JP3036221B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、信号増幅回路に関す
る。特に、出力電圧範囲が広く、かつ、アイドル電流を
少なくし高温環境下でも安定に増幅が可能な信号増幅I
Cに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal amplification circuit. In particular, a signal amplifier I which has a wide output voltage range, reduces idle current, and enables stable amplification even in a high temperature environment.
Regarding C.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、pnp型と、npn型とのトラン
ジスタのエミッタどうしを接続し、その接続点から出力
を取り出すいわゆるプッシュプル型の出力回路が知られ
ている。このようなプッシュプル型の出力回路を有する
半導体集積回路の部分回路図が図7に示されている。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known a so-called push-pull type output circuit in which emitters of pnp type and npn type transistors are connected to each other and an output is taken out from the connection point. FIG. 7 shows a partial circuit diagram of a semiconductor integrated circuit having such a push-pull type output circuit.
【0003】図7に示されているようなプッシュプル型
の出力回路では、出力電圧が電源電圧レベル近傍に達す
る前に、出力回路のトランジスタQo1が、カットオフさ
れるのでフィードバックループがとぎれ、信号の増幅が
できなくなる。すなわち、トランジスタQo1において
は、そのベース電圧とエミッタ電圧との間に通常0.6
ボルト程度のオフセット電圧(以下、VBEと称する)が
必要である。そのため、この回路は電源電圧よりVBEボ
ルト低い電圧までしか出力できない。In a push-pull type output circuit as shown in FIG. 7, the transistor Qo1 of the output circuit is cut off before the output voltage reaches the vicinity of the power supply voltage level. Cannot be amplified. That is, the transistor Qo1 normally has a voltage between the base voltage and the emitter voltage of 0.6.
An offset voltage of about volts (hereinafter referred to as VBE) is required. Therefore, this circuit can only output a voltage lower than the power supply voltage by VBE volts.
【0004】このような問題を解消するために、従来、
図8に示されているような回路が使用されている。図8
に示されている回路は、トランジスタQo1の代わりに定
電流電源10を備えた回路であり、この回路によれば、
出力電圧を電源電圧まで振らせることが可能である。In order to solve such a problem, conventionally,
A circuit as shown in FIG. 8 is used. FIG.
Is a circuit provided with a constant current power supply 10 instead of the transistor Qo1, and according to this circuit,
It is possible to swing the output voltage up to the power supply voltage.
【0005】しかしながら、図8に示された回路におい
ては、定電流電源10は信号の有無に関係なく常に電流
を流しているため、無効電流が大きいという欠点があ
る。すなわち、負荷12にほとんど電流が流れない場合
においても定電流電源10は一定の電流を流し続けてお
り、その電流はトランジスタQo2において消費されなけ
ればならない。However, the circuit shown in FIG. 8 has a drawback that the constant current power supply 10 always supplies a current irrespective of the presence or absence of a signal, so that the reactive current is large. That is, even when little current flows through the load 12, the constant current power supply 10 continues to flow a constant current, and that current must be consumed in the transistor Qo2.
【0006】また、図9に示されている回路はトランジ
スタQo2の代わりに定電流電源14を備えた回路であ
り、この回路によれば、出力電圧は接地電位(0ボル
ト)まで振らせることが可能である。この図9に示され
ている回路は、図8に示されている回路の同様の原理に
基づくものである。そして、この図9に示されている回
路においても、上述した図8の回路と同様の問題があっ
た。The circuit shown in FIG. 9 is a circuit provided with a constant current power supply 14 instead of the transistor Qo2. According to this circuit, the output voltage can be changed to the ground potential (0 volt). It is possible. The circuit shown in FIG. 9 is based on the same principle as that of the circuit shown in FIG. The circuit shown in FIG. 9 has the same problem as the circuit shown in FIG.
【0007】さらに、図9に示された回路には、実施
上、この回路特有の問題がある。この問題を図10を用
いて説明する。図10は、図9と同様に定電流電源を用
いて出力電圧を接地電位まで出力可能としようとした回
路の具体例である。図中IR5で示されている定電流原
が新たに加えられた定電流原である。このような回路の
場合、出力電圧が接地電圧に近づくと、今度は図中のト
ランジスタQ9がカットオフされてしまう。トランジス
タQ9は、トランジスタQ10とQ11とからなるプッ
シュプル回路を駆動するトランジスタであり、このトラ
ンジスタQ9がカットオフすると、フィードバックルー
プは完全にとぎれてしまう。その結果、出力電圧を接地
電圧からVBEボルトまでの電圧の範囲に振ることはでき
ない。Further, the circuit shown in FIG. 9 has a problem peculiar to the circuit in practical terms. This problem will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a specific example of a circuit which is capable of outputting an output voltage up to the ground potential using a constant current power supply as in FIG. The constant current source indicated by IR5 in the figure is a newly added constant current source. In such a circuit, when the output voltage approaches the ground voltage, the transistor Q9 in the figure is cut off this time. The transistor Q9 drives a push-pull circuit including the transistors Q10 and Q11. When the transistor Q9 is cut off, the feedback loop is completely broken. As a result, the output voltage cannot swing from ground to VBE volts.
【0008】以上のような理由により、近年においては
図11に示されているような回路が多く用いられてい
る。図11に示されている回路は、ブートストラップを
用いた回路であり、この回路はトランジスタQo1のベー
ス電位を電源電圧を高くすることによってトランジスタ
Qo1のVBEによる電圧の損失を解消している。For the reasons described above, in recent years, a circuit as shown in FIG. 11 has been frequently used. The circuit shown in FIG. 11 is a circuit using a bootstrap. This circuit eliminates the voltage loss caused by the VBE of the transistor Qo1 by increasing the power supply voltage of the base potential of the transistor Qo1.
【0009】また、プッシュプル型出力回路の電力効率
を向上させる構成としては、例えば、特開昭59−21
105号公報に記載されている例がある。ここに記載さ
れている増幅回路は、その出力信号を検知し、それに合
わせて電源電圧を変化させたものである。このような構
成とすることにより、高効率な増幅回路が実現される。A configuration for improving the power efficiency of a push-pull type output circuit is disclosed in, for example, JP-A-59-21.
There is an example described in Japanese Patent Publication No. 105-105. The amplifier circuit described here detects the output signal and changes the power supply voltage accordingly. With such a configuration, a highly efficient amplifier circuit is realized.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述したブートストラ
ップは一般に大容量のコンデンサが必要であり、そのた
め専らアルミ電解コンデンサが用いられている。この電
解コンデンサは高温に弱いので高温環境で使用すること
が困難になってしまう。また、大容量の電解コンデンサ
は体積が大きく、装置の小型化が図れないという問題点
があった。The above-mentioned bootstrap generally requires a large-capacity capacitor, and therefore, an aluminum electrolytic capacitor is exclusively used. Since this electrolytic capacitor is vulnerable to high temperatures, it becomes difficult to use it in a high temperature environment. Further, a large-capacity electrolytic capacitor has a problem that the volume is large and the device cannot be miniaturized.
【0011】以上述べたように、車載電子装置等の小型
化・低消費電力が要望される装置であって、さらに高温
にも絶えなければならない装置においては、上記のよう
な手段は採用することができなかった。そのため、1電
源の増幅回路においては、その出力電圧は、{電源電圧
−VBE}から、{VBE}までの範囲内の電圧にしかなら
ない。また、2電源の出力増幅回路においても、その出
力電圧は、{+電源電圧−VBE}から、{−電源電圧+
VBE}までの範囲内の電圧にしかならない。つまり、電
圧の有効利用が図れない。As described above, in a device such as an in-vehicle electronic device which is required to be small in size and low in power consumption and must be kept at a high temperature, the above-mentioned means should be employed. Could not. Therefore, in an amplifier circuit of one power supply, the output voltage is only a voltage in the range from {power supply voltage −VBE} to {VBE}. Also, in the output amplifier circuit of the two power supplies, the output voltage is changed from {+ power supply voltage−VBE} to {−power supply voltage +
The voltage can only be in the range up to VBE}. That is, the voltage cannot be used effectively.
【0012】したがって、例えば、電池駆動の増幅回路
や車載の増幅回路等の、低電圧駆動される回路において
は、電圧効率の無駄が無視できず、いわゆるダイナミッ
クレンジが十分に取れないという問題があった。Therefore, for example, in a low-voltage driven circuit such as a battery-driven amplifier circuit or a vehicle-mounted amplifier circuit, there is a problem that the waste of voltage efficiency cannot be ignored and a so-called dynamic range cannot be sufficiently obtained. Was.
【0013】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、出力電圧を電源電圧とほ
ぼ等しい電圧まで振らせることの可能な半導体集積回路
を得ることである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of changing an output voltage to a voltage substantially equal to a power supply voltage.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】第一の本発明は、上述の
課題を解決するために、エミッタフォロア接続されたト
ランジスタを出力回路に含み、半導体集積回路におい
て、高電位ダイナミックレンジ拡大回路又は、低電位ダ
イナミックレンジ拡大回路を備え、前記高電位ダイナミ
ックレンジ拡大回路は、前記トランジスタのエミッタが
接続されている出力端子の電圧が、所定の高しきい値電
圧より高電位であることを検出する高電位検出手段と、
前記高電位検出手段によって前記高電位が検出されたな
らば、前記出力端子から電流を供給する電流供給手段
と、を含み、前記低電位ダイナミックレンジ拡大回路
は、前記出力端子の電圧が、所定の低しきい値電圧より
低電位であることを検出する低電位検出手段と、前記低
電位検出手段によって前記低電位が検出されたならば、
前記出力端子から電流を吸い出す電流吸出し手段と、を
含むことを特徴とする半導体集積回路である。According to a first aspect of the present invention, there is provided an output circuit including an emitter follower-connected transistor in a semiconductor integrated circuit. A high-potential dynamic range enlarging circuit, wherein the high-potential dynamic range enlarging circuit detects that the voltage of the output terminal to which the emitter of the transistor is connected is higher than a predetermined high threshold voltage. Potential detection means,
Current supply means for supplying a current from the output terminal if the high potential is detected by the high potential detection means, wherein the low potential dynamic range expansion circuit has a voltage at the output terminal Low-potential detecting means for detecting that the potential is lower than the low threshold voltage, and if the low potential is detected by the low-potential detecting means,
And a current sink for extracting a current from the output terminal.
【0015】この高電位ダイナミックレンジ拡大回路
は、出力端子の電圧が、所定の高しきい値電圧より高電
位であることを検出する高電位検出手段と、前記高電位
検出手段によって前記出力端子の電圧が前記所定の高し
きい値電圧より高電位であることが検出されたならば、
前記出力端子から電流を供給する電流供給手段と、から
構成されている。そのため、出力トランジスタがカット
オフしても、出力端子から電流を供給することが可能で
ある。The high-potential dynamic range expansion circuit includes a high-potential detecting means for detecting that the voltage of the output terminal is higher than a predetermined high threshold voltage, and a high-potential detecting means for detecting the voltage of the output terminal. If it is detected that the voltage is higher than the predetermined high threshold voltage,
Current supply means for supplying a current from the output terminal. Therefore, even if the output transistor is cut off, current can be supplied from the output terminal.
【0016】また、低電位ダイナミックレンジ拡大回路
は、出力端子の電圧が、所定の低しきい値電圧より低電
位であることを検出する低電位検出手段と、前記低電位
検出手段によって前記出力端子の電圧が前記所定の低し
きい値電圧より低電位であることが検出されたならば、
前記出力端子から電流を吸い出す電流吸出し手段と、か
ら構成されている。そのため、出力トランジスタがカッ
トオフしても、出力端子から電流を吸い出すことが可能
である。Further, the low-potential dynamic range expansion circuit includes a low-potential detecting means for detecting that the voltage of the output terminal is lower than a predetermined low threshold voltage, and the low-potential detecting means detects the voltage of the output terminal. Is detected to be lower than the predetermined low threshold voltage,
Current sink means for extracting a current from the output terminal. Therefore, even if the output transistor is cut off, current can be drawn from the output terminal.
【0017】また、第二の本発明は、2つのトランジス
タからなるプッシュプル回路から構成される出力回路
と、前記2つのトランジスタのベース間に接続されてい
るダイオードと、前記ダイオードの一方端に接続され、
前記出力回路を駆動する第一のnpnトランジスタと、
低電位ダイナミックレンジ拡大回路とを有する半導体集
積回路において、前記ダイオードの他方端に接続され、
前記出力回路を駆動する第二のnpnトランジスタを備
え、前記低電位ダイナミックレンジ拡大回路は、前記出
力端子の電圧が、所定の低しきい値電圧より低電位であ
ることを検出する低電位検出手段と、前記低電位検出手
段によって前記低電位が検出されたならば、前記出力端
子から電流を吸い出す電流吸出し手段と、を含むことを
特徴とする半導体集積回路である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an output circuit including a push-pull circuit including two transistors, a diode connected between bases of the two transistors, and a diode connected to one end of the diode. And
A first npn transistor driving the output circuit;
In a semiconductor integrated circuit having a low-potential dynamic range expansion circuit, the semiconductor integrated circuit is connected to the other end of the diode,
A low-potential dynamic range expansion circuit that includes a second npn transistor that drives the output circuit, wherein the low-potential dynamic range expansion circuit detects that the voltage at the output terminal is lower than a predetermined low threshold voltage; And a current sink for extracting a current from the output terminal when the low potential is detected by the low potential detecting means.
【0018】そのため、出力電圧が接地電圧近傍にな
り、第一のnpnトランジスタがカットオフされても、
第二のnpnトランジスタにより出力トランジスタを駆
動することが可能である。Therefore, even if the output voltage becomes close to the ground voltage and the first npn transistor is cut off,
The output transistor can be driven by the second npn transistor.
【0019】[0019]
【作用】第一の本発明における高電位ダイナミックレン
ジ拡大回路は、1電源の場合、出力電圧が電源電圧の近
傍に達すると、出力端子に電流を供給する。従って、出
力電圧が電源電圧とほぼ等しくなってもフィードバック
ループはとぎれることがない。The high potential dynamic range expansion circuit according to the first aspect of the present invention supplies a current to the output terminal when the output voltage reaches the vicinity of the power supply voltage in the case of one power supply. Therefore, even if the output voltage becomes substantially equal to the power supply voltage, the feedback loop is not interrupted.
【0020】また、第一の本発明における低電位ダイナ
ミックレンジ拡大回路は、1電源の場合、出力電圧が接
地電圧の近傍に達すると、出力端子から電流を吸い出
す。従って、出力電圧が接地電圧とほぼ等しくなっても
フィードバックループはとぎれることがない。The low potential dynamic range expansion circuit according to the first aspect of the present invention extracts a current from the output terminal when the output voltage reaches the vicinity of the ground voltage in the case of one power supply. Therefore, even if the output voltage becomes substantially equal to the ground voltage, the feedback loop does not break.
【0021】さらに、第二の本発明における第二のnp
nトランジスタは、そのコレクタが、第一のトランジス
タのコレクタが接続しているダイオードの一端とは別の
他方端に接続されている。従って、1電源の場合、出力
電圧が接地電圧近傍に達して、出力回路を駆動する第一
のnpnトランジスタがカットオフされても、第二のn
pnトランジスタはカットオフせず出力回路を駆動する
ので、フィードバックループがとぎれることがない。Furthermore, the second np in the second invention
The n-transistor has its collector connected to the other end of the diode to which the collector of the first transistor is connected. Therefore, in the case of one power supply, even if the output voltage reaches the vicinity of the ground voltage and the first npn transistor driving the output circuit is cut off, the second n
Since the pn transistor drives the output circuit without being cut off, the feedback loop is not interrupted.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。なお、本文において述べる実施例は全て1
電源の半導体集積回路に関するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The examples described in the text are all 1
The present invention relates to a power supply semiconductor integrated circuit.
【0023】図1に、本発明の好適な第一実施例である
半導体集積回路の構成ブロック図が示されている。図1
に示されているように、本実施例においては、出力電圧
検出回路20が出力電圧を監視しており、出力電圧が電
源電圧Vcc−VBEより大きくなったか否かを検出する。
その結果、出力電圧がVcc−VBEより大きければ、定電
流源22を制御し、所定の電流を出力端子に供給する。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor integrated circuit according to a first preferred embodiment of the present invention. FIG.
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the output voltage detection circuit 20 monitors the output voltage and detects whether the output voltage has become higher than the power supply voltage Vcc-VBE.
As a result, if the output voltage is higher than Vcc-VBE, the constant current source 22 is controlled to supply a predetermined current to the output terminal.
【0024】図2に、出力電圧検出回路20及び、定電
流源22を含んだ具体的な回路図が示されている。図に
示されているように、出力電圧検出回路22aは、抵抗
R3と、R4とから設定される高電位しきい値Vthと、
増幅回路24の出力電圧とを比較している。そして、出
力電圧のほうが大きければ、カレントミラー回路である
定電流源22aを駆動し、出力端子26に電流を供給す
る。FIG. 2 is a specific circuit diagram including the output voltage detection circuit 20 and the constant current source 22. As shown in the figure, the output voltage detection circuit 22a includes a high potential threshold Vth set from the resistors R3 and R4,
The output voltage of the amplifier circuit 24 is compared. If the output voltage is higher, the constant current source 22a, which is a current mirror circuit, is driven to supply a current to the output terminal 26.
【0025】増幅回路24は、従来の増幅回路とまった
く同様の構成であり、その出力回路は、トランジスタQ
10及びQ11とから構成されるプッシュプル回路とな
っている。そして、出力電圧検出回路22aは高電位し
きい値Vthと出力電圧とを比較する差動増幅器から構成
される。この差動増幅器はトランジスタQ12からQ1
15間でのトランジスタから構成されている。また、高
電位しきい値VthはVcc−VBEに設定されている。つま
り、出力電圧がVcc−VBEより大きくなると、トランジ
スタQ14のコレクタ電流が増加する。トランジスタQ
14とトランジスタQ16とは直列に接続されているた
め、定電流源22aを構成するトランジスタQ16に流
れる電流も同様に増加する。その結果、カレントミラー
回路を構成するもう一方のトランジスタQ17にはトラ
ンジスタQ16に比例する電流が流れ、出力端子にこの
比例する電流が供給される。本実施例においては、トラ
ンジスタQ17のエミッタ面積はトランジスタQ16の
5倍に設定されており、トランジスタQ16に流れる電
流の5倍の電流がトランジスタQ17を通じて出力端子
に供給される。The amplifying circuit 24 has exactly the same configuration as the conventional amplifying circuit, and its output circuit includes a transistor Q.
10 and Q11. The output voltage detection circuit 22a is composed of a differential amplifier that compares the high potential threshold Vth with the output voltage. This differential amplifier comprises transistors Q12 to Q1
It consists of 15 transistors. The high potential threshold Vth is set to Vcc-VBE. That is, when the output voltage becomes higher than Vcc-VBE, the collector current of the transistor Q14 increases. Transistor Q
Since transistor 14 and transistor Q16 are connected in series, the current flowing through transistor Q16 forming constant current source 22a also increases. As a result, a current proportional to the transistor Q16 flows through the other transistor Q17 forming the current mirror circuit, and this proportional current is supplied to the output terminal. In this embodiment, the emitter area of the transistor Q17 is set to be five times as large as that of the transistor Q16, and a current five times the current flowing through the transistor Q16 is supplied to the output terminal through the transistor Q17.
【0026】すなわち、トランジスタQ16に流れる電
流はトランジスタQ17から出力端子26へ供給される
電流の1/5で済むため、アイドル電流を小さくできる
のである。本実施例ではQ17とQ16のエミッタ面積
比を5倍としたが、これに限定されるものではなく、こ
の比が大きいほどアイドル電流を低減する効果も大きく
なるのである。That is, the current flowing through the transistor Q16 is only 1/5 of the current supplied from the transistor Q17 to the output terminal 26, so that the idle current can be reduced. In the present embodiment, the emitter area ratio of Q17 and Q16 is set to five times, but the present invention is not limited to this, and the effect of reducing the idle current increases as the ratio increases.
【0027】本実施例において特徴的なことは、出力電
圧がVcc−VBE以上になった場合でも、定電流源22a
が出力端子26に電流を供給するので、出力電圧がVcc
−VBE以上になってもフィードバックループがとぎれる
ことはないことである。したがって、出力電圧をほぼ電
源電圧まで振ることが可能である。What is characteristic in this embodiment is that even when the output voltage becomes equal to or higher than Vcc-VBE, the constant current source 22a
Supplies a current to the output terminal 26, so that the output voltage is Vcc
That is, the feedback loop is not interrupted even when the voltage exceeds -VBE. Therefore, it is possible to swing the output voltage almost to the power supply voltage.
【0028】本実施例による半導体集積回路の出力電圧
の様子が図3に示されている。図3(a)に示されてい
るのは従来の半導体集積回路の出力電圧のグラフであ
り、図に示されているように、電源電圧Vcc−VBE以上
の出力電圧は得られないため、それ以上の信号が入力さ
れた場合、出力信号がクリップされていた。一方、図3
(b)に示されているのは本実施例に係る半導体集積回
路の出力電圧のグラフである。図に示されているよう
に、電源電圧Vcc−VBE以上の出力電圧を得ることが可
能であるため、出力信号はクリップされることがなく、
入力信号が電源電圧まで忠実に再現されている。なお、
図3のグラフは横軸が時間軸であり、縦軸が出力電圧で
ある。FIG. 3 shows the state of the output voltage of the semiconductor integrated circuit according to this embodiment. FIG. 3A is a graph of the output voltage of the conventional semiconductor integrated circuit. As shown in the figure, an output voltage higher than the power supply voltage Vcc-VBE cannot be obtained. When the above signal was input, the output signal was clipped. On the other hand, FIG.
(B) is a graph of the output voltage of the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. As shown in the figure, since it is possible to obtain an output voltage higher than the power supply voltage Vcc-VBE, the output signal is not clipped,
The input signal is faithfully reproduced up to the power supply voltage. In addition,
In the graph of FIG. 3, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the output voltage.
【0029】図4に、本発明の好適な第二実施例である
半導体集積回路の構成ブロック図が示されている。図4
に示されているように、本実施例においては、出力電圧
検出回路40が出力電圧を監視しており、出力電圧がV
BEより小さくなったか否かを検出する。その結果、出力
電圧がVBEより小さければ、定電流源42を制御し、所
定の電流を出力端子から吸い出す。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor integrated circuit according to a second preferred embodiment of the present invention. FIG.
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the output voltage detection circuit 40 monitors the output voltage, and
It detects whether it has become smaller than BE. As a result, if the output voltage is smaller than VBE, the constant current source 42 is controlled to extract a predetermined current from the output terminal.
【0030】図5に、出力電圧検出回路40及び、定電
流源42を含んだ具体的な回路図が示されている。図に
示されているように、出力電圧検出回路40aは、抵抗
R43と、R44とから設定される低電位しきい値−V
thと、増幅回路44の出力電圧とを比較している。そし
て、出力電圧のほうが大きければ、カレントミラー回路
である定電流源42aを駆動し、出力端子46に電流を
供給する。FIG. 5 is a specific circuit diagram including the output voltage detection circuit 40 and the constant current source 42. As shown in the figure, the output voltage detection circuit 40a includes a low-potential threshold −V set by a resistor R43 and a resistor R44.
th and the output voltage of the amplifier circuit 44 are compared. If the output voltage is higher, the constant current source 42a, which is a current mirror circuit, is driven to supply a current to the output terminal 46.
【0031】増幅回路44は、新たに、トランジスタQ
9´とそのベース抵抗R2´が付加された以外は従来の
増幅回路とまったく同様の構成であり、その出力回路は
第一実施例と同様にトランジスタQ10及びQ11とか
ら構成されるプッシュプル回路となっている。そして、
出力電圧検出回路42aは低電位しきい値−Vthと出力
電圧とを比較する差動増幅器から構成される。この差動
増幅器はトランジスタQ52からQ55までのトランジ
スタから構成されている。また、低電位しきい値−Vth
はVBEに設定されている。つまり、出力電圧がVBEより
小さくなると、トランジスタQ54のコレクタ電流が増
加する。トランジスタQ54とトランジスタQ56とは
直列に接続されているため、定電流源42aを構成する
トランジスタQ56に流れる電流も同様に増加する。そ
の結果、カレントミラー回路を構成するもう一方のトラ
ンジスタQ57にはトランジスタQ56に比例する電流
が流れ、出力端子からこの比例する電流が吸い出され
る。本実施例においては、トランジスタQ57のエミッ
タ面積はトランジスタQ56の5倍に設定されており、
トランジスタQ56に流れる電流の5倍の電流がトラン
ジスタQ57を通じて出力端子に供給される。The amplifier circuit 44 is newly provided with a transistor Q
9 'and its base resistor R2' are added, and the configuration is exactly the same as that of the conventional amplifying circuit. The output circuit includes a push-pull circuit composed of transistors Q10 and Q11 as in the first embodiment. Has become. And
The output voltage detection circuit 42a includes a differential amplifier that compares the low potential threshold value -Vth with the output voltage. This differential amplifier is composed of transistors Q52 to Q55. In addition, the low potential threshold −Vth
Is set to VBE. That is, when the output voltage becomes lower than VBE, the collector current of transistor Q54 increases. Since transistor Q54 and transistor Q56 are connected in series, the current flowing through transistor Q56 forming constant current source 42a also increases. As a result, a current proportional to the transistor Q56 flows through the other transistor Q57 forming the current mirror circuit, and this proportional current is drawn from the output terminal. In this embodiment, the emitter area of the transistor Q57 is set to five times that of the transistor Q56.
Five times the current flowing through the transistor Q56 is supplied to the output terminal through the transistor Q57.
【0032】すなわち、トランジスタQ56に流れる電
流はトランジスタQ57から出力端子26へ供給される
電流の1/5で済み、アイドル電流を小さくできる。ト
ランジスタQ57とQ56のエミッタ面積比は5倍に限
定されるものではない。That is, the current flowing through the transistor Q56 is only 1/5 of the current supplied from the transistor Q57 to the output terminal 26, and the idle current can be reduced. The emitter area ratio between the transistors Q57 and Q56 is not limited to five times.
【0033】本実施例において特徴的なことは、出力電
圧がVBE以下になった場合でも、定電流源42aが出力
端子46から電流を吸い出すので、出力電圧がVBE以下
になってもフィードバックループがとぎれることはない
ことである。したがって、出力電圧をほぼ接地電圧(0
ボルト)まで振ることが可能である。What is characteristic in this embodiment is that even when the output voltage is lower than VBE, the constant current source 42a draws a current from the output terminal 46, so that even when the output voltage becomes lower than VBE, a feedback loop is formed. There is no interruption. Therefore, the output voltage is almost equal to the ground voltage (0
Bolts).
【0034】本実施例による半導体集積回路の出力電圧
の様子が図6に示されている。図6(a)に示されてい
るのは従来の半導体集積回路の出力電圧の様子であり、
図に示されているように、VBE以下の出力電圧は得られ
ないため、それ以下の信号が入力された場合、出力信号
がクリップされていた。一方、図6(b)に示されてい
るのは本実施例に係る半導体集積回路の出力電圧の様子
である。図に示されているように、VBE以下の出力電圧
を得ることが可能であるため、出力信号はクリップされ
ることがなく、入力信号は接地電圧まで忠実に再現され
ている。なお、図6に示されているグラフの横軸は時間
軸であり、縦軸は出力電圧である。FIG. 6 shows the state of the output voltage of the semiconductor integrated circuit according to this embodiment. FIG. 6A shows the state of the output voltage of a conventional semiconductor integrated circuit.
As shown in the figure, since an output voltage lower than VBE cannot be obtained, when a signal lower than VBE is input, the output signal is clipped. On the other hand, FIG. 6B shows the state of the output voltage of the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. As shown in the figure, since an output voltage equal to or lower than VBE can be obtained, the output signal is not clipped and the input signal is faithfully reproduced up to the ground voltage. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 is a time axis, and the vertical axis is an output voltage.
【0035】以上述べたように本実施例によれば、定電
流源を用いて、出力電圧が電源電圧に近付いた場合、出
力端子に電流を供給したので、出力電圧を電源電圧まで
振ることが可能である。As described above, according to the present embodiment, when the output voltage approaches the power supply voltage by using the constant current source, the current is supplied to the output terminal. It is possible.
【0036】また、同様に、定電流源を用いて、出力電
圧が接地電圧に近付いた場合、出力端子から電流を吸い
出したので、出力電圧を接地電圧まで振ることが可能で
ある。Similarly, when the output voltage approaches the ground voltage using the constant current source, the current is drawn from the output terminal, so that the output voltage can be changed to the ground voltage.
【0037】さらにこの場合、特に、プッシュプル回路
を構成するトランジスタのベース間をダイオードで接続
し、このダイオードの一端にコレクタが接続されたnp
nトランジスタを有し、このnpnトランジスタを用い
てプッシュプル回路を駆動していると、上述したように
電流を吸い出しても、プッシュプル回路を駆動するnp
nトランジスタはカットオフされてしまう。本実施例に
おいては、上述したように前記ダイオードの他端にコレ
クタが接続された第二のnpnトランジスタを備えたた
め、プッシュプル回路を駆動し続けることが可能であ
る。Furthermore, in this case, in particular, the bases of the transistors constituting the push-pull circuit are connected by a diode, and np having a collector connected to one end of the diode.
When the push-pull circuit is driven using the npn transistor, the np transistor drives the push-pull circuit even if the current is drawn as described above.
The n transistor is cut off. In the present embodiment, as described above, since the second npn transistor having the collector connected to the other end of the diode is provided, it is possible to continue driving the push-pull circuit.
【0038】なお、本実施例においては、1電源の場合
のみ説明したが、2電源の半導体集積回路にも同様に適
用することが可能である。さらに、電流を供給する場合
(第一実施例)と電流を吸い出す場合(第二実施例)に
ついて別個に説明したが、両回路を同時に適用しても好
適である。In this embodiment, only one power supply has been described. However, the present invention can be similarly applied to a semiconductor integrated circuit having two power supplies. Further, the case where the current is supplied (the first embodiment) and the case where the current is drawn (the second embodiment) are described separately, but it is also preferable to apply both circuits simultaneously.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、1電
源の場合、高電位ダイナミックレンジ拡大回路は出力電
圧を電源電圧まで振ることを可能とするので、ダイナミ
ックレンジが拡大された半導体集積回路を得ることが可
能である。As described above, according to the present invention, in the case of one power supply, the high-potential dynamic range expansion circuit enables the output voltage to be varied up to the power supply voltage. It is possible to obtain a circuit.
【0040】また、同様に1電源の場合、低電位ダイナ
ミックレンジ拡大回路は出力電圧を接地電圧まで振るこ
とを可能とするので、ダイナミックレンジが拡大された
半導体集積回路を得ることが可能である。Similarly, in the case of one power supply, the low-potential dynamic range expansion circuit enables the output voltage to swing to the ground voltage, so that it is possible to obtain a semiconductor integrated circuit with an expanded dynamic range.
【0041】さらに、プッシュプル回路を駆動するnp
nトランジスタのコレクタが接続されているダイオード
の他方端にコレクタが接続されている第二のnpnトラ
ンジスタを有しているため、前記第一のnpnトランジ
スタがカットオフされている場合でもプッシュプル回路
を駆動し続けることができる。その結果、出力電圧を接
地電位近傍まで振ることができる半導体集積回路を得ら
れるという効果を有する。Further, np for driving the push-pull circuit
Since it has a second npn transistor whose collector is connected to the other end of the diode to which the collector of the n transistor is connected, even if the first npn transistor is cut off, the push-pull circuit can be used. It can keep driving. As a result, there is an effect that a semiconductor integrated circuit which can swing the output voltage to near the ground potential can be obtained.
【図1】本発明の好適な第一実施例による半導体集積回
路の構成ブロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram of a semiconductor integrated circuit according to a first preferred embodiment of the present invention;
【図2】図1の半導体集積回路の具体的な回路例を表す
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a specific circuit example of the semiconductor integrated circuit of FIG.
【図3】図2の半導体集積回路の動作を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing an operation of the semiconductor integrated circuit of FIG. 2;
【図4】本発明の好適な第二実施例による半導体集積回
路の構成ブロック図である。FIG. 4 is a configuration block diagram of a semiconductor integrated circuit according to a second preferred embodiment of the present invention;
【図5】図4の半導体集積回路の具体的な回路例を表す
回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a specific circuit example of the semiconductor integrated circuit of FIG.
【図6】図5の半導体集積回路の動作を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing an operation of the semiconductor integrated circuit of FIG. 5;
【図7】従来のプッシュプル回路を有する半導体集積回
路の部分回路図である。FIG. 7 is a partial circuit diagram of a semiconductor integrated circuit having a conventional push-pull circuit.
【図8】図7のプッシュプル回路を構成するトランジス
タの一方を定電流源と置き換えた場合の部分回路図であ
る。8 is a partial circuit diagram when one of the transistors constituting the push-pull circuit of FIG. 7 is replaced with a constant current source.
【図9】図7のプッシュプル回路を構成するトランジス
タの他方を定電流源と置き換えた場合の部分回路図であ
る。9 is a partial circuit diagram when the other of the transistors constituting the push-pull circuit of FIG. 7 is replaced with a constant current source.
【図10】従来のプッシュプル回路に、定電流源IR5
を付加し、出力端子から電流を吸い出した場合、駆動ト
ランジスタQ9がカットオフしてしまう事を説明する回
路図である。FIG. 10 shows a conventional push-pull circuit including a constant current source IR5.
FIG. 9 is a circuit diagram for explaining that a drive transistor Q9 is cut off when a current is drawn out from an output terminal by adding "."
【図11】ブートストラップによって、プッシュプル回
路を電源電圧より高い電圧で駆動する従来例の回路図で
ある。FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional example in which a push-pull circuit is driven by a bootstrap at a voltage higher than a power supply voltage.
20、40 出力電圧検出回路 20a、40a 出力電圧検出回路 22、42 定電流源 22a、42a 定電流源 24、44 増幅回路 26、46 出力端子 20, 40 Output voltage detecting circuit 20a, 40a Output voltage detecting circuit 22, 42 Constant current source 22a, 42a Constant current source 24, 44 Amplifying circuit 26, 46 Output terminal
Claims (2)
タを出力回路に含む半導体集積回路において、高電位ダ
イナミックレンジ拡大回路又は、低電位ダイナミックレ
ンジ拡大回路の少なくともひとつを備え、 前記高電位ダイナミックレンジ拡大回路は、 前記トランジスタのエミッタが接続されている出力端子
の電圧が、所定の高しきい値電圧より高電位であること
を検出する高電位検出手段と、 前記高電位検出手段によって前記高電位が検出されたな
らば、前記出力端子から電流を供給する電流供給手段
と、 を含み、 前記低電位ダイナミックレンジ拡大回路は、 前記出力端子の電圧が、所定の低しきい値電圧より低電
位であることを検出する低電位検出手段と、 前記低電位検出手段によって前記低電位が検出されたな
らば、前記出力端子から電流を吸い出す電流吸出し手段
と、 を含むことを特徴とする半導体集積回路。1. A semiconductor integrated circuit including an emitter-follower-connected transistor in an output circuit, the semiconductor integrated circuit including at least one of a high-potential dynamic range expansion circuit and a low-potential dynamic range expansion circuit; High potential detecting means for detecting that the voltage of the output terminal to which the emitter of the transistor is connected is higher than a predetermined high threshold voltage; and the high potential is detected by the high potential detecting means. And a current supply means for supplying a current from the output terminal. The low-potential dynamic range expansion circuit detects that the voltage of the output terminal is lower than a predetermined low threshold voltage. A low-potential detecting means for detecting the low potential, The semiconductor integrated circuit which comprises a current suction means for sucking the current from.
ル回路から構成される出力回路と、 前記2つのトランジスタのベース間に接続されているダ
イオードと、 前記ダイオードの一方端に接続され、前記出力回路を駆
動する第一のnpnトランジスタと、 低電位ダイナミックレンジ拡大回路とを有する半導体集
積回路において、 前記ダイオードの他方端に接続され、前記出力回路を駆
動する第二のnpnトランジスタを備え、 前記低電位ダイナミックレンジ拡大回路は、 前記出力回路の出力端子の電圧が、所定の低しきい値電
圧より低電位であることを検出する低電位検出手段と、 前記低電位検出手段によって前記低電位が検出されたな
らば、前記出力端子から電流を吸い出す電流吸出し手段
と、 を含むことを特徴とする半導体集積回路。2. An output circuit including a push-pull circuit including two transistors; a diode connected between bases of the two transistors; and a drive terminal connected to one end of the diode to drive the output circuit. A semiconductor integrated circuit having a first npn transistor and a low-potential dynamic range expanding circuit, comprising: a second npn transistor connected to the other end of the diode and driving the output circuit; An enlarging circuit, a low-potential detecting unit that detects that a voltage of an output terminal of the output circuit is lower than a predetermined low threshold voltage; and And a current sink means for extracting a current from the output terminal.
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