JPS587689Y2 - エミッタフォロワ増幅回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、過電流による破壊からエミッタフォロワトラ
ンジスタを保護することのできる保護機能を備え、半導
体集積回路化に好適なエミッタフォロワ増幅回路に関す
るものである。

エミッタフォロワ増幅回路は、周知のように入力インピ
ーダンスが高く、また、出力インピーダンスがすこぶる
低い特徴を有するものであり、トランジスタ回路におい
て広く採用されている。

第１図は、かかるエミッタフォロワ増幅回路を有する信
号増幅回路を示す図であり、トランジスタ１によって構
成されるエミッタ接地増幅回路部と、トランジスタ２に
よって構成されるエミッタフォロワ増幅回路部とによっ
て構成されている。

かかる信号増幅回路では、端子３に印加された信号は、
先ず、トランジスタ１で増幅されて、そのコレクタに出
力され、これがエミッタフォロワトランジスタ２のベー
スに直結され、そのエミッタより結合コンテ゛ンサ４を
経て出力端子５に取り出される。

なお図中、６はコレクタ負荷抵抗、７はトランジスタ１
のエミッタ抵抗、８はエミッタフォロワトランジスタ２
のエミッタ抵抗、そして９は直流電源である。

ところで、上記の信号増幅回路において、点線で包囲さ
れた回路部分が、半導体集積回路化されたときには、１
０．１１および１２で示す部分が半導体集積回路の外部
導出線に接続されいわゆる外部端子となるわけであるが
、特に、外部導出線の間隔が狭い場合には、時として出
力端子１１と負側電源端子１２との間が短絡される不都
合の生じる場合がある。

すなわち、上記の短絡事故の発生によって、エミッタ抵
抗８の両端が短絡されてしまう。

したがって、エミッタフォロワトランジスタ２のエミッ
タ電流■。

は、直流電源の電圧Ｖｓ、エミッタフォロワトランジス
タ２のベース・エミッタ間電圧をＶＲＥ２、エミッタ接
地の直流電流増幅率をｈＦＥ、コレクタ負荷抵抗６の抵
抗値をＲ６として、エミッタ抵抗８が短絡されたことに
より となり、正常状態にくらべて極めて大きな電流がエミッ
タフォロワトランジスタ２に流れ、この電流でエミッタ
フォロワトランジスタが破壊される。

勿論、この問題は半導体集積回路特有のものではなく、
通常の回路配置のもとでも生じる問題であり、第１図で
示したように、エミッタがフォロワトランジスタのエミ
ッタに直接出力端子が付設される形式の回路配置のもの
とではかかる問題を排除することはできない。

本考案は、以上説明してきた問題を排除することのでき
るとともに集積化が容易なエミッタフォロワ増幅回路を
提供するものであり、エミッタフォロワトランジスタの
エミッタに過電流検出用の別の抵抗の一端を接続してこ
の抵抗の他端を結合コンデンサを介してエミッタフォロ
ワ増幅回路の実質的な出力端子となし、さらに、この抵
抗の出力端子側にエミッタが、エミッタフォロワトラン
ジスタのエミッタと接続される側にベースが、そして、
エミッタフォロワトランジスタのベースにコレクタが接
続される関係を成立させて過電流保護用のトランジスタ
を配置し、抵抗の他端とアース間に短絡事故が発生した
ときの異常電流で前記抵抗の両端に発生する電圧を過電
流保護用トランジスタへベース・エミッタ間バイアスと
して印加することにより、過電流保護用トランジスタを
動作させ、そのコレクタ電流としてエミッタフォロワト
ランジスタのベース電流を分流吸収するものである。

第２図は、本考案にかかるエミッタフォロワ増幅回路を
有する信号増幅回路の具体的な回路構成を示す図であり
、図示するように、エミッタフォロワトランジスタ２の
エミッタに出力される増幅信号は、抵抗１３と結合コン
デンサ４を介して端子５に取り出され、かつ、抵抗１３
の両端にベースとエミッタが接続され、コレクタがエミ
ッタフォロワトランジスタのベースに接続された過電流
保護用トランジスタ１４が配置されている。

このような回路構成のもとでは正常動作時には結合コン
デンサ４の存在によって抵抗１３には直流エミッタ電流
成分は全く流れず信号電流成分のみが流れる。

そして、かかる信号増幅回路が半導体集積回路化される
場合には、点線で包囲された回路部分が半導体集積回路
内に作り込まれ、１０．１１’および１２の部分が半導
体集積回路の外部端子となる。

ところで、例えば、かかる回路構成からなる信号増幅回
路が集積化された半導体集積回路において、端子１１′
と端子１２との間が短絡される事故が生じた場合、以下
のようにしてエミッタフォロワトランジスタ２の過電流
から保護する保護動作が遂行される。

すなわち、端子１１′と端子１２との間が短絡されたこ
とにより、結合コンテ゛ンサ４による直流阻止効果が失
われ端子１１′から端子１２へ直流電流が流れ、抵抗１
３においてはこの電流に基く電圧降下が生じる。

ところで、抵抗１３の両端にはトランジスタ１４のベー
スとエミッタが接続されており、トランジスタ１４のベ
ース・エミッタ間に抵抗１３の両端に生じる電圧がバイ
アス電圧として印加される。

したがって、上記の短絡事故の発生時に抵抗１３の両端
に生じる電圧が、トランジスタ１４のペースエミッタ間
立上り電圧を越えるように抵抗１３の値を選定しておく
ならばトランジスタ１４は能動動作状態となり、トラン
ジスタ１４のコレクタに電流が流れはじめる。

この結果トランジスタ１のコレクタ負荷抵抗６に流れる
電流が、エミッタフォロワトランジスタ２のベース電流
ならびにトランジスタ１４のコレクタ電流として分流す
るものとなる。

ところで、トランジスタが能動動作領域にあるときのベ
ース・エミッタ間電圧の変化の割合に対するコレクタ電
流の変化の割合は極めて大きく、したがって、抵抗１３
に流れる電流のわずかな変化によって、トランジスタ１
４のコレクタ電流が大きく変化する。

このため、異常電流が流れる回路状態のもとでは、コレ
クタ抵抗６に流れる電流の殆んどがトランジスタ１４の
コレクタ電流としてトランジスタ１４の側へ流れてしま
い、結果的には、工ミッタフォロワトランジスタ２のベ
ース電流は、トランジスタ１４によって吸収されること
となる。

すなわち、かかる回路状態のもとでコレクタ負荷抵抗６
に流れる電流ＩＲ６は、エミッタフォロワトランジスタ
２のベース・エミッタ間電圧をＶＢＲ２、トランジスタ
１４のベース・エミッタ間電圧をＶＢＥ１４、電源電圧
をＶｓ、そして、コレクタ負荷抵抗の値をＲ６とすると となり、この電流が本来ならエミッタフォロワトランジ
スタ２のベースに流れ、これが電流増幅され、過大なエ
ミッタ電流としてエミッタフォロワトランジスタに流れ
るところであるが、すでに説明したように、この電流の
大半がトランジスタ１４に吸収されるため、エミッタフ
ォロワトランジスタ２に、これを破壊に至らしめるほど
の過大な電流の流れる不都合が確実に排除されるわけで
ある。

なお、回路が正常に動作している状態の下では端子１１
′にあられれる信号が、結合コンデンサ４を通して出力
端子５へ出力されるため、抵抗１３に直流電流は流れず
、したがって、抵抗１３の両端に直流電圧が発生するこ
とはなく、トランジスタ１４はエミッタフォロワ増幅回
路の動作には関係しない すなわち、第２図では抵抗１３の値の選定に際しては正
常動作時の直流エミッタ電流を何ら考慮せず上記の短絡
事故発生時に流れる過電流でトランジスタ１４のベース
・エミッタ間にこれを動作状態にできるバイアス電圧を
発生しうる値とすればよいため、検出感度を自由に選定
することが可能である。

なお、抵抗１３には正常動作時に直流エミッタ電流が全
く流れないため、この値をかなり大きく設定しても誤動
作を招く恐れはないが、たとえば信号電流と直流エミッ
タ電流の双方が正常動作時に流れる回路部分に過電流検
出抵抗を設けた回路形式では、正常動作時に誤った保護
動作が実行されることを防ぐため過電流検出抵抗の値を
数Ｑ程度以下の小さな値とする必要がある。

しかるに、本考案の回路では過電流検出抵抗をそれほど
小さな値にする必要がないため、回路をＩＣ化するに際
しても過電流検出抵抗の作り込みが容易であり、このこ
とはＩＣ化にとって極めて大切である。

ちなみに第２図では、たとえば正常時の信号電流の最大
値が１０ｍＡ程度における過電流検出抵抗の値を５０４
７程度に設定しても過動作を起すことはない。

さらに本考案では定常状態で過電流検出用抵抗に直流電
流が流れず、この抵抗にて不要な電力消費が生じること
がなく、出力信号の直流レベルの変動モない。

以上説明してきたところから明らがなように、本考案に
かかるエミッタフォロワ増幅回路は、出力端子が接地点
へ短絡される回路状態が成立したとき、エミッタフォロ
ワトランジスタに大電流が流れ、エミッタフォロワトラ
ンジスタが破壊される不都合からエミッタフォロワトラ
ンジスタを保護する機能を備えるとともに、無駄な電力
消費もなく安定した出力を得ることができ、特に、本考
案のエミッタフォロワ増幅回路は、半導体集積回路にお
いて問題となる出力端子の短絡事故がらエミッタフォロ
ワトランジスタ保護できる構成を具備するものであり、
半導体集積回路にエミッタフォロワ増幅回路を内蔵させ
るにあたり、その構成を本考案の構成とするならば、半
導体集積回路の信頼性を著しく高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知のエミッタフォロワ増幅回路を有する信号
増幅回路を示す図、第２図は本考案のエミッタフォロワ
増幅回路を有する信号増幅回路を示す図である。 １・・・・・・信号増幅用トランジスタ、２・・・・・
・エミッタフォロワトランジスタ、３・・・・・・信号
入力端子、４・・・・・・結合コンデンサ、５・・・・
・・信号出力端子、６・・・・・・コレクタ負荷抵抗、
７，８・・・・・・エミッタ抵抗、９・・・・・・直流
電源、１０．１１’、１２・・・・・・半導体集積回路
化したときの外部端子部分、１３・・・・・・過電流検
出抵抗、１４・・・・・・過電流保護用トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体集積回路の出力端子となるエミッタフォロワ増幅
   用トランジスタのエミッタと接地端子間にエミッタフォ
   ロワ用エミッタ抵抗である第１の抵抗が接続され、前記
   エミッタと第１の抵抗の接続点に第２の抵抗の一端を接
   続し、前記第２の抵抗の他端を半導体集積回路の出力端
   子となし、前記第２の抵抗の他端に結合コンデンサの一
   端を接続し同コンデンサの他端をエミッタフォロワ増幅
   回路の実質的な出力端子となし、さらに前記第２の抵抗
   の一端にベースが、他端にエミッタが、そして、前記エ
   ミッタフォロワ増幅用トランジスタのベースにコレクタ
   が接続される関係を成立させて過電流保護用のトランジ
   スタを配置してなり、半導体集積回路の出力端子となる
   前記第２の抵抗の他端と接地端子との間に短絡が生じ前
   記第２の抵抗に直流電圧降下が発生したとき、この第２
   の抵抗の両端に生じる電圧を前記過電流保護用トランジ
   スタのベース・エミッタ間に印加してこれを能動動作状
   態となし、前記エミッタフォロワ増幅用トランジスタの
   ベース電流を過電流保護用トランジスタのコレクタ電流
   として分流吸収することを特徴とするエミッタフォロワ
   増幅回路。