JP2004030041A - Current source circuit - Google Patents

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JP2004030041A
JP2004030041A JP2002183128A JP2002183128A JP2004030041A JP 2004030041 A JP2004030041 A JP 2004030041A JP 2002183128 A JP2002183128 A JP 2002183128A JP 2002183128 A JP2002183128 A JP 2002183128A JP 2004030041 A JP2004030041 A JP 2004030041A
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mos transistor
voltage
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Toshio Suzuki
鈴木 登志生
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current source circuit which can optionally set the temperature coefficient of an output current while suppressing an increase in circuit scale. <P>SOLUTION: A control part 10 controls an npn transistor Q11 and an npn transistor Q12 so that their currents are equal and their emitter potentials are equal to each other, so a potential difference having a positive temperature coefficient corresponding to differences in size and shape between those npn transistors Q11 and Q12 is generated between the bases of those transistors. A current I1 generated by a first current generation part 20 corresponding to the potential difference has a positive temperature coefficient. Further, the base-emitter voltage of the npn transistor Q11 has a negative temperature coefficient, so a current I2 generated by a second current generation part 30 corresponding to it has a negative temperature coefficient. The temperature coefficient of a current Iref composed of those currents is therefore set to a desired value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電流源回路に係り、特に、温度変化の影響が低減された基準電流を出力する電流源回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来から一般的に用いられている電流源回路の構成を示す回路図である。
この電流源回路は、n型MOSトランジスタM1、n型MOSトランジスタM2および抵抗R1を有する。
【0003】
図7に示すように、n型MOSトランジスタM1は、ドレインが抵抗R1を介して電源電圧ラインVDDに接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに接続され、ゲートがドレインに接続される。
n型MOSトランジスタM2は、ゲートがn型MOSトランジスタM1のゲートに接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに接続される。
【0004】
n型MOSトランジスタM1およびn型MOSトランジスタM2はゲート−ソース間に共通の電圧が供給されるため、両者のトランジスタの形状およびサイズが同等に形成されていれば、そのドレイン電流もほぼ等しくなる。この場合、n型MOSトランジスタM2のドレインから出力される電流Ir1は抵抗R1に流れる電流と等しくなるため、次式の関係が成立する。
【0005】
【数1】
Ir1=(Vdd−Vss−Vgs1)/r1 …(1)
【0006】
式(1)において、符号Vddは電源電圧ラインVDDの電圧を、符号Vssは基準電圧ラインVSSの電圧を、符号Vgs1はn型MOSトランジスタM1およびn型MOSトランジスタM2のゲート−ソース間電圧を、符号r1は抵抗R1の抵抗値をそれぞれ示す。
【0007】
図7の電流源回路は、回路構成が非常に簡易であるため、例えば直流的なバイアス電流を供給する回路として一般的に用いられている。しかしながら、式(1)からも分かるように、出力電流Ir1は、ゲート−ソース電圧Vgs1の温度による変動や電源電圧VDDの変動の影響を直接受けてしまうので、安定した電流を必要とする用途には不向きな回路である。
【0008】
図8は、他の一般的な電流源回路の構成を示す回路図である。
この電流源回路は、差動増幅回路U1、n型MOSトランジスタM3および抵抗R2を有する。
【0009】
n型MOSトランジスタM3は、ソースが抵抗R2を介して基準電圧ラインVSSに接続される。
差動増幅回路U1は、負入力端子にn型MOSトランジスタM3のソース電圧を入力するとともに、正入力端子に基準電圧Vrefを入力し、この正入力端子と負入力端子との電位差を増幅してn型MOSトランジスタM3のゲートに出力する。
【0010】
差動増幅回路U1の増幅率が十分大きい場合、n型MOSトランジスタM3のソース電圧は基準電圧Vrefとほぼ等しくなるので、n型MOSトランジスタM3のコレクタから出力される電流Ir2は次式のように表される。
【0011】
【数2】
Ir2=(Vref−Vss)/r2 …(2)
【0012】
ただし、式(2)において符号r2は抵抗R2の抵抗値を示す。
この式(2)からも分かるように、出力電流Ir2がn型MOSトランジスタM3の温度特性の影響を受けなくなるため、図8の電流源回路は図7の電流源回路に比べて出力電流の安定性が高くなる利点がある。しかしながら、図8の電流源回路は、素子数の多い差動増幅回路が用いられていることに加えて、温度に対して補償された基準電圧Vrefを生成するための回路が別途必要になるため、回路規模が大きくなってしまう問題がある。また、抵抗R2の温度特性の影響を直接受けて出力電流Ir2が変動してしまう問題もある。
【0013】
そこで、基準電圧を生成するための回路や差動増幅回路を用いることなく、温度に対して補償された電流を出力することが可能な電流源回路として、例えば文献”特開平7−191769号公報”の第5図に示された回路が知られている。
【0014】
図9は、上述した文献に示された電流源回路の概略的な構成を示す回路図である。
この電流源回路は、npnトランジスタQ1〜npnトランジスタQ7、p型MOSトランジスタM4〜p型MOSトランジスタM6、抵抗R3および抵抗R4を有する。
【0015】
これらの構成要素は、次のような接続関係を有する。
p型MOSトランジスタM4は、ソースが電源電圧ラインVDDに接続され、ゲートがp型MOSトランジスタM5のゲートに接続され、ドレインがnpnトランジスタQ1〜npnトランジスタQ3の直列回路を介して基準電圧ラインVSSに接続される。
npnトランジスタQ1〜npnトランジスタQ3は、それぞれのベースとコレクタとが接続される。
npnトランジスタQ4は、コレクタが電源電圧ラインVDDに接続され、ベースがp型MOSトランジスタM4のドレインに接続され、エミッタが抵抗R3を介してnpnトランジスタQ5のコレクタに接続される。
npnトランジスタQ5は、ベースがそのコレクタに接続され、エミッタが基準電圧ラインVSSに接続される。
p型MOSトランジスタM5は、ソースが電源電圧ラインVDDに接続され、ゲートがそのドレインに接続され、ドレインがnpnトランジスタQ6およびnpnトランジスタQ7のコレクタに接続される。
npnトランジスタQ6は、ベースがnpnトランジスタQ5のベースに接続され、エミッタが基準電圧ラインVSSに接続される。
npnトランジスタQ7は、ベースがnpnトランジスタQ5のベースに接続され、エミッタが抵抗R4を介して基準電圧ラインVSSに接続される。
p型MOSトランジスタM6は、ソースが電源電圧ラインVDDに接続され、ゲートがp型MOSトランジスタM5のゲートに接続される。
【0016】
npnトランジスタQ1〜npnトランジスタQ5のベース−エミッタ間電圧がそれぞれ電圧Vbe1〜電圧Vbe5であり、また抵抗R3が抵抗値r3を有するものとした場合、npnトランジスタQ5に流れる電流Iq5は、概ね次式のように表される。
【0017】
【数3】
Iq5=(Vbe1+Vbe2+Vbe3−Vbe4−Vbe5)/r3 …(3)
【0018】
npnトランジスタQ5とnpnトランジスタQ6の形状およびサイズが同等に形成されているもとのすると、npnトランジスタQ6に流れる電流Iq6は式(3)で示す電流Iq5とほぼ等しくなる。
【0019】
また、npnトランジスタQ7がベース−エミッタ間電圧Vbe7を有し、抵抗R4が抵抗値r4を有するものとした場合、npnトランジスタQ7に流れる電流Iq7は次式のように表される。
【0020】
【数4】
Iq7=(Vbe5−Vbe7)/r4 …(4)
【0021】
p型MOSトランジスタM5には、この電流Iq7と電流Iq6とを合成した電流が流れる。p型MOSトランジスタM6とp型MOSトランジスタM5の形状およびサイズが同等に形成されているものとすると、p型MOSトランジスタM6のドレイン電流Ir3はこの合成電流と等しくなり、次式のように表される。
【0022】
【数5】
Ir3=Iq5+Iq7 …(5)
【0023】
npnトランジスタのベースエミッタ間電圧は−2mV/℃程度の負の温度係数を有しているため、npnトランジスタQ1〜npnトランジスタQ5の形状およびサイズが同等に形成されているものとすると、式(3)における電圧差(Vbe1+Vbe2+Vbe3−Vbe4−Vbe5)の項は全体として負の温度係数を有する。
【0024】
一方、npnトランジスタQ7のエミッタ面積がnpnトランジスタQ5のエミッタ面積より大きく形成されているものとすると、電圧Vbe7の温度変化は電圧Vbe5の温度変化に比べて負方向に大きくなるので、式(4)における電圧差(Vbe5−Vbe7)の項は正の温度係数を有する。
【0025】
したがって、電流源回路の出力電流Ir3は、正の温度係数を有する電流Iq7と負の温度係数を有する電流Iq5とを合成して生成されるので、回路定数を適切に設定することにより、例えば室温付近における温度係数をゼロに近づけることが可能である。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図9の電源回路においては、抵抗R3および抵抗R4の抵抗値にばらつきが生じた場合、この影響を受けて、npnトランジスタQ5〜npnトランジスタQ7の電流値が変化するとともにnpnトランジスタQ5〜npnトランジスタQ7のベース−エミッタ間電圧が変化するため、電流Ir3の温度係数が設計値に対してずれを生じてしまう問題がある。
【0027】
また、抵抗R3および抵抗R4の抵抗値は温度によっても変化するので、この温度変化に応じてnpnトランジスタQ5〜npnトランジスタQ7のベース−エミッタ間電圧が変化してしまうと、電流Ir3の温度係数を所望の値に設計することが困難になる問題がある。
【0028】
さらに、抵抗R4の抵抗値を調節した場合、これに応じてnpnトランジスタQ7に流れる電流も変化してしまうことから、電流Iq7の温度係数を抵抗R4の抵抗値に応じて比例的に変化させることができない。抵抗R3の抵抗値を調節した場合には、npnトランジスタQ5〜npnトランジスタQ7の電流が何れも変化してしまうので、電流Iq6および電流Iq7の温度係数が両方とも変化してしまう。このように、抵抗R3や抵抗R4の抵抗値を調節して電流Ir3に任意の温度係数を設定することが難しい問題がある。
【0029】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模の増大を抑えながら、出力電流の温度係数を任意に設定できる電流源回路を提供することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電流源回路は、コレクタに共通の電圧が供給された、サイズまたは形状が異なる第1のトランジスタおよび第2のトランジスタと、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタに流れる電流が等しく、かつ互いのエミッタ電位が等しくなるように制御する制御手段と、上記第1のトランジスタのベース電位と上記第2のトランジスタのベース電位との電位差に応じた第1の電流を発生する第1の電流発生手段と、上記第1のトランジスタのベース電位とエミッタ電位との電位差に応じた第2の電流を発生する第2の電流発生手段と、上記第1の電流と上記第2の電流とを合成して出力する電流出力手段とを有する。
好適には、上記第1のトランジスタは、コレクタおよびベースが第1の電圧供給ラインに接続され、上記第2のトランジスタは、コレクタが上記第1の電圧供給ラインに接続され、上記第1の電流発生手段は、上記第1の電圧供給ラインと上記第2のトランジスタのベースとの間に挿入された第1の抵抗を含む。
【0031】
本発明の電流源回路によれば、上記制御手段によって上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタに流れる電流が等しく制御されるとともに、そのエミッタ電位が互いに等しくなるように制御されるので、上記第1のトランジスタのベース電位と上記第2のトランジスタのベース電位との間には、これらのトランジスタのサイズまたは形状の違いに応じた正の温度係数を有する電位差が発生する。このため、上記第1の電流発生手段の上記第1の抵抗には、正の温度係数を有する第1の電流が流れる。一方、上記第1のトランジスタのベース電位とエミッタ電位との電位差は負の温度係数を有しているため、これに応じて上記第2の電流発生手段において発生される第2の電流は、負の温度係数を有する。この第1の電流と第2の電流とが合成されて上記電流出力手段から出力される電流の温度係数は、所望の値に設定される。
【0032】
また、上記制御手段は、互いの電流制御端子に共通の制御電圧が供給された2つのトランジスタを含み、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタのエミッタと第2の電圧供給ラインとの間に直列に挿入された1つまたは複数の第1のトランジスタ対と、互いの電流制御端子が接続された2つのトランジスタを含み、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタのエミッタと上記第1のトランジスタ対との間に直列に挿入され、上記第1のトランジスタ対との接続ノードの一方に当該電流制御端子が接続された第2のトランジスタ対とを含んで良く、上記第2の電流発生手段は、その電流制御端子が上記第2のトランジスタ対の電流制御端子と接続された第3のトランジスタと、上記第3のトランジスタと上記第1の電圧供給ラインとの間に挿入された第2の抵抗とを含んでも良い。
さらに、上記電流出力手段は、上記第1の電流発生手段の電流出力端子と上記第2の電流発生手段の電流出力端子とを接続するノードと、上記ノードから流れる合成電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路とを含んでも良い。
このカレントミラー回路は、互いの電流制御端子が接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの一方が上記ノードと上記第2の電圧供給ラインとの間に挿入され、上記第2の電圧供給ラインに接続される上記第1のトランジスタ対は、その電流制御端子が、上記電流出力手段のカレントミラー回路の電流制御端子と接続されても良い。
【0033】
あるいは、上記制御手段は、互いの電流制御端子に共通の制御電圧が供給された2つのトランジスタを含み、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタのエミッタと第2の電圧供給ラインとの間に直列に挿入された1つまたは複数の第1のトランジスタ対と、上記第1のトランジスタのエミッタまたは上記第2のトランジスタのエミッタと上記第1のトランジスタ対との接続ライン上に直列に挿入された第5のトランジスタと、上記第1のトランジスタのエミッタ電位と上記第2のトランジスタのエミッタ電位との電位差に応じた電圧を上記第5のトランジスタの電流制御端子に出力する第1の差動増幅回路とを含んでも良く、上記第2の電流発生手段は、その電流制御端子に上記第1の差動増幅回路からの出力電圧が供給された第3のトランジスタと、上記第3のトランジスタと上記第1の電圧供給ラインとの間に挿入された第2の抵抗とを含んでも良い。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の3つの実施形態について、それぞれ図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る電流源回路の構成例を示す概略的なブロック図である。
図1に示す電流源回路は、npnトランジスタQ11、npnトランジスタQ12、制御部10、第1の電流発生部20、第2の電流発生部30および電流出力部40を有する。
npnトランジスタQ11は、本発明の第1のトランジスタの一実施形態である。
npnトランジスタQ12は、本発明の第2のトランジスタの一実施形態である。
制御部10は、本発明の制御手段の一実施形態である。
第1の電流発生部20は、本発明の第1の電流発生手段の一実施形態である。第2の電流発生部30は、本発明の第2の電流発生手段の一実施形態である。
電流出力部40は、本発明の電流出力手段の一実施形態である。
【0035】
npnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12は、コレクタが共に電源電圧ラインVDDに接続される。図1の例においては、npnトランジスタQ11のベースも電源電圧ラインVDDに接続される。
また、npnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12は、エミッタ領域やベース領域などのサイズまたは形状が異なっており、このため同一の電流が流れる場合のベース−エミッタ間電圧が異なっている。
【0036】
制御部10は、npnトランジスタQ11に流れる電流I3とnpnトランジスタQ12に流れる電流I4とが等しくなるとともに、npnトランジスタQ11のエミッタにつながるノードN1の電位と、npnトランジスタQ12のエミッタにつながるノードN2の電位とが互いに等しくなるように制御する。
【0037】
第1の電流発生部20は、npnトランジスタQ11のベース電位、すなわち図1の例では電源電圧ラインVDDの電位とnpnトランジスタQ12のベース電位との電位差に応じた電流I1を発生する。
第2の電流発生部30は、npnトランジスタQ11のベース電位とエミッタ電位との電位差に応じた電流I2を発生する。
【0038】
電流出力部40は、第1の電流発生部20において発生された電流I1と、第2の電流発生部30において発生された電流I2とを合成し、基準電流Irefを出力する。
【0039】
上述した構成によれば、npnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12に等しい電流が流れるとともに、両者のコレクタ−エミッタ間電圧が等しくなるように制御されるので、npnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12のベース−エミッタ間電圧は、トランジスタのサイズまたは形状の違いに応じた異なった電圧となる。このベース−エミッタ間電圧の電圧差は後述するように正の温度係数を有しているので、第1の電流発生部20においては正の温度係数を有した電流I1が発生される。一方、npnトランジスタQ11のベース−エミッタ間電圧は負の温度係数を有しているので、このベース−エミッタ間電圧に応じて第2の電流発生部30により発生される電流I2は負の温度係数を有している。正の温度係数を有する電流I1と負の温度係数を有する電流I2とが電流出力部40において合成されるため、その出力電流Irefは任意の温度係数を有することが可能になる。
【0040】
ここで、図1の電流源回路のより詳細な構成の一例を説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る電流源回路の構成例を示したブロック図であり、図2と図1の同一符号は同一の構成要素を示している。
【0041】
図2の例において、制御部10は、n型MOSトランジスタM21〜n型MOSトランジスタM24、n型MOSトランジスタM28、n型MOSトランジスタM29、p型MOSトランジスタM11、p型MOSトランジスタM12および抵抗R14を含む。
n型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22のトランジスタ対、ならびにn型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のトランジスタ対は、本発明の第1のトランジスタ対の一実施形態である。
p型MOSトランジスタM11およびp型MOSトランジスタM12のトランジスタ対は、本発明の第2のトランジスタ対の一実施形態である。
【0042】
第1の電流発生部20は、抵抗R11、抵抗R13およびp型MOSトランジスタM14を含む。
抵抗R11は、本発明の第1の抵抗の一実施形態である。
抵抗R13は、本発明の第3の抵抗の一実施形態である。
p型MOSトランジスタM14は、本発明の第4のトランジスタの一実施形態である。
【0043】
第2の電流発生部30は、抵抗R12およびp型MOSトランジスタM13を含む。
抵抗R12は、本発明の第2の抵抗の一実施形態である。
p型MOSトランジスタM13は、本発明の第3のトランジスタの一実施形態である。
【0044】
電流出力部40は、n型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31を含む。
このn型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31で構成される回路は、本発明のカレントミラー回路の一実施形態である。
【0045】
図2に示す電流源回路のこれらの構成要素は、次のような接続関係を有する。抵抗R14は、一方の端が電源電圧ラインVDDに接続され、他方の端がn型MOSトランジスタM28およびn型MOSトランジスタM29の直列回路を介して基準電圧ラインVSSに接続される。n型MOSトランジスタM28は、ゲートがそのドレインに接続されるとともに抵抗R14の他方の端に接続される。n型MOSトランジスタM29は、ゲートがそのドレインに接続されるとともにn型MOSトランジスタM28のソースに接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに接続される。
【0046】
n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24は、ゲートがn型MOSトランジスタM29のゲートに共通接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに共通接続される。n型MOSトランジスタM23のドレインはn型MOSトランジスタM21のソースに接続され、n型MOSトランジスタM24のドレインはn型MOSトランジスタM22のソースに接続される。
【0047】
n型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22は、ゲートがn型MOSトランジスタM28のゲートに共通接続される。n型MOSトランジスタM21のドレインはp型MOSトランジスタM11のドレインにつながるノードN3に接続され、n型MOSトランジスタM22のドレインはp型MOSトランジスタM12のドレインにつながるノードN4に接続される。
【0048】
p型MOSトランジスタM11およびp型MOSトランジスタM12は、互いのゲートがノードN4に共通接続される。p型MOSトランジスタM11のソースはnpnトランジスタQ11のエミッタにつながるノードN1に接続され、p型MOSトランジスタM12のソースはnpnトランジスタQ12のエミッタにつながるノードN2に接続される。
【0049】
npnトランジスタQ11のコレクタおよびベースならびにnpnトランジスタQ12のコレクタは、電源電圧ラインVDDに共通接続される。npnトランジスタQ12のベースは、抵抗R11を介して電源電圧ラインVDDに接続されるとともに、抵抗13を介してp型MOSトランジスタM14のソースに接続される。
【0050】
p型MOSトランジスタM14は、ゲートがノードN3に接続され、ドレインがp型MOSトランジスタM13およびn型MOSトランジスタM30のドレインにつながるノードN5に接続される。p型MOSトランジスタM13は、ゲートがノードN4に接続され、ソースが抵抗R12を介して電源電圧ラインVDDに接続される。
【0051】
n型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31は、ゲートがノードN5に共通接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに共通接続される。n型MOSトランジスタM31のドレインから、基準電流Irefが出力される。
【0052】
上述した構成を有する図2の電流源回路において、n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のトランジスタ対、n型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22のトランジスタ対、ならびにp型MOSトランジスタM11およびp型MOSトランジスタM12のトランジスタ対が、それぞれ特性の一致したトランジスタで構成されているものとすると、トランジスタ対の各トランジスタに流れるドレイン電流の大きさ、および互いのドレイン−ソース間電圧の大きさはほぼ等しくなる。これにより、電流I3と電流I4の電流値はほぼ等しくなり、ノードN1およびノードN2の電位もほぼ等しくなる。したがって、npnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12のベース−エミッタ間電圧は、両者のトランジスタのサイズまたは形状の違いに応じた異なった電圧となり、その電圧差ΔVbeは次式のように表される。
【0053】
【数6】
ΔVbe=(k・T/q)・ln{J1/J2} …(6)
【0054】
式(6)において、符号kはボルツマン定数を、符号Tは絶対温度を、符号J1はnpnトランジスタQ11の電流密度を、符号J2はnpnトランジスタQ12の電流密度をそれぞれ示す。
この式(6)から分かるように、電圧差ΔVbeは温度に比例した正の温度係数を有する。抵抗R11に電圧差ΔVbeが印加されることから、抵抗R13およびp型MOSトランジスタM14を介してノードN5に流れる電流I1は、ほぼ次式のように表される。
【0055】
【数7】
I1=ΔVbe/r11=(k・T/q・r11)・ln{J1/J2} …(7)
【0056】
式(7)において、符号r11は抵抗R11の抵抗値を示す。
一方、ノードN4に発生する電圧Vn4は、電源電圧VddからnpnトランジスタQ11のベース−エミッタ間電圧Vbe11およびp型MOSトランジスタM11のゲート−ソース電圧Vgs11を引いた値となり、次式のように表される。
【0057】
【数8】
Vn4=Vdd−Vss−(Vbe11+Vgs11) …(8)
【0058】
式(8)に示すノードN4の電圧Vn4と、p型MOSトランジスタM13のゲート−ソース間電圧Vgs13および抵抗R12の抵抗値r12を用いて、電流I2は次式のように表される。
【0059】
【数9】
I2=(Vdd−Vn4−Vss−Vgs13)/r12
=(Vbe11+Vgs11−Vgs13)/r12 …(9)
【0060】
電圧Vgs11および電圧Vgs13が等しくなるようにp型MOSトランジスタM13の特性を調節すれば、次式が成立する。
【0061】
【数10】
I2=Vbe11/r12 …(10)
【0062】
また、ベース−エミッタ間電圧Vbe11は、近似的に次式で表すことができる。
【0063】
【数11】
Vbe11=Vgo+(T/T0)・(Vbe0−Vgo)
+(m−1)・(k・T/q)・ln{T0/T} …(11)
【0064】
式(11)において、符号Vgoはバンドギャップ電圧を、符号mは温度に依存しない定数を、符号T0は絶対零度を、符号Vbe0は絶対零度におけるベース−エミッタ間電圧をそれぞれ示す。
式(11)において、バンドギャップ電圧Vgoがベース−エミッタ間電圧Vbe0よりも大きいものとすると、右辺第2項は温度Tに比例した負の傾きを有する。したがって、式(11)の右辺第3項の温度変化が無視できるものとすれば、ベース−エミッタ間電圧Vbe11は温度Tに比例した負の温度係数を有することが分かる。
【0065】
n型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31はカレントミラー回路を構成しており、n型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31が同等の形状およびサイズを有しているものとすると、両者のドレイン電流はほぼ一致する。したがって、基準電流Irefは次式のように表される。
【0066】
【数12】
Iref=I1+I2=(ΔVbe/r11)+(Vbe11/r12) …(12)
【0067】
仮に抵抗R11および抵抗R12が温度係数を有していないものとすると、式(12)の関係は良く知られたバンドギャップ基準電圧の発生原理と同等になる。すなわち、式(12)の右辺第1項は温度に比例した正の温度係数を有し、右辺第2項は温度に比例した負の温度係数を有しているので、抵抗R11および抵抗R12の抵抗値を調節することにより、室温付近の温度係数を設定することができる。
【0068】
図3は、電流I1、電流I2および基準電流Irefの温度による変化の例を示す図である。
図3の例において、第1の電流発生部20において発生される電流I1は、曲線C1に示すように温度Tに比例した正の傾きを有している。これに対して、第2の電流発生部30において発生される電流I2は、曲線C2に示すように温度Tに比例した負の傾きを有している。曲線C1および曲線C2の傾きは、室温(300K)付近でほぼ同じ大きさになるように設定されているので、これらの電流を合成して生成される電流Irefは、曲線C3に示すように室温(300K)付近でほぼゼロになっている。
【0069】
さらに、図2の電流源回路においては、抵抗R11および抵抗R12の抵抗値を変化させてもnpnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12の電流値が一定に保たれるので、電圧差ΔVbeやベース−エミッタ間電圧Vbe11が抵抗値の変化に影響を受けない利点がある。このため、抵抗R11および抵抗R12の抵抗比に応じて基準電流Irefの温度係数を正または負に調節できるので、任意の温度係数を容易に設定することが可能になる。
【0070】
一般的に、抵抗R11および抵抗R12の抵抗値は一定の温度係数を有しており、例えば多結晶シリコンで抵抗が形成された場合その温度係数は負の値となるが、この抵抗の温度係数を加味した上で抵抗R11および抵抗R12の抵抗比を調節すれば、室温付近の温度係数を所望の値に設定することが可能になる。
【0071】
抵抗R11および抵抗R12の抵抗値が製造プロセスの影響を受けてばらつく場合には、一般に同一チップ内における抵抗値のばらつきの割合は等しくなるので、抵抗R11および抵抗R12の抵抗比は保持される傾向にある。したがって、図2の電流源回路においては、製造プロセスの影響を受けて抵抗値にばらつきが生じても、基準電流Irefの温度係数のずれは効果的に抑制される。
【0072】
なお、ノードN3はn型MOSトランジスタM21およびp型MOSトランジスタM11のドレイン同士が接続されたノードであるため、そのインピーダンスは非常に高くなっており、その電位はn型MOSトランジスタM14のゲート−ソース間電圧に影響される。一方、p型MOSトランジスタM11およびp型MOSトランジスタM12に流れる電流(電流I3および電流I4)は互いに等しくなる必要があるため、ノードN3およびノードN4は等しい電位を有していることが要求される。このため、図2に示すように、抵抗R11とp型MOSトランジスタM14との間には抵抗R13が挿入されている。ノードN3とノードN4の電位が等しくなるようにこの抵抗値を調節することによって、電流I3および電流I4をより正確に一致させることができる。
【0073】
また、図2の例において、n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のトランジスタ対にn型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22のトランジスタ対が直列接続されているが、この後者のトランジスタ対は、ゲートに供給されるバイアス電圧の変動によってトランジスタ対のドレイン電圧が大きく変動しないようにするためのものである。図2の例においては2段のトランジスタ対が直列接続されているが、更に多くのトランジスタ対を直列接続させても良いし、ドレイン電圧の変動による出力電流Irefの変動が許容範囲内にあれば、トランジスタ対を1段だけにしても良い。
【0074】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電流源回路の構成例を示す概略的なブロック図であり、図2と図4の同一符号は同一の構成要素を示している。図4の電流源回路では、図2における制御部10が制御部10aに置き換えられている。
【0075】
制御部10aは、制御部10と同一の構成要素を有しており、n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のゲートに対するバイアス電圧の供給方法が制御部10と異なっている。
すなわち、制御部10aにおいては、n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のゲート・バイアス電圧が、電流出力部40におけるn型MOSトランジスタM30のゲートから供給されている。
【0076】
図2における制御部10では、電源電圧Vddに変動が生じた場合、n型MOSトランジスタM28およびn型MOSトランジスタM29のドレイン−ソース間電圧が変動し、これに応じてドレイン電流も僅かに変動してしまう。このため、n型MOSトランジスタM28およびn型MOSトランジスタM29のゲートからバイアス電圧を供給されている各トランジスタ対(n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24、n型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22)のドレイン電流も変動し、結果として出力電流Irefが変動してしまう。また、抵抗R14の抵抗値の温度変化によってもn型MOSトランジスタM28およびn型MOSトランジスタM29のドレイン電流が変動するため、同様に出力電流Irefが変動してしまう。
【0077】
これに対し、図4における制御部10aでは、基準電圧ラインVSSに接続されたトランジスタ対(n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24)のゲート・バイアス電圧が、電流出力部40のカレントミラー回路(n型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31)の出力電流Irefを決めるゲート電圧から供給されているので、制御部10のようなゲート・バイアス電圧の電源電圧依存性や温度依存性が低減される。したがって、出力電流Irefの安定性をより高めることができる。
【0078】
なお、図4における制御部10aでは、基準電圧ラインVSSに接続されたトランジスタ対(n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24)のゲート・バイアス電圧について安定化が図られているが、例えば図5に示すように、このトランジスタ対と直列に接続された他方のトランジスタ対(n型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22)についても、同様な安定化を図ることができる。
【0079】
図5は、本発明の第2の実施形態に係る電流源回路の他の構成例を示す概略的なブロック図であり、図5と図4の同一符号は同一の構成要素を示す。
図5の電流源回路では、図4における制御部10aが制御部10bに、図4における電流出力部40が電流出力部40aにそれぞれ置き換えられている。
【0080】
電流出力部40aにおいては、図4の電流出力部40におけるノードN5とカレントミラー回路(n型MOSトランジスタM30およびn型MOSトランジスタM31)との間に、n型MOSトランジスタM32が直列に挿入されている。n型MOSトランジスタM32のゲートは、そのドレインに接続されている。そして、制御部10bにおけるn型MOSトランジスタM21およびn型MOSトランジスタM22のトランジスタ対のゲート・バイアス電圧は、このn型MOSトランジスタM32のゲートから供給されている。
【0081】
このように、図5の電流源回路では、制御部10bに含まれるトランジスタ対のゲート・バイアス電圧が、電源電圧依存性および温度依存性の低減された出力電流Irefに基づいて生成されるので、結果として出力電流Irefの安定性を高めることができる。
【0082】
なお、図5の例において、電流出力部40aからバイアス電流の供給を受ける制御部10bのトランジスタ対は2段であるが、更に多くのトランジスタ対が直列接続されている場合には、ノードN5とn型MOSトランジスタM30との間に直列に挿入されるトランジスタの数もそれに応じて増やし、その各ゲートから制御部の各トランジスタ対にゲート・バイアス電圧を供給しても良い。
【0083】
また、図4および図5の電流源回路において、n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のトランジスタ対に流れる電流の大きさと、n型MOSトランジスタM30に流れる電流の大きさとが設計上異なる場合には、例えばこれらのトランジスタのチャネル長とチャネル幅との比を調節することにより、両者の電流値の比を調節することができる。
【0084】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図6は、本発明の第3の実施形態に係る電流源回路の構成例を示す概略的なブロック図であり、図4と図6の同一符号は同一の構成要素を示している。図6の電流源回路では、図4における制御部10aが制御部10cに置き換えられている。
【0085】
図6の例において、制御部10cは、n型MOSトランジスタM23、n型MOSトランジスタM24、n型MOSトランジスタM26〜n型MOSトランジスタM29、p型MOSトランジスタM15、抵抗R14、差動増幅回路U11および差動増幅回路U12を含む。
n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のトランジスタ対は、本発明の第1のトランジスタ対の一実施形態である。
p型MOSトランジスタM15は、本発明の第5のトランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタM26は、本発明の第6のトランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタM27は、本発明の第7のトランジスタの一実施形態である。
差動増幅回路U11は、本発明の第1の差動増幅回路の一実施形態である。
差動増幅回路U12は、本発明の第2の差動増幅回路の一実施形態である。
【0086】
制御部10cのこれらの構成要素は、次のような接続関係を有している。
抵抗R14は、一方の端が電源電圧ラインVDDに接続され、他方の端がn型MOSトランジスタM28およびn型MOSトランジスタM29の直列回路を介して基準電圧ラインVSSに接続される。n型MOSトランジスタM28は、ゲートがそのドレインに接続されるとともに抵抗R14の他方の端に接続される。n型MOSトランジスタM29は、ゲートがそのドレインに接続されるとともにn型MOSトランジスタM28のソースに接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに接続される。
【0087】
n型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24は、ゲートが電流出力部40のノードN5に共通接続され、ソースが基準電圧ラインVSSに共通接続される。n型MOSトランジスタM23のドレインは、n型MOSトランジスタM27のソース−ドレイン端子を介してノードN1に接続され、n型MOSトランジスタM24のドレインは、n型MOSトランジスタM26のソース−ドレイン端子を介してp型MOSトランジスタM15のドレインおよびp型MOSトランジスタM14のゲートに接続される。n型MOSトランジスタM26のゲートは、n型MOSトランジスタM28のゲートに接続される。p型MOSトランジスタM15のソースはノードN2に接続される。
【0088】
差動増幅回路U12の正入力端子には、n型MOSトランジスタM24のドレインとn型MOSトランジスタM26のソースとが接続されたノードN7の電圧が入力され、その負入力端子には、n型MOSトランジスタM23のドレインとn型MOSトランジスタM27のソースとが接続されたノードN6の電圧が入力される。ノードN7とノードN6との電位差を増幅した差動増幅回路U12の出力電圧は、n型MOSトランジスタM27のゲートに入力される。
差動増幅回路U11の正入力端子にはノードN1の電圧が入力され、その負入力端子にはノードN2の電圧が入力される。ノードN1とノードN2との電位差を増幅した差動増幅回路U11の出力電圧は、p型MOSトランジスタM15のゲートおよびp型MOSトランジスタM13のゲートに入力される。
【0089】
上述した構成によれば、ノードN6とノードN7との電位が等しくなるようにn型MOSトランジスタM27のドレイン−ソース間電圧が制御され、これによりn型MOSトランジスタM23およびn型MOSトランジスタM24のドレイン−ソース間電圧が等しくなることから、電流I3と電流I4とが更に精度良く一致する。その上、ノードN1とノードN2との電位が等しくなるようにp型MOSトランジスタM15のドレイン−ソース間電圧が制御されるので、npnトランジスタQ11およびnpnトランジスタQ12のエミッタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧は、更に正確に一致するようになる。したがって、抵抗R11に印加される電圧差ΔVbeが式(6)の関係を正確に満たすようになるため、出力電流Irefの温度係数を更に精度良く設定することができる。
また、電流I3および電流I4の電流バランスや、ノードN1およびノードN2の電圧バランスが、電源電圧Vddや温度の影響を受けて変動し難くなるので、出力電流Irefの安定性を更に高めることができる。
【0090】
なお、図6の例では、n型MOSトランジスタM26のゲート・バイアス電圧がn型MOSトランジスタM28のゲートから供給されているが、これを図5の電流源回路と同様に、電流出力部におけるノードN5とn型MOSトランジスタM30との間に直列に挿入したトランジスタのゲートから供給しても良い。
【0091】
本発明は上述した実施形態に限定されない。
すなわち、上述した回路構成は本発明の実施形態を説明する上で与えた一例に過ぎず、同等の機能を有した他の回路によっても本発明は実現可能である。
例えば、上述の回路では主としてp型MOSトランジスタおよびn型MOSトランジスタが用いられているが、これらを他の種々のトランジスタに置き換えて本発明を実現することも可能である。また、上述した回路で用いられているnpnトランジスタをpnpトランジスタに置き換えても、本発明は実現可能である。
【0092】
【発明の効果】
本発明によれば、回路規模の増大を抑えながら、出力電流の温度係数を任意に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電流源回路の構成例を示す概略的なブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る電流源回路の構成例を示したブロック図である。
【図3】第1の電流発生部および第2の電流発生部において発生される電流と、それらが合成された出力電流の温度による変化の例を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る電流源回路の構成例を示す概略的なブロック図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る電流源回路の他の構成例を示す概略的なブロック図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る電流源回路の構成例を示す概略的なブロック図である。
【図7】従来の電流源回路の構成を示す第1の回路図である。
【図8】従来の電流源回路の構成を示す第2の回路図である。
【図9】従来の電流源回路の構成を示す第3の回路図である。
【符号の説明】
Q1〜Q7,Q11,Q12…npnトランジスタ、M1〜M3,M21〜M32…n型MOSトランジスタ、M4〜M6,M11〜M15…pnpトランジスタ、R1〜R4,R11〜R14…抵抗、U1,U11,U12…差動増幅回路、10,10a,10b,10c…制御部、20…第1の電流発生部、30…第2の電流発生部、40,40a…電流出力部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a current source circuit, and more particularly, to a current source circuit that outputs a reference current with reduced influence of a temperature change.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a current source circuit generally used conventionally.
This current source circuit has an n-type MOS transistor M1, an n-type MOS transistor M2, and a resistor R1.
[0003]
As shown in FIG. 7, the n-type MOS transistor M1 has a drain connected to the power supply voltage line VDD via the resistor R1, a source connected to the reference voltage line VSS, and a gate connected to the drain.
The n-type MOS transistor M2 has a gate connected to the gate of the n-type MOS transistor M1, and a source connected to the reference voltage line VSS.
[0004]
Since a common voltage is supplied between the gate and the source of the n-type MOS transistor M1 and the n-type MOS transistor M2, if the shapes and sizes of both transistors are formed to be equal, the drain currents thereof are also substantially equal. In this case, the current Ir1 output from the drain of the n-type MOS transistor M2 becomes equal to the current flowing through the resistor R1, and the following relationship is established.
[0005]
(Equation 1)
Ir1 = (Vdd−Vss−Vgs1) / r1 (1)
[0006]
In the equation (1), the symbol Vdd represents the voltage of the power supply voltage line VDD, the symbol Vss represents the voltage of the reference voltage line VSS, the symbol Vgs1 represents the gate-source voltage of the n-type MOS transistor M1 and the n-type MOS transistor M2, The symbol r1 indicates the resistance value of the resistor R1.
[0007]
The current source circuit shown in FIG. 7 has a very simple circuit configuration, and is therefore generally used as a circuit for supplying a DC bias current, for example. However, as can be seen from equation (1), the output current Ir1 is directly affected by the fluctuation of the gate-source voltage Vgs1 due to the temperature and the fluctuation of the power supply voltage VDD, so that the output current Ir1 is used for applications requiring a stable current. Is an unsuitable circuit.
[0008]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of another general current source circuit.
This current source circuit has a differential amplifier circuit U1, an n-type MOS transistor M3, and a resistor R2.
[0009]
The source of the n-type MOS transistor M3 is connected to the reference voltage line VSS via the resistor R2.
The differential amplifier U1 inputs the source voltage of the n-type MOS transistor M3 to the negative input terminal, inputs the reference voltage Vref to the positive input terminal, and amplifies the potential difference between the positive input terminal and the negative input terminal. Output to the gate of n-type MOS transistor M3.
[0010]
When the amplification factor of the differential amplifier circuit U1 is sufficiently large, the source voltage of the n-type MOS transistor M3 becomes substantially equal to the reference voltage Vref. Therefore, the current Ir2 output from the collector of the n-type MOS transistor M3 is expressed by the following equation. expressed.
[0011]
(Equation 2)
Ir2 = (Vref−Vss) / r2 (2)
[0012]
However, in equation (2), the symbol r2 indicates the resistance value of the resistor R2.
As can be seen from the equation (2), the output current Ir2 is not affected by the temperature characteristics of the n-type MOS transistor M3. Therefore, the current source circuit of FIG. 8 has a more stable output current than the current source circuit of FIG. There is an advantage that the property is increased. However, the current source circuit in FIG. 8 uses a differential amplifier circuit having a large number of elements and additionally requires a circuit for generating a reference voltage Vref compensated for temperature. However, there is a problem that the circuit scale becomes large. There is also a problem that the output current Ir2 fluctuates directly due to the influence of the temperature characteristics of the resistor R2.
[0013]
Therefore, as a current source circuit capable of outputting a temperature-compensated current without using a circuit for generating a reference voltage or a differential amplifier circuit, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-191969 The circuit shown in FIG. 5 is known.
[0014]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the current source circuit shown in the above-mentioned document.
This current source circuit includes npn transistors Q1 to Q7, p-type MOS transistors M4 to M6, resistors R3 and R4.
[0015]
These components have the following connection relationship.
The p-type MOS transistor M4 has a source connected to the power supply voltage line VDD, a gate connected to the gate of the p-type MOS transistor M5, and a drain connected to the reference voltage line VSS via a series circuit of npn transistors Q1 to Q3. Connected.
The bases and collectors of the npn transistors Q1 to Q3 are connected.
The npn transistor Q4 has a collector connected to the power supply voltage line VDD, a base connected to the drain of the p-type MOS transistor M4, and an emitter connected to the collector of the npn transistor Q5 via the resistor R3.
The npn transistor Q5 has a base connected to its collector and an emitter connected to the reference voltage line VSS.
The p-type MOS transistor M5 has a source connected to the power supply voltage line VDD, a gate connected to its drain, and a drain connected to the collectors of the npn transistor Q6 and the npn transistor Q7.
The npn transistor Q6 has a base connected to the base of the npn transistor Q5, and an emitter connected to the reference voltage line VSS.
The npn transistor Q7 has a base connected to the base of the npn transistor Q5, and an emitter connected to the reference voltage line VSS via the resistor R4.
The p-type MOS transistor M6 has a source connected to the power supply voltage line VDD and a gate connected to the gate of the p-type MOS transistor M5.
[0016]
When the base-emitter voltages of the npn transistors Q1 to Q5 are the voltages Vbe1 to Vbe5, respectively, and the resistor R3 has the resistance value r3, the current Iq5 flowing through the npn transistor Q5 can be approximately expressed by the following equation. Is represented as
[0017]
[Equation 3]
Iq5 = (Vbe1 + Vbe2 + Vbe3-Vbe4-Vbe5) / r3 (3)
[0018]
Assuming that the shape and the size of the npn transistor Q5 and the npn transistor Q6 are equal, the current Iq6 flowing through the npn transistor Q6 is substantially equal to the current Iq5 shown in the equation (3).
[0019]
When the npn transistor Q7 has a base-emitter voltage Vbe7 and the resistor R4 has a resistance value r4, the current Iq7 flowing through the npn transistor Q7 is represented by the following equation.
[0020]
(Equation 4)
Iq7 = (Vbe5-Vbe7) / r4 (4)
[0021]
A current obtained by combining the current Iq7 and the current Iq6 flows through the p-type MOS transistor M5. Assuming that the shapes and sizes of the p-type MOS transistor M6 and the p-type MOS transistor M5 are equal, the drain current Ir3 of the p-type MOS transistor M6 becomes equal to this combined current, and is expressed by the following equation. You.
[0022]
(Equation 5)
Ir3 = Iq5 + Iq7 (5)
[0023]
Since the voltage between the base and the emitter of the npn transistor has a negative temperature coefficient of about −2 mV / ° C., assuming that the shapes and sizes of the npn transistors Q1 to Q5 are equal, the equation (3) The term of the voltage difference (Vbe1 + Vbe2 + Vbe3-Vbe4-Vbe5) in ()) has a negative temperature coefficient as a whole.
[0024]
On the other hand, assuming that the emitter area of npn transistor Q7 is formed to be larger than the emitter area of npn transistor Q5, the temperature change of voltage Vbe7 becomes larger in the negative direction than the temperature change of voltage Vbe5. The term of the voltage difference (Vbe5-Vbe7) at has a positive temperature coefficient.
[0025]
Therefore, the output current Ir3 of the current source circuit is generated by combining the current Iq7 having a positive temperature coefficient and the current Iq5 having a negative temperature coefficient. It is possible to make the temperature coefficient in the vicinity close to zero.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the power supply circuit of FIG. 9, when the resistances of the resistors R3 and R4 vary, the current values of the npn transistors Q5 to Q7 change and the npn transistors Q5 to Npn Since the base-emitter voltage of the transistor Q7 changes, there is a problem that the temperature coefficient of the current Ir3 shifts from the design value.
[0027]
Further, since the resistance values of the resistors R3 and R4 also change depending on the temperature, if the base-emitter voltages of the npn transistors Q5 to Q7 change in accordance with the temperature change, the temperature coefficient of the current Ir3 is changed. There is a problem that it is difficult to design a desired value.
[0028]
Further, when the resistance value of the resistor R4 is adjusted, the current flowing through the npn transistor Q7 changes accordingly. Therefore, the temperature coefficient of the current Iq7 should be proportionally changed according to the resistance value of the resistor R4. Can not. When the resistance value of the resistor R3 is adjusted, the currents of the npn transistors Q5 to Q7 change, so that both the temperature coefficients of the current Iq6 and the current Iq7 change. Thus, there is a problem that it is difficult to set an arbitrary temperature coefficient for the current Ir3 by adjusting the resistance values of the resistors R3 and R4.
[0029]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a current source circuit that can arbitrarily set a temperature coefficient of an output current while suppressing an increase in circuit scale.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a current source circuit according to the present invention comprises a first transistor and a second transistor having different sizes or shapes to which a common voltage is supplied to a collector, the first transistor and the second transistor having different sizes or shapes. Control means for controlling the currents flowing through the two transistors to be equal and the emitter potentials to be equal to each other; and a first means for controlling a potential difference between a base potential of the first transistor and a base potential of the second transistor. First current generating means for generating the first current, second current generating means for generating a second current corresponding to a potential difference between the base potential and the emitter potential of the first transistor, and the first current And a current output means for combining and outputting the second current.
Preferably, the first transistor has a collector and a base connected to a first voltage supply line, the second transistor has a collector connected to the first voltage supply line, and the first current The generating means includes a first resistor inserted between the first voltage supply line and the base of the second transistor.
[0031]
According to the current source circuit of the present invention, the control means controls the currents flowing through the first transistor and the second transistor to be equal and controls the emitter potentials to be equal to each other. Between the base potential of the first transistor and the base potential of the second transistor, a potential difference having a positive temperature coefficient corresponding to the size or shape of these transistors is generated. Therefore, a first current having a positive temperature coefficient flows through the first resistor of the first current generating means. On the other hand, since the potential difference between the base potential and the emitter potential of the first transistor has a negative temperature coefficient, the second current generated by the second current generating means accordingly becomes negative. Has a temperature coefficient of The first current and the second current are combined, and the temperature coefficient of the current output from the current output means is set to a desired value.
[0032]
Further, the control means includes two transistors to which a common control voltage is supplied to the current control terminals of each other, and the control means includes an emitter between the first transistor and the second transistor and a second voltage supply line. And one or a plurality of first transistor pairs inserted in series with each other, and two transistors whose current control terminals are connected to each other. The emitters of the first transistor and the second transistor and the first transistor And a second transistor pair having the current control terminal connected to one of connection nodes with the first transistor pair. The means includes a third transistor whose current control terminal is connected to a current control terminal of the second transistor pair, the third transistor and the first transistor. It may include a second resistor inserted between the pressure supply line.
Further, the current output means includes a node connecting the current output terminal of the first current generation means and the current output terminal of the second current generation means, and outputs a current corresponding to a combined current flowing from the node. And a current mirror circuit.
This current mirror circuit includes two transistors whose current control terminals are connected to each other, and one of the two transistors is inserted between the node and the second voltage supply line, and the second voltage The first transistor pair connected to the supply line may have a current control terminal connected to a current control terminal of a current mirror circuit of the current output means.
[0033]
Alternatively, the control means includes two transistors whose current control terminals are supplied with a common control voltage, and connects between the emitters of the first transistor and the second transistor and a second voltage supply line. And one or more first transistor pairs inserted in series with the first transistor pair or the emitter line of the first transistor or the emitter line of the second transistor and the first transistor pair. A fifth transistor, and a first differential amplifier for outputting a voltage corresponding to a potential difference between an emitter potential of the first transistor and an emitter potential of the second transistor to a current control terminal of the fifth transistor. And the second current generating means receives the output voltage from the first differential amplifier circuit at its current control terminal. A third transistor may include a second resistor inserted between the third transistor and the first voltage supply line.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Three embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a current source circuit according to an embodiment of the present invention.
The current source circuit shown in FIG. 1 has an npn transistor Q11, an npn transistor Q12, a control unit 10, a first current generation unit 20, a second current generation unit 30, and a current output unit 40.
The npn transistor Q11 is an embodiment of the first transistor of the present invention.
The npn transistor Q12 is an embodiment of the second transistor of the present invention.
The control unit 10 is an embodiment of the control means of the present invention.
The first current generator 20 is one embodiment of the first current generator of the present invention. The second current generator 30 is one embodiment of the second current generator of the present invention.
The current output unit 40 is an embodiment of the current output unit of the present invention.
[0035]
The collectors of the npn transistor Q11 and the npn transistor Q12 are both connected to the power supply voltage line VDD. In the example of FIG. 1, the base of npn transistor Q11 is also connected to power supply voltage line VDD.
Also, the npn transistor Q11 and the npn transistor Q12 have different sizes or shapes such as an emitter region and a base region, and therefore have different base-emitter voltages when the same current flows.
[0036]
The control unit 10 determines that the current I3 flowing through the npn transistor Q11 is equal to the current I4 flowing through the npn transistor Q12, and the potential of the node N1 connected to the emitter of the npn transistor Q11 and the potential of the node N2 connected to the emitter of the npn transistor Q12. Are controlled to be equal to each other.
[0037]
The first current generator 20 generates a current I1 according to the base potential of the npn transistor Q11, that is, the potential difference between the potential of the power supply voltage line VDD and the base potential of the npn transistor Q12 in the example of FIG.
The second current generator 30 generates a current I2 according to the potential difference between the base potential and the emitter potential of the npn transistor Q11.
[0038]
Current output unit 40 combines current I1 generated in first current generation unit 20 and current I2 generated in second current generation unit 30, and outputs reference current Iref.
[0039]
According to the above-described configuration, the same current flows through npn transistor Q11 and npn transistor Q12 and the voltage between the collector and the emitter is controlled to be equal. The voltage is different depending on the size or shape of the transistor. Since the voltage difference between the base-emitter voltage has a positive temperature coefficient as described later, the first current generator 20 generates a current I1 having a positive temperature coefficient. On the other hand, since the base-emitter voltage of npn transistor Q11 has a negative temperature coefficient, current I2 generated by second current generating section 30 according to the base-emitter voltage has a negative temperature coefficient. have. Since the current I1 having a positive temperature coefficient and the current I2 having a negative temperature coefficient are combined in the current output unit 40, the output current Iref can have an arbitrary temperature coefficient.
[0040]
Here, an example of a more detailed configuration of the current source circuit of FIG. 1 will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the current source circuit according to the first embodiment of the present invention, and the same reference numerals in FIGS. 2 and 1 indicate the same components.
[0041]
In the example of FIG. 2, the control unit 10 includes n-type MOS transistors M21 to M24, n-type MOS transistor M28, n-type MOS transistor M29, p-type MOS transistor M11, p-type MOS transistor M12, and resistor R14. Including.
The transistor pair of the n-type MOS transistor M21 and the n-type MOS transistor M22 and the transistor pair of the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24 are embodiments of the first transistor pair of the present invention.
The transistor pair of the p-type MOS transistor M11 and the p-type MOS transistor M12 is an embodiment of the second transistor pair of the present invention.
[0042]
The first current generator 20 includes a resistor R11, a resistor R13, and a p-type MOS transistor M14.
The resistor R11 is an embodiment of the first resistor of the present invention.
The resistor R13 is an embodiment of the third resistor of the present invention.
The p-type MOS transistor M14 is an embodiment of the fourth transistor of the present invention.
[0043]
Second current generator 30 includes a resistor R12 and a p-type MOS transistor M13.
The resistor R12 is an embodiment of the second resistor of the present invention.
The p-type MOS transistor M13 is an embodiment of the third transistor of the present invention.
[0044]
Current output unit 40 includes an n-type MOS transistor M30 and an n-type MOS transistor M31.
The circuit constituted by the n-type MOS transistor M30 and the n-type MOS transistor M31 is an embodiment of the current mirror circuit of the present invention.
[0045]
These components of the current source circuit shown in FIG. 2 have the following connection relationship. One end of the resistor R14 is connected to the power supply voltage line VDD, and the other end is connected to the reference voltage line VSS via a series circuit of an n-type MOS transistor M28 and an n-type MOS transistor M29. The n-type MOS transistor M28 has a gate connected to its drain and to the other end of the resistor R14. The n-type MOS transistor M29 has a gate connected to the drain thereof, a source connected to the n-type MOS transistor M28, and a source connected to the reference voltage line VSS.
[0046]
The gates of the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24 are commonly connected to the gate of the n-type MOS transistor M29, and the sources are commonly connected to the reference voltage line VSS. The drain of the n-type MOS transistor M23 is connected to the source of the n-type MOS transistor M21, and the drain of the n-type MOS transistor M24 is connected to the source of the n-type MOS transistor M22.
[0047]
The gates of the n-type MOS transistor M21 and the n-type MOS transistor M22 are commonly connected to the gate of the n-type MOS transistor M28. The drain of the n-type MOS transistor M21 is connected to a node N3 connected to the drain of the p-type MOS transistor M11, and the drain of the n-type MOS transistor M22 is connected to a node N4 connected to the drain of the p-type MOS transistor M12.
[0048]
The gates of the p-type MOS transistor M11 and the p-type MOS transistor M12 are commonly connected to a node N4. The source of p-type MOS transistor M11 is connected to node N1 connected to the emitter of npn transistor Q11, and the source of p-type MOS transistor M12 is connected to node N2 connected to the emitter of npn transistor Q12.
[0049]
The collector and base of npn transistor Q11 and the collector of npn transistor Q12 are commonly connected to power supply voltage line VDD. The base of npn transistor Q12 is connected to power supply voltage line VDD via resistor R11 and to the source of p-type MOS transistor M14 via resistor 13.
[0050]
The p-type MOS transistor M14 has a gate connected to the node N3 and a drain connected to a node N5 connected to the drains of the p-type MOS transistor M13 and the n-type MOS transistor M30. The p-type MOS transistor M13 has a gate connected to the node N4, and a source connected to the power supply voltage line VDD via the resistor R12.
[0051]
The gates of the n-type MOS transistors M30 and M31 are commonly connected to the node N5, and the sources are commonly connected to the reference voltage line VSS. The reference current Iref is output from the drain of the n-type MOS transistor M31.
[0052]
In the current source circuit of FIG. 2 having the above-described configuration, a transistor pair of n-type MOS transistor M23 and n-type MOS transistor M24, a transistor pair of n-type MOS transistor M21 and n-type MOS transistor M22, and p-type MOS transistor M11 and Assuming that the transistor pair of the p-type MOS transistor M12 is composed of transistors having the same characteristics, the magnitude of the drain current flowing through each transistor of the transistor pair and the magnitude of the drain-source voltage of each other are They are almost equal. As a result, the current values of the current I3 and the current I4 become substantially equal, and the potentials of the nodes N1 and N2 also become substantially equal. Therefore, the base-emitter voltages of npn transistor Q11 and npn transistor Q12 are different voltages according to the difference in size or shape of both transistors, and the voltage difference ΔVbe is expressed by the following equation.
[0053]
(Equation 6)
ΔVbe = (k · T / q) · ln {J1 / J2} (6)
[0054]
In Equation (6), the symbol k indicates the Boltzmann constant, the symbol T indicates the absolute temperature, the symbol J1 indicates the current density of the npn transistor Q11, and the symbol J2 indicates the current density of the npn transistor Q12.
As can be seen from the equation (6), the voltage difference ΔVbe has a positive temperature coefficient proportional to the temperature. Since the voltage difference ΔVbe is applied to the resistor R11, the current I1 flowing to the node N5 via the resistor R13 and the p-type MOS transistor M14 is substantially expressed by the following equation.
[0055]
(Equation 7)
I1 = ΔVbe / r11 = (k · T / q · r11) · ln {J1 / J2} (7)
[0056]
In the equation (7), a symbol r11 indicates a resistance value of the resistor R11.
On the other hand, the voltage Vn4 generated at the node N4 is a value obtained by subtracting the base-emitter voltage Vbe11 of the npn transistor Q11 and the gate-source voltage Vgs11 of the p-type MOS transistor M11 from the power supply voltage Vdd, and is expressed by the following equation. You.
[0057]
(Equation 8)
Vn4 = Vdd-Vss- (Vbe11 + Vgs11) (8)
[0058]
Using the voltage Vn4 of the node N4 shown in Expression (8), the gate-source voltage Vgs13 of the p-type MOS transistor M13, and the resistance value r12 of the resistor R12, the current I2 is expressed by the following expression.
[0059]
(Equation 9)
I2 = (Vdd-Vn4-Vss-Vgs13) / r12
= (Vbe11 + Vgs11-Vgs13) / r12 (9)
[0060]
If the characteristics of the p-type MOS transistor M13 are adjusted so that the voltage Vgs11 and the voltage Vgs13 become equal, the following equation is established.
[0061]
(Equation 10)
I2 = Vbe11 / r12 (10)
[0062]
The base-emitter voltage Vbe11 can be approximately expressed by the following equation.
[0063]
[Equation 11]
Vbe11 = Vgo + (T / T0) · (Vbe0−Vgo)
+ (M−1) · (k · T / q) · ln {T0 / T} (11)
[0064]
In the equation (11), the sign Vgo indicates a band gap voltage, the sign m indicates a constant independent of temperature, the sign T0 indicates absolute zero degree, and the sign Vbe0 indicates a base-emitter voltage at absolute zero degree.
In equation (11), if the bandgap voltage Vgo is higher than the base-emitter voltage Vbe0, the second term on the right side has a negative slope proportional to the temperature T. Therefore, if the temperature change in the third term on the right side of the equation (11) is negligible, it can be understood that the base-emitter voltage Vbe11 has a negative temperature coefficient proportional to the temperature T.
[0065]
The n-type MOS transistor M30 and the n-type MOS transistor M31 form a current mirror circuit. If the n-type MOS transistor M30 and the n-type MOS transistor M31 have the same shape and size, the drain of both The currents almost match. Therefore, the reference current Iref is expressed by the following equation.
[0066]
(Equation 12)
Iref = I1 + I2 = (ΔVbe / r11) + (Vbe11 / r12) (12)
[0067]
Assuming that the resistors R11 and R12 do not have a temperature coefficient, the relationship of the equation (12) becomes equivalent to the well-known principle of generating a bandgap reference voltage. That is, the first term on the right side of the equation (12) has a positive temperature coefficient proportional to temperature, and the second term on the right side has a negative temperature coefficient proportional to temperature. By adjusting the resistance value, a temperature coefficient near room temperature can be set.
[0068]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of changes in the current I1, the current I2, and the reference current Iref with temperature.
In the example of FIG. 3, the current I1 generated in the first current generating section 20 has a positive slope proportional to the temperature T as shown by a curve C1. On the other hand, the current I2 generated in the second current generator 30 has a negative slope proportional to the temperature T as shown by the curve C2. Since the slopes of the curves C1 and C2 are set to have substantially the same magnitude near room temperature (300K), the current Iref generated by combining these currents is equal to the room temperature as shown by the curve C3. It is almost zero near (300K).
[0069]
Further, in the current source circuit of FIG. 2, since the current values of npn transistor Q11 and npn transistor Q12 are kept constant even if the resistance values of resistors R11 and R12 are changed, the voltage difference ΔVbe and the difference between base-emitter There is an advantage that the voltage Vbe11 is not affected by a change in the resistance value. Therefore, the temperature coefficient of the reference current Iref can be adjusted to be positive or negative in accordance with the resistance ratio between the resistors R11 and R12, so that an arbitrary temperature coefficient can be easily set.
[0070]
Generally, the resistance values of the resistors R11 and R12 have a constant temperature coefficient. For example, when a resistance is formed of polycrystalline silicon, the temperature coefficient becomes a negative value. By adjusting the resistance ratio between the resistors R11 and R12 in consideration of the above, it becomes possible to set the temperature coefficient near room temperature to a desired value.
[0071]
When the resistance values of the resistors R11 and R12 vary due to the influence of the manufacturing process, the ratios of the variations in the resistance values within the same chip generally become equal, so that the resistance ratio of the resistors R11 and R12 tends to be maintained. It is in. Therefore, in the current source circuit of FIG. 2, even if the resistance value varies due to the influence of the manufacturing process, the deviation of the temperature coefficient of the reference current Iref is effectively suppressed.
[0072]
Since the node N3 is a node where the drains of the n-type MOS transistor M21 and the p-type MOS transistor M11 are connected to each other, the impedance thereof is extremely high, and the potential is the gate-source of the n-type MOS transistor M14. It is affected by the voltage between On the other hand, since the currents (current I3 and current I4) flowing through p-type MOS transistor M11 and p-type MOS transistor M12 need to be equal to each other, it is required that nodes N3 and N4 have the same potential. . Therefore, as shown in FIG. 2, a resistor R13 is inserted between the resistor R11 and the p-type MOS transistor M14. By adjusting the resistance value so that the potentials of the node N3 and the node N4 become equal, the current I3 and the current I4 can be more accurately matched.
[0073]
Further, in the example of FIG. 2, the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24 are connected in series to the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24. Is to prevent the drain voltage of the transistor pair from greatly changing due to the change in the bias voltage supplied to the gate. In the example of FIG. 2, two pairs of transistor pairs are connected in series. However, more transistor pairs may be connected in series, and if the variation of the output current Iref due to the variation of the drain voltage is within an allowable range. Alternatively, only one transistor pair may be used.
[0074]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a current source circuit according to the second embodiment of the present invention, and the same reference numerals in FIGS. 2 and 4 indicate the same components. In the current source circuit of FIG. 4, the control unit 10 in FIG. 2 is replaced with a control unit 10a.
[0075]
The control unit 10a has the same components as the control unit 10, and differs from the control unit 10 in the method of supplying a bias voltage to the gates of the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24.
That is, in the control unit 10a, the gate bias voltages of the n-type MOS transistors M23 and M24 are supplied from the gate of the n-type MOS transistor M30 in the current output unit 40.
[0076]
In the control unit 10 in FIG. 2, when the power supply voltage Vdd fluctuates, the drain-source voltage of the n-type MOS transistor M28 and the n-type MOS transistor M29 fluctuates, and the drain current also slightly fluctuates accordingly. Would. Therefore, each transistor pair (n-type MOS transistor M23 and n-type MOS transistor M24, n-type MOS transistor M21 and n-type MOS transistor) to which a bias voltage is supplied from the gates of n-type MOS transistor M28 and n-type MOS transistor M29. M22) also fluctuates, and as a result, the output current Iref fluctuates. Also, the drain current of the n-type MOS transistor M28 and the n-type MOS transistor M29 fluctuates due to the temperature change of the resistance value of the resistor R14, and thus the output current Iref similarly fluctuates.
[0077]
On the other hand, in the control unit 10a in FIG. 4, the gate bias voltage of the transistor pair (the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24) connected to the reference voltage line VSS is the current mirror circuit of the current output unit 40. (N-type MOS transistor M30 and n-type MOS transistor M31) are supplied from the gate voltage that determines the output current Iref, so that the power supply voltage dependency and the temperature dependency of the gate bias voltage as in the control unit 10 are reduced. You. Therefore, the stability of the output current Iref can be further improved.
[0078]
In the control unit 10a in FIG. 4, the gate bias voltage of the transistor pair (the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24) connected to the reference voltage line VSS is stabilized. As shown in FIG. 5, similar stabilization can be achieved for the other transistor pair (n-type MOS transistor M21 and n-type MOS transistor M22) connected in series with this transistor pair.
[0079]
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating another configuration example of the current source circuit according to the second embodiment of the present invention, and the same reference numerals in FIGS. 5 and 4 indicate the same components.
In the current source circuit of FIG. 5, the control unit 10a in FIG. 4 is replaced with a control unit 10b, and the current output unit 40 in FIG. 4 is replaced with a current output unit 40a.
[0080]
In current output unit 40a, n-type MOS transistor M32 is inserted in series between node N5 and current mirror circuit (n-type MOS transistor M30 and n-type MOS transistor M31) in current output unit 40 in FIG. I have. The gate of the n-type MOS transistor M32 is connected to its drain. The gate bias voltage of the transistor pair of the n-type MOS transistor M21 and the n-type MOS transistor M22 in the control unit 10b is supplied from the gate of the n-type MOS transistor M32.
[0081]
As described above, in the current source circuit of FIG. 5, the gate bias voltage of the transistor pair included in the control unit 10b is generated based on the output current Iref with reduced power supply voltage dependency and temperature dependency, As a result, the stability of the output current Iref can be improved.
[0082]
In the example of FIG. 5, the control unit 10b receiving the bias current from the current output unit 40a has two stages of transistor pairs. However, if more transistor pairs are connected in series, the node N5 and the node N5 are connected in series. The number of transistors inserted in series with the n-type MOS transistor M30 may be increased accordingly, and a gate bias voltage may be supplied from each gate to each transistor pair of the control unit.
[0083]
In the current source circuits of FIGS. 4 and 5, when the magnitude of the current flowing in the transistor pair of the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24 is different from the magnitude of the current flowing in the n-type MOS transistor M30 in design. For example, by adjusting the ratio between the channel length and the channel width of these transistors, the ratio between the current values of the two can be adjusted.
[0084]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic block diagram showing a configuration example of a current source circuit according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals in FIGS. 4 and 6 indicate the same components. In the current source circuit of FIG. 6, the control unit 10a in FIG. 4 is replaced with a control unit 10c.
[0085]
In the example of FIG. 6, the control unit 10c includes an n-type MOS transistor M23, an n-type MOS transistor M24, an n-type MOS transistor M26 to an n-type MOS transistor M29, a p-type MOS transistor M15, a resistor R14, a differential amplifier circuit U11, Includes a differential amplifier circuit U12.
The transistor pair of the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24 is an embodiment of the first transistor pair of the present invention.
The p-type MOS transistor M15 is an embodiment of the fifth transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor M26 is an embodiment of the sixth transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor M27 is an embodiment of the seventh transistor of the present invention.
The differential amplifier U11 is an embodiment of the first differential amplifier of the present invention.
The differential amplifier circuit U12 is an embodiment of the second differential amplifier circuit of the present invention.
[0086]
These components of the control unit 10c have the following connection relationship.
One end of the resistor R14 is connected to the power supply voltage line VDD, and the other end is connected to the reference voltage line VSS via a series circuit of an n-type MOS transistor M28 and an n-type MOS transistor M29. The n-type MOS transistor M28 has a gate connected to its drain and to the other end of the resistor R14. The n-type MOS transistor M29 has a gate connected to the drain thereof, a source connected to the n-type MOS transistor M28, and a source connected to the reference voltage line VSS.
[0087]
The gates of the n-type MOS transistors M23 and M24 are commonly connected to the node N5 of the current output unit 40, and the sources are commonly connected to the reference voltage line VSS. The drain of the n-type MOS transistor M23 is connected to the node N1 via the source-drain terminal of the n-type MOS transistor M27, and the drain of the n-type MOS transistor M24 is connected via the source-drain terminal of the n-type MOS transistor M26. It is connected to the drain of p-type MOS transistor M15 and the gate of p-type MOS transistor M14. The gate of the n-type MOS transistor M26 is connected to the gate of the n-type MOS transistor M28. The source of p-type MOS transistor M15 is connected to node N2.
[0088]
The positive input terminal of the differential amplifying circuit U12 receives the voltage of a node N7 to which the drain of the n-type MOS transistor M24 and the source of the n-type MOS transistor M26 are connected. The voltage at the node N6 where the drain of the transistor M23 and the source of the n-type MOS transistor M27 are connected is input. The output voltage of the differential amplifier U12 obtained by amplifying the potential difference between the nodes N7 and N6 is input to the gate of the n-type MOS transistor M27.
The voltage of the node N1 is input to the positive input terminal of the differential amplifier circuit U11, and the voltage of the node N2 is input to its negative input terminal. The output voltage of the differential amplifier U11 that has amplified the potential difference between the nodes N1 and N2 is input to the gate of the p-type MOS transistor M15 and the gate of the p-type MOS transistor M13.
[0089]
According to the above-described configuration, the drain-source voltage of the n-type MOS transistor M27 is controlled so that the potentials of the node N6 and the node N7 become equal, and thereby the drains of the n-type MOS transistor M23 and the n-type MOS transistor M24 are controlled. Since the source-to-source voltages become equal, the current I3 and the current I4 match with higher accuracy. In addition, since the drain-source voltage of p-type MOS transistor M15 is controlled such that the potentials of node N1 and node N2 become equal, the emitter current and collector-emitter voltage of npn transistor Q11 and npn transistor Q12 become , More precisely. Therefore, the voltage difference ΔVbe applied to the resistor R11 accurately satisfies the relationship of Expression (6), so that the temperature coefficient of the output current Iref can be set more accurately.
Further, the current balance between the currents I3 and I4 and the voltage balance between the nodes N1 and N2 are less likely to fluctuate under the influence of the power supply voltage Vdd and the temperature, so that the stability of the output current Iref can be further improved. .
[0090]
In the example shown in FIG. 6, the gate bias voltage of the n-type MOS transistor M26 is supplied from the gate of the n-type MOS transistor M28. The power may be supplied from the gate of a transistor inserted in series between N5 and the n-type MOS transistor M30.
[0091]
The invention is not limited to the embodiments described above.
That is, the above-described circuit configuration is merely an example given in describing the embodiment of the present invention, and the present invention can be realized by another circuit having an equivalent function.
For example, in the above-described circuit, a p-type MOS transistor and an n-type MOS transistor are mainly used, but the present invention can be realized by replacing these with various other transistors. Also, the present invention can be realized by replacing the npn transistor used in the above-described circuit with a pnp transistor.
[0092]
【The invention's effect】
According to the present invention, the temperature coefficient of the output current can be set arbitrarily while suppressing an increase in the circuit scale.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a current source circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a current source circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating examples of currents generated in a first current generating unit and a second current generating unit, and a change in an output current obtained by combining the currents with temperature;
FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a current source circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating another configuration example of the current source circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a current source circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a first circuit diagram illustrating a configuration of a conventional current source circuit.
FIG. 8 is a second circuit diagram showing a configuration of a conventional current source circuit.
FIG. 9 is a third circuit diagram showing a configuration of a conventional current source circuit.
[Explanation of symbols]
Q1 to Q7, Q11, Q12 ... npn transistors, M1 to M3, M21 to M32 ... n-type MOS transistors, M4 to M6, M11 to M15 ... pnp transistors, R1 to R4, R11 to R14 ... resistors, U1, U11, U12 .. A differential amplifier circuit, 10, 10a, 10b, 10c a control unit, 20 a first current generating unit, 30 a second current generating unit, 40, 40a a current output unit.

Claims (10)

コレクタに共通の電圧が供給された、サイズまたは形状が異なる第1のトランジスタおよび第2のトランジスタと、
上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタに流れる電流が等しく、かつ互いのエミッタ電位が等しくなるように制御する制御手段と、
上記第1のトランジスタのベース電位と上記第2のトランジスタのベース電位との電位差に応じた第1の電流を発生する第1の電流発生手段と、
上記第1のトランジスタのベース電位とエミッタ電位との電位差に応じた第2の電流を発生する第2の電流発生手段と、
上記第1の電流と上記第2の電流とを合成して出力する電流出力手段と
を有する電流源回路。
A first transistor and a second transistor having different sizes or shapes, supplied with a common voltage to a collector;
Control means for controlling the currents flowing through the first transistor and the second transistor to be equal and the emitter potentials to be equal to each other;
First current generating means for generating a first current according to a potential difference between a base potential of the first transistor and a base potential of the second transistor;
Second current generating means for generating a second current according to a potential difference between a base potential and an emitter potential of the first transistor;
A current source circuit having current output means for combining and outputting the first current and the second current.
上記第1のトランジスタは、コレクタおよびベースが第1の電圧供給ラインに接続され、
上記第2のトランジスタは、コレクタが上記第1の電圧供給ラインに接続され、
上記第1の電流発生手段は、上記第1の電圧供給ラインと上記第2のトランジスタのベースとの間に挿入された第1の抵抗を含む、
請求項1に記載の電流源回路。
The first transistor has a collector and a base connected to a first voltage supply line,
The second transistor has a collector connected to the first voltage supply line,
The first current generating means includes a first resistor inserted between the first voltage supply line and a base of the second transistor.
The current source circuit according to claim 1.
上記制御手段は、
互いの電流制御端子に共通の制御電圧が供給された2つのトランジスタを含み、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタのエミッタと第2の電圧供給ラインとの間に直列に挿入された1つまたは複数の第1のトランジスタ対と、
互いの電流制御端子が接続された2つのトランジスタを含み、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタのエミッタと上記第1のトランジスタ対との間に直列に挿入され、上記第1のトランジスタ対との接続ノードの一方に当該電流制御端子が接続された第2のトランジスタ対とを含み、
上記第2の電流発生手段は、
その電流制御端子が上記第2のトランジスタ対の電流制御端子と接続された第3のトランジスタと、
上記第3のトランジスタと上記第1の電圧供給ラインとの間に挿入された第2の抵抗とを含む、
請求項2に記載の電流源回路。
The control means includes:
A first transistor and a second transistor which are inserted in series between emitters of the second transistor and a second voltage supply line; One or more first transistor pairs;
The first transistor pair includes two transistors whose current control terminals are connected to each other, and is inserted in series between the first transistor pair and the emitters of the second transistor and the first transistor pair. A second transistor pair in which the current control terminal is connected to one of connection nodes with
The second current generating means includes:
A third transistor whose current control terminal is connected to the current control terminal of the second transistor pair;
A second resistor inserted between the third transistor and the first voltage supply line;
The current source circuit according to claim 2.
上記第1の電流発生手段は、
上記第1のトランジスタ対と上記第2のトランジスタ対との接続ノードの一方に電流制御端子が接続された第4のトランジスタと、
上記第4のトランジスタと上記第1の抵抗との間に挿入された第3の抵抗とを含む、
請求項3に記載の電流源回路。
The first current generating means includes:
A fourth transistor having a current control terminal connected to one of connection nodes between the first transistor pair and the second transistor pair;
A third resistor inserted between the fourth transistor and the first resistor;
The current source circuit according to claim 3.
上記電流出力手段は、
上記第1の電流発生手段の電流出力端子と上記第2の電流発生手段の電流出力端子とを接続するノードと、
上記ノードから流れる合成電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路とを含む、
請求項3に記載の電流源回路。
The current output means,
A node connecting the current output terminal of the first current generation means and the current output terminal of the second current generation means,
A current mirror circuit that outputs a current corresponding to the combined current flowing from the node,
The current source circuit according to claim 3.
上記電流出力手段のカレントミラー回路は、互いの電流制御端子が接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの一方が上記ノードと上記第2の電圧供給ラインとの間に挿入され、
上記第2の電圧供給ラインに接続される上記第1のトランジスタ対は、その電流制御端子が、上記電流出力手段のカレントミラー回路の電流制御端子と接続された、
請求項5に記載の電流源回路。
The current mirror circuit of the current output means includes two transistors whose current control terminals are connected to each other, and one of the two transistors is inserted between the node and the second voltage supply line;
The first transistor pair connected to the second voltage supply line has a current control terminal connected to a current control terminal of a current mirror circuit of the current output means.
The current source circuit according to claim 5.
上記電流出力手段は、上記ノードと上記カレントミラー回路との間に直列に挿入された1つまたは複数のトランジスタを含み、当該トランジスタのそれぞれの電流制御端子が、上記ノードまたは上記ノード側の前段のトランジスタとの接続ノードに接続され、
上記制御手段において縦続接続された第1のトランジスタ対の少なくとも一部は、その電流制御端子が、上記電流出力手段において縦続接続されたトランジスタの電流制御端子と接続された、
請求項6に記載の電流源回路。
The current output means includes one or more transistors inserted in series between the node and the current mirror circuit, and each current control terminal of the transistor is connected to the node or a preceding stage of the node. Connected to the connection node with the transistor,
At least a part of the first transistor pair cascaded in the control means has a current control terminal connected to a current control terminal of the cascade-connected transistor in the current output means.
The current source circuit according to claim 6.
上記制御手段は、
互いの電流制御端子に共通の制御電圧が供給された2つのトランジスタを含み、上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタのエミッタと第2の電圧供給ラインとの間に直列に挿入された1つまたは複数の第1のトランジスタ対と、
上記第1のトランジスタのエミッタまたは上記第2のトランジスタのエミッタと上記第1のトランジスタ対との接続ライン上に直列に挿入された第5のトランジスタと、
上記第1のトランジスタのエミッタ電位と上記第2のトランジスタのエミッタ電位との電位差に応じた電圧を上記第5のトランジスタの電流制御端子に出力する第1の差動増幅回路とを含み、
上記第2の電流発生手段は、
その電流制御端子に上記第1の差動増幅回路からの出力電圧が供給された第3のトランジスタと、
上記第3のトランジスタと上記第1の電圧供給ラインとの間に挿入された第2の抵抗とを含む、
請求項2に記載の電流源回路。
The control means includes:
A first transistor and a second transistor which are inserted in series between emitters of the second transistor and a second voltage supply line; One or more first transistor pairs;
A fifth transistor inserted in series on a connection line between the emitter of the first transistor or the emitter of the second transistor and the first transistor pair;
A first differential amplifier circuit that outputs a voltage corresponding to a potential difference between the emitter potential of the first transistor and the emitter potential of the second transistor to a current control terminal of the fifth transistor;
The second current generating means includes:
A third transistor having its current control terminal supplied with the output voltage from the first differential amplifier circuit;
A second resistor inserted between the third transistor and the first voltage supply line;
The current source circuit according to claim 2.
上記電流出力手段は、
上記第1の電流発生手段の電流出力端子と上記第2の電流発生手段の電流出力端子とを接続するノードと、
互いの電流制御端子が接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの一方が上記ノードと上記第2の電圧供給ラインとの間に挿入され、上記ノードから流れる合成電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路とを含み、
上記第2の電圧供給ラインに接続される上記第1のトランジスタ対は、その電流制御端子が、上記電流出力手段のカレントミラー回路の電流制御端子と接続された、
請求項8に記載の電流源回路。
The current output means,
A node connecting the current output terminal of the first current generation means and the current output terminal of the second current generation means,
It includes two transistors whose current control terminals are connected to each other, and one of the two transistors is inserted between the node and the second voltage supply line to supply a current corresponding to a combined current flowing from the node. Output current mirror circuit,
The first transistor pair connected to the second voltage supply line has a current control terminal connected to a current control terminal of a current mirror circuit of the current output means.
A current source circuit according to claim 8.
上記制御手段は、
上記第1のトランジスタまたは上記第2のトランジスタのエミッタと上記第1のトランジスタ対との接続ライン上に直列に挿入され、電流制御端子に所定の制御電圧が供給された第6のトランジスタと、
上記第1のトランジスタまたは上記第2のトランジスタのエミッタと上記第1のトランジスタ対との接続ライン上であって、上記第6のトランジスタが挿入されていない接続ライン上に直列に挿入された第7のトランジスタと、
上記第6のトランジスタおよび上記第7のトランジスタと上記第1のトランジスタ対との接続ノード間の電位差に応じた電圧を上記第7のトランジスタの電流制御端子に出力する第2の差動増幅回路とを含む、
請求項9に記載の電流源回路。
The control means includes:
A sixth transistor inserted in series on a connection line between the emitter of the first transistor or the second transistor and the first transistor pair and having a predetermined control voltage supplied to a current control terminal;
A seventh transistor inserted in series on a connection line between the emitter of the first transistor or the second transistor and the first transistor pair and not including the sixth transistor. Transistors and
A second differential amplifier circuit that outputs a voltage corresponding to a potential difference between a connection node between the sixth transistor and the seventh transistor and the first transistor pair to a current control terminal of the seventh transistor; including,
The current source circuit according to claim 9.
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