JP2830516B2 - 電流比較器 - Google Patents

電流比較器

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JP2830516B2
JP2830516B2 JP17193691A JP17193691A JP2830516B2 JP 2830516 B2 JP2830516 B2 JP 2830516B2 JP 17193691 A JP17193691 A JP 17193691A JP 17193691 A JP17193691 A JP 17193691A JP 2830516 B2 JP2830516 B2 JP 2830516B2
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transistor
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仁 野村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒステリシス特性を有
する電流比較器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電流比較器は、図4に示
すような回路構成を有していた。すなわち図4におい
て、入力電流I1 およびI2 は、それぞれ電流−電圧変
換回路41aおよび電流−電圧変換回路41bに入力さ
れ、それぞれ電圧V1 および電圧V2 に変換され、差動
増幅器42に入力され、この差動増幅器42の出力Vod
はコンパレータ43の反転入力端子44に入力され、基
準電圧VR と比較して出力VO を得る構成を有してい
た。
【0003】また、抵抗47はコンパレータ43の非反
転入力端子45と出力端子46との間に接続され、抵抗
48はコンパレータ43の非反転入力端子45と基準電
圧VR との間に接続され、全体としてヒステリシス特性
を有する電圧比較器を構成していた。
【0004】さらに電流−電圧変換回路41a,41b
には、一般に良く知られた図5に示すような回路構成が
用いられる。すなわち図5において、オペアンプ51の
反転入力端子53と出力端子55との間に接続された抵
抗52で入力電流Iは電圧に変換され、オペアンプ51
の非反転入力端子54には直流電圧VDCが印加され、出
力電圧V=VDC−I×Rが得られる構成を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電流比較器は、2つの入力電流を比較するためにまず電
流−電圧変換回路41a,41bにより電圧に変換した
後、差動増幅器42により差動増幅し、しかる後、コン
パレータ43を用いて基準電圧VR と比較しなければな
らず、回路が複雑で部品点数が多いため、消費電力が大
きく、IC化に不向きであるという問題があった。ま
た、抵抗52を用いて電流−電圧変換を行っているた
め、入力電流が小さい場合には、高抵抗が必要となり、
また入力電流が大きい場合には低抵抗が必要となり、入
力電流の範囲が広い場合には、抵抗を切り換えなければ
ならないという問題があった。さらに温度や電流の変動
に対して安定であるためには、温度変動,電源変動のな
い基準電圧源が必要であるが、これらを同時に満足する
基準電圧源は高価であり、容易に得られないという問題
があった。
【0006】したがって本発明は、このような従来の問
題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力
が小さく、IC化も容易で入力電流範囲が広く、温度変
動,電源変動に対して安定な電流比較器を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による電流比較器は、コレクタとベース
とが接続され、エミッタが接地された第1のトランジス
タと、ベースが第1のトランジスタのベースに接続さ
れ、エミッタが接地された第2のトランジスタと、コレ
クタとベースとが接続され、エミッタが接地された第3
のトランジスタと、ベースが第3のトランジスタのベー
スに接続され、エミッタが接地された第4のトランジス
タと、第1のトランジスタのコレクタと第4のトランジ
スタのコレクタとが接続された第1の入力端子と、第2
のトランジスタのコレクタと第3のトランジスタのコレ
クタとが接続された第2の入力端子と、第1の入力端,
第2の入力端および出力端を有し、第1の入力端が第1
の入力端子に接続され、第2の入力端が第2の入力端子
に接続され、出力端が出力端子に接続された出力回路と
を備え、第2のトランジスタのエミッタ領域の面積と第
1のトランジスタのエミッタ領域の面積との比と、第4
のトランジスタのエミッタ領域の面積と第3のトランジ
スタのエミッタ領域との比とは、それぞれ1より大きい
値を有する構成としたものである。
【0008】
【作用】本発明においては、電流比較器をダイオード接
続されたトランジスタとベース共通のトランジスタとで
構成される2組みのカレントミラ−回路と、出力回路と
で構成しているので、回路構成が簡単で構成要素も少な
くなく、IC化が容易なため、消費電力が大きく、IC
化に不向きであるという問題が解消する。また、IC内
では素子間の整合性が極めて良いことから入出力特性の
閾値やヒステリシス幅がトランジスタのエミッタ領域の
面積比のみで決定されるので、温度変化がなく、さらに
カレントミラ−回路の特性は接地を基準に得られるの
で、電源変動の影響を受けず、温度変動,電源変動に対
して安定なものが容易に得られないという問題が解消す
る。また、カレントミラ−回路は一般に6桁以上の広い
電流範囲で安定して動作することが知られており、入力
電流範囲が広くなると、抵抗を切り換えなくてはならな
い不都合が解消する。
【0009】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は本発明による電流比較器の一実施例に
よる回路構成を示す図である。同図において、コレクタ
とベースとを接続し、エミッタを接地したNPNトラン
ジスタ11と、このNPNトランジスタ11のベースと
ベースを接続したNPNトランジスタ12と、コレクタ
とベースとNPNトランジスタ12のコレクタを接続し
エミッタを接地したNPNトランジスタ13と、コレク
タとNPNトランジスタ11のコレクタを接続しベース
をNPNトランジスタ13のベースと接続しエミッタを
接地したNPNトランジスタ14と、出力回路17とを
有し、NPNトランジスタ11のコレクタが入力端子1
5と出力回路17の入力端子18とに接続され、NPN
トランジスタ13のコレクタが入力端子16と出力回路
17の入力端子19に接続され、NPNトランジスタ1
2のエミッタ領域の面積とNPNトランジスタ11のエ
ミッタ領域の面積との比と、NPNトランジスタ14の
エミッタ領域の面積とNPNトランジスタ13のエミッ
タ領域の面積との比とは、それぞれ1より大きい値を有
する構成となっている。
【0010】このように構成された電流比較器におい
て、NPNトランジスタ12とNPNトランジスタ11
とのエミッタ領域の面積比をn2/n1(>1),NPN
トランジスタ14とNPNトランジスタ13とのエミッ
タ領域の面積比をn4/n3(>1)とする。
【0011】まず、入力電流I1 が入力電流I2 より
大きい、すなわちI1 >I2 の場合を考える。このと
き、NPNトランジスタ11がオンし、NPNトランジ
スタ11とベース共通でカレントミラ−回路を構成して
いるNPNトランジスタ12は、(n2/n1)×I1 な
る電流を流そうとするが、I1>I2 なので、ΔI2=
(n2/n1)×I1−I2 なる電流不足分ΔI2 を出力
回路17から取り出そうとするので、ΔI2 なる電流が
生ずる。また、NPNトランジスタ13とNPNトラン
ジスタ14とは、共にオフであり、ΔI1=0である。
【0012】次に入力電流I1 が入力電流I2 より小
さい、すなわちI1<I2 の場合を考える。このとき
は、前述したの場合と逆にNPNトランジスタ11お
よびNPNトランジスタ12はオフ,NPNトランジス
タ13およびNPNトランジスタ14はオンとなる。N
PNトランジスタ14は、(n4/n3)×I2 なる電流
を流そうとするが、I1<I2 なので、ΔI1=(n4/
n3)×I2−I1なる電流不足分ΔI1を出力回路17か
ら取り出そうとするので、ΔI1なる電流が生ずる。ま
た、ΔI2=0となる。
【0013】次に前述した→および→の各遷移
領域を考える。の状態から入力電流I1 が減少し、I
1=(n1/n2)×I2なる電流値を下回ると、NPNト
ランジスタ13がオン→NPNトランジスタ14がオン
→NPNトランジスタ11がオフ→NPNトランジスタ
12がオフとなり、の状態となる。→の場合、入
力電流I1 が増加し、I1=(n4/n3)×I2なる電流
値を上回ると、NPNトランジスタ11がオン→NPN
トランジスタ12がオン→NPNトランジスタ13がオ
フ→NPNトランジスタ14がオフとなり、の状態と
なる。出力回路17は、ΔI1およびΔI2を検出できれ
ばよいので、例えば図2のような回路構成で容易に実現
できる。
【0014】図2において、PNPトランジスタ21,
22と定電流源23,24,25は良く知られた差動入
力段を構成しており、入力電流ΔI1と入力電流ΔI2と
の差をNPNトランジスタ26と負荷である定電流源2
7とで電圧に変換し、出力VO を得る構成となってい
る。の場合、ΔI2>0,ΔI1=0であるから、PN
Pトランジスタ21がオン、したがってPNPトランジ
スタ22,NPNトランジスタ26がオフし、出力VO
は電源電圧近くまで上がり、「H」レベルとなる。の
状態の場合は逆にΔI1>0,ΔI2=0となるので、P
NPトランジスタ21がオフ、したがってPNPトラン
ジスタ22,NPNトランジスタ26がオンし、出力V
O は接地電位まで下がり、「L」レベルとなる。
【0015】図3は入力電流I2 を一定とし、入力電流
I1を変化させたときの入出力特性を示したものであ
る。同図から明らかなように入力電流I1が増加して行
くときの閾値31は(n4/n3)×I2であり、入力電
流I1が減少して行くときの閾値32は(n1/n2)×
I2となり、ヒステリシス幅((n4/n3)−(n1/n
2))×I2なるヒステリシス特性を有する。
【0016】なお、前述した実施例においては、4つの
NPNトランジスタを用いた場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、PNPトラン
ジスタで置き換えられるので、入力電流は流れ込む場合
ばかりではなく、流れ出すような場合にも適用できるこ
とは勿論である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
路構成が簡単で部品点数も少ないので、消費電力が小さ
く、容易にIC化できるという極めて優れた効果が得ら
れる。また、回路が素子間の整合性を利用するカレント
ミラ−回路を基本構成要素としているので、温度変動,
電源変動に対して安定で入力電流範囲も広くなるという
極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による電流比較器の一実施例による回
路構成を示す回路図である。
【図2】 図1の出力回路の回路構成を示す回路図であ
る。
【図3】 本発明による電流比較器の実施例の入出力特
性を示す図である。
【図4】 従来の電流比較器の回路構成を示す回路図で
ある。
【図5】 従来の電流比較器の電流−電圧変換回路の回
路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
11 NPNトランジスタ 12 NPNトランジスタ 13 NPNトランジスタ 14 NPNトランジスタ 15 入力端子 16 入力端子 17 出力回路 18 出力回路17の入力端子 19 出力回路17の入力端子 20 出力端子 31 閾値 32 閾値

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタとベースとが接続され、エミッ
    タが接地された第1のトランジスタと、ベースが前記第
    1のトランジスタのベースに接続され、エミッタが接地
    された第2のトランジスタと、コレクタとベースとが接
    続され、エミッタが接地された第3のトランジスタと、
    ベースが前記第3のトランジスタのベースに接続され、
    エミッタが接地された第4のトランジスタと、前記第1
    のトランジスタのコレクタと前記第4のトランジスタの
    コレクタとが接続された第1の入力端子と、前記第2の
    トランジスタのコレクタと前記第3のトランジスタのコ
    レクタとが接続された第2の入力端子と、第1の入力
    端,第2の入力端および出力端を有し、前記第1の入力
    端が前記第1の入力端子に接続され、前記第2の入力端
    が前記第2の入力端子に接続され、前記出力端が出力端
    子に接続された出力回路とを備え、前記第2のトランジ
    スタのエミッタ領域の面積と第1のトランジスタのエミ
    ッタ領域の面積との比と、第4のトランジスタのエミッ
    タ領域の面積と第3のトランジスタのエミッタ領域との
    比とは、それぞれ1より大きいことを特徴とする電流比
    較器。
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