JPS6182510A - 電圧源回路 - Google Patents

電圧源回路

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JPS6182510A
JPS6182510A JP59204854A JP20485484A JPS6182510A JP S6182510 A JPS6182510 A JP S6182510A JP 59204854 A JP59204854 A JP 59204854A JP 20485484 A JP20485484 A JP 20485484A JP S6182510 A JPS6182510 A JP S6182510A
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JP
Japan
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transistor
current
voltage
circuit
emitter
Prior art date
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Pending
Application number
JP59204854A
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English (en)
Inventor
Toshikazu Fujii
藤井 俊和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6182510A publication Critical patent/JPS6182510A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3069Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output
    • H03F3/3071Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output with asymmetrical driving of the end stage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は電圧源回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
電圧源回路として、従来第7図に示すような回路がある
。この回路は、r Analysis andDesi
gn of Analog Integrated C
1reula J@Paul R−Gray+ Rob
ert G−Mayer著” TOf(NWILEY 
& 5ONS発行の303頁に記載されている。
この回路は、トランジスタ15.14で構成されるB級
プッシェプル出力段の出力電流が零のとき、その動作電
流を決定する方法について説明されている。つまシ、ト
ランジスタ11と12によって構成される電圧源によっ
て、トランジスタ15.14を流れる電流を決定してい
る。
、定電流源10の電流Iムは、ダイオード接続のNPN
トランジスタ11、ダイオード接続のPNPトランジス
タ12、エミッタ接地のNPN トランジスタ13を通
って負電源に流れ込む。トランジスタ15のベースノー
ドは、トランジスタ11のベース及びコレクタノードに
接続されてバイアスされ、トランジスタ14のベースノ
ードはトランジスタ12のベース及びコレクタノードに
接続されてバイアスされている。出力端18は、抵抗1
6を介してトランジスター5のエミッタノードに接続さ
れ、また抵抗17を介してトランジスター4のエミッタ
ノードに接続されて出力V をとシだすことができる。
一方、入力V、は、トランジスター3のペースノードに
接続された入力端子19に加えられる。
〔背景技術の問題点〕
以上のように構成されたバイアス回路(電圧源回路)は
、簡単な構成でしかも正確に出力電流零のときの出力段
の動作電流1.を決定することができる。
しかしながら、出力段のトランジスター5゜14は、バ
イアス回路のトランジスタ11゜12よシもベース・エ
ミッタ接合面積が一般にかなシ大きいため、動作電流1
Bが大きくなる。
これを適当な電流に設定するためには、トランジスタ1
5.14のエミッタに抵抗16.17を挿入するわけで
あるが、このようにすると、出力インピーダンスを増加
させることになる。
動作電流IIを手ごろな電流に抑える他の方法として、
バイアス用のトランジスタ11.12のベース・エミッ
タ接合面積を大きくする方法があるが、寄生容量の増加
による周波数特性の劣化と素子面積増加によるコスト上
昇を招くことになる。
上記のように従来の回路は、素子面積、動作電流、出力
インピーダンスの3要素のうちいずれか1つを犠牲しな
ければならないという問題がある。
〔発明の目的〕
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、たとえばB級プツシェプル出力段の出
力電流が零であるときの動作電流の決定を、素子面積や
インピーダンスを増加させることなく、シかも動作電流
の増加やばらつき無しで行なうことのできる電圧源回路
を提供することにある。
〔発明の概要〕
この発明は、第1図、第3図、第4図に示すように、P
NP )ランノスタ41、抵抗43、NPNトランジス
タ42を直列接続するとともに、互いのトランジスタの
ベースを相手のトランジスタのコレクタに接続し、両ト
ランジスタのエミッタ間電圧を出力電圧とするものであ
る。これによって、出力電圧は、PNPトランジスタの
ベース・エミッタ電圧とNPN トランジスタのベース
・エミ、り電圧の和よりも少し小さい電圧となる。そし
て、2種のトランジスタ間のコレクタ間に接続された抵
抗の値又はこの抵抗に流れる電流の値を調整することに
より、出力電圧の値、出力インピーダンス、出力電圧の
温度系数のうちいずれか一つを細かく調整できるように
して上記目的を達成するものである。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例であシ、電源電圧vccは
、電流源40に印加される。この電流源40の出力電流
は、PNPトランジスタ41のエミッタノードに流れ込
む。トランジスタ41のコレクタノードは、NPNトラ
ンジスタ420ベースノードに接続されるとともに、抵
抗43を介してトランジスタ42のコレクタノードに接
続される。そして、トランジスタ42のエミッタノード
は、ある電位たとえば接地電位端に接続される。更にト
ランジスタ41のベースノードは、トラン・ゾスタ42
のコレクタノードに接続される。そして、出力端46は
、トランジスタ41のコレクタノードから導出される。
従って、この回路の場合、トランジスタ41のエミッタ
電位とトランジスタ42のエミ、り電位との電位差が出
力電圧v0として出力される。
今、抵抗43の値を81出力電圧をvo、PNPトラン
ジスタ41のベース・エミッタ電圧をVIIPs飽和’
KRt lap 、  NPN ) ラ:、シスp 4
2のベース・エミッタ電圧をVIIIICNs飽和電流
をINN %サーマル電圧をVτ、この回路の出力抵抗
をros  トランジスタのトランス・コンダクタンス
を1mX電流源40に流れる電流をI、とおいて、この
回路の特性を調べると次の3つの式が得られる。
・ 、。     −°−(2) ・・・・・・(3) これらの特性は、種々の回路に広範に使用できる。
それぞれ、vo、v、、9.v!IMP I Rr I
。の1℃当シの温度変化量を示す。
次に、上記各式の導出経過について説明を加える。
′(1)式の導出 第1図において、トランジスタ41.42のベース電流
を無視すると、トランジスタ41のエミッタ電流は、す
べて抵抗43を経てトランジスタ42のエミッタに流れ
る。もし、出力端46から流れ出す電流が充分小さいな
らば、トランジスタ41のエミッタ電流は電流源40の
電流へに等しい。つまシ v0= v、、N−I、−R+ lV、、、l−・−・
−(a)が得られる。
(2)式の導出 回路の低周波小信号時の等価回路は、第2図に示すよう
になる。この第2図で、rtrHr rよ。
は、それぞれNPN トランジスタ41、PNPトラン
ジスタ42の小信号入力抵抗である。今、テスト電流i
zを流し込むと、vzなる電圧が発生するものとし、’
fP’ R” KNを流れる電流を各々i1.f 、i
3と置く。電流i1とi3は、(2や1.に比べて充分
小さいので、 ix 舛−1m j)、 # 1/mt+、  −(d
)r□+ Rr rrrpの経路で電圧を加算すると、
vx= vN−R−12−vP= vN−vP−RNi
x ……(e)(、)式に(d)式を代入すると、 両辺を<、で割ると、出力抵抗が得られとして、先の(
2)式が得られる。
(3)式の導出 (3)式は、先の(、)式を温度でで偏微分することに
よって直ちに得られる。
第3図は、この発明の特性式(1)を利用したB級デッ
シ二ゾル出力回路であシ、従来の問題点を解決している
即ち、破線で囲む本発明の回路に対して、入力トランジ
スタ52のコレクタノードが、トランジスタ42のエミ
ッタノードに接続される。
NPN )ランソスタ53とPNP )ランソスタ54
のエミッタは共通に出力端55に接続される。
そしてトランジスタ54の;レクタは負電源に接続され
、ベースはトランジスタ52のコレクタに接続される。
またトランジスタ53のコレクタは正電源に接続され、
ベースはトランジスタ41のエミッタに接続されている
。入力信号は入力端子51から入力される。
上記の回路によると、定電流源40の電流工。は、トラ
ンジスタ41,42.52を経て負電源に流れ込むが、
このとき、ノード56゜57間に発生する電圧は、トラ
ンジスタ41と42のベース・エミッタ間電圧の和よシ
も少し小さくなる。
今、トランジスタ54の飽和電流は、トランジスタ41
のm倍、トランジスタ53の飽和電流は、トランジスタ
42の飽和電流のn倍とすれば、出力段のクィ二セント
電流値■。は抵抗43の値を調整して容易に適切な値に
することができる。即ち、抵抗43の値をRとすると、
次の関係が成シ立つ。
ここでvTはサーマル電圧である。
このように、この発明を用いれば、出力抵抗、素子面積
を増すことなく、容易にB級ブツシュデル出力段のクィ
二セント電流を任意の値に調整できる。
次に上記(4)式の導出過程を説明する・。
(4)式の導出 各記号の意味は社記の説明のものと等しいとし、NPN
 トランジスタの飽和電流をI、NI PNPトランジ
スタの飽和電流をよりPと置く。バイアス回路での電圧
を加算すると、ノード56とノード57間に発生する電
圧vBrAsは、vl1rA11−vIIK42+lv
a!1411  ’C・R45”・・”(h)出力段ト
ランジスタのベース・エミッタ電圧を加算すると、この
ベース間に発生する電圧Vl1mは、 ” = vBzss +I v11541 =” (j
)VB!lとvBIAIIは、等しくなくてはならない
@0)式から(4式を引くと、 ・・・・・・に) この(ホ)式をR43について整理すると、先の(4)
式  □が得られる。
第4図はこの発明の(2)式の特性を利用した例である
この回路では、ノード61に正電源を接続し、” ノー
ド61とトランジスタ4ノのエミ、り間に抵抗62を挿
入し、トランジスタ42のエミッタノード63を固定電
位たとえば接地レベルに接続している。この回路におい
て、トランジスタ41のベース・ エミッタ電圧t−v
BIi、41、トランジスタ42のベース・エミッタ電
圧をvIIE4□とし、抵抗62の大きさをR6□、抵
抗430太きさをR41とし、ノード61とノード63
間の電圧をvl、ノード46とノード63間の電圧をv
oとすると、Voの喧は次のようになる。
・・・・・・(5) このとき、トランジスタ41のエミッタから、ノード6
3側をみたときの小信号抵抗r は、(2)式に示す通
9であるので、vxから■。への電圧利得Avは次式の
ようになる。
(2)式によれば、トランジスタ41.42のトランス
・コンダクタンスを1mとしたとき、gm’ R4,=
 2のとき小信号抵抗r0は零になシ、これによってA
vも零になる。つまシ、抵抗43の両端にかかる電圧を
サーマル電圧V?の2倍に等しい電圧になるように、抵
抗43の大きさ又は抵抗62の大きさを調整すれば、印
加電圧vrが微小変化しても出力電圧v0は全く変化し
ない定電圧源を作ることができる。
次に、上記(5)式、(6)式の導出過程について説明
を加える。
(5ン式の導出 各記号は、上記説明のものと対応させて説明する。抵抗
62を流れる電流Ixは、 エエなる電流が本回路を流れたとき発生する電圧vxは
、 ”!= ”gz42+ Iv11411  ”X’ R
45””” (’)(n)式を(、)式に代入して、v
x=v0とし、voについて整理すると、(5)式が得
られる。
(6)式の導出 第4図の回路の低周波小信号等価回路は、第5図に示す
ようになυ、これよシ、直ちに(6)式%式% 第6図は、本発明の回路の(3)式の特性を利用した回
路例である。
すなわち、大きさI2の電流が流れる定電流源72の出
力端子をノード73とし、本発明の回路のNPN トラ
ンジスタ42のエミッタを負電源または接地Vペルのノ
ード75に接続する。また、本発明の回路のPNPトラ
ンジスタ41のエミッタとノード73との間に定電圧ダ
イオード74を挿入し、エミッタフォロアを成すNPN
 トラフ)スタフ6のペースをノード73に接続スる。
そして、トランジスタ76のエミッタと、町 (□   ノーp75との間に抵抗77.711を直列
に接続し、この抵抗77.711の接続中点ノードに、
出力電圧V をとりだすためのノード79を設ける。ト
ランジスタ76のコレクタは電源に接続されるノード2
1に接続されている。
今、抵抗Xの大きさをRx1トランジスタyのペースエ
ミ、り電圧をv、y1定電圧ダイオードの両端に発生す
る電圧をVDとし、値2の温度係  aZ 数をτaTで表わすことにすれば、voの値は次のよう
になる。
この温度係数を調べてみる。
(但し、X # )’は60〜70の適当な数字を意味
し、2は任意の値例えばvoを示す。)O〜4 mV/
 C程度であるので、もし本発明の回路が、−2mV/
 ℃〜−6mV/ C程度の温度特性になれば、出力V
の温度変化はほぼ零にすることができる。本発明の回路
の温度特性は、電流源72の温度特性と抵抗43の温度
特性と、それらの値で決定され、−2mV/℃〜−6m
V/℃程度が得られるので、抵抗43の値を調整するこ
とによりて、出力V。の温度変化をほぼ零にするととが
できる。
次に、上記(7)式、(8)式の導出過程について説明
を加える。
第6図の回路において、トランジスタ4ノのエミッタと
ノード75の間に発生する電圧Vアとすると、 ”y=vnz42+IV+Batl−”r”4.s  
・・曲(1’)ノード73とノード75の間の電圧vU
は、VU= vY+ VD  −・・(q)従って、ト
ランジスタ76のエミッタ電圧VWは、vw=VU−V
Bffi76・曲・(r)出力電圧v0は、vwを抵抗
77、’/IIで分割したものであるので、 ここで、(p) 、 (q) 、 (r)式を(s)弐
に代入すれば、(7)式が得られる。
(8)式の導出 上記(7)式を温度(T)で偏微分し、両辺をvoで割
ると(8)式が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、トランジスタ
41,42、抵抗43に流れる電流値、抵抗43の値を
調整することによシ、そこに発生する電圧の値、出力抵
抗、温度係数を細かく選択でき、従来回路と組み合せて
、又は従来回路に置きかえて、電圧源・バイアス回路の
特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は、
第1図の回路の低周波小信号等価回路を示す図、 第3図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第4図は
この発明の更に他の実施例を示す回路図、 第5図は第4図の回路の小信号等価回路を示す図、 第6図はこの発明の更にまた他の実施例を示す回路図、 第7図は従来の電圧源回路を示す回路図である。 40・・・電流源、41・・・PNP トランジスタ、
42・・・NPN トランジスタ、43・・・抵抗。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図   
   第2図 第3 荀 第6図 第7ワ 特許庁長官  志 賀    学   殿1、事件の表
示 特願昭59−204854号 2、発明の名称 電圧源回路 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 (307)株式会社 東芝 4、代理人 7、補正の内容 明細書の第2頁第1行乃至第5行目に「この回路は・・
・ている。」とあるのを、「この回路は、アナ2イジズ
・アンド番デディン6オプ・アナログ・インチグレイテ
ッド・ナーキット(Analysis  and  D
esign  of  Analog  Integr
atedCircuits)、 ポール・アール−グレイ、ロノ?−)−/−・メイヤー
(Paul RIIGray、Robert GaMe
yer )著、ジョンワイリー・7 y P ・f y
 、e (JOHN WILEY & 5ON8)発行
の文献、303頁に記載されている。」と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. PNPトランジスタのコレクタが抵抗を介してNPNト
    ランジスタのコレクタに接続され、前記PNPトランジ
    スタのベースが直接又は抵抗を介して前記NPNトラン
    ジスタのコレクタに接続され、前記NPNトランジスタ
    のベースが直接又は抵抗を介して前記PNPトランジス
    タのコレクタに接続されて成り、前記PNPトランジス
    タ及びNPNトランジスタのエミッタコレクタ系路に電
    流を流す手段を有し、前記2種のトランジスタのエミッ
    タ間に発生する電圧を出力電圧とするように構成したこ
    とを特徴とする電圧源回路。
JP59204854A 1984-09-29 1984-09-29 電圧源回路 Pending JPS6182510A (ja)

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JP59204854A JPS6182510A (ja) 1984-09-29 1984-09-29 電圧源回路

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JP59204854A JPS6182510A (ja) 1984-09-29 1984-09-29 電圧源回路

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ID=16497493

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002542700A (ja) * 1999-04-16 2002-12-10 ザット コーポレーション 改良型演算増幅器出力段

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002542700A (ja) * 1999-04-16 2002-12-10 ザット コーポレーション 改良型演算増幅器出力段
JP4718016B2 (ja) * 1999-04-16 2011-07-06 ザット コーポレーション 改良型演算増幅器出力段

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