JP2021189477A - Constant current circuit - Google Patents

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Abstract

To improve output current accuracy in an operation temperature range by realizing further improvement in a temperature characteristic of an output current.SOLUTION: There are provided a constant current output unit 11, an output reference voltage generation unit 13, and a transconductance amplifier 12. A connection node of resistors R2 and R3 connected in series between a collector and emitter of a transistor QN1 provided to the output reference voltage generation unit 13 is set to be an output section of the output reference voltage, and the output reference voltage is supplied to a non-inverting input end of a differential amplifier AMP1 of the constant current output unit 11. The transconductance amplifier 12 sets an input of a voltage according to a reference voltage Vref2 to a first input section, an input of a voltage according to an emitter voltage of the transistor QN1 to a second input section, and an input of a voltage according to a collector voltage of a transistor QN2 to a third input section, feeds an output voltage according to a voltage difference between a voltage of the first input section and a voltage of the second or third input section to a resistor R5, and generates a correcting voltage to the resistor R5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、定電流回路に関する。 The present invention relates to a constant current circuit.

従来より、所定の定電流を出力する定電流回路が広く用いられている。定電流回路の従来例としては、例えば基準電圧源の電圧を抵抗により変換して定電流を得る回路がある(特許文献1参照)。この従来例の定電流源回路は、基準電圧源内にその順方向電圧温度変化により抵抗の温度変化を補償する、ダイオードもしくはダイオード接続されたトランジスタを設けている。この構成において、抵抗の温度特性に対して、ダイオードまたはトランジスタの温度特性を利用した補償電圧特性を持たせることによって、温度特性を持たない定電流源回路を実現している。 Conventionally, a constant current circuit that outputs a predetermined constant current has been widely used. As a conventional example of a constant current circuit, for example, there is a circuit that obtains a constant current by converting the voltage of a reference voltage source by a resistor (see Patent Document 1). In this conventional constant current source circuit, a diode or a diode-connected transistor that compensates for the temperature change of the resistor by the forward voltage temperature change thereof is provided in the reference voltage source. In this configuration, a constant current source circuit having no temperature characteristic is realized by giving a compensation voltage characteristic using the temperature characteristic of a diode or a transistor to the temperature characteristic of the resistor.

特開平5−235661号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-235661

定電流回路は、例えばスイッチング電源の内蔵発振器、或いはLEDを定電流で駆動する駆動回路など、IC内で温度によらず一定の電流を出力する回路として、極めて有用である。特に、車載装置においては、例えば−40〜+150℃の極めて広い温度範囲で電流値が一定であることが求められる。このため、定電流回路の温度特性のさらなる改善が求められている。 The constant current circuit is extremely useful as a circuit that outputs a constant current regardless of the temperature in the IC, such as a built-in oscillator of a switching power supply or a drive circuit that drives an LED with a constant current. In particular, in an in-vehicle device, the current value is required to be constant in an extremely wide temperature range of, for example, -40 to + 150 ° C. Therefore, further improvement of the temperature characteristics of the constant current circuit is required.

本発明は、出力電流の温度特性のさらなる改善を実現し、動作温度範囲における出力電流精度を向上させることが可能な定電流回路を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a constant current circuit capable of further improving the temperature characteristics of the output current and improving the output current accuracy in the operating temperature range.

本発明は、差動増幅器と、一端が前記差動増幅器の反転入力端に接続され他端が接地された第1抵抗素子と、前記第1抵抗素子の一端にソース又はエミッタが接続されゲート又はベースが前記差動増幅器の出力端に接続された出力用トランジスタと、を含み、前記差動増幅器の非反転入力端の電圧に比例する電流が前記出力用トランジスタを介して前記第1抵抗素子に流れる動作により前記出力用トランジスタのドレイン又はコレクタより定電流を得る定電流出力部と、第1の参照電圧を発生する第1の参照電圧発生部と、コレクタが前記第1の参照電圧発生部に接続された第1の補正用トランジスタと、前記第1の補正用トランジスタのコレクタとエミッタとの間に直列に接続された第2抵抗素子及び第3抵抗素子と、前記第1の補正用トランジスタのベースとコレクタとの間に挿入された補正用抵抗素子と、を含み、前記第2抵抗素子と前記第3抵抗素子との接続ノードを出力参照電圧の出力部とし、前記差動増幅器の非反転入力端に供給する出力参照電圧生成部と、第2の参照電圧を発生する第2の参照電圧発生部と、ベース及びコレクタが短絡されてエミッタが接地され、前記コレクタに一定の電流が流れるように電流源が接続された第2の補正用トランジスタと、を含み、前記第2の参照電圧に応じた電圧の入力を第1入力部、前記第1の補正用トランジスタのエミッタ電圧に応じた電圧の入力を第2入力部、前記第2の補正用トランジスタのコレクタ電圧に応じた電圧の入力を第3入力部とし、前記第1入力部の電圧と、前記第2入力部の電圧と前記第3入力部の電圧のいずれか高い方の電圧との電位差に応じて電流を出力するトランスコンダクタンスアンプと、を備え、前記トランスコンダクタンスアンプの出力電流が前記補正用抵抗素子に流れ、前記補正用抵抗素子に前記トランスコンダクタンスアンプの前記第1入力部の電圧と前記第2または第3入力部の電圧との電位差に応じた補正電圧を発生させる、定電流回路を提供する。 The present invention comprises a differential amplifier, a first resistance element whose one end is connected to the inverting input end of the differential amplifier and whose other end is grounded, and a gate or emitter to which a source or emitter is connected to one end of the first resistance element. A current proportional to the voltage at the non-inverting input end of the differential amplifier includes an output transistor whose base is connected to the output end of the differential amplifier, and a current proportional to the voltage at the non-inverting input end of the differential amplifier reaches the first resistance element via the output transistor. A constant current output unit that obtains a constant current from the drain or collector of the output transistor by a flowing operation, a first reference voltage generation unit that generates a first reference voltage, and a collector are used in the first reference voltage generation unit. The connected first correction transistor, the second resistance element and the third resistance element connected in series between the collector and the emitter of the first correction transistor, and the first correction transistor. A correction resistance element inserted between the base and the collector is included, and the connection node between the second resistance element and the third resistance element is used as an output unit of the output reference voltage, and the differential amplifier is non-inverting. The output reference voltage generator supplied to the input end, the second reference voltage generator that generates the second reference voltage, the base and the collector are short-circuited, the emitter is grounded, and a constant current flows through the collector. A second correction transistor to which a current source is connected is included, and an input of a voltage corresponding to the second reference voltage is input to the first input unit and a voltage corresponding to the emitter voltage of the first correction transistor. Is the second input unit, and the input of the voltage corresponding to the collector voltage of the second correction transistor is the third input unit, the voltage of the first input unit, the voltage of the second input unit, and the second input unit. (3) A transistor conduction amplifier that outputs a current according to a potential difference from the higher voltage of the input unit is provided, and the output current of the transistor conduction amplifier flows through the correction resistance element to flow the correction resistance. Provided to the element is a constant current circuit that generates a correction voltage according to a potential difference between the voltage of the first input unit of the transistor conduction amplifier and the voltage of the second or third input unit.

また、本発明は、上記の定電流回路であって、前記出力参照電圧生成部は、前記第1の補正用トランジスタとなるNPN型トランジスタを有し、前記NPN型トランジスタのエミッタが前記トランスコンダクタンスアンプの第2入力部に接続され、前記NPN型トランジスタのエミッタ及び前記第3抵抗素子に一端が接続され他端が接地された第4抵抗素子と、前記補正用抵抗素子となる第5抵抗素子と、を有し、前記NPN型トランジスタのベースが前記トランスコンダクタンスアンプの出力部に接続される、定電流回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant current circuit, in which the output reference voltage generation unit has an NPN-type transistor serving as the first correction transistor, and the emitter of the NPN-type transistor is the transconductance amplifier. A fourth resistance element connected to the second input portion of the NPN transistor, one end connected to the emitter of the NPN transistor and the other end connected to the grounded third resistance element, and a fifth resistance element to be the correction resistance element. To provide a constant current circuit having the above and connecting the base of the NPN transistor to the output section of the transconductance amplifier.

また、本発明は、上記の定電流回路であって、前記トランスコンダクタンスアンプは、エミッタが共通接続された第3、第4、第5のトランジスタを有し、前記第3のトランジスタのベースを前記第1入力部、前記第4のトランジスタのベースを前記第2入力部、前記第5のトランジスタのベースを前記第3入力部とし、前記第3ないし第5のトランジスタのエミッタは、第1電流源を介してグランドに接続され、前記第4及び第5のトランジスタのコレクタは、互いに接続されて前記トランスコンダクタンスアンプの出力部としてカレントミラー回路の入力に接続され、前記カレントミラー回路の出力が前記第1の補正用トランジスタのベースに接続される、定電流回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant current circuit, wherein the transconductance amplifier has third, fourth, and fifth transistors to which emitters are commonly connected, and the base of the third transistor is the base. The base of the first input unit and the fourth transistor is the second input unit, the base of the fifth transistor is the third input unit, and the emitters of the third to fifth transistors are the first current sources. The collectors of the fourth and fifth transistors are connected to each other and connected to the input of the current mirror circuit as the output unit of the transconductance amplifier, and the output of the current mirror circuit is connected to the input of the current mirror circuit. Provided is a constant current circuit connected to the base of the correction transistor of 1.

また、本発明は、上記の定電流回路であって、前記トランスコンダクタンスアンプは、前記第5のトランジスタが第1所定温度より低温側でオンし、前記第4のトランジスタが前記第1所定温度以上の第2所定温度より高温側でオンし、それぞれのオン時に前記補正用抵抗素子に電流を供給する、定電流回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant current circuit, in which the fifth transistor is turned on at a temperature lower than the first predetermined temperature and the fourth transistor is turned on at a temperature lower than the first predetermined temperature in the transconductance amplifier. Provided is a constant current circuit that is turned on on a higher temperature side than the second predetermined temperature and supplies a current to the correction resistance element at each on.

また、本発明は、上記の定電流回路であって、前記第1電流源は、前記第1の参照電圧を参照電圧として入力し、出力電流を流す抵抗素子として、前記補正用抵抗素子と同じ温度係数を持つ第6抵抗素子を有し、出力電流値が、前記補正用抵抗素子と前記第6抵抗素子の抵抗値の比と、前記第1の参照電圧との積による値に比例した電流値を持つ、定電流回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant current circuit, wherein the first current source is the same as the correction resistance element as a resistance element in which the first reference voltage is input as a reference voltage and an output current is passed. It has a sixth resistance element with a temperature coefficient, and the output current value is a current proportional to the value obtained by the product of the ratio of the resistance values of the correction resistance element and the sixth resistance element to the first reference voltage. Provides a constant current circuit with values.

また、本発明は、上記の定電流回路であって、前記出力参照電圧生成部は、前記第1の補正用トランジスタとなるPNP型トランジスタと、前記PNP型トランジスタのコレクタにコレクタが接続されたNPN型トランジスタと、前記PNP型トランジスタのエミッタに接続される第2電流源と、を有し、前記NPN型トランジスタのエミッタが前記トランスコンダクタンスアンプの第2入力部に接続され、前記NPN型トランジスタのエミッタに一端が接続され他端が接地された第4抵抗素子と、前記NPN型トランジスタのベースとコレクタとの間に挿入された第5抵抗素子と、前記補正用抵抗素子となる第7抵抗素子と、を有し、前記PNP型トランジスタのベースが前記トランスコンダクタンスアンプの出力部に接続される、定電流回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant current circuit, in which the output reference voltage generation unit includes a PNP-type transistor serving as the first correction transistor and an NPN in which a collector is connected to a collector of the PNP-type transistor. It has a type transistor and a second current source connected to the emitter of the PNP type transistor, the emitter of the NPN type transistor is connected to the second input portion of the transconductance amplifier, and the emitter of the NPN type transistor is connected. A fourth resistance element having one end connected to the ground and the other end grounded, a fifth resistance element inserted between the base and collector of the NPN transistor, and a seventh resistance element serving as the correction resistance element. To provide a constant current circuit having the

本発明によれば、定電流回路に使用する抵抗素子の1次の温度係数だけでなく2次の温度係数による出力電流の温度変動を補正することができるため、出力電流の温度特性のさらなる改善を実現し、全動作温度範囲における出力電流精度を向上させることが可能な定電流回路を提供できる。 According to the present invention, it is possible to correct the temperature fluctuation of the output current due to not only the primary temperature coefficient of the resistance element used in the constant current circuit but also the secondary temperature coefficient, so that the temperature characteristics of the output current can be further improved. It is possible to provide a constant current circuit capable of improving the output current accuracy in the entire operating temperature range.

第1の実施形態の定電流回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant current circuit of 1st Embodiment. 実施形態の定電流回路における各部の温度特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows an example of the temperature characteristic of each part in the constant current circuit of an embodiment. 実施形態の定電流回路における出力電流の温度特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows an example of the temperature characteristic of the output current in the constant current circuit of an embodiment. 第2の実施形態の定電流回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant current circuit of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の定電流回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant current circuit of 3rd Embodiment. 比較例の定電流回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant current circuit of the comparative example. 比較例の定電流回路における出力電流の温度特性を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the temperature characteristic of the output current in the constant current circuit of the comparative example.

以下、本発明に係る定電流回路を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the constant current circuit according to the present invention is specifically disclosed (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings.

(本実施形態に至る背景)
一般に、IC等の電子回路デバイスに内蔵される抵抗素子としては、拡散抵抗が用いられる。このため、定電流回路を構成する電子回路デバイスは、温度に対して正の温度係数を持つ場合が多い。定電流回路において、温度に対して一定の電流を得るためには、抵抗素子の温度係数をキャンセルするための回路構成が必要となる。
(Background to this embodiment)
Generally, a diffusion resistor is used as a resistance element built in an electronic circuit device such as an IC. Therefore, the electronic circuit device constituting the constant current circuit often has a positive temperature coefficient with respect to the temperature. In a constant current circuit, in order to obtain a constant current with respect to temperature, a circuit configuration for canceling the temperature coefficient of the resistance element is required.

比較例として、上記特許文献1の図4に示されるような定電流回路を用いて、抵抗素子の温度係数のキャンセル機能について説明する。 As a comparative example, a function of canceling the temperature coefficient of the resistance element will be described using a constant current circuit as shown in FIG. 4 of Patent Document 1.

図6は、比較例の定電流回路の構成を示す回路図である。比較例の定電流回路において、抵抗素子としての抵抗R51の抵抗値とNPN型のトランジスタQN51のベース−エミッタ間電位差Vbeの温度との関係を、以下の(1),(2)式のように仮定する。本明細書では、抵抗RX(Xは任意の整数)の抵抗値をRXで表すものとする。 FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of a constant current circuit of a comparative example. In the constant current circuit of the comparative example, the relationship between the resistance value of the resistor R51 as a resistance element and the temperature of the base-emitter potential difference Vbe of the NPN type transistor QN51 is as shown in the following equations (1) and (2). Suppose. In the present specification, the resistance value of the resistance RX (X is an arbitrary integer) is represented by RX.

R51=R5125・{1+Tc1(T−298)} …(1)
Vbe=Vbe25+α・(T−298) …(2)
R51 = R51 25 · {1 + Tc1 (T-298)} ... (1)
Vbe = Vbe 25 + α ・ (T-298)… (2)

上式において、R5125:25℃でのR51の抵抗値、Tc1:抵抗の1次温度係数、T:ケルビン温度、Vbe25:25℃でのQN51のベース−エミッタ間電位差、α:Vbeの温度変動(−2mV/℃)、である。ここで、抵抗の1次温度係数Tc1は正であるとする。また、2次以上の温度係数は無視している。 In the above equation, the resistance value of R51 at R51 25 : 25 ° C., Tc1: primary temperature coefficient of resistance, T: Kelvin temperature, Vbe 25 : base-emitter potential difference of QN51 at 25 ° C., α: Vbe temperature. Fluctuation (-2 mV / ° C). Here, it is assumed that the primary temperature coefficient Tc1 of the resistance is positive. Moreover, the temperature coefficient of the second order or higher is ignored.

抵抗R52とR53の抵抗値が、抵抗R54の抵抗値に対して十分大きく、トランジスタQN51のコレクタ電流が抵抗R54に流れる電流にほぼ等しいとすると、図6において図中の点Aで示すノードAの電圧Vaは次の(3)式のようになる。 Assuming that the resistance values of the resistors R52 and R53 are sufficiently larger than the resistance value of the resistor R54 and the collector current of the transistor QN51 is substantially equal to the current flowing through the resistor R54, the node A shown by the point A in the figure 6 The voltage Va is as shown in the following equation (3).

Va=Vref1−Vbe・(1−N) …(3) Va = Vref1-Vbe · (1-N) ... (3)

(3)式において、Vref1:基準電圧源Vref1による第1の参照電圧である。また、Nは抵抗R53と抵抗R52+R53の抵抗値の比であり、次の(4)式のようになる。 In equation (3), it is the first reference voltage by Vref1: reference voltage source Vref1. Further, N is the ratio of the resistance values of the resistors R53 and the resistors R52 + R53, and is as shown in the following equation (4).

N=R53/(R52+R53) …(4) N = R53 / (R52 + R53) ... (4)

ノードAの電圧Vaを出力参照電圧として、差動増幅器AMP51とNchMOS型のトランジスタMN51により、抵抗R51の両端に電圧Vaと同じ電圧を発生させる。このとき、トランジスタMN51のドレイン電流である出力電流IOUTは、次の(5)式のように表される。 Using the voltage Va of the node A as the output reference voltage, the differential amplifier AMP51 and the NchMOS type transistor MN51 generate the same voltage as the voltage Va across the resistor R51. At this time, the output current IOUT, which is the drain current of the transistor MN51, is expressed by the following equation (5).

IOUT={Vref1−Vbe・(1−N)}/R51 …(5) IOUT = {Vref1-Vbe · (1-N)} / R51 ... (5)

上記(1),(2)式を用いて、出力電流IOUTを温度Tに関して微分すると、次の(6)式のようになる。 When the output current IOUT is differentiated with respect to the temperature T using the above equations (1) and (2), the following equation (6) is obtained.

Figure 2021189477
Figure 2021189477

ここで、(6)式の分子をゼロにするための係数Nの条件は、以下の(7),(8)式のように求めることができる。 Here, the condition of the coefficient N for making the molecule of the equation (6) zero can be obtained as the following equations (7) and (8).

Figure 2021189477
Figure 2021189477

Figure 2021189477
Figure 2021189477

(8)式のように、抵抗R52と抵抗R53の抵抗値を調整することにより、ノードAの電圧Vaの温度係数は、抵抗R51の温度係数と等しくなり、出力電流IOUTの温度変動を最小にすることができる。 By adjusting the resistance values of the resistance R52 and the resistance R53 as in the equation (8), the temperature coefficient of the voltage Va of the node A becomes equal to the temperature coefficient of the resistance R51, and the temperature fluctuation of the output current IOUT is minimized. can do.

一例として、バイポーラトランジスタの場合、αは約−2mV/℃であり、Vref1=1.25V,Vbe25=0.65Vで、抵抗の1次温度係数Tc1=+0.0013[1/℃]とすると、N=0.429となる。 As an example, in the case of a bipolar transistor, α is about -2 mV / ° C, Vref1 = 1.25V, Vbe 25 = 0.65V, and the primary temperature coefficient of resistance Tc1 = + 0.0013 [1 / ° C.]. , N = 0.429.

上述した(1)式においては、抵抗の2次以上の温度係数を無視したが、抵抗R51に使用する抵抗の特性によっては2次の温度係数が無視できない場合がある。特に、車載装置などの広い温度範囲で高精度の定電流出力が要求される用途では、2次の温度係数を考慮する必要がある。抵抗の2次の温度係数を含めた場合、(1)式は以下の(9)式のようになる。 In the above-mentioned equation (1), the temperature coefficient of the second order or higher of the resistor is ignored, but the temperature coefficient of the second order may not be ignored depending on the characteristics of the resistor used for the resistor R51. In particular, in applications where high-precision constant current output is required over a wide temperature range, such as in-vehicle devices, it is necessary to consider a second-order temperature coefficient. When the second-order temperature coefficient of the resistance is included, the equation (1) becomes the following equation (9).

R51=R5125・{1+Tc1(T−298)
+Tc2(T−298)} …(9)
上式において、Tc2:抵抗の2次温度係数である。
R51 = R51 25 · {1 + Tc1 (T-298)
+ Tc2 (T-298) 2 } ... (9)
In the above equation, Tc2: the secondary temperature coefficient of the resistor.

図7は、比較例の定電流回路における出力電流の温度特性を示す特性図である。図7では、2次の温度係数が正の抵抗素子を抵抗R51に使用した場合の、出力電流IOUTと温度の関係を表したものである。図7に示されるように、高温側と低温側において、抵抗の2次温度係数によって抵抗値が増加し、出力電流IOUTが減少する。抵抗の温度係数に関しては、使用する半導体の製造プロセスにより決まっている場合が多く、2次の温度係数が大きな抵抗を使用せざるを得ない場合がある。 FIG. 7 is a characteristic diagram showing the temperature characteristics of the output current in the constant current circuit of the comparative example. FIG. 7 shows the relationship between the output current IOUT and the temperature when a resistor element having a positive second-order temperature coefficient is used for the resistor R51. As shown in FIG. 7, on the high temperature side and the low temperature side, the resistance value increases due to the secondary temperature coefficient of the resistance, and the output current IOUT decreases. The temperature coefficient of the resistor is often determined by the manufacturing process of the semiconductor to be used, and there are cases where a resistor having a large secondary temperature coefficient has to be used.

本実施形態では、上記事情に鑑み、使用する抵抗素子の2次の温度係数による出力電流の温度変動を補正でき、温度特性をさらに改善することが可能な定電流回路の構成例を示す。 In this embodiment, in view of the above circumstances, a configuration example of a constant current circuit capable of correcting the temperature fluctuation of the output current due to the secondary temperature coefficient of the resistance element to be used and further improving the temperature characteristics is shown.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の定電流回路の構成を示す回路図である。本実施形態の定電流回路10は、定電流出力部11と、トランスコンダクタンスアンプ(gmアンプ)12とを有する。定電流出力部11は、出力用トランジスタとしてのNchMOS型のトランジスタMN1と、差動増幅器AMP1とを有し、トランジスタMN1のゲートが差動増幅器AMP1の出力端と接続され、ソースが差動増幅器AMP1の反転入力端に接続されている。トランジスタMN1のソースとグランドとの間には第1抵抗素子としての抵抗R1が接続され、トランジスタMN1、差動増幅器AMP1、及び抵抗R1による定電流回路が構成される。定電流出力部11は、差動増幅器AMP1の非反転入力端の電圧に比例した電流がトランジスタMN1を介して抵抗R1に流れるように動作する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a constant current circuit according to the first embodiment. The constant current circuit 10 of the present embodiment includes a constant current output unit 11 and a transconductance amplifier (gm amplifier) 12. The constant current output unit 11 has an NchMOS type transistor MN1 as an output transistor and a differential amplifier AMP1, the gate of the transistor MN1 is connected to the output end of the differential amplifier AMP1, and the source is the differential amplifier AMP1. It is connected to the inverting input end of. A resistor R1 as a first resistance element is connected between the source and ground of the transistor MN1, and a constant current circuit is formed by the transistor MN1, the differential amplifier AMP1, and the resistor R1. The constant current output unit 11 operates so that a current proportional to the voltage at the non-inverting input end of the differential amplifier AMP1 flows through the transistor MN1 to the resistor R1.

また、定電流出力部11は、以下に示す出力参照電圧生成部13を備える。出力参照電圧生成部13は、直列接続された抵抗素子としての抵抗R2,R3,R4を有し、抵抗R2に第1の参照電圧発生部としての基準電圧源Vref1が接続され、抵抗R2(第2抵抗素子)と抵抗R3(第3抵抗素子)との接続ノードに差動増幅器AMP1の非反転入力端が接続されている。さらに、第1の補正用トランジスタとしてのNPN型のトランジスタQN1を有し、トランジスタQN1のコレクタが基準電圧源Vref1に接続され、エミッタが抵抗R3と抵抗R4(第4抵抗素子)との接続ノードに接続されている。トランジスタQN1のベースは、カレントミラー回路を構成する一方のPchMOS型のトランジスタMP1のドレインに接続され、トランジスタQN1のベースとコレクタとの間に第5抵抗素子としての抵抗R5が接続されている。 Further, the constant current output unit 11 includes an output reference voltage generation unit 13 shown below. The output reference voltage generation unit 13 has resistors R2, R3, and R4 as resistance elements connected in series, and a reference voltage source Vref1 as a first reference voltage generation unit is connected to the resistance R2, and the resistance R2 (first). The non-inverting input end of the differential amplifier AMP1 is connected to the connection node between the resistor R3 (third resistor element) and the resistor R3 (second resistor element). Further, it has an NPN type transistor QN1 as a first correction transistor, a collector of the transistor QN1 is connected to a reference voltage source Vref1, and an emitter is connected to a connection node between a resistor R3 and a resistor R4 (fourth resistance element). It is connected. The base of the transistor QN1 is connected to the drain of one PchMOS type transistor MP1 constituting the current mirror circuit, and a resistor R5 as a fifth resistance element is connected between the base of the transistor QN1 and the collector.

定電流出力部11は、抵抗R2と抵抗R3との接続ノードであるノードAにおける電圧Vaを出力参照電圧として、差動増幅器AMP1とトランジスタMN1により、抵抗R1の両端に電圧Vaと同じ電圧を発生させ、定電流の出力電流IOUTを得る。出力電流IOUTは、上述した(5)式と同様に、次の(10)式で表される。 The constant current output unit 11 uses the voltage Va at the node A, which is the connection node between the resistor R2 and the resistor R3, as the output reference voltage, and generates the same voltage as the voltage Va across the resistor R1 by the differential amplifier AMP1 and the transistor MN1. And obtain a constant current output current IOUT. The output current IOUT is expressed by the following equation (10) in the same manner as the equation (5) described above.

IOUT={Vref1−Vbe・(1−N)}/R1 …(10) IOUT = {Vref1-Vbe · (1-N)} / R1 ... (10)

トランスコンダクタンスアンプ12は、NPN型のトランジスタQN3,QN4,QN5と、PNP型のトランジスタQP1,QP2,QP3と、電流源I1,I2,I3,I4とを有して構成される。また、トランスコンダクタンスアンプ12は、第2の参照電圧発生部としての基準電圧源Vref2と、第2の補正用トランジスタとしてのNPN型のトランジスタQN2とを有し、基準電圧源Vref2による第2の参照電圧Vref2と、トランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2又はトランジスタQN1のエミッタ電圧Ve1との比較によってトランジスタQN3〜QN5の動作をオンオフする。 The transconductance amplifier 12 includes NPN type transistors QN3, QN4, QN5, PNP type transistors QP1, QP2, QP3, and current sources I1, I2, I3, I4. Further, the transconductance amplifier 12 has a reference voltage source Vref2 as a second reference voltage generating unit and an NPN type transistor QN2 as a second correction transistor, and is referred to by the reference voltage source Vref2. The operation of the transistors QN3 to QN5 is turned on and off by comparing the voltage Vref2 with the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 or the emitter voltage Ve1 of the transistor QN1.

トランスコンダクタンスアンプ12において、電流源I2,I3,I4と、トランジスタQN3のコレクタと、カレントミラー回路を構成するトランジスタMP1,MP2のソースとに電源VDDが供給される。電流源I2にはトランジスタQP2のエミッタとトランジスタQN4のベースが接続され、トランジスタQP2のベースがトランジスタQN1のエミッタに接続され、トランジスタQP2のコレクタが接地される。電流源I3にはトランジスタQP3のエミッタとトランジスタQN5のベースが接続され、トランジスタQP3のベース及びコレクタがトランジスタQN2のベース及びコレクタと接続され、トランジスタQN2のエミッタが接地される。すなわち、トランジスタQN2は、ベース及びコレクタが短絡されてエミッタが接地され、コレクタに一定の電流が流れるようにトランジスタQP3を介して電流源I3が接続されている。電流源I4にはトランジスタQP1のエミッタとトランジスタQN3のベースが接続され、トランジスタQP1のベースが基準電圧源Vref2に接続され、コレクタが接地される。トランジスタQN4,QN5のコレクタはカレントミラー回路の他方のトランジスタMP2のドレインに接続される。そして、トランジスタQN3,QN4,QN5のエミッタが共通接続され、第1電流源としての電流源I1に接続され、電流源I1の他端がグランドに接続される。 In the transconductance amplifier 12, power supply VDD is supplied to the current sources I2, I3, I4, the collector of the transistor QN3, and the source of the transistors MP1 and MP2 constituting the current mirror circuit. The emitter of the transistor QP2 and the base of the transistor QN4 are connected to the current source I2, the base of the transistor QP2 is connected to the emitter of the transistor QN1, and the collector of the transistor QP2 is grounded. The emitter of the transistor QP3 and the base of the transistor QN5 are connected to the current source I3, the base and collector of the transistor QP3 are connected to the base and collector of the transistor QN2, and the emitter of the transistor QN2 is grounded. That is, in the transistor QN2, the base and collector are short-circuited, the emitter is grounded, and the current source I3 is connected via the transistor QP3 so that a constant current flows through the collector. The emitter of the transistor QP1 and the base of the transistor QN3 are connected to the current source I4, the base of the transistor QP1 is connected to the reference voltage source Vref2, and the collector is grounded. The collectors of the transistors QN4 and QN5 are connected to the drain of the other transistor MP2 in the current mirror circuit. Then, the emitters of the transistors QN3, QN4, and QN5 are commonly connected, connected to the current source I1 as the first current source, and the other end of the current source I1 is connected to the ground.

トランスコンダクタンスアンプ12において、入力部に相当するのはトランジスタQP1,QP2,QP3のベースである。トランジスタQP1〜QP3は入力電圧のレベルシフト回路としての素子であり、これらの素子のベース−エミッタ間電位差Vbeだけ入力電圧を高い電圧にシフトしている。なお、トランジスタQP1,QP2,QP3は、レベルシフト回路が必要なければ設けなくてもよい。よって、実質的には、トランジスタQN3のベースがトランスコンダクタンスアンプ12の第1入力部、トランジスタQN4のベースが第2入力部、トランジスタQN5のベースが第3入力部にそれぞれ相当する。また、トランジスタQN3,QN4,QN5は、バイポーラトランジスタに限定されず、MOSFET、或いは他のスイッチ素子であってもよい。 In the transconductance amplifier 12, the input unit corresponds to the base of the transistors QP1, QP2, and QP3. The transistors QP1 to QP3 are elements as a level shift circuit of the input voltage, and the input voltage is shifted to a high voltage by the base-emitter potential difference Vbe of these elements. The transistors QP1, QP2, and QP3 may not be provided if the level shift circuit is not required. Therefore, substantially, the base of the transistor QN3 corresponds to the first input section of the transconductance amplifier 12, the base of the transistor QN4 corresponds to the second input section, and the base of the transistor QN5 corresponds to the third input section. Further, the transistors QN3, QN4, and QN5 are not limited to bipolar transistors, and may be MOSFETs or other switch elements.

次に、本実施形態の定電流回路10における動作を説明する。 Next, the operation in the constant current circuit 10 of this embodiment will be described.

トランスコンダクタンスアンプ12は、第2の参照電圧Vref2と、トランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2とトランジスタQN1のエミッタ電圧Ve1のどちらか高い側の電圧とを比較する。Vbe2とVe1のいずれか高い方の電圧が第2の参照電圧Vref2よりも高ければ、トランジスタQN4又はQN5のコレクタ電流が流れる。ここで、トランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2が高い場合はトランジスタQN5がオンしてコレクタ電流が流れ、トランジスタQN1のエミッタ電圧Ve1が高い場合はトランジスタQN4がオンしてコレクタ電流が流れる。トランジスタQN4又はQN5のコレクタ電流は、トランジスタMP1及びMP2によるカレントミラー回路で折り返され、基準電圧源Vref1とトランジスタQN1との間に設けられた抵抗R5に流れる。これにより、抵抗R5において補正電圧を発生させる。 The transconductance amplifier 12 compares the second reference voltage Vref2 with the voltage on the higher side of the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 and the emitter voltage Ve1 of the transistor QN1. If the higher voltage of Vbe2 and Ve1 is higher than the second reference voltage Vref2, the collector current of the transistor QN4 or QN5 flows. Here, when the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 is high, the transistor QN5 is turned on and the collector current flows, and when the emitter voltage Ve1 of the transistor QN1 is high, the transistor QN4 is turned on and the collector current flows. The collector current of the transistor QN4 or QN5 is folded back by the current mirror circuit by the transistors MP1 and MP2, and flows through the resistor R5 provided between the reference voltage source Vref1 and the transistor QN1. As a result, a correction voltage is generated in the resistor R5.

図2は、実施形態の定電流回路における各部の温度特性の一例を示す特性図である。図2において、(A)はトランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2とトランジスタQN1のエミッタ電圧Ve1のそれぞれの電圧と温度の関係を示し、(B)はトランジスタMP1のドレイン電流IdMP1の電流と温度の関係を示したものである。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of temperature characteristics of each part in the constant current circuit of the embodiment. In FIG. 2, (A) shows the relationship between the voltage and temperature of the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 and the emitter voltage Ve1 of the transistor QN1, and (B) shows the relationship between the current and temperature of the drain current IdMP1 of the transistor MP1. It shows the relationship.

図2(A)に示すように、トランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2は、電流源I3の電流値が温度によって大きく変動しない場合は、約−2mV/℃の負の温度係数を持ち、温度が上がるにつれて減少していく。一方、トランジスタQN1のエミッタ電圧Ve1は、トランジスタQN1のベース−エミッタ間電位差Vbe1がトランジスタQN2同様に減少していくため、約+2mV/℃の正の温度係数を持ち、温度が上がるにつれて増加していく。 As shown in FIG. 2A, the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 has a negative temperature coefficient of about -2 mV / ° C. and the temperature when the current value of the current source I3 does not fluctuate significantly depending on the temperature. Decreases as the temperature rises. On the other hand, the emitter voltage Ve1 of the transistor QN1 has a positive temperature coefficient of about + 2 mV / ° C. and increases as the temperature rises because the base-emitter potential difference Vbe1 of the transistor QN1 decreases in the same manner as the transistor QN2. ..

上記の温度特性により、動作温度範囲の第1所定温度T1より低温側では、トランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2が第2の参照電圧Vref2よりも高く、トランジスタQN5がON状態となり、電流源I1の電流の一部がトランジスタQN5に流れる。トランジスタQN5のONによって、抵抗R5に電流が流れ、補正電圧が発生する。温度が上がって第1所定温度T1よりも高くなると、トランジスタQN2のベース−エミッタ間電位差Vbe2が減少してトランジスタQN4とトランジスタQN5が共にOFF状態となり、電流源I1の電流が全てトランジスタQN3に流れる。さらに温度が上がり、第2所定温度T2より高温側では、トランジスタQN1のエミッタ電圧Ve1の電圧が増加して第2の参照電圧Vref2よりも大きくなり、トランジスタQN4がON状態となり、電流源I1の電流の一部がトランジスタQN4に流れる。ここで、第1所定温度T1≦第2所定温度T2である。トランジスタQN4のONによって、抵抗R5に電流が流れ、補正電圧が発生する。 Due to the above temperature characteristics, on the lower temperature side than the first predetermined temperature T1 in the operating temperature range, the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 is higher than the second reference voltage Vref2, the transistor QN5 is turned on, and the current source I1 A part of the current flows through the transistor QN5. When the transistor QN5 is turned on, a current flows through the resistor R5 and a correction voltage is generated. When the temperature rises and becomes higher than the first predetermined temperature T1, the base-emitter potential difference Vbe2 of the transistor QN2 decreases, both the transistor QN4 and the transistor QN5 are turned off, and all the current of the current source I1 flows to the transistor QN3. The temperature rises further, and on the higher temperature side than the second predetermined temperature T2, the voltage of the emitter voltage Ve1 of the transistor QN1 increases and becomes larger than the second reference voltage Vref2, the transistor QN4 is turned on, and the current of the current source I1. A part of the current flows through the transistor QN4. Here, the first predetermined temperature T1 ≦ the second predetermined temperature T2. When the transistor QN4 is turned on, a current flows through the resistor R5 and a correction voltage is generated.

図2(B)に示すように、トランジスタMP1は、トランジスタQN4又はトランジスタQN5がONする低温側又は高温側の場合のみ、ドレイン電流IdMP1が流れる。この結果、動作温度範囲における第1所定温度T1より低温側、及び第2所定温度T2より高温側においては、抵抗R5に電流が流れて補正電圧が発生し、トランジスタQN1のベース電圧Vb1を第1の参照電圧Vref1に比較して引き上げる。 As shown in FIG. 2B, the drain current IdMP1 flows through the transistor MP1 only when the transistor QN4 or the transistor QN5 is on the low temperature side or the high temperature side. As a result, on the lower temperature side than the first predetermined temperature T1 and the higher temperature side than the second predetermined temperature T2 in the operating temperature range, a current flows through the resistor R5 to generate a correction voltage, and the base voltage Vb1 of the transistor QN1 is set to the first. It is raised in comparison with the reference voltage Vref1 of.

図3は、実施形態の定電流回路における出力電流の温度特性の一例を示す特性図である。上述したように、動作温度範囲における所定値よりも低温側及び高温側において、補正電圧を加えることによってトランジスタQN1のベース電圧Vb1が引き上げられ、この引き上げられた電圧分、出力電流IOUTが増加する。これにより、低温側及び高温側における出力電流IOUTの減少を補正することができ、出力電流減少ΔIOUT(T)を抑制できる。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of the temperature characteristics of the output current in the constant current circuit of the embodiment. As described above, the base voltage Vb1 of the transistor QN1 is raised by applying the correction voltage on the lower temperature side and the higher temperature side than the predetermined value in the operating temperature range, and the output current IOUT is increased by the raised voltage. As a result, the decrease in the output current IOUT on the low temperature side and the high temperature side can be corrected, and the decrease in the output current ΔIOUT (T) can be suppressed.

本実施形態によれば、定電流回路における出力部の抵抗R1の2次の温度係数による出力電流IOUTの減少を補正することができる。このため、広い温度範囲において出力電流を高精度に保つことが可能になり、温度特性をさらに改善することができる。また、出力部の抵抗R1に2次の温度係数の大きな抵抗素子を用いることができるため、定電流回路をICに搭載する際に、使用できるプロセスの選択肢が増加し、デバイス設計の自由度が向上する効果も得られる。 According to this embodiment, it is possible to correct the decrease in the output current IOUT due to the second-order temperature coefficient of the resistor R1 of the output unit in the constant current circuit. Therefore, the output current can be maintained with high accuracy in a wide temperature range, and the temperature characteristics can be further improved. Further, since a resistor element having a large second-order temperature coefficient can be used for the resistor R1 of the output unit, the choices of processes that can be used when mounting the constant current circuit on the IC are increased, and the degree of freedom in device design is increased. An improving effect can also be obtained.

(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態の定電流回路の構成を示す回路図である。第2の実施形態は、図1に示した第1の実施形態における電流源I1の他の構成例を示したものである。第1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。定電流出力部11の構成は第1の実施形態と同様である。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the constant current circuit of the second embodiment. The second embodiment shows another configuration example of the current source I1 in the first embodiment shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The configuration of the constant current output unit 11 is the same as that of the first embodiment.

第1の実施形態の定電流回路10では、トランスコンダクタンスアンプのテール電流を電流源I1によって生成する構成となっている。抵抗R5に発生する電位差の最大値は電流源I1の電流値と抵抗R5の抵抗値との積になる。抵抗R5は抵抗素子による温度係数を持ち、さらに電流源I1の電流値も一定のばらつきが生じる。抵抗R5に発生する電位差は、出力電流IOUTの電流値の補正を行うものであり、この電圧が抵抗R5の温度特性によって変動すると、出力電流IOUTの精度に影響を与える。 The constant current circuit 10 of the first embodiment is configured to generate the tail current of the transconductance amplifier by the current source I1. The maximum value of the potential difference generated in the resistor R5 is the product of the current value of the current source I1 and the resistance value of the resistor R5. The resistor R5 has a temperature coefficient due to the resistance element, and the current value of the current source I1 also has a certain variation. The potential difference generated in the resistor R5 corrects the current value of the output current IOUT, and if this voltage fluctuates depending on the temperature characteristics of the resistor R5, it affects the accuracy of the output current IOUT.

第2の実施形態の定電流回路10Aは、上記の抵抗R5の温度特性による電圧変動を改善するための構成を有する。定電流回路10Aのトランスコンダクタンスアンプ12Aは、NchMOS型のトランジスタMN2、差動増幅器AMP2、及び抵抗R6を含む定電流回路と、NchMOS型のトランジスタMN3及びMN4と、PchMOS型のトランジスタMP3及びMP4とを含んで構成されるカレントミラー回路と、を有する。トランジスタMN2、差動増幅器AMP2、及び抵抗R6による定電流回路において電流を生成し、トランジスタMN3,MN4及びトランジスタMP3,MP4によるカレントミラー回路において電流を折り返す構成となっている。抵抗R6は、定電流回路において出力電流を流す第6抵抗素子に相当する。上記の定電流回路及びカレントミラー回路により、電流源I1と同様のテール電流を生成する第1電流源を構成する。差動増幅器AMP2の非反転入力には、基準電圧源Vref1が接続され、基準電圧源Vref1による第1の参照電圧Vref1が差動増幅器AMP2の参照電圧として用いられる。この第1電流源は、出力電流値が、抵抗R5と抵抗R6の抵抗値の比と、第1の参照電圧Vref1との積による値に比例した電流値を持つように構成される。 The constant current circuit 10A of the second embodiment has a configuration for improving the voltage fluctuation due to the temperature characteristic of the resistor R5. The transconductance amplifier 12A of the constant current circuit 10A includes a constant current circuit including an NchMOS type transistor MN2, a differential amplifier AMP2, and a resistor R6, NchMOS type transistors MN3 and MN4, and PchMOS type transistors MP3 and MP4. It has a current mirror circuit configured to include. The current is generated in the constant current circuit by the transistor MN2, the differential amplifier AMP2, and the resistor R6, and the current is folded back in the current mirror circuit by the transistors MN3, MN4 and the transistors MP3, MP4. The resistor R6 corresponds to a sixth resistance element through which an output current flows in a constant current circuit. The constant current circuit and the current mirror circuit described above constitute a first current source that generates a tail current similar to that of the current source I1. A reference voltage source Vref1 is connected to the non-inverting input of the differential amplifier AMP2, and the first reference voltage Vref1 by the reference voltage source Vref1 is used as the reference voltage of the differential amplifier AMP2. The first current source is configured such that the output current value has a current value proportional to the value obtained by the product of the ratio of the resistance values of the resistors R5 and R6 and the first reference voltage Vref1.

定電流回路10Aにおいて、抵抗R5と抵抗R6を同じ種類の抵抗素子で温度係数が同じ抵抗素子で構成する。抵抗R5と抵抗R6の温度特性を同等にすることにより、抵抗R5に発生する電位差の最大値VR5は以下の(11)式で表される。 In the constant current circuit 10A, the resistor R5 and the resistor R6 are composed of the same type of resistance element and the same temperature coefficient. By making the temperature characteristics of the resistor R5 and the resistor R6 equal to each other, the maximum value V R5 of the potential difference generated in the resistor R5 is expressed by the following equation (11).

R5=Vref1・(R5/R6) …(11) VR5 = Vref1 ・ (R5 / R6)… (11)

(11)式において、抵抗R5に発生する電位差は、抵抗R5の抵抗値と抵抗R6の抵抗値との比により決まり、分子分母が同じ温度特性であるため、抵抗R5の温度変動の影響を受けない。よって、抵抗R5において温度に対して安定した補正電圧を得ることができる。また、差動増幅器AMP2の参照電圧を基準電圧源Vref1に取っているため、第1の参照電圧Vref1の増減に対しても、この変動に応じてトランジスタMN2のドレイン電流が増減して、補正電圧の変化を抑えることができる。 In the equation (11), the potential difference generated in the resistance R5 is determined by the ratio of the resistance value of the resistance R5 and the resistance value of the resistance R6, and since the numerator denominator has the same temperature characteristics, it is affected by the temperature fluctuation of the resistance R5. No. Therefore, it is possible to obtain a correction voltage stable with respect to the temperature in the resistor R5. Further, since the reference voltage of the differential amplifier AMP2 is taken as the reference voltage source Vref1, the drain current of the transistor MN2 increases / decreases according to the increase / decrease of the first reference voltage Vref1, and the correction voltage is corrected. It is possible to suppress the change of.

第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、抵抗R5,R6の抵抗素子の温度によるぱらつきの影響を受けることなく、出力電流の精度を保つことができる。このため、抵抗R5に発生する電位差の最大値の変動を抑制でき、広い温度範囲において変動の小さな定電流回路を実現でき、出力電流IOUTの精度をさらに高精度に保つことが可能となる。 According to the second embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the accuracy of the output current can be maintained without being affected by the fluttering due to the temperature of the resistance elements of the resistors R5 and R6. Therefore, the fluctuation of the maximum value of the potential difference generated in the resistor R5 can be suppressed, a constant current circuit having a small fluctuation in a wide temperature range can be realized, and the accuracy of the output current IOUT can be maintained with higher accuracy.

(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態の定電流回路の構成を示す回路図である。第3の実施形態は、負の温度係数を持つ抵抗素子を使用する場合の構成例を示したものである。第1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。トランスコンダクタンスアンプ12の構成は第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the constant current circuit of the third embodiment. The third embodiment shows a configuration example in the case of using a resistance element having a negative temperature coefficient. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The configuration of the transconductance amplifier 12 is the same as that of the first embodiment.

第1及び第2の実施形態の定電流回路10、10Aは、抵抗R1の1次の温度係数が正の場合の回路構成である。抵抗素子としては、ポリシリコン抵抗等の負の温度係数を持つ場合もある。第3の実施形態の定電流回路10Bは、負の温度係数を持つ抵抗素子を抵抗R1等に使用する場合の温度補正を行う構成である。 The constant current circuits 10 and 10A of the first and second embodiments have a circuit configuration in which the first-order temperature coefficient of the resistor R1 is positive. The resistance element may have a negative temperature coefficient such as a polysilicon resistance. The constant current circuit 10B of the third embodiment is configured to perform temperature correction when a resistance element having a negative temperature coefficient is used for the resistance R1 or the like.

定電流回路10Bは、定電流出力部11Bの出力参照電圧生成部13Bにおいて、電源VDDが供給される第2電流源としての電流源I5と、第2の補正用トランジスタとしてのPNP型のトランジスタQP4とを有する。トランジスタQP4は、ベースがカレントミラー回路の一方のトランジスタMP1のドレインに接続され、エミッタが電流源I5に接続され、コレクタが基準電圧源Vref1及びトランジスタQN1のコレクタに接続されている。また、トランジスタQP4のエミッタ−コレクタ間に直列接続された抵抗R2,R3が接続され、抵抗R2,R3同士の接続ノードに差動増幅器AMP1の非反転入力端が接続され、トランジスタQP4のベース−コレクタ間に第7抵抗素子としての抵抗R7が接続される。 In the constant current circuit 10B, in the output reference voltage generation unit 13B of the constant current output unit 11B, the current source I5 as the second current source to which the power supply VDD is supplied and the PNP type transistor QP4 as the second correction transistor. And have. In the transistor QP4, the base is connected to the drain of one of the transistors MP1 in the current mirror circuit, the emitter is connected to the current source I5, and the collector is connected to the reference voltage source Vref1 and the collector of the transistor QN1. Further, resistors R2 and R3 connected in series between the emitter and collector of the transistor QP4 are connected, and the non-inverting input end of the differential amplifier AMP1 is connected to the connection node between the resistors R2 and R3, and the base-collector of the transistor QP4 is connected. A resistor R7 as a seventh resistance element is connected between them.

定電流出力部11Bにおいて、トランジスタQP4のエミッタ−コレクタ間の電位差は、温度が上がるに従って減少していくため、抵抗R2と抵抗R3との接続ノードの電圧は、負の温度係数を持つ。この温度特性を抵抗R1の抵抗素子の温度係数に合わせることにより、温度に対して一定となる出力電流IOUTを得ることができる。 In the constant current output unit 11B, the potential difference between the emitter and the collector of the transistor QP4 decreases as the temperature rises, so that the voltage of the connection node between the resistor R2 and the resistor R3 has a negative temperature coefficient. By matching this temperature characteristic with the temperature coefficient of the resistance element of the resistor R1, it is possible to obtain an output current IOUT that is constant with respect to the temperature.

第3の実施形態によれば、負の温度係数を持つ抵抗素子を使用する場合において、定電流回路における抵抗R1の2次の温度係数による出力電流IOUTの減少を補正することができる。これにより、広い温度範囲において出力電流を高精度に保つことが可能になり、温度特性をさらに改善することができる。 According to the third embodiment, when a resistor element having a negative temperature coefficient is used, it is possible to correct the decrease in the output current IOUT due to the second-order temperature coefficient of the resistor R1 in the constant current circuit. This makes it possible to maintain the output current with high accuracy in a wide temperature range, and further improve the temperature characteristics.

以上説明したように、本実施形態では、定電流の出力電流IOUTを流す第1抵抗素子の温度係数に対して、補正電圧を生成する補正用抵抗素子を有し、この補正用抵抗素子に電流を供給するトランスコンダクタンスアンプを備えている。トランスコンダクタンスアンプは、第2の参照電圧と、第1の補正用トランジスタのエミッタ電圧と第2の補正用トランジスタのコレクタ電圧のいずれか高い方の電圧との電位差に応じて電流を出力し、この出力電流を補正用抵抗素子に流し、補正用抵抗素子に補正電圧を発生させる。これにより、第1所定温度より低温側と第2所定温度より高温側において、トランスコンダクタンスアンプの入力部の電位差に応じた補正電圧が生成され、補正電圧によって高温側及び低温側での出力電流IOUTの減少を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, a correction resistance element that generates a correction voltage with respect to the temperature coefficient of the first resistance element that flows a constant current output current IOUT is provided, and a current is applied to the correction resistance element. It is equipped with a transconductance amplifier that supplies. The transconductance amplifier outputs a current according to the potential difference between the second reference voltage and the higher of the emitter voltage of the first correction transistor and the collector voltage of the second correction transistor. The output current is passed through the correction resistance element to generate a correction voltage in the correction resistance element. As a result, a correction voltage corresponding to the potential difference of the input portion of the transconductance amplifier is generated on the lower temperature side than the first predetermined temperature and on the higher temperature side than the second predetermined temperature, and the output current IOUT on the high temperature side and the low temperature side is generated by the correction voltage. Can be suppressed.

したがって、使用する抵抗素子の1次の温度係数だけでなく、2次の温度係数に関しても、出力電流の温度変動を補正可能となり、温度特性をさらに改善することができる。このため、定電流回路の動作温度範囲全体における出力電流精度を向上させることができ、広い温度範囲で出力電流を一定に保つことが可能な高精度の定電流回路を実現できる。 Therefore, it is possible to correct the temperature fluctuation of the output current not only with respect to the primary temperature coefficient of the resistance element to be used but also with respect to the secondary temperature coefficient, and the temperature characteristics can be further improved. Therefore, the output current accuracy in the entire operating temperature range of the constant current circuit can be improved, and a high-precision constant current circuit capable of keeping the output current constant in a wide temperature range can be realized.

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, which naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood. Further, each component in the above embodiment may be arbitrarily combined as long as the gist of the present invention is not deviated.

本発明は、出力電流の温度特性のさらなる改善を実現し、動作温度範囲における出力電流精度を向上させることができる効果を有し、例えば広い温度範囲で一定電流が要求される定電流回路に有用である。 The present invention has the effect of further improving the temperature characteristics of the output current and improving the output current accuracy in the operating temperature range, and is useful for a constant current circuit that requires a constant current in a wide temperature range, for example. Is.

10,10A,10B:定電流回路
11,11B:定電流出力部
12,12A:トランスコンダクタンスアンプ
13,13B:出力参照電圧生成部
Vref1,Vref2:基準電圧源
I1,I2,I3,I4,I5:電流源
MN1,MN2:トランジスタ(NchMOS型)
MP1,MP2,MP3,MP4:トランジスタ(PchMOS型)
QN1,QN2,QN3,QN4,QN5:トランジスタ(NPN型)
QP1,QP2,QP3,QP4:トランジスタ(PNP型)
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7:抵抗
10, 10A, 10B: Constant current circuit 11, 11B: Constant current output unit 12, 12A: Transconductance amplifier 13, 13B: Output reference voltage generator Vref1, Vref2: Reference voltage source I1, I2, I3, I4, I5: Current source MN1, MN2: Transistor (NchMOS type)
MP1, MP2, MP3, MP4: Transistor (PchMOS type)
QN1, QN2, QN3, QN4, QN5: Transistor (NPN type)
QP1, QP2, QP3, QP4: Transistor (PNP type)
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7: Resistance

Claims (6)

差動増幅器と、一端が前記差動増幅器の反転入力端に接続され他端が接地された第1抵抗素子と、前記第1抵抗素子の一端にソース又はエミッタが接続されゲート又はベースが前記差動増幅器の出力端に接続された出力用トランジスタと、を含み、前記差動増幅器の非反転入力端の電圧に比例する電流が前記出力用トランジスタを介して前記第1抵抗素子に流れる動作により前記出力用トランジスタのドレイン又はコレクタより定電流を得る定電流出力部と、
第1の参照電圧を発生する第1の参照電圧発生部と、コレクタが前記第1の参照電圧発生部に接続された第1の補正用トランジスタと、前記第1の補正用トランジスタのコレクタとエミッタとの間に直列に接続された第2抵抗素子及び第3抵抗素子と、前記第1の補正用トランジスタのベースとコレクタとの間に挿入された補正用抵抗素子と、を含み、前記第2抵抗素子と前記第3抵抗素子との接続ノードを出力参照電圧の出力部とし、前記差動増幅器の非反転入力端に供給する出力参照電圧生成部と、
第2の参照電圧を発生する第2の参照電圧発生部と、ベース及びコレクタが短絡されてエミッタが接地され、前記コレクタに一定の電流が流れるように電流源が接続された第2の補正用トランジスタと、を含み、前記第2の参照電圧に応じた電圧の入力を第1入力部、前記第1の補正用トランジスタのエミッタ電圧に応じた電圧の入力を第2入力部、前記第2の補正用トランジスタのコレクタ電圧に応じた電圧の入力を第3入力部とし、前記第1入力部の電圧と、前記第2入力部の電圧と前記第3入力部の電圧のいずれか高い方の電圧との電位差に応じて電流を出力するトランスコンダクタンスアンプと、
を備え、
前記トランスコンダクタンスアンプの出力電流が前記補正用抵抗素子に流れ、前記補正用抵抗素子に前記トランスコンダクタンスアンプの前記第1入力部の電圧と前記第2または第3入力部の電圧との電位差に応じた補正電圧を発生させる、定電流回路。
A differential amplifier, a first resistance element having one end connected to the inverting input end of the differential amplifier and grounded at the other end, and a source or emitter connected to one end of the first resistance element so that the gate or base is the difference. The operation including an output transistor connected to the output end of the dynamic amplifier and a current proportional to the voltage at the non-inverting input end of the differential amplifier flows through the output transistor to the first resistance element. A constant current output unit that obtains a constant current from the drain or collector of the output transistor,
A first reference voltage generating section that generates a first reference voltage, a first correction transistor in which a collector is connected to the first reference voltage generating section, and a collector and an emitter of the first correction transistor. The second resistance element and the third resistance element connected in series between the two, and the correction resistance element inserted between the base and the collector of the first correction transistor are included. An output reference voltage generation unit that uses the connection node between the resistance element and the third resistance element as the output unit of the output reference voltage and supplies it to the non-inverting input end of the differential amplifier.
For the second correction, the second reference voltage generator that generates the second reference voltage, the base and the collector are short-circuited, the emitter is grounded, and the current source is connected so that a constant current flows through the collector. A first input unit includes a transistor and a voltage input corresponding to the second reference voltage, a second input unit receives a voltage input corresponding to the emitter voltage of the first correction transistor, and the second input unit. The input of the voltage corresponding to the collector voltage of the correction transistor is set as the third input section, and the higher of the voltage of the first input section, the voltage of the second input section, and the voltage of the third input section is used. A transconductance amplifier that outputs a current according to the potential difference between the voltage and
Equipped with
The output current of the transconductance amplifier flows through the correction resistance element, and the correction resistance element receives a potential difference between the voltage of the first input unit of the transconductance amplifier and the voltage of the second or third input unit. A constant current circuit that generates a correction voltage.
請求項1に記載の定電流回路であって、
前記出力参照電圧生成部は、
前記第1の補正用トランジスタとなるNPN型トランジスタを有し、前記NPN型トランジスタのエミッタが前記トランスコンダクタンスアンプの第2入力部に接続され、前記NPN型トランジスタのエミッタ及び前記第3抵抗素子に一端が接続され他端が接地された第4抵抗素子と、前記補正用抵抗素子となる第5抵抗素子と、を有し、前記NPN型トランジスタのベースが前記トランスコンダクタンスアンプの出力部に接続される、定電流回路。
The constant current circuit according to claim 1.
The output reference voltage generator is
It has an NPN transistor to be the first correction transistor, the emitter of the NPN transistor is connected to the second input portion of the transconductance amplifier, and one end to the emitter of the NPN transistor and the third resistance element. Has a fourth resistance element to which the other end is grounded and a fifth resistance element to be the correction resistance element, and the base of the NPN transistor is connected to the output unit of the transconductance amplifier. , Constant current circuit.
請求項1又は2に記載の定電流回路であって、
前記トランスコンダクタンスアンプは、
エミッタが共通接続された第3、第4、第5のトランジスタを有し、前記第3のトランジスタのベースを前記第1入力部、前記第4のトランジスタのベースを前記第2入力部、前記第5のトランジスタのベースを前記第3入力部とし、
前記第3ないし第5のトランジスタのエミッタは、第1電流源を介してグランドに接続され、前記第4及び第5のトランジスタのコレクタは、互いに接続されて前記トランスコンダクタンスアンプの出力部としてカレントミラー回路の入力に接続され、前記カレントミラー回路の出力が前記第1の補正用トランジスタのベースに接続される、定電流回路。
The constant current circuit according to claim 1 or 2.
The transconductance amplifier is
It has third, fourth, and fifth transistors to which emitters are commonly connected, the base of the third transistor is the first input unit, the base of the fourth transistor is the second input unit, and the second. The base of the transistor of 5 is used as the third input unit.
The emitters of the third to fifth transistors are connected to the ground via the first current source, and the collectors of the fourth and fifth transistors are connected to each other to form a current mirror as an output unit of the transconductance amplifier. A constant current circuit that is connected to the input of the circuit and the output of the current mirror circuit is connected to the base of the first correction transistor.
請求項3に記載の定電流回路であって、
前記トランスコンダクタンスアンプは、
前記第5のトランジスタが第1所定温度より低温側でオンし、前記第4のトランジスタが前記第1所定温度以上の第2所定温度より高温側でオンし、それぞれのオン時に前記補正用抵抗素子に電流を供給する、定電流回路。
The constant current circuit according to claim 3.
The transconductance amplifier is
The fifth transistor is turned on on the lower temperature side than the first predetermined temperature, the fourth transistor is turned on on the higher temperature side than the second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, and the correction resistance element is turned on at each on. A constant current circuit that supplies current to the.
請求項3に記載の定電流回路であって、
前記第1電流源は、前記第1の参照電圧を参照電圧として入力し、出力電流を流す抵抗素子として、前記補正用抵抗素子と同じ温度係数を持つ第6抵抗素子を有し、出力電流値が、前記補正用抵抗素子と前記第6抵抗素子の抵抗値の比と、前記第1の参照電圧との積による値に比例した電流値を持つ、定電流回路。
The constant current circuit according to claim 3.
The first current source has a sixth resistance element having the same temperature coefficient as the correction resistance element as a resistance element for inputting the first reference voltage as a reference voltage and passing an output current, and has an output current value. Is a constant current circuit having a current value proportional to the value obtained by the product of the ratio of the resistance values of the correction resistance element and the sixth resistance element to the first reference voltage.
請求項1に記載の定電流回路であって、
前記出力参照電圧生成部は、
前記第1の補正用トランジスタとなるPNP型トランジスタと、前記PNP型トランジスタのコレクタにコレクタが接続されたNPN型トランジスタと、前記PNP型トランジスタのエミッタに接続される第2電流源と、を有し、前記NPN型トランジスタのエミッタが前記トランスコンダクタンスアンプの第2入力部に接続され、前記NPN型トランジスタのエミッタに一端が接続され他端が接地された第4抵抗素子と、前記NPN型トランジスタのベースとコレクタとの間に挿入された第5抵抗素子と、前記補正用抵抗素子となる第7抵抗素子と、を有し、前記PNP型トランジスタのベースが前記トランスコンダクタンスアンプの出力部に接続される、定電流回路。
The constant current circuit according to claim 1.
The output reference voltage generator is
It has a PNP type transistor to be the first correction transistor, an NPN type transistor in which a collector is connected to the collector of the PNP type transistor, and a second current source connected to the emitter of the PNP type transistor. A fourth resistance element in which the emitter of the NPN transistor is connected to the second input portion of the transconductance amplifier, one end is connected to the emitter of the NPN transistor and the other end is grounded, and the base of the NPN transistor. It has a fifth resistance element inserted between the collector and a seventh resistance element serving as the correction resistance element, and the base of the PNP type transistor is connected to the output unit of the transconductance amplifier. , Constant current circuit.
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