JPS5934703A - バイアス回路 - Google Patents

バイアス回路

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JPS5934703A
JPS5934703A JP57145737A JP14573782A JPS5934703A JP S5934703 A JPS5934703 A JP S5934703A JP 57145737 A JP57145737 A JP 57145737A JP 14573782 A JP14573782 A JP 14573782A JP S5934703 A JPS5934703 A JP S5934703A
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Hisao Kuwabara
桑原 久夫
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/302Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/22Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only

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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】 C発明の技術分野〕 この発明は、トランジスタ回路やIC回路に使用される
バイアス回路の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知の工うに、例えばトランジスタ回路等に通常工〈使
用されるバイアス回路は、Err、1図に示す工うに構
成されている。すなわち、第1図中11は直流電圧源で
、その−(マイナス)娼は接地され、+(プラス)端は
直流電流源12゜図示極性のダイオードD、及び抵抗R
、を直列に介して接地されている。そして、」−配置D
lj電流源12とダイオードD、との接続点が、出力端
子13及び負荷回路、14を介して接地されるものであ
る。この場合、上記ダイオードI〕、はトランジスタを
ダイオード接続し水ものでもよく(また上記直流電流源
12は単に抵抗であっても、トランジスタと抵抗とを組
み合せて構成される定電流回路であってもよいものであ
る。
ここで、上記直流電流源12の出力電流をエ1 、負荷
回路14に流れる負荷電流をIL 。
ダイオードD1の順方向電圧をVF  とすると、出力
電圧VOIノT は、 vOL+7 = VF 十(I、 −it ) R+と
なる。上式において、ダイメートD、の順方向型θ;し
をID、どし、逆方向飽和電流をI8n、  とすると
、 K:ボルツマン定ζユ′ζ T:絶対温度 q:電子の電荷 となる。
そして、周囲温度が27〔℃〕の場合、上記vT−′:
26〔nl■〕であり、例えばt、=tOO(μA〕l
R,=3(KΩ:] 、 IgD、 =2.03 X 
10−”CμA〕として、無負荷時(つまりIL=OC
A))の場合の出力電圧vOυ”(0)を、上記(1)
式から求めると、となる。次に、負荷椛流工L  が5
0〔μAJ流れた場合の出力N1圧V13υ丁(50)
  を、上記(1)式から算出すると、 ==o6s:2+o1so=o、532Cv〕どなる。
すなわち、このバイアス回路では、無負荷部の出力電圧
you丁(。)が1.000 (V :] であるのに
交・jし、負荷電疏It、  が直汎電流源12の出力
′電流I、の半分である5 0 C/I A )流Aま
た場合に、出力電圧vO電IT(5o)  !・よ0.
832 (V J  となり、結局01781V)もず
へ丁するものである。つまり、第1図に示すバイアス回
路は、頁間変動による出力電圧VOUT  の変動が大
きいという問題がある。
そこで、従来エリ負荷変動が大きい場合には、第2図に
示す、【うに、トランジスタQI  、Q2を組み合わ
せたバイアス回路が用いられている0この場合、トラン
ジスタQ、/7)ベース+i流IBIと負荷電流IL 
 とが l B、 < It と考え、トランシフ、りQlのベース−エミッタ間電圧
、エミッタ電流及び逆方向飽第1」電流をそれぞれVI
L!、 、 lP、 y CQ+  どすると、出力電
圧vOυT は、 VOUT 二vnF、+ 十IF:IJとなる○そして
、トランジスタQl、Q2の−nnミッタ接地泥流増幅
率・そλしそれβ4.β、とすると、 となる。ここでβ2が非當に大きいとすると、とンにり
、エミッタ電流IE、は負荷電、諦、11.の影響を受
けなくなるものである0このため、上記(2)式で表わ
される出力電圧V O117もj)、荷電流11、  
に影響されlcくなるものである0ここで、第2図に壓
すバイアス回路におい°C1上記(3)式が成立するた
めには、トランジスタQ2のエミッタ接地電流増幅率β
2が非常に太きいという条件が必要となる。すなわち、
第2図に示すバイアス回路の出力電圧VOUT  が負
荷電流IL  の変動に応じて変化する率は、トランジ
スタQ2の電流増幅作用に大きく依存することになる。
ところで、トランジスタQ2に電流増幅作用を持たせる
ためには、トランジスタQ、のベース−エミッタ間を順
方向にバイアスする必要がある。このため、直流電圧8
11の出力電圧Vccは翫 Vc c  a:、  Vo n 7 −ト  V++
 F。
但し、””2  : )ランジスタQ2(’)ペースエ
ミッタ間電圧 どする必要があり、電力消費a、が多いという問題があ
る。なお、この点に対し、第1図に示すバイアス回路の
直流踵圧源11の出力電圧Vccは Vcc  ≧vOU丁 で↓いものである。
〔発明の目的〕 この発明は上記事情を考慮してなされたもので、低電圧
で動作可能で、しかも負荷電流の変動に対して出力電圧
の敦動弄の少ない極めて良好なバイアス回路を提供する
ことを目的どする。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明は、第1のトランジスタと、この第
1のトランジスタの一方及び他方の被制御電極に一方の
被制御電極及び側脚V!極がそれぞれ接続され他方の被
制宿j電極が第1の基準電位点に接続された第2のトラ
ンジスタと、前記第1及び第2のトランジスタの各一方
の被制御電極同志の接続点と第2の基準電位点との間に
介在される第1の抵抗と、前記第1のトランジスタの他
方の被制御電極と制御電極との間に介在される第2の抵
抗と、前記第1のトランジスタの他方の被制卸電極、前
記第2のトランジスタの制御電極及び前記第2の抵抗の
共通接続点と前記第1の基準電位点との間に介在される
電流供給回路とを具備し、前記第1のトランジスタの制
御電極から出力を得るようにしてなることを特徴とする
ものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する0f4rわち、第3図において、21は直流
電所源で、その−(マイナス)端は接地され、」−(プ
ラス)端は直流電流び22を介してNPN形のトランジ
スタQ3のコレクタに接続されるとともfj 、他のN
 P N形のトランジスタQ4のコレクタに接続されて
いる。
これらトランジスタQ!=Q+のエミッタは互いに接続
され、そのエミッタ共通接続点は抵抗R2を介して接地
されてい2)(1fだ、上記トランジスタQ、のコレク
タと141流電流源22どの接条先点は、」二8己トラ
ンジスタ(ン、のベースに接続されるとともに、抵抗R
,を介してトランジスタQ=のペース(C長井光されて
いる。そして、1−記トランジスタQ、のペースと抵抗
R8との接続点は、出力動子23及び負荷回路24を介
して接地されている。
上記の工うな梠成において、その出力電圧700丁  
を求める。この場合、解析を容易にするために、トラン
ジスタQ3 、Qイの各エミッタ接地電流増幅率β7.
βイは11゛常に大きく、コレクタ電流IC3,IC4
(エミッタ電流”’3+IE、 )に対してペース電流
IFIq、 IP、は無視できるものとする。すなわち
、 工C3キI”3  r I”4 才”1とする。また、
p荷it流I1.に対しても各トランジスタQs  、
Q、sのベース電流I!I3 + IP4は無視できる
程小さいと考える。さらに、トランジスタQ3=Q4の
緒特性は完全に同一であるとする0そして、トランジス
タQ、のペース−エミッタ間電圧fVRw、、  とす
ると、出力電圧VOTJ丁 は、 vour = VIIFs+(IE3 + IE4 )
 R。
となる。ここで、1”4/I 、 3−にとし、上記1
白流電流源22の出力電流を工、とすると、IE3 :
= 12−1s、 1、=  ■c(i2−  Iし ) となる。そして、トランジスタ。4色・ベース・−エミ
ッタ間電圧を■lI24  とし、上記トランジスタQ
、のベース−エミッタ間電圧VBK3  との差電圧Δ
vsP、を求めると、 ΔVBII =Vnp:4− VIE3=vt 2n 
K=1t、R。
となる。
ここで、トランジスタQ、の逆方向飽和電流をI3Q、
  とすると、上記出カ電圧VOUT  は、となる。
そして、上記(4)式において、It(I。
の場合、抵抗R3の値全適宜選定することにより、負荷
回路24が接続さJ’した場合の負荷時出力電圧Voυ
丁(すと、無負荷時(っ1すIt =−(’1のときの
)出力電圧VOUT  ・とを等しくするこ(0) とができる。すなわち、無負荷時出力電圧Vo II 
T (0)は、上記(4)式において、It = Qを
代入することにエリ、 となる。そして、vOUT(o)(リ  として抵=y
ou丁 抗R8を求めると、 となる。ここで、I2 ”100(/IA)、IL=5
Q(μA)。
Rx = 1.5 (KΩ〕として、VOUT(0) 
   (’J=VOυ丁 となるための抵抗R8の値を、上記(5)式から算出す
ると、 となる。
ここにおいて、先に第1図に示した従来のバイアス回路
で、 II =100 (#A 〕、 l5DI =2.03
X10−”(μA 〕R1二3(KΩ〕 とした場合と、第3図に示す実施例で It =100 (p A ) 、 I8Q、 =2.
Q3x10−’。〔μA〕Rv = 1.5 (KΩ〕
、R3二611(ρ〕とした場合とにおいて、負荷電流
IL  を−90(μA) 〜90 (/IA ) (
D範囲でio[#A、]毎に変化させた場合の出力電圧
VOIIT  の値を、前記(11式及び(4)代金用
いてII算した値を次表に示す0 この表から明「)かな、【うに、第1図に示す従来のバ
イアス回路では、J’、荷電+111EIL  が−5
0(μA〕−50(znA )の範囲で出力電圧VOI
I7が+0.161(V) 〜0.168(V)  の
範囲で変動しているのに対し、第3図に示す実施例Cは
出力電圧Vour が+〇、009 (V)〜−0,0
03CV) (1)わずかな範囲しか変動していないも
のである。このため、従来のものに比して負荷電流!!
、の変動に対して出力電圧Vou丁  の変動が極めて
少なくなるものである。
次に、上記直流電圧源2ノの出力電圧Vccの範囲を、
第2図に示す従来のバイアス回路の直流電圧源1ノの出
力電圧Vccと比較する。すtIわち、第3図に示す実
施例の出力電圧VccはvCc ≧ VOIIT  +
  Il、R。
であり、第2図に示す従来のバイアス回路の直流電圧源
11の出力電圧Vccは、 但し、l8Q2:トランジスタQ2の送方向飽和電流 となる。
ココテ、vooT=l (V〕、 Ir、=so [/
’A) +R,=611[:Ω) I l8Q2 =2
.03X10−”(μA〕とすると、[窮3図に示す実
施例における直流電圧源2J )最低出力電圧Vccl
:t、約t、o a 1 (V )  となり、第2図
に示す従来のバイアス回路における直流電圧源11の最
低出力電圧Vccは約x、6s2〔V)  となる0た
だし、iffff流源流源122の電圧降下分は無視し
ている0すなわち、第3図1に示す実施例の方が従来の
ものに比して、直流電圧源2ノの最低出力電圧Vccが
少なくて済むものである。
したがって、上記実施例のような構成にぶれば、負荷電
流IL  の変動に対して出力電圧voutの変動が極
め”C少なく、かつ電力油費量も少なくて済むものであ
る。
ここで、第4図は上記実施例の変形例を示すもので、ト
ランジスタQ s  r Q 4 k PN ”形どし
た状態を示すものである。この場合、直流電圧源2ノ及
び直流電流源22の極性を第3図と逆にすることにより
実現でき、上記実施例と同様な効:5)’:を得ること
ができるものである。また、上記実施例で1・1トラン
ジスタQs  、Q4 k同一特性のものとして説明し
たが、例えばトランジスタQ3に文Jしてトランジスタ
Q4のエミッタ面積を変えたりして、必要に応じ又特性
に違いを持たせるようにすることもできる。さらに、第
3図に示す回路中に適宜抵抗等を介在させて各部の電圧
制御を行なうようにしCも工いことはもちろんである。
また、第5図は−り記実施例をカレントミラー回路に応
用した一例を示すもので、トランジスタQl+乃至Q 
Inの各ベース電流の和が負荷電流IL  となるもの
である。この場合、先に説明した工うに、負荷電流■r
、  つまりトランジスタQ3のベースTIE流の変動
に対して出力電圧vOLITの変動が極めて少ないので
、各トランジスタQ3  p Q4  r Q、l乃至
Qlnのエミツタ接地1a流増幅率βに依存されること
が少ないすぐれた・カレ/トミラ−回路全実現すること
ができる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨全逸脱しない範囲で神々変形して実施
することができる。
〔発明の効果〕
したがって、以上詳述した2【うにこの発明によれば、
低電圧で動作可能で、しかも負荷電流の変動に対して出
力電圧の変動率の少ない極めて良好なバイアス回路を提
供することができる(
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ従来のバイアス回路を示す
回路構成図、第3図はこの発明に係るバイアス回路の一
実施例を示す回路45!成図、第4図及び第5図はそれ
ぞれ同実施例の変形例を示す回路U%l、成因である。 11・・・直流電圧源、12・・・直θ1t、電流源、
13・・・出力端子、14・・・負荷回路、2)・・直
流電圧源、22・・・直流准流源、23・・出力端子、
24・・・負荷回路。 出島人代理人 弁理士  鈴 江 武 彦第1図   
 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1のトランジスタと、この第1のトランジスタの一方
    及び他方の被制御電極に一方の被制血11!極及び制御
    電極がそれぞれ接続され他方の被制御電極が第1の基準
    電位点に接続された第2のトランジスタと、前記第1及
    び第2のトランジスタの各一方の被制御電極同志の接続
    点と第2の基準電位点との間に介在される第1の抵抗と
    、前記第1のトランジスタの他方の被制御電極と制御電
    極との間に介在される第2の抵抗と、前記第1 p )
    ランジスタの他方の被制御電極、前記第2のトランジス
    タの制御電極及び前記第2の抵抗の共通接続点と前記第
    1の基準電位点との間に介在される電流供給回路とを具
    備し、前記第1のトランジスタの制卸電極から出力を得
    る工うにしてなることを特徴とする゛バイアス回路。
JP57145737A 1982-08-23 1982-08-23 バイアス回路 Granted JPS5934703A (ja)

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