JPS6119223A - 集積時間決定回路装置 - 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】 発明の関連する技術分野 本発明は、時定数を決定するための静電容量を備えた、
時間決定用の集積化された電気回路装置に関する。

従来技術 テキサス・インストリュメンツ社によって、商品名「プ
レシジョン・タイマー　ＮＥ　５．５５Ｊと称される時
間決定用の集積電気回路が公知である。その時定数は外
部付加接続可能な１つの静電容量ならびに少なくとも１
つの抵抗によって決定することができる。これによりマ
イクロ秒ないし秒の時間単位を有する時限素子が実現さ
れ、さらに安定または単安定動作を行なえる。

発明が、Ｓ決しようとする問題点 大量生産方式を用いる場合、このプレシジョンタイマで
は、回路コストが高（なり採算に合わないという欠点が
生ずる。そこで大量生産の場合、時間を決定する部品を
も、集積電気回路装置に一体に設けるような努力がなさ
れてきた。

しかしこのことは、殊に所望の時定数が大きく、相応に
大きな静電容量を必要とする場合、問題がある。つまり
集積回路装置の製造時には平面の利用に最大限の注意を
払わなけれはならないので、大きな静電容量の集積化に
限界がある。

やはり時定数を左右する比較的大きな抵抗も、コストヲ
高めなければ集積回路装置に構成することができす、殊
にこれは高い精度と抵抗価の正確な再現性とが要求され
る場合にそうである。

問題点ケ解決するだめの手段 上記のような問題点は、本発明によれは次のようにして
解決される。即ち、冒頭に述べた形式の集積電気回路装
置において、静電容量ケミ気回路に集積化し、時定数は
静電容量の制御可能な充電電流によって制御されるよう
にする。

本発明の実施例において、静電容量をミラー積分回路に
集積化すると有利である。即ち、トランジスタのコレク
ターエミッタ電流を決定す′Ｐ）場合、そのベース電流
により静電容量が充電されるようになる。その際、トラ
ンジスタの電流増幅率が温度にほとんど依存しなくなる
という大きな利点が得られる。静電容量を電流制御され
る電流源、所謂カレントミラーによって充電すると、電
流増幅率またはカレントミラー係数を明確に設定するこ
とができ、この係数は静電容量の充電電流の低減に利用
することができる。カレントミラー係数は、使用されて
いるトランジスタのエミッタ面積に比例する比を有する
ので、非常に正確に設定・再現できる。量産品に用いる
場合、定電流源からの充市電流を制御することができる
が、充電電流の可制御性ケ、充電電流をオンオフするス
イッチング過程ないしは静電容量の放霜が行なえるよう
にするためだけに用いても有利である。充電電流を、外
部から集積比重り回路に作用する大きさによって制御−
５−、ることにより、本発明の装置を多（の用途に用い
ることができるようになり、例えは唯一の抵抗によって
、従来技術から公知のプレシジョンタイマーの機能を調
整することができる。

本発明の装置を１つの集積化されたマルチバイブレータ
回路に接続すれば、多方面に用いることのできるクロッ
ク発生器を容易に作ることができ、これは、コンデンサ
電圧を、充電電流を制御する差動増幅器の入力側に帰還
接続することにより有利に構成することができろ。充電
電流は、所定の温度係数の周波数が得られるように温度
に依存させることができる。このようなマルチバイブレ
ータは温度センサとして用いることかできる。

実施例 次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。そ
の際第１図、第２図が集積回路に設けられる静電容量の
実施例、第６図が本発明による装置の、マルチバイブレ
ータの時定数を決定するための実施例の構成な示す。

第１図は、コレクタが端子１１に接続されエミッタが端
子１２に接続゛されたトランジスタＴ１を示す。トラン
ジスタＴ１のコレクタとべ一スとの間に静電容量Ｃ１が
接続されている。トランジスタＴ１に一定の電流を供給
されると、つまり端子１１に例えば定を流源が接続され
ると、その電流がコレクタを介してエミッタに流入し、
静電容量Ｃ１が、トランジスタＴ１の電流増幅率たけ但
下した値の電流で充電される。

バイポーラトランジスタの電流増幅率は約１０２の大き
さなので、これにより静−容量の充電時間か、この増幅
重分長くなる。このミラー積分回路と称されている装置
はモノリシンク集積技術に適している。

第２図には、一方の側が端子２１に接続され、他、方の
側がトランジスタＴ２２のコレクタ・エミッタ間を介し
て端子２２に接続されている静電容量Ｃ２を示す。第２
図の端子２１．２２はその限りにおいて第１図の端子１
１．１２に相応する。これらの端子２１．２２の間には
さらにトランジスタＴ２１が接続されており、そのベー
スはトランジスタＴ２２のコレクタおよびベースに接続
されている。つまりトランジスタＴ２２はダイオード接
続された入力トランジスタを形成しており、トランジス
タＴ２１が出力トランジスタを呈している。さらにトラ
ンジスタＴ２１はダブルエミッタを有しており、ただし
これらのエミッタは互いに短絡されている。

第２図のトランジスタ装置は所謂電流制御電流源、ない
しカレントミラーを形成しており、例えばｉ誌ｒフイリ
ツゾス・テヒニソシエ°ルンドシャウ（Ｐｈ１ｌｉｐｓ
　Ｔｅ’ｃｈｉｎｉｓｃｈｅ　Ｒｕｎｄｓｃｈａｕ）Ｊ
第６２巻、１９７１／７２年、第１号、第１〜１２頁か
ら公知である。その際トランジスタテ２１中の電流のト
ランジスタＴ２２中の電流に対する比は、エミッタの数
ないしはモノリシック集積技術におけるエミッタの面積
により決よる。第２図に示すように、トランジスタのエ
ミッタは互いに同じであるので、電流増幅率ないしカレ
ントミラー係数は２：１となる。トランジスタＴ２１が
２つのエミッタを有するからで　　　　８ある。端子２
１に電流源が接続され、カレントミラーに電流が加えら
れると、この電流はカレントミラーにおいてカレントミ
ラー係数に対応する比率で分割される。これにより、面
積を適当に決めることによって正確に再現可能な静電容
量２の充電電流の電流制御か行なえるようになる。第２
図の右側には、第２図の左側に示したカレントミラーに
相当するカレントミラーな略記号■２で示したものが示
されている。このような略記号は例えば雑誌［フンクシ
ャウ（Ｆｕｎｋｓｃｈａｕ　）　Ｊ第２６号、１９８３
年から公知である。このような第２図の装置も簡単に集
積化できる。

第１図の静電容量Ｃ１ないしは第２図の静電容量Ｃ２の
充電電流の分割制御を用いて、相応の電流増幅率の分だ
け仮想的に大きな静電容量ヶ形成することができる。即
ち、端子１１．１２における電、気関係が電流動作の際
に、唯１つの大きな静電容量が間に接続されているかの
ような関係になる。このような仮想的に増大された静電
容量を用いれば集積回路技術において、従来は集積電気
回路に外部から接続された静電容量によってのみ可能で
あった時間的機能欠も実現することができる。

第６図は、充電電流の制御される静電容量と、完全に集
積化されたマルチバイブレータとヲ有する集積化時限素
子（クロック発生器とも呼べる）の実施例を示す。

第６図において、端子３１に動作電圧ＶＢが、端子３２
に動作電圧Ｖ□が印加され、これら端子の間にマルチバ
イブレータが接続されている。

マルチバイブレータの中心となる装置は、トランジスタ
Ｔ３２とトランジスタＴ３３とから成る差動増幅器であ
る。この２つのトランジスタは公知のようにエミッタが
相互接続されており且つ電流理工３を介して動作電圧Ｖ
□に接続されている。トランジスタＴ３２のコレクタは
、カレントミラー■３１の制御回路に接続されており、
トランジスタＴ３３のコレクタはカレントミラ−１１３
２０制御回路に接続されている。

このカレントミラー１１３２は２つの出力回路を有して
いる。両カレントミラーは動作電圧ＶＢに接続されてい
る。このような装置自体は従来技術から公知であるので
、簡略化のためこれ以上の説明はしない。

トランジスタＴ３３のペースと端子３２との間には、第
１図の右側に示すようなカレントミラー１１３３と静電
容量Ｃ３とを備えたカレントミラー装置が接続されてい
る。カレントミラー係数は１：８である。静電容量Ｃ３
は集積回路技術で、逆方向にバイアスされたＰＮ接合部
として構成されており、つまりはバラクタダイオードか
ら成る。この装置のための電流はカレントミラーｌｌ３
１の出力回路から供給され、この出力回路もトランジス
タＴ３３０ベースに接続されている。

トランジスタＴ３２のペースは、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３
２とがら成る分圧器に接続されている。分圧器は端子３
１．３２間に接続されている。これによりトランジスタ
Ｔ３２のペース、即ち差動増幅器の入力側は、トランジ
スタＴ３１が遮断されている限り、一定の基準電位に接
続される。トランジスタＴ３１のコレクタ・エミッタ間
は抵抗Ｒ３３’ｒ介して端子３２と分圧器タップ間に接
続されている。その際出力端子３３はトランジスタＴ３
’１のコレクタと抵抗Ｒ３３との間に接続されている。

トランジスタＴ３１の、ペース・エミッタ間に並列に抵
抗Ｒ３４が接続されている。そのペース電流はカレント
ミラーｎ３２の１つの出力回路から供給される。

さて先ず静電容量Ｃ３が充電されていないものとすると
、差動増幅器のトランジスタＴ３２のペースに加わる電
圧は分圧器Ｒ３１，Ｒ３２により決定される。差動増幅
器のトランジスタＴ３３のペースはその場合直接に、充
電されていない静電容量Ｃ３に接続されている。従って
電流源■３の全電流がトランジスタＴ３２を介して流れ
、即ちカレントミラー１１３１がカレントミラー１１３
３に同じ大きさの電流を供給１−る。

つまりカレントミラー係数に相当する分で（丁に）低減
された電流が静電容量Ｃ３を直線的に充電する。静電容
量Ｃ３の電圧が分圧器Ｒ３１゜Ｒ３２の分圧に相当する
電、圧に達すると、トランジスタＴ３３が導通する。即
ち差動増幅器における電流分布が変わる。これに伴いカ
レントミラー［３２が作動され、その出力電流が抵抗Ｒ
３４を介してトランジスタＴ３１’ｒ導通させる。これ
により差動増幅器のトランジスタＴ３２０ベースにおけ
る分圧比が、抵抗Ｒ３３の影響する分低下するので、ｌ
−ランジスタＴ３３のペースの電位が、トランジスタＴ
３２のペース電位より高い電位になる。これにより−流
■３が一全部トランジスタＴ３３ｖ通って流れるように
なる。このような、差動増幅器において正帰還接続され
た電流切換回路の動作は、シュミットトリガ回路の動作
と同じである。

別のカレントミラーｎ３４は、カレントミラー１１３２
の出力電流に依存して静電容Ｊｉ　ｃ３を放電するのに
用いられる。このために、カレントミラ−１１３４０制
御回路がカレントミラー■３２の第２の出力回路と端子
３２との間に接続されている。カレントミラー１１３４
の出力回路は、トランジスタＴ３３のペースと端子３２
とを接続している。放電過程は、トランジスタＴ３３の
ペース電圧がトランジスタＴ３２０ペース電圧に等しく
なるまで続く。これによりゃはり差動増幅器中の電流切
換が生じ、これトランジスタＴ３１か再び高抵抗になる
。この電流切換は、その繰返し数が抵抗Ｒ３１，Ｒ３２
，Ｒ３３の分圧比と、電流工３と、静亀容ｉｔ　Ｃ３と
、カレントミラー係数とにより決まり、この切換により
、静電容量Ｃ３に周期的三角波電圧が発生し、従ってト
ランジスタＴ３１のコレクタの出力側３３に方形電圧か
生じる。

発明の効果 本発明の装置は、大きな静電容量を電気回路装置に集積
できるという利点を有し、これは、静電、容量の充電電
流が直接制御されることによって可能となっている。こ
の充電電流を直接制御することにより、相応の僅かな電
流の場合、小さな静電容量を用いることもできるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は集積電気回路装置内に設けること
ができる静電容量の構成を示す回路図、第６図は、本発
明による、マルチバイブレークの時間を決定するために
用いられる回路装置の実施例を示す回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、時定数を決定する静電容量を備えた、時間を決定す
   るための集積化された電気回路装置において、静電容量
   が電気回路に集積化されており、時定数が静電容量の制
   御可能な充電電流により制御されることを特徴とする、
   集積時間決定回路装置。 ２、静電容量がミラー積分回路により充電される特許請
   求の範囲第１項記載の集積時間決定回路装置。 ３、静電容量が電流制御される電流源により充電される
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の集積時間決定
   回路装置。 ４、定電流源からの充電電流が制御される 特許請求の範囲第１項または第２項記載の集積時間決定
   回路装置。 ５、充電電流が、外部から回路装置に作用する大きさに
   依存して制御される特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれか１項記載の集積時間決定回路装置。 ６、充電電流が温度に依存して制御される特許請求の範
   囲第５項記載の集積時間決定回路装置。 ７、充電電流が、回路装置に接続された集積化されない
   外部の抵抗により制御される特許請求の範囲第５項記載
   の集積時間決定回路装置。 ８、時定数が無安定マルチバイブレータの周波数を決め
   るために用いられている特許請求の範囲第１項から第７
   項までのいずれか１項記載の集積時間決定回路装置。 ９、回路装置が温度センサとして、温度に依存する周波
   数を有する特許請求の範囲第６項記載の集積時間決定回
   路装置。 １０、充電電流が差動増幅器の出力電圧に依存して制御
   され、差動増幅器の入力電圧が静電容量の電圧に依存し
   て切換えられ、差動増幅器入力電圧が切換えられると充
   電電流の流れる方向が逆転する特許請求の範囲第８項ま
   たは第９項記載の集積時間決定回路装置。