JP3294909B2 - 電子スイッチ回路 - Google Patents

電子スイッチ回路

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JP3294909B2
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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、電子スイッチ回路に係
り、特にアナログ信号用の電子スイッチ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の電子スイッチ回路の一構成
例を示す図である。同図に示すように、本構成例の電子
スイッチ回路は、差動トランジスタ回路部、差動回路
部、制御回路部(それぞれ破線で図示)から構成され
る。
【0003】差動トランジスタ回路部において、1対の
トランジスタQ1 ,Q2 及びQ3 ,Q4 のエミッタはそ
れぞれ共通接続され、そのエミッタ結合点には定電流切
換用トランジスタ(スイッチング用トランジスタ)
5 ,Q6 のコレクタがそれぞれ接続される。トランジ
スタQ2 ,Q4 のコレクタは共通接続され、定電流源
(第1の定電流源)であるトランジスタQ9 のコレクタ
に接続されるとともに、出力トランジスタQ10のベース
に接続され、また、位相補償用コンデンサC1 が対GN
D間に接続される。トランジスタQ1 ,Q3 のコレクタ
はVccに接続され、ベースは切換えられるアナログ入力
信号端子IN1,IN2に接続される。
【0004】出力トランジスタQ10のコレクタはVccに
接続され、エミッタは対GND間に接続された定電流源
(第2の定電流源)I1 に接続されると共に、帰還信号
として差動トランジスタQ2 ,Q4 のベースに接続さ
れ、出力信号OUTは出力トランジスタQ10のエミッタ
に接続される出力端子から出力する。
【0005】トランジスタQ11,抵抗R7 、トランジス
タQ9 ,抵抗R6 、トランジスタQ16,抵抗R5 は電流
ミラー回路を構成し、ほぼ定電流源I0 と等しい電流を
トランジスタQ9 ,トランジスタQ16のコレクタより出
力する。ここで、トランジスタQ9 のコレクタから出力
される定電流(IQ9/C)は、トランジスタQ5 ,Q6
エミッタに結合された定電流(I3 )との関係をI3
Q9/C=2:1に設定することにより、選択された一対
の差動トランジスタのオフセット電圧を最小にすること
ができる。
【0006】差動回路部において、定電流切換用トラン
ジスタQ5 ,Q6 のエミッタは共通接続され、その結合
点に定電流源I3 がGND間に接続される。
【0007】差動回路部には、制御回路部からスイッチ
ング信号が印加され、トランジスタQ5 ,Q6 のベース
は、制御回路部のトランジスタQ19,Q21(ベース,コ
レクタが接続されてダイオードを構成する)と抵抗R1
及びトランジスタQ20,Q22(ベース,コレクタが接続
されてダイオードを構成する)と抵抗R2 を負荷とする
差動トランジスタQ12,Q13のコレクタに接続される。
【0008】差動トランジスタQ12,Q13のエミッタは
共通接続され、定電流出力トランジスタQ16のコレクタ
に接続される。トランジスタQ13のベースは、ある基準
電圧VR1の電圧が印加され、これが入力信号を切換える
スレッショルド電圧となる。トランジスタQ12のベース
は、対GNDに接続された定電流源I2 と入力用トラン
ジスタQ23のエミッタ及び入力クリップ用トランジスタ
24のエミッタに接続される。
【0009】トランジスタQ23,Q24のコレクタは共に
Vccに接続される。トランジスタQ24のベースは、トラ
ンジスタQ12のベース電位がある電圧レベル以下になら
ないようにするための電圧VR2が印加されており、VR2
はVR1より低い電圧に設定される。トランジスタQ23
ベースには、差動切換信号であるロジックレベルの信号
が印加される。
【0010】ここで、トランジスタQ23のベースに、差
動切換信号が印加され、トランジスタQ12のベース電位
がVR1よりも高くなると、トランジスタQ12がオン,ト
ランジスタQ13がオフとなり、トランジスタQ6 がオ
ン,トランジスタQ5 がオフとなる。逆に、トランジス
タQ12のベース電位がVR1より低くなると、トランジス
タQ12がオフ,トランジスタQ13がオンとなり、トラン
ジスタQ6 がオフ,トランジスタQ5 がオンとなる。従
って、差動切換信号によってアナログ入力信号端子IN
1、IN2に入力されるアナログ信号に対応して選択的
に出力端子から出力信号OUTを出力することができ
る。
【0011】図4は、図3の電子スイッチ回路を改良し
た構成例を示すものであり、主に入力信号IN1、IN
2の入力振幅レベルを拡大するためのものである。
【0012】図4に示すように、本構成例ではトランジ
スタQ5 ,Q6 のエミッタにそれぞれ抵抗R10,R11
接続されており、トランジスタQ5 ,Q6 はトランジス
タQ25,Q26(ベース,コレクタが接続されてダイオー
ドを構成する)によって電流ミラー構成となる。よって
本構成例の回路では、入力信号IN1、IN2の入力レ
ベルに対し、出力信号OUTのレベルにオフセット電圧
を発生させないようにするためにトランジスタQ12及び
トランジスタQ13のエミッタ結合点に供給する電流はト
ランジスタQ9 のコレクタ電流の2倍になる様に設定す
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図3及び図4
の様な電子スイッチ回路構成においては、まず第1にト
ランジスタQ12が飽和動作をしないように、トランジス
タQ12のベース電位をクリップするための回路であるト
ランジスタQ24を設け、クリップレベルVR2の電圧を設
定しなければならない課題がある。
【0014】第2に切換え差動数を3ステート以上に増
加させていった時、切換用回路が複雑になる課題があ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の電子スイッチ回
路は、エミッタどうしが共通接続された一対のトランジ
スタの複数を有し、前記複数の一対のトランジスタの一
方のトランジスタのコレクタには定電圧源が共通接続さ
れ且つ該一方のトランジスタのベースにはそれぞれ入力
信号が入力され、前記複数の一対のトランジスタの他方
のトランジスタのコレクタには第1の定電流源と出力用
トランジスタのベースとが共通接続され且つ該他方のト
ランジスタのベースには第2の定電流源が接続された該
出力用トランジスタのエミッタが接続された差動トラン
ジスタ回路部と、前記一対のトランジスタの共通接続さ
れたエミッタが、コレクタに各々接続された複数のスイ
ッチング用トランジスタを有し、これらの複数のスイッ
チング用トランジスタのエミッタを共通接続して第1の
抵抗を介して基準電位に接続した差動回路部と、前記複
数のスイッチング用トランジスタのそれぞれのベース
に、各スイッチング用トランジスタを選択的にオンさせ
るスイッチング信号を印加する制御回路部と、を備えた
電子スイッチ回路であって、前記制御回路部は、前記複
数のスイッチング用トランジスタの数と同数の絶縁ゲー
ト型トランジスタと、該絶縁ゲート型トランジスタに前
記第1の定電流源の2倍の定電流を供給する第3の定電
流源と、前記絶縁ゲート型トランジスタのそれぞれのソ
ースに接続された、前記第1の抵抗と同じ抵抗値の複数
の第2の抵抗と、これらの第2の抵抗が共通接続されて
コレクタ及びベースに接続されるとともにエミッタが基
準電位に接続され、且つその形状が前記スイッチング用
トランジスタと同一形状であるトランジスタと、前記絶
縁ゲート型トランジスタを選択的にオンさせる手段と、
を備え、前記絶縁ゲート型トランジスタのそれぞれのソ
ースが対応する前記スイッチング用トランジスタのベー
スに接続された電子スイッチ回路である。
【0016】
【作用】本発明は、制御回路部の複数の差動トランジス
タを絶縁ゲート型トランジスタで構成し、複数の絶縁ゲ
ート型トランジスタを複数ビットのディジタル信号によ
って切り換えるようにすることで、切り換え用回路の構
成を簡易なものとしたものである。例えば、絶縁ゲート
型トランジスタが2つの場合は逆相のCMOSインバー
タ、絶縁ゲート型トランジスタが3つ以上の場合は、複
数のロジック信号をデコードするデコーダーを用いて、
選択的に絶縁ゲート型トランジスタをオンさせることが
できる。
【0017】また、本発明は、複数のスイッチング用ト
ランジスタのエミッタを共通接続して第1の抵抗を介し
て基準電位(例えばGND)に接続し、且つ複数のスイ
ッチング用トランジスタのそれぞれのベースに前記第1
の抵抗と同じ抵抗値の第2の抵抗を接続し、更に該第2
の抵抗を共通接続してコレクタとベースとが接続された
トランジスタ(ベース,コレクタが接続されてダイオー
ドを構成する)を介して基準電位に接続することで、ス
イッチング用トランジスタのベース電位の変動を小さく
設定し、入力信号のスイッチングノイズを低減するもの
である。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
【0019】図1は本発明の電子スイッチ回路の第1実
施例を示す回路図である。図1に示すように、本実施例
の電子スイッチ回路は、差動トランジスタ回路部、差動
回路部、制御回路部(それぞれ破線で図示)から構成さ
れる。なお、差動トランジスタ回路部の構成は図3,図
4の構成と同じなので同一符号を付して説明を省略す
る。
【0020】本実施例の回路構成について、図3及び図
4の従来の構成との対比において説明する。 (1)図1に示すように、トランジスタQ5 ,Q6 のエ
ミッタ結合点に抵抗R3(第1の抵抗)を対GND(基
準電位)間に接続しており、また、トランジスタQ5
6 のベースは、抵抗R1 (第2の抵抗)、抵抗R
2 (第2の抵抗)、トランジスタQ7 (ベース,コレク
タが接続されてダイオードを構成する)を負荷とするM
OSトランジスタQ12′,Q13′による差動回路により
駆動される。
【0021】かかる構成により、図3,図4の構成より
もスイッチング時のトランジスタQ5 ,Q6 のベース電
位の変動を比較的小さく設定できる為、アナログ入力信
号のスイッチングノイズを低減できる効果がある。
【0022】図4の構成との対比において、本実施例を
説明すると、本実施例では、トランジスタQ5 ,Q6
ベースは抵抗R2 ,R1 を介してトランジスタQ7 に接
続されてGND(基準電位)側に接続されており、MO
SトランジスタQ12′又はQ13′から抵抗R1 又は抵抗
2 を介してトランジスタQ7 に定電流が常に供給され
ているので、トランジスタQ5 ,Q6 のいずれのベース
電位もトランジスタQ7 のVF よりも低下することはな
い。一方、図4の構成ではトランジスタQ5 ,Q6 のベ
ースはそれぞれトランジスタQ26,Q25、抵抗R2 ,R
1 を介して個別にGND側に接続されており、トランジ
スタQ5 ,Q6 のうちオフ状態にあるトランジスタのベ
ース電位は略GNDレベルとなる。即ち、図4の従来の
構成例ではトランジスタQ5 ,Q6 の切り換え時にベー
ス電位は略GNDレベルから上昇することになるが、本
実施例ではベース電位はトランジスタQ7 のVF レベル
から上昇することになって、ベース電位の変動を比較的
小さく抑えることができる。
【0023】また、本実施例では、トランジスタQ5
6 のエミッタ結合点に抵抗R3 を対GND間に接続し
ているが、抵抗R1 ,R2 と抵抗R3 の電圧降下によ
り、トランジスタQ7 に流れる電流のトランジスタQ
5 ,Q6 への電流ミラーの精度の向上が図れる効果があ
る。
【0024】抵抗R3 の電圧降下は、トランジスタ
5 ,Q6 のスイッチング時のコレクタ電流比を、いく
らに設定するかによるが、通常数百mV程度に設定すれ
ば十分である。 (2)制御回路部において、差動トランジスタはMOS
トランジスタ(絶縁ゲート型トランジスタ)Q12′,Q
13′で構成されており、かかるMOSトランジスタ
12′,Q13′のゲートには、互いに逆相のロジック信
号が印加され、MOSトランジスタQ13′に入力される
信号はCMOSインバータINV2により形成され、M
OSトランジスタQ12′に入力される信号はさらにCM
OSインバータINV1で反転させて形成される。
【0025】このような構成とすることにより、切換信
号としてCMOSレベルの信号を直接INV2の入力に
印加することができ、CMOSインバータINV2の入
力に印加されたCMOSレベルの入力信号により、MO
SトランジスタQ12′又はMOSトランジスタQ13の片
方がON状態、他方がOFF状態となる。
【0026】なお、第3の定電流源を構成するトランジ
スタQ8 ,Q14のコレクタ電流は、ON状態のMOSト
ランジスタQ12′又はQ13′を流れ、抵抗R1 からトラ
ンジスタQ7 へ、又は抵抗R2 からトランジスタQ7
流れる。抵抗R1 ,R2 の抵抗値はR1 =R2 =R3
なるように設定される。又、トランジスタQ7 ,Q5
6 は同一形状のトランジスタが使用される。MOSト
ランジスタQ12′,Q13′の差動電流は、定電流源用ト
ランジスタQ9 のコレクタ電流の2倍に設定されてい
る。
【0027】トランジスタQ7 に流れる電流は、電流ミ
ラー効果によりトランジスタQ5 又はQ6 のコレクタ電
流となり、アナログ入力信号端子IN1又はIN2の2
ステートのアナログ入力信号を切換えることができる。
【0028】本実施例の電子スイッチ回路は、入力アナ
ログ信号のリニアな信号振幅領域を広く確保できる。V
cc側は、Vcc−(抵抗R6 の電圧降下)−(トランジス
タQ9 の飽和電圧)−(トランジスタQ10のVBE)のレ
ベルまでリニアに応答する。またGND側は(トランジ
スタQ2 又はトランジスタQ4 のVBE)+(トランジス
タQ5 又はトランジスタQ6 の飽和電圧)+(抵抗R3
の電圧降下)のレベルまでリニアに応答する。
【0029】図2は本発明の電子スイッチ回路の第2実
施例を示す回路図である。
【0030】この回路は図1の応用例として、3ステー
トの切換えを行えるものである。なお、一対のトランジ
スタQ15,Q16、定電流切換用トランジスタQ17、抵抗
9、MOSトランジスタQ14′が追加して設けられて
いる。本実施例は、2ビットの入力ロジック信号に対
し,MOSトランジスタQ12′,Q13′,Q14′のどれ
か1つがONするようなゲート信号を形成するデコーダ
回路を、CMOS回路にて構成したものである。
【0031】この実施例から明らかなように、本発明に
よれば、3ステート以上の多ステートの電子スイッチ回
路を構成することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数ビットのロジック信号により、3ステート以上の入
力アナログ信号を切換える構成が可能となり、また比較
的少ない素子数で、スイッチングノイズの少ない電子ス
イッチ回路を提供することができる。
【0033】本発明の電子スイッチ回路は、高スピード
でスイッチングノイズの低減を要求されるビデオ信号の
切換え等に適したものと言える。
【0034】また、CMOS回路とバイポーラ回路を同
時に作成できるBi−CMOSプロセスを使用してモノ
リシックIC化するに適した回路構成である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子スイッチ回路の第1実施例を示す
回路図で、1bitのロジック信号により、2ステート
のアナログ信号を切換える電子スイッチ回路である。
【図2】本発明の電子スイッチ回路の第2実施例を示す
回路図である。
【図3】従来の電子スイッチ回路の一構成例を示す図で
ある。
【図4】従来の電子スイッチ回路の他の構成例を示す図
である。
【符号の説明】
1 ,Q2 1対のトランジスタ Q3 ,Q4 1対のトランジスタ Q5 ,Q6 ,Q17 定電流切換用トランジスタ(スイッ
チング用トランジスタ) Q7 ベース,コレクタが接続されてダイオードを構成
するトランジスタ Q9 定電流源を構成するトランジスタ Q10 出力トランジスタ C1 位相補償用コンデンサ IN1,IN2 アナログ入力信号端子 I0 ,I1 定電流源 Q11,Q9 ,Q14,Q8 電流ミラー回路を構成するト
ランジスタ R7 ,R6 ,R8 ,R4 電流ミラー回路を構成する抵
抗 R1 〜R3 ,R9 抵抗 Q12′,Q13′,Q14′ 差動MOSトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−14520(JP,A) 特開 平5−37324(JP,A) 特開 平2−186714(JP,A) 特開 昭58−69117(JP,A) 特開 平3−85804(JP,A) 特開 昭64−68121(JP,A) 特開 昭59−47841(JP,A) 特表 平6−509215(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 H03F 3/181

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタどうしが共通接続された一対の
    トランジスタの複数を有し、前記複数の一対のトランジ
    スタの一方のトランジスタのコレクタには定電圧源が共
    通接続され且つ該一方のトランジスタのベースにはそれ
    ぞれ入力信号が入力され、前記複数の一対のトランジス
    タの他方のトランジスタのコレクタには第1の定電流源
    と出力用トランジスタのベースとが共通接続され且つ該
    他方のトランジスタのベースには第2の定電流源が接続
    された該出力用トランジスタのエミッタが接続された差
    動トランジスタ回路部と、 前記一対のトランジスタの共通接続されたエミッタが、
    コレクタに各々接続された複数のスイッチング用トラン
    ジスタを有し、これらの複数のスイッチング用トランジ
    スタのエミッタを共通接続して第1の抵抗を介して基準
    電位に接続した差動回路部と、 前記複数のスイッチング用トランジスタのそれぞれのベ
    ースに、各スイッチング用トランジスタを選択的にオン
    させるスイッチング信号を印加する制御回路部と、 を備えた電子スイッチ回路であって、 前記制御回路部は、前記複数のスイッチング用トランジ
    スタの数と同数の絶縁ゲート型トランジスタと、該絶縁
    ゲート型トランジスタに前記第1の定電流源の2倍の定
    電流を供給する第3の定電流源と、前記絶縁ゲート型ト
    ランジスタのそれぞれのソースに接続された、前記第1
    の抵抗と同じ抵抗値の複数の第2の抵抗と、これらの第
    2の抵抗が共通接続されてコレクタ及びベースに接続さ
    れるとともにエミッタが基準電位に接続され、且つその
    形状が前記スイッチング用トランジスタと同一形状であ
    るトランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタを選
    択的にオンさせる手段と、を備え、前記絶縁ゲート型ト
    ランジスタのそれぞれのソースが対応する前記スイッチ
    ング用トランジスタのベースに接続された電子スイッチ
    回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電子スイッチ回路を、
    CMOS回路とバイポーラ回路を同時に形成するBi−
    CMOSプロセスにより、モノリシックIC化した電子
    スイッチ回路。
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