JPS5983407A - 安定化バイアス回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明はラジオ受信機、ステレオ装置その他の機器を構
成する増幅回路等に用いる安定化バイアス回路に関する
。

従来例の構成とその問題点 第１図は従来例より使用されている増幅回路の電気的結
線図である。第１図において増幅器３は正入力端子（ト
）と負入力端子（→と出力端子６を有しており、一般に
出力端子６の直流電圧が一方の電源電圧（”　ｃ　ｃ　
）と他方の電源電圧（アース）の中間の電圧にあるとき
に大きな振幅の信号を取り出すことが出来るように構成
されている。すなわち正入力端子（＋）に接続された抵
抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の値をほぼ四二に設定し、正入力端子
←〕のパイアスを一方の電源電圧（Ｖｃｃ）と他方の電
源電ｊＦ（アース）のほぼ中間の電圧に設定するように
しその上で更に負入力端子に出力端子６より抵抗Ｒ３を
介して負帰還をかけ出力端子６の電圧が一方の電源電圧
（Ｖ　ｃ　ｃ　）と他方の電源電圧（アース）はぼ中間
の電圧になるようにしている。

第２図は第１図に示す増幅器３をより具体的に示したも
のであり、一般に増幅器３としてＣＩ、第２図に示すよ
うに２つのトランジスタ９，１０より成る差動増幅器が
よく用いられている。第３図においてはトランジスタ９
０ベースが正入力端子、トランジスタ１ｏのベースが負
入力端子であり、トランジスタ９のベース、すなわち正
入力端子が抵抗Ｒ１，Ｒ２によって一方の電源電圧（Ｖ
ｃｃ）と他方の電源電圧（アース）のほぼ中間の電圧に
なるようにバイアスされている。したがってこのことか
らトランジスタ９，１００ベース・エミッタ間の接触電
位差ｖＢＧが約０．７　Ｖであるとするト、トランジス
タ９，１０のエミッタ電圧はトランジスタ９０ベースよ
りも約０，７Ｖだけ低い電圧で動作していることになる
。そのため一方の電源電圧（Ｖ　ｃ　ｃ　）が１．４Ｖ
以下になるとトランジスタ９０ベース電圧が０．７ｖ以
下になり、トランジスタ９，１０のエミッタ、ベース間
の電圧が０．７Ｖ以下になり、抵抗１１に電流が流れな
くなり動作しなくなる。

そして、第２図に示す増幅回路では電源電圧が変化する
と抵抗１１．１３に流れる電流が変化し、トランジスタ
９，１ｏに流れる電流がこれに応じて変化するため増幅
回路全体としてその利得が変化することになる。第３図
は別に！・ランジスタ２０．２２を設け、このトランジ
スタ２０．２２のベースを一定電圧にバイアスして定電
流回路として動作さぜ、電源電圧の変化に対してもトラ
ンジスタ９，１０に流れる電流の変化を少なくし、全体
として利得変化を少なくしだものを示している。す々わ
ち、この場合には従来から点線で囲んだような定電圧バ
イアス回路４０が多く用いられている。

ここで従来より多く用いられている定電圧バイアス回路
４０について説明する。

一方の電源端子Ｖｃｃに電圧を加えるとダイオード３１
を介して起動用の抵抗３ｏに電流が流れトランジスタ３
２にも電流が流れる。トランジスタ３２とダイオード３
１とはカレントミラー回路として動作し、トランジスタ
３２のコレクタに流れる電流はダイオード２６．２７に
流れる。ダイオード２６．２７に電流が流れるとその両
端に電圧が現われこれがトランジスタ２９のベースに加
えられる。したがってトランジスタ２９にも電流が流れ
、ダイオード３１に流れる電流が増加し抵抗２８によっ
て決定される電流値で安定する。すなわちダイオード２
５．２７の両端の電圧がトランジスタ２９のベース・エ
ミッタ間の接触電位差ｖＢＥと抵抗２８による電圧降下
の和に等しくなった時点で安定することになる。たとえ
ば、今、抵抗２８の値を１にΩとするとダイオード２６
゜２ｒの各々の両端電圧とトランジスタ２９のペースエ
ミッタ間電圧ｖＢＥがほぼ同じで０．７Ｖであるためト
ランジスタ２９のエミッタの電圧は０．７Ｖ６７、−１ になり、抵抗２８には７００　ｌｔ　Ａが流れて安定す
ることになる。そしてトランジスタ２９のベースすなわ
ちＡ点の電圧は電源電圧Ｖｃｃが変化しても常にほぼ１
゜４ｖになる。したがってこの電工を抵抗２４．２６で
分割し、Ｂ点の電圧を約１．ｏ　Ｖに設定すると、この
安定化バイアス回路４ｏは電源電圧が約１，５■近く丑
で低下しても充分に動作することになる。増幅器につい
ては先に述べたように電源電圧が１．４ｖ近く丑で低下
しても動作するので全体として第３図に示すように構成
すれば電源電圧が１．５Ｖ−ｉで低下しても充分に動作
させることができるがそれ以下では全く動作しないとい
う問題がある。

発明の目的 本発明は以上のような従来の欠点を除去するものであり
、簡単々構成で従来の安定化バイアス回路よりも低い電
源電圧でも充分に安定に動作する優れた安定化バイアス
回路を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は１つのダイオード又は１つのダイオード接続し
たトランジスタより成る第１の素子と、複数のトランジ
スタ又は上記第１の素子の接触電位差よＩ）低い接触電
位差を有すトランジスタより成る第２の素子と、カレン
トミラー用のダイオード又はダイオード接続したトラン
ジスタ」：り成る第３の素子とトランジスタより成る第
４の素子を用意し、第１素子に並列に第２の素子を構成
する上記トランジスタのベース・エミッタ間と第１の抵
抗を接続し第２の素子を構成するトランジスタのコレク
タに第３の素子を接続し、第３の素子に並列に第４の素
子構成するトランジスタのベース・エミッタ間を接続し
、第４の素子を構成するトランジスタのコレクタを第１
素子に接続することにより低い電源電圧まで充分に動作
する優れた安のに適した増幅回路の基本的な回路構成を
示すものである。第４図において抵抗Ｒ１の値を例えば
２にΩ、抵抗Ｒ２の値を８にΩ、電源電圧Ｖｃｃを１■
とすると、抵抗Ｒ１では０．２ｖの電圧降下になる。し
たがってトランジスタ９のベースは０．８■となり、ト
ランジスタ１ｏのベースも０．８Ｖとなるようにする必
要がある。そして、出力端子６は電源電圧ＶｃｃのＩ乙
の電圧にしたとき大きな出力電圧を得ることが出来るの
で抵抗Ｒ４の値を２ＫＱとし、負帰還用の抵抗Ｒ３の値
を３にΩにする。このようにするとトランジスタ９，１
゜のベースは共に０．８Ｖ［−７る。

−晶−になるようにすると出力端子６は電源電圧ｖｃｃ
のほぼ棒の電圧になり出力端子６に大きな信号を取り出
すことが出来る。

（−してこの場合にはトランジスタ９，１ｏのエミッタ
電圧が約ｏ、＊　Ｖであシ、トランジスタ９゜１０に充
分に電流が流れて動作することになる。

尚、トランジスタ９，１０にはコレクタ・エミッタ間の
電圧が０．１　Ｖ以上あれば動作するものを用いる。こ
の回路でダイオード８及びトランジスタ１２のベース・
エミッタ間の接触電位差は約０．７　Ｖであるから、ト
ランジスタ９，１０のコレクタ・エミッタ間の電流は約
０．２ｖであり、充分に動作することになる。このよう
に第４図に示す増幅回路では抵抗Ｒ１，Ｒ４による電圧
降下を０．２　Ｖにしているため電源電圧Ｖｃｃが１．
ｏｖでも充分に動作する。抵抗Ｒ１，Ｒ４の電圧降下が
０．７Ｖ以下であれば電源電圧Ｖ　ｃ　ｃが１．４ｖ以
下であっても動作することになる。即ち、トランジスタ
のベース・エミッタ間の接触電流■ＢＥ以下に抵抗Ｒ１
，Ｒ４の電圧降下を設定し、゛うにすれば電源電圧が変
化しても抵抗Ｒ１，Ｒ４の電圧降下がほぼ同一であるこ
とから出力端子６の直流電圧を電源電圧Ｖ　ｃ　ｃのほ
ぼ棒の電圧にすることができ大きな出力信号を取り出す
ことが出来る。

ところで第４図に示す増幅回路では電源電圧Ｖ　ｃ　ｃ
が１．０■程度に低下しても充分に動作する１０　７、
− が抵抗１１．１３に流れる電流が電源電圧ＶＣＣの変化
によって変化するため増幅回路全体としてその利得が変
化する。したがってこれを少くするためには第５図に示
すように抵抗１１．１３に代えトランジスタ６１，６２
を用いこのトランジスタ５１．５２に安定化されたバイ
アスを与える必要がある。

本発明はこのような安定化されたバイアス電圧を得るた
めの安定化バイアス回路であり、以下第６図を用いてそ
の一実施例を説明する。第６図において６１は起動用の
抵抗であり、比較的高抵抗のものが用いられる。電源電
圧Ｖ　ｃ　（Ｈを加えると起動用の抵抗６１を介してダ
イオード６２に電流が流れ、トランジスタ６３にも電流
が流れる。ドアｙジスタロ３のコレクタに流れる電流が
カレントミラー回路を構成するダイオード６７に流れ、
トランジスタ６８．６９が動作状態になる。そしてトラ
ンジスタ６８のコレクタに流れた電流がダイオード７ｏ
に流れダイオード７０の両端電圧がトランジスタ６４．
６５のベースに印加されるため上記トランジスタ６４．
６５にも電流が流れ、全体として動作状態になる。尚こ
こでダイオード８．６７．７０，７１．６２はトランジ
スタをダイオード接続したものであっても良い。

上記実施例において今ダイオード７ｏに２００μへの電
流を流したときその両端の接触電位差が第６図ａに示す
ように約０．７Ｖであったとする。

トランジスタ６４．６６はダイオードγ０との間でカレ
ントミラー回路として動作するので各トランジスタ６４
．６５にはダイオード７ｏに流れる電流のＷの電流ｉｏ
ｏμＡが流れる。トランジスタ６４．６５に流れる電流
が１００μＡのときトランジスタ６４，６５のベース・
エミッタ間の接触電位差■ＢＥがたとえば第７図すに示
すように約０．６５　Ｖに々るとするとトランジスタ６
４　、６５のエミッタ電位は０．０５■になり、この電
位で抵抗６６にトランジスタ６４．６６に流れた電流の
合計（２００μＡ）を流さなければならない。

（実際にはトランジスタ６３に流れる電流も抵抗６６に
流れるがその値は非常に小さく無視するととができる。

）したがって、抵抗の値はのようにすると回路に２００
　ｐ　Ａが流れて安定した動作を行なうことになる。

このように−に記実施例によればトランジスタ６８．６
９，６５，６４のエミッタ、コレクタ間がｏ、ｉ〜０．
２ｖに低下しても動作することとあいなってダイオード
６７．７０の両端電圧ｖＢＥが約０．７’Ｖであるとし
たとき電源電圧Ｖｃｃが０．８〜０．９Ｖまで低下して
も安定に動作することになる。そのためこの場合にはト
ランジスタ６９のコｌ／クタにも約２００μＡの電流が
流れることになり、ダイオード７１との間でカレントミ
ラー回路として動作するトランジスタ６１．５２にもそ
れぞれ２０ＱμＡの電流が流れ、結果として低い電源電
圧捷で増幅回路全体を安定した状態で利得低下なく動作
させることができる。

尚、実施例においてトランジスタ６９とダイオード７１
を省略し、トランジスタ６１．６２のべ３ 一部を直接トランジスタ６４．６５のベースニ接続して
もよい。ただし、この場合には電源電圧Ｖｃｃが０．８
〜０．９Ｖに低下したときダイオード７０に流れる電流
の一部がトランジスタ５１，５２のベースにも同時に流
れるので若干その安定性が低下することがある。すなわ
ち、トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧が低下
するとトランジスタの電流増幅率ｈＦＥが小さくなり、
ベース電流が増加し、安定化のためのループ内の電流が
外部に流れ出るため全体としてその安定性が低下するこ
とになる。

次に起動回路について説明すると、また起動用の抵抗６
１は高抵抗のものを選べば良いが今ｉｏ。

ＫＱであったとする。この場合には電源電圧Ｖｃｃが１
．Ｏ■であるとすると抵抗６１には１−０．７ 一３μＡの電流が流れ、これがダイ第 １００Ｘ１０３ 一ドロ２にも同様に流れることになる。

このように上記実施例によれば安定化バイアス回路が動
作している時は抵抗６６に０．０５Ｖの電１４、、−２ 圧降下がある。そしてダイオード６２に３μＡの電流が
流れているため、このときの接触電位差が第６図Ｃで示
すようにＯ，ｓＶであったとするとトランジスタ６３の
ベース・エミッタ間の電圧は０．５−０．０５＝０．４
６Ｖであり、トランジスタ６３０ベース・エミッタ間の
電圧が低いために例えばトランジスタ６３には０．１μ
Ａの電流しか流れないことになる。もし、トランジスタ
６３のエミッタを直接アースしたとすると抵抗６１に流
れる電流と同じ電流３μＡがトランジスタ６３に流れる
。

丑だ電源電圧Ｖ　ｃ　ｃが３ｖになったとすると抵抗６
１には、。。×１ｏ３−２３１１Ａの電流が流れトラン
ジスタ６３のエミッタを直接アースしていたとするとト
ランジスタ６４．６６のコレクタにトランジスタ６３の
コレクタ電流が同時に流れることになり安定化バイアス
回路の電流が大きく変化し、トランジスタ５１．５２の
電流も大巾に変化するという問題がある。しかし、この
実施例ではトランジスタ６３のエミッタを抵抗６６とト
ランジスタ６４．’６５のエミッタの接続点に接続して
１５ いるので電源電圧Ｖ　ｃ　ｃが３ｖになってもトランジ
スタ６３のコレクタ電流は０．８μ八位にしがならず、
安定化バイアス回路の２００　ｐ　Ａの電流では無視で
きる程度であり電源電圧ｖｃｃの変動によってもほとん
どその安定性がそこなわれることが彦い。

寸だ上記実施例においてトランジスタ６３のエミッタに
接続した抵抗６６の電圧降下は電源■ｃｃをｏＮした時
には小さいためトランジスタ６３に当初大きな電流が流
れ、回路が動作し、安定しだすと、抵抗６８の電圧降下
が大きくなり、トランジスタ６３に流れる電流を少なく
するという特徴がある。

又、実施例では２個のトランジスタ６４．６５互に並列
に接続して用いているがこれを１つのトランジスタに置
き換えることも可能である。ただし、この場合にはその
トランジスタの接触電位差をダイオード７０の接触電位
差より低くすることが必要である。

発明の詳細 な説明したように本発明の安定化バイアス回路によれば
簡単な構成で低い電源電圧寸で安定に動作させることが
でき実用上きわめて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は通常広く用いられている増幅回路およ
びその安定化バイアス回路の電気的結線図、第４図は本
発明の安定化バイアス回路を適用し得る増幅回路の基本
的な構成図、第５図は本発明の安定化バイアス回路とそ
の応用回路を示す一実施例の電気的結線図、第６図は同
要部の説明のための電圧電流特性図である。 １・・・・・・信号入力端子、２．５・・・・・・コン
デンサ、４．６１，６６、Ｒ１−Ｒ４・・・・・・抵抗
、６・・・・・・出力端子、７，９，１０，１２，６１
，５２，６３，６４．６Ｂ。 ６８．６９・・・・・・トランジスタ、８．６２．６７
．７０゜７１・・・・・・ダイオード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイオード又はダイオード接続したトランジスタ
   より成る第１の素子と複数のトランジスタ又は上記第１
   の素子の接触電流差より低い接触電流差を有するトラン
   ジスタより成る第２の素子と、カレントミラー用のダイ
   オード又はダイオード接続したトランジスタより成る第
   ３の素子と、トランジスタより成る第４の素子とを備え
   、第１の素子に並列に第２の素子を構成するトランジス
   タのベース・エミッタ間と第１の抵抗の直列回路を接続
   し第２の素子を構成するトランジスタのコレクタに第３
   の素子を接続し、第３の素子に並列に第ジスタのコレク
   タを第１素子に接続したことを特徴とする安定化バイア
   ス回路。
2. （２）第２の素子を構成するト、ランジスタのコレクタ
   ・エミッタ間に別に設けた第５のトランジスタのコレク
   タ・エミッタを接続し、ベースを別に設けたダイオード
   又はダイオード接続したトランジ