JP2014063288A - Current generation circuit - Google Patents

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Yoshihiro Masui
義博 升井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current generation circuit capable of adjusting output currents or an output voltage to a target value, and minimizing the temperature dependency of the output currents or the output voltage without increasing power consumption and a startup time.SOLUTION: A current generation circuit capable of minimizing the temperature characteristics of an output voltage or currents, and adjusting an output value to a target value includes: one current source 10 having one current adjustment circuit 11 for outputting currents IC31 having temperature characteristics in a first direction; the other current source 20 having the other current adjustment circuit 22 for outputting currents IC32/n having temperature characteristics in a second direction which is reverse to the first direction; and a current addition circuit 30 for adding the respective currents IC31 and IC32/n generated by the two current sources 10 and 20 by a rate n:1 to minimize temperature dependency, in which the two current adjustment circuits 11 and 22 respectively owned by the two current source 10 and 20 are simultaneously adjusted on the basis of the output value and the target value.

Description

本発明は、電流生成回路に関し、より詳細には、温度特性を最小化できる電流生成回路に関する。   The present invention relates to a current generation circuit, and more particularly to a current generation circuit capable of minimizing temperature characteristics.

一般に、定電流又は定電圧を供給可能な電流生成回路において、−30℃から85℃くらいの雰囲気温度又は部品温度に対して温度特性を考慮することが求められる。そのために、電流生成回路の出力である電圧又は電流が、所望の設定値から、温度特性により変動しないように温度補償を施すことが知られている。   Generally, in a current generation circuit capable of supplying a constant current or a constant voltage, it is required to consider temperature characteristics with respect to an ambient temperature or a component temperature of about −30 ° C. to 85 ° C. Therefore, it is known to perform temperature compensation so that the voltage or current that is the output of the current generation circuit does not vary from a desired set value due to temperature characteristics.

例えば、特許文献1に記載の定電流回路は、製造プロセスや温度特性に起因する出力値の変動を低減させた、複数の定電流を高精度に生成して供給することができる定電流回路である。この定電流回路は、回路を構成するトランジスタの出力電流の温度係数を相殺するため、電源電圧と接地電圧との間に、PMOSトランジスタと直列に介挿された抵抗の温度係数を選ぶことによって、トランジスタのドレイン電流に対する温度係数を非常に小さくすることができる。その抵抗の抵抗値および温度係数の製造バラツキは、抵抗値で±5%、温度係数で±5%(−30℃〜85℃)程度であるため、これらの変動幅の範囲に、トランジスタの基準電流のバラツキ範囲を管理できる。したがって、この定電流回路は、上述した抵抗の温度係数を適切に選ぶことにより、高精度の基準電流値を得ることができる。   For example, the constant current circuit described in Patent Document 1 is a constant current circuit that can generate and supply a plurality of constant currents with high accuracy, in which fluctuations in output values due to manufacturing processes and temperature characteristics are reduced. is there. This constant current circuit cancels the temperature coefficient of the output current of the transistors constituting the circuit, and by selecting the temperature coefficient of the resistor inserted in series with the PMOS transistor between the power supply voltage and the ground voltage, The temperature coefficient with respect to the drain current of the transistor can be made very small. The variation in resistance value and temperature coefficient of the resistor is about ± 5% in resistance value and about ± 5% in temperature coefficient (−30 ° C. to 85 ° C.). The range of current variation can be managed. Therefore, the constant current circuit can obtain a highly accurate reference current value by appropriately selecting the temperature coefficient of the resistance described above.

また、特許文献2に記載の定電流回路は、異なる方向の温度特性を有する電流源の出力を加算して温度補償を施した定電流回路である。その定電流回路の定電流出力を負荷抵抗に流して安定な電圧を出力する。その温度補償された定電圧出力により、ニッケル・カドミウム電池などの1V以下の低い電圧で駆動可能にする。その定電圧回路は、バッテリ1、正の温度係数を持つトランジスタQ9のコレクタ電流IC9を出力するバンドギャップ形カレントミラー形定電流源回路3、トランジスタQ7のベース・エミッタ間電圧VBEQ7で規定される負の温度係数を有するトランジスタQ8のコレクタ電流IC8を出力する電流源回路5、負荷抵抗素子R0を有する。ノードN0においてコレクタ電流IC9とコレクタ電流IC8とが加算される。両者の電流の温度係数が相殺され、ノードN0における電流は温度依存性がない。負荷抵抗素子R0はこの電流を電圧に変換して出力電圧Voutとして出力する、というものである。   The constant current circuit described in Patent Document 2 is a constant current circuit that performs temperature compensation by adding outputs of current sources having temperature characteristics in different directions. The constant current output of the constant current circuit is passed through the load resistance to output a stable voltage. The temperature-compensated constant voltage output enables driving with a low voltage of 1 V or less such as a nickel-cadmium battery. The constant voltage circuit includes a battery 1, a band gap current mirror type constant current source circuit 3 that outputs a collector current IC9 of a transistor Q9 having a positive temperature coefficient, and a negative voltage defined by a base-emitter voltage VBEQ7 of the transistor Q7. A current source circuit 5 that outputs a collector current IC8 of a transistor Q8 having a temperature coefficient of λ and a load resistance element R0. At node N0, collector current IC9 and collector current IC8 are added. The temperature coefficients of both currents are offset, and the current at the node N0 has no temperature dependence. The load resistance element R0 converts this current into a voltage and outputs it as an output voltage Vout.

図1は、従来の電流生成回路の構成を説明するためのブロック構成図である。図1に示す電流生成回路5は、出力電圧又は電流の温度特性を最小化して出力端子OUT4へ出力するものである。この電流生成回路5は、2組の電流源1,2と、それらの電流源1,2から出力された電流IC11,IC12/nを加算して出力端子OUT4へ出力する電流加算回路3とを備えて構成されている。   FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of a conventional current generation circuit. The current generation circuit 5 shown in FIG. 1 minimizes the temperature characteristic of the output voltage or current and outputs it to the output terminal OUT4. The current generation circuit 5 includes two sets of current sources 1 and 2 and a current addition circuit 3 that adds the currents IC11 and IC12 / n output from the current sources 1 and 2 and outputs the result to the output terminal OUT4. It is prepared for.

図2は、図1に示した電流生成回路の動作を説明するための生成電流の温度特性図である。
図2に示すように、電流源1の出力IC11は、温度上昇に伴って電流値が増加するという正の温度特性を有する。逆に、電流源2の出力IC12は、温度上昇に伴って電流値が大きく減少する負の温度特性を有する。ここで、電流加算回路3は、正の温度特性を有する電流IC11と、その−n倍の温度特性を有する電流IC12とを、n対1の割合で加算する。つまり、図1の出力端子4から出力されるように示したIC13=IC11+IC12/nと設定することにより、電流加算回路3は、電流IC11とIC12と、互いに逆方向でn倍に作用する温度特性を相殺し、温度依存性が最小化された電流IC13を生成することができる。その結果、電流生成回路5は、出力端子OUT4から温度依存性の無い電流IC13を出力する。
FIG. 2 is a temperature characteristic diagram of the generated current for explaining the operation of the current generating circuit shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the output IC 11 of the current source 1 has a positive temperature characteristic in which the current value increases as the temperature rises. Conversely, the output IC 12 of the current source 2 has a negative temperature characteristic in which the current value greatly decreases as the temperature rises. Here, the current adding circuit 3 adds the current IC11 having a positive temperature characteristic and the current IC12 having a temperature characteristic that is -n times that of the current IC11 at a ratio of n: 1. In other words, by setting IC13 = IC11 + IC12 / n shown to be output from the output terminal 4 of FIG. 1, the current adding circuit 3 causes the current IC11 and IC12 to act on the current IC11 and IC12 in the opposite directions n times. And the current IC13 with the temperature dependence minimized can be generated. As a result, the current generation circuit 5 outputs a current IC13 having no temperature dependency from the output terminal OUT4.

特開2006−109349号公報JP 2006-109349 A 特開平5−241672号公報JP-A-5-241672

しかし、上述した特許文献1に記載された定電流回路では、PMOSトランジスタのドレイン電流の温度係数を小さくするため、電源電圧と接地電圧との間に、PMOSトランジスタと直列に挿入された抵抗の温度係数によって相殺するように、適切な温度特性の抵抗を選ぶ必要がある。このように適切な温度特性の抵抗を選ぶ工程は、定電流回路の製造工程において自動的に行われるものではない。したがって、各種要因による温度特性等のバラツキを含んで大量生産される定電流回路に対する自動的な温度補償機能は乏しいという欠点があった。   However, in the constant current circuit described in Patent Document 1 described above, in order to reduce the temperature coefficient of the drain current of the PMOS transistor, the temperature of the resistor inserted in series with the PMOS transistor is between the power supply voltage and the ground voltage. It is necessary to select a resistor having an appropriate temperature characteristic so as to cancel out by the coefficient. The process of selecting a resistor having an appropriate temperature characteristic is not automatically performed in the constant current circuit manufacturing process. Therefore, there is a drawback that an automatic temperature compensation function for a constant current circuit that is mass-produced including variations in temperature characteristics due to various factors is scarce.

また、特許文献2に記載された定電流回路は、プロセスバラツキ等の影響を考慮しておらず、ノードN0において加算されるコレクタ電流IC8,IC9が本来の目標値からずれる可能性もある。
また、図1および図2に示した従来例の定電流回路5は、プロセスバラツキ等の影響を考慮しておらず、生成する電流IC13が本来の目標値からずれる可能性もある。更に、バラツキの影響を軽減するため、電流加算回路3の出力端子OUT4の後段に、不図示の調整回路等を追加した場合、消費電流、スタートアップ時間が増加するという問題が発生する。
Further, the constant current circuit described in Patent Document 2 does not consider the influence of process variations and the like, and the collector currents IC8 and IC9 added at the node N0 may deviate from the original target values.
Further, the conventional constant current circuit 5 shown in FIGS. 1 and 2 does not consider the influence of process variations and the like, and the generated current IC 13 may deviate from the original target value. Further, when an adjustment circuit (not shown) is added to the subsequent stage of the output terminal OUT4 of the current adding circuit 3 in order to reduce the influence of variation, there arises a problem that current consumption and startup time increase.

また、図1における電流IC11又は電流IC12のいずれか片側だけを、電流源1又は電流源2の内部で調整するという、別の構成も考えられる。その場合、消費電流、スタートアップ時間を増加すること無く、ある温度におけるIC13の電流値を目標値に近づけることができる。しかしながら、その場合は、温度特性を無くすために設定しておいたIC11とIC12とを加算する比率が崩れるため、IC13に温度依存性が発生するという問題が生じてしまう。   Another configuration is also conceivable in which only one side of the current IC 11 or the current IC 12 in FIG. 1 is adjusted inside the current source 1 or the current source 2. In this case, the current value of the IC 13 at a certain temperature can be brought close to the target value without increasing the current consumption and the startup time. However, in this case, the ratio of adding IC11 and IC12 that has been set to eliminate the temperature characteristic is lost, which causes a problem that temperature dependency occurs in the IC13.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、消費電力およびスタートアップ時間を増加させることなく、出力電流又は出力電圧を目標値に合わせるとともに、出力電流又は出力電圧の温度依存性を最小化できる電流生成回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem. The object of the present invention is to adjust the output current or the output voltage to the target value without increasing the power consumption and the start-up time, and to adjust the output current or the output voltage. An object of the present invention is to provide a current generation circuit capable of minimizing voltage temperature dependency.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、出力電圧又は電流の温度特性を最小化するとともに、出力値を目標値に合わせることができる電流生成回路において、一方の電流調整回路(11)を有して第1の方向の温度特性の電流(IC31)を出力する一方の電流源(10)と、他方の電流調整回路(22)を有して前記第1の方向とは逆向きである第2の方向の温度特性の電流(IC32/n)を出力する他方の電流源(20)と、前記2つの電流源(10,20)で生成した各電流(IC31,IC32/n)を温度依存性が最小化する割合(n:1)で加算する電流加算回路(30)とを備え、前記2つの電流源(10,20)がそれぞれ有する2つの電流調整回路(11,22)を、前記出力値と前記目標値とに基づいて同時に調整することが可能であることを特徴とする。(図3、図4参照)   The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to claim 1 can minimize the temperature characteristic of the output voltage or current and adjust the output value to the target value. In the current generation circuit, one current source (10) having one current adjustment circuit (11) and outputting a current (IC31) having a temperature characteristic in the first direction, and the other current adjustment circuit (22) are provided. The other current source (20) for outputting a current (IC32 / n) having a temperature characteristic in a second direction opposite to the first direction, and the two current sources (10, 20). A current adding circuit (30) that adds the currents (IC31, IC32 / n) generated in step 1 at a rate (n: 1) that minimizes temperature dependence, and the two current sources (10, 20) Two current regulation circuits (11, 22) each having Characterized in that it is possible to adjust at the same time based on the output value and the target value. (See Figs. 3 and 4)

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記2つの電流調整回路(11,22)は、前記2つの電流源(10,20)により生成された各電流(IC31,IC32/n)を、前記最小化する割合を維持しながら調整可能であることを特徴とする。(図3、図4参照)
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記2つの電流調整回路(11,22)を調整するための制御回路(40)を備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the two current adjustment circuits (11, 22) are configured to generate currents (10, 20) generated by the two current sources (10, 20). IC31, IC32 / n) can be adjusted while maintaining the minimization ratio. (See Figs. 3 and 4)
According to a third aspect of the present invention, there is provided the control circuit according to the first or second aspect, further comprising a control circuit (40) for adjusting the two current adjusting circuits (11, 22). .

また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記制御回路(40)は、前記電流加算回路(30)により加算された電流の値(IC33)を所望の値に近づけるように前記2つの電流調整回路(11,22)を連動して調整可能であることを特徴とする。(図3、図4参照)   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the control circuit (40) sets the current value (IC33) added by the current addition circuit (30) to a desired value. The two current adjustment circuits (11, 22) can be adjusted in conjunction with each other so as to be close to each other. (See Figs. 3 and 4)

本発明によれば、消費電力およびスタートアップ時間を増加させることなく、出力電流又は出力電圧を目標値に合わせるとともに、出力電流又は出力電圧の温度依存性を最小化できる電流生成回路を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a current generation circuit that can adjust the output current or the output voltage to the target value and minimize the temperature dependency of the output current or the output voltage without increasing the power consumption and the startup time. it can.

従来の電流生成回路の構成を説明するためのブロック構成図である。It is a block block diagram for demonstrating the structure of the conventional electric current generation circuit. 図1に示した電流生成回路の動作を説明するための生成電流の温度特性図である。FIG. 2 is a temperature characteristic diagram of generated current for explaining the operation of the current generating circuit shown in FIG. 1. 本発明に係る電流生成回路の実施例の構成を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the structure of the Example of the current generation circuit which concerns on this invention. 図3に示した電流生成回路の実施例の動作を説明するための生成電流の温度特性図である。FIG. 4 is a temperature characteristic diagram of a generated current for explaining the operation of the embodiment of the current generating circuit shown in FIG. 3.

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図3は、本発明に係る電流生成回路の実施例の構成を説明するための回路図である。図3に示す電流生成回路100は、出力電圧又は電流の温度特性を最小化するとともに、出力値を目標値に合わせるように調整して出力端子OUT50へ出力するものである。電流生成回路100は、2組の電流源10,20と、それら電流源10,20がそれぞれ有する電流調整回路11,22と、それら電流調整回路11,22により調整されて出力された電流IC31,IC32/nを加算して出力端子OUT50へ出力する電流加算回路30と、電流調整回路11,22を調整する制御回路40とを備えて構成されている。また、制御回路40は、出力端子OUT50の出力値と目標値とに基づいて、電流調整回路11,22の出力電流値を調整することが可能である。電流源10は電流IC31を出力することに対して、電流源20がIC32の1/nであるIC32/nを出力する理由およびその設定方法については以下のとおりである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a configuration of an embodiment of the current generating circuit according to the present invention. The current generation circuit 100 shown in FIG. 3 minimizes the temperature characteristic of the output voltage or current, adjusts the output value to match the target value, and outputs it to the output terminal OUT50. The current generation circuit 100 includes two sets of current sources 10 and 20, current adjustment circuits 11 and 22 included in the current sources 10 and 20, and current ICs 31 and 22 that are adjusted and output by the current adjustment circuits 11 and 22, respectively. The current adding circuit 30 adds the ICs 32 / n and outputs them to the output terminal OUT50, and the control circuit 40 that adjusts the current adjusting circuits 11 and 22. Further, the control circuit 40 can adjust the output current values of the current adjustment circuits 11 and 22 based on the output value of the output terminal OUT50 and the target value. While the current source 10 outputs the current IC31, the reason why the current source 20 outputs IC32 / n, which is 1 / n of the IC32, and the setting method thereof are as follows.

正の温度特性である電流IC31と、その−n倍の温度特性である電流IC32とを、適正比率で加算して正負の温度特性を相殺ため、電流IC32を1/nにして加算する。また、その設定方法については、NMOSトランジスタM1,M2の大きさをn:1にすることが考えられる。すなわち、NMOSトランジスタM1のドレインに電流IC32が流れている時、NMOSトランジスタM1の1/nの大きさのNMOSトランジスタM2に流れる電流は、IC32/nとなる。   The current IC32 having a positive temperature characteristic and the current IC32 having a temperature characteristic that is -n times that of the current IC31 are added at an appropriate ratio to cancel the positive and negative temperature characteristics. As for the setting method, it can be considered that the sizes of the NMOS transistors M1 and M2 are set to n: 1. That is, when the current IC32 flows through the drain of the NMOS transistor M1, the current flowing through the NMOS transistor M2 having a magnitude 1 / n that of the NMOS transistor M1 is IC32 / n.

一方の電流源10は、一方の電流調整回路11を有し、第1の方向、すなわち正の温度特性の電流IC31を出力する。この電流源10は、電源電圧VCCと接地電圧Gとの間に、NMOSトランジスタM3および電流調整回路11が、直列に介挿されている。NMOSトランジスタM3のゲートにはオペアンプ12の出力が接続され、NMOSトランジスタM3のソースと電流調整回路11との接続点には、オペアンプ12の−入力端子が接続され、オペアンプ12の+入力端子には、基準電圧VREFが印加されている。また、NMOSトランジスタM3,M4は、それぞれのドレインおよびゲートが共通に接続されている。NMOSトランジスタM3には、NMOSトランジスタM4がカレントミラー接続されている。電流調整回路11の調整により、NMOSトランジスタM3のソースに電流IC31が流れると、NMOSトランジスタM4のソースから、同一値のIC31が出力され、電流加算回路30へ入力される。   One current source 10 has one current adjustment circuit 11 and outputs a current IC 31 having a first direction, that is, a positive temperature characteristic. In the current source 10, an NMOS transistor M3 and a current adjusting circuit 11 are interposed in series between the power supply voltage VCC and the ground voltage G. The output of the operational amplifier 12 is connected to the gate of the NMOS transistor M3, the negative input terminal of the operational amplifier 12 is connected to the connection point between the source of the NMOS transistor M3 and the current adjustment circuit 11, and the positive input terminal of the operational amplifier 12 is connected to the positive input terminal. A reference voltage VREF is applied. The NMOS transistors M3 and M4 have their drains and gates connected in common. An NMOS transistor M4 is connected to the NMOS transistor M3 as a current mirror. When the current IC 31 flows through the source of the NMOS transistor M 3 by the adjustment of the current adjustment circuit 11, the IC 31 having the same value is output from the source of the NMOS transistor M 4 and input to the current addition circuit 30.

また、他方の電流源20は、他方の電流調整回路12を有し、第1の方向とは逆向きの第2の方向、すなわち負の温度特性を有する電流IC32/nを出力する。この電流源20は、電源電圧VCCと接地電圧Gとの間に、NMOSトランジスタM1、PMOSトランジスタQ3および電流調整回路22が、直列に介挿されている。また、電源電圧VCCと接地電圧Gとの間に、NMOSトランジスタQ1、PMOSトランジスタQ2およびPNPトランジスタBip3が、直列に介挿されている。NMOSトランジスタM1,M2,Q1は、それぞれのドレインおよびゲートが共通に接続されている。また、PMOSトランジスタQ2,Q3は、それぞれのゲートが共通に接続されている。そして、NMOSトランジスタM1、PMOSトランジスタQ3には、NMOSトランジスタQ1、PMOSトランジスタQ2が、カレントミラー接続されている。   The other current source 20 has the other current adjustment circuit 12 and outputs a current IC 32 / n having a second direction opposite to the first direction, that is, a negative temperature characteristic. In the current source 20, an NMOS transistor M 1, a PMOS transistor Q 3, and a current adjustment circuit 22 are inserted in series between the power supply voltage VCC and the ground voltage G. Further, an NMOS transistor Q1, a PMOS transistor Q2, and a PNP transistor Bip3 are inserted in series between the power supply voltage VCC and the ground voltage G. The drains and gates of the NMOS transistors M1, M2, and Q1 are commonly connected. The gates of the PMOS transistors Q2 and Q3 are connected in common. The NMOS transistor M1 and the PMOS transistor Q3 are connected in a current mirror manner to the NMOS transistor Q1 and the PMOS transistor Q2.

NMOSトランジスタM1、PMOSトランジスタQ3および電流調整回路22による直列経路には、電流調整回路22により設定された電流IC32が流れている。その電流IC32と同一値の電流IC32が、NMOSトランジスタQ1、PMOSトランジスタQ2およびPNPトランジスタBip3による直列経路にも流れている。また、NMOSトランジスタM2には、上述した理由により、一例としてIC32/nの電流が流れている。このIC32/nの電流は、NMOSトランジスタM2のソースから出力され、IC31と合流点Xで合流することにより電流IC33となる。この電流IC33=IC31+IC32/nが、電流加算回路30へ入力される。   A current IC 32 set by the current adjustment circuit 22 flows through a series path formed by the NMOS transistor M1, the PMOS transistor Q3, and the current adjustment circuit 22. The current IC32 having the same value as that of the current IC32 also flows through the series path formed by the NMOS transistor Q1, the PMOS transistor Q2, and the PNP transistor Bip3. Further, for example, an IC32 / n current flows through the NMOS transistor M2. The current of the IC 32 / n is output from the source of the NMOS transistor M2, and becomes the current IC33 by joining with the IC 31 at the junction X. The current IC33 = IC31 + IC32 / n is input to the current adding circuit 30.

なお、電流調整回路22による可変抵抗VR2の抵抗値に応じて、NMOSトランジスタM1のドレインに電流IC32が流れる。そして、NMOSトランジスタであるM1とM2とのサイズ比により、NMOSトランジスタM2のソースに電流IC32/nを流すように設定することは上述したとおりである。   Note that a current IC32 flows through the drain of the NMOS transistor M1 in accordance with the resistance value of the variable resistor VR2 by the current adjusting circuit 22. As described above, the current IC 32 / n is set to flow through the source of the NMOS transistor M2 according to the size ratio between the NMOS transistors M1 and M2.

電流加算回路30は、電流IC32/nおよび電流IC31の合流点Xと、接地電圧Gとの間に、PMOSトランジスタQ4が介挿されている。PMOSトランジスタQ4と、PMOSトランジスタQ5とは、それぞれのドレインおよびゲートを共通に接続され、カレントミラー接続されている。そのPMOSトランジスタQ5のソースは、電流加算回路30の出力端子OUT50に接続されている。また、PMOSトランジスタQ4,Q5のドレインは、接地電圧Gに接続されている。したがって、PMOSトランジスタQ5のソースには、PMOSトランジスタQ4に流れるIC33と同一値の電流が生成されて出力端子OUT50から出力される。   In the current adding circuit 30, a PMOS transistor Q4 is interposed between the junction X of the current IC 32 / n and the current IC 31 and the ground voltage G. The PMOS transistor Q4 and the PMOS transistor Q5 have their drains and gates connected in common and are current mirror connected. The source of the PMOS transistor Q5 is connected to the output terminal OUT50 of the current adding circuit 30. The drains of the PMOS transistors Q4 and Q5 are connected to the ground voltage G. Therefore, a current having the same value as that of the IC 33 flowing through the PMOS transistor Q4 is generated at the source of the PMOS transistor Q5 and output from the output terminal OUT50.

電流加算回路30では、2つの電流源10,20で生成された各電流IC31,IC32/nそれぞれが有する正負の温度依存性が相殺されて最小化されるような割合で加算される。なお、電流IC31の温度特性に対して、電流IC32の温度特性が−n倍だから、電流加算回路30により加算された電流の値IC33=IC31+IC32/nにおいて、温度特性が最小化される。このように、各電流IC31,IC32それぞれが有する正負の温度特性の方向性および程度に応じて、加算する電流の割合を最適に設定する。   In the current adding circuit 30, the current IC31 and IC32 / n generated by the two current sources 10 and 20 are added at such a rate that the positive and negative temperature dependences are canceled and minimized. Since the temperature characteristic of the current IC32 is -n times the temperature characteristic of the current IC31, the temperature characteristic is minimized when the current value IC33 = IC31 + IC32 / n added by the current addition circuit 30 is reached. Thus, the ratio of the current to be added is optimally set according to the directionality and degree of the positive and negative temperature characteristics of each of the currents IC31 and IC32.

制御回路40は、2つの電流源10,20が、それぞれ有する2つの電流調整回路11,22を、出力値と目標値とに基づいて同時に調整することが可能である。すなわち、制御回路40は、電流加算回路30により加算された電流の値IC33を、所望の値に近づけるように2つの電流調整回路11,22を連動して調整することが可能である。また、2つの電流調整回路11,22は、2つの電流源10,20により生成された各電流IC31,IC32/nを、最小化する割合を維持しながら調整可能である。   The control circuit 40 can simultaneously adjust the two current adjustment circuits 11 and 22 included in the two current sources 10 and 20 based on the output value and the target value. That is, the control circuit 40 can adjust the two current adjustment circuits 11 and 22 in conjunction with each other so that the current value IC33 added by the current addition circuit 30 approaches a desired value. The two current adjustment circuits 11 and 22 can adjust the currents IC31 and IC32 / n generated by the two current sources 10 and 20 while maintaining a ratio of minimizing the currents.

これら2つの電流調整回路11,22は、電流源10,20から出力される電流IC31,IC32/nを、個別に調整可能であり、電流加算回路30により加算された電流の値IC33を所望の値に近づけるように調整する。以下に電流生成回路100の動作について説明する。   These two current adjustment circuits 11 and 22 can individually adjust the currents IC31 and IC32 / n output from the current sources 10 and 20, and the current value IC33 added by the current addition circuit 30 can be set to a desired value. Adjust to get closer to the value. The operation of the current generation circuit 100 will be described below.

図4は、本発明に係る電流生成回路の実施例の動作を説明するための生成電流の温度特性図である。一方の電流源10の出力IC31は、温度上昇に伴って電流値が増加するという正の温度特性1000ppm/degを有する。逆に、他方の電流源20の出力IC32は、温度上昇に伴って電流値が減少する負の温度特性−4000ppm/degを有する。つまり、一方の電流源10の出力IC31と、他方の電流源20の出力IC32とは、それぞれの温度特性が、逆方向の関係にある。ここで、電流加算回路30は、正の温度特性を有する電流IC31と、その−4倍の温度特性を有する電流IC32/nとを、4対1の割合で加算する。つまり、n=4とし、電流IC31=IC32/4に設定することにより、電流加算回路30は、逆方向で4倍に作用する温度特性を相殺し、温度依存性が最小化された電流IC33を生成することができる。その結果、電流IC33は、全温度に対して温度特性が最小化し、電流値が一定に近づく。なお、ここに例示した電流IC31,IC32/4の温度特性が、図4の温度特性図のとおりであれば、電流IC33は、−40〜120℃に亘る温度変化に対して温度依存性が無くなる。   FIG. 4 is a temperature characteristic diagram of the generated current for explaining the operation of the embodiment of the current generating circuit according to the present invention. The output IC 31 of the one current source 10 has a positive temperature characteristic of 1000 ppm / deg in which the current value increases as the temperature rises. Conversely, the output IC 32 of the other current source 20 has a negative temperature characteristic −4000 ppm / deg in which the current value decreases as the temperature rises. That is, the output IC 31 of one current source 10 and the output IC 32 of the other current source 20 have a relationship in the opposite direction between the temperature characteristics. Here, the current adding circuit 30 adds the current IC 31 having a positive temperature characteristic and the current IC 32 / n having a temperature characteristic -4 times that of the current IC 31 at a ratio of 4 to 1. In other words, by setting n = 4 and setting current IC31 = IC32 / 4, the current addition circuit 30 cancels the temperature characteristic that acts four times in the reverse direction, and the current IC33 with minimized temperature dependence is obtained. Can be generated. As a result, the temperature characteristics of the current IC 33 are minimized with respect to the entire temperature, and the current value approaches a constant value. If the temperature characteristics of the current IC31 and IC32 / 4 illustrated here are as shown in the temperature characteristic diagram of FIG. 4, the current IC33 has no temperature dependency with respect to a temperature change over −40 to 120 ° C. .

しかし、この時、プロセスバラツキ等により、電流IC31,IC32/4の電流値が目標値からずれた場合、電流IC31,IC32/4を加算して生成された電流IC33も目標値からずれる。この場合、制御回路40が、2つの電流調整回路11,22を関連づけて同時に調整する。これら2つの電流調整回路11,22は、電流源10,20から出力される電流IC31,IC32/4を、必要に応じて適切な加算比率となるように、個別に調整可能である。つまり、制御回路40は、電流の値IC33を所望の値に近づけるために、適切な比率を指定して2つの電流調整回路11,22から出力された電流IC31,IC32/4を、電流加算回路30で加算されるように調整する。すなわち、制御回路40は、調整回路31と調整回路32とを、連動調整して電流IC31,IC32/4を目標値に調整する。その結果、電流IC31,IC32/4を加算して生成する電流IC33も目標値に調整される。   However, at this time, when the current values of the currents IC31 and IC32 / 4 deviate from the target values due to process variations or the like, the current IC33 generated by adding the currents IC31 and IC32 / 4 also deviates from the target value. In this case, the control circuit 40 correlates and adjusts the two current adjustment circuits 11 and 22 at the same time. These two current adjustment circuits 11 and 22 can individually adjust the currents IC31 and IC32 / 4 output from the current sources 10 and 20 so as to have an appropriate addition ratio as necessary. That is, the control circuit 40 designates currents IC31 and IC32 / 4 output from the two current adjustment circuits 11 and 22 by specifying an appropriate ratio in order to bring the current value IC33 close to a desired value. Adjust to 30. That is, the control circuit 40 adjusts the currents IC31 and IC32 / 4 to the target values by interlockingly adjusting the adjustment circuit 31 and the adjustment circuit 32. As a result, the current IC33 generated by adding the currents IC31 and IC32 / 4 is also adjusted to the target value.

以下に、調整回路11と調整回路12とを連動調整し、電流IC31,IC32/4,IC33を目標値に調整する動作の手順を詳述する。
(1)プロセスバラツキ等により電流IC31,IC32/4の電流値が、目標値よりも小さくなった場合、電流IC33も目標値より小さくなる。この場合、制御回路40が、出力端子OUT50から出力される電流IC33の値をモニタしながら、電流調整回路11,22が、それぞれ有する可変抵抗VR1,VR2を、それぞれの抵抗値が同様の割合で減少するように調整する。制御回路40は、モニタしている電流IC33が、目標値に最も近づいた時、可変抵抗VR1,VR2それぞれの抵抗値を調整値として決定するとともに、電流値の調整を終了する。
In the following, the operation procedure for adjusting the currents IC31, IC32 / 4, and IC33 to the target values by interlocking the adjustment circuit 11 and the adjustment circuit 12 will be described in detail.
(1) When the current values of the currents IC31 and IC32 / 4 become smaller than the target value due to process variations or the like, the current IC33 also becomes smaller than the target value. In this case, while the control circuit 40 monitors the value of the current IC 33 output from the output terminal OUT50, the current adjustment circuits 11 and 22 have the variable resistors VR1 and VR2, respectively, and the resistance values have the same ratio. Adjust to decrease. When the monitored current IC 33 approaches the target value, the control circuit 40 determines the resistance values of the variable resistors VR1 and VR2 as adjustment values and ends the adjustment of the current value.

(2)逆に、プロセスバラツキ等により電流IC31,IC32/4の電流値が目標値よりも大きくなった場合、電流IC33も目標値より大きくなる。この場合は出力端子OUT50から出力される電流IC33をモニタしながら、電流調整回路11,22が、それぞれ有する可変抵抗VR1,VR2を、それぞれの抵抗値が同様の割合で増加するように調整する。制御回路40は、モニタしている電流IC33が、目標値に最も近づいた時、可変抵抗VR1,VR2それぞれの抵抗値を調整値として決定するとともに、電流値の調整を終了する。 (2) On the contrary, when the current values of the currents IC31 and IC32 / 4 become larger than the target value due to process variations or the like, the current IC33 also becomes larger than the target value. In this case, while monitoring the current IC 33 output from the output terminal OUT50, the current adjustment circuits 11 and 22 adjust the variable resistors VR1 and VR2, respectively, so that the respective resistance values increase at the same rate. When the monitored current IC 33 approaches the target value, the control circuit 40 determines the resistance values of the variable resistors VR1 and VR2 as adjustment values and ends the adjustment of the current value.

本実施例によれば、消費電力およびスタートアップ時間を増加させることなく、出力電流又は出力電圧を目標値に合わせるとともに、出力電流又は出力電圧の温度依存性を最小化できる電流生成回路を実現することができる。
なお、図3に例示した電流生成回路100は、1つの制御回路40が、可変抵抗VR1,VR2の抵抗値を同一の変化率で加減することにより、電流IC31,IC32/4を、同時に調整する構成であるが、その構成に限定するものではない。可変抵抗VR1,VR2を同じ割合で連動調整することができる構成であれば他の構成でも構わない。
According to the present embodiment, it is possible to realize a current generation circuit that can adjust the output current or the output voltage to the target value without increasing the power consumption and the start-up time and minimize the temperature dependence of the output current or the output voltage. Can do.
In the current generation circuit 100 illustrated in FIG. 3, one control circuit 40 adjusts the currents IC31 and IC32 / 4 at the same time by adjusting the resistance values of the variable resistors VR1 and VR2 at the same rate of change. Although it is a structure, it is not limited to the structure. Other configurations may be used as long as the variable resistors VR1 and VR2 can be interlocked and adjusted at the same ratio.

また、図3に例示した電流生成回路100は、可変抵抗VR1,VR2により、電流IC31,IC32/4を、連動調整する構成であるが、その構成に限定するものではない。電流IC31とIC32/4との比率を維持したままに同時に調整することができる構成であれば他の構成でも構わない。   In addition, the current generation circuit 100 illustrated in FIG. 3 has a configuration in which the currents IC31 and IC32 / 4 are adjusted and adjusted by the variable resistors VR1 and VR2, but the configuration is not limited thereto. Other configurations may be used as long as they can be adjusted simultaneously while maintaining the ratio between the current IC31 and IC32 / 4.

例えば、pMOSトランジスタであるM1とM2とのサイズ比、pMOSトランジスタであるM3とM4とのサイズ比を、連動調整することでも同等の機能を実現できる。具体的には、同一の集積回路等において、M1,M2,M3,M4に相当するpMOSトランジスタを、それぞれ段階的に異なるサイズ比の組み合わせを余分に形成しておく。そして、サイズ比選択スイッチにより、M1とM2とのサイズ比、およびM3とM4とのサイズ比を、切換え可能に回路構成する。制御回路40が、サイズ比選択スイッチを、適宜に切換え制御すれば、電流IC31とIC32/4とを連動調整することができる。   For example, an equivalent function can be realized by adjusting the size ratio between the pMOS transistors M1 and M2 and the size ratio between the pMOS transistors M3 and M4. Specifically, in the same integrated circuit or the like, pMOS transistors corresponding to M1, M2, M3, and M4 are formed in redundant combinations with different size ratios in stages. Then, the circuit configuration is configured so that the size ratio between M1 and M2 and the size ratio between M3 and M4 can be switched by the size ratio selection switch. If the control circuit 40 appropriately switches and controls the size ratio selection switch, the current IC31 and IC32 / 4 can be adjusted in conjunction with each other.

図4に例示した電流生成回路100において、温度特性が1000ppm/degの出力電流IC31と、温度特性が−4000ppm/degの電流IC32とを、4:1の割合で加算することを説明した。すなわち、IC31はIC32の4倍の比率であるから、電流IC31とIC32/4とを加算すると説明した。しかし、これは一例に過ぎない。すなわち、電流IC31とIC32とは、相互に逆方向の温度特性であり、それら2つの電流IC31,IC32とを、適切な比率で加算することにより、正負の温度特性を相殺して、電流IC33の温度依存性を最小化できれる設定値であれば良い。   In the current generation circuit 100 illustrated in FIG. 4, the output current IC31 having a temperature characteristic of 1000 ppm / deg and the current IC32 having a temperature characteristic of −4000 ppm / deg are added at a ratio of 4: 1. That is, since IC31 has a ratio four times that of IC32, it has been described that the current IC31 and IC32 / 4 are added. However, this is only an example. In other words, the currents IC31 and IC32 are temperature characteristics in opposite directions, and by adding the two currents IC31 and IC32 at an appropriate ratio, the positive and negative temperature characteristics are offset, and the current IC33 Any setting value that can minimize the temperature dependence is acceptable.

1,2,10,20 電流源
3,30 電流加算回路
5,100 電流生成回路
11,22 電流調整回路
12 オペアンプ
40 制御回路
1, 2, 10, 20 Current source 3, 30 Current addition circuit 5, 100 Current generation circuit 11, 22 Current adjustment circuit 12 Operational amplifier 40 Control circuit

Claims (4)

出力電圧又は電流の温度特性を最小化するとともに、出力値を目標値に合わせることができる電流生成回路において、
一方の電流調整回路を有して第1の方向の温度特性の電流を出力する一方の電流源と、
他方の電流調整回路を有して前記第1の方向とは逆向きである第2の方向の温度特性の電流を出力する他方の電流源と、
前記2つの電流源で生成した各電流を温度依存性が最小化する割合で加算する電流加算回路とを備え、
前記2つの電流源がそれぞれ有する2つの電流調整回路を、前記出力値と前記目標値とに基づいて同時に調整することが可能であることを特徴とする電流生成回路。
In the current generation circuit that can minimize the temperature characteristic of the output voltage or current and adjust the output value to the target value,
One current source having one current adjustment circuit and outputting a current having a temperature characteristic in the first direction;
The other current source having the other current adjustment circuit and outputting a current having a temperature characteristic in a second direction opposite to the first direction;
A current addition circuit that adds each current generated by the two current sources at a rate that minimizes temperature dependence;
A current generation circuit characterized in that two current adjustment circuits respectively included in the two current sources can be adjusted simultaneously based on the output value and the target value.
前記2つの電流調整回路は、前記2つの電流源により生成された各電流を、前記最小化する割合を維持しながら調整可能であることを特徴とする請求項1に記載の電流生成回路。   2. The current generation circuit according to claim 1, wherein the two current adjustment circuits are capable of adjusting the currents generated by the two current sources while maintaining the minimization ratio. 前記2つの電流調整回路を調整するための制御回路を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電流生成回路。   The current generation circuit according to claim 1, further comprising a control circuit for adjusting the two current adjustment circuits. 前記制御回路は、前記電流加算回路により加算された電流の値を所望の値に近づけるように前記2つの電流調整回路を連動して調整可能であることを特徴とする請求項3に記載の電流生成回路。   4. The current according to claim 3, wherein the control circuit is capable of adjusting the two current adjustment circuits in conjunction with each other so that the value of the current added by the current addition circuit approaches a desired value. 5. Generation circuit.
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