JPH04180404A - 交流直流バッファ回路 - Google Patents

交流直流バッファ回路

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JPH04180404A
JPH04180404A JP2307304A JP30730490A JPH04180404A JP H04180404 A JPH04180404 A JP H04180404A JP 2307304 A JP2307304 A JP 2307304A JP 30730490 A JP30730490 A JP 30730490A JP H04180404 A JPH04180404 A JP H04180404A
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JP
Japan
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transistor
emitter
circuit
voltage
buffer circuit
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JP2307304A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Horiguchi
義則 堀口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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、トランジスタ回路において交流信号のみな
らず直流電圧をも信号として取扱うような交流直流バッ
ファ回路に関する。
(従来の技術) M4図にはトランジスタ回路で使用されている従来のバ
ッファ回路を示している。この回路は実開平1−159
416号公報に開示されている。
この公報のバッファ回路は、逆導電型のトランジスタを
組合わせて構成した場合に生しるペースエミッタ間電圧
の差異に基づく入力電圧と出力電圧の差を実質的に零に
するように工夫されたものである。
3.4.5はエミッタ負荷として同一容量の定電流源1
1が設けられたNPN トランジスタとPNP トラン
ジスタのからなる同様な構成のバッファ回路である。パ
ンフ7回路3は入力端子ユを有し、バッファ回路5は圧
力端子7を有する。バッファメモリ回路3の出力端子と
バッファ回路5の入力端子9とは抵抗R2を介して接続
されており、入力端子9と抵抗R2の接続点には差動増
幅器10の圧力端子が接続されている。
差動増幅器10は、トランジスタTr5とTr6、定電
流源11抵抗R1と、トランジスタTr3、Tr4から
なるカレントミラー回路を有し、第2のバッファ回路4
の出力が一方の入力端子に供給され、バッファ回路4の
入力が他方の入力端子に供給される。
これにより、差動増幅器10の差動入力としては、バッ
ファ回路4を構成する逆導電型のトランジスタTr2A
 5Tr2Bの各ペースエミッタ間の差(−V BE2
A+ V BE2B) fr<入力サレルコトニナル。
このベースエミッタ間電圧の差は、差動出力電流13を
生じさせる。
13− (−VBE2A+ VBE2B) /Rこの電
流I3は、抵抗R2に電圧を発生させて、この電圧は、
バッファ回路3と5でそれぞれ発生しているペースエミ
ッタ間電圧の差をキャンセルするための是正電圧として
働く。是正電圧VRは次式のように表される。
VR−(−VBEIA+VBEIB) X (−R2/
R1)ここでIf>>13に選べば、バッファ回路3と
4および5のトランジスタのペースエミッタ間電圧の差
は互いに相等しいと見なすことかでき、さらにR2−2
R1と選べば、トランジスタT r3Aのベース電位(
入力端子9の電位)は、VB  −VINI  +(−
VBEIA+VBEIB)  +VRとなり、これに先
のVRを代入すると、VB  −VINI  +(−V
BEIA+VBEIB)+ (−VBE2A+VBE2
B) X (−R2/R1)ココテ、−V BEIA+
 V BEIB −−V BE2A+ V BE2Bで
あり、且つR2−2R1と選んだので、この式%式%) となる。次に、直流出力電圧V 0LITは、VOLI
T −VINI −(−VBEIA+VBEIB)+ 
 (−V  BE3A十 V  BE3B)で表される
か、 −V BEIA+ v BEIB−−V BE3^+V
 BE3Bであるから結局 VOLIT−VINとなり、ここのバッファ回路かNP
N )ランジスタとPNP I−ランジスタによるベー
スエミッタ間電圧の差電圧を生しるにも拘らず、直流入
力電圧と直流出力電圧とは同電位となる。
(発明が解決しようとする課題) しかしなから上記のバッファ回路は、次のような問題か
ある。即ち第5図に示すように、1つの入力VIKカラ
独立した多数ノdJ力V 0LITI、V QUT2、
V 0UT3・・・を得たい場合、第4図の回路を利用
すると、回路構成か複雑となり、素子数も非常に多くな
る。また多数の出力を得ようとして出力段のバッファ回
路を増やすとバッファ回路のベース電流を無視できなく
なり、回路の入力と出力の間にDCオフセット電圧が生
してしまう。
そこでこの発明は、ペースエミッタ間電圧の異なる逆導
電型のトランジスタを組合わせて構成した場合に生じる
入力電圧と出力電圧の差を実質的に高精度で零にする場
合、極めて簡単な構成で達成できる交流直流バッファ回
路を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、エミッタとベースが抵抗を介して接続され
た逆導電型のトランジスタを有し、それぞれのトランジ
スタのエミッタの負荷には同一容量の定電流源が接続さ
れ、前記一方のトランジスタのベースを入力、他方のト
ランジスタのエミッタを出力とするバッファ回路と、 互いのベースが共通接続され、それぞれベースとエミッ
タ間が抵抗で接続された逆導電型のトランジスタを有し
、それぞれのトランジスタのエミッタの負荷には同一容
量の定電流源が接続されてなる電圧補償回路と、 前記電圧補償回路のトランジスタのベース電流と同じ電
流をカレントミラー回路により取出し、前記バッファ回
路の前記抵抗に与えて補償電圧を発生させる手段とを備
えるものである。
(作 用) 上記の手段により、電圧補償回路における導電型の異な
る各トランジスタのベースエミッタ間にそれぞれ生じる
差電圧を、差電流に変換して、バッファ回路を構成する
互いに逆導電型トランジスタのエミッタとベース間に接
続された抵抗に帰還することにより、是正電圧が得られ
バッファ回路における入力直流電圧と出力直流電圧とを
同一電位にすることができる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例である。入力端子11は、
バッファ回路100を構成するNPNトランジスタTl
lのベースに接続され、このトランジスタTllのコレ
クタは電源ラインVCCに接続され、エミッタは定電流
源111aを介して接地ラインGNDに接続されている
。トランジスタTllのエミッタは、抵抗Rllaを介
してPNP トランジスタTI2のベースに接続されて
いる。トランジスタTI2のエミッタは定電流源111
bを介して電源ラインVCCに接続され、コレクタは接
地ラインGNDに接続される。そしてバッファ回路10
0の出力端子12はトランジスタT12のエミッタから
取出されている。
一方、NPN)ランジスタT13は電圧補償回路200
を構成するもので、ペースエミッタ間には抵抗RIlb
が接続されベースは、PNPトランジスタT14のベー
スに接続されている。トランジスタ713のコレクタは
電源ラインVCCに接続され、エミッタは定電流源11
2aを介して接地ラインGNDに接続されている。また
トランジスタT14のペースエミッタ間には抵抗RIl
cが接続され、このトランジスタT14のコレクタは接
地ラインGNDに接続され、エミッタは定電流源112
を介して電源ラインvecに接続されている。
ここでトランジスタT13のベースは、カレントミラー
回路300の入力部に接続されており、カレントミラー
回路300で生じた出力電流(トランジスタT13のベ
ース電流と同じ)は抵抗Rllaの端子に接続される。
上記の回路において、抵抗Rlla 、 Rllb、R
lieは同じ抵抗値であり、定電流源111aと111
bも同一容量の電流源である。また、定電流源112a
とI 12bも同一容量の電流源である。
次に、ベース電流を無視して動作説明を行う。
一般にトランジスタは同一容量のコレクタ電流を流した
としてもNPN型とPNP型とではペースエミッタ間の
電圧が異なる。電圧補償回路200において、同一容量
の定電流源112a SI 12bがエミッタ負荷とし
て接続されたトランジスタ71BとTI4のベースエミ
ッタ間電圧をそれぞれV BEI、V BF2とすると
、接続点N1に流れる電流1xlは、 I x I −(VBE3/R11) −(VBE4/
R11)−(1)となり、逆導電型トランジスタのペー
スエミッタ間電圧差が電流変換されたことになる。この
電流はカレントミラー回路300を介して前段のバッフ
ァ回路100へ帰還される。バッファ回路100のトラ
ンジスタTllとTI2もそれぞれに同一容量の定電流
#! 111a SI llbをエミッタ負荷として有
するので、それぞれのトランジスタのベースエミッタ間
にはVBEI 、VBE2の電圧が生じる。入力電圧V
INと■0υ丁の関係を求める。
VIN−VBE1+(R11x I x I) 十VB
E2−VOUT             ・・・(2
)となり、ここで(1)式を代入すると、VIN−VB
EI +(VBE3−VBE4 ) +VBE2−VO
[IT             ・・・(3)が得ら
れる。(3)式かられかるように、トランジスタTll
と713のペースエミッタ間電圧が等しくかつトランジ
スタT12とT14のペースエミッタ間電圧が等しけれ
ば、入力電圧VINと出力電圧■0υTは同電位となる
。これを満たす条件は、次の(4)式、(5)式である
(VBE3−VBE4)/R11−111−14)11
2− I N+(VBE/  Rlt)       
・・・ (5)である。ここで(5)式のVBEは一般
的なトランジスタのペースエミッタ間の電圧であり約0
,7■である。(5)式のVBEは厳密な値でな(でも
実用上の問題はない。それはトランジスタT13、TI
4に流れるコレクタ電流の差を考えた場合、定電流源1
11の電流に比べて非常に小さいという(4)式の条件
かあるからである。
(4)式と(5)式を満足するように回路の定数を設定
すれば、入力電圧VINと出力電圧V 01lTをほぼ
同電位とすることができる。
上記の実施例ではバッファ回路は入力トランジスタかN
PNで出力トランジスタかPNPであるがこの逆に入力
トランジスタをPNP、出力トランジスタをNPNとし
ても同様な効果を得ることかできる。
また実施例では1段のバッファ回路を示しているか、入
力を共通としてトランジスタTI2に並列に複数の出力
トランジスタを設ければ、複数の出力を取り出すことが
でき、電圧補償回路200は共通に使用できる。よって
回路構成を複雑にすることもなく、素子数か増大するこ
ともない。
第2図はこの発明の他の実施例である。この実施例は、
トランジスタT14のベースにさらに抵抗R11dを接
続したものであり、他の部分は第1図の回路と同じであ
る。これにより、トランジスタのベース電流補償が得ら
れ、入力電圧VINと出力電圧V 01lTの差をより
小さくすることができる。
この実施例において、トランジスタTll、T12、T
13、T14のベース電流をそれぞれl旧、lB2、l
B3、lB4として接続点Nに流れる電流IX2を求め
ると、 1×2 − (VBE3/R11) +I B3−  f[VB
E4+(VBE4+(I  B4X  R11)]/ 
R111I B4 ・・ (6) となる。またバッファ回路100において入力電圧VI
Nと出力電圧V OUTの関係を求めると、Vl)l−
VBEI +[(I x2x lB2) xRti]+
 VBE2− VOLIT        −(7)が
得られる。ここで(6)式を(7)式に代入すると、 V IN−V BEJ  +  [(lB2+lB5−
2184)  x  R11コ+ VBE3 − VB
E4  + VBE2 − VOLIT  −(8)と
なる。(4)式、(5)式の条件によりVBEI −V
BE3 、VBE2− VBE4であるから、(8)式
は次の(9)式のようになる。
VIi[(JB2+  lB5−2  1B4)  X
RIIコ=VOUT             ・・・
(9)(9)式によれば、入力電圧VINと出力電圧V
 0LITの間に(IB2+lB5−21B4) xR
IIのDCオフセットが生じているが、lB2、lB3
、lB4のそれぞれの差は非常に小さいため結果的に(
9)式の入力電圧VINと出力電圧V OUTはほぼ一
致する。
この実施例も第1図の実施例と同様に入力トランジスタ
かNPNで出力トランジスタかPNPであるかこの関係
は逆のトランジスタ配列でも同様な効果か得られる。
第3図はこの発明のさらに他の実施例である。
先の実施例と異なる部分は、電圧補償回路200におけ
るトランジスタT13とT14の各エミッタ負荷とな定
電流源がそれぞれ電流補償回路を含むように構成されて
いる点である。この電流補償回路は、(4)式、(5)
式の条件式を具体化することができるもので、トランジ
スタTILT12、T13、T14に流れるコレクタ電
流をすべて等しくするように動作する。この手段を用い
ると、トランジスタTllとT13のペースエミッタ間
電圧を完全に等しくすることができ、またトランジスタ
TI2とT14のペースエミッタ間電圧も完全に等しく
することができる。これにより、入力電圧VINと出力
電圧V OUTは一層高精度で等しくなる。
トランジスタT13のエミッタには、トランジスタT1
5のベースが接続され、このトランジスタT15のベー
スエミッタ間には抵抗r1が接続されている。トランジ
スタT15のコレクタは、電源ラインVccに接続され
る。そして、トランジスタ713とT15のエミッタは
それぞれ定電流源を構成するトランジスタT17と71
8のコレクタに接続されている。トランジスタTI7と
TlgのベースにはバイアスVBIが供給され、それぞ
れのエミッタは、抵抗r2、r3を介して接地ラインG
NDに接続されている。
一方、トランジスタT14のエミッタには、トランジス
タT16のベースが接続され、このトランジスタTlB
のペースエミッタ間には抵抗「4が接続されている。ト
ランジスタT15のコレクタは、接地ラインGNDに接
続される。そして、トランジスタT14とTlBのエミ
ッタはそれぞれ定電流源を構成するトランジスタT19
とT20のコレクタに接続されている。トランジスタT
19と720のベースにはバイアスVB2が供給され、
それぞれのエミッタは、抵抗r5、reを介して電源イ
ンvCCに接続されている。各抵抗の値は、抵抗Rll
b等と同じ値であり、トランジスタT17〜T20によ
る各定電流源の電流は、先の定電流源111の電流値と
同じ値に設定されている。
この回路においても、先に示した実施例と同様な効果を
得ることができる。
[発明の効果〕 以上説明したようにこの発明の回路によると、ペースエ
ミッタ間電圧の異なる逆導電型のトランジスタを組合わ
せて構成した場合に生しる入力電圧と出力電圧の差を実
質的に高精度で零にする場合、極めて簡単な構成で達成
できるものである。
【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2図及び
第3図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第4図は
従来の交流直流バッファ回路を示す図、第5図は従来の
回路の問題点を説明するために示した説明図である。 100・・・バッファ回路、200・・・電圧補償回路
、300・・・カレントミラー回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エミッタとベースが抵抗を介して接続された逆導
    電型のトランジスタを有し、それぞれのトランジスタの
    エミッタの負荷には同一容量の定電流源が接続され、前
    記一方のトランジスタのベースを入力、他方のトランジ
    スタのエミッタを出力とするバッファ回路と、 互いのベースが共通接続され、それぞれベースとエミッ
    タ間が抵抗で接続された逆導電型のトランジスタを有し
    、それぞれのトランジスタのエミッタの負荷には同一容
    量の定電流源が接続されてなる電圧補償回路と、 前記電圧補償回路のトランジスタのベース電流と同じ電
    流をカレントミラー回路により取出し、前記バッファ回
    路の前記抵抗に与えて補償電圧を発生させる手段とを具
    備したことを特徴とする交流直流バッファ回路。
  2. (2)エミッタとベースが抵抗を介して接続された逆導
    電型のトランジスタを有し、それぞれのトランジスタの
    エミッタの負荷には同一容量の定電流源が接続され、前
    記一方のトランジスタのベースを入力、他方のトランジ
    スタのエミッタを出力とするバッファ回路と、 互いのベースが抵抗を介して接続された逆導電型のトラ
    ンジスタを有し、一方のトランジスタのベースとエミッ
    タ間が抵抗で接続され、他方のトランジスタのエミッタ
    が前記一方のトランジスタのエミッタに抵抗を介して接
    続され、それぞれのトランジスタのエミッタの負荷には
    同一容量の定電流源が接続されてなる電圧補償回路と、 前記電圧補償回路のトランジスタのベース電流と同じ電
    流をカレントミラー回路により取出し、前記バッファ回
    路の抵抗に与えて補償電圧を発生させる手段とを具備し
    たことを特徴とする交流直流バッファ回路。
  3. (3)前記定電流源は、電流補償手段を含むことを特徴
    とする請求項第1項若しくは第2項記載の交流直流バッ
    ファ回路。
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