JPS61230411A

JPS61230411A - 電気回路

Info

Publication number: JPS61230411A
Application number: JP61075397A
Authority: JP
Inventors: ハリー・エイ・ギル・ジユニア
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1986-10-14
Also published as: US4607232A

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】（技術分野）本発明は、一般には増幅回路に関し、更に詳細には低い
電源電圧で動作し得るバイポーラ・トランジスタ増幅回
路に関する。

（背景技術）当該技術分野において既知のように、比較的低い電圧電
源、典型的には１．５ボルト電源で動作可能なバイポー
ラ・トランジスタ増幅回路を供給することが望ましい場
合がある。更に、その１．５ボルトは電源の公称電圧で
あるので、電源（典型的にはドライ・セル・バッテリ）
が古（なるに従って、電圧は低下し、それによって一般
に１゜０乃至１．１ボルトで適正に動作するように回路
を設計する必要がある。あるタイプの増幅回路は、コン
プリメンタリ・エミッタ・フォロア出力段として配列さ
れる一対のトランジスタを含み、その一方がＮＰＮ）ラ
ンジスタで他方がＰＮＰ）ランジスタである。そのエミ
ッタ電極は一緒に出力端子に接続され、コレクタ電極は
電源の反対の極性に接続される。入力信号は第３トラン
ジスタのベース電極に結合され、そのエミッタ及びコレ
クタ電極はＰＮＰ）ジンジスタのコレクタ及びベース電
極間に接続される。ダイオード接続されたＰＮＰ）ラン
ジスタがＮＰＮトランジスタのコレクタ及びベース間に
電流源を供給する。その構成によって、電源電圧は通常
２（ＶＣＥ＋ＶＢＥ）即ち１．８ボルトに制限される。

増幅回路の別のタイプでは、ＰＮＰ及びＮＰＮ）ランジ
スタのコレクタ電極が一緒に共通出力端子に接続される
。そのＰＮＰ）ランジスタのエミッタは電源の正極性に
接続され、ＮＰＮトランジスタのエミッタ電極はその電
源の負極性に接続される。それらのトランジスタのベー
ス電極間に一対の抵抗が直列に接続され、入力信号がそ
の一対の抵抗間の接続点に与えられる。その構成によっ
て、それらの抵抗に流れるノくイアスミ流は電源電圧の
関数であるので、バイアス電ＦＬを供給するため、電源
電圧は２ＶＢＥ　の最低レベル、即ち約１．１ボルトに
制限される。

（発明の概要）本発明によれば、一対のトランジスタであって、それら
のコレクタ電極が一緒に出力端子に接続され、エミッタ
電極が電源の反対の電位に夫々結合される一対のトラン
ジスタと、電流源と、前記電流源によって発生される電
流に応答して、入力信号に従って前記一対のトランジス
タのベース電極にバイアス電流を確立し、七のバイアス
電流が電流源によって発生される電流によって決定され
るとともに、公称動作電圧範囲にわたって電源の変動と
実質上無関係のバイアス電流確立装置と、から構成され
る電気回路が提供される。その構成によって、一対のト
ランジスタへのバイアス電流は、電流源から供給される
ので、バイアス電流は電源に影響されず、回路は１ボル
ト以下の電源で動作することが可能となる。

本発明の好適実施例によれば、電源と一対のトランジス
タの一方のエミッタとの間に抵抗が結合される。その構
成によって電流利得が与えられる。

更に、電源電圧は２Ｖ（ＨＢ（ＳＡＴ）　十ＩＲ程度に
低（することができる。ここで、Ｉａは抵抗における電
圧降下で、典型的には３０ミリボルトである。

最小電源電圧は１ボルト以下となる。

（実施例の説明）本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。

図面において、増幅回路１０は、出方段１４’ａ’通し
て負荷１３を駆動するエミッタ結合差動増幅部１２を有
する。差動増幅部１２は一対のＰＮＰトランジスタＱ、
、Ｑ、　　を含み、そのエミッタ電極は電源の正電位子
Ｖに定電流源１６を通して接続される。トランジスタＱ
、、Ｑ、　　のベース電極は一対の入力端子１８．２０
に夫々接続される。トランジスタＱｌ、Ｑ２　　のコレ
クタ電極は電流ミラー２２に接続される。より詳細には
、電流ミラー２２への入力２４はトランジスタＱ、のコ
レクタ電極に接続され、電流ミラー２２の出力２８はト
ランジスタＱ２のコレクタ電極及びライン２６を介して
出力段１４に接続される。電流ミラー２２は、ダイオー
ド接続されたトランジスタＱ、を含み、そのベース及び
コレクタ電極は一緒に入力２４に接続され、エミッタ電
極は電源の負電位−Ｖに抵抗比、導通して接続される。

第２のトランジスタＱ４のベース電極はトランジスタＱ
、のベース電極に、コンデンサＣ８な介して負電位−■
に、そしてライン６０を介して出力段１４に接続され、
そのコレクタ電極は出力２日に接続され、そのエミッタ
電極は負電位−Ｖに抵抗Ｆ”ｔ′Ｉｔ介して接続される
。

ここで、Ｒ，の抵抗値はａ、の抵抗値に等しく（）’ｔ
＝”ｔ）、例、ｔハ３．８　ＫＩ２　テアル。更ニ、Ｑ
。

及びＱ、のエミッタ領域は互いに等しい。従って、［流
源１６によって発生される電流工□　（ここでは１５〜
２０μＡ）のうちトランジスタＱＩ導通って電流ミラー
２２の入力２４に至る部分は、電流ミラー２２によって
トランジスタＱ４のコレクタに実質上等しい電流に反映
される。

出力段１４は、一対の出力トランジスタＱ、、Ｑ。

を含み、そのエミッタ及びコレクタ電極は電源の正及び
負電位間に直列に結合される。こうして、トランジスタ
Ｑ！　　（ここではＰＮＰトランジスタ）のエミッタ電
極は電源の＋Ｖ電位に接続され、そのコレクタ電極はト
ランジスタＱ６のコレクタ電極と一緒に出力端子５２に
接続される。トランジスタＱ６のエミッタ電極は電源の
負電位−Ｖに抵抗”ｓ　　（ここでは１８７Ω）を通し
て結合される。

トランジスタＱ、は電流ミラー５４の一部を成し、その
ｔ流ミラー３４はダイオード接続トランジスタＱ？　ｗ
含んでいる。トランジスタＱ、のエミッタ電極は＋Ｖに
抵抗Ｒ４（２５Ｋｉｊ）を介して結合される。トランジ
スタＱ、、Ｑ、　　のベース電極は一緒にトランジスタ
Ｑ、のコレクタ電極に接続される。

トランジスタＱ、のエミッタ領域は、トランジスタＱ、
のエミッタ領域の２５倍である。こうして、入り電流Ｉ
ａが正電位十ＶからトランジスタＱ。

のコレクタに流れると、ミラー６４の出力電流、即ちＱ
ｓのコレクタから流れる電流は２５Ｉａとなる。コンデ
ンサＣ，（５３ｐＦ）はトランジスタＱ６のベース及び
コレクタ電極間に接続され、そのコンデンサＣ２はコン
デンサＣｔ（２２０ｐＦ）　　と共に回路１０に対し高
周波安定性を与える。トランジスタＱ、のコレクタはト
ランジスタＱ、のコレクタに接続される。トランジスタ
Ｑ、のエミッタは電源の負電位−Ｖに抵抗Ｒｓ’Ｓ’通
して結合される。

出力段１４への入力、即ちライン２５　、５０は夫々ト
ランジスタＱ、　、　Ｑ、　　のベース電極に結合され
る。

トランジスタＱ、のエミッタ領域はトランジスタＱ７の
エミッタ領域の２倍で、トランジスタＱ６のエミッタ領
域はトランジスタＱ７のエミッタ領域の４倍である。

動作について説明する。最初に、トランジスタＱ１のベ
ース電極がトランジスタＱ、のベースを極に比較して少
し負にされる状態を考える。この状態においては、トラ
ンジスタＱ、のコレクタに流れる電流はトランジスタＱ
、のコレクタ電極流れる電流よりも大きくなる。電流ミ
ラー２２は、トランジスタＱ、を流れる電流と等しい電
ｉＹ）ランジスタＱ、に流丁ように作用する。この電流
をトランジスタＱ、のコレクタに流すため、バイアス電
流がトランジスタＱ６のベースから引き出されるように
作用し、その結果、トランジスタＱ６は不導通状態にバ
イアスされる。しかし、トランジスタＱ、のベースにあ
る電圧が発生され、トランジスタＱ、を導通状態にバイ
アスし、電流Ｉａが抵抗Ｒ８に流れる。ここで、ル、を
流れる電流ＩａはトランジスタＱ、ヲオフにバイアスす
るのには不充分であることが注目される。更に、トラン
ジスタ、Ｑ、　、　Ｑ、　　のエミッタの面積の比が２
５対１であるので、電流２５Ｉａ（抵抗Ｈ，，（２５ｍ
）のため大きい）が負荷１３に流れ、端子６２の電圧が
正になる。一方、トランジスタＱ、のベース電極の電圧
がトランジスタＱ２のベースの電圧よりも正であるとき
、トランジスタＱ、のコレクタに流れる電流はトランジ
スタＱ、のコレクタに流れる電流よりも大きい。更に、
電流ミラー２２は、トランジスタＱ４のコレクタにトラ
ンジスタＱ１のコレクタを流れる電流と等しい電流Ｚ導
くので、トランジスタＱ６のベースに充分な電流が流れ
る。

更に、トランジスタＱ６のコレクタを流れる電流が増加
するに従って、抵抗Ｒ５の両端の電圧は急速に上昇【−
てトランジスタＱｓ　ｗ不導通状態にバイアスする。こ
うして、トランジスタＱ６を流れる電流は負荷から引き
出され、出力端子′５２の電圧を負にする。ここで、ト
ランジスタＱ６のベースへの一定バイアス電流に対して
トランジスタＱ６は所定量のコレクタ電ｉ’ｖ流丁ので
、抵抗比、の作用は電流利得を増大させることである。

トランジスタＱ、は実質上不導通であるので、必要とさ
れるコレクタ電流は負荷１５かも流れなければならない
。換言すれば、トランジスタＱ６のベースへの一定バイ
アス電流に対して抵抗ａ、が存在しない場合、必要とな
るコレクタ電流は負荷１３からの部分とトランジスタＱ
、からの部分から成るであろ５゜抵抗Ｒ１がトランジス
タＱｓ　１１１：不導通の方向にバイアスすることによ
り、トランジスタＱ６（そのベースへの一定電流に対し
て）は、トランジスタＱ、がより導通した状態であると
した場合よりも負荷１３かも電流を多く引き出丁。従っ
て、抵抗Ｒ８の作用は、出力段１４の電流利得１ｆ！：
増大させることになる。電流がトランジスタＱ。

から負荷１３に流れるとき利得が与えられる。その理由
は、トランジスタＱ、はミラー２２からの七ノベース電
極の電圧によって制御されるからである。この点に関し
、トランジスタＱ６はエミッタ接地段として、トランジ
スタＱ、はベース接地段として考えることができる。い
ずれにしても、トランジスタＱ６が導通し曵いるとき、
抵抗Ｒ８の両端の穀大電圧は５０乃至４ＱｍＶとなる。

こうして、十ｖ及び−７間の電圧は１．０ボルト程に小
さくなる。ここで、トランジスタＱａ　、Ｑｓ　　のベ
ース電極へのバイアス電流は定電流源１６によって決定
され、従って、公称電源電圧の動作範囲にわたって電源
電圧の影響を受けないことが注目される。更に、トラン
ジスタＱ、のベースへのバイアス電流はトランジスタＱ
８へのベース・バイアス電流によって制御されるので、
トランジスタＱ。

のベースへのバイアス電流も電流源１６によって発生さ
れる電流によって決定され、従って、公称電源電圧の動
作範囲にわたって電源電圧の変動によって実質上影響を
受けない。

以上、本発明を実施例に従つ工説明したが、本発明の範
囲内において他の実施例が可能であることは当業者には
明らかである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による層幅回路の回路図である。（外５名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）一対のトランジスタであって、それらのコ
レクタ電極が一緒に出力端子に接続され、エミッタ電極
が電源に結合される一対のトランジスタと、（ｂ）電流源と、（ｃ）前記電流源によって発生される電流に応答して、
入力信号に従って前記一対のトランジスタのベース電極
にバイアス電流を確立し、そのバイアス電流が、電流源
によって発生される電流によって決定されるとともに、
公称動作電圧範囲にわたって、電源の変動と実質上無関
係のバイアス電流確立装置と、から構成される電気回路。
（２）前記バイアス電流確立装置が、第３のトランジス
タを含み、そのエミッタ電極が前記一対のトランジスタ
の第１トランジスタのエミッタ電極に結合され、そのコ
レクタ電極が一対のトランジスタの第２トランジスタの
ベース電極に結合され、また前記電流源によって発生さ
れる電流を前記入力信号に従って選択的に第３トランジ
スタのベース電極と第１トランジスタのベース電極とに
分割する装置を含む特許請求の範囲第１項記載の電気回
路。
（３）前記第１及び第３トランジスタのエミッタ電極と
前記電源との間に抵抗が結合される特許請求の範囲第２
項記載の電気回路。
（４）前記電源と第２トランジスタのベース電極及び第
３トランジスタのコレクタ電極の両方との間に結合され
るｐ−ｎ接合を有する特許請求の範囲第３項記載の電気
回路。
（５）前記ｐ−ｎ接合及び一対のトランジスタの第２ト
ランジスタが、電流ミラーを供給するように結合され、
前記第２トランジスタのコレクタを流れる電流がｐ−ｎ
接合を流れる電流の倍数である特許請求の範囲第４項記
載の電気回路。