JPH07120965B2 - 電気回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明は信号処理に用いられる回路装置と、この回路装
置に前置接続された、ノイズ信号による外乱防止装置と
を有する電気回路を基礎とする。

英国特許第2059210号明細書より公知のテレビ受像機用
のパルス伝送−及び繰返電流回路は差動アンプ回路構成
の第１、第２トランジスタを有する。その場合第２トラ
ンジスタのベースはそれのコレクタに接続されていて、
その結果第２トランジスタはダイオードとして作用をす
る。その場合ダイオードのカソードは第１トランジスタ
のエミツタに接続されており、更に、定電流源を介して
アースと接続されている。ダイオードのアノードは容量
の一方の電極に接続され、それの他方の電極はアースに
接続されている。出力信号の出力結合は差動アンプ回路
構成の第１、第２トランジスタのコレクタ回路中の、カ
レントミラーとして接続構成された２つの別のトランジ
スタを用いて行なわれ、その際上記の両方の別のトラン
ジスタのエミツタ回路中にそれぞれエミツタバイアス抵
抗が設けられている。上記の公知の電流回路の出力端子
は第２トランジスタのコレクタ回路中に設けられている
別のトランジスタのエミツタと、これに前置接続された
エミツタバイアス抵抗との接続点により形成される。

この種装置は西独特許出願公開第2832766号公報からメ
インクレームの上位概念による電気回路が既に公知であ
る。この装置は電気回路における保護高周波ノイズ符号
又はノイズパルスによる外乱を防止する作用のローパス
フイルタの時定数を実質的に定める容量を有する。その
場合そのローパスフイルタは実質的に次のようなトラン
ジスタから成る、即ち、ノイズパルスの発生の際容量を
介して導通状態におかれそれよりノイス源を低抵抗に負
荷するトランジスタから成る。低周波数信号によつては
トランジスタの応動は起こらず、その結果装置構成全体
はローパスフイルタのように作用する。

上記公知保護装置の重大な欠点は当該保護装置をモノリ
シツクに集積化するのを不可能にするような著しく大き
な容量を要することである。それというのは、許容、負
担可能なコストでICで実現可能な容量は100pFのオーダ
であるからである。更に、電流は0.5μＡのオーダのと
ころまでしか実現し得ない。さらに小さい電流に対して
は殊に高い温度の際に著しく上昇する阻止電流によつて
限度が与えられている。従つて、IC技術でIC化ローパス
フイルタを実現するのに次のような実際上の限界があ
る、すなわち外部から残りのIC化保護装置へ接続さるべ
き大きな容量を用いる上でのコスト、手間、時間等に係
わる実際上の限界がある。

本発明の課題ないし目的とするところは、コストを余り
かけずに（許容、負担し得るコストで）完全にモノリシ
ツクにIC化可能で、しかもノイズ信号による外乱を防止
する十分な強いフイルタ作用を有する、ノイズ信号によ
る外乱を防止する保護装置を提供することにある。

上記課題は本発明のメインクレーム（主請求範囲）の構
成要件により解決される。

発明の利点 本発明のノイズ信号による外乱防止保護装置はメインク
レームの特徴事項により、特にわずかな部品、素子コス
トしか要しないという特別な利点が得られる。それによ
り、IC化は特にコスト上有利である、それというのは当
該IC化保護装置は特にわずかな面積しか要しないからで
ある。更に、本発明の保護装置は特に温度に対して影響
の受け難さを有する。モノリシツクIC構造により、エミ
ツタフオロワ及びダイオードに対してほぼ理想的な均一
安定特性が与えられる。それにより、直流電圧レベルの
伝送の際特にわずかな誤差が生じる。

本発明のノイズ信号による外乱防止保護装置の別の利点
及び構成はサブクレームに記載されており、以下記載す
る実施例から明らかである。

図 面 以降の明細書記載において図示の実施例を用いて本発明
を説明する。

第１図は本発明の保護装置の基本接続図を示し、この保
護装置は後続の回路装置の入力側に前置接続されてい
る。第２図は完全モノリシツクな集積化に適する特に簡
単な実施例を示す。第３図は集積化障壁層容量のコンデ
ンサ作用の増大のための構成例を示す。第４図は特に大
きなコンデンサ作用を有する実施例の実施例を示す。

実施例の説明 第１図には信号入力側１を有する本発明の保護装置の実
施例の基本接続図を示し、上記信号入力側１は給電電圧
線路２とアース線路３との間で印加接続される。信号入
力側１に加えられるべき信号はエミツタフオロワ４とし
て作用するトランジスタのベースに達する。２つの抵抗
5,6から成るベース電圧分圧器は給電電圧線路２とアー
ス線路３との間に挿入接続されている。エミツタフオロ
ワ４のエミツタはエミツタ電流源７を介してアース線路
３接続されている。更に上記エミツタはダイオード８の
カソードと接続されており、上記ダイオードのアノード
は充電電流源９を介して給電電圧線路２に接続されてい
る。ダイオード８及び充電電流源９の接続点とアースと
の間に容量10が挿入接続されている。さらに上記接続点
はシユミツトトリガ11の入力側と接続されており、それ
の出力側はわかり易くするために詳細には示してない回
路装置13の入力側12と接続されている。

保護装置の休止状態において、すなわち、信号入力側１
に信号が加わらない場合、エミツタフオロワ４のベース
における電位が、ベース電圧分圧器5,6の分圧比及び給
電電圧の電位とにより定められる。エミツタフオロワ４
のベース・エミツタダイオードにおける電圧降下が、ダ
イオード８における同じ大きさの電圧降下により補償さ
れるので、シユミツトトリガ11の入力側にはエミツタフ
オロワ４のベースにおけると実質的に同じ電位が加わ
る。シユミツトトリガ11のヒステリシス特性曲線は次の
ように選定されている、即ち、休止状態において入力側
12にて、アース線路にて加わる電位にほぼ等しい一義的
休止電位が加わるように選定されている。

信号入力側１にて突然の正のジヤンプ信号印加の場合、
エミツタフオロワ４のエミツタにおける電位は相応して
ジヤンプ信号に追従する。容量10にてもつて、ダイオー
ド８のダイオードにおける電位は事前の電位によつて定
められるので、ダイオード８は阻止状態におかれる。従
つてエミツタフオロワ４はエミツタ電流源７の電流全体
を引き受け、一方、充電電流源９の電流全体が、容量10
により積分される。このことは容量10における電圧が信
号入力側１における電位に等しくなるまで行なわれる。

これに対し、信号入力側１にて突然の負のジヤンプ信号
の場合、エミツタフオロワ４のエミツタにおける電位が
そのまま加わつたままである、それというのは上記電位
は容量10における、ダイオード８の順方向電圧だけ低減
された電圧以下には下降し得ないからである。要する
に、エミツタフオロワ４を形成するトランジスタは阻止
状態におかれる。そうすると容量10からは電流源７によ
りダイオード８を介して電流が次の状態の生起まで引き
出される、すなわちシユミツトトリガ11の入力側におけ
る電位が信号入力側１における電位に等しくなるまで上
記のように容量10から電流が引き出される。

要するに第１図の保護装置の信号入力側１にて矩形波の
入力信号印加の場合、シユミツトトリガ11の入力側に相
応の台形状の信号が加わる。シユミツトトリガ11の入力
側における台形状信号の側縁急峻度はエミツタ電流源７
及び充電電流源９により供給される電流と、容量10の大
きさとに依存する。エミツタ電流源７を流れる電流の強
さが充電電流源９を流れる電流の強さの２倍の大きさで
ある場合、台形状電圧信号は精確に対称的である。シユ
ミツトトリガ11は台形状入力信号に対して公知の形式で
次のように応答する、すなわちそれの出力側に、入力信
号に対して遅延された矩形信号として回路装置13の制御
のために用いられる矩形信号が現われるように応答す
る。

要するに、図示の保護装置全体は回路装置13の入力側12
の前に接続されたローパスフイルタのように作用をす
る。従つて自動車にて作動の際生じるようなパルス状ノ
イズ信号による外乱防止用の装置が実現される。従つ
て、本発明の保護装置の適用事例は主に、自動車搭載の
３相交流ゼネレータ用のICレギユレータ向けである。本
発明の保護装置は汎用的に使用可能であり、アナログ的
且デジタル的有効信号に適する。

第１図に示す基本接続構成による、モノリシツクICに特
に適する簡単な回路装置を第２図に示す。わかり易い図
示のため第１図におけるとベース電圧分圧器も、シユミ
ツトトリガも、後続の回路装置も示してない。

第２図に示す回路装置は信号入力側１を有し、給電電圧
線路２とアース線路３との間にて入力作動される。入力
信号は第１図に示すようにエミツタフオロワ４として作
用をするトランジスタのベースに達する。ダイオード８
はトランジスタによつて実現され、その際そのトランジ
スタのコレクタとベースは相互に短絡されていて、ダイ
オード８のアノードが形成される。容量10は容量101
（これはアース線路３に接続されている）と、容量102
（これは給電電圧線路２に接続されている）とによつて
形成されている。要するに、容量全体は加算的に個別容
量101,102から成る。

第１図のエミツタ電流源７及び充電電流源９は第２図に
示す保護装置の場合唯１つの電流源70から形成される。
この電流源70は最も簡単な実施態様では唯１つの抵抗に
よつて形成される。この電流源によつては給電電圧線路
２から、カレントミラー装置の入力ダイオードとして接
続構成されたトランジスタ71を介してアース線路73へ電
流が導かれる。当該カレントミラー装置は２つの出力ト
ランジスタ72,73を有する。出力トランジスタ72のコレ
クタを流れる電流は充電電流源９の制御に用いられる。
出力トランジスタ73のコレクタを流れる電流はエミツタ
電流源７の電流を成し、そのために出力トランジスタ73
のコレクタはエミツタフオロワ４のエミツタと接続され
ている。トランジスタ71〜73のエミツタ面積は次のよう
に選定されている。即ちトランジスタ73を流れる出力電
流がトランジスタ72を流れる出力電流の２倍の大きさで
あるように選定されている。

充電電流源９は公知のように３つのトランジスタ91〜93
を有する電流源によつて形成されている。この電流源の
制御電流は既述のように出力トランジスタ72によつて形
成される。トランジスタ91,92のエミツタは給電電圧線
路２と接続されている。トランジスタ91のコレクタはト
ランジスタ72のコレクタと、トランジスタ93のベースと
に接続されている。トランジスタ93のエミツタはトラン
ジスタ92のコレクタと、トランジスタ91のベースとに接
続されている。トランジスタ93のコレクタはやはりダイ
オード８のアノードに接続されている。

第２図に示す回路装置の特性は第１図に示す基本回路の
それに相応する。それにより、わかり易くするため繰返
しの説明を省く。

容量10ないし容量101,102はIC技術で任意の変化形で実
現でき、例えばMOS−技術で又は障壁層容量として実現
され得る。障壁層容量として実現の場合は第２図の装置
構成により２つの容量の使用が好適である、それという
のは障壁層容量は印加電圧に依存するからである。この
作用、現象は２つの２つの容量101,102の並列接続の場
合補償される。特に有利には同様に阻止（逆）電流相互
間の補償が行なわれ得る。更に、給電電圧線路２上の障
害、ノイズが、第１図に示すシユミツトトリガ11の入力
側における容量性分圧によりたんにわずかな影響しか及
ぼさないようになる。

障壁層容量のコンデンサ作用の拡大、増大のための手段
を第３図に示す。障壁層容量は逆電圧方向に作動される
容量ダイオード103とに示されており、上記容量ダイオ
ードはカレントミラー104,105の入力ダイオードとして
作用するトランジスタのエミツタ−コレクタ間に直列に
接続されている。カレントミラー104,105の電流比（関
係）はエミツタ面積により調整される。入力ダイオード
104のエミツタの面積とトランジスタ105のエミツタの面
積との比を1/nに等しく選定する場合、第３図に示す２
端子回路は充電電流増幅度により障壁層容量103の（ｎ
＋１）倍の大きさを有する障壁層容量として作用を呈す
る。

障壁容量103の放電のためダイオード106が設けられてお
り、このダイオードはカレントミラー104,105のベース
・エミツタ−ダイオードに逆並列に接続されている。そ
の場合、勿論、障壁容量ダイオード103は係数ｎ＋１
（倍）だけの増幅はなされないで現われる。npn−トラ
ンジスタを有するカレントミラーのモノリシツク集積化
の場合ダイオード106は入力ダイオード104のコレクタ−
サブストレートダイオードによつて形成され得る。

カレントミラー又はダイオードのベース・エミツタ電圧
により惹起される、容量増幅度の応動限界値によつては
アナログ有効信号に応じて保護装置の使用の場合は出力
信号のエラーが生ぜしめられ、このことは好ましくな
い。容量増幅度のそのような不都合な応動限界値を有し
ない本発明の実施例を第４図に示す。

第４図に示す保護装置は第１、第２図に示すものにおけ
るように信号入力側１を有し、給電電圧線路２とアース
線路３との間で入力作動される。入力信号は既述の形式
でエミツタフオロワ４（それのエミツタはダイオード８
のカソードに接続されている）に導かれる。ダイオード
８のアノードは第２図に示す回路構成に相応して２つの
障壁容量101,102に接続されている。

障壁容量101はダイオード８のアノードからトランジス
タ716のＣ−Ｅ間を介してアース線路３に達している。
上記トランジスタ716のベースはトランジスタ73のベー
スに接続されている。このトランジスタ73のＣ−Ｅ間は
エミツタフオロワ４のエミツタからアース線路３に達し
ている。トランジスタ716のコレクタはトランジスタ715
のｂ−ｅ間を介してトランジスタ73のベースと接続され
ている。これに対してトランジスタ715のコレクタは給
電電圧線路２に接続されている。要するに、トランジス
タ716,73は１つのカレントミラーを形成し、その際トラ
ンジスタ715は公知形式でベース電流増幅器として用い
られて、トランジスタ716,73間の均一動作特性が図られ
る。カレントミラー716,73の入力電流路中に障壁層容量
101が設けられており、一方、出力電流経路はエミツタ
フオロワ４ないしダイオード８に接続されている。

上記と全く対称的形式で障壁層容量102が作動されこの
容量はトランジスタ718のＣ−Ｅ間を介して給電電圧線
路２と接続されている。電流増幅器としてはトランジス
タ717が用いられ、このトランジスタのｂ−ｅ−ダイオ
ードがトランジスタ718のＣ−ｂ間に並列に接続されて
おり、それのコレクタはアース線路３に接続されてい
る。トランジスタ94によりカレントミラー718,94が形成
され、このカレントミラーの出力電流経路はダイオード
８のアノードと接続されている。

第４図、第１図に示す回路構成の対比から明らかなよう
に、第４図のトランジスタ94は第１図中の充電電流源９
に相応し、一方、第４図のトランジスタ73は第１図のエ
ミツタ電流源７に相応する。さらに、第１図の回路構成
について説明したように、エミツタ電流源７から供給さ
れる電流の強さが充電電流源９から供給される電流の強
さの２倍の大きさである場合、本発明の特に対称的な作
動特性が達成される。この特性は第４図に示す保護装置
でも調整設定されるすなわち、トランジスタ718には定
電流Ｉが供給され、一方、トランジスタ716には別の定
電流2Iが供給され、この2Iは第１定電流Ｉの２倍の強さ
を有するようにするのである。上記の両定流I,2Iは公知
形式で唯１つの電流源700から、複数のカレントミラー
の縦続接続体により生ぜしめられる。上記電流源700は
最も簡単な実施例では唯１つのオーム抵抗によつて実現
され得る。このために電流源700の電流は給電電圧線路
２から、カレントミラー装置の入力ダイオード710とし
て接続構成されたトランジスタを介してアース線路３に
流れる。上記カレントミラー装置は２つの出力トランジ
スタ711,712を有し、それのエミツタは夫々アース線路
３と接続されている。出力トランジスタ712のコレクタ
はベース電流増幅器717のベースと接続されている。出
力トランジスタ711のコレクタは給電電圧線路２により
作動されるカレントミラー713,714に接続され、その際
トランジスタ713は入力ダイオードとしてトランジスタ7
11のコレクタ電流により作動される。出力トランジスタ
714のコレクタはベース電流増幅器715に接続されてい
る。カレントミラー713,714及びカレントミラー装置71
0,711,712のエミツタ面積は次のように調整設定されて
いる、すなわちトランジスタ714の出力電流2Iがトラン
ジスタ712の出力電流Ｉの精確に２倍の強さであるよう
に調整設定されている。

第４図に示す回路構成の場合、容量は夫々カレントミラ
ー718,94ないし716,73の変換比だけ増幅されて現われ
る。第４図に示す装置構成には常時電流の流れが生じ
る。ダイオード８のアノードにおける電位変化により、
充電された障壁容量101,102を介して直接的に、カレン
トミラーの時間的制御がなされる。このことは回路ノー
ド（節点、接続点）にて電流加算により、電位上昇の際
にも電位下降の際にもダイオード８のアノードにて行な
われるので、第４図の装置構成は容量増幅度に対して
の、第３図に関連して記載した不利な応動限界値を有し
ない。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】信号処理に用いられる回路装置（13）と、
   この回路装置に前置接続された、ノイズ信号による外乱
   防止装置とを有し、該外乱防止装置はノイズ信号による
   外乱を防止する作用をするローパスフィルタの時定数を
   実質的に定める容量（10）を有する電気回路において、 − エミッタフォロワとして有効信号及びノイズ信号を
   当該トランジスタを介して上記保護装置中に入力結合す
   るトランジスタ（４）と、 − 上記トランジスタ（４）のエミッタと接続された第
   １電流源（７）と、 − 一方の端子が上記トランジスタ（４）のベース−エ
   ミッタダイオードに並列にそのエミッタに接続されてい
   るダイオード（８）と、 − 上記ダイオード（８）の他方の端子及び容量（10）
   の２つの電極のうちの一方に接続されている第２電流源
   （９）を備えその際上記容量（10）の他方の電極は基準
   電位に接続され、上記第１電流源（７）を流れる電流の
   強さは上記第２電流源（９）を流れる電流の強さの２倍
   の大きさであり、上記ダイオード（８）のアノードは当
   該保護装置の出力側を成すことを特徴とする電気回路。
2. 【請求項２】上記第１、第２電流源（7,9）は１つの共
   通の電流源（70）からカレントミラー構成により形成さ
   れている請求項１記載の電気回路。
3. 【請求項３】上記容量（10）は低い給電電位（３）に接
   続されている第１容量（101）と、高い給電電位（２）
   に接続されている第２容量（102）とから形成される請
   求項１又は２記載の電気回路。
4. 【請求項４】上記第１容量（101）は第１カレントミラ
   ーの入力ダイオード（716）と接続され、上記カレント
   ミラーの出力トランジスタ（73）は第１の電流源（７）
   を成し、更に、上記カレントミラーには第１定電流（2
   I）が供給され、上記第２容量（102）は第２カレントミ
   ラーの入力ダイオード（718）と接続され、上記第２カ
   レントミラーの出力トランジスタ（94）は第２電流源
   （９）を成し、また上記第２カレントミラーには第２定
   電流（Ｉ）が供給される請求項３記載の電気回路。
5. 【請求項５】第１定電流（2I）の強さは第２定電流
   （Ｉ）の強さのほぼ２倍の大きさである請求項４記載の
   電気回路。
6. 【請求項６】上記第１定電流（2I）と第２定電流（Ｉ）
   は１つの共通の電流源（700）からカレントミラー構成
   により形成される請求項４又は５記載の電気回路。
7. 【請求項７】上記容量（10）はこれを流れる電流の増幅
   によってバーチュアルに増大される請求項１から６まで
   のいずれか１項記載の電気回路。
8. 【請求項８】上記容量（10）は電流経路（104,105）の
   入力電流路中に挿入接続されており、その際放電ダイオ
   ード（106）がカレントミラー（104,105）の入力ダイオ
   ード（104）に逆並列に接続されている請求項７記載の
   電気回路。
9. 【請求項９】放電ダイオード（106）はカレントミラー
   （104,105）の入力ダイオード（104）のコレクタサブス
   トレートダイオードによって形成される請求項８記載の
   電気回路。
10. 【請求項１０】上記ダイオード（８）はトランジスタの
    ベース−エミッタダイオードによって形成される請求項
    １から９までのいずれか１項記載の電気回路。
11. 【請求項１１】保護装置と、電気回路装置（13）の入力
    側との間に、高抵抗接続素子、例えばシュミットトリガ
    （11）が挿入接続されており、更に、上記トランジスタ
    （４）にベース電圧分圧器（5,6）が前置接続されてお
    り、該分圧器を介してエミッタフォロワとして有効信号
    及びノイズ信号が保護装置内に入力結合されるように構
    成されている請求項１から10までのいずれか１項記載の
    電気回路。