JP2000269750A - 半導体回路 - Google Patents

半導体回路

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JP2000269750A
JP2000269750A JP11075609A JP7560999A JP2000269750A JP 2000269750 A JP2000269750 A JP 2000269750A JP 11075609 A JP11075609 A JP 11075609A JP 7560999 A JP7560999 A JP 7560999A JP 2000269750 A JP2000269750 A JP 2000269750A
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Yuichi Kadota
裕一 門田
Katsuhiko Oimura
克彦 老邑
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電力増幅用に一般に用いられているプッシュプ
ル型出力回路は、前段回路への流出電流が大きく、出力
インピーダンスの高い前段回路とは直接接続できないと
いう問題があった。流出電流の小さいプッシュプル型出
力回路の半導体回路を提供することを目的とする。 【解決手段】従来の一部のダイオードに代えて、pnp
トランジスタQ6を用い、Q6エミッタをD1アノード
に接続し、入力端子2に接続したQ6ベースをQ2ベー
スに接続する。Q6コレクタをGNDに接続することに
より、電流源用トランジスタQ3よりダイオードD1を
流れる電流IQはGNDに流出するので前段回路へは流
出しなくなり、前段回路とでも直接接続できるようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体を使った出
力回路における、特にプッシュシュプル型の出力形態を
もつ半導体回路に関する。
【0002】
【従来の技術】出力回路は、低出力インピーダンスであ
ることが求められている。これは、負荷抵抗や負荷容量
によって出力波形が影響を受けないためである。
【0003】低出力インピーダンスの出力回路として、
図7に示すように電力増幅用に一般に用いられているプ
ッシュプル型出力回路が知られている(Paul R.
Gray、Robert G.Meyer著、Anal
ysis and Design of Analog
Integrated Circuits)。同図に
おいて、npnトランジスタQ11とpnpトランジス
タQ12とでプッシュプルペアを成している。トランジ
スタQ11とQ12にバイアス電圧を与えるため、トラ
ンジスタQ11のベースとトランジスタQ12のベース
間にダイオードD3、D4を直列に接続している。定電
流源としてのpnpトランジスタQ13でダイオードD
3、D4にバイアス電流IQを与えている。エミッタ接
地のnpnトランジスタQ15と定電流用pnpトラン
ジスタQ14でコモンエミッタ型増幅回路aを成してい
る。コモンエミッタ型増幅回路aと出力回路との接続に
は、インピーダンス変換のため、バッファトランジスタ
bとしてpnpトランジスタQ16を挿入している。コ
モンエミッタ型増幅回路aとバッファトランジスタbに
より前段回路を構成している。6は出力回路の入力端
子、5は出力端子、+Vccは高電位側電源電圧、−V
ccは低電位側電源電圧、BiasはトランジスタQ1
3、Q14のベース電圧、Viは前段回路の入力電圧、
0 は負荷の両端の電圧である。
【0004】図7の回路は、トランジスタQ12のベー
スに入力された信号と同一波形をトランジスタQ11、
Q12のエミッタから低出力インピーダンスで負荷RL
に出力するように働く。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記構成において、バ
イアス電流IQはダイオードD3、D4を通って入力端
子4から前段回路に流れる。このため、前段回路は低出
力インピーダンスでなければならず、コモンエミッタ型
増幅回路aなど高出力インピーダンスの回路とは直接接
続することができなかった。
【0006】コモンエミッタ型増幅回路aと出力回路を
接続するためには、出力回路から前段回路に流れ出す電
流が大きいので、pnpトランジスタQ16を介してい
る。すなわち、バッファトランジスタbを余分に必要と
し、またダイオードD3、D4、トランジスタQ13、
Q16のデバイスをオフさせないために、電源電圧は最
低でもベース・エミッタ間電圧VBEが素子4個分必要と
なり、さらに半導体チップのマスクスペースも増えるこ
とになる。
【0007】したがって、本発明は、余分なバッファト
ランジスタを必要としない出力回路をもつ半導体回路を
提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はこの問題を解決
するために、図7のダイオードD4及びバッファトラン
ジスタbの代わりに、例えばpnpトランジスタのベー
ス−エミッタ間pn接合にダイオードD4の作用をさせ
て、前段回路に接続したものである。
【0009】請求項1記載の半導体回路は、コレクタを
回路高電位に接続した第1のnpnトランジスタと、コ
レクタを回路低電位に接続し、エミッタを第1のnpn
トランジスタのエミッタに接続した第1のpnpトラン
ジスタと、コレクタを回路低電位に接続し、ベースを第
1のpnpトランジスタのベースに接続した第2のpn
pトランジスタと、第1のnpnトランジスタのベース
にアノードを接続し、第2のpnpトランジスタのエミ
ッタにカソードを接続したダイオードと、ダイオードの
アノードに接続した電流供給手段とを備え、第2のpn
pトランジスタのベースを入力部とし、第1のpnpト
ランジスタのエミッタを出力部としたものである。
【0010】請求項1記載の半導体回路によれば、電流
供給手段の電流は第2のpnpトランジスタを通して回
路低電位に流れるので、入力部に接続される前段回路へ
の流出電流を少なくできる。このように、前段回路への
流出電流が少なくなるので、抵抗負荷のコモンエミッタ
型増幅回路等の出力インピーダンスの高い前段回路と、
バッファトランジスタを介することなく直接接続できる
という有利な効果が得られる。
【0011】請求項2記載の半導体回路は、コレクタを
回路低電位に接続した第1のpnpトランジスタと、コ
レクタを回路高電位に接続し、エミッタを第1のpnp
トランジスタのエミッタに接続した第1のnpnトラン
ジスタと、コレクタを回路高電位に接続し、ベースを第
1のnpnトランジスタのベースに接続した第2のnp
nトランジスタと、第1のpnpトランジスタのベース
にカソードを接続し、第2のnpnトランジスタのエミ
ッタにアノードを接続したダイオードと、ダイオードの
カソードに接続した電流供給手段とを備え、第2のnp
nトランジスタのベースを入力部とし、第1のpnpト
ランジスタのエミッタを出力部としたものである。
【0012】請求項2記載の半導体回路によれば、前段
回路からの流入電流が少ないので、請求項1と同様な効
果がある。
【0013】請求項3記載の半導体回路は、請求項1に
おいて、第1のpnpトランジスタのコレクタ層および
ベース層がそれぞれ第2のpnpトランジスタのコレク
タ層およびベース層を兼ね、ベース層内に第1のpnp
トランジスタのエミッタ層と第2のpnpトランジスタ
のエミッタ層を別々に設けたものである。
【0014】請求項3記載の半導体回路によれば、請求
項1と同様な効果のほか、小さな面積で半導体回路を構
成できる。
【0015】請求項4記載の半導体回路は、請求項2に
おいて、第1のnpnトランジスタのコレクタ層および
ベース層がそれぞれ第2のnpnトランジスタのコレク
タ層およびベース層を兼ね、ベース層内に第1のnpn
トランジスタのエミッタ層と第2のnpnトランジスタ
のエミッタ層を別々に設けたものである。
【0016】請求項4記載の半導体回路によれば、請求
項2と同様な効果のほか、小さな面積で半導体回路を構
成できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1〜図6を参照しながら説明する。
【0018】(実施の形態1)本発明の第1の実施の形
態を図1により説明する。すなわち、この半導体回路
は、図1に示すように、npnトランジスタQ1、pn
pトランジスタQ2で出力回路のプッシュプルペアを成
している。トランジスタQ1のコレクタは回路内高電位
である電源電圧(以降、Vccと呼ぶ)に接続され、トラ
ンジスタQ2のコレクタは回路内低電位であるグランド
(以降、GNDと呼ぶ)に接続されている。トランジス
タQ1、Q2のエミッタは互いに接続されて、出力端子
1となる。
【0019】pnpトランジスタQ6のベースをトラン
ジスタQ2のベースに接続し、ダイオードD1のカソー
ドをトランジスタQ6のエミッタに接続し、ダイオード
D1のアノードをトランジスタQ1のベースに接続する
ことで、トランジスタQ1のベースにトランジスタQ2
のベースよりベース・エミッタ間電圧VBEが素子2個分
高いバイアス電圧を与えている。Q3は電流源(電流供
給手段)としてのpnpトランジスタであり、ダイオー
ドD1へ電流を供給している。前段回路を接続する入力
端子2はトランジスタQ2のベース,およびトランジス
タQ6のベースに接続されている。トランジスタQ2の
コレクタ、およびトランジスタQ6のコレクタはGND
に接続している。前段回路は図7の定電流用pnpトラ
ンジスタQ14に相当するトランジスタQ4と、図7の
エミッタ接地のnpnトランジスタQ15に相当するト
ランジスタQ5とでコモンエミッタ型増幅回路aを、図
7と同様の結線で構成している。
【0020】トランジスタQ6のエミッタ−ベース間p
n接合が図7のダイオードD4に相当するので、図1の
動作原理は図7と同じである。
【0021】上記構成において、トランジスタQ3から
の供給電流IQはダイオードD1を流れた後、トランジ
スタQ6のコレクタを通ってGNDに流れるので、前段
回路には流れない。正確にはトランジスタQ6のベース
電流分だけ流れるが、これは図7のエミッタフォロワQ
16のベースから流れ出る電流と同レベルである。すな
わち、バッファトランジスタbを用いることなくバッフ
ァトランジスタbと同等の低い流出電流を達成してい
る。
【0022】また、従来例ではダイオードD3、D4、
トランジスタQ13、Q16のデバイスをオフさせない
ために、電源電圧は最低でもトランジスタのベース・エ
ミッタ間電圧VBEが素子4個分必要であったのに対し、
本発明では、トランジスタQ16が不要になる分ベース
・エミッタ間電圧VBEが素子1個分低い電源電圧で動作
できるようになる。さらに、図7のエミッタフォロワQ
16が不要になることで、回路素子数が少なくなった分
だけ出力回路を小さな面積で実現できるという効果もあ
り、回路の小型化が実現できる。
【0023】(実施の形態2)本発明の第2の実施の形
態を図2により説明する。本発明の半導体回路は、図1
のnpnトランジスタとpnpトランジスタを入れ替え
た図2の構成に変えても良いのは当然である。すなわ
ち、npnトランジスタQ7、pnpトランジスタQ8
で出力回路のプッシュプルペアを成し、npnトランジ
スタQ7のベース、およびトランジスタQ10のベース
を入力端子4としたものである。トランジスタQ7とト
ランジスタQ10の各コレクタは回路内高電位Vccに接
続している。トランジスタQ10のベースをトランジス
タQ7のベースに接続し、トランジスタQ10のエミッ
タをダイオードD2のアノードに接続し、ダイオードD
2のカソードをトランジスタQ8のベースに接続するこ
とにより、トランジスタQ7のベースにトランジスタQ
8のベースよりベース・エミッタ間電圧VBEが素子2個
分高いバイアス電圧を与えている。
【0024】ダイオードD2へのバイアス電流IQは、
電流源用トランジスタQ9で与えている。3は出力端
子、BiasはトランジスタQ9のベース電圧である。
【0025】第2の実施の形態によれば、前段回路から
入力端子4を通して流入する流入電流を、第1の実施の
形態と同様に少なくできる。
【0026】(実施の形態3)本発明の第3の実施の形
態を図3および図4により説明する。図1のpnpトラ
ンジスタQ2、Q6は通常は個別に作られた素子が用い
られるが、互いにコレクタとベースが共通であることを
利用して、図3のように構成し、省スペース化を図れる
ようになった。
【0027】すなわち図3は、図1のトランジスタQ1
〜Q6、ダイオードD1をモノリシックに構成した集積
回路上面のうちのトランジスタQ2、Q6の部分のみを
表した平面図である。n型エピタキシャル層31の周囲
にp型分離層32を設け、トランジスタQ2、Q6を他
の素子と電気的に分離している。エピタキシャル層31
内にp型コレクタ層33を設け、コレクタ層33内にn
型ベース層34を設けている。ベース層34内にトラン
ジスタQ2用のエミッタ層35とトランジスタQ6用の
エミッタ層36の二つのエミッタ層を設けている。
【0028】図3のA−A’線での断面図を図4に示
す。p型基板41上に設けた一つのエピタキシャル層3
1内に一つのベース層34と二つのエミッタ層35、3
6が存在している。
【0029】これにより、半導体回路装置の小型が達成
できる。
【0030】(実施の形態4)本発明の第4の実施の形
態を図5および図6により説明する。図2のnpnトラ
ンジスタQ7、Q10は通常は個別に作られた素子が用
いられるが、互いにコレクタとベースが共通であること
を利用して、図5のように構成し、省スペース化を図れ
るようになった。
【0031】すなわち図5は、図2のトランジスタQ7
〜Q10、およびダイオードD2をモノリシックに構成
した集積回路上面のうちのトランジスタQ7、Q10の
部分のみを表した平面図である。n型エピタキシャル層
51の周囲にp型分離層52を設け、トランジスタQ
7、Q10を他の素子と電気的に分離している。コレク
タ層となるエピタキシャル層51内にp型ベース層53
を設け、ベース層53内にトランジスタQ7用のエミッ
タ層54とトランジスタQ10用のエミッタ層55の二
つのエミッタ層を設けている。
【0032】図5のB−B’線での断面図を図6に示
す。p型基板61上に設けた一つのエピ層51内に一つ
のベース層53と二つのエミッタ層54、55が存在し
ている。
【0033】これにより、半導体回路装置の小型が達成
できる。
【0034】
【発明の効果】請求項1記載の半導体回路によれば、電
流供給手段の電流は第2のpnpトランジスタを通して
回路低電位に流れるので、入力部に接続される前段回路
への流出電流を少なくできる。このように、前段回路へ
の流出電流が少なくなるので、抵抗負荷のコモンエミッ
タ型増幅回路等の出力インピーダンスの高い前段回路
と、バッファトランジスタを介することなく直接接続で
きるという有利な効果が得られる。
【0035】請求項2記載の半導体回路によれば、前段
回路からの流入電流が少ないので、請求項1と同様な効
果がある。
【0036】請求項3記載の半導体回路によれば、請求
項1と同様な効果のほか、小さな面積で半導体回路を構
成できる。
【0037】請求項4記載の半導体回路によれば、請求
項2と同様な効果のほか、小さな面積で半導体回路を構
成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体回路を
示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態による半導体回路を
示す回路図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態による半導体回路の
一部のトランジスタの部分を示す平面構造図である。
【図4】そのA−A′線で切断した断面構造図である。
【図5】本発明の第4の実施例の形態による半導体回路
の一部のトランジスタの部分を示す平面構造図である。
【図6】そのB−B′線で切断した断面構造図である。
【図7】従来の半導体回路を示す回路図である。
【符号の説明】
Q1、Q7、Q11 第1のnpnトランジスタ Q2、Q8、Q12 第1のpnpトランジスタ Q6 第2のpnpトランジスタ Q3、Q9、Q13 電流供給手段用トランジスタ Q4、Q14 電流供給手段用トランジスタ Q5、Q15 npnトランジスタ Q10 第2のnpnトランジスタ 1、3、5 出力端子 2、4、6 入力端子 D1、D2、D3、D4 ダイオード 33 第1のpnpトランジスタのコレクタ層 34 第1のpnpトランジスタのベース層 35 第1のpnpトランジスタのエミッタ層 36 第2のpnpトランジスタのエミッタ層 51 第1のnpnトランジスタのコレクタ層 53 第1のnpnトランジスタのベース層 54 第1のnpnトランジスタのエミッタ層 55 第2のnpnトランジスタのエミッタ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F082 AA03 AA08 BA02 BC04 BC11 FA13 GA02 GA04 5J091 AA01 AA18 CA36 FA04 HA08 HA19 HA25 MA24 QA02 QA03 UW07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタを回路高電位に接続した第1の
    npnトランジスタと、コレクタを回路低電位に接続
    し、エミッタを前記第1のnpnトランジスタのエミッ
    タに接続した第1のpnpトランジスタと、コレクタを
    前記回路低電位に接続し、ベースを前記第1のpnpト
    ランジスタのベースに接続した第2のpnpトランジス
    タと、前記第1のnpnトランジスタのベースにアノー
    ドを接続し、前記第2のpnpトランジスタのエミッタ
    にカソードを接続したダイオードと、前記ダイオードの
    アノードに接続した電流供給手段とを備え、前記第2の
    pnpトランジスタのベースを入力部とし、前記第1の
    pnpトランジスタのエミッタを出力部とした半導体回
    路。
  2. 【請求項2】 コレクタを回路低電位に接続した第1の
    pnpトランジスタと、コレクタを回路高電位に接続
    し、エミッタを前記第1のpnpトランジスタのエミッ
    タに接続した第1のnpnトランジスタと、コレクタを
    回路高電位に接続し、ベースを前記第1のnpnトラン
    ジスタのベースに接続した第2のnpnトランジスタ
    と、前記第1のpnpトランジスタのベースにカソード
    を接続し、前記第2のnpnトランジスタのエミッタに
    アノードを接続したダイオードと、前記ダイオードのカ
    ソードに接続した電流供給手段とを備え、前記第2のn
    pnトランジスタのベースを入力部とし、前記第1のp
    npトランジスタのエミッタを出力部とした半導体回
    路。
  3. 【請求項3】 第1のpnpトランジスタのコレクタ層
    およびベース層がそれぞれ第2のpnpトランジスタの
    コレクタ層およびベース層を兼ね、前記ベース層内に前
    記第1のpnpトランジスタのエミッタ層と前記第2の
    pnpトランジスタのエミッタ層を別々に設けた請求項
    1記載の半導体回路。
  4. 【請求項4】 第1のnpnトランジスタのコレクタ層
    およびベース層がそれぞれ第2のnpnトランジスタの
    コレクタ層およびベース層を兼ね、前記ベース層内に前
    記第1のnpnトランジスタのエミッタ層と前記第2の
    npnトランジスタのエミッタ層を別々に設けた請求項
    2記載の半導体回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015046823A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 株式会社デンソー 演算増幅器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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