JPH04334106A - 集積回路化された差動信号回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアナロク集積回路に係り
、より詳細には、外部素子である可変抵抗器によりオフ
セットの調整が行われる集積回路化された差動信号回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路化された差動増幅回路の入力部
は、図５に示すように、３つのトランジスタＱ９１　〜
Ｑ９３　によってカレントミラー回路を構成すると共に
、定電流源９１によってカレントミラー回路の電流値を
設定し、カレントミラー回路の出力部を構成するトラン
ジスタＱ９２　、Ｑ９３　の出力を、それぞれに対応す
るトランジスタＱ９４、Ｑ９５　のエミッタに導き、こ
れらのトランジスタＱ９４　、Ｑ９５　のベースである
入力端子９４、９５に入力信号を与える構成が採用され
ている。そしてトランジスタＱ９２　、Ｑ９３　のエミ
ッタには、外部素子である可変抵抗器ＶＲ９１を介して
、プラス電源Ｐ９１　を与える構成とすることにより、
入力端子９４、９５に互いに等しい電圧を与えた状態に
おいて、トランジスタＱ９４　、Ｑ９５　の出力９６が
導かれた回路の出力端子に規定の電圧が現れるよう、可
変抵抗器ＶＲ９１によりオフセット調整を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成における定電
流源９１の温度特性は、可変抵抗器ＶＲ９１の温度特性
とは無関係にその特性が設定されていたことから、例え
ばある環境温度において出力値が規定の電圧となるよう
にオフセット調整を行った後、その環境温度が変わった
ときには、可変抵抗器ＶＲ９１の端子間９７、９８の抵
抗値が異なる（　一般には、オフセット調整のため、こ
れらの抵抗値が等しくなるのは稀である）ため、それら
の端子間９７、９８の電圧の変量には、温度変化により
差異が生じる（抵抗値の大きい端子間の電圧の変量の方
が大きくなる）。そのため、トランジスタＱ９２　のエ
ミッタに与えられる電流値とトランジスタＱ９３　のエ
ミッタに与えられる電流値との比率に変化が生じること
となって、既にオフセット調整が行われているにも関わ
らず、出力端子には新たにオフセット電圧が生じるとい
う問題があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するため着想され
たものであり、その目的は、環境温度の変化に対するオ
フセットのずれを防止することのできる集積回路化され
た差動信号回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の集積回路化された差動信号回路は、一対の電源
端子の一方を第１の電源端子とし、他方を第２の電源端
子とすると共に、カレントミラー回路において電流が入
力されるトランジスタを駆動トランジスタとするとき、
駆動トランジスタのコレクタにその出力が接続された定
電流源と、カレントミラー回路の一対の出力のそれぞれ
に対応して設けられた一対のトランジスタであって、駆
動トランジスタのベースにそのベースが接続され、第１
の電源端子からそのエミッタに電流が供給される一対の
従動トランジスタと、この一対の従動トランジスタの一
方を第１の従動トランジスタとし、他方を第２の従動ト
ランジスタとするとき、第１の従動トランジスタのコレ
クタにそのエミッタが接続され、第２の電源端子にその
コレクタが接続され、そのベースには入力信号が導かれ
る第１のトランジスタと、第２の従動トランジスタのコ
レクタにそのエミッタが接続され、第２の電源端子がそ
のコレクタに接続され、そのベースには入力信号が導か
れた第２のトランジスタとを備えた構成とし、第１およ
び第２の従動トランジスタの少なくとも一方の従動トラ
ンジスタのエミッタにその端子が接続され、第１の従動
トランジスタのコレクタ電流と第２の従動トランジスタ
のコレクタ電流との比率を変化させる外部素子の可変抵
抗器の温度特性をｃとし、定電流源の温度特性をａとし
、絶対温度に比例する温度特性をｂとするとき、定電流
源の温度特性ａを ａ≒ｂ／ｃ なる値とする。また定電流源にそれぞれのエミッタが接
続され、それぞれのベースには入力信号が導かれた一対
のトランジスタと、この一対のトランジスタの一方を第
１のトランジスタとし、他方を第２のトランジスタとす
るとき、第１のトランジスタのコレクタにそのコレクタ
とベースとが接続された第３のトランジスタと、第２の
トランジスタのコレクタにそのコレクタが接続され、第
３のトランジスタのベースにそのベースが接続された第
４のトランジスタとを備た構成とし、第３および第４の
トランジスタの少なくとも一方のトランジスタのエミッ
タにその端子が接続され、第３のトランジスタのコレク
タ電流と第４のトランジスタのコレクタ電流との比率を
変化させる外部素子である可変抵抗器の温度特性をｆと
し、定電流源の温度特性をｄとし、絶対温度に比例する
温度特性をｅとするとき、定電流源の温度特性ｄをｄ≒
ｅ／ｆ なる値とする。

【０００６】

【実施例】図１は、請求項１記載の発明に係る第１の実
施例の電気的構成を示す回路図である。

【０００７】図において、カレントミラー回路１２にお
いて入力部を構成するトランジスタである駆動トランジ
スタＱ１５　のエミッタ、カレントミラー回路１２の出
力部を構成する一対のトランジスタの一方である第１の
従動トランジスタＱ１１　のエミッタ、および従動トラ
ンジスタＱ１３　のエミッタは、プラス電圧が現れる第
１の電源端子Ｐ１１　に接続されており、第１の従動ト
ランジスタＱ１１　と対となる第２の従動トランジスタ
Ｑ１２　のエミッタは、端子１５を介して、外部に設け
られた可変抵抗器ＶＲ１１の一方の端子に導かれていて
、この可変抵抗器ＶＲ１１の他方の端子は第１の電源端
子Ｐ１１　に接続されている。

【０００８】駆動トランジスタＱ１５　のベース、第１
および第２の従動トランジスタＱ１１　、Ｑ１２　の各
々のベース、および従動トランジスタＱ１３　のベース
は互いに接続されており、トランジスタＱ１４　のエミ
ッタは駆動トランジスタＱ１５　のベースに導かれてい
る。そして駆動トランジスタＱ１５　のコレクタは、ト
ランジスタＱ１４　のベースと定電流源１１の一方の出
力とに接続されていて、トランジスタＱ１４のコレクタ
と定電流源１１の他方の出力は、接地端子である第２の
電源端子Ｇ１１　に導かれている。

【０００９】第１の従動トランジスタＱ１１　のコレク
タは第１のトランジスタＱ２１　のエミッタとトランジ
スタＱ１６　のベースとに導かれており、第１のトラン
ジスタＱ２１　のベースは入力端子１３に接続され、第
１のトランジスタＱ２１　のコレクタは第２の電源端子
Ｇ１１　に導かれている。また第２の従動トランジスタ
Ｑ１２　のコレクタは第２のトランジスタＱ２２　のエ
ミッタとトランジスタＱ１７　のベースとに接続されて
いて、第２のトランジスタＱ２２　のベースは入力端子
１４に導かれ、コレクタは第２の電源端子Ｇ１１　に接
続されている。そしてトランジスタＱ１３　のコレクタ
は、トランジスタＱ１６　、Ｑ１７　の双方のエミッタ
に接続され、トランジスタＱ１６　のコレクタとトラン
ジスタＱ１７　のコレクタとは、次段に続く回路　（図
示が省略されている）に送出されている。

【００１０】なお上記構成において、駆動トランジスタ
Ｑ１５　、第１の従動トランジスタＱ１１、および従動
トランジスタＱ１３　のエミッタ面積は互いに等しく、
第２の従動トランジスタＱ１２　のエミッタ面積は、こ
れらのトランジスタＱ１１　、Ｑ１３　、Ｑ１５　のエ
ミッタ面積の２倍の面積を有するトランジスタとなって
いる。

【００１１】また定電流源１１の温度特性をａとし、絶
対温度に比例する温度特性をｂとし、可変抵抗器ＶＲ１
１の温度特性をｃとすると、これらの関係は ａ≒ｂ／ｃ となるように設定されている。

【００１２】以上によってその構成を説明した第１の実
施例の動作について、以下に説明を行う。

【００１３】第１および第３の従動トランジスタＱ１１
　、Ｑ１３　は、駆動トランジスタＱ１５　のカレント
ミラーとして動作することから、それらのコレクタには
、定電流源１１に流れる電流に等しい電流が出力される
　（トランジスタＱ１４　は、ベース電流の影響によっ
て生じる誤差を少なくするために設けられている）。ま
た第２の従動トランジスタＱ１２　のエミッタ面積は、
カレントミラー回路１２を構成するその他のトランジス
タＱ１１　、Ｑ１３　、Ｑ１５　のそれの２倍となって
いることから、そのコレクタに定電流源１１に略等しい
電流が出力された場合、ベースエミッタ間電圧は、その
他のトランジスタＱ１１　、Ｑ１３　、Ｑ１５　のそれ
より小さくなるため、可変抵抗器ＶＲ１１によって、そ
の差異分を与える。

【００１４】以上の動作によりエミッタに電流が与えら
れた第１のトランジスタＱ２１　は、エミッタホロワと
して動作し、入力端子１３に与えられた信号は、低イン
ピーダンスの信号としてトランジスタＱ１６　のベース
に導かれる。また第２のトランジスタＱ２２　について
も同様であって、入力端子１４に与えられた信号がトラ
ンジスタＱ１７　のベースに導かれる。そして一対のト
ランジスタＱ１６　、Ｑ１７　は差動増幅部として動作
することから、出力１６、１７には、入力端子１３、１
４に与えられた信号の差異分が増幅されて現れる。

【００１５】いま一対の入力端子１３、１４に等しい電
圧が与えられ、出力１６、１７が導かれた次段以下に続
く回路の出力端子の電圧が規定の電圧となるように、可
変抵抗器ＶＲ１１によるオフセット調整が完了している
とする。

【００１６】既に説明したように、絶対温度に比例した
温度特性を示す値ｂは、常温が約　３００°Ｋ　弱であ
ることから、 ｂ　＝　１／３００　＝　３３３３　　≒　３４００　
ｐｐｍであり、温度特性ｃは、可変抵抗器ＶＲ１１にカ
ーボン抵抗器が用いられていることから、 ｃ　＝　−３００　ｐｐｍ である。また定電流源１１の温度特性ａはａ≒　ｂ　／
　ｃ となるように設定されているため、 ａ≒　（１＋０．００３４）　／　（１−０．０００３
）≒　１　＋　０．００３４　＋　０．０００３＝　１
　＋　０．００３７ であり、その温度特性ａは３７００ｐｐｍ　である。

【００１７】そのため第１のトランジスタＱ２１　のエ
ミッタから第１の従動トランジスタＱ１１のコレクタを
見た場合の電流の温度特性は、定電流源１１の温度特性
と同一となり、その値は３７００ｐｐｍ　となる。

【００１８】また第２の従動トランジスタＱ１２　のベ
ースエミッタ間の電圧に対する温度特性は、絶対温度に
比例する特性となることから、その値は３４００ｐｐｍ
　であり　（電流の変化分による影響については、対数
となることから無視することが可能）　、可変抵抗器Ｖ
Ｒ１１の両端子間の電圧の温度特性ｙについては、 ｙ　＝　ａ　×　ｃ ＝　（　ｂ　／　ｃ　）　×　ｃ ＝　ｂ となって、第２の従動トランジスタＱ１２　のベースエ
ミッタ間の電圧の温度特性に等しくなり、可変抵抗器Ｖ
Ｒ１１がエミッタに接続されていることを無視すること
が可能となるため、第２のトランジスタＱ２２　から第
２の従動トランジスタＱ１２　のコレクタを見た場合の
電流の温度特性については、第１の従動トランジスタＱ
１１　のコレクタ電流の温度特性に等しい３７００ｐｐ
ｍ　となり、第１および第２の従動トランジスタＱ１１
　、Ｑ１２　の出力電流の温度特性は互いに等しくなる
。

【００１９】図２は、請求項１記載の発明に係る第２の
実施例の電気的構成を示す回路図である。

【００２０】この実施例は、図１に示す実施例とその構
成が略同一であるので、構成の異なる部分についてのみ
説明を行い、同一の部分については、図１において付与
された符号と同一の符号を付与することとし、その構成
説明を省略する。

【００２１】第１の従動トランジスタＱ１１　のエミッ
タには、外部素子である可変抵抗器ＶＲ１２の一方の端
部端子Ｔ１１　が接続され、第２の従動トランジスタＱ
１２ａのエミッタには、可変抵抗器ＶＲ１２の他方の端
部端子Ｔ１３　が接続されている。そしてこの可変抵抗
器ＶＲ１２の摺動端子Ｔ１２　には、第１の電源端子Ｐ
１１　が接続されている。また第２の従動トランジスタ
Ｑ１２ａのエミッタ面積は、第１の従動トランジスタＱ
１１　のエミッタ面積と等しくなっている。そしてその
他の部分は、図１に示す構成と同一となっており、定電
流源１１の温度特性はａであり、可変抵抗器ＶＲ１２の
温度特性はｃである。

【００２２】以下に第２の実施例の動作説明を行う。

【００２３】第１の従動トランジスタＱ１１　のコレク
タ電流の温度特性、および第２の従動トランジスタＱ１
２ａのコレクタ電流の温度特性については、端子Ｔ１１
　と端子Ｔ１２　との間の電圧の温度特性、および端子
Ｔ１２　と端子Ｔ１３　との間の電圧の温度特性とが、
既に説明したように、共に絶対温度に比例する温度特性
（値ｂ）となるため、可変抵抗器ＶＲ１２の摺動端子Ｔ
１２　の位置が如何なる位置に設定された場合であって
も、上記温度特性は共に等しくなり、その値は、定電流
源１１の電流の温度特性に等しい３７００ｐｐｍ　とな
る。

【００２４】図３は、請求項２記載の発明に係る第１の
実施例の電気的構成を示す回路図である。

【００２５】図において、定電流源３３および定電流源
３４のそれぞれの一方の端子にはプラス電源Ｐ３１　が
接続されており、定電流源３３の他方の端子は、第１お
よび第２のトランジスタＱ３１　、Ｑ３２　の双方のエ
ミッタに導かれている。また第１のトランジスタＱ３１
　のベースは入力端子３１に接続され、第２のトランジ
スタＱ３２　のベースは入力端子３２に導かれている。 そして第１のトランジスタＱ３１　のコレクタは第３の
トランジスタＱ３３　のコレクタおよびベースと、第４
のトランジスタＱ３４　のベースとに接続され、第２の
トランジスタＱ３２のコレクタは、第４のトランジスタ
Ｑ３４　のコレクタとトランジスタＱ３５　のベースと
に接続されている。

【００２６】第３のトランジスタＱ３３　のエミッタは
、外部に設けられた可変抵抗器ＶＲ３１の一方の端部端
子Ｔ３１　に導かれていて、第４のトランジスタＱ３４
　のエミッタは、可変抵抗器ＶＲ３１の他方の端部端子
Ｔ３３　に接続されており、可変抵抗器ＶＲ３１の摺動
端子Ｔ３２　は接地されている。 また定電流源３４の他方の端子はトランジスタＱ３５　
のコレクタに接続されており、トランジスタＱ３５　の
エミッタは接地されている。そしてトランジスタＱ３５
　のコレクタからは、次段に続く回路　（図示されてい
ない）への出力３５が送出されている。

【００２７】なお上記構成において、定電流源１１の温
度特性をｄとし、絶対温度に比例する温度特性をｅとし
、可変抵抗器ＶＲ１１の温度特性をｆとすると、これら
の関係は ｄ≒ｅ／ｆ となるように設定されている。

【００２８】以上によってその構成を説明した第１の実
施例の動作について、以下に説明する。

【００２９】第１〜第４の４つのトランジスタＱ３１　
〜Ｑ３４　は、差動増幅回路として動作するため、第２
のトランジスタＱ３２　のコレクタには、入力端子３１
、３２に与えられた信号の差異分が増幅されて出力され
る。そしてこの増幅された出力は、定電流源３４の高イ
ンピーダンスを負荷として動作するトランジスタＱ３５
　によってさらに増幅された後、出力１５によって次段
の回路に与えられる。

【００３０】いま可変抵抗器ＶＲ３１によるオフセット
調整が完了しているとすると、絶対温度に比例した温度
特性を示す値ｅは、 ｅ　≒　３４００　ｐｐｍ であり、温度特性ｆは、可変抵抗器ＶＲ３１にカーボン
抵抗器が用いられていることから、 ｆ＝　−３００　ｐｐｍ である。また定電流源３３の温度特性ｄはｄ≒　ｅ　／
　ｆ となるように設定されているため、 ｄ≒　１　＋　０．００３７ であり、その温度特性ａは３７００ｐｐｍ　である。

【００３１】また可変抵抗器ＶＲ３１の端子Ｔ１１　と
端子Ｔ１２　との間の電圧の温度特性、および端子Ｔ１
２　と端子Ｔ１３　との間の電圧の温度特性は、既に説
明したように、共に絶対温度に比例する温度特性の値ｅ
となることから、第３のトランジスタＱ３３　のベース
と接地レベルとの電圧の温度特性、および第４のトラン
ジスタＱ３４　のベースと接地レベルとの電圧の温度特
性は、共に絶対温度に比例する温度特性となるので、第
１のトランジスタＱ３１　から第３のトランジスタＱ３
３　のコレクタを見たときの電流の温度特性と、第２の
トランジスタＱ２２　から第４のトランジスタＱ３４　
のコレクタを見たときの電流の温度特性とは、可変抵抗
器ＶＲ３１の摺動端子Ｔ３２　の位置には関わり無く、
共に定電流源１１の電流の温度特性に等しい値の３７０
０ｐｐｍ　となる。

【００３２】図４は、請求項２記載の発明に係る第２の
実施例の電気的構成を示す回路図である。

【００３３】この実施例は、図１に示す実施例とその構
成が略同一であるので、構成の異なる部分についてのみ
その説明を行い、同一の部分については、図１において
付与された符号と同一の符号を付与することとし、その
構成の説明を省略する。

【００３４】第３のトランジスタＱ３３ａのエミッタに
は、可変抵抗器ＶＲ３２の一方の端子が接続されており
、第４のトランジスタＱ３４　のエミッタは直接に接地
されている。 また第３のトランジスタＱ３３ａのエミッタ面積は、第
４のトランジスタＱ３４　のエミッタ面積の２倍の面積
となっている。そしてその他の部分については同一の構
成となっており、定電流源３３の温度特性は３７００ｐ
ｐｍ　であり、可変抵抗器ＶＲ３２の温度特性は−３０
０ｐｐｍ　である。この実施例においても、可変抵抗器
ＶＲ３２の端子間の電圧の温度特性が絶対温度に比例す
る温度特性の約３４００ｐｐｍ　となるため、第３のト
ランジスタＱ３３ａのエミッタに可変抵抗器ＶＲ３２が
接続されていることを無視することが可能となって、第
３のトランジスタＱ３３ａのコレクタ電流、および第４
のトランジスタＱ３４　のコレクタ電流の温度特性は、
共に等しい３７００ｐｐｍ　となる。

【００３５】なお本発明は上記実施例に限定されず、全
てのトランジスタについては、ＰＮＰトランジスタをＮ
ＰＮトランジスタとし、ＮＰＮトランジスタをＰＮＰト
ランジスタとした構成の場合にも同様に適用することが
可能である。

【００３６】また可変抵抗器ＶＲ１１、ＶＲ１２、ＶＲ
３１、ＶＲ３２については、その温度特性が−３００ｐ
ｐｍの場合について説明したが、その他の温度特性の場
合にも同様に適用することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る集積回路化された差動信号
回路は、カレントミラー回路を構成するトランジスタの
エミッタに接続されたオフセット調整用の可変抵抗器の
温度特性の値をＣとし、カレントミラー回路の電流値を
決定する定電流源の温度特性をＡとし、絶対温度に比例
する温度特性をＢとすると、値ＡはＡ≒Ｂ／Ｃなる関係
に設定されていることから、オフセット調整用の可変抵
抗器がエミッタに接続されたことを無視したときと同一
の温度特性となるため、環境温度の変化に対するオフセ
ットのずれの防止が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の第１の実施例の電気的構
成を示す回路図である。

【図２】請求項１記載の発明の第２の実施例の電気的構
成を示す回路図である。

【図３】請求項２記載の発明の第１の実施例の電気的構
成を示す回路図である。

【図４】請求項２記載の発明の第２の実施例の電気的構
成を示す回路図である。

【図５】従来技術の電気的構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１１　　定電流源 １２　　カレントミラー回路 ３３　　定電流源 Ｇ１１　　　第２の電源端子 Ｐ１１　　　第１の電源端子 Ｑ１１　　　第１の従動トランジスタ Ｑ１２　　　第２の従動トランジスタ Ｑ１５　　　駆動トランジスタ Ｑ２１　　　第１のトランジスタ Ｑ２２　　　第２のトランジスタ Ｑ３１　　　第１のトランジスタ Ｑ３２　　　第２のトランジスタ Ｑ３３　　　第３のトランジスタ Ｑ３４　　　第４のトランジスタ ＶＲ１１　　可変抵抗器 ＶＲ３１　　可変抵抗器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の電源端子の一方を第１の電源端
   子とし、他方を第２の電源端子とすると共に、カレント
   ミラー回路において電流が入力されるトランジスタを駆
   動トランジスタとするとき、駆動トランジスタのコレク
   タにその出力が接続された定電流源と、前記カレントミ
   ラー回路の一対の出力のそれぞれに対応して設けられた
   一対のトランジスタであって、前記駆動トランジスタの
   ベースにそのベースが接続され、第１の電源端子からそ
   のエミッタに電流が供給される一対の従動トランジスタ
   と、この一対の従動トランジスタの一方を第１の従動ト
   ランジスタとし、他方を第２の従動トランジスタとする
   とき、第１の従動トランジスタのコレクタにそのエミッ
   タが接続され、第２の電源端子にそのコレクタが接続さ
   れ、そのベースには入力信号が導かれる第１のトランジ
   スタと、第２の従動トランジスタのコレクタにそのエミ
   ッタが接続され、第２の電源端子がそのコレクタに接続
   され、そのベースには入力信号が導かれた第２のトラン
   ジスタとを備え、第１および第２の従動トランジスタの
   少なくとも一方の従動トランジスタのエミッタにその端
   子が接続され、第１の従動トランジスタのコレクタ電流
   と第２の従動トランジスタのコレクタ電流との比率を変
   化させる外部素子の可変抵抗器の温度特性をｃとし、前
   記定電流源の温度特性をａとし、絶対温度に比例する温
   度特性をｂとするとき、前記定電流源の温度特性ａをａ
   ≒ｂ／ｃ なる値としたことを特徴とする集積回路化された差動信
   号回路。
2. 【請求項２】　　定電流源にそれぞれのエミッタが接続
   され、それぞれのベースには入力信号が導かれた一対の
   トランジスタと、この一対のトランジスタの一方を第１
   のトランジスタとし、他方を第２のトランジスタとする
   とき、第１のトランジスタのコレクタにそのコレクタと
   ベースとが接続された第３のトランジスタと、第２のト
   ランジスタのコレクタにそのコレクタが接続され、第３
   のトランジスタのベースにそのベースが接続された第４
   のトランジスタとを備え、第３および第４のトランジス
   タの少なくとも一方のトランジスタのエミッタにその端
   子が接続され、第３のトランジスタのコレクタ電流と第
   ４のトランジスタのコレクタ電流との比率を変化させる
   外部素子である可変抵抗器の温度特性をｆとし、前記定
   電流源の温度特性をｄとし、絶対温度に比例する温度特
   性をｅとするとき、前記定電流源の温度特性ｄをｄ≒ｅ
   ／ｆ なる値としたことを特徴とする集積回路化された差動信
   号回路。