JPS62209916A - 比較器 - 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、−比較器回路に、更に詳しくは動作電圧線
路の一方と相違する即ちそれに近い比較的小さな電圧を
検知する比較器回路に関するものである。

〔発明の背景〕

多くの用途において、電子的スイッチによって駆動電圧
源を負荷に選択的に結合させることが必要である。しか
し、多くの自動車用の場合のように非常に大きな過渡的
変化Ｃトランジェント）に遭遇することのある電圧源の
場合には問題がある。

たとえば、車載蓄電池および（または）電圧調整器から
供給される公称１２ボルトの電圧は正方向および負方向
の非常に大きな過渡的変化（電圧変化）にさらされる。

この応用面で特に注意すべきものは、大きな負方向の過
渡的変化であって、これは公称電圧のレベルを実質的に
１２ボルト以下にそして負（すなわちＯボルトよシ低い
値）にまで低下分離または切離して負荷の適切な動作を
維持して、負荷が損傷を受けないようにすることすなわ
ち負荷に逆方向電流が流れないようにするこ走が必要で
あシ、かつ望ましいことである。

しかし、スイッチを切シかつ出力負荷を入力電圧源から
切離すことには、重大な問題が伴う。たとえば、このス
イッチは、通常ターンオンされると比較的圧の電圧源か
ら負荷に普通の電流を流すように設計されているバイポ
ーラ・トランジスタの様なものである。しかし、このト
ランジスタ・スイッチは両方向に導通し得るものである
ことを念頭だおかねばならない。すなわち、比較的圧の
入力端子源が負荷両端間の出力電圧に対して負になると
、このターンオンされているトランジスタ・スイッチは
正常な方向と逆の方向に電流を導通させ、普通の電流を
負荷から電圧源に流通させる。

所定の正常な方向と逆の方向に負荷を駆動すると、およ
びＣまたは）負荷を通して逆方向に電流を流すと、およ
び（または）負荷に逆電圧をかけると、それらを阻止す
る目的ですなわち保護のためにこのトランジスタ・スイ
ッチを使用しているその負荷を損傷する可能性がある。

従って、駆動電圧（ＶＩＮ）が負荷に加えられる出力電
圧（ｖｏ）以下にいつ下るかを検知することが望ましく
、また必要になる。更に、電流が逆方向に流れることを
阻止するためには、ＶＩＮがＶｏ以下に低下する場合、
いつＶＩＮがＶｏと等しくなるかを検知することも望ま
れる。しかし、正の（または負の）電圧線路（たとえば
、ｖＩＮは入力および出力回路の動作電圧である）と区
別できる或いはそれに近い小さな電圧（たとえば、ｖＩ
ＮがＶ□に等しくなる時点）を検知することは、非常に
困難である。またこの駆動電圧とそれに対応する負荷電
圧が、たとえば＋３ボルトから＋１６ボルトという広い
範囲にわたって変動する場合には、この検知に伴う問題
は一層深刻になる。

一旦この不良（フォルト）状態（すなわち、ｖＩＮがＶ
ｏと同等またはそれ以下の状態）が検知されると、ＶＩ
ＮをＶ。に結合するトランジスタ・スイッチをターンオ
フさせるのにまた問題が残る。トランジスタ・スイッチ
をターンオフさせることは、電圧源と負荷の間に通常大
電流を流通させ得るようにこのトランジスタが非常に低
い導通時インピーダンスを持っている必要がある場合に
、困難になる。トランジスタ・スイッチをターンオフさ
せることに伴なうこの問題は、負荷に結合される入力電
圧（ｖＩＮ）が通常その負荷に印加される電圧（ｖｏ）
と殆ど等しいといえる程近い値でしかもＶ　のレベルが
Ｖｏと等しいかそれより低い値に低Ｎ 下したときにターンオフさせることが望ましいか必要で
ある場合に、更に厳しくなる。

〔発明の概要〕

この発明による比較器は、たとえば前述のＶＩＮとＶ。

という様な第１と第２の電圧がそれぞれ印加される第１
と第２の回路点Ｃたとえば、相互間の小さな電圧差が検
出されるような、前述の線路）を持っている。この比較
器は、また、上記第１と第２の両回絡点間に結合されか
つ両回絡点間の電圧差にそれぞれ応動する第１と第２の
手段を含んでいる。この第１の手段は、第１の電圧が第
２の電圧よりも増大するとそれに応じて指数関数的に増
大する第１の電流を生成する。第２の手段は、第２の電
圧が第１の電圧を超えて増大すると指数関数的に増加す
る第２の電流を生ずる。この比較器は、また、第１と第
２の電流を合成して、第１と第２の電圧のうちより大き
な方に比例する合成電流を生成する電流ミラー手段も具
えている。更にこの比較器は、第１と第２の電流の一方
と同様に指数関数的に増大する電流を発生し、またこの
発生した電流を上記合成電流に比例する電流と加算して
比較器の第１出力に、第１の電圧が第２の電圧よシ大き
いとき１つの値を持ち第１の電圧が第２の電圧に等しい
かそれより小さいとき別の値を呈する差電流を生成する
手段を具えている。

この発明を実施した比較器は、トランジスタ・スイッチ
が入力電圧（ＶＩＮ）を出力端子に結合しかつこのトラ
ンジスタ・スイッチはＶＩＮが出力端子の電圧（ｖｏ）
以下に低下したときターンオフされるような回路に用い
て特例有効である。この発明による比較器は、入力電圧
と出力電圧とを検知しかつその入力端子と出力電圧の各
レベルを表わす電流を引出す手段を持っている。Ｖｏが
ＶＩＮに等しいかそれより大であることを表わす電流状
態が生ずると、このトランジスタ・スイッチはターンオ
フされて出力端子に入力電圧を結合しない。こうして、
トランジスタ・スイッチのターンオフ問題はこの発明を
実施した回路を使用して、入力電圧と出力電圧に比例す
る訓電流を比較し、トランジスタ・スイッチをこの比較
結果の関数として制御する手段を利用することによシ、
解決される。

〔詳細な説明と実施例〕

以下、図面に示す実施例を参照しつ＼詳細に説明するが
、各図を通じ同様な参照符号は同等素子を示すものとす
る。

第１図の回路は、入力端子１１を有し、この端子にはた
とえば車載蓄電池のような電源１３から供給される直流
電圧ｖ工Ｎが印加される。ＰＮＰバイポーラ・トランジ
スタＱｌが、そのエミッタを０．０２オームの電流制限
抵抗を介して回路点１１に、そのコレクタを出力端子１
５にそれぞｉ″ＬＬ接続設けられ、出力端子１５には出
力電圧Ｖ。が生成されまた上記ｖ工Ｎによって給電され
る負荷が接続されてｂる。

コノ負荷は、両端間に濾彼兼エネルギ蓄積キャパシタＣ
Ｌが接続された抵抗ＲＬで表わされている。

しかし、この負荷Ｒ，Ｌは、個別に或いは同時に給電さ
れる様な、種々の素子のうちのどの様な種類のもの（た
とえば、ランプ、ＤＣモータ、集積回路（ＩＣ）等）で
あってもよい。Ｑｌは、ダイオード接続されたＰＮＰ　
）ランジスタ［相］、抵抗Ｒ，ｌ　（！−Ｒ２およヒＮ
ＰＮトランジスタＱ３よシ成るバイアス回路によって、
通常はターンオンされている。Ｑ２のエミッタは回路点
１１に、またそのペースとコレクタは抵抗像の一端に接
続されている。抵抗像の他端は、Ｑ３のペースも接続さ
れている端子１７に接続されている。Ｑ３のエミッタは
接地され、そのコレクタは抵抗節の一端に接続され、こ
の抵抗の他端はＱ１０ベースに接続されている。

ＶＩＮがＶｏよシ大きな正常な動作状態では、ＶＩＮが
大地電位よｉ）　２　ＶＢＥボルト以上正であれば、電
流ＩＢ、２が［相］のエミッターコレクタ通路と抵抗像
を介してＱ３のペースに流入する。するとＱ３は、Ｑｌ
のペースからβ・工Ｒ２に等しい電流１几、を引出す。

そこでＱｌは、ＩＢ工にその順方向電流利得を乗じた値
に等しい出力電流（工ｏ）を負荷に流すことができる。

正常時には、ＶＩＮはＶ□Ｊ：りも正で、Ｑｌがターン
オンした時入力端子１１における電圧Ｖ工Ｎは通常端子
１５における出力電圧（ｖｏ）よシ０．１乃至０．８ボ
ルトだけ正である。

第１図の回路は、ＶＩＮが所定の安全値（たとえば、１
６ボル））１−超過すると必ずそれを検出する比較器２
２と、比較器２２の出力信号■、とＷ２に応動してｖＩ
Ｎが上記所定の安全値を超過したとき叩をターンオフす
る回路とを持っている。このターンオフ回路は、エミッ
ターコレクタ通路をＱｌのエミッタふペースの間ｒ組１
−たＰＮＰ　）、ランジスタＯ２２を具えている。Ｑ２
２はそのペースを抵抗Ｒ２２の一端に接続され、この抵
抗の他端はエミッタを接地したＮＰＮ　）ランジスタＱ
２３のコレクタに接続されている。トランジスタＱ２３
のペース駆動電流はＰＮＰトランジスタＱ２４から供給
され、この拳４のエミツタハｖ工Ｎに、ペースはＱ２の
ペースに、コレクタは抵抗Ｒ２４の一端にそれぞれ接続
されており、抵抗Ｒ２４の他端は回路点２４でＱ２３の
ペースに接続されている。従ってＱ２４から供給されて
回路点２４に流れ込む電流は電流”Ｒ，２に比例する。

回路点２４と１７は、それぞれ、超過電圧比較器２２の
輩出力とＷ２出力とに接続されている。比較器２２の范
出力は通常は大地電位またはそれに近い電位の低クラン
ピング回路点２４にあって、Ｑ２３をターンオフさせそ
れによ！り　Ｑ２２は通常オフである。しかし、”ＩＮ
が規定の限界を超えるとＷｌは高にな！Ｊ　Ｑ２３とＱ
２Ｈのターンオンを可能にする。するとＱ２２はαの（
ニーミッタとペースをその低いオン状態の通路を介して
クランプしＱｌをターンオフする。比較器２２のＷ２出
力は通常高で工Ｒ，５＞がＱ３のペースに流入し得るよ
うにしている。

しかし、前に説明したように、端子１１に印加された電
圧ｖＩＮが端子１５のＶ□であるかＶｏよりも負になる
と、問題が生ずる。ＶｏがＶＩＮよりも正であると、暢
の通常エミッタとして働く電極ｅ１と通常叩のコレクタ
として働く電極Ｃ１とは役割が逆転する。

そして電極ｃ１とｅｌはそれぞれＱｌのエミッタおよび
コレクタとして機能し、Ｑｌの低インピーダンス導通路
を介して端子１５から端子１１に電流が流れる。

こうして、ｖＩＮがＶｏより低くなると、Ωがターンオ
ンすれば出力端子１５から端子１１に電流を導通させる
ことができる。従って、如何なる負の過渡的変化も、負
荷回路の動作を停止させ、またその負荷がたとえば集積
回路か一方向のみに安全に電流を流すよって設計された
他の負荷回路であればその負荷を損傷する可能性がある
。

ＶｏがＶＩＮを超え、かつ叩の電極ｃｌがαのエミッタ
として働くと叩のベース電極はｖｏ−ｖＢＥボルトに等
しい電圧になることができる。もしＶＩＮがＶ□よりも
充分に低ければ、トランジスタＱ２２の電極ｃ２２もエ
ミッタ電極として働き、そのときＱ２２はＣターンオフ
されなければ）端子１５から端子１１へと逆向きに電流
を通すように働く。従って、ＶＩＮがＶＯよフ低くなる
ことに伴ってもしＱｌがターンオフされ＼ば、またＱｌ
がターンオフされたとき、Ｑ２２も確実にターンオフさ
れるようにすることが必要である。

Ｑｌ（およびＱ２２）をターンオフすることの問題はＶ
ＩＮとＶｏを比較器２０内で検出し比較することによっ
て解決できる。ＶＩＮがＶｏ以下になれば必ず、常時タ
ーンオンされている甲はターンオフされ（叩に対するベ
ース駆動を取除くことによって）それによって端子１５
の負荷を端子１１の電圧入力から切シ離す。しかし、Ｖ
ｏＯ値がＶＩＮ以下になれば直ちに叩がターンオン状態
に戻ることはもち論である。

この発明を実施した比較器回路の単純化した接続図が第
２図に例示されている。この回路は、それぞれエミッタ
を端子１１に接続したＰＮＰバイポーラ・トランジスタ
Ｑ４．Ｑ６とエミッタを端子１５に接続したＰＮＰバイ
ポーラ・トランジスタ［有］、Ｑ７ｔ−持っている。な
お特に断シ書きのない限シ、以下の論議の便宜上これら
のトランジスタは相等しい順方向電流利得を有する（か
つ同じ或いは類似の特性を有する）ものとする。Ｑ４、
Ｑ５、Ｑ６およびＱ９のベースは共通のバイアス点１９
に接続されている。

電流バイアス用ＰＮＰバイポーラ・トランジスタＱ８が
、そのエミッタを回路点１９に、ベースを回路点２１に
またコレクタを大地に接続する形で設けられている。Ｑ
８は、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６およびＱ７のベースからそれぞ
れベース電流■ｂ４、■、５、より６および工、ヮを導
出して、そのベース接続を介してよシ小さなベース電流
より８を回路点２１へ戻すように働く。

Ｑ４とＱ５のコレクタとＱ８のベースはこの回路点２１
に抵抗部の一端で接続されている。抵抗部の他端ハＮＰ
Ｎバイポーラ・トランジスタＱ１０のコレクタとベース
とに接続されると共にＮＰＮバイポーラ・トランジスタ
Ｑｌｌのベースに接続されている。それぞれエミッタを
大地に接続された叩０とＱｌｌとは、ＱＩＯのコレクタ
を入力としα１のコレクタを出力とする電流ミラー回路
をなすように接続されている。明１の寸法はＱＩＯの２
分の１に作られているので、同じベース−エミッタ間電
圧が与えられたとき、暢１はΩＯが導通させるコレクタ
電流の２分の１のコレクタ電流を流す。Ｑ１のコレクタ
は電流加算点２５に接続されておシ、またこの回路点２
５にはＱ６のコレクタと、エミッタが接地されりＮＰＮ
　バイポーラ・トランジスタＱ１２のベースモ接続され
ている。Ｑ７とＱｌ２のコレクタは、電流加算点として
働く回路点２７に接続されている。ＮＰＮバイポーラ・
トランジスタ叩３とＱｌ８のベースはそれぞれ抵抗部３
と（８）８を介して回路点２７に接続されている。叩３
とＱｌ８のエミッタは接地され、またＱｌ３のコレクタ
は回路点１ワにＱｌＢのコレクタは回路点２４に接続さ
れている。

次にこの第２図の回路の動作を、（１）ＶＩＮがＶ□よ
りも大きな状態、（２）ＶｏがＶＩＮよシ大きな状態お
よヒ（３）　ＶＩ　ＮがＶｏに等しい状態のそれぞれに
ついて検討する。

先ず、Ｑｌがターンオンされ、端子１１における■　が
端子１５のＶｏより大である状態について見るＩＮ と、中間点１９ニオケル電圧（ｖ１９）ハＶＩＮ−Ｖ８
Ｅボルトである。このとき、　Ｑ４とＱ６を介して流れ
る電流はＱ５とＱｌを介して流れる電流よシ大である。

説明の便宜上、Ｑ５とＱｌがターンオフされＱ４　トＱ
６　カターンオンされるようＶＩＮはＶ□よりも充分に
大であるものとする。この様な条件下では、Ｑ５にはコ
レクタ電流ＣＩ。５）が流れずまたＱｌにもコレクタ電
流（工。ワ）が流れない。しかし、Ｑ４とＱ６はターン
オン状態にあシ相等しい電流を流している。Ｑ４のコレ
クタ電流（工。４）は回路点２１に流入しまたＱ６のコ
レクタ電流（ＩＣ６）回路点２５に流れ込む。

旧を介して、電流ミラー回路の入力である回路点２３に
流れ込む電流工Ｒ３は工。４とＩｂ８の和に等しい。

しかしより８は以下説明するように無視することができ
る。

Ｑ４のベースから流出するベース電流ＣＩｂ４）はＱ４
のコレクタ電流をＱ４のβで除した値に等しい。

またＱ６のベース電流（より６）Ｑ６のコレクタ電流を
Ｑ６のβで除した値に等しい。Ｑ８のエミッタｔ　ＲＩ
。８はＩｂ４　＋■ｂ６に等しく、またそのベース電流
よりｇは〔！ｂ４　＋Ｉｂ６　）　／　（β＋１）に等
しい。Ｉｂ４とＩｂ６が等しいとすれば、Ｉｂ８はは’
ｆ　（２Ｉｃ４）　／βに等しい。βの値が１０より大
であるとすれば、■、８はＩＣ４に比べて極めて小さく
、無視することができる。

それ故、ｖＩＮがＶｏよυ大である場合、Ｉｃ４はＲ３
を匝れる電流（ＩＲ３）にはソ等しい。■、Ｒ，３の値
は次式で表わすことができる。

■Ｒ，３＝（ＶＩＮ−３ｖＢＥ）／Ｒ，３（１）こ＼で
、３　ＶＢＥはＱ４、Ｑ８およびＱＩＯ（またはＱｌｌ
）のｖＢＥを含み、旧は抵抗部のオーム値である。

この電流１几３は、ＱＩＯとＱｌｌの各ベースおよびＱ
ＩＯのコレクタが接続されている回路点２３へ流入する
。Ｑｌｌの寸法はＱＩＯの寸法の２分の１であるからＱ
ｌｌを流れ得るコレクタ電流工　の値は工Ｒ３ｌｌ の２分の１で、回路点２５から流出する。Ｑ４とＱ６は
同様な寸法のものとすれば、同一バイアス条件では共に
同等の電流を通じる。従って、上述の状態の場合には、
砒、と実質的に同大の電流工。６が電流加算点２５に流
入する。同時に、工Ｒ３の実質的に２分の１の値の電流
Ｉｃ１ｌが回路点２５から流れ出る。

その結果として、ＣＩｏ６−Ｉ。工１）に等しくかつ工
Ｒ，３の２分の１の値を有する正味ベース電゛流”ｂ１
２　）がα２のベースに流入する。そこでＱｌ２は、回
路点２７からより工。のベータ倍のコレクタ電流工。、
２を引出すことができる。Ｑｌはターンオフされている
の゛で、α２は飽和状態に駆動されて叩３とＱｌ８のベ
ースを、両者を確実にターンオフ状態に保つ接地電位ま
たはそれに近い電位にクランプする。Ｑｌ３がターンオ
フされていれば、頓と囮を介して引出される電流工８２
はＱ３のベースに直接流入する。この後者（Ｑ３）はタ
ーンオンされてそのコレクタ電流工Ｒ□はＱｌのベース
から引出され、Ｑｌがオン状態゛　にスイッチされて確
実にＶＩＮが負荷に結合されるようにする。叩８はター
ンオフされているので最早Ｑ２２とＱ２３の導通を制御
することはない。叩８がターンオフされていると、過大
電圧比較器２２がＱ２３のターンオンとターンオフを制
御し、次いでＱ２３が０２２　（２）　４１　　＞　オ
ンＬｘ　ｒ　ｒＮＪ　−ソ＊　７　ｋ　佃Ｉ　ａする。

以上が、ｖＩＮが■。よシ大きい場合のこの回路の正常
な動作の説明である。

ｖＩＮがＶｏよシ低くなると、回路点１９の電圧は今度
は〔ｖｏ−ＶＢ８〕ボルトに等しくなシ、ｖｏはＶ□、
よシ大であるからＱ４とＱ６の導通度はＱ５とＱｌの導
通度よシ低下する。以下の説明の便宜上、ｖＩＮはちよ
シ充分に低く、Ｑ５とＱｌは導通しているがＱ４とＱ６
は非導通状態にされるものと仮定する。この様な条件Ｃ
Ｉｏ４と工。６は零）の下では、Ｑ５は導通しそのコレ
クタ電流（工。５）は回路点２１に流入しまたＲ３を介
してＱＩＯのベースおよびコレクタとＱｌｌのベースと
に流れ込む。そこで電流工Ｒ３は次式の通シになる。

〔ｖｏ−３ＶＢ］１８〕／Ｒ３（２） Ｉｆ？、３はＱＩＯのコレクタおよびベースとＱｌｌの
ベースとに流入する。前述のように、ＱｌｌはＱＩＯに
流れる電流のミラー電流を流すが、叩１の寸法はＱ１０
の２分の１であるから、回路点２５から流れるＱｌｌの
コレクタ電流Ｉ。工□は工Ｒ３のはソ２分の１である＠
しかし、ｖ７．７がＶ。より大きい状態２は全く対照的
に、このとき回路点２５に流入する電流１ｃ６は、Ｑ６
がターンオフされているので、零または零に近い値であ
る。そしてＱｌｌは飽和状態に駆動され、Ｑｌ２のベー
スを大地にクランプしてこれを確実にターンオフする。

Ｑｌはターンオンされて、■。５または工８３にはソ等
しい電流■。７を回路点２７に供給する。叩２がターン
オフされＱｌがターンオンされていれば、Ｉｏ７はすべ
てＱｌ３とＱｌ８の両ベースに流れ込む。ＶｏがＶＩＮ
よシ大きいときに、Ｑｌ３とＱｌ８をＶ□から取出され
る電流工。ワによって駆動させることは有利である。Ω
３へのベース電流（工６．３）はＱｌ３のベータ倍され
てコレクタ電流（工。、３）となシ、この電流は回路点
１７から取出されてＱ３をターンオフさせる。Ｑ３がタ
ーンオフされると、９に対するベース駆動が無くなるか
らＱｌはターンオフされてＶＩＮと負荷との間の接続を
遮断する。こうして、ｖＩＮがＶｏより低い場合には、
Ｑｌがターンオフされて負荷は入力電圧源から切離され
る。ＱｌＢもターンオンされて回路点２４から大きなコ
レクタ電流を取出し、Ｑ２３をターンオフする。Ｑ２３
のターンオフによってＱ２２のベース、駆動が無くなシ
Ｑ２２はターンオフする。Ｑ２２は、ｖＩＮが安全値を
超えるとターンオンされてＱｌをターンオフするもので
あるが、ＶｏがＶＩＮよシ大きいと今″度はターンオフ
され、端子１５から叩のコレクターベース接合およびＱ
２２のコレクターエミッタ導通路をそれぞれ介して端子
１１に至る逆方向の素通り（フィーノドスルー）を阻止
する。

次に、Ｑｌがターンオフされる転換点は、ＶＩＮがＶｏ
に等しいときに生ずることを説明する。ＶＩＮがＶｏに
等しいと、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６およびＱｌの各ペースーエ
ミッタ間電圧は相等しく、従ってそれらはすべて同大ま
たははｙ等しい電流を流通させる。この状態では、抵抗
肪へ流入する電流工Ｒ３は”ｃ４と■。５の和に等しく
、しかもＩ。４とＩ。５は相等しい。既述のように、Ｑ
ｌｌとＱ１０の寸法比によってＱｌｌのコレクタ電流工
。□、はコレクタ電流工。、０の２分の１に等しく、か
つ工　のはソ２分の１に等しい。より几３ は■　と工　の和に等しいから、稲□、は工。４とｃ４
　　　　　ｃ５ ■。５のはソ２分の１に等しい。従って、回路点２５へ
流入する電流■。６は実質的に”Ｃ４に等しく一方回路
点２５かも流出する電流■。０、は実質的にＩＣ４とＩ
０５の和の２分の１に等しい。Ｉｃ５はＩｃ４に等しい
から回路点２５から引出される電流工。０、も実質的に
工。４に等しい。従って、ＶＩＮ＝Ｖｏの状態の場合、
■。６−Ｉ。０、に等しいＱｌ２のベース電流’　より
１２　）は実質的に零で、艶２は非導通である。しかし
、Ｑｌはターンオンされて電流工。ヮを加算点２７へ流
す。

Ｑｌ２が非導通であるから、全ＩＣ７はトランジスタＱ
１３とＱｌａの両ベースに流入し、両トランジスタは導
通状態とされてそのコレクターエミッタ導通路に増幅さ
れた電流を流すことができる。この様に、ｖＩＮがＶＯ
に等しければ、Ｑｌ３はターンオンしてＱ３とＱｌをタ
ーンオフし、ＱｌＢもターンオンしてＱ２３とＱ２２を
ターンオフさせる。

この発明の重要な特徴は、ｖＩＮ＝ｖｏの状態からずれ
るよりなＶＩＮとＶｏの小さな変化に対するこの回路の
応答を検討すれば良く理解できる。

加算点２５から引出される電流Ｉ０１．は％Ｃ１，＋工
。５〕にはソ等しく、それはは”：：　ＩＲ，３０２分
の１に等しい。電流”ｆｔ３は、ｖＩＮおよび／または
Ｖｏの関数として直線的に変化する。すなわち、”Ｒ３
は、モＬ　ｖＩＮ＞ｖｏ”　；ｂしｔｆ　（ＶＩＮ−３
ＶＢＥ　）　／Ｒ３Ｋ、またもしＶｏ＞ＶＩＮであれば
（Ｖｏ−３ｖＢＥ）　／Ｒｓに等しい。

すなわち、■Ｒ，３はＩＣ４とＩＣ５の和であるが、Ｖ
ＩＮがＶ□に対して極く微量またはＶ□がＶＩＮに対し
て極く微量変化した時、■。４とＩＣ５は相当変化する
かも知れないが１几３は極く少ししか変化しない。工。

４と工。５を加算することにょシエ。１０が生成される
が工。、。中Ｃ）Ｉ。４と工。５の変動は実質的にマス
クされて現われて来ない。それは■。４と■。５のうち
の一方が減少すると他方が増加するからである。■。、
０はミラー作用によって工。０、を生成し、この工。０
、は工。４と工。５の平均値であり力！薄点２５がら引
出される。回路点２５に供給される電流ＩＣ６はＶｏに
対するＶＩＮの変化に応じて指数関数的に変化する。従
って、グロ算点２５に生ずる差電流（ＩＣ６−■。１ｍ
）または信号は、２つの直線的に変化する電流間の差を
表わす線形信号ではない。むしろそれは、直線的に変化
する一方の電流と指数関数的に変化する他方の電流との
間の差である。これによって、Ｖｏに対するＶ工、の微
小変化に対して比較的大きな信号を生成することができ
る。

これは、第２図の比較器回路の簡単化した回路図である
第３図に例示されている。−例として、ｖＩＮ＝ｖｏ＝
５ボルトと仮定する。また、各トランジスタの’ＢＥは
Ｏ，ワボルトで旧は５０キロオーム、温度は２５°Ｃに
等しいものとする。次に工Ｒ３の値を以下工　　と示す
成る値に設定する。ｖＩＮ＝ｖｏの３Ｆ 状態ではＩ　＝Ｉ　＝工　＝％工几３Ｆ”工。、。はｃ
４　　　　　ｃ５　　　　　ｃ６ ■　　に等しいから工　は％工　　に等しく、従Ｒ３Ｆ
　　　　　　　　ｃｌｌ　　　　Ｒ３Ｆってまたより工
、＝０である。ＶＩＮ　＝　Ｖｏ　＝　５ボルトの場合
には、ＩＣ４”　ＩＣ５＝Ｉｃｌｌ＝　ＩＣ６＝２９マ
イクロアンペア、工Ｒ３＝５８マイクロアンペア、Ｉｂ
１２はＯで、これらは後記０表１に示す通シである。

しかし、■　またはＶ。に小さな変化があった場Ｎ 合には、■　は目立って変化するが工。０、は比較的一
定であることが判る。

たとえば、ＶＩＮがＶｏよシ２４ミリボルトだけ正にな
ると仮定する。ｖＩＮがＶｏに対して２４ミリボルト正
になると、Ｑ４とＱ６の導通度は増大するがＱ５の導通
度は減少する。Ｑ４を流れる電流工。４とＱ６を流れる
電流工。６は、Ｑ５を流れる電流値の２倍に等しいもの
と仮定することができる。

しかし、電流ＩＲ３の変化は極めて小さいことに注目す
べきである。それは、”Ｒ３は（ＩＲ３Ｆ　＋　２４ｍ
ｖ／　Ｒ３〕に等しく、こ＼で部はたとえば５０にΩで
あるから、このＩ　ａ　３の変化は極めて小さいことに
よる。■几、は顕著に変化しないから工。０、は事実上
％工　　に等しく維持される。しかし、Ｑ６を流ＡＦ れる電流は、ｖＩＮがＶｏに等しいときの％工Ｒ，３Ｆ
に等しい値からＶＩＮがＶｏを２４ミリボルトだけ超え
たときの２／３Ｉ几、に等しい値に変化している。従っ
て、今度はＩ６．２は１／６エ几、になる。上記の仮定
と後記の表１に示された値の場合に、ＩＣ４と工Ｃ６は
３８．９９マイクロアンペアに等しく、工Ｒ，３は５８
．４８マイクロアンペアであシ、■。１１は２９．２４
マイクロアンペアに等しくまたより工、は事実上９．７
５マイクロアンペアに等しくなる。

同様にして、もしＶ。がＶＩＮに対して２４ミリボルト
に等しい大きさだけ増加すると、■。５は工。４′！た
は工　の値の２倍増加し、一方ＩＲ３はそれまでの値”
Ｒ３Ｆと実質的に等しいま＼であフ、また工。□、は実
質的に％ＩＲ３Ｆに等しい状態を保つ。しかし、■　は
％ＩＦＬ３に等しくなシエ。５は２／３ＩＲ，３に等し
くなる。従って、回路点２５からは実質的に１／ａＩ部
に等しい正味電流が引出される。

第３図は、また、エミッタが端子１５に、ペースが回路
点１９に、コレクタが回路点３９に接続されたＰＮＰ　
）ランジスタＱ７１を示しておシ、上記回路点３９には
ＮＰＮトランジスタＱｌｌｌのコレクタが接続されてい
る。このトランジスタロ工１１のペースは回路点２３に
、またエミッタは大地に接続されている。

トランジスタＱ１１１が９１と同様な装置であるとする
と、Ｑｌｌｌを流れる電流Ｉ　　は工　と同様なもｃｌ
ｌｌ　　　　ｃｌｌ のとなる。回路点３９に生成する差電流工、３９は工。

ワ、−Ｉ　　　で、表１に示すように回路点２５に生ず
るｃｌｌｌ 差電流（Ｉ、、２）の値に対し相補的な値を持っている
。

Ｍ４図の回路は、トランジスタＱＩＯとＱｌｌのベース
電流に起因する誤差を小さくするために第３図の回路に
付加された、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタＱ１５と
ＰＮＰバイポーラ・トランジスタＱ１４とを持っている
。第４図の回路には、また、ＰＮＰトランジスタＱ９を
有し、このトランジスタはＱ６のコレクタ電圧をＱ４と
Ｑ５のコレクタ電圧のｖＢＥ以内に維持してそのＰＮＰ
装置の出力インピーダンスによって生ずる誤差を最小に
している。Ｑ８のコレクタ電流の何分の１か’ｆＱ９の
コレクタ電流に付加されて、回路点２５に流入する電流
を、Ｖｏ＝Ｖ工Ｎのときそのスイッチ点における電流Ｉ
Ｈ３／　Ｈに等しいものとしている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した一例装置の一部ブロックで
示した回路図、第２図はこの発明を実施した一例比較器
回路の回路図Ｊ−第五図はこの発明を実施した比較器回
路の簡単化した回路図、第４図はこの発明を実施した比
較器回路のよシ詳しい回路図である。 １１・・・第１の回路点、１５・・・第２の回路点、２
ｏ・・・比較器、ｖＩＮ、ｖ。・・・第１と第２の電圧
、Ｑ４、Ｑ５・・・第１と第２の手段（共に、ＰＮＰバ
イポーラ−トランジスタ）、■ｃ４・・・第１の電流、
■。５・・・第２の電流、Ｑｘｏ、Ｑｌｌ・・・電流ミ
ラー手段（共にＮＰＮバイポーラ・トランジスタ）、工
　　・・・合成電流、Ｑ６・・・指ｌｌｌ 数関数電流（１）の発生手段、２５・・・第１の出力端
子、■６．２・・・差電流。 特許出願人　　アールシーニー　コーポレーション代　
理　人　　清　　水　　　哲　ほか２名才　　ｌ　図 第２図 第３口 才　斗　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の電圧と第２の電圧がそれぞれ印加される第
   １の回路点および第２の回路点と、 上記第１と第２の回路点の間に結合され、共に上記第１
   と第２の電圧間の差に応動する２つの手段であつて、上
   記第１の電圧が第２の電圧よりも増大するにつれて指数
   関数的に増加する第１の電流を生成する第１の手段およ
   び上記第２の電圧が第１の電圧よりも増大するにつれて
   指数関数的に増加する第２の電流を生成する第２の手段
   と、上記第１の電流と第２の電流を合成して、上記第１
   と第２の電圧のうちより大きなものゝ線形関数である合
   成電流を生成する電流ミラー手段と、上記第１と第２の
   電流の一方と同様な指数関数的電流を発生しかつその電
   流を上記合成電流に比例する電流と加算して、第１出力
   端子に、上記第１の電圧が上記第２の電圧より大である
   とき１つの値を有し、また上記第１の電圧が上記第２の
   電圧に等しいかそれより小であるとき他の値を有する差
   電流を生成する手段と、を具備して成る比較器。