JPH05283998A - 電流スイッチ回路 - Google Patents

電流スイッチ回路

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JPH05283998A
JPH05283998A JP4105869A JP10586992A JPH05283998A JP H05283998 A JPH05283998 A JP H05283998A JP 4105869 A JP4105869 A JP 4105869A JP 10586992 A JP10586992 A JP 10586992A JP H05283998 A JPH05283998 A JP H05283998A
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capacitor
current
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current mirror
mirror circuit
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Kenji Ogawa
健治 小河
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な外付け部品を必要とすることなく、出
力電流のスイッチング波形の立ち上がり又は立ち下がり
を滑らかにする。 【構成】 入力されたスイッチング信号VINが変化する
と、これに応じて入力トランジスタQ6のオンオフ、第
1のカレントミラー回路αの動作状態が切り換わる。第
1のカレントミラー回路αが動作しているとき、コンデ
ンサ回路γに内蔵のコンデンサCが充電される。従っ
て、コンデンサCの両端電圧Vcが上昇するが、これが
所定値に達するとクランプ回路εによりクランプされ
る。一方、第1のカレントミラー回路αが動作していな
いときには、コンデンサCに供給される電流がないの
で、コンデンサCが放電状態となる。第2のカレントミ
ラー回路δでは、コンデンサCの両端電圧に応じた出力
電流が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路の電流ス
イッチ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の電流スイッチ回路の回路図
である。NPN型のトランジスタQ1、Q2によりカレ
ントミラー回路が構成されている。トランジスタQ1の
コレクタには、半導体集積回路の内部又は外部に用意し
た定電流源IREF が接続されるとともに、NPN型のト
ランジスタQ3のコレクタが接続される。トランジスタ
Q3のベースにはスイッチング信号VINがベースに導入
される。
【0003】即ち、スイッチング信号VINに応じてトラ
ンジスタQ3がオン・オフするに伴って、カレントミラ
ー回路がオン・オフし、スイッチング信号VINの状態が
変化すると、トランジスタQ3のコレクタから取り出さ
れる出力電流IOUT の有無が変化するようになってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて、トランジスタQ
3が急激にオンオフすると、出力電流IOUT のスイッチ
ング波形の立ち上がり又は立ち下がりが急峻になる。と
ころが、使用用途によっては、これが却って問題を引き
起こすことになる。
【0005】例えば、フロッピーディスク装置における
消去ヘッドに供給すべき電流をオンオフするのに、半導
体集積回路の一部たる電流スイッチ回路を用いた場合、
出力電流のスイッチング波形の立ち上がり又は立ち下が
りが急峻になり過ぎると、消去ヘッドの磁気の作用で電
流スイッチ回路の出力電圧が瞬間的に非常に高くなり、
結果として半導体集積回路が破壊される虞れがある。
【0006】このような用途に用いられる電流スイッチ
回路は出力電流のスイッチング波形の立ち上がり又は立
ち下がりが滑らかであることが望ましい。そこで、従来
は半導体集積回路にコンデンサ等の外付け部品を接続す
ることで、電流スイッチ回路の出力電流が急激に変化し
ないように対処していた。ところが、外付け部品が別途
必要になると、製造コストが高くなり、出力電流が大き
ければ、比較的大きな容量のコンデンサが必要となるの
で、小型化を推進する上でも問題となる。
【0007】本発明は上記した背景の下で創作されたも
のであり、その目的とするところは、特別な外付け部品
を必要とすることなく、出力電流のスイッチング波形の
立ち上がり又は立ち下がりを滑らかにすることができる
電流スイッチ回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる電流スイ
ッチ回路は、入力されたスイッチング信号に応じてオン
オフする入力トランジスタと、入力トランジスタのオン
オフに応じて動作状態が決定される第1のカレントミラ
ー回路と、内蔵のコンデンサを有し、且つ第1のカレン
トミラー回路が動作しているとき、当該回路にて生成さ
れた電流によりコンデンサを充電する一方、第1カレン
トミラー回路が動作していないとき、当該コンデンサを
放電するコンデンサ回路と、コンデンサの両端電圧を所
定値にクランプするクランプ回路と、当該コンデンサの
両端電圧に応じた出力電流を生成する第2のカレントミ
ラー回路とを具備していることを特徴とする。
【0009】
【作用】入力されたスイッチング信号に応じて入力トラ
ンジスタのオンオフが切り換わる。と同時に、第1のカ
レントミラー回路の動作状態が決定される。第1のカレ
ントミラー回路が動作しているときには、当該回路にて
生成された電流によりコンデンサ回路に内蔵のコンデン
サが充電される。コンデンサの両端電圧が所定値になる
と、クランプ回路によりクランプされる。一方、第1の
カレントミラー回路が動作していないときには、当該回
路からコンデンサに供給される電流がないので、コンデ
ンサは放電状態となる。そしてコンデンサの両端電圧に
応じた出力電流が第2のカレントミラー回路にて生成さ
れる。従って、出力電流はスイッチング信号に応じた電
流となるが、コンデンサ回路の時定数により、スイッチ
ング信号が急激に変化したとしても、出力電流が急峻に
変化することはない。
【0010】
【実施例】以下、本発明にかかる電流スイッチ回路の一
実施例を図面を参照して説明する。図1は実施例回路の
回路図、図2は回路動作を説明するための主要信号のタ
イミングチャートである。
【0011】ここに例をあげて説明する電流スイッチ回
路は、フロッピーディスク装置のヘッドを制御する半導
体集積回路の一部であって、消去ヘッドに供給すべき電
流をオンオフするための回路として用いられているもの
である。
【0012】半導体集積回路に内蔵の他の回路から入力
されたスイッチング信号VINはPNP型の入力トランジ
スタQ6のベースに導入される。従って、入力トランジ
スタQ6はスイッチング信号VINがVL (図2参照)の
ときにオンとなる一方、VH(図2参照)のときにオフ
となり、スイッチング信号VINに応じてオンオフが切り
換わる。入力トランジスタQ6のコレクタ出力は、次に
説明する第1のカレントミラー回路αの入力側に導かれ
ている。
【0013】第1のカレントミラー回路αはPNP型の
トランジスタQ3、Q4から構成されている。第1のカ
レントミラー回路αの入力側、より詳しくは、トランジ
スタQ3のコレクタ側には、定電流源I0 (電流の大き
さもI0 として表す)、NPN型のトランジスタQ1、
Q2から構成された定電流回路βが接続されている。即
ち、第1のカレントミラー回路αの入力電流は、定電流
回路βにて供給されるようになっている。
【0014】入力トランジスタQ6がオフのときには、
第1のカレントミラー回路αが動作し、入力電流に対す
るトランジスタQ3、Q4のエミッタ面積比(ここでは
2)に応じた出力電流I1 がトランジスタQ4のコレク
タから出力される。一方、入力トランジスタQ6がオン
のときには、トランジスタQ3、Q4のベース電圧が略
電源電圧Vccまで上がることから、第1のカレントミラ
ー回路αが動作せず、出力電流I1 の大きさは0とな
る。即ち、第1のカレントミラー回路αは入力トランジ
スタQ6のオンオフに応じて動作状態が決定されるよう
になっている。
【0015】第1のカレントミラー回路αの出力段には
コンデンサ回路γが接続されている。コンデンサ回路γ
は半導体集積回路に内蔵のコンデンサC(容量もCとし
て表す)とトランジスタQ5から構成されている。トラ
ンジスタQ5のベースはトランジスタQ1、Q2のベー
スと共通にされているので、トランジスタQ5のエミッ
タ電流I2 は第1のカレントミラー回路αの動作に関係
なく一定となる。
【0016】コンデンサ回路γは、第1のカレントミラ
ー回路αが動作しているときには、出力電流I1 からエ
ミッタ電流I2 を差し引いた電流によりコンデンサCを
充電(両端電圧をVcとする)する一方、第1カレント
ミラー回路αが動作していないときには、出力電流I1
が0であることから、コンデンサCを放電するようにな
っている。なお、コンデンサCの放電電流はトランジス
タQ5を介して接地側に流れ、この大きさはエミッタ電
流I2 に略等しい。
【0017】コンデンサ回路γの出力段にはクランプ回
路εが接続されている。クランプ回路εは、PNP型の
トランジスタQ8、NPN型のトランジスタQ9、抵抗
R1、定電圧源VREF (この電圧もVREF として表す)
から構成されている。トランジスタQ8のエミッタベー
ス間電圧とトランジスタQ9のベースエミッタ間電圧と
が等しいので、コンデンサCの両端電圧VcがVREF
り小さいときには、トランジスタQ8、Q9が何れもオ
フとなる一方、コンデンサCの両端電圧VcがVREF
り大きいときには、トランジスタQ8、Q9が何れもオ
ンとなる。この結果、コンデンサCの出力電圧VcはV
REF でクランプされる。
【0018】コンデンサ回路γの出力段には、クランプ
回路εの他、第2のカレントミラー回路δが接続されて
いる。第2のカレントミラー回路δは、PNP型のトラ
ンジスタQ7、Q10〜Q15、抵抗R2から構成され
ている。トランジスタQ7のベースにはコンデンサCの
両端電圧Vcが導入されており、両端電圧Vcに比例し
たエミッタ電流が流れる。このエミッタ電流はトランジ
スタQ13、Q14からなるカレントミラー回路、トラ
ンジスタQ11、Q10からなるカレントミラー回路、
トランジスタQ12により順次増幅され、増幅された電
流が出力電流IOUT として出力される。即ち、第2のカ
レントミラー回路δは、コンデンサCの充電電圧Vcに
比例した出力電流IOUT を生成するようになっている。
【0019】なお、本実施例では、フロッピーディスク
装置の消去ヘッドに出力電流IOUTが供給される。
【0020】次に、電流スイッチ回路の動作について図
2を参照して説明する。図2中上段には、スイッチング
信号VINのスイッチング波形が示されている。スイッチ
ング信号VINがVL からVH に立ち上がると、第1のカ
レントミラー回路αが動作して、これから出力電流I1
が出力される。
【0021】なお、電流I0 を10μAとし、トランジ
スタQ2、Q2、Q6のエミッタ面積比を10:1:1
にした場合、出力電流I1 =I0 /5=2μA、トラン
ジスタQ6のエミッタ電流I2 =I0 /10=1μAと
なる。
【0022】コンデンサCには出力電流I1 から電流か
らエミッタ電流I2 を差し引いた電流が流れ、これによ
りコンデンサCが充電され、コンデンサCの両端電圧V
cは(I1 −I2 )/Cの傾きで上昇する。しかし両端
電圧Vcはクランプ回路εによりVREF でクランプされ
る。立ち上がり時間tr はC・VREF /(I1 −I2
で表される。
【0023】その後、スイッチング信号VINがVH から
L に立ち下がると、第1のカレントミラー回路αが動
作せず、出力電流I1 は0となる。よって、コンデンサ
Cの放電が開始し、コンデンサCの両端電圧VcはI2
/Cの傾きで下降してほぼ0Vまで下がる。立ち下がり
時間tf はC・VREF /I2 で表される。従って、コン
デンサCの両端電圧Vcの波形は図2中段に示す通りと
なる。
【0024】一方、コンデンサCの両端電圧Vcは第2
のカレントミラー回路δにより電流に変換され、出力電
流IOUT はVc/R2に略等しい電流となる。出力電流
OUT の波形は図2下段に示す通りとなり、立ち上がり
又は立ち下がりは非常に滑らかとなる。それ故、フロッ
ピーディスク装置における消去ヘッドの磁気の作用によ
って電流スイッチ回路の出力電圧が瞬間的に高くなると
いうことが未然に防止され、半導体集積回路が破壊され
る虞れもなくなる。
【0025】また、立ち上がり時間tr 、立ち下がり時
間tf をともに20μsに設定すれば、コンデンサCの
容量値はVREF =1Vのとき、20pFとなり、半導体
集積回路に十分内蔵可能な値となる。
【0026】更に必要に応じて、I0 、VREF を温度に
対して一定になるように設計した上で、コンデンサCの
温度特性を良いものにし、抵抗R2を外付けにして温度
特性の良好なものにすると、出力電流IOUT の大きさは
温度変化に対して大きく変化しない。また外付けの抵抗
R2を可変にすると、出力電流IOUT の大きさも可変に
でき、立ち上がり時間tr 、立ち下がり時間tf もほぼ
一定にすることができる。
【0027】
【発明の効果】以上、本発明にかかる電流スイッチ回路
は、回路構成上、出力電流のスイッチング波形の立ち上
がり又は立ち下がりを滑らかにすることができる。しか
も大きな容量のコンデンサが必要としないので、これを
半導体集積回路に内蔵とすることができる。それ故、特
別な外付け部品を必要とせず、コストダウンを図ること
ができ、装置全体の小型化を推進する上でメリットがあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電流スイッチ回路の一実施例を
説明するための図であり、実施例回路の回路図である。
【図2】回路動作を説明するための主要信号のタイミン
グチャートである。
【図3】従来の電流スイッチ回路を説明するための回路
図である。
【符号の説明】
Q6 入力トランジスタ α 第1のカレントミラー回路α β 定電流源回路 γ コンデンサ回路 C コンデンサ ε クランプ回路 δ 第2のカレントミラー回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/16 G 9184−5J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されたスイッチング信号に応じてオ
    ンオフする入力トランジスタと、入力トランジスタのオ
    ンオフに応じて動作状態が決定される第1のカレントミ
    ラー回路と、内蔵のコンデンサを有し、且つ第1のカレ
    ントミラー回路が動作しているとき、当該回路にて生成
    された電流によりコンデンサを充電する一方、第1カレ
    ントミラー回路が動作していないとき、当該コンデンサ
    を放電するコンデンサ回路と、コンデンサの両端電圧を
    所定値にクランプするクランプ回路と、当該コンデンサ
    の両端電圧に応じた出力電流を生成する第2のカレント
    ミラー回路とを具備していることを特徴とする電流スイ
    ッチ回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6518803B2 (en) 2000-11-08 2003-02-11 Denso Corporation Output circuit
US7203465B2 (en) 2002-10-11 2007-04-10 Oki Electric Industry Co., Ltd. Receiver/transmitter circuit
JP2007311910A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Nec Electronics Corp 増幅器および負帰還増幅回路
US8138819B2 (en) 2008-07-18 2012-03-20 Denso Corporation Driving transistor control circuit
JP2015146607A (ja) * 2015-03-12 2015-08-13 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置

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