラ
ンジスタ（Ｑ５）と接地との間に接続された第４の抵抗
（Ｒ４）とを設け、 前記第２の電圧源（ＶＬＩＭ）を前記第３の１へ夕回路
が、課題を解決するための基本的な手段であり、これに
よって上記目的が達成される。

〔作用〕

前記第３、第４のトランジスタ（Ｑ４．Ｑ６）および前
記第２．第４の抵抗（Ｒ５，Ｒ６）は電流ミラー回路を
構成し前記第２の電圧源（ＶＬＩＭ）が前記第３のトラ
ンジスタ（Ｑ４）のエミッタに接続されることにより前
記第１の１−ランジスタ（Ｑ１）のベース電位（Ｖ　ｏ
　ｔ　ｎ　）は下式で示す電位となる。

ＶＱＩＢ＝　Ｖ（、ＩＭ＋　ＶＢｐＮ−（３）又、前記
第５の１〜ランジスタ（Ｑ５）および前記第３の抵抗（
Ｒ４）は、前記電流ミラー回路の出力する電流が流れる
ため、前記第２．第３．第４の抵抗（Ｒ５，Ｒ４，Ｒ６
）の抵抗値が仮に今共に等しい場合を考えると、前記第
２の抵抗（Ｒ５）の電圧降下と前記第３の抵抗（Ｒ４）
の電圧降下は等しいため、前記第２のトランジスタ（Ｑ
２）のベース電位（■。２Ｂ）は下式で示す電位と゛　
８ ＶＱ２Ｂ＝ＶＣＣＶＬＩＭ　　Ｖｎｇｐ−（４）よって
、リミッタ回路の上限電圧（Ｖυ２）、下限電圧（ＶＬ
ｚ）は下式で表わされる。

Ｖ［、ｚ＝　Ｖ、、ＩＭ−（５） Ｖｏｚ＝Ｖｃｃ　　Ｖ［、＋Ｍ−（６）すなわち、上限
電圧、下限電圧は前記第１の電圧源■ＣＣの電圧と、前
記第２の電圧源ＶＬＩＭの電圧によって決定し、温度が
変化しても増減せず安定化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明によるリミッタ回路の一実施例を示す回
路図であり、第５図に示す従来回路と同一のもの、また
は同一機能のものには同じ符号をつけてその詳細な説明
は省略する。

第１図においてＱ４〜Ｑ６はトランジスタ、Ｒ３−Ｒ６
は抵抗である。トランジスタＱ］のベースは１〜ランジ
スタＱ４．Ｑ６と共通接続されさらにトランジスタＱ４
のエレクタに接続される。ドースと共通接続されさらに
トランジスタＱ５のコレクタおよびトランジスタＱ６の
コレクタに接続される。トランジスタＱ４のコレクタは
抵抗Ｒ３を介して電圧源ｖＣＣに接続され、トランジス
タＱ４のエミッタは抵抗Ｒ５を介して接地されると共に
電圧源ＶＬＩＭに接続される。さらに、トランジスタＱ
６のエミッタは抵抗Ｒ６を介して接地され、トランジス
タＱ５のエミッタは抵抗Ｒ４を介して電圧源ｖＣＣに接
続される。

次に本実施例の動作について説明する。

トランジスタＱ１のベース電位（Ｖ　ｏ　ｔ　Ｂ　）は
トランジスタＱ４のエミッタ電位が電圧源ＶＬＩＭの電
圧（ＶＬ工Ｍ）であることから下式で表わされる。

Ｖ　ＱＩＢ　＝　Ｖ　［、ＩＭ　＋Ｖ　ｎｇ＊−（７）
よって、トランジスタＱ１がオンする電圧であるリミッ
タ回路の下限電圧（ＶＬ４）は下式で表わされる。

ＶＬ２＝　ＶＱＩＢ　　ＶＢＥＮ ＝Ｖ　Ｌ　＋　ｓａ　　　　　　　　・・・（８）すな
わち、下限電圧は温度が変化しても増減することがなく
安定化することができる。

さらに、トランジスタＱ４．Ｑ６−抵抗Ｒ５゜Ｒ６は周
知のように電流ミラー回路を構成する。

ここで抵抗Ｒ５に流れる電流（ＩＲ５）は、抵抗Ｒ５の
両端電圧が電圧源ＶＬＩＭの電圧（Ｖ、＋Ｍ）であるの
で下式で表わされる。

Ｉ　Ｒ５＝　Ｖ　ＬＩＭ／　Ｒ５−（９）上記（９）式
の電流は、上記電流ミラー回路によって抵抗Ｒ４と抵抗
Ｒ５の比率で増減され抵抗Ｒ４およびトランジスタＱ５
に流れることは周知のとおりである。この結果、トラン
ジスタＱ２のベース電位（Ｖｏｚｎ）は抵抗Ｒ４，Ｒ５
，Ｒ６の抵抗値をそれぞれＲ４，Ｒ５，Ｒ６とすると下
式で表わされる電位となる。

ＶＱｘＢ＝　Ｖｃｃ−（韮二・旦・Ｒ４）−ＶＩＩＩ！
Ｐ・・・（１０）５　　Ｒ５ よって、トランジスタＱ２がオンする電圧であるリミッ
タ回路の上限電圧（Ｖ　ｏ　ｘ　）は下式で表わＲ６・
Ｒ４ ＝ｖＣＣ−Ｒ５ｚ３ｖＬＩＭ°°゛（１１）すなわち、
上限電圧もまた電圧源の電圧と抵抗比によって決まり温
度が変化しても増減することがなく安定化することがで
きる。

たとえば、本実施例において抵抗Ｒ４，Ｒ５゜Ｒ６を等
しい抵抗値に設定した場合（１１）式より Ｖｕｚ”Ｖｃｃ　　Ｖ＋、＋ｍ　　　　　−（１２）と
、なり温度に対して安定である。

よって上記（８）、（１１）式から明白であるように、
本実施例によれば、リミッタ回路の上限電圧および下限
電圧を温度変化に対して安定化できる効果がある。

次に本発明による他の実施例について第２図以下順次説
明してゆくが各回において先に第５図。

第１図にて示したものと同一もしくは同一機能のものに
は同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２図は本発明によるリミッタ回路の他の実施、例を示
す回路図である。同図においてＴ３はリミット電圧制御
端子である。以下、本実施例の動作を説明する。

今、本実施例においてリミット電圧制御端子Ｔ３は開放
されている。すなわち抵抗Ｒ５の電圧降下（Ｖ　＊　ｓ
　）は下式で表わされる。

５ ＶＲ５＝　　Ｒ３＋Ｒ５（Ｖｃｃ　　ＶＩＩＩＩＮ）　
　−（１３）抵抗Ｒ５の電圧降下と、上限電圧、下限電
圧の関係は（８）式および（１１）式で示しており、電
圧源ＶＬＩＭ（７）電圧Ｖｔ、ＩＭ＝ＶＲｆｉと考えれ
ばよいことは明白である。すなわち下限電圧Ｖ。は下式
で表わされる。

Ｖｚｚ＝Ｖｉｓ＝　　Ｒ５ Ｒ３十Ｒ５（Ｖ０ｃｍＶ■）°（１４）また、説明の簡
略化を図るため、抵抗Ｒ４，Ｒ５、Ｒ６の抵抗値は共に
等しいとした場合、上限電圧Ｖｕｚは（１２）式より Ｖ　ｏｘ　＝　Ｖ　ｃｃ　　Ｖ　Ｒ６ ５ ＝ｖｃｃ−Ｒ３＋Ｒ５（ｖｃｃ−ｖ■）…（１５）とな
る。上記上限電圧、下限電圧の温度変化を前記従来回路
の場合と比較する。例えば、温度が１００℃上昇した場
合を考える。前記従来回路では上限電圧、下限電圧の変
動は共におよそ０．４Ｖ程度であることは前記従来回路
の動作説明より明白である。本実施例の温度変化を考え
る。第２図において今、Ｖ　ｃｃ　”　６　Ｖとし抵抗
Ｒ５の電圧降下ＶＲ６”Ｆ２Ｖとなる抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ
５の比率を選び、抵抗Ｒ３＝３．３にΩ、抵抗Ｒ５＝２
にΩ、■□１１Ｎ＝０．７Ｖとする。（１４）式より下
限電圧Ｖ　ｒ、　ｚの温度変化は順方向電圧Ｖ　Ｂ　Ｉ
Ｉ　Ｎの温度変化のＲ５／　（Ｒａ　＋　Ｒｓ　）倍で
ある。すなわち本実施例の下限電圧は温度が１００℃上
昇するとｏ、ｏａｖ＝ｏ、２ｖ・　　２ ２＋３．３ すなわち下限電圧は０．０８ＶＬか変化せず従来回路と
比較して温度変化は半分以下に低減できる。また同様に
上限電圧の温度変化もまた（１５）式から明白であるよ
うに順方向電圧ＶＢＲＮの温度変化のＲ５／　（Ｒ３＋
Ｒ５）倍であり、すなわち従来回路と比較して上限電圧
の変動を半分以下に低減できることは明白である。

きる効果がある。

次に第３図に示す本発明によるその他の実施例について
説明する。７．Ｊ３図においてＶＲＩは可変抵抗である
。以下、本実施例の動作を説明する。

本実施例の動作については前記実施例の動作において抵
抗Ｒ５の抵抗値Ｒ５を抵抗Ｒ５と可変抵抗ＶＲＩの並列
接続抵抗として考えればよいことは明白である。すなわ
ち可変抵抗ＶＲＩの抵抗値を変化させることにより上限
電圧、下限電圧を任意に設定できる。例えば可変抵抗Ｖ
ＲＩの抵抗値を零とした場合、抵抗Ｒ５の電圧降下はＯ
ｖとなりよってリミッタ回路の上限電圧はＶｃｃに、下
限電圧はＯＶになる。

すなわち、本実施例によればリミッタ回路の上限電圧、
下限電圧を任意に設定できるという効果がある。

なお、本実施例において可変抵抗ＶＲＩはリミット電圧
制御端子Ｔ３と接地との間に接続したがリミット電圧制
御端子Ｔ３と電圧源■ＣＣとの間５ である。また、可変抵抗ＶＲＩは、固定抵抗あるいは零
インピーダンス（短絡）であってもよいことは明白であ
る。

次に第４図に示す発明によるその他の実施例について説
明する。第４図においてＲ７は抵抗、■Ｒ２は可変抵抗
である。以下、本実施例の動作を説明する。

本実施例の動作については第１図に示した実施例におい
て、電圧源ＶＬＩＭが信号源インピーダンスを有する場
合と同様である。すなわち可変抵抗ＶＲ２の抵抗値を変
化させることにより、リミッタ回路の上限電圧、下限電
圧を任意に設定できる。すなわち本実施例においてもリ
ミッタ回路の上限電圧、下限電圧を任意に設定できると
いう効果がある。

なお、本実施例について可変抵抗ＶＲ２はリミット電圧
制御端子Ｔ３と電圧源ＶＣＣとの間に接続され、抵抗Ｒ
７はリミット電圧制御端子Ｔ３と接地との間に接続され
ているが、これとは逆に、可変抵抗ＶＲ２をリミット電
圧制御端子Ｔ３と接゛１６ 地との間に、抵抗Ｒ７をリミット電圧制御端子Ｔ３と電
圧源ｖＣＣとの間にそれぞれ接続した場合にも同様の効
果を有することは明白である。また、可変抵抗ＶＲ２は
固定抵抗あるいは零インピーダンスであってもよいこと
は明白である。

さらに全実施例において接地電圧とした接続点は電圧源
に接続された場合においても同様の動作を行なうことは
明白である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リミッタ回路の上限電圧、下限電圧を
順方向電圧ＶＢＨの変動によらず安定化できるので、温
度変化に対して上限電圧、下限電圧が安定なリミッタ回
路を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図。 第３図、第４図は本発明の他の実施例の回路図、第５図
は従来例を示す回路図、第６図は第５図に示した従来例
の動作を説明する信号波形図である。 Ｒ１−Ｒ７・・・抵抗、Ｑ１〜Ｑ６・・・トランジスタ
、ＶＣＣ，ＶＬＩＭ・・・電圧源、Ｔ３・・・リミット
電圧制御端子、 ＶＲＩ。 Ｒ２ ・・可変抵抗、 Ｔ１・・・入 万端子、 Ｔ２・・・出力端子。 筋　１肥 大　ラ釘ヤｉブラ１１（１） 躬 凪 第　３　ｎ 髪鬼汐Ｘ　（３） 第４目 実　）１致イ５’Ｊ （２） 実能倖Ｊ （４） 第　６ ４足、東回路　璽力作官炉」 ［月２ （αン　入力λｇ（テラ ＜ｂ） 出力＄−形

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、出力端子（Ｔ２）がエミッタに接続された第１のト
   ランジスタ（Ｑ１）と第２のトランジスタ（Ｑ２）を有
   するリミッタ回路において、前記第１のトランジスタ（
   Ｑ１）とベースが共通接続されさらにコレクタとベース
   が接続された第３のトランジスタ（Ｑ４）と前記第１の
   トランジスタ（Ｑ１）とベースが共通接続された第４の
   トランジスタ（Ｑ６）と、前記第２のトランジスタ（Ｑ
   ２）とベースが共通接続されさらにコレクタとベースが
   接続されさらにコレクタが前記第４のトランジススタ（
   Ｑ６）のコレクタに接続された第５のトランジスタ（Ｑ
   ５）と、第１の電圧源（ＶＣＣ）と、前記第１の電圧源
   （ＶＣＣ）と前記第３のトランジスタ（Ｑ４）との間に
   接続された第１の抵抗（Ｒ３）と、第２の電圧源（接地
   ）と、前記第３のトランジスタ（Ｑ４）と前記第２の電
   圧源（接地）との間に接続された第２の抵抗（Ｒ５）と
   、前記第５のトランジスタ（Ｑ５）のエミッタと前記第
   １の電圧源（ＶＣＣ）との間に接続された第３の抵抗（
   Ｒ４）と、前記第４のトランジスタ（Ｑ６）のエミッタ
   と前記第２の電圧源（接地）との間に接続された第４の
   抵抗（Ｒ６）とを具備したことを特徴とするリミッタ回
   路。 ２、請求項１に記載のリミッタ回路において、前記第３
   のトランジスタ（Ｑ４）のエミッタに接続された第２の
   端子（Ｔ３）を具備して成ることを特徴とするリミッタ
   回路。 ３、請求項２に記載のリミッタ回路において、前記第２
   の端子（Ｔ３）に接続された第３の電圧源（ＶＬＩＭ）
   を具備して成ることを特徴とするリミッタ回路。 ４、請求項２に記載のリミッタ回路において、前記第２
   の端子（Ｔ３）と第１の電圧源（ＶＣＣ）との間かある
   いわ、前記第２の端子（Ｔ３）と第２の電圧源（接地）
   との間のどちらか一方に接続された第５の抵抗（ＶＲＩ
   ）を具備して成ることを特徴とするリミッタ回路。 ５、請求項２に記載のリミッタ回路において、前記第２
   の端子（Ｔ３）と第１の電圧源（ＶＣＣ）との間に接続
   された第６の抵抗（ＶＲ２）と、前記第２の端子（Ｔ３
   ）と第２の電圧源（接地）との間に接続された第７の抵
   抗（Ｒ７）とを具備して成ることを特徴とするリミッタ
   回路。