JPS6213110A - 能動負荷回路 - 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】 〔概要〕 差動増幅器の能動負荷、定電流源（電流バイアス回路）
として多用されているカレン１ミラ一回路の電流バラン
スと増幅率を改善した回路において、寄生トランジスタ
による基板への漏洩電流を防止する回路を提起する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は差動電流増幅回路の負荷に用いられる能動負荷
回路に関する。

この回路はカレントミラー回路を含め、カレントミラー
回路は演算増幅器や、オーディオ用電力増幅器、前置増
幅器等の集積回路に広く用いられている。

カレン［・ミラ回路ｌＪ：　１ｆｆｌ常、差動電流増幅
回路を構成するｎｐｎ　トランジスタと同一基板上に、
ｐｎｐトランンスクで形成する関係１ニラチラル構造と
なり、使用条件によりこのラテラルｐｎｐｌ□ランジス
タと基板との間に形成される畜牛ｐｎｐｌランジスタを
通して′）ｉ：４反へ漏洩型ンＡｒがンにれるごとがあ
り、改善が望まれている。

〔従来の技術〕

第２図は従来例の、電流バランスと増幅率を改善した能
動負荷回路である。

この回路は本発明人により、特願昭５７−２３３２６２
明細書に開示されたものである。

図において、作動入力ＩＮを受けるＦランジスタ対０．
、．０６と定電流源Ｉ５で差動増幅回路面を構成し、そ
れが取り込む電流１．、ｈをトランジスタ０゜〜０４お
よび定電流＃ｉ１３よりなる能動狛ｉＩ：■回路にｌｋ
シて出力電流Ｉ４を得る構成である。

ＶＣＣＩ、ＶＣＣ２は第１および第２の電源電圧である
。

トランジスタロ、〜０３はカレントミラ回路を構成し、
差動増幅回路ＤＡの能動負荷となっている。

出力トランジスタ０４のこルクタは、ベース補償用ｌ、
ランジスタ０３のエミッタに接続され、出力トランジス
タ０４のベースが負荷用トランジスタ０□のコレクタに
接続されている点が特徴である。

この回路の各ｐｎｐ　　トランジスタ０１〜０４のエミ
ッタ接地の電流増幅率をβ、エミッタ電）蚕を１．、ベ
ース電流をＩＢ、コレクタ電流を１．とし、電’１Ｍｈ
、＋８、Ｉｃの下添字の数字＋；＋：　ａ、　１ランジ
スタの番号に対応するものとする。

この回路の入出力関係は次代で与えられる。ごの式は前
記明細書に記載したように容易にう、り出できるので結
果だけを示す。

　　　Ｉｚ −２ＩＣ／β（１＋β）　　−（＋３−　　＋４）／（
Ｈβ）２・　・　・　（１） この式の右辺第１項はオフセット電流、右辺第２項の分
母は増幅率を示す。

オフセット電流り才２Ｉｃの約ｌ／β２と小さくなり、
利得は約β２と大きくなる。

従来は、ラテラルトランジスタはその構造」二、βが小
さいため、高利得の回路が得られ難かった。

またβは動作電流により変化するので、１０式導出の仮
定のように、各トランジスタのβを等しくするには、動
作電流を等しくする必要がある。従来はベース補償用ト
ランジスタ０３の動作電流が小さく、このトランジスタ
のβと他のトランジスタのβを等しくすることはテ「シ
かったが、この例ではトランジスタ０３のエミッタ電流
ＩＥ３は、出力トランジスタ０４ののコレクタ電流ｒｃ
ａに略等しくなる。従ってβをそろえやすくして、１１
　と＋２のバランスを改善している。

この回路は、ベース補償用トランジスタ０３に、負荷ト
ランジスタ０い０２のベース電流の和だけでなく、出カ
ドランジスタロ、ののコレクタ電流ＩＣ４をも流すよう
にして、電流のバランスをよくし、利得を向上すること
ができる。

しかしながら、この回路の動作条件によってはラテラル
ｐｎｐ　　）ランジスタと基板（接地）間に形成される
寄生トランジスタＱｓがオンして漏洩電流を発生する。

第３図（１）、（２）はラテラルｐｎｐ　　トランジス
タと寄生トランジスタを説明する断面図である。

図において、ｌはｐ−５ｉ基板、２はｎ゛−埋込層、３
はｎ−エピタキシャル層、４はｐ゛−分＾１１領域、Ｃ
，Ｅはそれぞれコレクタ、エミッタでｐ゛−領域、Ｂは
ベースでｎ゛−領域である。

寄生ｐｎｐ　　）ランジスタは、（Ｅ）　、（Ｂ）　、
（Ｃ）で示したエミッタ、ベース、コレクタ領域で構成
される。

（発明が解決しようとする問題点〕 従来例の回路では、動作条件によっては基板に漏洩電流
が流れ、基板電位が上昇し回路の動作が不安定になると
いう欠点があった。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点の解決は、エミッタが相互に接続され、］ル
ルックとエミッタ間にそれぞれ第１および第２の電流（
Ｄ）、（＋２）が流れる負荷用の第１および第２のトラ
ンジスタ（Ｑ、）、（ｎ１）、（Ｑ２）と、該第１およ
び第２のトランジスタ（Ｑｌ）、（＋１２）のベースに
エミッタが接続され、該第１のトランジスタ（貼）のコ
Ｌ・フタにベースが接続されて該第１および第２のトラ
ンジスタ（Ｑ、）、（＋１２）のコＬ／クタに等しい１
ｈＡｉ（Ｉｃｌ＝　１ｃ２＝　ＩＣ）をンルずベース補
償用の第３の１−ランジスク（Ｑ３）と、エミッタに該
第１および第２の電？Ａ（Ｌ）、（ｌｚ）の差に１．ｉ
５　シた出力電流（１，）を生ずる、エミッタフォロワ
接３売された出力用の第４のトランジスタ（Ｑ４）と、 該第２のトランジスタ（Ｑ２）のコレクタと該第４のト
ランジスタ（Ｑ４）のベース間に接続された、少なくと
も１個のダイオ−１’（Ｄ）と、該第４のトランジスタ
（Ｑ４）のエミッタ負荷となる定電流源（■３）とを（
茄え、 該第４のトランジスタ（Ｑ４）のコレクタを該第３のト
ランジスタ（Ｑ３）のエミッタに接３ｈシて該第４のト
ランジスタ（Ｑ４）と該第３のトランジスタ（ＯＪ）に
ほぼ等しい電流を流すように構成してなる本発明による
能動負荷回路により達成される。

〔作用〕

トランジスタ０□のコレクタとトランジスタ０４のベー
ス間にダイオードＤを挿入して、寄生トランジスタ０．
が動作し始ぬる電圧を、ダイオードＤの順方向立ち上が
り電圧だけ−１−昇さ廿て、漏洩電圧の発生を防止する
ものである。

いま、第２図の従来回路で出力電圧をＶ。とすると、０
点の電位（ｖｏ−ＶＢＥ）がＢ点の電位（ＶＣＣＩ　　
ＶＢＥ）より上昇すると、寄生トランジスタロ、が動作
し始める。

ＶＯＶＥＥ−ＶＣＣＩ　　ＶＩＩＥ　＋ｉ、ｅ、　　　
Ｖｏ　””　Ｖｃｃ＋。

ずなわら、出力電圧ｖ０が電源電圧ＶＣＣＩより上胃す
るようになると、寄生トランジスタＯ５が動作し始め、
漏洩電流が０点より基板に流れる。

ところが、本発明によりトランジスタ０□のコレクタと
トランジスタ０４のベース間にダイオ−［Ｄ（ダイオー
ドの順方向電圧をトランジスタのＶＢＥに等しいとおく
）を挿入するごとにより、０点の電位はν。−２ＶＢＥ
となり、 ＶＯ２ＶＢＥ＝　ＶＣＣＩ−ＶＢＥ　＋ｉ、ｅ、　　　
　Ｖｏ　−ＶＣＣ１＋ＶＢＥ。

すなわち、出力電圧Ｖ。がνｃｃ＋＋　ＶＢＥより上昇
するようになって、寄生トランジスタ０．が動作し始め
ることになる。

従って、出力電圧Ｖ。、！：電源電圧ＶＣＣＩの差によ
り、ダイオードを複数個直列に接続することができる。

またダイオードはトランジスタ０４と同一分離領域内に
形成でき、製作が容易である。

〔実施例〕

第１図は漏洩電流を抑制し、かつ電流バランスと増幅率
を改善した本発明による能動負荷回路である。

図において、従来例の第２図と相違する点はトランジス
タ０４のベースとトランジスタ０□のコレクタ間にダイ
オードＤを接続したことである。

この回路においては、前記のようにラテラルｐｎｐ　　
）ランジスタと基板（接地）間に形成される寄生トラン
ジスタＯｓが動作する電圧をダイオードの立ち上がり電
圧だけ」１屏できるので、漏洩電流の発生を抑制するこ
とができる。

実施例では、ダイオードは１個接続しているが、電源と
出力の電位差によっては複数個直列に接続して効果をあ
げるようにする。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、カレントミ
ラー回路において電源と出力の電位差によって生ずる基
板への漏洩電流の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は漏洩電流を抑制し、かつ電流バランスと増幅率
を改善した本発明による能動負荷回路、第２図は従来例
の、電流バランスと増幅率を改善した能動負荷回路、 第３図（Ｄ、（２）はラテラルｌ１ｎｌ）　　１〜ラン
ジスタと寄生１−ランジスタを説明する断面図である。 図６．二おいて、 ０１．０゜は負荷トランジスタ、 ０３はへ−ス捕信用トランジスタ、 ０４は出力トランジスタ、 ■３は定電流源、 １はｐ−５ｉ基板、 ２はｎ“−埋込層、 ３はｎ−エピタキシャル層、 ４はｐ＋−分１ｉｉｌｌ領域、 Ｃ，、Ｅはコレクタ、エミッタでｐ”−ｎＭ域、Ｂはベ
ースでｎ゛−領域、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エミッタが相互に接続され、コレクタとエミッタ間にそ
   れぞれ第１および第２の電流（Ｉ＿１）、（Ｉ＿２）が
   流れる負荷用の第１および第２のトランジスタ（Ｑ＿１
   ）、（Ｑ＿２）と、 該第１および第２のトランジスタ（Ｑ＿１）、（Ｑ＿２
   ）のベースにエミッタが接続され、該第１のトランジス
   タ（Ｑ＿１）のコレクタにベースが接続されて該第１お
   よび第２のトランジスタ（Ｑ＿１）、（Ｑ＿２）のコレ
   クタに等しい電流（Ｉ＿Ｃ＿１＝Ｉ＿Ｃ＿２≡Ｉ＿Ｃ）
   を流すベース補償用の第３のトランジスタ（Ｑ＿３）と
   、 エミッタに該第１および第２の電流（Ｉ＿１）、（Ｉ＿
   ２）の差に応じた出力電流（Ｉ＿４）を生ずる、エミッ
   タフォロワ接続された出力用の第４のトランジスタ（Ｑ
   ＿４）と、 該第２のトランジスタ（Ｑ＿２）のコレクタと該第４の
   トランジスタ（Ｑ＿４）のベース間に接続された、少な
   くとも１個のダイオード（Ｄ）と、 該第４のトランジスタ（Ｑ＿４）のエミッタ負荷となる
   定電流源（Ｉ＿３）とを備え、 該第４のトランジスタ（Ｑ＿４）のコレクタを該第３の
   トランジスタ（Ｑ＿３）のエミッタに接続して該第４の
   トランジスタ（Ｑ＿４）と該第３のトランジスタ（Ｑ＿
   ３）にほぼ等しい電流を流すように構成してなることを
   特徴とする能動負荷回路。