JPH08256019A - トランジスタの動作電流安定化回路装置 - Google Patents
トランジスタの動作電流安定化回路装置Info
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Abstract
の電流増幅率が定格値から偏倚する際、及び供給電圧が
変動する際、制御すべきトランジスタの高い動作電流安
定化が低い供給電圧の場合にも保証されるようにする。 【解決手段】 動作点が安定するよう制御すべき第1の
トランジスタT1のコレクタC1とベースB1との間
に、少なくとも2つのダイオードD1、D2の直列回路
と、抵抗R1と、第2のトランジスタT2のエミッタ−
ベース区間とから成る電流決定手段を接続する。
Description
器に適する、負帰還によってトランジスタの動作電流を
安定させるための集積可能な回路装置に関する。
ー(Boehmer) 著「応用電子回路の素子(Elemente der an
gewandten Elektronik) 」(1994年発行、ドイツ国
ブラウンシュバイク、フィーベーク出版社、第9版参
照)に記載されており、並列負帰還もしくは直列負帰還
として知られている。
いる。制御すべきトランジスタT1のコレクタ−ベース
区間に並列に抵抗RB が接続されている。動作電流IC1
が例えば温度に起因して増大するとコレクタ−エミッタ
電圧UCE1 が低下し、同時にベース電流IB1が低下す
る。このことは逆制御のように働く。
抗が接続される。ベース電位は分圧器を介して調整され
る。動作電流が温度に起因して増大する場合エミッタ電
位が高まり、これによってベース−エミッタ電圧、従っ
てベース電流が低下する。
び、制御すべきトランジスタの電流増幅率の回避できな
い製造ばらつきによって惹き起こされる定格値からの偏
倚も同様に、動作電流を所望値からずれさせる。
UB の変動は回避し得ない。しかしながら、例えば移動
電話及びラップトップコンピュータのような移動式電子
機器の普及増加を考慮すると、電池駆動は益々重要にな
ってくる。従って、電子回路を構想する際、供給電圧U
B の変動をより一層考慮しなければならない。さらに、
一般的に移動式電子機器は周囲温度の大きな変動に晒さ
れる。
幅率Bが定格値から偏倚する際、しばしば使用されてい
る並列負帰還は動作電流安定化を十分に保証しない。両
ケースとも動作電流の相当な変化が生ずる。図6の線図
(a)、(b)はこのことを証明している。この図6は
動作電流が供給電圧UB および電流増幅率BT1に依存す
ることを示している。
が変動する際もしくは電流増幅率が定格値から偏倚する
際にも良好な動作電流安定化が実現されるが、しかしな
がらこの動作電流安定化は、エミッタリード線に接続さ
れた抵抗で電圧が降下し、この電圧を供給電圧源から付
加的に供給しなければならないという欠点を有してい
る。しかしながら、供給電圧を益々低くするという電子
機器での開発の観点から、このことは望ましくない。
が変動する際、制御すべきトランジスタの電流増幅率が
定格値から偏倚する際、及び供給電圧が変動する際、制
御すべきトランジスタの高い動作電流安定化が低い供給
電圧の場合にも保証されるような回路装置を提供するこ
とにある。
め、本発明によれば、負帰還により第1のトランジスタ
の動作点安定化のための集積可能な回路装置において、 a)回路装置は第2のトランジスタと、第1の抵抗と、
少なくとも1つの第1のダイオード及び第2のダイオー
ドから成る直列回路と、第2の抵抗とを有し、 b)ダイオードから成る直列回路は第1の端子と第2の
トランジスタのベースとの間に接続され、 c)第2のトランジスタのエミッタは第2の端子に接続
され、 d)第2のトランジスタのコレクタは第3の端子に接続
され、 e)第1の抵抗は第1の端子と第2の端子との間に接続
され、 f)第2の抵抗は第2のトランジスタのベースと第4の
端子との間に接続され、 g)第1のトランジスタはそのコレクタが第2の端子
に、そのベースが第3の端子に、そのエミッタが第4の
端子に接続され、 h)第4の端子は固定の基準電位に接続され、 i)第1の端子と第4の端子との間には供給電圧源が接
続される。
に記載されている。
に、本発明による回路装置は、特にコスト的に有利なや
り方でチップ上に集積することができしかもSMDケー
ス内に取付けることができるという利点を有している。
細に説明する。
きトランジスタT1はnpnトランジスタである。この
トランジスタT1のエミッタE1は固定電位、例えばア
ースに接続され、かつ端子4に接続されている。トラン
ジスタT1のベースB1は端子3に接続され、トランジ
スタT1のコレクタC1は端子2に接続されている。p
npトランジスタであるトランジスタT2はそのコレク
タC2が端子3に接続され、そのエミッタE2が端子2
に接続されている。抵抗R1は端子1とトランジスタT
2のエミッタE2との間に接続されている。ダイオード
D1とダイオードD2とから成る直列回路はトランジス
タT2のベースB2と端子1との間に接続されている。
抵抗R2はトランジスタT2のベースB2と端子4との
間に接続されている。この回路装置は端子1及び端子4
を介して供給電圧UB 、例えば電池電圧に接続されてい
る。
オードD1、D2の直列回路と、抵抗R1と、トランジ
スタT2のエミッタ−ベース区間とから構成された電流
決定手段に基づいている。即ち、ダイオードD1、D2
の直列回路には、供給電圧UB の大きさに関係なく、ま
たトランジスタT1の電流増幅率BT1に関係なく、約
1.3Vのほぼ一定な電圧UD が印加されている。同様
にトランジスタT2のエミッタ−ベース区間には約0.
65Vのほぼ一定な電圧UBE2 が印加されている。それ
ゆえ、抵抗R1の電圧U1は約0.65Vに規定され、
その結果この抵抗R1を流れる電流IR1もIR1≒0.6
5V/R1に規定される。
べき動作電流IC1とトランジスタT2のエミッタ電流I
E2との和である。トランジスタT1の電流増幅率BT1が
40より大きい場合、トランジスタT1のベース電流I
B1、及び従ってトランジスタT2のエミッタ電流IE2も
トランジスタT1の動作電流IC1に比べて無視し得る程
小さい。それゆえ、IC1≒0.65V/R1が当てはま
る。
D1、D2の直列回路における電圧UD は指数関数形の
ダイオード特性線に基づいてほぼ一定のままである。同
じ理由から同様にトランジスタT2のベース−エミッタ
電圧UBE2 もほぼ一定のままである。それゆえ、抵抗R
1の電圧U1も同様に殆ど変化せず、その結果トランジ
スタT1の動作電流IC1もほぼ一定のままである。
上の原因により定格値から偏倚する場合も、トランジス
タT1の動作電流IC1は殆ど変わらない。小さいか又は
大きい電流増幅率BT1はトランジスタT2のエミッタ電
流IE2、及び従って同様にトランジスタT1のベース電
流IB1を、両者の場合において逆の制御が行われるよう
に変える。例えばトランジスタT1の実際の電流増幅率
BT1が定格値より大きい場合、抵抗R1を流れる電流I
R1は一定のままであるので、トランジスタT1の動作電
流IC1はエミッタ電流IE2の同時の減少と共に増大す
る。このことからトランジスタT1のベース電流IB1が
減少し、このベース電流IB1の減少により動作電流IC1
が低下させられる。
1の電流増幅率BT1が変化する。他方では電圧UD 、U
BE2 が数mV変化する。このことは両ダイオードD1、
D2の直列回路のpn接合及びトランジスタT2のエミ
ッタ−ベース区間のpn接合における電圧変化を生ず
る。しかしながら、トランジスタT1の電流増幅率BT1
の変化は上述した理由から殆ど何の影響も与えない。p
n接合における電圧変化の影響はダイオードD1、D2
の一方に対してはトランジスタT2のエミッタ−ベース
区間のpn接合によって補償される。1つのダイオード
の電圧変化が残されるが、この電圧変化は抵抗R1の適
切な温度特性によって補償される。回路装置のその他の
デバイスに対する温度影響は重要ではない。というの
は、それによって、両ダイオードD1、D2と、抵抗R
1と、トランジスタT2のエミッタ−ベース区間とから
成る電流決定手段は影響を受けないからである。
動を説明するために、図2及び図3に、供給電圧UB が
変化する際もしくはトランジスタT1の電流増幅率BT1
が変化する際の回路装置の制御挙動がグラフにて示され
ている。図2は動作電流IC1が供給電圧UB の大きさに
対する関係を示し、図3は動作電流IC1のトランジスタ
T1の電流増幅率BT1に対する関係を示している。図6
の線図と比較すると、並列負帰還に比較して制御挙動が
明らかに改善されていることがわかる。
との間に付加的な外部抵抗を接続することができる。こ
のことによって、第1のトランジスタT1の動作電流I
C1の正確な個々の調整が可能になる。
抗R1と共に又は抵抗R1なしにまたトランジスタT1
と共に又はトランジスタT1なしにチップ上に集積可能
である。集積のために、僅かな数のプロセスステップを
持つ特に簡単かつコスト的に有利な技術を使用すること
ができる。集積回路に抵抗R1を省略する場合、回路装
置の機能を維持するために端子1と端子2との間に抵抗
R1を外付けで接続される。
れた回路装置の集積構造の一実施例の概略断面図を示
す。p形基板5から出発して、回路装置のデバイスは分
離されたn形ウェル内に形成されている。抵抗R1はn
形ウェル6から構成されている。ダイオードD1はp形
ウェル7とこのウェル内に埋込まれたn形ウェル8とか
ら構成され、n形ウェル9内に埋込まれている。ダイオ
ードD1と同様に、ダイオードD2はp形ウェル10と
このウェル内に埋込まれたn形ウェル11とから形成さ
れ、n形ウェル12内に埋込まれている。ウェル7とウ
ェル9とから形成されたpn接合と、ウェル10とウェ
ル12とから形成されたpn接合とは表面で短絡されて
いる。p形ウェル14が埋込まれているn形ウェル13
と、p形基板5とはトランジスタT2を形成している。
n形ウェル16内に埋込まれているp形ウェル15は抵
抗R2を形成している。個々のデバイス間にはp形保護
リング(ガードリング)19が配置されている。
D1、D2を埋込むことによって、ダイオード端子とチ
ップの下面との間に正電圧が印加されてもまた負電圧が
印加されてもpn接合は逆方向に極性化される。同じ理
由から抵抗R2もn形ウェル内に埋込まれたp形ウェル
の形に形成されている。ウェル7とウェル9とから形成
されたpn接合と、ウェル10とウェル12とから形成
されたpn接合との短絡は、各ダイオードに形成されて
いる寄生サイリスタの点弧を阻止する。
法は特に有利なやり方でプロセスステップの数が僅かで
ある点を特徴としている。第1の抵抗R1、n形ウェル
9、n形ウェル12、トランジスタT2のベースB2
(n形ウェル13)、及びn形ウェル16は1つのステ
ップでパターン化され、ドープされる。同様に引き続い
て1つのステップで、p形ウェル7、p形ウェル10、
トランジスタT2のエミッタE2(p形ウェル14)、
及びp形ガードリング19がパターン化され、ドープさ
れる。
明による回路装置の制御挙動を示す線図。
流増幅率が変化する際の制御挙動を示す線図。
を示す断面図。
作電流と供給電圧との関係を示す線図、(b)は動作電
流と電流増幅率との関係を示す線図。
Claims (5)
- 【請求項1】 負帰還によって第1のトランジスタ(T
1)の動作点を安定させるための集積可能な回路装置で
あって、 a)回路装置は第2のトランジスタ(T2)と、第1の
抵抗(R1)と、少なくとも1つの第1のダイオード
(D1)及び第2のダイオード(D2)から成る直列回
路と、第2の抵抗(R2)とを有し、 b)ダイオードから成る直列回路は第1の端子(1)と
第2のトランジスタ(T2)のベース(B2)との間に
接続され、 c)第2のトランジスタ(T2)のエミッタ(E2)は
第2の端子(2)に接続され、 d)第2のトランジスタ(T2)のコレクタ(C2)は
第3の端子(3)に接続され、 e)第1の抵抗(R1)は第1の端子(1)と第2の端
子(2)との間に接続され、 f)第2の抵抗(R2)は第2のトランジスタ(T2)
のベース(B2)と第4の端子(4)との間に接続さ
れ、 g)第1のトランジスタ(T1)はそのコレクタ(C
1)が第2の端子(2)に、そのベース(B1)が第3
の端子(3)に、そのエミッタ(E1)が第4の端子
(4)に接続され、 h)第4の端子は固定の基準電位に接続され、 i)第1の端子(1)と第4の端子(4)との間には供
給電圧源が接続される、ことを特徴とするトランジスタ
の動作電流安定化回路装置。 - 【請求項2】 第2のトランジスタ(T2)、直列回路
及び第2の抵抗(R2)は同一チップ上に集積されてい
ることを特徴とする請求項1記載の回路装置。 - 【請求項3】 第1の抵抗(R1)も同じチップ上に集
積されていることを特徴とする請求項2記載の回路装
置。 - 【請求項4】 第1のトランジスタ(T1)も同じチッ
プ上に集積されていることを特徴とする請求項3記載の
回路装置。 - 【請求項5】 a)回路装置は第1の導電形の基板
(5)内に形成され、 b)第1の抵抗(R1)は第2の導電形の第1のウェル
(6)から形成され、 c)第1のダイオード(D1)は第1の導電形の第2の
ウェル(7)とこのウェル内に埋込まれた第2の導電形
の第3のウェル(8)とから形成され、第2の導電形の
第4のウェル(9)内に埋込まれ、 d)第2のダイオード(D2)は第1の導電形の第5の
ウェル(10)とこのウェル内に埋込まれた第2の導電
形の第6のウェル(11)とから形成され、第2の導電
形の第7ウェル(12)内に埋込まれ、 e)第2トランジスタ(T2)は第2の導電形の第8の
ウェル(13)と、この第8のウェル(13)内に埋込
まれた第1の導電形の第9のウェル(14)と、基板
(5)とから構成され、 f)第2の抵抗(R2)は第1の導電形の第10のウェ
ル(15)から形成され、第2の導電形の第11のウェ
ル(16)内に埋込まれ、 g)第2のウェル(7)と第4のウェル(9)とから形
成されたpn接合と、第5のウェル(10)と第7のウ
ェル(12)とから形成されたpn接合とは表面で短絡
されている、ことを特徴とする請求項3記載の回路装
置。
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