KR930001291B1 - 캐스코드 전류원 장치 - Google Patents

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엔. 브이. 필립스 글로아이람펜파브리켄
아이. 엠. 레르너
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Abstract

내용 없음.

Description

캐스코드 전류원 장치
제1도는 본 발명에 따른 캐스코드 전류원 장치.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 출력 3 : 부전원 공급단자
4 : 입력단자 5 : 정전원 공급단자
본 발명은 제1단자와 공통 제2단자 사이에서 직렬로 장치된 콜렉터-에미터 통로를 가진 제1 및 제2트랜지스터를 구비하며, 다이오드를 연결되어 있으며 베이스가 제2트랜지스터의 베이스에 연결되어 있고 에미터가 공통 제2단자에 연결된 제3트랜지스터를 구비하는 캐스코드 전류원 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 캐스코드 전류원 장치는 집적회로에서 사용될 수 있으며, 본원과 동시에 출원하는 특허출원에서 기술된 형태의 증폭기회로에 적당하게 사용될 수 있다.
상기와 같은 전류원 장치는 미합중국 특허 제4,345,217호의 제2도에 공지되어 있다. 제2트랜지스터의 콜렉터 전류는 다이오드로 연결된 트랜지스터를 상기 제2트랜지스터의 베이스-에미터 접합과 병렬로 연결하여 만들 수 있다. 그리고 제2트랜지스터의 콜렉터 전류는 제1트랜지스터의 콜렉터-에미터 통로를 통해 흐르며, 제1트랜지스터의 베이스 전압은 기준전압상태에 있다. 상기의 기준전압으로 인해, 제2트랜지스터 콜렉터-에미터 전압은 일정하게 된다. 특히 상기 기준전압은 일반적으로 제2다이오드 연결 트랜지스터를 제1다이오드 연결 트랜지스터와 직렬로 배치하여 발생되며, 상기 제2다이오드 연결 트랜지스터의 베이스는 제1트랜지스터의 베이스에 연결된다, 그래서 제2트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압은 하나의 베이스-에미터 전압과 같다. 상기 장치의 결점은, 제2트랜지스터의 콜렉터가 신호입력으로 사용될 경우, 제1트랜지스터의 콜렉터에서 얻을 수 있는 가장 낮은 전압은 베이스-에미터 전압 즉, 제2트랜지스터의 콜렉터-에미터 통로를 통해 나타나는 전압과 제1트랜지스터의 포화전압의 합과 같다. 그러나 최대의 전압스윙을 얻기 위해서, 제2트랜지스터의 콜렉터 전압은 가능한한 낮아야 한다. 이러한 것은 전류원 장치가 낮은 공급전압에 사용되었을때 특히 중요하다.
상기 장치의 다른 결점은 다이오드로 연결된 트랜지스터와 제2트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압의 차이로 인해, 제2트랜지스터를 통해 흐르는 전류는 다이오드형 트랜지스터를 통해 흐르는 전류와 정확히 같지 않다는 것이다. 그래서, 본 발명의 목적은 상기에서 언급된 결점을 갖지 않는 캐스코드 전류원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서, 캐스코드 전류원 장치는 제1입력 전류 통로를 구비하며, 상기 통로는 제3단자와 공통 제2단자 사이에서 다이오드로 연결된 제4트랜지스터와 다이오드형 제5트랜지스터의 콜렉터-에미터통로가 직렬로 연결되어 있고, 또한 제2전류통로를 구비하며 상기 통로는 제4트랜지스터의 베이스에 연결된 제4단자와 공통 제2단자 사이에서, 제6트랜지스터의 베이스-에미터 통로와 저항 및 제3트랜지스터의 베이스-에미터 통로가 직렬로 연결되어 있고, 상기 제3트랜지스터의 베이스는 제5트랜지스터의 베이스에 연결되어 있으며, 제1트랜지스터의 베이스는 제3트랜지스터로부터 먼쪽으로 있는 저항단자에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 장치에 있어서, 제2트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압은 제2전류통로에서 저항을 통해 흐르는 전압과 같다. 상기 저항을 통해 흐르는 전압은 하나의 베이스-에미터 전압보다 낮게 만들어질 수 있다. 따라서, 제1트랜지스터의 콜렉터는 아주 낮은 전압으로 구동될 수 있다. 또한, 상기 저항을 통해 흐르는 전압은 제5트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압과 같기 때문에 제2트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압은 입력전류 통로의 제5트랜지스터 콜렉터-에미터 전압과 같으며, 또한 베이스-에미터 전압과 같다. 그래서, 제2 및 제5트랜지스터를 통하는 전류사이의 비율은 상기 트랜지스터의 에미터영역 사이의 비율에 의해 정확하게 한정된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 예를들어 상세히 설명하기로 한다.
장치는 캐스코드에 연결된 트랜지스터(T1,T2)를 구비하며, 상기 트랜지스터의 콜렉터-에미터 통로는 출력단자(2)와 현재 접지상태인 부전원 공급단자(3) 사이에서 직렬로 연결되어 있다. 부하는 단자(2)에 연결될 수 있다. 또한 장치는 입력단자(4)와 전원공급단자(3) 사이에서 다이오드형 트랜지스터(T4)와 다이오드형 트랜지스터(T5) 및 트랜지스터(T6)의 콜렉터-에미터 통로가 직렬로 연결된 입력통로를 가진 전류미러회로를 구비한다. 전류원(I1=I)은 입력단자(4)와 정전원 공급단자(5)에 연결되어 있다. 전류미러회로는 정전원 공급단자(5)와 부전원 공급단자(3) 사이에서 트랜지스터 (T7)의 콜렉터-에미터 통로와 저항(R1=R)이 직렬 연결된 제2전류통로를 구비하며, 상기 트랜지스터(T7)의 베이스는 트랜지스터(T4)의 베이스에 연결되며, 상기 트랜지스터(T8)의 베이스는 트랜지스터(T6)의 베이스와 트랜지스터(T2)의 베이스에 연결되어 있다.
만약 트랜지스터(T4,T5,T6)의 에미터영역이 예를들어 트랜지스터(T7,T8)의 에미터영역보다 2배만큼 크다면, I/2와 같은 전류가, 트랜지스터(T4,T7)의 공통 베이스와 트랜지스터(T6,T8)의 공통 베이스때문에 제2전류통로에서 흐른다. 트랜지스터(T4,T7)가 같은 베이스 전압을 갖기 때문에, 상기 공통 베이스와 입력전류통로의 부전원 공급단자(3) 및 제2전류통로 사이의 전압은 같다. 그래서 다음 방정식이 상기 장치에서 활용된다.
Figure kpo00001
여기서 VBE는 연관된 트랜지스터의 베이스-에미터 전압이며, VCET6는 트랜지스터(T6)의 콜렉터-에미터 전압이고, VR은 저항(R1)을 통해 흐르는 전압이다. 전류사이의 비율과 트랜지스터(T4,T5,T7,T8)의 베이스-에미터 전압은 같다. 따라서 제(1)식에서 다음과 같은 관계가 성립된다.
Figure kpo00002
만약 예를들어 트랜지스터(T1,T2)의 에미터영역이 트랜지스터(T4,T5,T6)의 에미터영역보다 2배 정도크다면, 트랜지스터(T1,T2)를 통해 흐르는 전류는 입력전류통로의 전류보다 2배정도 커질 것이다. 또한, 트랜지스터(T4)의 베이스와 부전원 공급단자 (3) 사이의 전압은 다음식을 만족한다.
Figure kpo00003
전류사이의 비율과 트랜지스터(T4,T5,T7,T1)의 에미터영역사이의 비율 때문에 (2)식에서 다음 관계가 성립한다.
Figure kpo00004
콜렉터-에미터 전압이 같기 때문에, 트랜지스터(T1,T6)에서 전류사이의 비율은 단지 에미터영역 사이의 비율에 의존한다. 따라서 본 실시예에서는 트랜지스터(T2)의 전류는 트랜지스터의 전류보다 정확히 2배가 크다. 또한 트랜지스터(T1)의 베이스전압은 일정하다. 왜냐하면, 약 I/2의 일정한 전류가 저항 및 트랜지스터(T8)의 직렬연결을 통해 흐르기 때문이다.
트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 전압은 방정식(2)과 방정식(4)에 따라 저항 (R1)의 저항값에 의존한다. 주어진 전류의 값에 대해, 저항치는 상기 저항을 통해 흐르는 전압이 하나의 베이스-에미터 전압보다 낮게 되도록 선택된다. 3V의 전압과 I1=100μA, R=4KΩ인 장치의 실시예에서는 에미터영역의 상기 비율에 대해 상기 전압과 트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 전압은 200mV가 된다. 상기 전압으로는 트랜지스터(T2)가 포화되지 않는다. 상기 장치가 작동할 수 있는 가장 낮은 전압 1.6V에 대해, 전류원(I1)의 전류가 공급전압의 선형함수로 증가하도록 되었을때, 전류 I1=53μA이다. 저항(R1=4KΩ)을 통해 흐르는 전압과 트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 전압은 106mV로 되며 상기 전압은 트랜지스터(T2)가 포화되지 않을 정도로 충분히 높은 전압이다. 트랜지스터(T2)의 낮은 콜렉터-에미터 전압의 큰 장점은 트랜지스터(T1)의 콜렉터 전압이 비교적 낮다는 것이다. 만약 신호전류가 트랜지스터(T2)의 콜렉터에 인가되면, 트랜지스터(T1)의 콜렉터는 트랜지스터 ( )의 콜렉터-에미터 전압에 하나의 포화전압을 합한것과 같은 가장 낮은 전압으로 구동된다.
상기 장치의 또다른 장점은 신호전류를 트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 전압과 콜렉터 전류를 크게 변화시키지 않고 인가할 수 있다는 것이다. 왜냐하면, 트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 전압이 트랜지스터(T6)의 콜렉터-에미터 전압과 같기 때문이다. 전체 신호전류는 트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 전류가 어얼리 효과로 인해 트랜지스터(T2)의 콜렉터 전류를 변화시키지 않고 트랜지스터(T1)의 콜렉터상에서 나타난다.
본 발명은 도시된 실시예에만 국한되는 것은 아니다. 예를들어 상기 주어진것과 다른 에미터영역이 사용될 수도 있고, 또한 하나 이상의 트랜지스터가 트랜지스터(T1)와 병렬로 장치될 수 있으며 그리고 NPN트랜지스터 대신에 PNP 트랜지스터가 이용될 수 있다.

Claims (3)

  1. 콜렉터-에미터 통로가 제1단자와 공통 제2단자 사이에서 직렬로 연결된 제1 및 제2트랜지스터를 구비하며, 베이스가 제2트랜지스터의 베이스에 연결되고, 에미터가 공통 제2단자에 연결되어 다이오드로 연결된 제3트랜지스터를 구비하는 캐스코드 전류원 장치에서, 상기 장치는 제3단자와 공통 제2단자 사이에서, 다이오드로 연결된 제4트랜지스터와 다이오드형 제5트랜지스터의 콜렉터-에미터 통로가 직렬로 연결된 제1입력통로를 구비하며, 제4트랜지스터의 베이스에 연결된 제4단자와 공통 제2단자 사이에서 제6트랜지스터의 베이스-에미터 통로와 저항 및 제3트랜지스터의 베이스-에미터 통로가 직렬로 연결된 제2입력통로를 구비하고, 상기 제3트랜지스터의 베이스트는 제5트랜지스터의 베이스에 연결되어 있으며, 제5트랜지스터의 베이스트는 제3트랜지스터로부터 먼쪽에 있는 저항의 단자에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스코드 전류원 장치.
  2. 제1항의 장치에서, 상기 다이오드형은 다이오드로 연결된 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 캐스코드 전류원 장치.
  3. 제1항 또는 제2항의 장치에서, 상기 저항의 저항치는 상기 저항을 통해 흐르는 전압이 트랜지스터의 베이스-에미터 전압보다 작도록 선택되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 전류원 장치.
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