JP2525346B2 - 定電流源回路を有する差動増幅回路 - Google Patents

定電流源回路を有する差動増幅回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 定電流源回路に関し、特にＰチャンネルMOSトランジ
スタおよびＮチャンネルMOSトランジスタ等のしきい値
電圧の温度特性等を利用して所定の温度係数を有する定
電流源回路部を構成し、所望の温度特性を有する電流出
力を得るようにした定電流源回路を有する差動増幅回路
に関し記述される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は定電流源回路を有する差動増幅回路に関す
る。本発明による回路は例えば計算機回路用のエミッタ
カップルドロジック回路等に用いられる。
〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕
例えば、ECL（エミッタカップルドロジック）回路に
おいては、定電流源回路が用いられるが、この定電流源
回路の電流は通常電源電圧の変動に対してはかなり安定
化されているが、温度変化に対する安定度は必ずしも充
分でない場合がある。特に、多数のECL回路が多段接続
された場合には定電流源回路の電流がわずかに変動して
も出力信号の論理レベルの電圧が変動し電圧マージンが
少なくなる。
従来、ECL回路等に用いられる定電流源回路は例えば
ダイオードの順方向電圧あるいはバイポーラトランジス
タのベースエミッタ間電圧の温度特性を利用して出力電
流の温度特性を補償していた。あるいは、MOSトランジ
スタを用いた定電流回路においては、負帰還回路を用い
ることによって出力電流を安定化していた。
しかしながら、これらの従来形の定電流源回路におい
ては、出力電流の温度係数を所望の値に設定することが
極めて困難であるという問題点があった。
本発明の目的は、前述の従来形における問題点に鑑
み、所定の温度係数を有する定電流源回路部の出力を合
成するという構想に基づき、定電流源における定電流の
決定要素として正の温度係数をもった電流要素と負の温
度係数をもった電流要素の２値を組合わせることにより
３値の状態を生成し得るようにし、システムインタフェ
イス回路の温度特性をシステムインタフェイス系全体と
してマッチングがとれるような最適なものとし、それに
より出力電流の温度特性を所望の特性に設定できるよう
にした定電流源回路を有する差動増幅回路を得ることに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、ドレインが負荷を介して電源に接
続され、ゲートが入力信号を受け、ソースが共通接続さ
れた一対のMOSトランジスタと、該共通ソース側に接続
された第１および第２の定電流源回路とを備え、該第１
の定電流源回路は正の温度係数を有し、該第２の定電流
源回路は負の温度係数を有することにより、該定電流源
回路の出力電流が所定の温度特性を有することを特徴と
する定電流源回路を有する差動増幅回路、が提供され
る。
〔実施例〕
本発明による定電流源回路を有する差動増幅回路の原
理が第１図を参照しつつ説明される。第１図の回路は、
カレントスイッチまたは差動増幅器等の差動回路A1、差
動回路A1の共通エミッタあるいは共通ソースと電源VSS
間に挿入されたMOSトランジスタQ1およびQ2の並列回
路、トランジスタQ1のゲートに接続された第１の定電流
源回路部CS1、そしてトランジスタQ2のゲートに接続さ
れた第２の定電流源回路部CS2を具備する。なお、定電
流源回路部CS1およびCS2はそれぞれトランジスタQ1およ
びQ2と組み合わされて定電流源回路を構成してもよく、
あるいは各トランジスタQ1およびQ2のゲートにそれぞれ
の出力電流に対応する制御電圧を供給してもよい。
第１の定電流源回路が正の温度係数を、第２の定電流
源回路が負の温度係数を有するようにすることができ
る。
その場合には、トランジスタQ1のドレイン電流IS1は
正の温度係数を有する定電流源回路部CS1によって制御
されるから、第２図に示すように正の温度係数を有す
る。また、トランジスタQ2のドレイン電流IS2は負の温
度係数を有する定電流源回路部CS2によって制御される
から負の温度係数を有する。したがって、これらの各電
流IS1およびIS2をトランジスタQ1およびQ2によって構成
される電流合成回路によって合成することにより第２図
に示すように温度係数０の出力電流ISを得ることができ
る。
第３図は、本発明の１実施例としての定電流源回路を
有する差動増幅回路の構成を示す。同図の回路は、ソー
スが共通接続された差動トランジスタQ3およびQ4と負荷
抵抗R1およびR2を有する差動回路A1、トランジスタQ3お
よびQ4の共通ソースに接続された負の温度係数を有する
定電流源回路部CS2を構成するＮチャンネルMOSトランジ
スタQ5およびQ6と抵抗R3,R4、正の温度係数を有する定
電流源回路部CS1を構成するＮチャンネルMOSトランジス
タQ8、ＰチャンネルMOSトランジスタQ9およびQ10と抵抗
R5およびR6、および電流合成回路を構成するＮチャンネ
ルMOSトランジスタQ7を具備する。なお、トランジスタQ
5は電流合成回路の１部としておよび負の温度係数を有
する定電流源回路CS2の１部として用いられている。な
お、第３図回路においては高電位電源VCCおよび低電位
電源VSSが用いられる。
第３図の回路においては、定電流源回路CS1のＰチャ
ンネルMOSトランジスタQ9およびQ10のしきい値特性は、
第４図（ａ）に示されるように、温度が上昇すると同じ
ゲート電圧VGに対してドレイン電流IDが増加する。すな
わちゲートのしきい値電圧が低下する傾向を有する。し
たがって温度上昇に伴い抵抗R5を流れる電流が増加し、
トランジスタQ8を流れる電流も増加する。トランジスタ
Q8とトランジスタQ7とはカレントミラー回路を構成して
いるから、トランジスタQ7を流れる電流IS1も温度上昇
に伴い増加する。このため、定電流回路部CS1は温度上
昇に応じて差動回路の出力電圧Vo1およびVo2の電位を下
げる方向に作用する。
一方、定電流源回路CS2においては、ＮチャンネルMOS
トランジスタQ6等のしきい値特性は、第４図（ｂ）に示
すように、温度上昇に応じてゲート電圧のしきい値が低
くなり抵抗R4を流れる電流すなわち定電流源回路部CS2
の出力電流IS2が減少する。すなわち、定電流源回路部C
S2は温度上昇に応じて差動回路の出力電圧Vo1およびVo2
を上昇させる方向に作用する。
定電流源回路CS1は正の温度係数を有し、定電流源回
路CS2は負の温度係数を有する。定電流源回路CS1と定電
流源回路CS2を組合わせることにより、出力電流の温度
係数を0,＋，−の３値のいずれかへ調整することが可能
である。
このような２つの定電流源回路部CS1およびCS2の出力
電流IS1およびIS2を合成して出力電流ISを生成すること
により、定電流源回路の温度特性を完全に補償すること
が可能になる。また、トランジスタQ7とQ8のgm比を変え
ること等により任意の温度係数を有する定電流源回路を
構成できることは明らかである。
なお、第３図の回路において、各定電流源回路部CS1
およびCS2のトランジスタQ9およびQ10、およびトランジ
スタQ5およびQ6はそれぞれ負帰還回路を構成しているか
ら電源電圧VCC等の変動に対しても出力電流IS1およびIS
2が安定化されていることは明らかである。
〔発明の効果〕
このように、本発明によれば、定電流源における定電
流の決定要素として正の温度係数をもった電流要素と負
の温度係数をもった電流要素の２値を組合わせることに
より３値の状態を生成することができ、システムインタ
フェイス回路の温度特性をシステムインタフェイス系全
体としてマッチングがとれるような最適なものとするこ
とができ、所定の温度係数を有する定電流源回路部によ
って電流出力を得ることができ、ECL回路等の回路の特
性および使用条件等に応じて所望の温度係数を有する出
力電流を出力する定電流源回路を有する差動増幅回路を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わる定電流源回路を有する差動増幅
回路の原理を説明するためのブロック回路図、第２図は
第１図の回路の特性を示すグラフ、第３図は本発明の１
実施例に係わる定電流源回路を示す電気回路図、第４図
（ａ）および（ｂ）は第３図の回路の動作を説明するた
めのグラフ、である。 A1:差動回路、 CS1:正の温度係数を有する定電流源回路部、 CS2:負の温度係数を有する定電流源回路部、 Q1,Q2,…,Q10:MOSトランジスタ、 R1,R2,…,R6:抵抗。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ドレインが負荷を介して電源に接続され、
    ゲートが入力信号を受け、ソースが共通接続された一対
    のMOSトランジスタと、該共通ソース側に接続された第
    １および第２の定電流源回路とを備え、該第１の定電流
    源回路は正の温度係数を有し、該第２の定電流源回路は
    負の温度係数を有することにより、該定電流源回路の出
    力電流が所定の温度特性を有することを特徴とする定電
    流源回路を有する差動増幅回路。
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