JPH0720720U - トーテムポールトランジスタ出力段回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トーテムポール出力段における電流スパイク
を最小にする。 【構成】 出力端子には、ダーリントン接続トランジス
タ対１７、１８と、電流シンクトランジスタ１４とを接
続する。電流シンクトランジスタ１４のコレクタには、
第１、第２、第３のダイオード２３、２５、２４が接続
され、各ダイオードの他端は、順に、ダーリントン出力
トランジスタ１７のエミッタとベース、それにダーリン
トンドライバトランジスタ１８のベースである。３つの
ダイオードは、すべてが共通にシンクトランジスタ１４
のコレクタによって駆動され、ダーリントン対の電流ソ
ース作用を制御するスイッチング要素として動作する。
３つのダイオードは同時には導通しないから、ダーリン
トン対１７、１８は導通せず、電流シンクトランジスタ
１４は導通し、よって電流スパイクが避けられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電流スパイクを低減したトーテムポール出力回路に関する。

【０００２】

【考案の背景】

トーテムポールトランジスタ出力段は負荷を駆動するのに使用され、出力電流 を供給するかシンクすることができる。この段は典型的な電流を同時に短く供給 及び消去するので電流スパイクつまりパルスが発生する。このスパイクはより高 い動作周波数において認められる。このようなスパイクは有効な出力を全く発生 しないので、このスパイクは寄生的であって、パワーの浪費を生じるだけである 。過度の場合には、生じた熱はその段に用いる集積回路（ＩＣ）に対して有害で ある。

【０００３】

【考案が解決すべき課題】

本考案の目的は、電流スパイクが最小にされたトーテムポール出力段を提供す ることである。

【０００４】 本考案の別の目的は、電流ソース（ｓｏｕｒｃｉｎｇ）作用が電流シンク（ｓ ｉｎｋｉｎｇ）作用によって終端され、これによって２つの作用が同時には発生 しないトーテムポール回路を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

これらの及び他の目的は次のように達成される。出力段は、出力端子への電流 ソースとして動作する電流ソース入力を有するダーリントン接続トランジスタ対 を用いている。出力端子に接続された電流シンクトランジスタはシンク能力を与 える。電流シンクトランジスタは、シンク電流を導通するように極性付けられ、 コレクタに直列に接続されたダイオードを有している。第２のダイオードがダー リントン出力トランジスタのベースから電流シンクトランジスタのコレクタに接 続されている。第３のダイオードがダーリントンドライバートランジスタのベー スから電流シンクトランジスタのコレクタに接続されている。３つのダイオード 全てが共通にシンクトランジスタのコレクタによって駆動されるので、これらの ダイオードはダーリントン対の電流ソース作用を制御するためのスイッチング要 素として動作できる。３つのダイオードは同時には導通できないので、ダーリン トン対は導通できないが、電流シンクトランジスタは導通しており、そして電流 スパイクが避けられる。

【０００６】 所望であれば、電流シンクトランジスタの飽和特性を緩やかにするために、第 ４のダイオードを電流シンクコレクタとソースホロワドライバの入力端との間に 接続することができる。

【０００７】

【従来技術の説明】

図１では、この回路は、＋側を端子１０に−側を接地端子１１に接続されたＶ_cc 電源によって動作する。出力端子１２は入力端子１３に与えられた信号に対し て反転した応答を出力する。トランジスタ１４はオンされた場合には、電流を端 子１２からグランドへ流す。エミツタホロワトランジスタ１５はトランジスタ１ ４のベースを駆動する。トランジスタ１４の導通スレシホールドは端子１３にお いて２Ｖ_BEである。端子１３が（スレシホールドより下の）ローである時には、 抵抗１６がトランジスタ１４のベースを引きこのトランジスタ１４をオフにする 。

【０００８】 トランジスタ１７、１８はダーリントン接続され、端子１２へ電流を供給する 。端子１３がローでありかつトランジスタ１４がオフである場合には、電流源１ ９は電流をトランジスタ１８のベースに流し、そこでダーリントン対が電流を端 子１２へ供給しこの端子をハイへ引く。

【０００９】 端子１３が（スレシホールドの上の）ハイでありかつトランジスタ１４がオン して電流シンクとして作用する場合には、トランジスタ２０もトランジスタ１８ のベースをローに引くようにオンしてこれによりダーリントン対をオフする。実 際、トランジスタ２０は電流源１９から及びトランジスタ１８のベースからの電 流の流れを変える。トランジスタ１８がオフにされた時に、抵抗２１がトランジ スタ１７のベースをそのエミッタに向けて引きこれによってトランジスタ１７を オフにする。

【００１０】 この回路には、端子１３がローにある時にトランジスタ１７が飽和し得るとい う問題点がある。次に、端子１３がハイになりかつトランジスタ２０がトランジ スタ１８のベースをローに引いた時に、トランジスタ１７のおいて少数キャリア の蓄積に起因するターンオフ遅延が生じる。ローからハイへのこの遷移がトラン ジスタ１４をオンにするので、トランジスタ１４、１７を介して導電路が形成さ れ、これが電流スパイクを発生する。このスパイクはトランジスタ１７が実際に オフになるまで続く。この時点でトランジスタ１４は通常は電流を端子１２から シンクする。このような電流スパイクは全く寄生的でありしかも関連のＩＣチッ プにとって問題となる熱を発生するだけである。

【００１１】 図２は従来の別の出力段回路である。各種の要素が図１と同様に動作するとこ ろには同じ参照番号が使用されている。主な相違はダイオード２３、２４を具備 していることと、トランジスタ２０を削除していることである。トランジスタ１ ４がオフの時にダイオード２３あるいは２４のどちらにも電流は全く流れない。 このように、電流源１９における電流がトランジスタ１８のベースに流れ、これ によりトランジスタ１８、１７をオンする。この状態でこの回路は電流を端子１ ２へ供給し、プルアップデバイスとして作用する。この状態において、ダイオー ド２３は逆方向バイアスされ、一方、ダイオード２４は少し順方向にバイアスさ れ電流ゼロの状態にあることがわかる。信号駆動がトランジスタ１４をオンした 時にダイオード２３もオンにされ、その結果この回路は電流を端子１２からシン クし、プルダウンデバイスとして作用する。同時に、ダイオード２４が導通して トランジスタ１８からベース電流を除去することによりトランジスタ１８をオフ にする。トランジスタ１８における電流の中断がトランジスタ１７をオフにする ように作用している間、その充電された電荷に起因して遅延が生じる。これによ って、充電された電荷が除去される間に、端子１０からグランドへの過渡的な導 電経路が生じ、そして、電流スパイスが生じる。したがって、図２の回路は、図 １の回路と同様の問題点を有している。

【００１２】

【実施例】

図３は、本考案の回路の回路図である。部品が図１及び図２のものと同じであ る箇所では同じ参照番号が使用され、それらの部品は実質的に同じように機能す る。図１の回路からトランジスタ２０が除去され、２つのダイオードが付加され ていることがわかる。トランジスタ１４のコレクタはダイオード２３〜２６に対 する共通カソード接続として作用する。ダイオード２３は出力端子１２とトラン ジスタ１４のコレクタとの間に接続されており、一方ダイオード２４〜２６はそ れぞれトランジスタ１７、１８、１５のベースに接続されたアノードを有してい る。

【００１３】 ダイオード２３とトランジスタ１７とは、共に、ダイオード２５が存在するた めに導通できない。ダイオード２３とトランジスタ１７との両方を導通させるた めには、ダイオード２５のアノードがそのカソードより２Ｖ_BEだけ上になければ ならない。１Ｖ_BE以上の降下はこの場合には存在できないので、同時の導通は排 除される。ダイオード２４が存在するので、同じことがトランジスタ１８とダイ オード２５とにも当てはまる。これらも同時に導通することはできない。

【００１４】 出力電流を供給する端子１２に向けて、トランジスタ１８、１７が電流源１９ に応答して導通する。この状態で、ダイオード２３〜２５は全て非導通である。 トランジスタ１４が導通した場合には、そのコレクタはプルダウンされ、これに よりダイオード２３〜２５をオンする。ダイオード２４がトランジスタ１８から ベース電流を除去し、ダイオード２５がトランジスタ１７からベース電流を除去 し、ダイオード２３が導通になり、その結果、トランジスタ１４が出力端子１２ から電流をシンクできる。

【００１５】 ダイオード２３とトランジスタ１７とは同時に導通できないので、前述したよ うに、電流スパイクは全く発生し得ない。したがって、トランジスタ１４、１７ は同時には導通しない。

【００１６】 ダイオード２６は、トランジスタ１４の飽和特性を緩和するために存在してい る。端子１３の入力が（トランジスタ１５を介して）トランジスタ１４を飽和さ せようとした場合であってトランジスタ１４のコレクタがＶ_BEよりも低いレベル まで低下した時に、ダイオード２６は導通し始める。これによって、トランジス タ１５のベースがプルダウンされ、実際に、入力端子１３がグランドよりも約２ Ｖ_BE上にクランプされる。これがトランジスタ１４の飽和を防止するので、この 回路には入力のハイからローへの遷移の際の飽和の問題がない。

【００１７】 図１に示した従来の回路に伴う別の問題はツエナリングと呼ばれる。たとえば 、かなり大きい容量性の負荷が端子１２で駆動されているものとする。一度この コンデンサが実質的な電圧まで充電されると、その出力がローに切り換えられた 時でさえもこのコンデンサはハイのままであろうとする。端子１２がハイに保持 されかつトランジスタ２０がオンにされた状態で、トランジスタ１７、１８のベ ース・エミッタ接続が逆バイアスされる。このバイアスがツエナーレベルを超え る場合もあり、逆バイアス状態が発生する。図３の回路では、これは発生し得な い。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術におけるトーテムポール出力段の回路
図である。

【図２】従来技術におけるトーテムポール出力段の回路
図である。

【図３】本考案によるトーテムポールトランジスタ出力
段回路の回路図である。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号入力端子及び信号出力端子を有し、
   負荷に出力電流を供給しシンクすることができるトーテ
   ムポールトランジスタ出力段回路において、 動作電力源に接続するための第１及び第２の電源端子
   と、 前記出力端子に接続されるエミッタと、前記第１の電源
   端子に接続されるコレクタと、ベースと、を有する第１
   の出力トランジスタと、 ベースを有し、ダーリントン構成で接続され前記第１の
   出力トランジスタを駆動する第１のドライバトランジス
   タと、 前記信号出力端子に接続されるコレクタと、前記第２の
   電源端子に接続されるエミッタと、ベースと、を有する
   第２の出力トランジスタと、 前記第２の出力トランジスタの前記コレクタと前記出力
   端子との間に直列に接続され、前記第２の出力トランジ
   スタが導通したときに導通するように極性付けられてい
   る第１のダイオードと、 前記第２の出力トランジスタの前記コレクタと前記第１
   の出力トランジスタの前記ベースとの間に接続され、前
   記第２の出力トランジスタが導通したときに導通するよ
   うに極性付けられている第２のダイオードと、 前記第２の出力トランジスタの前記コレクタと前記第１
   のドライバトランジスタの前記ベースとの間に接続さ
   れ、前記第２の出力トランジスタが導通したときに導通
   するように極性付けられている第３のダイオードと、 前記第１の電源端子と前記第１のドライバトランジスタ
   の前記ベースとの間に接続された定電流デバイスと、 を具備しており、前記第２の出力トランジスタの前記ベ
   ースが、前記信号入力端子に接続されたベースを有する
   第２のドライバトランジスタにより駆動されることを特
   徴とするトーテムポールトランジスタ出力段回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載トーテムポールトランジス
   タ出力段回路において、前記第２の出力トランジスタの
   前記コレクタと前記第２のドライバトランジスタの前記
   ベースとの間に接続され、前記第２の出力トランジスタ
   が導通したときに導通するように極性付けられている第
   ４のダイオードとを更に備えていることを特徴とするト
   ーテムポールトランジスタ出力段回路。