JPS5879313A - 高電圧作動増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は作動増ａ器に関するものてアル、特に高電圧
集積回路作動増幅器に＠する４のである。

〔発明の技術的背景〕

高電圧集積回路増幅器においてＦ１部品Ｆｉ装置に印加
される電圧に耐えるように＠成されな叶れはならず、そ
れ故−デレジ、ン層が大きく拡がることが許容される必
１１がある。これはラテラルＰＮＰ　）ランジスタの場
合に＃ｉ厳しいものである。ラテラルトランジスタでは
ペース幅を大きくするとトランジスＪｔ）％ｆｉ利得が
低下し、かつ周波数特性の低下を伴う高い基体インジェ
クションを生じる。

従来から種々の作動増−１が知られているが、粂＆−路
ＶＬ８１チツプで高電圧入力に耐える能力を１するもの
は存在していない。従来の作動増−Ｉ！および電力増幅
Ｉ！は例えと米国特許總８．６６０．７７８号、１ｉｔ
１４．１ＳＬ１６１号、オヨヒ同４、！３１，２７３号
明細書に記ＩＩｔされている。米−特許第４．１３５，
１＃意号ｙａｍ書ｙ＃ｉ−ｓらＫｉｙＶント建ラー回う
に／）％Ａても記載されている。

★たＩ藤Ｍテクニカル・ディスクルージャ、ツレテンｓ
ｇｚｏ＊ｍｚ号、（１９７７年７月）のＲ，Ｃ，ハ５ｇ
５ｒ氏の論文［１１１ｇｋ　ＰＩｒｆ拳ｒｍａ鳳＊＊　
Ｄｉｆｆ＠ｒ＠ｎｔｉａｌＡｍｐｌｉｆｌ＠ｒ　Ｉｎｐ
ｕｔ　ａｌｔａｒｓ　Ｊ中に屯カレント書う−構威につ
いて記載されていゐ。

〔発−の概要〕

仁の＠明のｌ釣＃ｉ装置をあｔ）書するおそれ”　ｔｋ
　ｕ　ｖ　ｓルに少なくトも入力段のトランジスタに印
加される電圧を減少させゐ高電圧作動増幅器を提供する
ことである。

この発明の別の目的上２ｏｏ−ル）１でおよび２００＃
ルト以上のピーク対ビニタ交流入方電圧を旭鳳すること
がで自て０＃ルトから２００＆ルト以上壜でのピーク対
ビータ交流出方電圧を得ることので自る集積回路チ、デ
上Ｖ−集積することのできる改善されえ作動増＃Ａ！ｆ
１１を提供することである。

この発明の特徴は、反転火力端子および非反　−転入力
端子を有すゐ入力回路と、入力回路に結合され、増幅器
の出力端子を、有する出力回路とを具備し、入力回路は
、電源の一方の端子に結。

合され、それぞれ別々の入力端子Ｋｍ合された一方の導
電製の高電圧特性を有する第１の１対のトランジスタと
、第１の１対のトランジスタのそれぞれ一方にそれぞれ
結合されかつ相、互に結合され九反対導電飄の低電圧特
性を有する第２の１対のトランジスタと、第２の１対の
トランジスタのそれぞれ一方にそれぞれ結合されかつ相
互に結合され、電源の他方の端子に結合された前１．記
一方の導１飄Ｏ低電圧特性を有する第３の１対のトラン
ジスタ１とを有している高電圧集積作動増幅器の構成に
ある。

上述のおよびその他のむの発明の目的および特徴ならび
にそれ勢を箒威するためのｌｌｌ橡は輪附図面を参照に
し九以下の説明によ）―らかｋされる。

〔発明の実施例〕

第１Ｉｌｌ＃／ｃ示畜れ九作動増幅器は例えに作動増幅
器に対す纂ビータ対ピーク電圧２００ｖ壕での交流のよ
２な入力信号を結合するための反転入力端子および非反
転入力端子を有すゐ入力段１ｍ、例えばＣ−タ対ｌ−タ
電圧意ｏｏｖｔでの交ｉｉｓ考を出力すみ出力端子を有
する出力段１２、中間！ｊｋ１４および全体を１＃とじ
て示され大バイアス回路を備ルている。

入力段１−＃ｉペースが非反転入力端子に接続畜れえ高
電圧ＮＰＮ　）　９ンジスＩＱＩおよびベースが反転入
力端子に結合され丸高電圧ＮＰＮ）ランジス−Ｑｌを有
して−ゐ。壺トランジスタＱ１．９１は電源の正端子Ｋ
ｗ！絖されている。

これ勢トランジスＪＱｆ、Ｑ＃に低電圧ＰＩＰ　）うｙ
ジス−ＱＪ、ＱＪが接続されて％Ａゐ。トランジスＪＱ
Ｊ、Ｑｌはそれぞれ３個の；レターを有するラテラルＰ
ＮＰ）ラン／ＸＩである。

トランジスａＱａ、Ｑ４の冨しタＪ＃）１つは低電圧ト
ランノスタであるＮＰＮ　）ランジスタＱＦ、ＱＪの関
係する一方に結合され、これ咎２個のトランシス＃ＱＦ
、ＱＪＩは電泳の負端子に参参書＃襄振絖され丸高電圧
ＮＰＮ　）ランジスタＱｌｌに接続されている。トラン
シス＃ＱＪ、Ｑ！、ＱＪ・Ｑｊは全体としてＱＪ　、Ｑ
ｊのペースに与えられる入力信号を増幅する差動増幅器
を構成している。

トランジスタＱＪ、Ｑ４の結合されたコレタタ部分と関
連してトランジスタＱＦ、Ｑ＃は入力回路１０に対すゐ
バイアス回路として動作する。一方、中間段１４の関係
する部分と共和トランジスＪＱＪ、Ｑ４の他方のコレタ
Ｊ［関係する部分は入力信号に対するレベルシフタとし
て作用する。トランジスタＱ１とＱｊｔｉ「カレントミ
ラー」形式であると考えることかで１する。

低電圧ＰＮＰ　）ランジスＪＩＱＪおよびＱｊｔｉ）ラ
ンジスタＱ＃に対する能動負衝を与えるべ自カレントミ
ラーを構成し、ツ、ナーメイオード作用を与えるように
Ｗ！絖され九トランジスＩＱｊＪ、Ｑｇ４によってトラ
ンジスタＱ１およびＱｊの工電、夕に対して結合されて
いる。これはトランジスタＱＪないしＱＩＩ＃ｃ対する
適轟なバイアスな維持する。トランジスタＱｌｌＫよ）
４見られるバイアス電流は４つの方向に分割される。そ
れ等の電流路は、（１））ランジスＪＱＪ、ＱＦの部分
、（２）トランジスＪＱＪ、Ｑｊのメイオード接１！−
＆れ大部分およびツ、ナー〆イオードとして動作してい
るトランジスタＱｌｌ。

Ｑ　ｊ　４　、（＋１）　）ランジスＩＱ４．ＱＢおよ
びＱＪＩのメイオーＩＰＪＩＩ続された部分、　（４）
　）ランジスタＱ　４　ａ　Ｑ　ａの部分である。高電
圧ＮＰＮ）ランジメタＱ１０゜低電圧ＮＰＮ）ランジス
−Ｑ９゜Ｑｊ４および高電圧ＮＰＮ）ランジスタＱ１１
．Ｑ１ｇは中間Ｒ１４を構成している。トランジスタＱ
ｌｌとＱ　Ｊ　Ｉ＃ｉＱ　Ｊ　Ｊのペース電流が入力回
路に対するバイアス電流に比較して無視することができ
るような充分に大ＩＩｉなベータのいわゆる複合ＰＮＰ
を形式している＊Ｑ１４Ｆｉ小さな工電ツＩを持つよう
＜＠威され、それ故その＝レクタ電流はトランジスＩＱ
ＩＩＫよりて与えられる１１ｆＩＬのほんの一部に過ぎ
ない。

トランジスタＱＦと９１はトランジスタＱＪ。

Ｑｊと共にカレント擢う−を構成し２錫子から１端子へ
の変換（対称信号が非対称信号＃Ｃ変換される）を行な
う一方、信号の増幅も行なう。

この変換の目的は非一対称出力を生成することであゐ。

すなわち相互間に関しての信号であル接地電位に対して
浮遊している信号である対称入力から接地電位に対する
電圧レベルを佐威する。

トランジスタｑ＃はトランジスタＱＩＯのペースを駆動
する点における信号に対して付加的に利得を与える丸め
の共通工ｔｖタ増＠器である。トランジスタＱＩＯは工
電、タフォロアであシトランジスタＱｊＯ：ｙレタタか
らトランジスタＱＪｆのエミ、Ｊへのインビーメンス変
換を行なわせる４のであゐ。トランジスタＱｌｌはレベ
ルシフトを生じ、トランジスタＱｌｉｋ共にそれ＃／ｃ
Ｉｉｈ合畜れた信号の直流レベルをシフトする複合ＰＮ
Ｐ　）ランジスタを形成している。

出力段ＪＪ＆！高亀圧Ｐ電圧Ｐ　）ランジスＩＱｉｓ。

高電ｊＥＮＰＮ）うｙｙｘ夕ＱＪ＃、ＱＩＯおよびＱｌ
ｌ、為電圧―直ＰＮＰ　）う：／ＮＸＩ　Ｑ　Ｉ　ｊを
備え、作動増幅器の非対称出力信号をトランジスｓｅｍ
ｉとＱｌｌの接続点からｌ１ｌ）出すようにトランジス
タＱ１１．６ＩＩＦ！図示のように接続されている。

出力段１１に対する２１７１段１＃ｌｉ抵抗Ｒ１と高電
圧Ｐ）ｉｔ　）ラングＸＩＱ１ｆとによって４見られ、
一方その他に対するバイアス−路＃／ｉ抵抗翼２と低電
圧Ｎｌ’）ｉ　）ランジスａＱ１１とによって与えられ
る―Ｉ−リントン級続のトランジスＩＱ１＃とＱ！＃Ｆ
１１級動作が行なえるようにトランジスタＱｌｌとＱＩ
ＩＩＩＣ対すゐ適切＆Δバイアス薯保すゐ。ま九・）ラ
ンジス−Ｑｊ４はＱＩＩＫ対するバイアスを与える。

−カラ明らかなように大多数のトランジスタは低電圧で
動作する。これはトランジスタＱ１と６４に対して特に
型費である。そζでは増−一が動作される電圧ＫＩＩ４
＆なく約１０１タロンにペース幅が減少されている。こ
れはトランジスタＱＪ、ＱＪ＆Ｃ対する高周波特性に＃
裕を与え、それによって増幅器の利得・バンド幅秋を増
加させる。トランジスタＱｌｌは信号路中の唯一のラテ
ラル高電圧ＰＮＰ）ランジスタであ〉、それによって増
＃ｍ−の転送機能における最低の一一ルを与える。この
特徴は増幅器を低ないし中間ループ利得に対して補償す
ゐ九めに利用で自る。破線で示すようにトランジスａＱ
１ｉのペースとコレクＩの関にキャーシタＣ１を接続す
ることにより利得１の補償を行なうことがで自る。作動
増幅器の入力共通篭−ド範Ｈは電源の正電圧＋Ｖ、を含
み、電源の負電圧−ｖｍの４−シト上である。トランジ
スＩＱＩσ＃ｉＱ　Ｉ　Ｊの出力における信号に対して
利得を与え、それ故出力段１１に対する充分な駆動が行
なわれる。

トランジスＩＱＩＩおよびＱｌａはカレントミラーを樽
成しＱＪＩＩはＱＩｉＫ対する能動負衡を与える。メー
リントｙ接続されたトランジスタＱｌｌ）とＱＩＯは前
述のように１駆動作な麹持するから、信号が存在しない
時には電流は流れず％Ｑ１１とＱｌｌのペース蘭には一
定電圧が麹持され石、トランジスタＱｊＪとＱ２１Ｆｉ
出力負荷を駆動するぺ龜電流利得を与えるエミ菅−フォ
ーアである。バイアス回路は抵抗を使用し九４ｏが１示
されている。しかしながらｖｍ際の回路ではノ童イアス
■路ＦｉＶｇｃｆ化を考劇バ変更される。ζＯ藷明の作
動増幅器の構成は２００がルト以上の電圧を処理するの
に非常に有用である。その場合［＃ｉ）ランジスタの大
きさはデデレシ、ン層の拡ルによって殆ど決定される。

第２−を参照すると作動増幅器の別の実施例が示されて
いる。菖意図に示されたＩＩ！論例は動作的ａＣｔ！第
１図の実施例のものと類似した機能を有する。しかしな
がらζＯ１１論例のものは集積回路チ、ｆ上に一層効率
よく集積できるようＫ１ｍ威されてい為、正方形の端子
はこの実施例ではパイー−ラ技術を使用しているチップ
上のがンディンｒΔｇｌＩＰを示している。

例えばＯからｚｏｏｚｈトｏ５ｅ＊＜ｔ−り対Ｃ−り）
の対称入力電圧信号は入力端子１００　および１０２に
結合される。ＩｊＩ様ＫＯから２００−ルトの間の交流
（ピーク対ピーク）の非対称出力信号は増幅器の出力端
子１０４から取シ出される。

増幅器の入力ｉｉｊ　Ｊ　ｅ　＃はトランジスタＱＪ＆
いしＱｌＭを具備している。入力信号がペースに結合さ
れ為トランジスタＱＪ　、ＱＪは高電圧工々、タツォロ
アであ）、それ等は共通ペース低電圧ＰＨ！’　）ラン
ジスＩＱｚ、Ｑｇを駆動するよう＃Ｃ構成されている。

トランシス−Ｑ４およびＱＩＩ１ＰＮＰ）ランジスタで
あ）、ＱＪ、ＱＪとエミｗ−結合され、それぞれＱａ、
Ｑｇの回路の適ｍｔｋバイアスのためのカレシト建う−
を形成している。低電圧トラフ）ＸＩＱｌｏ、Ｑｌｌｔ
ｔよびＱＪｊ［ｋ嵐されたカレントミラーを構成し、そ
れ等はＰＮＰ）９ｙｓ’ＸＪＱｊｅＱ−と共ｌＩｃ２端
子１ｊｌｌｌｌ子＆換器として作用し対称入力信号を非
対称信号に一変換す為。

入力段１１１ｇＫ対すＪｌ　ｄ　（７Ｊ電流ＦｉＮＰＮ
）うｙシースＩＱ１ｇおよびＱＪＦによりて与えられ、
それ勢はトランジスＩＱ１ｇとＱｌ’ｌのゼ關でない出
カニ１ノ／タタンスによって生じるバイアスの不葺合を
最小にするようにｍｍ接続されている。

中間段Ｊ＃Ｊｔ！）ランジスＩＱＩＩ、ＱＪ４゜ＱＪＪ
、ＱＩＩを具備している。中間段１０１はトランジスＩ
ＱＩＩのペースに結合されているトランシスＩＱＩＩの
＝レターに生じ良信号をレベルシフトさせてトランジス
−ＱＪＪを経由シてトランジス−ＱＩＩのペースを駆動
する。

トランジス−ＱＪ４は工電、Ｉｐ−フォ四アであ勤、ト
ランジスタＱＩＨのツレタタとトランジスタＱＪＪの工
ｌｙＪ間のインピーダンス整合を行なう丸めのものであ
り、トランジスＩＱＪＩとＱＪＪＦｉ嵐好な／−４１性
を有する複合ＰＮＰ　）ランがスタを構成する。トラン
ジスタＩＱ１ｍはトランジスタＱＪ　ＩａＱ１４　ａＱ
ＪＩＫＮｆｂ１４４アス亀汰を与える。

トランジスタＱＪｊ１１ＱＪ＃、ＱＪｊおよび抵抗Ｒ１
はバイアス回路１１１１を１１威し、出力段１１１ＷＣ
過轟な電圧および１１Ｕ＃Ｌバイアスを与えるように！
に常の１様で集成されている。過幽なバイアス回路圧１
ｊＪＪ４および１１６に供給される。

出力段１１２ｆｄ　）ランジス−ＱＪＪないしＱＪＪを
具偏し、１１１１図について説明したのと一似し九動作
を行なう。電力トランジスタＱＪＦおよびＱ８１ならび
＆Ｃ抵抗Ｒ２ないしＲＪは１００　ｔリアンペアの電流
を処通できるように過電されている。抵抗ＲＪＦｉトラ
ンシス−Ｑ１４と共に電カドランジスＪＩＱｊ７に対す
る過電流保１１回路凄構成している。抵抗翼Ｉおよびト
ラｙＮスａＱ３０は電力トランジスタＱＩＩＩＩＣ対す
る湯ＩＩｒｆＩｔ保険回路を構成している。

以上この発明のＩＩＡＮを特定ｔ＞Ｗ＆皺に一過して説
明したが、この貌−は単なる例示に一４龜°ないもので
あシ、特許請求の範囲に記ＩＣされた口―の技術的範囲
を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

第ｉｌｌはこの砧明め高電圧作動増幅器の１実施例の回
路図てあ）、第２図は別の奥施例の回路図である。 １０．１０１・・・入力段、１１．１１１・・・出力段
、１４　、　Ｊ　＃　Ｍ−・・中間段、１　ｇ　、　１
１０−・・バイアス回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦昭和　年　月
　日 特許斤量１若杉和夫　殿 １、事件の表示 〜１昭５７・−１４５５９７号 ２　発明の名称 官１１電圧作動増幅器 、（，１市１１−をする渚 事件との関係　特許出願人 インターナショナル・スタンダード・エレクトリック・
コーポレイション ・１５代理人 昭和５７年１１月３０日 ６、浦ＩＩ・の対象 委任状２よび七の訳文１図　面 図面の浄１１Ｆ（内容に変更なＬ）”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　反転入力端子および非反転入力端子を有する
   入力回路と、骸入力励路に結合され増−髄としての出力
   端子を有する出力回路とを具備する高電圧集積作動増幅
   器において、前記入力１路は、電源の一方の端子に結合
   され前記入力端子のそれぞれ１９にそれぞれ結合された
   一方の導電型の高電圧゛−特性を有する籐工の１対のト
   ランジスタと、前記第１の１対のトランジスタのそれぞ
   れにそれぞれ結合され、かつ相互に結合されている他方
   の導電製の低電圧特性を有する鮪２の１対のトランジス
   −と、ａ第２の１対のトランジスタのそれぞれ１つにそ
   れぞれ結合されかつ相互に結合され１を源の他方の端子
   Ｋｋ合された前記一方の導電Ｍｉの第３の１対のトラン
   ジスタとを具備してｈる高電圧集積作動増幅器。 （２）前記出力回路は前記第３の１対のトランジスタに
   結合されかつ前記出力端子に結合されると共に前記電源
   の一方の端子＃ｌｃ結合され九Ｉｌｌ配一方の導電製の
   第１の高電圧トランジスタと、前記第３の１対のトラン
   ジスＪに結合されかつ前記出力端子に結合されると共に
   前配電源の他方の端子に結合され九飢２の高電圧トラン
   ジスタとを真価している特許請求の範囲謔１項記載の増
   −−０ （３）　　前記入力油路と前記出力回路とを結合してい
   る中間回路が、前記亀２０１対のトランジスタのそれぞ
   れ１つにそれぞれ結合されると共和相互に結合されかつ
   前記第３の１対のトランジスタに結合され九前配他方の
   導１に製の低電圧特性を有する第４の１対のトランジス
   タと、骸第４の１対のトランジスタに結合されかつ１配
   電源の一１記一方の端子に結合された前記一方の導電製
   ｔ）第３の高電圧トランジスタと、前記第３の１対のト
   ランジスＪおよび第４の１対のトランジスＩＫ結合され
   た前記一方の導ＩＥｗ、の第１の低電圧トランジスタと
   、前記ＩＩ！３の＆電圧トランノスタ、第１の低電圧ト
   ランジスタおよび前記第３の１対のトランジスタに結合
   された前記反対導電型の第４の高電圧トランジスタと、
   該第４の高電圧トランジスタおよび前記電源の他方の端
   子に結合された前記一方の導電型の第２の低電圧トラン
   ジスタと、前記第３および第４の高電圧トランジスタ、
   前記第２の低電圧トランジスタならびに前記電源の他方
   の端子に結合された前記−万の導電型の第５の高電圧ト
   ランジスタと、および該第５の高電圧トランジスタ、前
   記電源の他方の端子および前記出力回路に結合された前
   記一方の導電型の第６の高電圧トランジスタとを具備し
   ている特許請求の範囲第２項記載の増幅器。 （４）前記出力回路がさらに前記第６の高電圧トランジ
   スタおよび第１の高電圧トランジスタに結合された前記
   一方の導電型の＃Ｉ７の高電圧トランジスタと、前記第
   １．第２．第６および第７の高電圧トランジスタに結合
   され友前記一方の導電型の第８の高電圧トランジスタと
   前記第１　、＠７および第８の高電圧トランジスタおよ
   びＩＩＩ配電源の前記一方の端子に結合され友１１反対
   の４１１１製の諏９の高電圧トランジスタを具備してい
   る特許ＩＩ！求の範囲社３項記載の鳩−器。 （５）前記第３の１対のトランジスタが前記一方の尋亀
   製の第１０の高電圧トランジスタによシ創配Ｉ＊Ｌ伽の
   他方の端子ＫＩＩ合され、該鮎１０　　の高電圧トラン
   ジスタＦｉ前記第２の低電圧トランジスタに組合されて
   いる％ｔ’ｉｉ＊求の範１飢４項記載の増幅器。 （ｂＪ　　１ｍ記第１０の高電圧トランジスタ、前記電
   源の他方の端子および入力回路をバイアスするために１
   紀電源の一方の端子に結合された第１の抵抗に結合され
   ている第３の低電圧トランジスタをＪｉ４ｃ４Ｍシてい
   る特許請求の範囲第５項記載の増−器。 （７）　前記第９の高電圧トランジスタ、前記電源の一
   方の端子および出力回路をバイアスするためＫＩＩ［Ｉ
   記電源の他方の端子に結合された鉋２の抵抗に結合され
   ている前記他方の４１１１＆の謝１１の高電圧トランジ
   スタを真偽している％Ｗ＋紬求の範囲第１１項記載の場
   −器。 （８）前記第４の１対のトランジスタと−Ｉｊｉｉｃ　
   ｋ＋　３の１対のトランジスタとの間に結合されたツェ
   ナーダイオードとして動作するよう［級＆されり前記一
   方の導ｑＩＩＬ型のトランジスタを具備している特許請
   求の範囲第７現記載の増−１０（９）　　前記−７源の
   一方の指子か正であシ、他方の端子が負であり、前記一
   方の導ａｍのトランジスタがＮＰＮ　）ランゾスタでめ
   シ他万の導ｍｍのトランジス−がＰＮＰ　）ランジスタ
   である特許請求の範囲第１項ないし第８項の伺れか１献
   の場−器。 翰　前記第２の１対のトランシスＩのそれぞれか２個の
   コレクタを有するラテラルＰＮＰ　）ランジスタである
   特許請求の範拙−９項記載の麺−器。 ０復　前記紀３０１対のトランジスタのそれぞれか前１
   ｋ１１２の１対のトランジスタのそれぞれ１つの前記２
   （！ｌのコレクタの一方に結合され、前記第４の１対の
   トランジスタのそれぞれが前記第２０１対のトランジス
   タのそれぞれ一方の前記２領のコレタタＯ倫方に結合さ
   れている特許請求ｏｍｓｓｘｏ項記載の増幅器。 （ロ）前記第４の高電圧トランジスタがラテラルＰＮＰ
   　）ランジスタである特許請求の範囲第１１項記載の増
   −器・ （ロ）前記第２の高電圧トランジスタが垂Ｉ　ＰＮＰト
   ツンゾスタである特許請求の範囲第１２項記載の増幅器
   。 ａ◆　対称な高電圧交流入力信号を受ける入力段と、出
   力段とを具備し、前記入力段は入力信号が結合される差
   動増幅手段と、前記対称入力信号を非対称信号に２端子
   −１端子変換す・る手段と、および前記非対称信号の直
   流レベルをレベルシフトさせる手段とを具備し、前記出
   力段は前記レベルシフトされ九非対称信号が結合され、
   前記非対称信号を１級増輻す為増幅手段と、負荷に対し
   て電流利得を与えるために前記増幅され友非対称信号が
   結合され、非対称高電圧出力信号が負荷に結合されるよ
   う和された駆動手段とを具備している高−圧＆＆回路作
   動増−器。