JPH1131930A - クランプ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度特性が良好で任意のクランプ電圧が設定
可能なクランプ回路を実現する。 【解決手段】 容量の充電電圧を一定値にクランプする
クランプ回路において、容量と、容量を充電する定電流
源と、一方のトランジスタのベースにクランプ設定電圧
を印加し、他方のトランジスタのコレクタ及びベースが
定電流源及び容量の接続点に接続される差動回路とを設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容量の充電電圧を
一定値にクランプするクランプ回路に関し、特に温度特
性が良好で任意の電圧にクランプすることが可能なクラ
ンプ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の容量の充放電によりタイマ機能を
実現するＩＣでは外部に接続された外部容量の充放電時
間を利用して一定時間経過後に信号を出力していた。

【０００３】図４はこのような従来のタイマ機能を実現
する回路の一例を示す構成ブロック図である。

【０００４】図４において１及び４は定電流源、２はス
イッチ回路、３は外部容量、５はクランプ回路、６及び
７は比較器、１００及び１０１はしきい値電圧、１０２
及び１０３は出力信号である。

【０００５】定電流源１の一端はスイッチ回路２の入力
端子に接続され、定電流源４の一端はスイッチ回路２の
出力端子に接続される。

【０００６】また、スイッチ回路２の入出力は外部容量
３の一端、クランプ回路５、比較器６及び７の非反転入
力端子にそれぞれ接続され、比較器６及び７の反転入力
端子にはしきい値電圧１００及び１０１がそれぞれ印加
される。

【０００７】さらに、定電流源１の他端は電圧源に接続
され、外部容量３の他端及び定電流源４の他端は接地さ
れる。

【０００８】ここで、図４に示す回路の動作を図５を用
いて説明する。図５は図４の回路の動作を示すタイミン
グ図である。

【０００９】先ず、図５中”イ”の時点でスイッチ回路
２で定電流源１を選択すると定電流源１からの出力電流
が外部容量３に流れ込み外部容量３を充電して行く。図
５中”イ”の時点でこのような充電を開始すると外部容
量３の端子電圧が図５中”ロ”に示すように上昇して行
く。

【００１０】そして、図５中”ハ”に示すクランプ回路
５のクランプ電圧まで上昇するとクランプ回路５により
定電流源１の出力電流が吸収され図５中”ニ”に示すよ
うに外部容量３の端子電圧の上昇が停止する。

【００１１】ここで、例えば、しきい値電圧１００を図
５中”ホ”に示す値だとすれば図５中”ヘ”の時点で比
較器６の出力信号１０２が”ローレベル”から”ハイレ
ベル”になる。

【００１２】即ち、図５中”イ”の時点から図５中”
ト”に示す時間経過後に出力信号１０２が”ハイレベ
ル”になり、タイマ機能を実現したことになる。

【００１３】同様に、図５中”チ”の時点でスイッチ回
路２で定電流源４を選択すると外部容量３に充電されて
いた電荷が定電流源４により放電され、外部容量３の端
子電圧が図５中”リ”に示すように下降して行く。

【００１４】そして、外部容量の全ての電荷が放電され
外部容量３の電圧が”０Ｖ”になると外部容量３の端子
電圧の下降が停止する。

【００１５】ここで、例えば、しきい値電圧１０１を図
５中”ヌ”に示す値だとすれば図５中”ル”の時点で比
較器７の出力信号１０３が”ハイレベル”から”ローレ
ベル”になる。

【００１６】即ち、図５中”チ”の時点から図５中”
ヲ”に示す時間経過後に出力信号１０３が”ローレベ
ル”になり、タイマ機能を実現したことになる。

【００１７】また、図６はクランプ回路５の具体例を示
す回路図であり、１及び３は図４と同一符号を付してあ
る。図６（Ａ）において８及び９はダイオード、図６
（Ｂ）において１０はツェナーダイオードである。

【００１８】図６（Ａ）において定電流源１の一端は外
部容量３の一端及びダイオード８のアノードに接続さ
れ、ダイオード８のカソードはダイオード９のアノード
に接続される。

【００１９】また、定電流源１の他端は電圧源に接続さ
れ、外部容量３の他端及びダイオード９のカソードは接
地される。

【００２０】一方、図６（Ｂ）において定電流源１の一
端は外部容量３の一端及びツェナーダイオード１０のカ
ソードに接続され、定電流源１の他端は電圧源に接続さ
れ、外部容量３の他端及びツェナーダイオード１０のア
ノードは接地される。

【００２１】ここで、図６に示すクランプ回路の動作を
説明する。図６（Ａ）において定電流源１からの出力電
流が外部容量３に流れ込み外部容量３を充電して行くの
で前述のように外部容量３の端子電圧は上昇して行く。

【００２２】一方、ダイオードは一般に順方向電圧が”
０．７Ｖ”になると”ｏｎ”状態になるので、外部容量
３の端子電圧が”１．４Ｖ”になるとダイオード８及び
９は共に”ｏｎ”状態になり定電流源１からの出力電流
が全て接地に流れ込み、外部容量３には流れ込まなくな
る。

【００２３】この結果、外部容量３と並列に直接接続さ
れた２つのダイオード８及び９を順バイアス方向に接続
することにより、外部容量３の端子電圧は”１．４Ｖ”
にクランプされることになる。

【００２４】従って、直列接続するダイオードの数を適
宜調整することによりクランプ電圧を設定することが可
能になる。

【００２５】一方、図６（Ｂ）においては同様に定電流
源１からの出力電流が外部容量３に流れ込み外部容量３
を充電して行くので前述のように外部容量３の端子電圧
は上昇して行く。

【００２６】しかし、外部容量３と並列にツェナーダイ
オード１０が接続されているので、外部容量３の端子電
圧がツェナーダイオード１０のツェナー電圧に達する
と、定電流源１からの出力電流はツェナーダイオード１
０に全て流れ込み、外部容量３には流れ込まなくなる。

【００２７】この結果、外部容量３と並列にツェナーダ
イオード１０を逆バイアス方向接続することにより、外
部容量３の端子電圧はツェナー電圧にクランプされるこ
とになる。

【００２８】従って、ツェナーダイオード１０のツェナ
ー電圧を適宜選択することによりクランプ電圧を設定す
ることが可能になる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６（Ａ）に
示すクランプ回路ではクランプ電圧がダイオードの順方
向電圧の倍数でしか選択できず任意のクランプ電圧に設
定することは出来ないと言った問題点があった。

【００３０】一方、図６（Ｂ）に示すクランプ回路では
図６（Ａ）に示すクランプ回路よりはクランプ電圧の選
択の幅があるものの任意のクランプ電圧に設定出来る訳
ではない。

【００３１】さらに、一般にダイオードは温度係数を有
するためにクランプ電圧が温度により変動してしまう。

【００３２】特に、図４に示すようなタイマ機能を実現
するための回路で図５中”ヲ”に該当する設定時間はク
ランプ電圧が変動してしまうとそれに伴い変動してしま
うと言った問題点があった。従って本発明が解決しよう
とする課題は、温度特性が良好で任意のクランプ電圧が
設定可能なクランプ回路を実現することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、容量の充電電圧を一定値
にクランプするクランプ回路において、前記容量と、前
記容量を充電する定電流源と、一方のトランジスタのベ
ースにクランプ設定電圧を印加し、他方のトランジスタ
のコレクタ及びベースが前記定電流源及び前記容量の接
続点に接続される差動回路とを備えたことを特徴とする
ものである。

【００３４】このような課題を達成するために、本発明
の第２では、本発明の第１において、前記定電流源及び
前記差動回路を同一ＩＣ上に形成したことを特徴とする
ものである。

【００３５】このような課題を達成するために、本発明
の第３では、本発明の第２において、前記差動回路を構
成する２つのトランジスタを前記ＩＣ内部でペアで形成
したことを特徴とするものである。

【００３６】このような課題を達成するために、本発明
の第４では、本発明の第２において、前記定電流源及び
前記差動回路を構成する定電流源を前記ＩＣ内部でペア
で形成したことを特徴とするものである。

【００３７】このような課題を達成するために、本発明
の第５では、本発明の第２において、前記容量の充放電
によりタイマ機能を実現するＩＣに用いたことを特徴と
するものである。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係るクランプ回路の一実施例
を示す構成ブロック図である。

【００３９】図１において１及び３は図４と同一符号を
付してあり、１１及び１２はトランジスタ、１３は定電
流源、１０４はクランプ設定電圧である。また、１１〜
１３は差動回路５０を構成している。

【００４０】クランプ設定電圧１０４はトランジスタ１
１のベースに印加され、トランジスタ１１のエミッタは
トランジスタ１２のエミッタ及び定電流源１３の一端に
接続される。

【００４１】また、トランジスタ１２のコレクタ及びベ
ースは定電流源１の一端及び外部容量３の一端にそれぞ
れ接続される。

【００４２】さらに、トランジスタ１１のコレクタ及び
定電流源１の他端は正電圧源に接続され、外部容量３の
他端及び定電流源１３の他端は接地される。

【００４３】ここで、図１に示す実施例の動作を図２を
用いて説明する。図２は充電動作の一例を示す特性曲線
図であり、図２（Ａ）は外部容量３の端子電圧の特性曲
線図、図２（Ｂ）はトランジスタ１１及び１２のコレク
タ電流の特性曲線図である。

【００４４】また、説明のために定電流源１の出力電流
を”Ｉ”、定電流源の出力電流を”２・Ｉ”とする。

【００４５】図２中”イ”の時点でトランジスタ１１の
ベースにクランプ設定電圧１０４が印加されるとトラン
ジスタ１１が”ｏｎ”になるが外部容量３の端子電圧は
まだ”０Ｖ”であるのでトランジスタ１２は”ｏｆｆ”
である。

【００４６】このため、定電流源１の出力電流”Ｉ”は
全てが外部容量３に流れ込み外部容量３を充電して行
く。

【００４７】一方、トランジスタ１２は”ｏｆｆ”、言
い換えれば、トランジスタ１２のコレクタ電流は図２
中”ロ”に示すように”０”なのでトランジスタ１１の
コレクタ電流は図２中”ハ”に示すように定電流源１３
の出力電流”２・Ｉ”となる。

【００４８】定電流源１の出力電流”Ｉ”で外部容量３
が充電されると図２中”ニ”に示すように外部容量３の
端子電圧が上昇し、図２中”ホ”の時点でクランプ設定
電圧１０４に近づく。

【００４９】この時、図２中”ヘ”に示すようにトラン
ジスタ１２にコレクタ電流が流れはじめる。また、トラ
ンジスタ１１及び１２と定電流源１３とは差動回路５０
を構成しているので図２中”ト”に示すようにトランジ
スタ１１のコレクタ電流が減少する。

【００５０】そして、図２中”チ”に示すようにクラン
プ設定電圧１０４と外部容量３の端子電圧が等しくなる
とトランジスタ１１及び１２のコレクタ電流は図２中”
リ”に示すように”Ｉ”と等しくなる。

【００５１】定電流源１の出力電流は”Ｉ”であり、ト
ランジスタ１２に流れるコレクタ電流も”Ｉ”となるの
で定電流源１の出力電流は全てトランジスタ１２のコレ
クタに流れ込み、外部容量３には流れ込まないので図２
中”チ”に示すように外部容量３の端子電圧の上昇は止
まりクランプされる。

【００５２】従って、外部容量３の端子電圧はクランプ
設定電圧１０４と等しくなるので、クランプ設定電圧１
０４の値を適宜設定することにより任意のクランプ電圧
の設定が可能になる。

【００５３】また、トランジスタ１１及び１２をＩＣ内
部でペアで形成することにより、両者の温度特性はほぼ
等しくなるので温度特性が互いに相殺されてクランプ電
圧には影響を及ぼさなくなる。

【００５４】さらに、定電流源１及び１３もＩＣ内部で
ペアで形成することによりクランプ回路自体の温度特性
が殆どなくなり、印加されるクランプ設定電圧１０４の
温度特性とほぼ等しくなるので温度特性が良好なクラン
プ回路が可能になる。

【００５５】図３は図６（Ａ）に示す従来例と本実施例
の温度特性の一例を示す特性曲線図である。例えば、図
６（Ａ）のダイオードの温度係数は”−２ｍＶ／°
Ｃ”、クランプ設定電圧１０４としては温度係数が”１
００ｐｐｍ／°Ｃ”で”１．４Ｖ”の基準電圧等を用い
るものとする。

【００５６】図３中”イ”が図６（Ａ）に示す従来例の
温度特性であり、図６（Ａ）では２つのダイオードを用
いているので前記温度係数の２倍の”−４ｍＶ／°Ｃ”
の傾きが生じてしまう。

【００５７】一方、図３中”ロ”に示す本実施例の温度
特性では温度係数が、 １００ｐｐｍ／°Ｃ×１．４Ｖ＝０．１４ｍＶ／°Ｃ （１） となるが従来例と比較して”０．０３５”程度に低減さ
れている。

【００５８】この結果、差動回路５０の一方のトランジ
スタ１１のベースにクランプ設定電圧を印加し、他方の
トランジスタ１２のコレクタ及びベースを充電用の定電
流源１及び外部容量３の接続点に接続することにより、
温度特性が良好で任意のクランプ電圧が設定可能にな
る。

【００５９】なお、図１に示す実施例を図４に示すよう
な外部容量の充放電によりタイマ機能を実現する回路に
適用することにより、任意の設定時間が可能で、設定時
間が温度変動の影響を受けない回路を実現することが可
能になる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。差動回路の一方
のトランジスタのベースにクランプ設定電圧を印加し、
他方のトランジスタのコレクタ及びベースを充電用の定
電流源及び外部容量の接続点に接続することにより、温
度特性が良好で任意のクランプ電圧が設定可能なクラン
プ回路が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランプ回路の一実施例を示す構
成ブロック図である。

【図２】充電動作の一例を示す特性曲線図である。

【図３】従来例と本実施例の温度特性の一例を示す特性
曲線図である。

【図４】従来のタイマ機能を実現する回路の一例を示す
構成ブロック図である。

【図５】図４の回路の動作を示すタイミング図である。

【図６】クランプ回路の具体例を示す回路図である。

【符号の説明】

１，４，１３ 定電流源 ２ スイッチ回路 ３ 外部容量 ５ クランプ回路 ６，７ 比較器 ８，９ ダイオード １０ ツェナーダイオード １１，１２ トランジスタ ５０ 差動回路 １００，１０１ しきい値電圧 １０２，１０３ 出力信号 １０４ クランプ設定電圧

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容量の充電電圧を一定値にクランプするク
   ランプ回路において、 前記容量と、 前記容量を充電する定電流源と、 一方のトランジスタのベースにクランプ設定電圧を印加
   し、他方のトランジスタのコレクタ及びベースが前記定
   電流源及び前記容量の接続点に接続される差動回路とを
   備えたことを特徴とするクランプ回路。
2. 【請求項２】前記定電流源及び前記差動回路を同一ＩＣ
   上に形成したことを特徴とする特許請求の範囲請求項１
   記載のクランプ回路。
3. 【請求項３】前記差動回路を構成する２つのトランジス
   タを前記ＩＣ内部でペアで形成したことを特徴とする特
   許請求の範囲請求項２記載のクランプ回路。
4. 【請求項４】前記定電流源及び前記差動回路を構成する
   定電流源を前記ＩＣ内部でペアで形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲請求項２記載のクランプ回路。
5. 【請求項５】前記容量の充放電によりタイマ機能を実現
   するＩＣに用いたことを特徴とする特許請求の範囲請求
   項２記載のクランプ回路。