JPH0250513A - 三角波発生回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、三角波発生回路に関し、例えばスイッチン
グレギュレータ等に用いられるものに利用して有効な技
術に関するものである。

〔従来の技術〕

三角波発生回路は、例えばスイッチングレギュレータに
利用される。スイッチングレギュレータは、三角波と出
力電圧に対応した基準電圧からパルス幅変調信号を形成
してスイッチング制御を行うことにより、上記パルス幅
変調信号におけるパルスデューティに対応した所望の出
力電圧を得るようにするものである。

三角波発生回路の例としては、例えば１９８１年６月３
０日発行「集積回路応用ハンドブック１頁１５０〜頁１
５１がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

高速化（高周波数化）を図った三角波発生回路を得るに
は、低出力インピーダンスのエミッタフォロワ出力回路
を用いればよい。しかしながら、このようにすると、ト
ランジスタのベース、エミッタ間電圧の持つ温度依存性
により、温度特性が悪くなる。

この発明の目的は、高速化と温度特性の改選を図った三
角波発生回路を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、電圧比較動作を行う一方の差動トランジスタ
のコレクタ出力を受けて他方の差動トランジスタのベー
スに帰還させることによりヒステリシス特性を持つ基準
電圧を形成する第１のエミッタフォロワ出力回路として
出力トランジスタのベース、エミッタ間電圧の持つ温度
依存性を相殺させるような正の温度特性を持つ定電流ト
ランジスタを設け、他方差動トランジスタのコレクタ出
力を第２のエミッタフォロワ出力回路を介して上記一方
の差動トランジスタのベースに設けられた時定数回路を
構成するキャパシタをリセ−／　）させるトランジスタ
のスイッチ制御を行う。

〔作　用〕

上記した手段よれば、発振周波数を決定するヒステリシ
ス特性を持つスレッシッルド電圧の温度補償を行うこと
ができるから、エミッタフォロワ出力回路を用いること
により高速化を図りつつ、温度特性の改善を図ることが
できる。

〔実施例〕

第１図には、この発明に係る三角波発生回路の一実施例
の回路図が示されている。同図の各回路素子は、特に制
限されないが、時定数回路を構成する抵抗とキャパシタ
を除いて公知の半導体集積回路の製造技術によって、単
結晶シリコンのような１個の半導体基板上において形成
される。

差動トランジスタＱ３と０４は、電圧比較動作を行う。

差動トランジスタＱ３と０４の共通エミッタには、動作
電流を流す定電流トランジスタＱ７が設けられる。差動
トランジスタＱ３とＱ４のコレクタには、負荷抵抗Ｒ１
とＲ２がそれぞれ設けられる。上記各差動トランジスタ
Ｑ３とＱ４のコレクタ出力電圧は、それぞれエミッタフ
ォロワ出力回路を構成するトランジスタＱ１とＱ２のベ
ースに供給される。トランジスタＱ１のエミッタには抵
抗Ｒ３を介して定電流トランジスタＱ８が設けられる。

トランジスタＱ２のエミッタには抵抗Ｒ４を介して定電
流源トランジスタＱ６が設けられる０発振回路を構成す
るため、差動トランジスタＱｌのコレクタ出力は、上記
エミッタフォロワ出力トランジスタＱｌ、エミッタ抵抗
Ｒ３を介して他方の差動作トランジスタＱ４のベースに
供給される。差動トランジスタＱ１のベースは、外部端
子を介して充電用抵抗ＲＴとキャパシタＣＴからなる時
定数回路が設けら、上記キャパシタＣＴには、並列にリ
セット用トランジスタＱ５が設けられ、このトランジス
タＱ５のベースには、上記他方の差動トランジスタＱ４
のコレクタ出力に対応して設けられる上記エミッタフォ
ロワ出力回路の出力信号が供給される。

エミッタが回路の接地電位に接続されたトランジスタＱ
９のベースとコレクタとの間には、トランジスタＱＩＯ
のエミッタとベースが結合される。

上記トランジスタＱＩＯのコレクタは、動作電圧ＶＲが
供給される。上記トランジスタＱ９のコレクタには、定
電流源が設けられる。これにより、上記トランジスタＱ
９には、定電流源で形成された定電流１１が流れるよう
にされる。

上記発振回路Ｏ８Ｃは、差動トランジスタＱ４がオン状
態で差動トランジスタＱ３がオフ状態のとき、差動トラ
ンジスタＱ４のベースに供給される基準電圧ＶＡは、次
式（１）により表される。

ＶＡ＝ＶＲ−ＶＩＥＯＩ−Ｒ３・　１２　　　・　・　
−・　・（ｌｌここで、■□。１は、トランジスタＱ１
のベース。

エミッタ間電圧である。このように差動トランジスタＱ
４がオン状態のとき、トランジスタＱ５には、ＶＲＶｍ
ｔｏｔ　　Ｉ　１　　（Ｒ２＋Ｒ４）の電圧が与えられ
てオフ状態になる。それ故、キャパシタＣＴには、抵抗
ＲＴを介して充電動作が行われる。

上記キャパシタＣＴの電位が、上記（１１式で示した基
準電圧ＶＡ　（ＶＬＨ）に達すると、差動トランジスタ
Ｑ３がオン状態に、差動トランジスタＱ４がオフ状態に
切り換えられる。上記トランジスタＱ３のオン状態によ
り、上記基準電圧ＶＡは、次式（２）のように変化する
。

ＶＡ”’ＶＣＶＩＩＥＧＩ　　Ｒ１・ＩＩ　　Ｒ３・Ｉ
２・・・・・・・・（２） それ故、上記トランジスタＱ４のオフ状態に応じて、そ
の出力レベルがｌｌ−Ｒ２の電圧降下分だけ高くなり、
トランジスタＱ５がオン状態になってキャパシタＣＴの
放電動作が行われる。

上記キャパシタＣＴの放電動作により、差動トランジス
タＱ３のベース電位が上記（２）式の基準電圧ＶＡ　（
ＶＴＬ）に達すると、再び差動トランジスタＱ４がオン
状態に差動トランジスタＱ３がオフ状態に切り換えられ
る。上記のような電圧ＶＡとＶＢの変化の一例が第２図
の波形図に示されており、以下、同様な動作の繰り返し
により発振動作を行うものであり、上記キャパシタＣＴ
における電圧ＶＢが三角波となる。

上記差動トランジスタＱ４のベースに供給される基準電
圧ＶＡは、式（１）をハイレベル側のスレッショルド電
圧ＶＴ）（とじ、（２）の電圧をロウレベルのスレッシ
タルト電圧ＶＴＬとするようなヒステリシス特性を持つ
。この実施例では、高速化のために、エミッタフォロワ
出力回路を用いるため、上記スレッショルド電圧ＶＴＨ
とＶＴＬがエミッタフォロワ出力トランジスタＱ１のベ
ース、エミッタ間電圧ＶＩＥ、Ｉを含むものとなり、温
度依存性を持つものとなってしまう。

この実施例では、上記のような温度依存性の改善のため
に、上記基準電圧ＶＡ　（ＶＴＲ，ＶＴＬ）を決める定
電流Ｉ２を形成するトランジスタＱ８は、その入力側電
流ミラートランジスタＱ９に対してエミッタ面積を大き
くするとともに、エミッタ抵抗Ｒ５を設けて、いわゆる
バンドギャップ回路を構成し、定電流Ｉ２に正の温度係
数を持たせる。これにより、定電流■２の持つ正の温度
係数による電流増加分Δ■２と抵抗Ｒ３との電圧降下分
と上記トランジスタＱｌのベース、エミッタ間電圧■□
。１の持つ負の温度係数とを相殺させることができる。

これにより、温度が−２０”Ｃから一ト８５°Ｃで、周
波数変動をせいぜい５％前後におさめることができる。

これにより、上記のようにエミッタフォロワ出力回路を
通して電圧比較回路の切り換え動作を行うことにより高
速動作化（高周波数化）を図りつつ、温度特性の改善を
図った三角波発生回路を得ることができる。

上記三角波ＶＢは、基準電圧■０と比較することにより
、パルス幅変調信号ＰＷＭを形成する等に用いられる０
例えば、スイッチングレギュレータでは、上記パルス幅
変調信号ＰＷＭに従いスイッチ素子を制御して、そのス
イッチ出力電圧を平滑して形成される出力電圧レベルを
制御するものでである。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１）電圧比較動作を行う一方の差動トランジスタのコ
レクタ出力を受けて他方の差動トランジスタのベースに
帰還させることによりヒステリシス特性を持つ基準電圧
を形成する第１のエミッタフォロワ出力回路として出力
トランジスタのベース、エミッタ間電圧の持つ温度依存
性を相殺させるような正の温度特性を持つ定を流を形成
するバンドギャップ回路を用い、他方差動トランジスタ
のコレクタ出力を第２のエミッタフォロワ出力回路を介
して上記一方の差動トランジスタのベースに設けられた
時定数回路を構成するキャパシタをリセットさせるトラ
ンジスタのスイッチ制御を行う。この構成におては、発
振周波数を決定するヒステリシス特性を持つスレッシタ
ルト電圧の温度補償を行うことができるから、エミッタ
フォロワ出力回路を用いることにより高速化を図りつつ
、温度特性の改善を図ることができるという効果が得ら
れる。

（２）上記正の温度係数を持つ定電流回路として、電流
ミラー形態の出力トランジスタのエミンタ面積を大きく
するというバンドギャップ回路を用いることによって、
簡単な構成で高速で高安定の三角波発生回路を得ること
ができるという効果が得られる。

（３）上記三角波を得るための充電用抵抗とキャパシタ
を外部部品とすることにより、温度依存性及びバラツキ
の小さいものを用いることができるから、高精度の三角
波発生回路を得ることができるという効果が得られる。

（４）上記（１１により、精度の高い三角波が得られる
から、高速で高精度のスイッチングレギュレータを得る
ことができるという効果が得られる。

以上本発明者によりなされた発明を実施例に基づき具体
的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない０例えば、発振回路に用い
られるエミッタフォロワ回路は、ダーリントン形態の出
力トランジスタを用いるものとしてもよい。動作電圧Ｖ
Ｒは、特に制限されないが、安定化電源回路により構成
することが望ましい。時定数回路を構成するキャパシタ
と抵抗とは、半導体集積回路に内蔵させるものであって
もよい。トランジスタＱ９に定電流１１を流す定電流源
回路の構成は、種々の実施形態を採ることができるもの
である。

この発明に係る三角波発生回路は、前記のようにパルス
幅変調等に用いられる狭い意味での三角波を形成するも
の他、温度補償された高安定の発振回路としても利用で
きることはいうまでもないであろう。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、電圧比較動作を行う一方の差動トランジス
タのコレクタ出力を受けて他方の差動トランジスタのベ
ースに帰還させることによりヒステリシス特性を持つ基
準電圧を形成する第１のエミッタフォロワ出力回路とし
て出力トランジスタのベース、エミッタ間電圧の持つ温
度依存性を相殺させるような正の温度特性を持つ定電流
を形成するバンドギャップ回路を用い、他方差動トラン
ジスタのコレクタ出力を第２のエミッタフォロワ出力回
路を介して上記一方の差動トランジスタのベースに設け
られた時定数回路を構成するキャパシタをリセットさせ
るトランジスタのスイッチＭ　御を行う。この構成にお
ては、発振周波数を決定するヒステリシス特性を持つス
レッショルド電圧の温度補償を行うことができるから、
エミッタフォロワ出力回路を用いることにより高速化を
図りつつ、温度特性の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す回路図、第２１！
Ｉは、その動作を説明するための波形図である。 ０１〜ＱＩＯ・・トランジスタ、Ｒ１−Ｒ５・・抵抗、
ＲＴ・・外付抵抗、ＣＴ・・外付キャパシタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方の差動トランジスタのコレクタ出力を受けて他
   方の差動トランジスタのベースに帰還させることにより
   ヒステリシス特性を持つ基準電圧を形成し、エミッタフ
   ォロワ出力トランジスタと、そのベース、エミッタ間電
   圧の持つ温度依存性を相殺させるような正の温度特性を
   持つ定電流トランジスタとを含む第１のエミッタフォロ
   ワ出力回路と、他方差動トランジスタのコレクタ出力を
   受け、上記一方の差動トランジスタのベースに設けられ
   た充電用抵抗とキャパシタとからなる時定数回路におけ
   るキャパシタをリセットさせるトランジスタをスイッチ
   制御する第２のエミッタフォロワ出力回路とを具備する
   ことを特徴とする三角波発生回路。 ２、上記第１のエミッタフォロワ出力回路に設けられる
   正の温度特性を持つ定電流トランジスタは、電流ミラー
   形態の出力側トランジスタであり、その入力側トランジ
   スタに対してエミッタ面積が大きく設定されたバンドギ
   ャップ回路から構成されるものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の三角波発生回路。 ３、上記時定数回路を構成するキャパシタと抵抗とは、
   外部端子を介して接続されるものであることを特徴とす
   る三角波発生回路。