專利名稱：偏置電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將偏置電流提供給動作晶體管的基極的偏置電路。
背景技術：
以往，在差動放大器等中，具有如圖4所示那樣的發射極共連的一對差動晶體管Q51、Q52，該發射極與恒電流電路相連接。而且，信號輸入到差動晶體管Q51、Q52，但是該差動晶體管被提供來自偏置電路的偏置電流后能夠進行與輸入信號相應的動作。在圖4中，具有電源V51、電阻R51、R52，將電源V51的輸出電壓經由電阻R51、R52提供給差動晶體管Q51、Q52的基極作為偏置電壓。然而，在雙極型晶體管中，基極發射極間電壓VBE、直流電流放大率hfe等參數具有溫度依賴性。因而，當使用如圖4那樣的偏置電路時，差動晶體管Q51、Q52的發射極電位具有溫度依賴性。 專利文獻I :日本特開平8-340224號公報
發明內容
_6] 發明要解決的問題在使要求低電壓動作的電路、混合電路(MIX)等的動態范圍(D-range)比較窄的應用電路在較大的溫度范圍內進行動作的情況下，需要使動作點(發射極、集電極電位)不具有溫度依賴性地確保動態范圍。用于解決問題的方案本發明是一種偏置電路，使用于動作晶體管，其特征在于，具有第一電阻，其配置在將偏置電流提供給上述動作晶體管的基極的路徑上；第一晶體管，流過該第一電阻的偏置電流流經該第一晶體管；第二晶體管，其包括在電流鏡電路中，與上述偏置電流對應的對應電流流經該第二晶體管；第三晶體管，其基極與上述第一晶體管的基極共連，上述對應電流流經該第三晶體管；第二電阻，上述對應電流流經該第二電阻，得到與上述第一電阻中的壓降對應的壓降；以及第四晶體管，其在發射極側接收基準電壓，該第四晶體管的基極與上述第三晶體管的發射極側相連接，其中，通過上述第四晶體管的基極發射極間電壓來抵消上述動作晶體管的基極發射極間電壓，通過上述第三晶體管的基極發射極間電壓來抵消上述第二晶體管的基極發射極間電壓，由此在上述動作晶體管的發射極側設定上述基準電壓。另外，優選上述第一電阻配置在上述第一晶體管的發射極與上述動作晶體管的基極之間，上述第二電阻配置在上述第三晶體管的發射極與上述第四晶體管的基極之間。發明的效果根據本發明，能夠將動作晶體管的發射極電壓設定為基準電壓，能夠抑制發射極電壓的溫度依賴性。
圖I是表示實施方式的偏置電路的結構的圖。圖2是表示偏置電路的溫度特性的圖。圖3是表示其它實施方式的偏置電路的結構的圖。圖4是表示以往的偏置電路的結構的圖。附圖標記說明CCl CC3 :恒電流電路；Q1 Q15 :晶體管；R1 R7 :電阻。
具體實施方式
·下面，根據附圖來說明本發明的實施方式。圖I示出包括實施方式所涉及的偏置電路的電路結構。 NPN型差動晶體管Q8、Q9的發射極共連，該發射極經由恒電流電路CC2與接地端相連接。在此，將差動晶體管Q8、Q9的發射極電壓設為Ve。差動晶體管Q8、Q9是差動放大器的一部分，將一對互補信號、即信號Vin_P和信號Vin_N提供給差動晶體管Q8、Q9的基極。而且，分別經由電阻R3、R4將偏置電流提供給該晶體管Q8、Q9的基極。作為流過電阻R3、R4的電流之和的電流值Ib是在不存在信號Vin_P和信號Vin_N的情況下的差動晶體管Q8、Q9的基極電流(偏置電流)，該電流值Ib基本上是根據電阻R3、R4的電阻值來決定的，設定為差動晶體管Q8、Q9所要求的適當的值(適合于差動放大器的偏置電流值)。電阻R3、R4的下側端分別與差動晶體管Q8、Q9相連接，電阻R3、R4的上側端經由晶體管Q7、Q6與電源VCC相連接。S卩，PNP晶體管Q6的發射極與VCC相連接，PNP晶體管Q6的集電極與NPN晶體管Q7的集電極相連接，晶體管Q7的發射極與電阻R3、R4的上側端相連接。晶體管Q6的集電極與基極間短路，該晶體管Q6的基極與PNP晶體管Q5的基極相連接，該PNP晶體管Q5的發射極與VCC相連接。因而，晶體管Q6與晶體管Q5構成電流鏡，與流過晶體管Q6的電流相應的電流(例如同一電流)流過晶體管Q5。晶體管Q5的集電極與NPN晶體管Q4的集電極相連接，該NPN晶體管Q4的發射極與接地端相連接。該晶體管Q4的集電極與基極間短路，該晶體管Q4的基極與NPN晶體管Q3的基極相連接，該NPN晶體管Q3的發射極與接地端相連接。因而，晶體管Q4與晶體管Q3構成電流鏡，流過晶體管Q5的電流流過晶體管Q4，晶體管Q3中也流過與流過該晶體管Q4的電流相應的電流lb’。例如，如果晶體管Q3的發射極面積為晶體管Q4的發射極面積的N倍，則lb’ =N · Ib，Ib的N倍的電流流過晶體管Q3。晶體管Q3的集電極經由電阻R2與NPN晶體管Q2的發射極相連接，該晶體管Q2的集電極與VCC相連接。因而，在晶體管Q2、電阻R2中也流過與流過晶體管Q3的電流相同的電流。另外，電源VCC經由恒電流電路CCl與NPN晶體管Ql的集電極相連接，晶體管Ql的發射極經由電阻Rl與接地端相連接。而且，晶體管Ql的集電極與恒電流電路CCl的連接點連接在晶體管Q2和晶體管Q7的基極，晶體管Ql的基極連接在電阻R2與晶體管Q3的集電極的連接點。
因而，流過恒電流電路CCl的恒電流流過電阻R1，將電阻Rl的上側電壓決定為基準電壓Vref，該電阻Rl的上側電壓成為晶體管Ql的發射極電壓。因此，電阻R2的下側電壓為比基準電壓Vref提高與晶體管Ql的基極發射極間電壓IVBE相當的電壓后的電壓Vref+IVBEο當將流過電阻R2的電流設為Ib’時，電阻R2的上側電壓為Vref+1VBE+Ib’*R2。而且，該電壓Vref+IVBE+Ib’ · R2成為晶體管Q2和晶體管Q 7的發射極側電壓，晶體管Q7的發射極經由電阻R3、R4與差動晶體管Q8、Q9的基極相連接，因此差動晶體管Q8、Q9的發射極電壓成為比如下電壓下降IVBE的電壓該電壓為從Vref+IVBE+Ib’ · R2減去電阻R3或者R4的壓降而得到的電壓。當設為電阻R2中的壓降與電阻R3及R4中的各自的壓降相等時，通過晶體管Ql的基極發射極間電壓IVBE補償差動晶體管Q8、Q9的基極發射極間電壓1VBE，從而差動晶體管Q8、Q9的發射極電壓Ve成為基準電壓Vref，成為不存在溫度依賴性的電壓。S卩，在圖I的電路中，流過晶體管Q7的電流Ib通過電流鏡電路傳遞，從而與Ib對應的電流Ib’流過晶體管Q2。而且，通過電阻R2來抵消電阻R3、R4中產生的壓降。因而， 當設為晶體管Ql、Q2、Q7、Q8、Q9的基極發射極間電壓VBE相等時，成為Vref = Ve，能夠使差動晶體管Q8、Q9的發射極電壓Ve成為不存在溫度依賴性的電壓。此外，使用帶隙(bandgap)電路等容易地使Vref成為不存在溫度依賴性的電壓。在此，電阻R2、R3、R4、Ib、Ib’的關系如下。在此，N表示Ib與Ib’的電流比。[式I]-—財Jb = R2.Ib1 ,N · Ib = Ib' ... (2-1)
R3 + R4整理式(2-1)得到以下式(2-2)。該式表示能夠根據基極偏置電阻R3、R4、電流比N來任意地選擇R2。[式2]
R3-R4R2 = -—^ ·*·(2-2)
N-(R3 + R4)在此，對圖I示出的偏置電路通過仿真進行了動作確認。在該仿真中，使用利用Abic的市場上銷售的仿真程序，將式(2-2)中的參數分別設定為N=l、R2=10kohm、R3=20kohm、R4=20kohm,該Abic為時間序列分析程序之一。圖2示出-50°C 150°C的溫度范圍內的仿真結果。在該圖中，用虛線表示使用了圖4所示的以往的偏置電路的情況下的差動晶體管的發射極電位Ve(b)。這樣，發射極電位Ve (b)大約變動486mV。另一方面，用實線表示使用了本實施方式的偏置電路的情況下的差動晶體管的發射極電位Ve (a)。在該情況下，可知變動為13mV左右，變動大幅降低。圖3示出變形例的電路。在該圖3的電路中，在電源VCC為更低的電壓的情況下也能夠進行動作。即，具有以下特征將晶體管Q7的集電極側翻折來設為電流鏡電路，由此能夠進行比圖I所示的電路更低的電壓下的動作。晶體管Q7的集電極經由電阻R7與VCC相連接。而且，該晶體管Q7的集電極與電阻R7的連接點連接在PNP晶體管Q13的發射極，該晶體管Q13的集電極與NPN晶體管Q15的集電極相連接，該NPN晶體管Q15的發射極與接地端相連接。該晶體管Q15的集電極與基極間短路，該晶體管Q15的基極與NPN晶體管Q14的基極相連接，該NPN晶體管Q14的發射極與接地端相連接。因而，晶體管Q15、Q14構成電流鏡。而且，晶體管Q14的集電極與晶體管Q4的集電極相連接。晶體管Q4的集電極與PNP型晶體管QlO的集電極相連接，晶體管QlO的發射極經由電阻R5與VCC相連接。另外，電源VCC經由電阻R6與PNP晶體管Qll的發射極相連接，該晶體管Qll的集電極經由使恒電流Iref流通的恒電流電路CC3與接地端相連接。晶體管Qll的集電極與基極間短路，晶體管Qll的基極與晶體管QlO的基極相連接。而且，晶體管Qll的基極還與晶體管Q13的基極共連。在這種電路中，能夠用以下式導出電阻R7的兩端電壓VK7。S卩，電阻R6中流過流經恒電流電路CC3的恒電流Iref，因此電阻R7的下側電壓為從如下電壓減去晶體管Qll的基極發射極間電壓VBEll后再加上晶體管Q13的基極發射極間電壓VBE13而得到的電壓該電壓為從VCC減去電阻R6的壓降Iref · R6而得到的電壓。此外，將流過晶體管Q13的 電流設為Ifc。另外，Is為飽和電流，Vt為熱電壓。[式3]VE7 = Vcc- (Vcc-Iref · R6-VBE11+VBE13)= Iref · R6+VT · In (Iref/ (Is)) -Vt · In (Ifc/ (Is))= Iref · R6+VT · In (Iref/Ifc)…(3-1)另外，當將流過電阻R7的電流設為Ik7時，能夠用以下式導出Ib’。在此，將晶體管Q3:Q4的電流比設為N(流過晶體管Q4的電流的N倍的電流流過晶體管Q3)。[式4]
權利要求
1.一種動作晶體管的偏置電路，其特征在于，具有 第一電阻，其配置在將偏置電流提供給上述動作晶體管的基極的路徑上； 第一晶體管，流過該第一電阻的偏置電流流經該第一晶體管； 第二晶體管，其包括在電流鏡電路中，與上述偏置電流對應的對應電流流經該第二晶體管； 第三晶體管，其基極與上述第一晶體管的基極共連，上述對應電流流經該第三晶體管； 第二電阻，上述對應電流流經該第二電阻，得到與上述第一電阻中的壓降對應的壓降；以及 第四晶體管，其在發射極側接收基準電壓，該第四晶體管的基極與上述第三晶體管的發射極側相連接， 其中，通過上述第四晶體管的基極發射極間電壓來抵消上述動作晶體管的基極發射極間電壓，通過上述第三晶體管的基極發射極間電壓來抵消上述第二晶體管的基極發射極間電壓，由此在上述動作晶體管的發射極側設定上述基準電壓。
2.根據權利要求I所述的偏置電路，其特征在于， 上述第一電阻配置在上述第一晶體管的發射極與上述動作晶體管的基極之間， 上述第二電阻配置在上述第三晶體管的發射極與上述第四晶體管的基極之間。
全文摘要
本發明的偏置電路用于抑制動作晶體管的發射極電壓的溫度依賴性。將偏置電流Ib經由第一電阻R3、R4和第一晶體管Q7提供給動作晶體管Q8的基極。包括至少一個電流鏡電路，與偏置電流Ib相應的對應電流Ib’流過第二晶體管Q3。第三晶體管Q2與第一晶體管共連基極，流過對應電流Ib’，第二電阻R2得到與上述第一電阻R3中的壓降對應的壓降。第四晶體管Q1在發射極側接收基準電壓Vref，基極與上述第三晶體管Q2的發射極側相連接。通過第四晶體管Q1的1VBE來抵消動作晶體管Q8的1VBE，通過上述第三晶體管Q2的1VBE來抵消第二晶體管Q7的1VBE，由此在動作晶體管Q8的發射極側設定基準電壓Vref。
文檔編號H03F1/30GK102843103SQ20121020970
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月20日 優先權日2011年6月24日
發明者鹽田智基 申請人:半導體元件工業有限責任公司