JPS58123214A - 制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は制御回路に関するものである、第１図は従来か
ら使用されている制御回路の一例である。第１図に於て
、１は基準電圧印加端子、２は制御信号入力端子、３は
回路電源端子、４゜５は定電流源、６は出力端子、Ｑ＋
　、　Ｑ２　、　Ｑ３　、　Ｑ４は共にｎｐｎ形トラン
ジスタ、Ｄｌ、　Ｄ２は共にｐｎ接合形ダイオード、Ｒ
１−Ｒ６はそれぞれ回路抵抗を示す。

第１図において、前記トランジスタＱ＋、Ｑ２よりなる
第１の差動対の夫々のベース電流がコレクタ電流に比し
て充分小であると仮定すると、抵抗Ｒ１に流れる電流は
トランジスタＱ１のコレクタ電流工１におおむね等しい
。同様に抵抗Ｒ２に流れる電流はトランジスタＱ２のコ
レクタ電流工２におおむね等しいから、トランジスタＱ
＋、Ｑ２のペース電位を夫々Ｖ＋　、　Ｖ２とすると、 ｋＴ　　　　Ｉ＋ ｑ　　　　Ｉｓ＋ の関係が得られる。こ＼で、ｋはボルツマン定数、ｑは
電子の電荷量で、それぞれ定数である。Ｔは絶対温度、
Ｉｓ＋　、　ＩＳ２は夫々トランジスタＱ１．Ｑ２の逆
方向飽和電流で、トランジスタＱ＋、Ｑ２の特性をそろ
えることによりＩ５＋　＝　ＩＳ２とすることが出来る
。コレクタ電流Ｉ＋、Ｉ２は、 Ｉ＋　＋　Ｉ２　＝　Ｉｏ＋　　　　　　　　　　　　
・・・・・・（２）の関係があるから、式（１）、　（
２）から工１ （−））　　　　　　　　・・・・・・（３）工２ １ （−￥−））、、　　　　・・・・・・（４）の関係が
得られる。

次にトランジスタＱ＋　、　Ｑ２　、　Ｑ５．　Ｑ４の
各コレクタ１５２フ 電流Ｉ＋、　１２．　工５．　Ｉ４の関係を求める。ト
ランジスタＱ３　、　Ｑ４の夫々のベース電流が夫々の
コレクタ電流に比し充分小であると仮定すると、が得ら
れる。こ＼でＶｎ＋　、　Ｖ１１２は、夫々ダイオード
Ｄ＋　、　Ｄ２　（Ｄ陽極、負極間電位差、ＶＢｎｓ　
、　ＶＢＩＩ４は夫々トランジスタＱ５．Ｑ４のベース
・エミッタ間電位差、１１．Ｉ２は夫々トランジスタＱ
ｌ　、　Ｑ２のコレクタ電流であり、且つ夫々ダイオー
ド−Ｄｌ、Ｄ２を流れる電流である。Ｉ３．Ｉ４は夫々
トランジスタＱｓ　、　Ｑ４のコレクタ電流である。工
３は又負荷抵抗、、：、翳。

Ｒ６を流れる電流である。、Ｉｎ１．　ＩＤ２は夫々ダ
イオ　　　　　　・−ドの逆方向飽和電流及びＩｎ３．
　’Ｉｓ４は夫々トランジスタＱｓ　、　Ｑａのコレク
タ開放時のエミッタ逆電流６　　／−１ である。！Ｄｔ　、　ｌ１１２　、　Ｉｓｓ　、　Ｉｓ
ａはダイオードＩｈ　、　Ｄ２及びトランジスタＱｓ、
Ｑａの特性をそろえることによりＩｎ＋　＝　Ｉｎ２　
＝　Ｉｍｓ　＝＝　１１１４と見なすことができる。

更に第１図より明らかな何く、ダイオードの陽極−負極
間電圧及びトランジスタＱ３．Ｑ４のベース・エミッタ
間電圧は Ｖｎ＋　＋　Ｖｓｘｓ　＝　ＶＤ２−４−　ＶＢｘ４・
−・−・・（９）の関係にあり、この（９）式と前記（
５）、　（６）、（７）、（８）の各式とより の関係が得られる。

つぎに上記の式（１ｏ）に前記式（３）ｔ　（４）を代
入して、電流ＩＴ　＋　１２．　Ｘｓ、　Ｘａと電圧Ｖ
＋　、　Ｖ２　（Ｄ関係を求めると、 制御信号が無信号のとき、すなわちトランジスりＱｌの
ベース電位ｖ１とトランジスタＱ２のベース電位ｖ２が
等しいとき、前記式（１ｏ）　、式（１１）より の関係が得られる。

制御信号が無信号の時点で電流工３−と電流工４の比を
違えたい場合、すなわち入カー号Ｉ・・を抑圧あるいは
増巾して出力信号を制御したい場合は、前記式（１２）
よりＩｏｌは一定、ｑ、　　ｋは定数であるから、ある
温度に於ては抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を適当に選ぶことによ
って（１）はある一定の値を得ることができる。すなわ
ち、前記式（１２）をある仮定のもとで、簡略化して、 が成立するようにすれば、間代（１２）は％式％ （１６） となる。すなわちベース電位Ｖ１：Ｖ２のとき、前記式
（１ｓ）　、　　（１４）の条件が成、立すれば、電流
Ｘｓ、Ｘａを違えたい場合は、抵抗−Ｒ＋　、　Ｒ２の
比が電流Ｘｓ、Ｉａの比に等しくなるよう抵抗Ｉｈ　、
　Ｒ２を設定すればよい。

制御感度をあまり高くしなくてよい場合は、Ｒ＋　、　
Ｒ２を大きく設定できるので前記式（１３）。

（１４）の関係を満足させられるが、制御信号感度を高
くしだい場合はＲ１，Ｒ２を小さく設定しなければなら
ないから前記式（１３）　、（１４）の関係が成立しな
くなる。すなわち、式（１２）に於てＴ ｃ冒Ａｎ　（／Ｉ４）の項が無視できなくなる。低消費
電力を目指す回路に於てはＩｏ＋を小さく設定しなけれ
ばならないので、−、、−ｚｎ　（／工、）はその分大
きくなり、式（１６）のかわりに式（１２）を適用する
必要があり、制御信号が無信号のとき、電流Ｘｓ、、　
Ｉａの比、すなわち（イＩ；）は温度依存性をもつとい
う欠点が、ある。

例えば、Ｉｏ＋　＝０・１ｍム、Ｒ１−１・１ＫＱ、Ｒ
２−２゜Ωに設定すると、Ｔ＝２５℃、無信号Ｖ＋　−
Ｖ２　＝　０のとき工４とＩ３の電流比Ｉ’７ｒ’ｓ二
〇・３７６　となるが、温度が６０℃上昇して＋７６℃
になると　Ｉ４と工３の比は約０・３６６倍となり約２
・７％違ってくる。

本発明は上述の゛問題点を解消するもので、入力信号を
制御した出力信号を得ようとする場合、すなわち電流Ｉ
３．　、Ｉ４の値を違えたい場合、制御信号が無信号の
ときに、出力信号が温度依存性をもたない制御回路を提
供するものである。

以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。

第２図に本発明の一実施例を示す。第２図に於て、Ｑ５
１Ｑ６は夫々ｎｐｎ　）ランジスタで、それ以外はＲ＋
　、　Ｒ２がないことを除けば、第１図と同一構成とな
っている。Ｑ２　、　Ｑ５　、　Ｑｂのｎｐｎ）ランジ
スタはエミッタ共通、ベース共通、コレクタ共通の結線
になっている。トランジスタＱ２．Ｑ５．Ｑ６は特性を
そろえることにより各トランジスタのエミッタ電流は等
しくすることができ、電流工２をＱ’２　、　Ｑ５　、
　Ｑｂの各トランジスタに等分に分配すると、とが出来
る。本実施例ではＱ２．　Ｑｓ　、　Ｑｂの各トランジ
スタがオンのとき、その各エミッタ電流は工０１の３分
の１づつに等分される。トランジスタＱ＋。

Ｑ２　、　Ｑ５　、　Ｑｂのベース電流が各コレクタ電
流に比して充分小さいと仮定すると、トランジスタＱ２
゜Ｑｓ、Ｑｂの各エミッタ電流は定電流源Ｉｏ＋０３分
の１づつに等分されたものとなる。

従って、トランジスタＱ１のコレクタ電流工１及びトラ
ンジスタＱ２．Ｑ５．Ｑ６の各コレクタ電流の合成値Ｉ
２は、前記第１式に於て、Ｒ１＝　Ｒ２＝　Ｏ１工２の
代りに（Ｉ７３）を代入することにより次式（１７）の
ように得られる。

トランジスタＱ１．　Ｑ２　、　Ｑ５　、　Ｑｂの特性
をそろえることにより、Ｉｓ＋　＝　Ｉａ２とできるの
で前記式（１７）は次のように表わすことができる。

一方、Ｑｓ１　Ｑ４よりなる第２の差動対における電流
Ｉ５．Ｉ４と電位差（Ｖｌ−Ｖ２）の関係を求める１゜ と第１図の場合と同様に式（１ｏ）が適用できるから となる。

すなわち、前記第２の差動対の各トランジスタのコレク
タ電流Ｉｓ、Ｘａの電流比は（Ｖｌ　−Ｖ２）で制御で
きることかわかる。よって、第２図の回路構成では、制
御信号が無信号のときＶｌ−Ｖ２　＝Ｏであり且つ−は
零でないから、前記式（１９）は％式％ （２０） の定数となる。式（１２）でいう１ヨの項が零となり、
電流工３と電流工４の比は温度依存性を持だない一定値
とすることが出来る。

第２図の実施例では、トランジスタＱ２に　トランジス
タＱ５と同Ｑ６を各々並列接暖したが、その代りにトラ
ンジスタＱ＋、Ｑｚの対に於て、トランジスタＱ１．Ｑ
２のエミッタ実効面積をに２ｍの比に設計することによ
って電流１１．　１２の比従って電流Ｉ’＋　　ＩｓＯ
比を１ｏｍにすることが出来る。

エミッタ実効面積が１：ｍなら逆方向飽和電流Ｉｓ＋　
、　ＩＳ２を略々１：ｌｌになるから、式（１１）式と
書きかえられる。上記式（２１）を整理すると、次式の
ように表わすことができる。

ｑ　　　　Ｉ２ 第１図の場合と同様に電流Ｘ５．　　Ｉ４と電位差（Ｖ
ｌ−Ｖ２）の関係を求めると式（１ｏ）が適用できるか
ら となる。電流Ｉ３．　　Ｉ４の電流比は（Ｖｌ−Ｖ２）
で制御できることがわかる。制御信号が無信号のとき、
）Ｖ＋　−Ｖ２　＝　Ｏであり、且つ−は零でないから
、　（２３）は　　　　　　゛ ４　　　ｍ の定数となる。・すなわち、電流Ｉｓ、　　Ｉ４の比は
温度依存性をもたない。一定値とすることが出来る。

なお、第２図の実施例の場合、ｍは整数であるがエミッ
タ実効面積比を１＋ｍにする場合のｍは正の実数の任意
値にすることができる。

以上に詳しくのべたように、本発明は、制御信号の電圧
波形を電流変換する第１のトランジスタ差動対とこれら
両トランジお夕の各コレクタに電流波形を電圧変換する
変換器を有するとともに、同変換器の信号を入力とする
第２のトランジスタ差動対をそなえて、前記第１のトラ
ンジスタ差動対のコレクタ電流比と前記第２のトランジ
スタ差動対のコレクタ電流比を同一にする回路であって
、前記第１のトランジスタ差動対の一方のトランジスタ
の電流容量を他方のそれのｍ倍（ｍは正の定数）のもの
で構成したことを特徴とする制御回路である。本発明に
よれば、上記制御信号が無信号のときにも、出カー号側
には、温度依存性がほとんどみられないをいう格別有用
な制御回路が実現　　　　１できる。また、この回路構
成は、半導体集積回路化に好適である。

３ なお、本発明の上述実施例では、トランジスタＱ１．　
Ｑ２　、　Ｑ５　、　Ｑ６としてｎｐｎ形トランジスタ
を使用したが、この代りにｐｎｐ形トランジスタを使用
出来ることは勿論であり、トランジスタＱｓ、Ｑａにつ
いても実施例はｎｐｎ形トランジスタを使用したがｐ１
１ｐ形トランジスタを使用でき、更にはトランジスタＱ
’＊　Ｑ２＋　Ｑ５１　Ｑ６はｎｐｎ形トランジスタで
、トランジスタＱ３．Ｑ４はｐｎｐ形トランジスタの組
合せも可能である。あるいはトランジスタＱ１．　Ｑ２
　、　Ｑ５　、　Ｑ６はｐｎｐ形トランジスタでトラン
ジスタＱｓ、　　Ｑ４はｎｐｎ形トランジスタの組合せ
可能である。いずれの組合せの場合でもダイオードＩｈ
　、　］）２はトランジスタＱｓ、Ｑａのエミッタベー
ス順方向特性に合わせればよい。また上述した本発明の
実施例では、電流工３．Ｉ４の電流比を１＝３の場合、
すなわちトランジスタＱ２．Ｑｓ、Ｑ６の３ケのトラン
ジスタを並列接続した場合についてであるが、並列接続
のトランジスタを整数ｍヶにすることによって電流Ｉ３
．Ｉ４の電流比を１！ｌに出来ることは勿論である。ま
た、上述本発明４ の実施例では、トランジスタＱ２．　　Ｑ５．　　Ｑ６
　　のベース電圧を基準電圧に準じた値に固定している
が、トランジスタＱ１のベース電圧と差動的に変化させ
ることができるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御回路例を示す回路図、第２図は本発
明の制御回路の一実施例の回路図である。 １・・・・・・基準電圧印加端子、２・・・・・・制御
信号入力端子、３・・・・・・回路電源端子、４，６・
・・・・・定電流源、６・・・・・・出力端子、Ｑ１〜
Ｑ６・・・・・・トランジスタ、Ｉｈ　、　Ｄ２・・・
・・・ダイオード、Ｒ＋〜Ｒ６・・・・・・回路抵抗。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御信号の電圧波形を電流変換する第１のトラン
   ジスタ差動対とこれらトランジスタの各コレクターに電
   流波形を電圧変換する変換器を有するとともに同変換器
   の信号を入力とする第２のトランジスタ差動対をそなえ
   て前記第１のトジスタ対のコレクタ電流比を同一にする
   とともに前記第１゛のトランジスタ差動対の一方のトラ
   ンジスタの電流容量を他方のそれのｍ、（ｍは正の実数
   ）倍のもので構成したことを特徴とする制御回路。
2. （２）第１のトランジスタ差動対の両トランジスタのエ
   ミツタ面積比を１：ｌにすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の制御回路。
3. （３）第１のトランジスタ差動対の両トランジスタが一
   方の１個に対して、他方を１側盤列接続に構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制御回路。