JPS6032816B2 - 感温制御回路 - Google Patents
感温制御回路Info
- Publication number
- JPS6032816B2 JPS6032816B2 JP53125973A JP12597378A JPS6032816B2 JP S6032816 B2 JPS6032816 B2 JP S6032816B2 JP 53125973 A JP53125973 A JP 53125973A JP 12597378 A JP12597378 A JP 12597378A JP S6032816 B2 JPS6032816 B2 JP S6032816B2
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- JP
- Japan
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- transistor
- current
- emitter
- base
- collector
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は通常モノリシック集積回路型横造に含まれる
半導体装置の動作特性の温度による変化を利用した感温
制御回路に関する。
半導体装置の動作特性の温度による変化を利用した感温
制御回路に関する。
米国特許第柵０９舵ｙ号明細書には所定のコレクタ電流
レベルで動作するようにされた第１のトランジスタのェ
ミッタ・ベース母位を分割して第２のトランジスタに印
加し、得られた両トランジスタのコレクタ電流を電流ミ
ラー増幅器を用いて差動的に比較して所定の温度で磁性
を変化する出力電流を生成するような感温制御回路が記
載されている。
レベルで動作するようにされた第１のトランジスタのェ
ミッタ・ベース母位を分割して第２のトランジスタに印
加し、得られた両トランジスタのコレクタ電流を電流ミ
ラー増幅器を用いて差動的に比較して所定の温度で磁性
を変化する出力電流を生成するような感温制御回路が記
載されている。
また、米国特許第斑２５７７８号明細書には所定の電流
レベルで働くようにされたｎ個の順方向バイアスダイオ
ードから成る第１の直列接続の両端のオフセット電位を
１つのトランジスタのベース・ェミッタ接合と他のｎ個
の順方向バイアスダイオードとから成る第２の直列接続
に印加して、そのトランジスタのコレクタ電流を第１の
直列接続に流れる電流に等しいかそれに比例する電流と
差動的に比較するようになった感温制御回路が記載され
ている。この比較は所定温度で極性の変化する出力を得
るため電流ミラー増幅器を用いて行われる。さらにまた
この出願の発明に関係を持つものとして、米国特許第４
０２１７２２号明細書には基準トランジスタのェミッタ
・ベース電位の一部をロングテール型結合をした２つの
トランジスタのベース電極に印加し、この両トランジス
タのコレク夕電流を、電流ミラー増幅器を用いて差動的
に比較して所定の温度で極性の変る出力電流を生成する
ことが記載されている。上述の従来法の感温制御回路は
何れも比較すべき２つのコレクタ電流の一方を供給する
トランジスタが比較的小さいコレクタ電流で働き、比較
に用いる電流ミラー増幅器がマイナス１の何分の１また
は何倍かの電流利得を持つ必要があるという問題を有す
る。
レベルで働くようにされたｎ個の順方向バイアスダイオ
ードから成る第１の直列接続の両端のオフセット電位を
１つのトランジスタのベース・ェミッタ接合と他のｎ個
の順方向バイアスダイオードとから成る第２の直列接続
に印加して、そのトランジスタのコレクタ電流を第１の
直列接続に流れる電流に等しいかそれに比例する電流と
差動的に比較するようになった感温制御回路が記載され
ている。この比較は所定温度で極性の変化する出力を得
るため電流ミラー増幅器を用いて行われる。さらにまた
この出願の発明に関係を持つものとして、米国特許第４
０２１７２２号明細書には基準トランジスタのェミッタ
・ベース電位の一部をロングテール型結合をした２つの
トランジスタのベース電極に印加し、この両トランジス
タのコレク夕電流を、電流ミラー増幅器を用いて差動的
に比較して所定の温度で極性の変る出力電流を生成する
ことが記載されている。上述の従来法の感温制御回路は
何れも比較すべき２つのコレクタ電流の一方を供給する
トランジスタが比較的小さいコレクタ電流で働き、比較
に用いる電流ミラー増幅器がマイナス１の何分の１また
は何倍かの電流利得を持つ必要があるという問題を有す
る。
このような電流ミラー増幅器はモノリシック集積回路内
の占有面積が大き過ぎる傾向がある。しかし微細なコレ
クタ電流の温度による上昇も意外にづ・さいため、制御
回路は温度変化に対する高感度を維持するために相当高
ィンピ−ダンスの負荷として働かねばならない。この発
明を実施した感溢制御回路では上述の問題が解消されて
いる。
の占有面積が大き過ぎる傾向がある。しかし微細なコレ
クタ電流の温度による上昇も意外にづ・さいため、制御
回路は温度変化に対する高感度を維持するために相当高
ィンピ−ダンスの負荷として働かねばならない。この発
明を実施した感溢制御回路では上述の問題が解消されて
いる。
すなわち、所定のコレクタ電流レベルで働くようにした
第１のトランジスタのェミツタ・ベース電位を一定の比
率で上昇し、これをコレクタ電極がこの感温制御回路の
出力端子に接続された第２のトランジスタにそのェミツ
タ・ベース電位として印加すると、この上昇した第１の
トランジスタのェミッタ・ベース電位によって第２のト
ランジスタが調整されて、そのコレクタ電流が温度と共
に望み通りに増大するようになる。次に添付図面を参照
しつつこの発明をその実施例についてさらに詳細に説明
する。
第１のトランジスタのェミツタ・ベース電位を一定の比
率で上昇し、これをコレクタ電極がこの感温制御回路の
出力端子に接続された第２のトランジスタにそのェミツ
タ・ベース電位として印加すると、この上昇した第１の
トランジスタのェミッタ・ベース電位によって第２のト
ランジスタが調整されて、そのコレクタ電流が温度と共
に望み通りに増大するようになる。次に添付図面を参照
しつつこの発明をその実施例についてさらに詳細に説明
する。
第１図はトランジスタのェミッタ・ベース電圧Ｖ８８の
温度に対する直線状変化をそのｌｃ／Ｋ値の増大に従っ
て順次軌跡１，２，３，４，５で示す図（尺度不定）で
ある。
温度に対する直線状変化をそのｌｃ／Ｋ値の増大に従っ
て順次軌跡１，２，３，４，５で示す図（尺度不定）で
ある。
これらの軌跡はトランジスタ作用を規定する次式で表わ
される。ｌｃ＝ＫＴｒｅｘｐ〔（一ｑ／ｋｔ） （Ｖｇ（。
される。ｌｃ＝ＫＴｒｅｘｐ〔（一ｑ／ｋｔ） （Ｖｇ（。
）−ＶＢＥ）〕 【１｝ただし、ｌｃはトランジスタの
コレクタ電流、Ｋは幾何学的因子と一定の物理定数とに
依存する温度に無関係の定数、Ｔは絶対温度、ｒはトラ
ンジスタのベース領域における少数キャリアの拡散定数
の温度依存度により決まる値（ＮＰＮシリコン・トラン
ジスタでは１．５、ＰＮＰシリコン・トランジスタでは
１．３）、ｑは電子電荷、ｋはボルツマン定数、Ｖｇ（
ｏ）はＴ＝０に於ける外挿バンドギヤップ電圧（シリコ
ンでは１．２０５Ｖ）、ＶＢ８はトランジスタのェミツ
タ・ベース蝿圧である。
コレクタ電流、Ｋは幾何学的因子と一定の物理定数とに
依存する温度に無関係の定数、Ｔは絶対温度、ｒはトラ
ンジスタのベース領域における少数キャリアの拡散定数
の温度依存度により決まる値（ＮＰＮシリコン・トラン
ジスタでは１．５、ＰＮＰシリコン・トランジスタでは
１．３）、ｑは電子電荷、ｋはボルツマン定数、Ｖｇ（
ｏ）はＴ＝０に於ける外挿バンドギヤップ電圧（シリコ
ンでは１．２０５Ｖ）、ＶＢ８はトランジスタのェミツ
タ・ベース蝿圧である。
式‘１’をＶ８８について書直すと式【２’になり、軌
跡１，２，３，４，５の勾配を求めるために式【２ーを
微分すると式‘３’が得られる。ＶＢＥ：Ｖ６（。
跡１，２，３，４，５の勾配を求めるために式【２ーを
微分すると式‘３’が得られる。ＶＢＥ：Ｖ６（。
）十（ＫＴ／ｑ）（ｌｎｌｃ−ｌｍＫ−ｒｌｎＴ） 【
２１ａＶ８８／ａＴ＝（Ｋ／ｑ） （ｌｎＩＣ−ｌｍＫ−ｒ−ｒｌｎＴ） ‘３１前述の
米国特許第総０９９２９号の感温制御回路において一定
のｌｃで働くように直結コレクタ・ベース帰還によって
調整された第１のトランジスタのＶＢＥが軌跡４で表わ
されるものとすると、これを比例的に分割して得られる
破線の軌跡６で示される電位が第２のトランジスタのＶ
Ｂ８として印加される。
２１ａＶ８８／ａＴ＝（Ｋ／ｑ） （ｌｎＩＣ−ｌｍＫ−ｒ−ｒｌｎＴ） ‘３１前述の
米国特許第総０９９２９号の感温制御回路において一定
のｌｃで働くように直結コレクタ・ベース帰還によって
調整された第１のトランジスタのＶＢＥが軌跡４で表わ
されるものとすると、これを比例的に分割して得られる
破線の軌跡６で示される電位が第２のトランジスタのＶ
Ｂ８として印加される。
第１および第２のトランジスタの温度ＴがＴ，，ＴＴＨ
Ｒ，Ｔ４と逐次上昇するに従って第２のトランジスタの
ｌｃはその軌跡１．２，３との交点に関連する値をとる
。第２のトランジスタのｌｃが軌跡２を決定する電流レ
ベルに対し差動的に比較されて、閥値温度ＴＴＨＲで極
性を変える制御鰭流が生成される。この制御電流の大き
さは軌跡２によって決まる比較的小さいｌｃ／Ｋ値によ
って限界が定まるため、それ自体が４・さくなる頃向が
ある。さらに軌跡２と６の勾配はそれほど急ではないか
ら、この制御電流の振幅の変化率は第２のトランジスタ
のコレクタ電流に比して小さくなる鏡向にある。また上
記米国特許第３８０９９２９の回路においては第１のト
ランジスタを、これが充分大きいｌｃをもって働き、実
際に集積される面積が充分４・さし、トランジスタによ
って制御電流の適当な値が得られる範囲内に第２のトラ
ンジスタのｌｃ／Ｋがあるように設計しなければならな
い。この発明においては、集積されたトランジスタの実
際の動作範囲において軌跡２によって決定されるように
低くなる額向を持つ一定の電流ｌｃで第１のトランジス
タを動作させ、その第１のトランジスタのＶＢＢを比例
的に上昇して、この上昇した電位を第２のトランジスタ
のＶＢＥとして印加することによって上記の問題を解決
している。この上昇した電位は第１図に鎖線軌跡７で示
されている。トランジスタの温度Ｔが増すに従って、こ
の発明の回路の第２のトランジスタの鷲流ｌｃは順次、
Ｌ，Ｔ…Ｒ，Ｔ３の軌跡５，４，３との交点に関係する
値をとる。軌跡４をさめる電流レベルとこの第２のトラ
ンジスタのｌｃとを差動的に比較することによって、閥
値温度ＴＴＨＲで極性の変る制御電流が得られる。この
制御電流の大きさは軌跡４で決まる比較的大きいｌｃ／
Ｋの値で限界が与えられる。
Ｒ，Ｔ４と逐次上昇するに従って第２のトランジスタの
ｌｃはその軌跡１．２，３との交点に関連する値をとる
。第２のトランジスタのｌｃが軌跡２を決定する電流レ
ベルに対し差動的に比較されて、閥値温度ＴＴＨＲで極
性を変える制御鰭流が生成される。この制御電流の大き
さは軌跡２によって決まる比較的小さいｌｃ／Ｋ値によ
って限界が定まるため、それ自体が４・さくなる頃向が
ある。さらに軌跡２と６の勾配はそれほど急ではないか
ら、この制御電流の振幅の変化率は第２のトランジスタ
のコレクタ電流に比して小さくなる鏡向にある。また上
記米国特許第３８０９９２９の回路においては第１のト
ランジスタを、これが充分大きいｌｃをもって働き、実
際に集積される面積が充分４・さし、トランジスタによ
って制御電流の適当な値が得られる範囲内に第２のトラ
ンジスタのｌｃ／Ｋがあるように設計しなければならな
い。この発明においては、集積されたトランジスタの実
際の動作範囲において軌跡２によって決定されるように
低くなる額向を持つ一定の電流ｌｃで第１のトランジス
タを動作させ、その第１のトランジスタのＶＢＢを比例
的に上昇して、この上昇した電位を第２のトランジスタ
のＶＢＥとして印加することによって上記の問題を解決
している。この上昇した電位は第１図に鎖線軌跡７で示
されている。トランジスタの温度Ｔが増すに従って、こ
の発明の回路の第２のトランジスタの鷲流ｌｃは順次、
Ｌ，Ｔ…Ｒ，Ｔ３の軌跡５，４，３との交点に関係する
値をとる。軌跡４をさめる電流レベルとこの第２のトラ
ンジスタのｌｃとを差動的に比較することによって、閥
値温度ＴＴＨＲで極性の変る制御電流が得られる。この
制御電流の大きさは軌跡４で決まる比較的大きいｌｃ／
Ｋの値で限界が与えられる。
また軌跡４，７の勾配は軌跡６，２の勾配に比して急で
あるから、この発明を実施した回路ではこの電流の変化
率が第２のトランジスタのコレクタ電流に比して大きい
。この発明を実施した感温制御回路では、上記米国特許
第３８０９９２９号の回路とは対照的に第２のトランジ
スタの導電度が温度の上昇と共に減少する。
あるから、この発明を実施した回路ではこの電流の変化
率が第２のトランジスタのコレクタ電流に比して大きい
。この発明を実施した感温制御回路では、上記米国特許
第３８０９９２９号の回路とは対照的に第２のトランジ
スタの導電度が温度の上昇と共に減少する。
これは第２のトランジスタの自己発熱によって生じる正
の熱帰還による再生サイクルの可能性をなくするためこ
の温度感知制御回路の教壇される集積回路の温度の制御
に概して実際上重要である。第２図において双頭の波状
矢印で示すように、ェミッタ電極を接地した第１および
第２のトランジスタＱ１，Ｑ２が互に熱的に結合される
と共にその周囲からも熱を受入れるように熱的に結合さ
れている。
の熱帰還による再生サイクルの可能性をなくするためこ
の温度感知制御回路の教壇される集積回路の温度の制御
に概して実際上重要である。第２図において双頭の波状
矢印で示すように、ェミッタ電極を接地した第１および
第２のトランジスタＱ１，Ｑ２が互に熱的に結合される
と共にその周囲からも熱を受入れるように熱的に結合さ
れている。
これらのトランジスタＱ１，Ｑ２はそのェミッタ電極近
傍に■および■で示すように、同様のェミッタ・ベース
電圧におけるそのコレクタ電流の比がｎ対１になってい
る。トランジスタＱＩは直結コレク夕・ベース帰還によ
って定電流発生器ＳＩからそのコレクタ電極に供給され
る電流１，の実質的にすべてを導適するように調整され
ているが、この帰還路にベース電極をトランジスタＱＩ
のコレクタ電極に、コレクタ電極を動作電位源十Ｖｃｃ
に接続されたェミッタホロワ接続トランジスタＱ３が含
まれている。このトランジスタＱ３は動作電位＋Ｖｃｃ
によって通常のトランジスタ動作を行なうように調整さ
れている。この帰還路にはさらに抵抗値Ｒ１，Ｒ２の抵
抗Ｒ１，Ｒ２より成り、トランジスタＱ３のヱミッタ電
位を分割してｍ／（ｍ＋１）倍の大きさを持つトランジ
スタＱＩのベース電位を生成する抵抗分圧器が含まれる
。このトランジスタＱＩの直結コレクタ・ベース帰還路
によってそのェミツタ・ベース電位Ｖ８８ｏ，が実質的
に１，に等しいコレクタ電流に関連する値に調節される
。実質的に１，に等しいトランジスタＱＩのコレクタ電
流ｌｃｏ，に関連する値のＶＢＥｏ．を抵抗Ｒ１，Ｒ２
から成る抵抗分圧器から得るには、分割されるトランジ
スタＱ３のェミッタ電位の値がＶ８８ｏ，の（ｍ＋１）
／ｍ倍でなければならない。
傍に■および■で示すように、同様のェミッタ・ベース
電圧におけるそのコレクタ電流の比がｎ対１になってい
る。トランジスタＱＩは直結コレク夕・ベース帰還によ
って定電流発生器ＳＩからそのコレクタ電極に供給され
る電流１，の実質的にすべてを導適するように調整され
ているが、この帰還路にベース電極をトランジスタＱＩ
のコレクタ電極に、コレクタ電極を動作電位源十Ｖｃｃ
に接続されたェミッタホロワ接続トランジスタＱ３が含
まれている。このトランジスタＱ３は動作電位＋Ｖｃｃ
によって通常のトランジスタ動作を行なうように調整さ
れている。この帰還路にはさらに抵抗値Ｒ１，Ｒ２の抵
抗Ｒ１，Ｒ２より成り、トランジスタＱ３のヱミッタ電
位を分割してｍ／（ｍ＋１）倍の大きさを持つトランジ
スタＱＩのベース電位を生成する抵抗分圧器が含まれる
。このトランジスタＱＩの直結コレクタ・ベース帰還路
によってそのェミツタ・ベース電位Ｖ８８ｏ，が実質的
に１，に等しいコレクタ電流に関連する値に調節される
。実質的に１，に等しいトランジスタＱＩのコレクタ電
流ｌｃｏ，に関連する値のＶＢＥｏ．を抵抗Ｒ１，Ｒ２
から成る抵抗分圧器から得るには、分割されるトランジ
スタＱ３のェミッタ電位の値がＶ８８ｏ，の（ｍ＋１）
／ｍ倍でなければならない。
この電位（ｍ＋１）ＶＢＥｏ，／ｍがトランジスタＱ２
にそのェミッタ・ベース電位ＶＢ８ｏ２として印加され
る。第２図において「出力」と注記された出力端子に接
続された接続点ＮＩに定電流発生器Ｓ２から電流１２が
僕Ｖ給され、この点ＮＩからトランジスタＱ２のコレク
タ電流が引き出される。
にそのェミッタ・ベース電位ＶＢ８ｏ２として印加され
る。第２図において「出力」と注記された出力端子に接
続された接続点ＮＩに定電流発生器Ｓ２から電流１２が
僕Ｖ給され、この点ＮＩからトランジスタＱ２のコレク
タ電流が引き出される。
電流１２は所定の閥値温度Ｔ，ＭＲより高い温度でトラ
ンジスタＱ２のコレクタ電流を超えて、電源Ｓ２から出
力端子を介して次の回路に流れる肉流を生成するように
選択される。（竪型構造のＮＰＮトランジスタの場合は
大抵トランジスタＱ１，Ｑ２の各ベース・ェミッタ接合
の有効面積の比で決まる値ｎを１より大きくしてトラン
ジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電流の比を最４・にするこ
とが望ましい。）出力端子に続く次の回路は、たとえば
図示のようにトランジスタＱ１，Ｑ２と同一導歯型のト
ランジスタＱ４とすることもできる。トランジスタＱ４
はそのベース電極を感温制御回路の出力端子に接続して
共通ェミツタ増幅器構成とされ、トランジスタＱ２の所
要コレクタ電流を超える定電流発生器Ｓ２からの供艶畠
電流１２によりバイアスされて導適する。関値温度ＴＴ
ＨＲ以下の温度においてはトランジスタＱ２の所要コレ
クタ電流が供給電流１２を超えてトランジスタＱ４用の
ベース亀流が残らないので、トランジスタＱ４は遮断さ
れ、トランジスタＱ２は予防措置を講じない限り飽和状
態になる。閥値状態に達するまでトランジスタＱ２の所
要電流を電流源から取出される電流によって満たす必要
はないから、このトランジスタＱ２の飽和は用途によっ
ては利点となる。
ンジスタＱ２のコレクタ電流を超えて、電源Ｓ２から出
力端子を介して次の回路に流れる肉流を生成するように
選択される。（竪型構造のＮＰＮトランジスタの場合は
大抵トランジスタＱ１，Ｑ２の各ベース・ェミッタ接合
の有効面積の比で決まる値ｎを１より大きくしてトラン
ジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電流の比を最４・にするこ
とが望ましい。）出力端子に続く次の回路は、たとえば
図示のようにトランジスタＱ１，Ｑ２と同一導歯型のト
ランジスタＱ４とすることもできる。トランジスタＱ４
はそのベース電極を感温制御回路の出力端子に接続して
共通ェミツタ増幅器構成とされ、トランジスタＱ２の所
要コレクタ電流を超える定電流発生器Ｓ２からの供艶畠
電流１２によりバイアスされて導適する。関値温度ＴＴ
ＨＲ以下の温度においてはトランジスタＱ２の所要コレ
クタ電流が供給電流１２を超えてトランジスタＱ４用の
ベース亀流が残らないので、トランジスタＱ４は遮断さ
れ、トランジスタＱ２は予防措置を講じない限り飽和状
態になる。閥値状態に達するまでトランジスタＱ２の所
要電流を電流源から取出される電流によって満たす必要
はないから、このトランジスタＱ２の飽和は用途によっ
ては利点となる。
このようなときは飽和によってトランジスタＱ１，Ｑ２
に共通のェミッタ・ベース電圧の作用が予想しやすくな
り、最も問題の動作面積に対する正確な計算によりよく
従うようになる。（トランジスタＱ２の飽和は第２図の
回路の性能を害するものではないが、必要に応じて公知
のようにクリッパ回路による予防措置を機じればよい。
代表的なクリツパ回路はカソードを接線点ＮＩに、ァノ
ードを基準接地点より約３Ｖ＾ｃ／２だけ正の電位点に
接続した半導体接合を含む。ただしＶ＾ｃは順方向バイ
アスされた半導体接合のカソード・アノード電圧である
。）第３図は電流１．と１２の代表的供給法を示す。電
流ミラー増幅器ＣＭＡはトランジスタＱ６，Ｑ７を含み
、入力端子Ｔ，と出力端子Ｔ２との間に、一ｐの電流利
得を有する。このＣＭＡは、電位源十Ｖｃｃに接続され
た共通端子と入力端子Ｔ，との間に接続され、入力電流
の範囲に亘つて両端子間に実質的に一定のオフセット電
位を維持する入力回路を持つ型の電流ミラー増幅器であ
る。図示形式のＣＭＡではこのオフセット電位はこのＣ
ＭＡの入力端子、共通端子および出力端子にそれぞれベ
ース、ェミッタおよびコレクタを接続されたトランジス
タＱ７のェミッタ・ベース接合の両端間に接続された自
己バイアストランジスタＱ６のェミツタ・ベース間オフ
セット電位ＶＢ８ｏ６である。トランジスタＱＩのコレ
クタからべ−スへの帰還接続によってトランジスタＱ３
のェミツタが（ｍ＋１）ＶＢ８Ｑ，／ｍの電位に保たれ
、またこのトランジスタＱ３のベースがそのエミツタよ
りこのトランジスタＱ３のェミツタ・ベース間オフセッ
ト電圧ＶＢＥ。３だけ正に保たれる。
に共通のェミッタ・ベース電圧の作用が予想しやすくな
り、最も問題の動作面積に対する正確な計算によりよく
従うようになる。（トランジスタＱ２の飽和は第２図の
回路の性能を害するものではないが、必要に応じて公知
のようにクリッパ回路による予防措置を機じればよい。
代表的なクリツパ回路はカソードを接線点ＮＩに、ァノ
ードを基準接地点より約３Ｖ＾ｃ／２だけ正の電位点に
接続した半導体接合を含む。ただしＶ＾ｃは順方向バイ
アスされた半導体接合のカソード・アノード電圧である
。）第３図は電流１．と１２の代表的供給法を示す。電
流ミラー増幅器ＣＭＡはトランジスタＱ６，Ｑ７を含み
、入力端子Ｔ，と出力端子Ｔ２との間に、一ｐの電流利
得を有する。このＣＭＡは、電位源十Ｖｃｃに接続され
た共通端子と入力端子Ｔ，との間に接続され、入力電流
の範囲に亘つて両端子間に実質的に一定のオフセット電
位を維持する入力回路を持つ型の電流ミラー増幅器であ
る。図示形式のＣＭＡではこのオフセット電位はこのＣ
ＭＡの入力端子、共通端子および出力端子にそれぞれベ
ース、ェミッタおよびコレクタを接続されたトランジス
タＱ７のェミッタ・ベース接合の両端間に接続された自
己バイアストランジスタＱ６のェミツタ・ベース間オフ
セット電位ＶＢ８ｏ６である。トランジスタＱＩのコレ
クタからべ−スへの帰還接続によってトランジスタＱ３
のェミツタが（ｍ＋１）ＶＢ８Ｑ，／ｍの電位に保たれ
、またこのトランジスタＱ３のベースがそのエミツタよ
りこのトランジスタＱ３のェミツタ・ベース間オフセッ
ト電圧ＶＢＥ。３だけ正に保たれる。
抵抗Ｒ３の両端間の電圧は、
｛十ＶＣＣ一ＶＢＥ。
６−ＶＢ８ｏ３−
〔（ｍ十１）ＶＢＥＱ，／ｍ〕｝ 【４１に等しいか
ら、抵抗Ｒ３に流れる函続ａ，はオームの法則により直
ちに計算することができる。
ら、抵抗Ｒ３に流れる函続ａ，はオームの法則により直
ちに計算することができる。
電流１２は、ＣＭＡの電流利得が−ｐであるから、電流
１，のｐ倍になる。簡単な電流ミラー増幅器構造を持つ
第３図のＣＭＡにおいてはトランジスタＱ７，Ｑ６のコ
レクタ電流対ヱミッタ・ベース電圧特性の比がｐ対１で
あることからこの電流利得が現われる。このｐ対１の比
は素子の分離のために逆バイアス接合を用いたモ／リシ
ツク構造において、ＰＮＰ導電型のトランジスタＱ７，
Ｑ６が普通横型構造を持つことから、それぞれのコレク
タ面積をｐ対１としてその相対キャリア補集効率を悪く
することによって得られる。第３図にはまた第２図のＮ
ＰＮトランジスタＱ４の代りにＰＮＰトランジスタＱ５
によって出力端子からの電流の逆転が感知されることが
示されている。
１，のｐ倍になる。簡単な電流ミラー増幅器構造を持つ
第３図のＣＭＡにおいてはトランジスタＱ７，Ｑ６のコ
レクタ電流対ヱミッタ・ベース電圧特性の比がｐ対１で
あることからこの電流利得が現われる。このｐ対１の比
は素子の分離のために逆バイアス接合を用いたモ／リシ
ツク構造において、ＰＮＰ導電型のトランジスタＱ７，
Ｑ６が普通横型構造を持つことから、それぞれのコレク
タ面積をｐ対１としてその相対キャリア補集効率を悪く
することによって得られる。第３図にはまた第２図のＮ
ＰＮトランジスタＱ４の代りにＰＮＰトランジスタＱ５
によって出力端子からの電流の逆転が感知されることが
示されている。
トランジスタＱ５のベース・ェミツタ接合が順方向バイ
アス時に出力端子をトランジスタＱ２の飽和を予防する
十Ｖｃｃの接合オフセット電圧内にクランプするため、
トランジスタＱ１，Ｑ２の共有されるェミッタ・ベース
電位の効果がさらに確実に予測し得ることになるから、
この構成は用途によっては有利である。トランジスタＱ
２のコレクタ電流がトランジスタＱＩのコレクタ電流の
ｐ倍以下であるときのトランジスタＱ７の飽和は特に動
作上の問題を生じない。第３図の構成はまた、熱的結合
が熱サイクル問題を回避する向きであるので、この回路
に続く段（トランジスタＱ５を含む）が相当の電流を取
扱う必要があり、これが集積回路に発熱を生ずる場合に
も便利である。トランジスタＱ５は多くの実用回路にお
いてダーリントン型縦続接続トランジスタで置換するこ
とができる。第４図はトランジスタＱ２のコレクタ電流
がいつトランジスタＱＩの所定倍になるかを電圧感知法
を用いて判定するには第２図の構成をどのように変形す
ればよいかを示している。抵抗Ｒ４が十Ｖｃｃとトラン
ジスタＱ３のベース電極との間に挿入されているがこの
ベース電極は、｛Ｖ８Ｅｏ３十〔（ｍ十１）Ｖ８８ｏ，
／ｍ〕｝の電位にある。従って抵抗Ｒ４に流れる電流１
，‘まオームの法則により抵抗Ｒ４の両端の電位差｛十
Ｖｃｃ−Ｖ８６ｏ３−〔（ｍ＋１）ＶＢ８Ｑ，／ｍ〕｝
を抵抗Ｒ４の抵抗値で割れば得られる。抵抗Ｒ４の抵抗
値のｐ分の１の抵抗値を持つ抵抗Ｒ５がトランジスタＱ
２のコレクタ電極と十Ｖｃｃとの闇に挿入されているた
め、トランジスタＱ２のコレクタ電流がトランジスタＱ
Ｉのコレクタ電流のｐ倍より大きいとき抵抗Ｒ５による
蚤曲降下が抵抗器Ｒ４のそれを超える。「出力一端子に
現われる電位がェミッタホ。ワ・トランジスタＱ８のベ
ース電極に印加され、これがトランジスタＱ８の接合オ
フセット電位ＶＢＢｏＢだけ低減されてトランジスタＱ
３のベース電極とェミツタ極との間の電位の減分Ｖ６８
。３を補う。
アス時に出力端子をトランジスタＱ２の飽和を予防する
十Ｖｃｃの接合オフセット電圧内にクランプするため、
トランジスタＱ１，Ｑ２の共有されるェミッタ・ベース
電位の効果がさらに確実に予測し得ることになるから、
この構成は用途によっては有利である。トランジスタＱ
２のコレクタ電流がトランジスタＱＩのコレクタ電流の
ｐ倍以下であるときのトランジスタＱ７の飽和は特に動
作上の問題を生じない。第３図の構成はまた、熱的結合
が熱サイクル問題を回避する向きであるので、この回路
に続く段（トランジスタＱ５を含む）が相当の電流を取
扱う必要があり、これが集積回路に発熱を生ずる場合に
も便利である。トランジスタＱ５は多くの実用回路にお
いてダーリントン型縦続接続トランジスタで置換するこ
とができる。第４図はトランジスタＱ２のコレクタ電流
がいつトランジスタＱＩの所定倍になるかを電圧感知法
を用いて判定するには第２図の構成をどのように変形す
ればよいかを示している。抵抗Ｒ４が十Ｖｃｃとトラン
ジスタＱ３のベース電極との間に挿入されているがこの
ベース電極は、｛Ｖ８Ｅｏ３十〔（ｍ十１）Ｖ８８ｏ，
／ｍ〕｝の電位にある。従って抵抗Ｒ４に流れる電流１
，‘まオームの法則により抵抗Ｒ４の両端の電位差｛十
Ｖｃｃ−Ｖ８６ｏ３−〔（ｍ＋１）ＶＢ８Ｑ，／ｍ〕｝
を抵抗Ｒ４の抵抗値で割れば得られる。抵抗Ｒ４の抵抗
値のｐ分の１の抵抗値を持つ抵抗Ｒ５がトランジスタＱ
２のコレクタ電極と十Ｖｃｃとの闇に挿入されているた
め、トランジスタＱ２のコレクタ電流がトランジスタＱ
Ｉのコレクタ電流のｐ倍より大きいとき抵抗Ｒ５による
蚤曲降下が抵抗器Ｒ４のそれを超える。「出力一端子に
現われる電位がェミッタホ。ワ・トランジスタＱ８のベ
ース電極に印加され、これがトランジスタＱ８の接合オ
フセット電位ＶＢＢｏＢだけ低減されてトランジスタＱ
３のベース電極とェミツタ極との間の電位の減分Ｖ６８
。３を補う。
この低減出力端子電位は次に抵抗Ｒ６，Ｒ７から成る抵
抗分圧器においてｍで割られ、トランジスタＱ９のェミ
ツタ・ベース鷲位Ｖ８８。９を生成する。
抗分圧器においてｍで割られ、トランジスタＱ９のェミ
ツタ・ベース鷲位Ｖ８８。９を生成する。
ＴＴＨＲより高い温度において抵抗器Ｒ５による亀岡降
下が抵抗器Ｒ４のそれより小さいときはトランジスタＱ
９がバイアスされて導通し、そのコレクタ亀流を要求す
るが、ＴＴＨＲより低い温度においてはトランジスタＱ
９は非導通であるからこのコレクタ電流は不要である。
また第５図に示すように、抵抗Ｒ４，Ｒ５による電位降
下の大きさを差敷入力増幅器ＤＩＡを用いて比較するこ
ともできる。
下が抵抗器Ｒ４のそれより小さいときはトランジスタＱ
９がバイアスされて導通し、そのコレクタ亀流を要求す
るが、ＴＴＨＲより低い温度においてはトランジスタＱ
９は非導通であるからこのコレクタ電流は不要である。
また第５図に示すように、抵抗Ｒ４，Ｒ５による電位降
下の大きさを差敷入力増幅器ＤＩＡを用いて比較するこ
ともできる。
図示のＤＩＡは、各ェミッタ電極の相互接続点に電流を
供給する定電流発生器Ｓ３とロングテール型構成に接続
された２つのＰＮＰトランジスタＱＩ０，ＱＩＩを含ん
でいる。第６図においてはすべての素子が同一のモノリ
シック集積回路機体中に配置され、そのモノリシック集
積回路中に配置された他の素子の温度に応じてその温度
の変動を減少するために可変量の熱を供給するようにな
っており、十Ｖｃｃ電源と接地点間にトランジスタＱ２
のェミッタ・コレクタ電路が接続されて他の要素に熱を
供給する主要手段を成している。これを第６図ではトラ
ンジスタＱ２と他の素子との熱的結合を表わす波状の矢
印で示している。第６図においてヱミツタホロワ・トラ
ンジスタＱ１２はトランジスタＱ３のェミツタ電極をト
ランジスタＱ２に予想される比較的大きなベース電流要
求に対して緩衝する。
供給する定電流発生器Ｓ３とロングテール型構成に接続
された２つのＰＮＰトランジスタＱＩ０，ＱＩＩを含ん
でいる。第６図においてはすべての素子が同一のモノリ
シック集積回路機体中に配置され、そのモノリシック集
積回路中に配置された他の素子の温度に応じてその温度
の変動を減少するために可変量の熱を供給するようにな
っており、十Ｖｃｃ電源と接地点間にトランジスタＱ２
のェミッタ・コレクタ電路が接続されて他の要素に熱を
供給する主要手段を成している。これを第６図ではトラ
ンジスタＱ２と他の素子との熱的結合を表わす波状の矢
印で示している。第６図においてヱミツタホロワ・トラ
ンジスタＱ１２はトランジスタＱ３のェミツタ電極をト
ランジスタＱ２に予想される比較的大きなベース電流要
求に対して緩衝する。
トランジスタＱ１２のェミッタ・ベース・オフセット電
位ＶＢＥ〇，２は、トランジスタＱ１，Ｑ３のェミッタ
電位の基準となる電位を高める自己バイアス・トランジ
スタＱ１３によって補なわれる。トランジスタＱ１３は
トランジスタＱ１４を子トランジスタとする電流ミラー
増幅器の親トランジスタで、子トランジスタＱ１４はコ
レクタ電流対ェミッタ・ベース電圧特性がトランジスタ
Ｑ１２と同様にトランジスタＱ１３のそれとＳ／ｒの比
をなす。この比Ｓ／ｒはトランジスタＱ１４の所要コレ
クタ電流がトランジスタＱ２の所要ベース電流の数倍に
なるように充分大きく選ぶ。トランジスタＱ１４の所要
コレクタ電流はトランジスタＱ１４のコレクタ電極をト
ランジスタＱ１２のェミツタ極に接続し、トランジスタ
Ｑ１２のベース・ェミツタ接合をトランジスタＱ１３の
ェミッタ・ベース電位に実質的に等しい値ＶＢＥｏ，３
に順方向バイアスすることにより供給される。電子回路
設計の当業者は以上の説明によってこれらの回路の多く
の変形（例えば単純なトランジスタを複合装置横体で置
換したもの）を設計することが可能であり、特許請求の
範囲はこれに従って解釈すべきである。
位ＶＢＥ〇，２は、トランジスタＱ１，Ｑ３のェミッタ
電位の基準となる電位を高める自己バイアス・トランジ
スタＱ１３によって補なわれる。トランジスタＱ１３は
トランジスタＱ１４を子トランジスタとする電流ミラー
増幅器の親トランジスタで、子トランジスタＱ１４はコ
レクタ電流対ェミッタ・ベース電圧特性がトランジスタ
Ｑ１２と同様にトランジスタＱ１３のそれとＳ／ｒの比
をなす。この比Ｓ／ｒはトランジスタＱ１４の所要コレ
クタ電流がトランジスタＱ２の所要ベース電流の数倍に
なるように充分大きく選ぶ。トランジスタＱ１４の所要
コレクタ電流はトランジスタＱ１４のコレクタ電極をト
ランジスタＱ１２のェミツタ極に接続し、トランジスタ
Ｑ１２のベース・ェミツタ接合をトランジスタＱ１３の
ェミッタ・ベース電位に実質的に等しい値ＶＢＥｏ，３
に順方向バイアスすることにより供給される。電子回路
設計の当業者は以上の説明によってこれらの回路の多く
の変形（例えば単純なトランジスタを複合装置横体で置
換したもの）を設計することが可能であり、特許請求の
範囲はこれに従って解釈すべきである。
第１図は、この発明の構成と従来法の構成との動作の相
違の説明に用いるトランジスタの温度特性を示す図表、
第２図および第３図はこの発明を実施し、第２のトラン
ジスタのコレクタ電流と定電流源の出力との電流を比較
することにより次段のトランジス外こ制御電流を供Ｖ給
する感温制御回路の大要を示す図、第４図および第５図
はこの発明を実施し、電圧比較によって次段回路に制御
電流を供給する感温制御回路の大要を示す図、第６図は
この発明を実施し、回路温度の安定化を行う感温制御回
路の大要を示す図である。 ＱＩ……第１のトランジスタ、Ｑ２……第２のトランジ
スタ、Ｑ３・・・・・・帰還トランジスタ、Ｑ４・・・
・・・次段（被制御）トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
，Ｒ４・・・・・・抵抗器、ＳＩ，Ｓ２・・・・・・電
流源。 ナ４図才／図 才２図 才３図 オＳ図 才５図
違の説明に用いるトランジスタの温度特性を示す図表、
第２図および第３図はこの発明を実施し、第２のトラン
ジスタのコレクタ電流と定電流源の出力との電流を比較
することにより次段のトランジス外こ制御電流を供Ｖ給
する感温制御回路の大要を示す図、第４図および第５図
はこの発明を実施し、電圧比較によって次段回路に制御
電流を供給する感温制御回路の大要を示す図、第６図は
この発明を実施し、回路温度の安定化を行う感温制御回
路の大要を示す図である。 ＱＩ……第１のトランジスタ、Ｑ２……第２のトランジ
スタ、Ｑ３・・・・・・帰還トランジスタ、Ｑ４・・・
・・・次段（被制御）トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
，Ｒ４・・・・・・抵抗器、ＳＩ，Ｓ２・・・・・・電
流源。 ナ４図才／図 才２図 才３図 オＳ図 才５図
Claims (1)
- １ それぞれベース、エミツタおよびコレクタを備え、
実質的に同じ温度を感知するように配置された第１およ
び第２のトランジスタと、 上記第１のトランジスタの
コレクタに接続され、この第１のトランジスタによつて
流通され得る極性の第１の所定レベルを有する電流を供
給する第１の電流源と、 上記第１及び第２のトランジ
スタに接続されたバイアス回路と、を備え、このバイア
ス回路は、上記第１のトランジスタのコレクタとベース
を結合して、上記第１のトランジスタが上記第１の所定
レベルを有する電流を通すように条件付けるためのエミ
ツタ・ベース電圧をその第１のトランジスタに供給する
直結帰還路と；上記第１のトランジスタに結合されてい
て、上記第１のトランジスタのエミツタ・ベース電圧に
応答して、上記第１のトランジスタのエミツタ・ベース
電圧よりも一定の割合だけ大きくて上記第２のトランジ
スタのエミツタ・ベース接合に供給されるエミツタ・ベ
ースバイアス電位を生成する手段と：を含むようにされ
ており、 更に、上記第２のトランジスタのコレクタに
接続された出力端子を備えた、感温制御回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/842,078 US4204133A (en) | 1977-10-14 | 1977-10-14 | Temperature-sensitive control circuits |
| US842078 | 1977-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5465591A JPS5465591A (en) | 1979-05-26 |
| JPS6032816B2 true JPS6032816B2 (ja) | 1985-07-30 |
Family
ID=25286470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53125973A Expired JPS6032816B2 (ja) | 1977-10-14 | 1978-10-12 | 感温制御回路 |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4204133A (ja) |
| JP (1) | JPS6032816B2 (ja) |
| AU (1) | AU519286B2 (ja) |
| BE (1) | BE871224A (ja) |
| CA (1) | CA1102430A (ja) |
| DE (1) | DE2844736A1 (ja) |
| ES (1) | ES474010A1 (ja) |
| FI (1) | FI783052A (ja) |
| FR (1) | FR2406342A1 (ja) |
| GB (1) | GB2005888B (ja) |
| IT (1) | IT1192583B (ja) |
| NL (1) | NL7810347A (ja) |
| PL (1) | PL118194B1 (ja) |
| RO (1) | RO75028A (ja) |
| SE (1) | SE7810487L (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58221507A (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-23 | Toshiba Corp | トランジスタ回路 |
| US4553048A (en) * | 1984-02-22 | 1985-11-12 | Motorola, Inc. | Monolithically integrated thermal shut-down circuit including a well regulated current source |
| CA2066929C (en) * | 1991-08-09 | 1996-10-01 | Katsuji Kimura | Temperature sensor circuit and constant-current circuit |
| JP3304539B2 (ja) | 1993-08-31 | 2002-07-22 | 富士通株式会社 | 基準電圧発生回路 |
| US5710519A (en) * | 1996-03-29 | 1998-01-20 | Spectrian | Circuit for automatically biasing RF power transistor by use of on-chip temperature-sensing transistor |
| US5856755A (en) * | 1996-05-23 | 1999-01-05 | Intel Corporation | Bus termination voltage supply |
| DE102007035369A1 (de) * | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Sitronic Ges. für elektrotechnische Ausrüstung GmbH & Co. KG | Schaltungsanordnung zur temperaturabhängigen Laststromregelung |
| US8087823B2 (en) * | 2008-08-18 | 2012-01-03 | International Business Machines Corporation | Method for monitoring thermal control |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3393870A (en) * | 1966-12-20 | 1968-07-23 | Texas Instruments Inc | Means for controlling temperature rise of temperature stabilized substrates |
| US3651346A (en) * | 1970-09-24 | 1972-03-21 | Rca Corp | Electrical circuit providing multiple v bias voltages |
| JPS5033754B1 (ja) * | 1971-02-24 | 1975-11-01 | ||
| US4021722A (en) * | 1974-11-04 | 1977-05-03 | Rca Corporation | Temperature-sensitive current divider |
| US4042886A (en) * | 1975-08-18 | 1977-08-16 | Motorola, Inc. | High input impedance amplifier circuit having temperature stable quiescent operating levels |
-
1977
- 1977-10-14 US US05/842,078 patent/US4204133A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-10-03 CA CA312,584A patent/CA1102430A/en not_active Expired
- 1978-10-05 AU AU40459/78A patent/AU519286B2/en not_active Expired
- 1978-10-06 FI FI783052A patent/FI783052A/fi unknown
- 1978-10-06 ES ES474010A patent/ES474010A1/es not_active Expired
- 1978-10-06 SE SE7810487A patent/SE7810487L/xx unknown
- 1978-10-09 GB GB7839843A patent/GB2005888B/en not_active Expired
- 1978-10-10 IT IT28598/78A patent/IT1192583B/it active
- 1978-10-12 JP JP53125973A patent/JPS6032816B2/ja not_active Expired
- 1978-10-13 BE BE782057349A patent/BE871224A/xx unknown
- 1978-10-13 FR FR7829316A patent/FR2406342A1/fr active Granted
- 1978-10-13 NL NL7810347A patent/NL7810347A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-10-13 RO RO7895399A patent/RO75028A/ro unknown
- 1978-10-13 DE DE19782844736 patent/DE2844736A1/de active Granted
- 1978-10-13 PL PL1978210274A patent/PL118194B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL118194B1 (en) | 1981-09-30 |
| AU4045978A (en) | 1980-04-17 |
| FR2406342A1 (fr) | 1979-05-11 |
| FI783052A (fi) | 1979-04-15 |
| AU519286B2 (en) | 1981-11-19 |
| SE7810487L (sv) | 1979-04-14 |
| FR2406342B1 (ja) | 1983-11-25 |
| US4204133A (en) | 1980-05-20 |
| DE2844736C2 (ja) | 1987-03-05 |
| GB2005888B (en) | 1982-03-31 |
| CA1102430A (en) | 1981-06-02 |
| RO75028A (ro) | 1980-10-30 |
| DE2844736A1 (de) | 1979-04-19 |
| IT1192583B (it) | 1988-04-20 |
| IT7828598A0 (it) | 1978-10-10 |
| ES474010A1 (es) | 1979-04-16 |
| JPS5465591A (en) | 1979-05-26 |
| GB2005888A (en) | 1979-04-25 |
| PL210274A1 (pl) | 1979-07-16 |
| NL7810347A (nl) | 1979-04-18 |
| BE871224A (nl) | 1979-02-01 |
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