JPS6363206A - プツシユプル出力回路 - 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］ 本発明はクロスオーバ歪を低減するために、アイドリン
グ電流を流して使用するプッシュプル出力回路に関し、
特にＩＣ化に通した回路構成としたプッシュプル出力回
路に関するものである。

［従来の技術］ この種の回路の一例を第２図に示す。

第２図において、１〜７はトランジスタ、８゜９はダイ
オード、ｌＯは電流源、１１および１２はそれぞれ抵抗
値がＲ１およびＲ２の抵抗、１３は負荷、１４は電圧Ｖ
ｃｃの正電源、１５は電圧−ＶＥＥの負電源、１６は入
力端子、１７は出力端子である。

トランジスタ１と２はプッシュプル出力トランジスタを
構成し、トランジスタ１のコレクタに正電源１４を接続
し、トランジスタ２のエミッタに負電源１５を接続する
。トランジスタ１のエミッタとトランジスタ２のコレク
タとを出力端子１７に接続する。出力端子１７には負荷
１３を接続する。プッシュプル出力トランジスタ１およ
び２のうち、出力の正電圧部分に対してはトランジスタ
１が導通し、出力の負電圧部分に対してはトランジスタ
２が導通する。

トランジスタ３および４は、トランジスタｌのベースに
接続された電流ミラー回路を構成するトランジスタであ
り、トランジスタ５のコレクタ電流と等しい電流がトラ
ンジスタ４のコレクタ電流、すなわちトランジスタｌの
ベース電流となる。

トランジスタ６はトランジスタ２と共にダーリントン接
続をなすトランジスタであり、このトランジスタ６にベ
ース電流が流れると、トランジスタ２が導通し、その出
力が負になる。

トランジスタ５と１の各エミッタ間には抵抗１１を接続
する。トランジスタ２のコレクタとトランジスタ６のエ
ミッタとの間には抵抗１２を接続する。

トランジスタ７は入力端子１６に入来した信号を電圧増
幅するためのものであって、その増幅出力をトランジス
タ５および６のベース信号として人力する。

トランジスタ７のエミッタを負電源１５に接続し、同コ
レクタと正電源１４との間には、電流源１０とレベルシ
フト用ダイオード８および９との直列回路を配置する。

電流源ｌＯとダイオード８のアノードとをトランジスタ
５のベースに接続し、トランジスタ７のコレクタとダイ
オード９のカソードとをトランジスタ６のベースに接続
する。

ここで、電流源１０は、トランジスタ７の負荷およびト
ランジスタ５と６のベース電流供給源となる。また、ダ
イオード８と９はレベルシフトのためのものであって、
出力端子１７における出力電圧がＯのときに、クロスオ
ーバー歪を低減するために、これらダイオード８および
９によりトランジスタ５．６にわずかな電流を流すこと
によって、トランジスタ１および２にアイドリング電流
■６を流す。

アイドリング電流Ｉ、の値は、数ｍＡ以上は必要である
が、必要以上にＩｄを流すことは、電力損失の点から好
ましくない。また、温度に対し正の温度特性を持つこと
は熱暴走を引き起すことになるので、避ける必要がある
。第１図において、Ｘｄを数ｍＡとするためには、トラ
ンジスタ１のベース電流は数μへ程度としなければなら
ない。トランジスタ５のコレクタ電流はトランジスタ１
のベース電流と等しいので、数ｌＯμＡである。

電流源ｌＯの電流値は回路の最大出力電流が２００ｍＡ
程度の時に　２００μＡは必要であり、その場合、トラ
ンジスタ５のコレクタ電流を５０μＡ程度とするために
は、抵抗１１の値Ｒｌ−７２０Ωとなる。

この回路の最大出力電圧ＶＯＭは、次式で表わされる。

ＶＯＭ　’９　ＶＣＣＶＩＩＯ−ＶＢＥＳ　　Ｆｔ＋ｉ
ｃｓ　　　　（１）ここで、 ｖｌｌｏ：電流源１０の飽和電圧 ■、３ε５：トランジスタ５のベース・エミッタ電圧Ｉ
ｃｓ　：　トランジスタ５のコレクタ電流である。＋０
８の値は、トランジスタｌの出力電流を２００ｍＡとす
る場合には、トランジスタ１の電流増幅率を５０とする
と、４ｍＡである。従って、（１）式の第４項は２　、
ａａｖとなり、ＶＯＭはこの分だけ小さくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、Ｖｃｃを９ｖ程度で使用する場合にはＲ１
の電圧降下による最大出力電圧への影響は極めて大きく
最大出力電力が減少してしまうという問題がある。

更に、トランジスタの電流増幅率は温度とともに大きく
なるので、トランジスタ５のコレクタ電流が一定であっ
ても、アイドリング電流１．は温度が高くなるにつれて
増加してしまうという欠点がある。

そこで、本発明の目的は、上述したように回路中の最大
出力電圧を制限する抵抗を削除し、更にアイドリング電
流の温度依存性を負とすることにより、上述の問題点の
解決を図ったプッシュプル出力回路を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、プッシュ
プル接続をなす第１および第２の出力トランジスタを有
し、第１および第２トランジスタの接続点に出力端子を
接続したプッシュプル接続段と、第１の出力トランジス
タと共に電流ミラー回路を構成する第３のトランジスタ
と第１の抵抗との第１直列回路と、第２の出力トランジ
スタと共に電流ミラー回路を構成する第４のトランジス
タと第２の抵抗との第２直列回路と、第１および第２の
出力トランジスタと、それぞれ、ダーリントン接続をな
す第５および第６のトランジスタと、第５および第６の
トランジスタにｙＢ動電流を供給する電流源と、第５お
よび第６のトランジスタに対して、所定のレベルシフト
を与えて入力信号を併給すると共に、第１および第２出
力トランジスタからのプッシュプル出力が零のときに、
電流ミラー回路に対して、第１および第２出力トランジ
スタによるプッシュプル出力のアイドリング電流に対応
する電流を流すようにする手段とを具え、第１直列回路
および第６トランジスタをプッシュプル接続段の出力端
子に接続したことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、プッシュプル出力段トランジスタの各
々を含む電流ミラー回路を設け、アイドリング電流１ｄ
がこの電流ミラー回路を流れる電流１Ｂに対して後述の
（２）式に示す関係をもつようになし、温度上昇と共に
アイドリング電流りが減少するようになし、しかも、正
負の亀大出力電圧を、電流源の飽和電圧および電圧源と
ダーリントン接続回路のトランジスタのベース・エミッ
タ電圧および飽和電圧で定めるようになしたので、温度
に対して安定であると共に、最大出力電圧幅を大きくで
きるので、電源の利用効率が高いプッシュプル出力回路
を構成することができる。

すなわち、本発明では、出力電圧を制限する抵抗なしに
、アイドリング電流の温度依存性を負にすることにより
、温度的に安定であり、しかも最大出力電圧の大きなプ
ッシュプル出力回路を構成することができる。

［実施例］ 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、２１〜２７はトランジスタ、２８〜３
０はダイオード、３■は電流源、３２および３３は、そ
れぞれ、抵抗値Ｒ３およびＲ４の抵抗、３４は負荷、３
５は電圧ＶＣＣの正電源、３６は電圧−Ｖ、の負電源、
３７は入力端子、３８は出力端子である。

トランジスタ２１と２２はプッシュプル出力トランジス
タを構成するマルチエミッタ形のトランジスタである。

トランジスタ２１のコレクタに正電源３５を接続し、ト
ランジスタ２２のエミッタに負電源３Ｇを接続する。ト
ランジスタ２１のエミッタとトランジスタ２２のコレク
タとを出力端子３８に接続する。

出力端子３８には負荷３４を接続する。トランジスタ２
１と２３、およびトランジスタ２２と２５は、それぞれ
、ダーリントン接続をなしている。トランジスタ２１と
２４および抵抗３２は一種の電流ミラー回路を構成し、
トランジスタ２２と２６および抵抗３３も一種の電流ミ
ラー回路を構成する。

トランジスタ２１および２２の各エミッタ面積はトラン
ジスタ２４および２６の各エミッタ面積のＮ倍（Ｎ＞１
）である。

トランジスタ２７は入力端子３７に入来した信号を電圧
増幅するためのものであって、その増幅出力をトランジ
スタ２３および２５ヘベ一ス信号として入力する。

トランジスタ２７のエミッタを負電源３６に接続し、同
コレクタと正電源３５との間には、電流源３１とレベル
シフト用ダイオード２８〜３０との直列回路を配置する
。電流源３１とダイオード２８のアノードとをトランジ
スタ２３のベースに接続し、トランジスタ２７のコレク
タとダイオード３０のカッ−Ｆとをトランジスタ２５の
ベースに接続する。

電流源３１は、トランジスタ２７の負荷およびトランジ
スタ２３および２５のベース電流供給源となる。

ダイオード２８〜３０はレベルシフトのためのものであ
って、出力端子３８における出力電圧がＯのときに、ト
ランジスタ２３および′２４から抵抗３２を通して電流
ＩＢが流れるようにするためのものである。

出力電圧がＯ■のときに、プッシュプルトランジスタ２
１および２２を流れるアイドリング電流Ｉｄと、トラン
ジスタ２４を流れる電流１．どの間には、■Ｉ！ｌ＜Ｉ
ｄ なる関係があるが、Ｌ／Ｌは、１８が増加すると急激に
大きくなる。さらに詳述すると、Ｉｄと１６との間には
、次式の関係かある。

Ｉａ−Ｎ・■ｎ　ｅｘｐ　（ｑｌａ・Ｒ：＋／ｋＴ）　
　　　　　　　（２）ここで、 ｑ、電子の電荷量 に：ボルツマン定数 Ｔ：絶対温度 である。１ｎの値は、電流源３１の電流値、抵抗３２の
値Ｒ３により決まる値であるので、Ｉ、＋が所望の値と
なるようにこのＩｌｌの値を調整する。（２）式から分
かるように、Ｉ、はトランジスタの電流増幅率に依存せ
ず、また温度か高くなると、■、は減少する方向となる
ので、熱暴走は起らない。さらにまた、Ｉｄはトランジ
スタの電流増幅率によらないため、ウニハプロセスのバ
ラツキによるＬの変化も少ないという利点もある。本実
施例の正負の最大出力電圧Ｖ。Ｍ（＋）およびＶ。、（
−）は、Ｖｏｌ、Ｉ（＋）＝　Ｖｃｃ　　−ＶＢ＋−Ｖ
ａｃｚ、−Ｖａ！□＋　　　　　　　　（３）Ｖｏｌａ
　（−）　＝　−ＶＥＥ　　”ＶＢ！ｚ２”Ｖｃｔ　１
ｓａｔｌ　２８　　　　　　　（４）ここで ＶＩ３１　：電流源３１の飽和電圧 ＶＢＥ２３　：　’ｔ−ランジスタ２３のベース・エミ
ッタ電圧ｖ１□１：　トランジスタ２１のベース・エミ
ッタ電圧ｖ８゜２２：トランジスタ２２のベース・エミ
ッタ電圧ＶｃＥｔ＊ａｔ＋ｚｓ　　：　トランジスタ２
５の飽和電圧で与えられる。

（３）式を（１）式と比べると、（３）式には抵抗によ
る項がなく、その代りにＶＢ！２＋　となっている。Ｖ
ＢＥ２１　は０．７〜１■程度であり、（１）式でのＲ
，・ＩＣ５の値２．８８Ｖに比べ、２■程度小さい。従
って、本実施例によれば、従来例に比べて、最大出力電
圧が２■はど改善されることになる。　ＶＯＭ　（−）
は（４）式から分かるように、更に改善される。

［発明の効果コ 以上から明らかなように、本発明によれば、プッシュプ
ル出力段トランジスタの各々を含む電流ミラー回路を設
け、アイドリング電流１ｄがこの電流ミラー回路を流れ
る電流Ｉ８に対して（２）式に示す関係をもつようにな
し、温度上昇と共にアイドリング電流Ｉｄが減少するよ
うになし、しかも、正負の最大出力電圧を、電流源の飽
和電圧および電圧源とダーリントン接続回路のトランジ
スタのベース・エミッタ電圧および飽和電圧で定めるよ
うになしたので、温度に対して安定であると共に、最大
出力電圧幅が大きくできるので、電源の利用効率が高い
プッシュプル出力回路を構成することができる。特に、
電源電圧が小さいときに本発明の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例を示す回路図である。 １．２．２１．２２・・・プッシュプル出力トランジス
タ、３．４．２４．２６・・・電流ミラー回路用トラン
ジスタ、５・・・トランジスタ、 ６．２３．２５・・・ダーリントン接続用トランジスタ
、７：２７・・・電圧増幅用ダイオード、８．９．２８
．２９．３０・・・レベルシフト用ダイオード、１０．
３１・・・電流源、 １１．１２．３２．３３・・・抵抗、 １３．３４・・・負荷、 １４．３５−Ｖｃｃの正電圧源、 １５．３６　・−−−Ｖ、、負電圧源、１６．３７・−
・入力端子、 １７Ｊ８・・−出力端子。 本詫朗実た例１の回鈴偏 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プッシュプル接続をなす第１および第２の出力トランジ
   スタを有し、前記第１および第２トランジスタの接続点
   に出力端子を接続したプッシュプル接続段と、 前記第１の出力トランジスタと共に電流ミラー回路を構
   成する第３のトランジスタと第１の抵抗との第１直列回
   路と、 前記第２の出力トランジスタと共に電流ミラー回路を構
   成する第４のトランジスタと第２の抵抗との第２直列回
   路と、 前記第１および第２の出力トランジスタと、それぞれ、
   ダーリントン接続をなす第５および第６のトランジスタ
   と、 前記第５および第６のトランジスタに駆動電流を供給す
   る電流源と、 前記第５および第６のトランジスタに対して、所定のレ
   ベルシフトを与えて入力信号を供給すると共に、前記第
   １および第２出力トランジスタからのプッシュプル出力
   が零のときに、前記電流ミラー回路に対して、前記第１
   および第２出力トランジスタによるプッシュプル出力の
   アイドリング電流に対応する電流を流すようにする手段
   とを具え、前記第１直列回路および前記第６トランジス
   タを前記プッシュプル接続段の出力端子に接続したこと
   を特徴とするプッシュプル出力回路。