JPH0659013B2 - 出力増幅回路 - Google Patents

出力増幅回路

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JPH0659013B2
JPH0659013B2 JP60248349A JP24834985A JPH0659013B2 JP H0659013 B2 JPH0659013 B2 JP H0659013B2 JP 60248349 A JP60248349 A JP 60248349A JP 24834985 A JP24834985 A JP 24834985A JP H0659013 B2 JPH0659013 B2 JP H0659013B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A産業上の利用分野 本発明は出力増幅回路に関し、例えばアナログ入力信号
を基準信号と比較してデイジタル出力信号を得る比較回
路に適用し得るものである。
B発明の概要 本発明は後段にデイジタル回路が接続される出力増幅回
路において、回路電流値を一定に保つたままで、到来す
る入力信号を、後段のデイジタル回路における論理
「H」レベル、論理「L」レベルを確実に含むように増
幅した出力信号を送出することにより、他の回路に悪影
響が及ぼすことなく、後段のデイジタル回路に十分に応
じられるような出力信号を得るようにしたものである。
C従来の技術 例えば、ビデオカメラの信号処理回路に用いられるIC
(集積回路)チツプにはアナログ回路とデイジタル回路
とが混在して形成されたものがあり、このようにICチ
ツプにおいては例えば第3図に示すように、アナログ入
力信号AINと基準信号REFとを比較してデイジタル
出力信号VOUTを送出する比較回路1が設けられてい
る。
このような比較回路1においては後段のデイジタル回路
が適確に動作し得るように、デイジタル信号の2つの論
理「H」,「L」を表わす電圧レベルを完全に含むよう
に信号を増幅する出力増幅回路が設けられている。
D発明が解決しようとする問題点 このような出力増幅回路として従来、第4図に示すもの
がある。これは電源ラインL1及びアースラインL2間
にNPN型トランジスタQ1のコレクタ・エミツタ端子
間、抵抗R、抵抗R,PNP型トランジスタQ2エ
ミツタ・コレクタ端子間を順次直列に接続し、両トラン
ジスタQ1及びQ2のベース端子に信号源2からの入力
信号Vinを与え、両抵抗R1及びR2の接続中点Aから増
幅された出力信号Vout1を得るようにしたものである。
この出力増幅回路によれば、出力信号Vout1はトランジ
スタQ1が完全にオン動作し、トランジスタQ2が完全
にオフ動作している状態のときのレベルVCC−VBE(V
CCは電源電圧で例えば5〔V〕,VBEはトランジスタの
ベース・エミツタ間電圧で0.7〔V〕程度であり、従
つてVCC−VBEは4.3〔V〕程度)から、トランジス
タQ1が完全にオフ動作し、トランジスタQ2が完全に
オン動作している状態のときのレベルVGND+VBE(V
GNDはアース電位で0〔V〕であり、従つてVGND+VBE
0.7〔V〕程度)までの間を入力信号Vinに応じて変
化する。
実際上、出力増幅回路の次段には、論理「L」のレベル
として1.5〔V〕程度、論理「H」のレベルとして
3.5〔V〕程度をとるCMOS構成のデイジタル回路
が接続され、この出力増幅回路の出力信号は上述したよ
うなデイジタル回路が接続された場合に満足し得る範囲
(0.7〜4.3〔V〕)でレベルを変化させる。
しかしながら、この出力増幅回路においては電源ライン
L1から直列回路部分に流れる回路電流IC1が出力信号
out1の振幅によつて変化し、同一ICチツプ上に形成
された他の回路、特にアナログ回路に悪影響を及ぼすお
それがある。
また従来、第5図に示すように電源ラインL1及びアー
スラインL2間にNPN型トランジスタQ3のコレクタ
・エミツタ端子間、抵抗Rを直列に接続し、トランジ
スタQ3のベース端子に信号源2から入力信号vinを与
え、トランジスタQ3のエミツタ端子と抵抗R3との接
続中点Bから増幅された出力信号vout2を得るように出
力増幅回路がある。
この出力増幅回路によれば、出力信号vout2のレベルV
CC−VBE(4.3〔V〕)からVGND(0〔V〕)の範
囲で変化し、次段に上述したようなデイジタル回路を接
続し得る。
しかしながら、その出力増幅回路においても、電源ライ
ンL1から回路電流IC2が出力信号vout2の振幅によつ
て変化し、他の回路に悪影響を及ぼすおそれがある。
そこで従来、第6図に示すように、電源ラインL1及び
アースラインL2間にNPN型トランジスタQ4のコレ
クタ・エミツタ端子間、定電流源3を直列に接続し、ト
ランジスタQ4のベース端子に信号源2から入力信号v
inを与え、トランジスタQ4のエミツタ端子と定電流源
3との接続中点Cから増幅された出力信号vout3を得る
と共に、電源ラインL1から直列回路に流れる回路電流
C3を定電流として他の回路に悪影響を与えないように
した出力増幅回路がある。
この出力増幅回路においては、定電流源3が、当該定電
流源3に含まれるトランジスタが温度変化に対して安定
に動作するように構成されているため、出力信号vout3
の取り得る最低レベルはVGNDより1〔V〕(ベース・
エミツタ間電圧VBEに対して余裕分をみこんだ電圧)を
越えて僅かに高い電圧となり、従つて出力信号vout3
CC−VBE(4.3〔V〕)からVGNDより1〔V〕を
越えて僅かに高い電圧の範囲で変化する。そのため、論
理「H」レベルが3.5〔V〕、論理「L」レベルが
1.5〔V〕程度の上述したCMOS構成のデイジタル
回路を接続し得る。
ところで、近年、CMOS構成のデイジタル回路として
論理「L」レベルが1.0〔V〕以下のものがある。第
6図に示す出力増幅回路は出力信号vout3の変化範囲が
上述したように1.0〔V〕程度〜4.3〔V〕である
ので、このようなデイジタル回路を次段に接続すること
に応じられない。そこで、このような論理「L」レベル
が低くなつたデイジタル回路を接続し得る出力増幅回路
として第4図又は第5図に示すように電源ラインL1か
ら流れ込む回路電流IC1又はIC2が変動する出力増幅回
路を適用せざるを得ない。従つて、他の回路に悪影響を
及ぼすおそれが生ずる。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出力信号
レベルの変化許容範囲を広くして論理「H」レベル、論
理「L」レベルの差が大きなデイジタル回路に接続する
ことができ、かつ、回路電流を一定にして他の回路へ悪
影響を与えることのない出力増幅回路を提供しようとす
るものである。
E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、第1及
び第2の電源ラインL1,L2間に第1のトランジスタ
Q5のコレクタ・エミツタ端子間と第2のトランジスタ
Q6のコレクタ・エミツタ端子間との直列回路、及び抵
抗Rと3個以上のダイオード(Q7,Q8,Q9)と
の直列回路5を並列に接続し、3個以上のダイオード
(Q7〜Q9)のうち第2の電源ラインL2に最も近い
ダイオードQ9のアノード端子を第2のトランジスタQ
6のベース端子に接続し、抵抗Rに第3のトランジス
タ(Q10)のコレクタ・ベース端子間を並列に接続
し、第1のトランジスタQ5のベース端子及び第3のト
ランジスタ(Q10)のエミツタ端子とを入力端子に接続
して入力信号(v)が供給されるようにすると共に、第
1のトランジスタQ5のエミツタ端子と第2のトランジ
スタQ6のコレクタ端子との接続中点Eより出力信号v
out4を送出するようにした。
F作用 抵抗Rと3個以上のダイオード(Q7〜Q9)とでな
る直列回路5、及び第2のトランジスタQ6とで定電流
回路を構成し、当該出力増幅回路の回路電流を一定とす
るようにした。その結果、他の回路への悪影響を防ぐこ
とができる。
また、第3のトランジスタ(Q10)のベース電位をダイ
オード(Q7〜Q9)により固定すると共に、第3のト
ランジスタ(Q10)のエミッタ端子に入力信号vを与え
るようにし、入力信号vが所定値(2VBE)より小さく
なろうとすると第3のトランジスタQ10を動作させて電
位を所定値(2VBE)に固定させて、また入力信号vが
所定値(2VBE)以上のときはその入力信号vを第1の
トランジスタQ5のベース端子に与えるようにした。
その結果、出力信号vout4として所望の範囲(VGND
BE〜VCC−VBE)でレベルが変化するものを得ること
ができる。
G実施例 以下、図面について本発明の一実施例を詳述する。
第1図において、電源ラインL1とアースラインL2と
の間には抵抗Rと電流信号iを供給する信号源4とが
順次直列に接続されており、電流信号iの変化に応じて
変化する電圧信号vを抵抗Rと信号源4との接続中点
Dに得るようにしている。
また、電源ラインL1とアースラインL2との間には信
号増幅用のNPN型トランジスタQ5のコレクタ・エミ
ツタ端子、定電流回路の一部を構成するNPN型トラン
ジスタQ6のコレクタ・エミツタ端子が順次直列に接続
され、両トランジスタQ5及びQ6の接続中点Eから増
幅された出力信号vout4を得るようになされている。
さらにまた、電源ラインL1とアースラインL2との間
には、抵抗R、ダイオード接続されたNPN型トラン
ジスタQ7,Q8,Q9でなる直列回路5が接続されて
いる。トランジスタQ9のコレクタ端子とベース端子と
の接続中点Fは上述のトランジスタQ6のベース端子に
接続され、このトランジスタQ6と直列回路5とにより
定電流回路が形成されている。
ここで、抵抗RとトランジスタQ7のコレクタ端子と
の接続中点Gの電位は3個のダイオード接続されたトラ
ンジスタQ7〜Q9によりアース電位VGNDより3VBE
だけ高くなつている。従つて、抵抗Rを流れる電流I
R5は次式 IR5=(VCC−3VBE)/R ……(1) で表わすことができる。各トランジスタQ7〜Q9の電
流増幅率が大きいとすると、ペース電流を無視すること
ができ、従つてトランジスタQ9のコレクタ電流IC9
抵抗Rを流れる電流IR5にほぼ等しい。ところで、ト
ランジスタQ6及びQ9のベース電圧は等しいので両ト
ランジスタQ6及びQ9のコレクタ電流IC6及びIC9
等しい。すなわち、この定電流回路は次式 IC6=(VCC−3VBE)/R ……(2) で表わされる定電流を吸引している。
信号増幅用のトランジスタQ5のベース端子には上述し
た電圧信号vが与えられるようになされており、その
際、低電位側がリミツトされるようにNPN型トランジ
スタQ10が接続されている。すなわち、トランジスタQ
10はコレクタ端子を電源ラインL1に接続し、エミツタ
端子を上述の接続中点Dに接続し、ベース端子を上述の
接続中点Gに接続する。
以上の構成において、定電流回路を含み、直列回路5を
流れる電流IR5及びトランジスタQ5を流れる電流IC6
は定電流であるので、他の回路に影響を及ぼさないとい
う条件を当該出力増幅回路は満たしている。
従つて、次に出力信号Vout4がどの範囲で変化するかを
検討する。先ず、入力電流信号iが非常に小さい場合、
すなわち、ほぼ零の場合について検討する。このとき、
抵抗Rにおける電圧降下はほぼ零であり、従つて、接
続中点Dの電位を表わす電圧信号vは電源電圧VCCと等
しい。この接続中点Dにベース端子を接続したトランジ
スタQ5のベース電位はVCCであり、かくして、このと
きの出力信号vout4のレベルはベース電位VCCからベー
ス・エミツタ間電圧VBEだけ低くなる。すなわちVCC
BE(4.3〔V〕)となる。
入力電流信号iが大きくなつていくと、電圧信号vは次
式 v=VCC−Ri ……(3) に従がい低下する。この電圧信号vが低下し、トランジ
スタQ10のベース端子の電位(VGND+3VBE)とエミツ
タ端子の電位(v)との電位差が所定のベース・エミツ
タ間電圧VBEより大きくなると、トランジスタQ10はオ
ン動作し、かくして、エミツタ端子の電位をベース端子
の電位(VGND+3VBE)からベース・エミツタ間電圧V
BEだけ低い電位、すなわち電位VGND+2VBEに固定す
る。
従つて、このときトランジスタQ5のベース電位はV
GND+2VBEとなり、その結果、出力信号Vout4のレベ
ルはベース電位VGND+2VBEよりベース・エミツタ間
電圧VBEだけ低いGND+VBE(0.7〔V〕)となる。
すなわち、この実施例によれば出力信号vout4のレベル
はVGND+VBE(0.7〔V〕)からVCC−VBE
(4.3〔V〕の範囲を変化し、次段に、論理「L」レベ
ルが1.0〔V〕以下の上述したデイジタル回路を接続
しても十分に動作させることができる。かくするにつ
き、上述したように、当該回路を流れる回路電流IR5
C6は一定であり、他回路に悪影響を及ぼすことを防止
している。
第2図は本発明の第2実施例を示すもので、第1図との
反応部分に同一符号を付して示す。この第2図におい
て、第1図におけるリミツタ用のトランジスタQ10はダ
ーリントン接続された2つのNPN型トランジスタQ10
A及びQ10Bに置き換えられ、トランジスタQ10Aのベ
ース端子が接続中点Gに、またトランジスタQ10Bのエ
ミツタ端子が接続中点Dに接続されている。また、第2
図においてはトランジスタQ10Aのベース電位は4つの
ダイオード接続されたNPN型トランジスタQ11,Q
7,Q8,Q9によりVGND+4VBEに固定されるよう
になされている。
この実施例においても、定電流回路が設けられているの
で回路電流は一定である。
また、入力電流信号iがほぼ零に等しいときはトランジ
スタQ5のベース電位はVCCとなり、出力信号vout5
レベルはVCC−VBE(4.3〔V〕)となる。
入力電流信号iが大きくなり、電圧信号vが低下してト
ランジスタQ10Aのベース電位VGND+4VBEより2V
BEを越えて低くなろうとすると、トランジスタQ10A及
びQ10Bが動作し、接続中点Dの電位はVGND+2VBE
となる。従つて、トランジスタQ5のベース電位はV
GND+2VBEとなり、出力信号Vout5のレベルVGND+V
BE(0.7〔V〕)となる。
従つて、この第2実施例によつても、他の回路に影響を
与えることなく、出力信号Vout5の変化許容範囲を広く
することができる。
なお、上述の実施例によれば、リミツタ用トランジスタ
のベース電位を決定するダイオードが3個及び4個のも
のを示し、リミツタ用トランジスタが動作を開始するベ
ース電圧とエミツタ電位との電位差がVBE及び2VBE
ものを示したが、ダイオードの接続個数や動作を開始す
るための電位差は出力信号について求められている許容
の最低レベルに応じて適宜選定すれば良い。例えば、出
力信号の最低レベルがVGND+2VBEで良い場合には、
4個のダイオードを用い、またリミツタ用トランジスタ
として1個のトランジスタを適用して実現することがで
きる。
また、本発明による出力増幅回路はビデオカメラ用の信
号処理回路だけでなく、必要に応じて種々の電子機器に
広く適用することができる。
H発明の効果 以上のように本発明によれば、回路電流が一定で他の回
路に悪影響を及ぼすことがなく、出力信号レベルの変化
許容範囲を広くすることのできる出力増幅回路を容易に
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による出力増幅回路の第1実施例を示す
接続図、第2図は本発明の第2実施例を示す接続図、第
3図は出力増幅回路の適用対象の説明に供する略線図、
第4図ないし第6図はそれぞれ従来回路を示す接続図で
ある。 4……信号源、Q5〜Q10,Q10A,Q10B……トラン
ジスタ、R,R……抵抗、L1……電源ライン、L
2……アースライン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1及び第2の電源ライン間に第1のトラ
    ンジスタのコレクタ・エミツタ端子間と第2のトランジ
    スタのコレクタ・エミツタ端子間との直列回路、及び抵
    抗と3個以上のダイオードとの直列回路を並列に接続
    し、 上記3個以上のダイオードのうち上記第2の電源ライン
    に最も近いダイオードのアノード端子を上記第2のトラ
    ンジスタのベース端子に接続し、 上記抵抗に第3のトランジスタのコレクタ・ベース端子
    間を並列に接続し、 上記第1のトランジスタのベース端子及び上記第3のト
    ランジスタのエミツタ端子とを入力端子に接続して入力
    信号が供給されるようにすると共に、上記第1のトラン
    ジスタのエミツタ端子と上記第2のトランジスタのコレ
    クタ端子との接続中点より出力信号を送出するように したことを特徴とする出力増幅回路。
JP60248349A 1985-11-05 1985-11-05 出力増幅回路 Expired - Lifetime JPH0659013B2 (ja)

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