JPH01311719A - トランジスタスイッチング回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は電流入力型で特に鋭いスイッチング特性を必
要とするトランジスタスイッチング回路に関する。

（従来の技術） 電流信号を電圧に変換する回路としてトランジスタスイ
ッチング回路が使用されている。第４図は上記のような
目的で使用される従来のトランジスタスイッチング回路
を示す四路図である。

ＮＰＮ　）ランジスク１１のベースとアース電位ＶＳＳ
との間には抵抗３０が挿入されている。この回路は入力
端子１２に電流ｆｉｎが供給されると、抵抗３０を介し
てアースに流れる電流により電圧降下が生じ、トランジ
スタ１１のベース電位が上昇する。′すなわち、このト
ランジスタ１１がシリコントランジスタとすれば、入力
端子ｆｉｎの値Ｉと抵抗３０の抵抗値Ｒの積、つまり抵
抗３０による電圧降下が約０．４Ｖを超えるとトランジ
スタ１１はオンし始め、ＶＳＳに対しベース電位が約０
．６〜０．７Ｖで完全にオン状態となり、飽和状態にな
る。従って、Ｉ−０，６／Ｒを閾値としてトランジスタ
１１はスイッチング動作をする。

ところが、上記構成の回路では鋭いスイッチング動作が
できないという問題がある。トランジスタ１１のベース
に入力電流ｆｉｎが供給されると、まず抵抗３０に電流
が流れ、その電圧降下が所定の電圧を超えてからトラン
ジスタ１１のベースに電流が流れ始める。そして、トラ
ンジスタ１１はオンし始め、その後、入力電流ｆｉｎは
トランジスタ１１のベースと抵抗３０に分流する。ここ
で、トランジスタ１１が完全にオン状態（飽和状態）に
なるにはベース電圧として約０．７Ｖ以上必要である。

よって、この電圧になるまでベース電流が指数関数的に
増加することになり、大きな入力電流が必要となる。

このように従来のトランジスタスイッチング回路の構成
では、入力電流が充分大きくならないうちにトランジス
タ１１がオンし始めるため、入力電流の増加に対する出
力の変化が鈍く、スイッチング特性が悪いという欠点が
あった。また、電流増幅率によって閾値が変化するため
、設計が困難であった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の回路では、入力電流が充分に大きくな
らないうちからトランジスタのベースに電流が流れる。

このため、オンし始めてから飽和に至るまでの時間が長
く、消費電流が多くなるうえ、スイッチング特性が悪い
という問題がある。

また、トランジスタ特性（電流増幅率、ベース。

エミッタ間電圧）の変動によるばらつきがあり、設計し
にくいという問題もある。

この発明は上記事情を考慮し一〇なされたものであり、
その目的は入力電流の変化に対するスイッチング特性が
鋭（、また、閾値電流の設計が容易な電流入力型のトラ
ンジスタスイッチング回路を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のトランジスタスイッチング回路はベースに入
力電流か供給されるスイッチング用のバイポーラトラン
ジスタと、入力側に一定のｔａが供給され、出力端が上
記スイッチング用のバイポーラトランジスタのベースに
接続された一対のバイポーラトランジスタからなるカレ
ントミラー回路とから構成される。

（作用） ベースψエミッタ間に挿入されたカレントミラー回路に
より、スイッチングトランジスタのベース電位は基準電
流とほぼ同じ電流が入力されるまでは低く保たれる。入
力電流が基準電流以上になるとカレントミラー回路内の
出力端トランジスタのコレクタ電位は急激に上昇し、つ
まりスイッチングトランジスタのベース電位が急激に上
昇し、スイッチングトランジスタのベースにも電流が流
れ、スイッチングトランジスタは急速にオン状態になり
飽和する。この結果、鋭いスイッチング特性が得られる
。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
。

第１図はこの発明に係るトランジスタスイッチング回路
の構成を示す回路図である。スイッチングトランジスタ
であるＮＰＮ　トランジスタ１１のベースには入力端子
１２が接続されている。また、トランジスタ１１のエミ
ッタは接地され、コレクタは出力端子１３になっている
。この出力端子１３は負荷抵抗１４を介して電源電圧ｖ
ｅｃに接続される。−方、トランジスタ１１のベースに
はカレントミラー回路１５が接続されている。カレント
ミラー回路１５はベースが共通に接続された２個のＮＰ
Ｎ　）ランジスタＩＧ、　１７から構成され、トランジ
スタ１７のベース、コレクタ間は短絡され、両トランジ
スタ１６゜１７のエミッタは共に接地されている。カレ
ントミラー回路１５内の入力側のトランジスタ１７のコ
レクタには定電流源１８から出力される一定の基準電流
が供給され、出力側のトランジスタ１６のコレクタは上
記トランジスタ１１のベースに接続されている。

なお、上記各トランジスタはすべてシリコントランジス
タであるとする。

ト記構成の回路において入力端子１２に入力電流１ｉｎ
が供給されると電流ｆｉｎは、まずカレントミラー回路
１５内のトランジスタ１６のコレクタに流れ込む。カレ
ントミラー回路１５では定電流源１８で与えられる基／
＄電流分だけトランジスタ１Ｇのコレクタに電流Ｉｉｎ
を流すことができる。その後、電流１ｉｎが基弗電流を
超えるとトランジスタ１１のベースにも流れるようにな
り、カレントミラー回路１５内のトランジスタ１６のコ
レクタ、エミッタ間に発生ずる電圧降下により、トラン
ジスタＩｌのベース電位が急激に上昇し、トランジスタ
１１は急速にオン状態になり、飽和に至る。

第２図はトランジスタ１１の出力特性を示している。こ
こで、トランジスタ１１の出力端子１３に接続された抵
抗１４を１にΩ、電源電圧ＶＣＣをＩＯＶとした場合の
この発明の回路のスイッチング特性の波形図を同図中の
実線で示し、従来回路のスイッチング特性の波形図を同
図中の破線で示している。この図からもわかるように出
力のコレクタ電位Ｖｏｕｔのスイッチング特性は従来の
ものに比べて非常に鋭くなっている。

従来の回路では、第４図中の抵抗１９を７００Ωとし、
トランジスタＩＩとして電流増幅率的１２０のシリコン
トランジスタを用いたもので、抵抗１９に流れる電流が
１ｍＡになり、ベース電位が０６７Ｖになるとトランジ
スタ１１がオンするように設計されている。この条件に
おいて、第２図中の破線に示すように約０．７３ｍＡの
入力電流でコレクタ電位Ｖｏｕｔが下がり始め（図中Ａ
点）、飽和状態になるためには約１．２３ｍＡの入力電
流が必要になる（図中り点）。従って、トランジスタ１
１のベースに１ｍＡより大きな電流が流れないと飽和状
態にならないことがわかる。

他方、この発明の回路では、トランジスタ１１がオンし
始めるのは入力電流Ｉｉｎが約０．９７ｍＡ（図中Ｂ点
）であり、約１ｍＡで飽和状態に入っている（図中Ｃ点
）。なお、この構成の回路において、定電流源１８で与
えられる基準電流は１ｍＡとしている。

このように、この発明のトランジスタスイッチング回路
では、トランジスタｔｉのベースに入力電流ｆｉｎが分
流して流れる時点で、トランジスタ１１のベース、エミ
ッタ間に充分な電圧が得られるため、トランジスタ１１
の電流増幅率のばらつきにも影響されにくい。また、従
来のようにベースに大きな入力電流を流すことな（鋭い
スイッチング特性が得られる。

第３図はこの発明の他の実施例による構成の回路図であ
る。この実施例回路では前記第１図の実施例回路中のＮ
ＰＮ　トランジスタの代わりにＰＮＰトランジスタを使
用するようにしたものである。すなわち、ＰＮＰトラン
ジスタ２１のベースには入力端子２２が接続され、トラ
ンジスタ２１のエミッタは電源電圧ＶＣＣに接続され、
コレクタは出力端子２３になっている。この出力端子２
３は負荷抵抗２４を介して接地される。一方、トランジ
スタ２１のベースにはカレントミラー回路２５が接続さ
れている。カレントミラー回路２５はベースが共通に接
続された２個のＰＮＰ　トランジスタ２８．２７から構
成され、トランジスタ２７のベース、コレクタ間は短絡
され、両トランジスタ２８．２７のエミッタは共に電源
電圧ＶＣＣに接続されている。カレントミラー回路２５
内の入力端のトランジスタ２７のコレクタには定電流源
２８により、接地電圧ＶＳＳに一定の基準電流が供給さ
れ、出力側のトランジスタ２６のコレクタは上記トラン
ジスタ２１のベースに接続されている。なお、上記各ト
ランジスタはすべてシリコントランジスタであるとする
。

上記構成の回路では入力端子２２から流れ出る入力端子
が定電流源２５の基準電流以上になるとトランジスタ２
１がオンし、前記第１図の実施例回路と同様に鋭いスイ
ッチング特性が得られる。

なお、上記各実施例ではトランジスタとしてシリコント
ランジスタを用いる場合について説明したが、これはシ
リコンに限らず、Ｇｅ、ＧａＡｓ等を′用いたバイポー
ラトランジスタを使用するようにしてもよい。

さらに、カレントミラー回路及び定電流源は種々の変形
が可能であることは言うまでもない。また、カレントミ
ラー回路の入出力電流比を決定するトランジスタのエミ
ッタサイズの比は１対１に限らず任意に設定できる。ま
た、スイッチングするトランジスタ１１．２１の閾値に
合わせてカレントミラー回路の出力電流を調整すること
ができるので設計も容易である。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、人力電流の変化
に対するスイッチング特性が鋭く、また、閾値電流の設
計が容易な電流入力型のトランジスタスイッチング回路
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による構成の回路図、第２
図は第１Ｆ；！Ｊ回路の動作波形図、第３図はこの発明
の他の実施例による構成の回路図、第４図は従来のトラ
ンジスタスイッチング回路の構成を示す回路図である。 子、１３・・・出力端子、１４・・・負荷抵抗、１５・
・カレントミラー回路、１８・・・定電流源。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ベースに入力電流が供給されるスイッチング用のバイ
   ポーラトランジスタと、 入力側に一定の電流が供給され、出力端が上記スイッチ
   ング用のバイポーラトランジスタのベースに接続された
   一対のバイポーラトランジスタからなるカレントミラー
   回路と を具備したことを特徴とするトランジスタスイッチング
   回路。