JP4549274B2 - ドライバー出力回路 - Google Patents
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以下、同図を参照しつつこの従来回路について説明することとする。
このドライバー出力回路は、入力段に設けられたコンダクタンス・アンプ(図2においては「gm AMP」と表記)41と、このコンダクタンス・アンプ41の出力電流に応じて動作する第1のトランジスタQ1と、いわゆるトーテム・ポール接続されて出力段を構成する第2及び第3のトランジスタQ2,Q3とを主たる構成要素として構成されたものとなっており、フルスイング出力が可能となっている。なお、第1及び第2のトランジスタQ1,Q2はpnp型トランジスタであり、第3のトランジスタQ3はnpn型トランジスタとなっている。
なお、このようなフルスイング出力のドライバー出力回路としては、例えば、特許文献1等に記載されたものなどが公知となっている。
すなわち、第2のトランジスタQ2のドライブ能力は、理想的には第2のトランジスタQ2のベース電流が第1のトランジスタQ1に流れるコレクタ電流I1と等しくなり、それが電流増幅されたものとなるべきところ、第1のトランジスタQ1のエミッタに接続された定電流源42の出力電流I10に対応する分だけ能力が低下したものとなっている。また、第3のトランジスタQ3のドライブ能力は、先の定電流源42からの電流I10だけで定まるものとなっており、このため、必ずしも十分なドライブ能力が確保されてはいないという問題があった。
本発明の他の目的は、消費電流の低減を図った出力フルスイング形式のドライバー出力回路を提供することにある。
入力信号の電圧に応じた電流を出力する電圧・電流変換回路と、コレクタがグランドに接続され、エミッタには第1の定電流源が接続される一方、前記電圧・電流変換回路によってベース電流が供給されるpnp型の第1のトランジスタとから入力段が構成される一方、2つのトランジスタがトーテム・ポール接続されて出力段が構成されてなるドライバー出力回路であって、
前記2つのトランジスタは、pnp型の第2のトランジスタと、npn型の第3のトランジスタとが用いられ、当該第2及び第3のトランジスタはコレクタ同士が接続される一方、第2のトランジスタのエミッタには電源電圧が印加され、第3のトランジスタのエミッタはグランドに接続されて設けられ、
前記第2のトランジスタのベースは、前記第1のトランジスタのエミッタに接続されると共に、当該第2のトランジスタのベース電流を補償する第1のベース電流補償回路の出力段に接続され、
前記第3のトランジスタのベースは、前記第1のベース電流補償回路の入力段にコレクタが接続されたnpn型の第4のトランジスタのエミッタに接続されると共に、当該第3のトランジスタのベース電流を補償する第2のベース電流補償回路の出力段に接続され、
前記第2のトランジスタのベースと第3のトランジスタのベースの間には、npn型の第5のトランジスタが、前記第2のトランジスタのベースにコレクタが、前記第3のトランジスタのベースにエミッタが、それぞれ接続されて設けられると共に、pnp型の第6のトランジスタが、前記第2のトランジスタのベースにエミッタが、前記第3のトランジスタのベースにコレクタが、それぞれ接続されて設けられ、
前記第4及び第5のトランジスタは、ベースが相互に接続されて、共に動作状態とし得る第1のバイアス電圧が印加され、
前記第6のトランジスタは、pnp型の第7のトランジスタとベースが相互に接続されて、共に動作状態とし得る第2のバイアス電圧が印加され、
前記第7のトランジスタは、エミッタが前記第2のトランジスタのべースに、コレクタが前記第2のベース電流補償回路の入力段に接続され、
前記第2のトランジスタのベースには、前記第1の定電流源の出力電流と同一電流を出力する第2の定電流源が、また、前記第3のトランジスタのベースとグランドとの間には、前記第1の定電流源の出力電流と同一電流を出力する第3の定電流源が、それぞれ接続されてなるものである。
かかる構成において、前記第2のベース電流補償回路の出力段から第3のトランジスタのベースへ供給される電流は、第6のトランジスタのエミッタ面積と第7のトランジスタのエミッタ面積の比と、前記第2のベース電流補償回路の入力電流対出力電流の比を、それぞれ任意に設定して決定されたものとするのが好適である。
また、前記第1のベース電流補償回路の出力段へ流入される第2のトランジスタのベース電流は、前記第4のトランジスタのエミッタ面積と第5のトランジスタのエミッタ面積の比と、第1のベース電流補償回路の入力電流対出力電流の比を、それぞれ任意に設定して決定されたものとするのが好適である。
また、第2のベース電流補償回路の出力段から第3のトランジスタのベースへ供給される電流を、第6のトランジスタのエミッタ面積と第7のトランジスタのエミッタ面積の比と、前記第2のベース電流補償回路の入力電流対出力電流の比を、それぞれ任意に設定して決定した構成としたものにあっては、第7のトランジスタのエミッタ面積を可変して第2のベース電流補償回路の入力段に流れる電流を増幅させることができ、そのため、第2のベース電流補償回路から第3のトランジスタのベース電流の供給分を所望の大きさとして、その供給分だけ第1の定電流源の電流を減らすことによる低消費電流化が可能となる。
さらに、第1のベース電流補償回路の出力段へ流入される第2のトランジスタのベース電流を、第4のトランジスタのエミッタ面積と第5のトランジスタのエミッタ面積の比と、第1のベース電流補償回路の入力電流対出力電流の比を、それぞれ任意に設定して決定した構成としたものにあっては、第4のトランジスタのエミッタ面積を可変して第1のベース電流補償回路の出力段に流れる電流を増幅させ、第2のトランジスタのベース電流を供給することで、その第1のベース電流補償回路による第2のトランジスタのベース電流の供給分だけ第1のトランジスタに流れる電流を減らすことができるため、電圧・電流変換回路が第1のトランジスタへ供給するベース電流を減らすことによる低消費電流化が可能となる。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるドライバー出力回路の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
このドライバー出力回路は、入力段を構成するコンダクタンス・アンプ(図1においては「gm AMP」と表記)11及び第1のトランジスタ(図1においては「Q1」と表記)1と、出力段を構成する第2及び第3のトランジスタ(図1においては、それぞれ「Q2」、「Q3」と表記)2,3と、第1及び第2のベース電流補償回路(図1においては、それぞれ「COMP1」、「COMP2」と表記)31,32とを主たる構成要素として構成されて、いわゆる出力フルスイング形式の回路となっているものである。
また、第2のトランジスタ2のベースには、図示されない電源に接続されて定電流I8を出力する第2の定電流源22が接続されている。
npn型の第4のトランジスタ(図1においては「Q4」と表記)4は、そのコレクタが第1のベース電流補償回路31の入力段(図1においては「IN」と表記)に接続されたものとなっている。そして、この第4のトランジスタ4は、そのベースが第5のトランジスタ5のベースと共に、第1の定電圧源25による所定の正電圧V1が印加されるようになっている一方、エミッタは、第5のトランジスタ5のエミッタと共に第3のトランジスタ3のベースに接続されている。
最初に、前提として、第1乃至第3の定電流源21〜23の各出力電流I10、I9、I8は、同一電流値であるとする。また、所定電圧V1は、第3〜第5のトランジスタ3〜5が動作するに足りる任意に設定された電圧であり、所定電圧V2は、第2のトランジスタ2,第6及び第7のトランジスタ6,7が動作するに足りる任意に設定された電圧であるとする。
また、第4のトランジスタ4は、第2のトランジスタ2のベース電流を第1のベース電流補償回路31の出力段に流入させるよう作用する。
さらに、第7のトランジスタ7は、第3のトランジスタ3が動作して出力端子29から電流が流入する場合に、第2のベース電流補償回路32が第3のトランジスタ3のベース電流となる電流を出力するよう第2のベース電流補償回路32の入力段へ電流供給を行うよう作用する。
そして、入力端子28に論理値Lowに相当する信号が入力された場合、第2のトランジスタ2が動作して出力端子29に電流を流し、その際、第2のトランジスタ2のベース・エミッタ間電圧VBEが増加する一方、第6及び第7のトランジスタ6,7のベース・エミッタ間電圧VBEは減少する。
また、定電流I8とI9は等しいため、第4及び第5のトランジスタ4,5のベース・エミッタ間電圧VBEが増加する一方、第3のトランジスタ3のベース・エミッタ間電圧VBEは減少する。
すなわち、第1のベース電流補償回路31を備えない従来回路(図2参照)においては、本発明の実施の形態における第2のトランジスタ2に相当する出力トランジスタのドライブ能力は(I1−I10)×hfe2であったのに対して、本発明の実施の形態におけるドライバー出力回路では、上述のように従来回路に比してI4’×hfe2分だけドライブ能力の向上がなされるものとなっている。
また、定電流I8とI9は等しいため、第6及び第7のトランジスタ6,7のベース・エミッタ間電圧VBEが増加する一方、第2のトランジスタ2のベース・エミッタ間電圧VBEは減少する。
第6及び第7のトランジスタ6,7のベース・エミッタ間電圧VBEは等しいため、第6のトランジスタ6のエミッタ面積をN6、第7のトランジスタ7のエミッタ面積をN7とすると、第7のトランジスタ7に流れる電流I7は、I7=(N7/N6)×I6となる。
すなわち、第2のベース電流補償回路32を備えない従来回路(図2参照)においては、本発明の実施の形態における第3のトランジスタ3に相当する出力トランジスタのドライブ能力はI10×hfe3でしかなかったものが、本発明の実施の形態におけるドライバー出力回路では、上述のように従来回路に比してI7’×hfe3分だけドライブ能力の向上がなされるものとなっている。
2…第2のトランジスタ
3…第3のトランジスタ
11…コンダクタンス・アンプ
31…第1のベース電流補償回路
32…第2のベース電流補償回路
Claims (3)
- 入力信号の電圧に応じた電流を出力する電圧・電流変換回路と、コレクタがグランドに接続され、エミッタには第1の定電流源が接続される一方、前記電圧・電流変換回路によってベース電流が供給されるpnp型の第1のトランジスタとから入力段が構成される一方、2つのトランジスタがトーテム・ポール接続されて出力段が構成されてなるドライバー出力回路であって、
前記2つのトランジスタは、pnp型の第2のトランジスタと、npn型の第3のトランジスタとが用いられ、当該第2及び第3のトランジスタはコレクタ同士が接続される一方、第2のトランジスタのエミッタには電源電圧が印加され、第3のトランジスタのエミッタはグランドに接続されて設けられ、
前記第2のトランジスタのベースは、前記第1のトランジスタのエミッタに接続されると共に、当該第2のトランジスタのベース電流を補償する第1のベース電流補償回路の出力段に接続され、
前記第3のトランジスタのベースは、前記第1のベース電流補償回路の入力段にコレクタが接続されたnpn型の第4のトランジスタのエミッタに接続されると共に、当該第3のトランジスタのベース電流を補償する第2のベース電流補償回路の出力段に接続され、
前記第2のトランジスタのベースと第3のトランジスタのベースの間には、npn型の第5のトランジスタが、前記第2のトランジスタのベースにコレクタが、前記第3のトランジスタのベースにエミッタが、それぞれ接続されて設けられると共に、pnp型の第6のトランジスタが、前記第2のトランジスタのベースにエミッタが、前記第3のトランジスタのベースにコレクタが、それぞれ接続されて設けられ、
前記第4及び第5のトランジスタは、ベースが相互に接続されて、共に動作状態とし得る第1のバイアス電圧が印加され、
前記第6のトランジスタは、pnp型の第7のトランジスタとベースが相互に接続されて、共に動作状態とし得る第2のバイアス電圧が印加され、
前記第7のトランジスタは、エミッタが前記第2のトランジスタのべースに、コレクタが前記第2のベース電流補償回路の入力段に接続され、
前記第2のトランジスタのベースには、前記第1の定電流源の出力電流と同一電流を出力する第2の定電流源が、また、前記第3のトランジスタのベースとグランドとの間には、前記第1の定電流源の出力電流と同一電流を出力する第3の定電流源が、それぞれ接続されてなることを特徴とするドライバー出力回路。 - 前記第2のベース電流補償回路の出力段から第3のトランジスタのベースへ供給される電流は、第6のトランジスタのエミッタ面積と第7のトランジスタのエミッタ面積の比と、前記第2のベース電流補償回路の入力電流対出力電流の比を、それぞれ任意に設定して決定されたものであることを特徴とする請求項1記載のドライバー出力回路。
- 前記第1のベース電流補償回路の出力段へ流入される第2のトランジスタのベース電流は、前記第4のトランジスタのエミッタ面積と第5のトランジスタのエミッタ面積の比と、第1のベース電流補償回路の入力電流対出力電流の比を、それぞれ任意に設定して決定されたものであることを特徴とする請求項1記載のドライバー出力回路。
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