JPH1065457A - バイポーラ増幅器の出力段 - Google Patents

バイポーラ増幅器の出力段

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JPH1065457A
JPH1065457A JP14268797A JP14268797A JPH1065457A JP H1065457 A JPH1065457 A JP H1065457A JP 14268797 A JP14268797 A JP 14268797A JP 14268797 A JP14268797 A JP 14268797A JP H1065457 A JPH1065457 A JP H1065457A
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JP
Japan
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emitter
transistor
output stage
npn
pnp
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Application number
JP14268797A
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English (en)
Inventor
Kooshi Marco
コーシ マルコ
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い入力キャパシタンスを示し、クリティカ
ルバイアス経路内にダイオード接続されたデバイスがな
く、かつ固有のスルーレート限度がない、バイポーラ増
幅器の出力段を提供する。 【解決手段】 この出力段48は、NPNトランジスタ
58およびPNPトランジスタ64を含み、NPNトラ
ンジスタ58のエミッタはPNPトランジスタ64のエ
ミッタに接続されている。出力段48のバイアス回路
は、NPNトランジスタ58のベースに接続されたエミ
ッタを有するPNPトランジスタ60と、PNPトラン
ジスタ64のベースに接続されたエミッタを有するNP
Nトランジスタ68とを含む。電流源50は、PNPト
ランジスタ60のエミッタに接続され、電流源54は、
NPNトランジスタ68のエミッタに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は増幅器に関し、特
に、電力出力段を有するバイポーラ増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】全ての増幅器システムにおいて、零入力
電流を制御することは望ましい。これは特に、出力段の
場合に重要であり、そのわけは、増幅器が消費する電力
の大部分は典型的にここで消費されるからである。プッ
シュプル相補バイポーラエミッタホロワ形出力段におい
ては、零入力電流をある程度の精密さでセットするため
に、しばしばダイオードが用いられる。高電圧相補バイ
ポーラプロセスにおいては、高電圧(典型的には30な
いし100ボルトまたはそれ以上)を維持するためにか
なり厚いエピタキシャルコレクタ領域が必要とされるの
で、トランジスタ(NPN/PNP)はかなり大きいコ
レクタ抵抗を有する。バイアスダイオードは、しばしば
ダイオード接続されたトランジスタの形式のものなの
で、このコレクタ抵抗は、そのトランジスタを飽和させ
うる。飽和は、コレクタ−エミッタ電圧が小さく、コレ
クタ抵抗がベースコレクタダイオードを容易に順方向に
バイアスさせるので起こる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の飽和は、バイア
スダイオードと出力トランジスタとの間の不整合を生ぜ
しめ、零入力電流の制御を不十分なものとする。これら
のダイオードはまた、寄生キャパシタンスを生じ、それ
は出力段を2ないし3倍まで遅延させうる。別のバイア
ススキーム(図1)は、これらの問題のいくらかを克服
するが、スルーレート制限機構を生じる。本発明は、こ
れを克服することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、低い入力キャ
パシタンスを示し、クリティカルバイアス経路内にダイ
オード接続されたデバイスがなく、かつ固有のスルーレ
ート限度がない、バイポーラ増幅器の出力段を提供す
る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の実施例は、例示および説
明の目的のために選択され、添付図面を参照しつつ以下
に説明される。図面においては、諸図を通じ、同じ参照
番号は対応する部品を示しており、特に図1を参照する
と、バイポーラ増幅器出力段に対する従来技術の回路2
0が概略形式で示されている。この回路は、2つの電流
源22(I1 )および24(I 2 )を含む。電流源22
(I1 )は、PNPトランジスタ28(Q3 )のエミッ
タと、NPNトランジスタ32(Q1 )のベースとに接
続されている。電流源24(I2 )は、NPNトランジ
スタ36(Q4 )のエミッタと、PNPトランジスタ4
0(Q2 )のベースとに接続されている。100pFの
負荷キャパシタンス44は、典型的な負荷を示すために
図示されている。スルーレートは、NPNトランジスタ
32およびPNPトランジスタ40のベース−コレクタ
キャパシタンスの充電に伴う、電流源22および24の
出力値により制限される。
【0006】前述の回路において、図示されている矢印
の方向に進む高速入力信号V3 に対し、出力信号が入力
信号V3 から遅れ、それにより回路のパフォーマンスを
遅れさせることがありうる。そのような遷移において
は、電流源22(I1 )のみがNPNトランジスタ32
のベース−コレクタキャパシタンスを充電するために利
用されうる。同様にして、図1に示されているものと反
対方向に起こる高速の負遷移に対しては、電流源24
(I2 )のみがPNPトランジスタ40のベース−コレ
クタキャパシタンスを充電するために利用される。この
場合、次式が成り立つ。
【0007】
【数1】I=Cdvdt ただし、Iは電流、Cはキャパシタンス、vは電圧、t
は時間である。
【0008】従って、ベース−コレクタキャパシタンス
が〜5pFである場合に、所望の回路スルーレートが〜
10,000v/μsecであれば、電流源22の出力
値は〜50mAでなければならず、これは、付随する過
度に大きい電力消費および熱消費を考慮すると、受け入
れえないほど大きい値である。
【0009】図1に示されている従来技術の回路におい
ては、それぞれの電流源からの電流I1 およびI2 は等
しい。従って、出力電流I3 は、一定値を示す。増幅器
回路においては零入力電流の制御を行うことが望ましい
ので、次の関係が成立する。
【0010】
【数2】 VBE36[Q3]+VBE28[Q1] = VBE32[Q2]+VBE40[Q4] ただし、BEは上述のトランジスタ28、32、36、
および40におけるベース−エミッタを表す。前述のよ
うに、次式も成立する。
【0011】
【数3】I1 =I2 その結果、もしトランジスタ28および40が同じで、
かつトランジスタ36および32も同じならば、次式が
成立する。
【0012】
【数4】I3 =I1 =I2
【0013】以上の関係を考慮して、トランジスタ対3
2と36(Q1 とQ4 )、および40と28(Q3 とQ
2 )の比をスケーリングすることにより、I1 のどのよ
うな基準化された値に対しても、出力電流I3 を確立す
ることができる。しかし、そのような場合、正負両方向
におけるスルーレートは以下の関係により与えられる。
【0014】
【数5】 ただし、CAPは関係のベース−コレクタ(BC)に関
連するキャパシタンスを表す。
【0015】BCキャパシタンスに関して行われうるこ
とがほとんどないものとすれば、スルーレートを増加さ
せる方法は、I1 を増加させるほかにはなく、従って静
的電力消費を増大させる。
【0016】図2に示されている本発明の出力回路48
は、上述の欠点を克服する。回路48は、2つの電流源
50(I1 )および54(I2 )を含む。電流源50
(I1)は、NPNトランジスタ58(Q1 )のベース
と、PNPトランジスタ60(Q3 )のエミッタとに接
続されている。電流源54(I2 )は、PNPトランジ
スタ64(Q2 )のベースと、NPNトランジスタ68
(Q4 )のエミッタとに接続されている。ショットキー
ダイオード、ベース−コレクタ短絡NPN−またはPN
P−トランジスタ、PN接合ダイオード、または類似し
たダイオード形式のデバイス、のようなダイオード7
2、ここではBC短絡NPNトランジスタ、が備えられ
ており、これは、一方の側においては、PNPトランジ
スタ64のベースと、NPNトランジスタ68のエミッ
タとに、また他方の側においてはNPNトランジスタ5
8のベースと、NPNトランジスタ60のエミッタと
に、接続されている。キャパシタ76は、この形式の回
路に対する典型的負荷をなすが、この出力段により駆動
されうる他の形式の負荷もまた使用できることを認識す
べきである。
【0017】従来技術の回路構成とは対照的に、本発明
の回路(図2)におけるスルーレートは、ダイオード7
2にトランジスタ58(Q1 )および68(Q4 )を相
互接続し、それによりNPNトランジスタ58への電流
の転送を行うことによって、著しく増大させることがで
きる。そのようなわけで、スルーレートは、電流源50
(I2 )からの電流により制限されない。代わりに、電
流制御デバイス/ダイオード72が、電流源50
(I2 )からの電流を正の遷移において補い、エミッタ
ホロワ68(Q4 )がNPNトランジスタ58(Q1
のベース−コレクタキャパシタンスを充電することを可
能とする。この構成はまた、エミッタホロワ60
(Q3 )が、PNPトランジスタ64(Q2 )のベース
−コレクタキャパシタンスを負方向の遷移において駆動
することを可能とする。その結果、事実上連続的に動作
に付随する50mAの負荷を保持する従来技術の〔出
力〕回路に関連する電力および熱消費問題なしに、PN
Pトランジスタ60(Q3 )およびNPNトランジスタ
68(Q4 )が高速遷移のために必要とされる〜50m
Aの電流を供給しうるので、電流源50(I1 )および
54(I2 )は、従来の出力回路におけるよりも著しく
小さくすることができ、典型的にはわずかに数百μAの
程度のものでありうる。
【0018】図3を参照すると、共通の入力信号100
に対し、本発明のダイオードを備えた回路(図4の回路
48)における回路の過渡応答110は、従来技術の回
路(図1の回路20)における遷移応答120よりも速
い大きさのオーダーのものである。実際に、本発明の回
路からの過渡応答は、従来技術の回路の出力信号120
が認めうるほどのスルーを示すかなり前に、実質的に完
全にスルーし終わる。回路の過渡パフォーマンスにおけ
るこの利点は、本発明における電流制御素子/ダイオー
ド72の具備が、回路トランジスタの接合、特に顕著に
PNPトランジスタ64およびNPNトランジスタ68
の接合、のブレークダウンを禁止する、ビデオ増幅器に
おいて遭遇する高電圧、低電流の応用において特に重要
である。さらに、電流制御素子/ダイオードの具備は、
全ての回路トランジスタのベース−エミッタ(「B
E」)接合の、1ダイオードドロップよりも大きい逆方
向バイアスを禁止する。電流素子/分割72がないと、
逆方向バイアスはほぼ供給電圧の大きさに等しくなり
え、それは回路トランジスタ58、60、64、および
68を過負荷にしうる。
【0019】制御素子/ダイオード72の具備の結果と
して、電流源54(I2 )により発生せしめられる電流
は、大きさを数オーダーだけ減少せしめられ、他の公知
の増幅器回路により現在まで可能であったよりも遙かに
有利なスルーレート対零入力電流の比を可能にする。
【0020】以上においては、本発明を説明用の実施例
に関して説明してきたが、この説明は限定的な意味のも
のと解釈されるべきではない。本発明のさまざまな他の
実施例は、この説明を参照する時、当業者にとって明ら
かであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明
の範囲および本発明の精神に属する実施例のいかなるそ
のような改変をも含むように考慮されている。
【0021】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)第1NPNトランジスタおよび第1PNPトラン
ジスタを含むAB級出力段であって、前記NPNトラン
ジスタのエミッタが前記PNPトランジスタのエミッタ
に接続されている前記AB級出力段と、前記第1NPN
トランジスタのベースに接続されたエミッタを有する第
2PNPトランジスタと、前記第1PNPトランジスタ
のベースに接続されたエミッタを有する第2NPNトラ
ンジスタとを含む、前記出力段に接続されたバイアス回
路と、前記第2PNPトランジスタの前記エミッタに接
続された第1電流源と、前記第2NPNトランジスタの
前記エミッタに接続された第2電流源と、を含む、バイ
ポーラ増幅器の出力段。
【0022】(2)第1NPNトランジスタおよび第1
PNPトランジスタを含む出力段であって、前記NPN
トランジスタのエミッタが前記PNPトランジスタのエ
ミッタに接続されている前記出力段と、前記第1NPN
トランジスタのベースに接続されたエミッタを有する第
2PNPトランジスタと、前記第1PNPトランジスタ
のベースに接続されたエミッタを有する第2NPNトラ
ンジスタとを含む、前記出力段に接続されたバイアス回
路と、前記第2PNPトランジスタの前記エミッタに接
続された第1電流源と、前記第2NPNトランジスタの
前記エミッタに接続された第2電流源と、を含む、バイ
ポーラ増幅器の出力段。
【0023】(3)低い入力キャパシタンスを示し、ク
リティカルバイアス経路内にダイオード接続されたデバ
イスがなく、かつ固有のスルーレート限度がない、バイ
ポーラ増幅器の出力段が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の増幅器出力段の概略回路図。
【図2】本発明による増幅器出力段の概略回路図。
【図3】従来技術の出力段および本発明の出力段の、過
渡応答のグラフ。
【図4】図3の過渡応答データを得た回路の概略回路
図。
【符号の説明】
48 出力回路 50 電流源 54 電流源 58 NPNトランジスタ 60 PNPトランジスタ 64 PNPトランジスタ 68 NPNトランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1NPNトランジスタおよび第1PN
    Pトランジスタを含むAB級出力段であって、前記NP
    Nトランジスタのエミッタが前記PNPトランジスタの
    エミッタに接続されている前記AB級出力段と、 前記第1NPNトランジスタのベースに接続されたエミ
    ッタを有する第2PNPトランジスタと、前記第1PN
    Pトランジスタのベースに接続されたエミッタを有する
    第2NPNトランジスタとを含む、前記出力段に接続さ
    れたバイアス回路と、 前記第2PNPトランジスタの前記エミッタに接続され
    た第1電流源と、 前記第2NPNトランジスタの前記エミッタに接続され
    た第2電流源と、を含む、バイポーラ増幅器の出力段。
JP14268797A 1996-05-31 1997-05-30 バイポーラ増幅器の出力段 Pending JPH1065457A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US1864596P 1996-05-31 1996-05-31
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JPH1065457A true JPH1065457A (ja) 1998-03-06

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