JPH09162666A - リミッタ回路 - Google Patents

リミッタ回路

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JPH09162666A
JPH09162666A JP7318279A JP31827995A JPH09162666A JP H09162666 A JPH09162666 A JP H09162666A JP 7318279 A JP7318279 A JP 7318279A JP 31827995 A JP31827995 A JP 31827995A JP H09162666 A JPH09162666 A JP H09162666A
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JP
Japan
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voltage
upper limit
transistor
emitter
circuit
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JP7318279A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Tsuji
正敏 辻
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Icom Inc
Original Assignee
Icom Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない部品数で、上限電圧の温度特性を向上さ
せるとともに、上限電圧を変更することを可能にするリ
ミッタ回路を提供すること 【解決手段】トランジスタQ11 のベースは定電圧源7に
接続され、コレクタは接地され、エミッタはNPNトラ
ンジスタQ9のコレクタに接続されている。トランジスタ
Q10 のエミッタには定電流源25と出力端子OUT とが接続
されている。トランジスタQ10は出力電流を増大させる
ためにエミッタホロワー構成となっている。トランジス
タQ10 とトランジスタQ11 の温度特性が相殺されて、上
限電圧の温度特性は定電圧源7と同等に改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オペアンプIC等
における出力の上限電圧の温度特性を改善する技術に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、マイクアンプ等のリミッタ回
路に使用される単電源方式のオペアンプの一例を図4を
用いて説明する。図4において、2対のトランジスタT
1,T2,T3,T4から構成されて同相入力端子IN(+) と反
転入力端子IN(-) とを備えた入力回路101 、および1対
のトランジスタT5,T6から構成されたカレントミラー回
路102 とで差動入力部103 が形成されている。
【0003】この差動入力部103 の出力は、中間増幅部
104 においてトランジスタT7,T8 を介してトランジスタ
T9によって増幅され、リミッタ回路としての出力部105
のトランジスタT10 を介して出力端子OUT から出力され
る。このトランジスタT10 は大きな出力電流を取り出せ
るようにエミッタホロワー構成となっている。なお、単
電源方式のオペアンプ等のICにおいては、出力部のエ
ミッタホロワーを構成するトランジスタはNPNトラン
ジスタが使用されるので、以下においては、出力部のエ
ミッタホロワーを構成するトランジスタはNPNトラン
ジスタと限定して説明する。
【0004】以上の構成において、同相入力端子IN(+)
に所定のバイアス電圧と信号とを重畳させて印加し、出
力端子OUT と反転入力端子IN(-) とを適宜な負帰還抵抗
等で接続すれば、出力端子OUT からは、バイアス電圧を
中心として増幅された信号が出力される。そして、入力
信号の振幅が所定のレベルを越えたときには、出力信号
は上下限のリミッタ電圧によって制限されリミッタ回路
として作用する。図4の回路での上限電圧をVmax 、下
限電圧をVmin とし、電源電圧をV cc 、トランジスタ
T10 のベース・エミッタ間の接合電圧をVBE(10)とす
ると、 Vmax =V cc −VBE(10) Vmin =0 となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】トランジスタにおける
ベース- エミッタ間の接合電圧は温度変化の影響を受け
て変動するので、図4に示した回路の場合には、電源電
圧の温度特性が優れていても、上限電圧は温度変化の影
響を受けて変動してしまう。なお、下限電圧は0で変動
しない。よって、入力信号が、バイアス電圧に関して上
下対称な波形であっても、出力端子にあらわれる信号に
おいては上限電圧のみが温度の影響を受け、出力電圧の
波形は上下対称にはならない。
【0006】このようにして、従来のリミッタ回路にお
いては、上限電圧が温度変化によって大きく影響を受け
るという問題がある。また、上限電圧はVmax =V cc
−VBE(10)となるので、電源電圧とトランジスタT10
のベース- エミッタ間の接合電圧とで固定されてしま
い、電源電圧を変えずに所望の電圧に設定することは困
難である。
【0007】なお、上限電圧を変更することのできる回
路構成例としては、図5に示したようなオペアンプを組
み合わせた回路例がある。この回路の場合には、オペア
ンプA1で構成した反転増幅回路に、オペアンプA2と
ダイオードD1,D2とで構成した不感帯をもった理想
ダイオード回路を付加することによって、外部からの制
御電圧ViNによって上下限の電圧を制御するように構成
したものである。
【0008】しかしこの場合には、部品数が多くなり、
消費電力の増加や発熱の増加、さらには接合部の容量成
分や位相の回転等の影響によって高い周波数まで安定し
て動作させることが難しくなるという問題がある。
【0009】そこで、本発明においては、少ない部品数
で、上限電圧の温度特性を向上させるとともに、上限電
圧を変更することを可能にするリミッタ回路を提供する
ことを目的としてなされたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、請求項1の発明では、ベースが定電流源を介し
て電源電圧に接続され、エミッタは出力端子に接続され
たNPNトランジスタを備え、上限電圧が電源電圧から
NPNトランジスタのベース・エミッタ間の接合電圧を
減じた電圧となる構成の単電源方式のリミッタ回路にお
いて、ベースが定電圧源に接続され、コレクタが接地さ
れ、エミッタが前記NPNトランジスタのベースに接続
されたPNPトランジスタを備えることによって、前記
NPNトランジスタのベースに入力されて出力端子から
出力される信号の上限電圧の温度特性を前記定電圧源と
同等に改善した。
【0011】請求項2の発明では、定電圧源の電圧を変
更する電圧変更手段を備えることによって、上限電圧を
変更しうるように構成した。
【0012】
【発明の実施の形態】請求項1の発明の実施の形態を、
オペアンプICの回路構成に適用した場合を示した図1
に基づいて説明する。図1において、1は、2対のトラ
ンジスタQ1,Q2,Q3,Q4から構成されて同相入力端子IN
(+) と反転入力端子IN(-) とを備えた入力回路、2は、
1対のトランジスタQ5,Q6から構成されたカレントミラ
ー回路であり、3は、これらの入力回路1とカレントミ
ラー回路2とで構成された差動入力部である。21,22,23
は各トランジスタを定電流駆動する定電流源である。
【0013】4はトランジスタQ7,Q8,Q9から構成された
中間増幅部であり、トランジスタQ7のエミッタには定電
流源24が接続され、トランジスタQ9のコレクタには定電
流源26が接続されている。5は出力部であり、トランジ
スタQ10 のエミッタには定電流源25と出力端子OUT とが
接続され、増幅された電流信号は出力端子OUT から取り
出される。前記トランジスタQ10 は出力電流を増大させ
るためにエミッタホロワー構成となっている。
【0014】以上の構成は従来同様の構成である。6
は、定電圧源7とPNPトランジスタQ11 とによるリミ
ッタ制御回路である。このトランジスタQ11 のベースは
前記定電圧源7に接続され、コレクタは接地され、エミ
ッタは前記NPNトランジスタQ9のコレクタに接続され
ている。前記定電圧源7としては、ツェナーダイオード
等を用いて温度特性の優れた定電圧源を用いるものとす
る。
【0015】上記出力部5とリミッタ制御回路6とで請
求項1のリミッタ回路を構成している。
【0016】図1の構成のオペアンプICにおいて、同
相入力端子IN(+) に所定のバイアス電圧と入力信号とを
重畳させて印加し、出力端子OUT と反転入力端子IN(-)
とを適宜な負帰還抵抗等で接続すれば、出力端子OUT か
らは、バイアス電圧を中心として増幅された信号が出力
される。
【0017】そして、入力信号の振幅が所定のレベルを
越えたときには、出力信号は上下限のリミッタ電圧によ
って制限されリミッタ回路として作用する。図1の回路
での上限電圧をVmax 、電源電圧をV cc 、定電圧源7
の電圧をV1、トランジスタQ10 のベース・エミッタ間
の接合電圧をVBE(10)、トランジスタQ11 のベース・
エミッタ間の接合電圧をVBE(11)とすると、 Vmax +VBE(10)=V1+VBE(11) が成り立つので、 Vmax =V1+VBE(11)−VBE(10) となる。
【0018】また、下限電圧をVmin とすると、 Vmin =0 となる。ここで、トランジスタQ11 とトランジスタQ10
とは、同一IC内で、同時に生成された素子であるた
め、それらのベース・エミッタ間の接合電圧VBE(1
1),VBE(10)の温度特性はほぼ同一となる。よって、
上限電圧Vmax は定電圧源7の電圧V1と等しくなり、
その温度特性も定電圧源7と同じ安定度となる。
【0019】従来であれば、電源電圧Vccの温度特性が
優れていても、シリコントランジスタにおけるベース・
エミッタ間の接合電圧の温度特性は-2.2mV/ ℃程度であ
るため、上限電圧の温度特性も 2.2mV/ ℃程度となる
が、図1の場合には、+VBE(11)と−VBE(10)とに
よって温度変化による変動が相殺されるので、上限電圧
の温度特性は定電圧源7の温度特性と同じように、±数
mV(−10℃〜60℃)程度に改善される。
【0020】また、請求項2のリミッタ回路の実施の形
態を図2に基づいて説明する。図1に示した定電圧源7
の電圧V1を、図2の(A)のように可変定電圧源71と
するか、図2の(B)のように電圧切り換え式定電圧源
72に変更することによって、電源電圧を変更することな
く上限電圧を変更することが可能になる。このときも、
上限電圧の温度特性は定電圧源7と同等になる。
【0021】上記可変定電圧源71もしくは電圧切り換え
式定電圧源72は請求項2の電圧変更手段に対応してい
る。
【0022】なお、差動入力回路は図3に示すように構
成してもよい。図3の差動入力回路11は、1対のトラン
ジスタQ21,Q22 からなる入力回路12と、その電源ライン
に配置された定電流源16と、トランジスタQ21 のコレク
タに接続された定電流源13とから構成されている。な
お、この定電流源13の電流値は、前記定電流源16の電流
値の二分の一に設定されている。また、中間増幅部14の
トランジスタQ23 のエミッタには抵抗15が接続されてい
る。
【0023】図3の回路によれば、入力回路12のトラン
ジスタを1段構成としたので、入力電圧の上限を図1の
回路の場合よりも高くできる。また、1段構成としたの
で入力電圧0V付近における歪みが多くなるので、カレ
ントミラー回路の代わりに、トランジスタQ21 のコレク
タには定電流源13を接続して、入力電圧0V付近におけ
るトランジスタQ21 のコレクタ電流を確保した。
【0024】また、差動入力部12を1段構成としたの
で、中間増幅部14のトランジスタQ23のベース電圧及び
エミッタ電圧が低くなり、入力電圧0V付近においてト
ランジスタQ9の出力電圧がはねあがるという現象が発生
するので、トランジスタQ23 のエミッタとトランジスタ
Q8のエミッタの間に接続した抵抗15によって、トランジ
スタQ8のエミッタの電圧を0.1 〜0.3V程度上げておくこ
とにより、入力電圧0V付近におけるトランジスタQ8,Q
9 の動作を安定させる。
【0025】図3の回路においても、トランジスタQ8,Q
9,Q10,Q11 及び定電圧源7の構成と作用は同様である。
図3の回路によれば、さらに少ない部品数で、上限電圧
の温度特性を改善できるという効果が得られる。このよ
うな少ない部品で実現したオペアンプICでは位相の回
転等の影響が少ないので、高い周波数まで使用できる回
路を構成しやすい。
【0026】本発明は、オペアンプICに限らず、マイ
クアンプ等のようにリミッタ回路を必要とする種々の回
路に応用することができる。
【0027】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、二つのトラン
ジスタのベース・エミッタ間の接合電圧の温度特性が相
殺されるように構成したので、上限電圧の温度特性がベ
ース・エミッタ間の接合電圧の影響を受けず、定電圧源
の温度特性と同等の温度特性となる。
【0028】しかも、このような効果を一つのトランジ
スタと定電圧源を追加するだけで実現できるので、少な
い回路部品数で優れた温度特性を実現できる。加えて、
部品数が少ないので、消費電力も少なく、小型機器等に
おいて高い実装密度で使用することも可能である。ま
た、部品数が少なく、トランジスタの接合部の容量成分
や位相の回転等の影響が少ないので高い周波数にも使用
できるオペアンプを構成することができる。
【0029】また、請求項2によれば、電源電圧を変え
ずに、上限電圧を所望の電圧に設定できるので、従来よ
り適応範囲の広い増幅回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1のリミッタ回路を用いたオペ
アンプICの等価回路図である。
【図2】本発明の請求項2のリミッタ回路の要部の等価
回路図である。
【図3】本発明のリミッタ回路を用いた別例のオペアン
プICの等価回路図である。
【図4】従来例のリミッタ回路を用いたオペアンプIC
の等価回路図である。
【図5】従来例のオペアンプを用いたリミッタ回路の構
成例である。
【符号の説明】
Q10 NPNトランジスタ Q11 PNPトランジスタ 25,26 定電流源 5,6 リミッタ回路 7 定電圧源 71 可変定電圧源(電圧変更手段) 72 電圧切り換え式定電圧源(電圧変更手段) Vcc 電源電圧 OUT 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースが定電流源を介して電源電圧に接続
    され、エミッタは出力端子に接続されたNPNトランジ
    スタを備え、上限電圧が電源電圧からNPNトランジス
    タのベース・エミッタ間の接合電圧を減じた電圧となる
    構成の単電源方式のリミッタ回路において、ベースが定
    電圧源に接続され、コレクタが接地され、エミッタが前
    記NPNトランジスタのベースに接続されたPNPトラ
    ンジスタを備えることによって、前記NPNトランジス
    タのベースに入力されて出力端子から出力される信号の
    上限電圧の温度特性を前記定電圧源と同等に改善したこ
    とを特徴とするリミッタ回路。
  2. 【請求項2】定電圧源の電圧を変更する電圧変更手段を
    備えることによって、上限電圧を変更しうるように構成
    したことを特徴とする請求項1に記載のリミッタ回路。
JP7318279A 1995-12-06 1995-12-06 リミッタ回路 Pending JPH09162666A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008017320A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 Yamaha Corp サーマルリミッタ回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008017320A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 Yamaha Corp サーマルリミッタ回路

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