JP2910003B2 - Low voltage operation temperature stability characteristic current source circuit - Google Patents

Low voltage operation temperature stability characteristic current source circuit

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、低電圧動作を必要とす
る民生用、産業用等機器に使用されるIC(集積回路)
内部の温度安定特性定電流源を供給する低電圧動作温度
安定特性電流源回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an IC (integrated circuit) used for consumer or industrial equipment requiring low voltage operation.
The present invention relates to a low-voltage operation temperature stability characteristic current source circuit for supplying an internal temperature stability characteristic constant current source.

【0002】[0002]

【従来の技術】温度に対して安定な定電流源(温度安定
特性定電流源)は、低電圧動作が必要とされる。この理
由は、積分回路等の積分レンジを一定にし、回路的な飽
和を起こさないようにするため等である。この様な定電
流源は、例えば、カメラ用IC等に多く使用され、他に
も多くの用途が考えられ、応用範囲は広い。図2に、温
度安定特性定電流源の従来回路の一例を示す。図2の回
路は、電流源10の電流Is を利用して温度に対して安
定な出力電流Iout 得るものである。Q14、Q15、
Q17、Q18はPNP型トランジスタであって、これ
らのエミッタは+電源に接続される。また、Q11、Q
12、Q13、Q16はNPN型トランジスタであっ
て、Q11のエミッタは直接、Q12、Q13のエミッ
タは抵抗R13を介して、Q16のエミッタは抵抗12
を介してそれぞれ接地される。電流源10の出力は抵抗
R11とトランジスタQ12のベースに接続され、該抵
抗R11はトランジスタQ11のコレクタ及びベースに
接続され、該トランジスタQ11のエミッタは直接接地
される。トランジスタQ12のコレクタは、トランジス
タQ14のコレクタ及びベースとトランジスタQ15の
ベースに接続される。トランジスタQ13のコレクタは
トランジスタQ15のコレクタとトランジスタQ16の
ベースに接続される。トランジスタQ13のベースとQ
16のエミッタが、トランジスタQ16のコレクタとQ
17のコレクタ及びべース、Q18のベースがそれぞれ
接続される。
2. Description of the Related Art A constant current source which is stable with respect to temperature (a constant current source having temperature stable characteristics) requires a low voltage operation. The reason for this is to make the integration range of the integration circuit or the like constant so as not to cause circuit saturation. Such a constant current source is widely used, for example, for camera ICs, and has many other applications, and has a wide application range. FIG. 2 shows an example of a conventional circuit of a constant current source having a temperature stable characteristic. The circuit shown in FIG. 2 uses the current Is of the current source 10 to obtain a stable output current Iout with respect to temperature. Q14, Q15,
Q17 and Q18 are PNP transistors whose emitters are connected to a + power supply. Q11, Q
12, Q13 and Q16 are NPN transistors, the emitter of Q11 is directly connected to the emitter of Q12 and Q13 via a resistor R13, and the emitter of Q16 is connected to a resistor 12
Are grounded respectively. The output of current source 10 is connected to resistor R11 and the base of transistor Q12, which is connected to the collector and base of transistor Q11, whose emitter is directly grounded. The collector of transistor Q12 is connected to the collector and base of transistor Q14 and the base of transistor Q15. The collector of transistor Q13 is connected to the collector of transistor Q15 and the base of transistor Q16. The base of transistor Q13 and Q
The emitter of the transistor Q16 is connected to the collector of the transistor Q16.
A collector and a base of 17 and a base of Q18 are connected respectively.

【0003】前記トランジスタQ11のベース−エミッ
タ間電圧の温度特性Vbeは、ほぼ−2mV/度C(約−
3300ppm/度C)であり、抵抗R11の両端電圧
の温度特性は+3300ppm/度Cである。従って、
これらの温度特性が相殺し合って温度に対して安定な電
圧Vref 作る。また、図2の回路の出力電流Iout は、
次式(1)で表わされる。 Iout =Vref /R12 ・・・(1) (1)式において出力電流Iout は温度に対して安定で
ある。
The temperature characteristic Vbe of the base-emitter voltage of the transistor Q11 is approximately -2 mV / degree C (approximately-
3300 ppm / degree C), and the temperature characteristic of the voltage between both ends of the resistor R11 is +3300 ppm / degree C. Therefore,
These temperature characteristics cancel each other to produce a voltage Vref that is stable with respect to temperature. The output current Iout of the circuit of FIG.
It is represented by the following equation (1). Iout = Vref / R12 (1) In equation (1), the output current Iout is stable with respect to temperature.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の温度安定特性電流源回路には、最低動作電圧が約
1.5V程度必要になるため、例えば、電池の電圧が1
Vまで低下したときに動作が不可能になってしまうとい
う問題点がある。なお、図3に、IC回路で一般的に用
いられる、絶対温度に比例する定電流の供給回路(絶対
温度比例定電流源回路)を示す。図3においてQ24〜
Q27はPNP型トランジスタであり、いずれもベース
が共通に接続され、かつ各エミッタは抵抗R23〜R2
5を介して+電源に接続される。また、Q21〜Q23
はNPN型トランジスタである。トランジスタQ21の
コレクタ及びベースはトランジスタQ24のコレクタに
接続され、エミッタは抵抗R21を介して接地される。
トランジスタQ22のコレクタはトランジスタQ25の
コレクタに接続され、エミッタは接地される。トランジ
スタQ23のコレクタはトランジスタQ26のベース及
びコレクタに接続され、エミッタは抵抗R22を介して
接地される。この定電流回路の特徴は、低い電圧(約1
V弱程度)まで動作することと、電源電圧の変動の影響
を、アーリー効果のキャンセルにより、受けないことで
ある。しかしながら、従来の温度安定特性定電流源回路
にこのような絶対温度比例定電流源回路を前記電流源1
0として用いたとしても、最低動作電圧は依然として
1.5V程度と変わらず、前記問題点は解消されない。
However, the above-mentioned conventional temperature stable characteristic current source circuit requires a minimum operating voltage of about 1.5 V.
There is a problem that operation becomes impossible when the voltage drops to V. FIG. 3 shows a circuit for supplying a constant current proportional to the absolute temperature (an absolute temperature proportional constant current source circuit) generally used in an IC circuit. In FIG.
Q27 is a PNP transistor whose base is connected in common, and each emitter is connected to a resistor R23 to R2.
5 is connected to the + power supply. In addition, Q21 to Q23
Is an NPN transistor. The collector and base of transistor Q21 are connected to the collector of transistor Q24, and the emitter is grounded via resistor R21.
The collector of transistor Q22 is connected to the collector of transistor Q25, and the emitter is grounded. The collector of transistor Q23 is connected to the base and collector of transistor Q26, and the emitter is grounded via resistor R22. This constant current circuit is characterized by a low voltage (about 1
(Approximately V), and the effect of fluctuations in the power supply voltage is not affected by the cancellation of the Early effect. However, such an absolute temperature proportional constant current source circuit is added to the current source 1 in the conventional temperature stable characteristic constant current source circuit.
Even if it is used as 0, the minimum operating voltage is still about 1.5 V, and the above problem is not solved.

【0005】本発明は、前記従来の問題点を解消すべく
なされたものであって、絶対温度比例定電流源を利用し
て、約1V弱の電源電圧まで動作を行うことができ、か
つ、温度に対して安定な、更に言えば電源電圧の変動に
対して安定な、ICの動作電圧低下に応え得る低電圧動
作温度安定特性電流源回路を提供することを課題とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can operate up to a power supply voltage of less than about 1 V using an absolute temperature proportional constant current source. An object of the present invention is to provide a low-voltage operating temperature stable characteristic current source circuit that is stable with respect to temperature, more specifically, stable against fluctuations in power supply voltage, and that can respond to a decrease in the operating voltage of an IC.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、絶対温度比例
特性を持った電流源に、コレクタが接続されたNPN型
の第一のトランジスタとベースが接続されたNPN型の
第六のトランジスタと、前記第一のトランジスタのベー
スに、ベースおよびコレクタが接続されたNPN型の第
二のトランジスタとコレクタが接続されたPNP型の第
三のトランジスタと、前記第三のトランジスタのベース
に、ベース及びコレクタが接続されたPNP型の第四の
トランジスタとベースが接続されたPNP型の第五のト
ランジスタと、前記第二のトランジスタのコレクタと接
地間に接続された第一の抵抗とを備え、第四のトランジ
スタのコレクタと第六のトランジスタのコレクタが接続
され、第一及び第二のトランジスタのエミッタは接地さ
れ、第六のトランジスタは第六の抵抗を介して接地さ
れ、第三、第四及び第五のトランジスタのエミッタはそ
れぞれ第三、第四及び第五の抵抗を介してプラス電源に
接続された構成を有することにより、前記課題を解決す
るものである。
According to the present invention, there is provided an NPN type first transistor having a collector connected to a current source having an absolute temperature proportional characteristic, and an NPN type sixth transistor having a base connected thereto. An NPN-type second transistor having a base and a collector connected to the base of the first transistor, a PNP-type third transistor having a collector connected thereto, and a base and a base connected to the third transistor. A fourth transistor of a PNP type having a collector connected thereto, a fifth transistor of a PNP type having a base connected thereto, and a first resistor connected between the collector of the second transistor and ground; The collectors of the fourth transistor and the sixth transistor are connected, the emitters of the first and second transistors are grounded, and the sixth transistor is connected. Is connected to the positive power supply via the third, fourth and fifth resistors, respectively, by having a configuration in which the star is grounded via a sixth resistor and the emitters of the third, fourth and fifth transistors are respectively connected via the third, fourth and fifth resistors. This is to solve the above-mentioned problem.

【0007】[0007]

【作用】本発明の構成によれば、約1V弱程度の電源電
圧で動作し、温度に対して安定な定電流源回路を実現す
ることができ、更に言えば電源電圧の変動に対して安定
な、ICの動作電圧低下に応え得る。
According to the structure of the present invention, a constant current source circuit which operates at a power supply voltage of about 1 V or less and is stable with respect to temperature can be realized. It can respond to a decrease in the operating voltage of the IC.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図1に示す本発明の実施例について説
明する。図1の実施例は、絶対温度比例特性を持った電
流源10に、コレクタが接続されたNPN型の第一のト
ランジスタQ1とベースが接続されたNPN型の第六の
トランジスタQ6と、前記第一のトランジスタQ1のベ
ースに、ベースおよびコレクタが接続されたNPN型の
第二のトランジスタQ2とコレクタが接続されたPNP
型の第三のトランジスタQ3と、前記第三のトランジス
タQ3のベースに、ベース及びコレクタが接続されたP
NP型の第四のトランジスタQ4とベースが接続された
PNP型の第五のトランジスタQ5と、前記第二のトラ
ンジスタQ2のコレクタと接地間に接続された抵抗R1
とを備え、第四のトランジスタQ4のコレクタと第六の
トランジスタQ6のコレクタが接続され、第一及び第二
のトランジスタQ1及びQ2のエミッタは接地され、第
六のトランジスタQ6はシリーズ抵抗R6を介して接地
され、第三、第四及び第五のトランジスタQ3、Q4及
びQ5のエミッタはそれぞれシリーズ抵抗R3、R4及
びR5を介してプラス電源に接続された構成を有する低
電圧動作温度安定特性電流源回路である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described below. In the embodiment shown in FIG. 1, an NPN-type first transistor Q1 whose collector is connected to a current source 10 having an absolute temperature proportional characteristic, an NPN-type sixth transistor Q6 whose base is connected, NPN-type second transistor Q2 having a base and a collector connected to the base of one transistor Q1 and PNP having a collector connected thereto
Type third transistor Q3, and a P transistor having a base and a collector connected to the base of the third transistor Q3.
A NP-type fifth transistor Q5 having a base connected to the NP-type fourth transistor Q4, and a resistor R1 connected between the collector of the second transistor Q2 and ground.
The collector of the fourth transistor Q4 and the collector of the sixth transistor Q6 are connected, the emitters of the first and second transistors Q1 and Q2 are grounded, and the sixth transistor Q6 is connected via a series resistor R6. Low voltage operating temperature stable characteristic current source having a configuration in which the emitters of the third, fourth and fifth transistors Q3, Q4 and Q5 are connected to a positive power supply via series resistors R3, R4 and R5, respectively. Circuit.

【0009】電流源10は、絶対温度比例の電流Is を
供給する。電流源10は前記図3のものを用いており、
まず、この電流源10から説明する。図3の電流源10
のトランジスタQ21とQ22の面積比を10倍にする
と,抵抗R21の両端に発生する電圧VRは次式(2)
で表される。 VR=(kT/q)ln(I/Is)−(kT/q)ln((I/10)/Is ) =(kT/q)ln10 ・・・(2) 従って、抵抗R21に流れる電流Iは、 I=VR/R21=(kT/qR)ln 10 ・・・(3) となる。この電流Iの温度特性は、 (dI/dT)=(k/qR)ln10=(I/T)・・・(4) となり、T=300度Kで約+3300ppm/度Cと
なる(絶対温度比例)。
The current source 10 supplies a current Is proportional to absolute temperature. The current source 10 uses the one shown in FIG.
First, the current source 10 will be described. Current source 10 of FIG.
If the area ratio between the transistors Q21 and Q22 is made ten times, the voltage VR generated at both ends of the resistor R21 becomes the following equation (2)
It is represented by VR = (kT / q) ln (I / Is)-(kT / q) ln ((I / 10) / Is) = (kT / q) ln10 (2) Therefore, the current I flowing through the resistor R21 is obtained. Is as follows: I = VR / R21 = (kT / qR) ln 10 (3) The temperature characteristic of this current I is as follows: (dI / dT) = (k / qR) ln10 = (I / T) (4), and becomes about +3300 ppm / degree C at T = 300 degree K (absolute temperature Proportional).

【0010】図1の低電圧動作温度安定特性電流源回路
でトランジスタQ2に流れる電流I1と抵抗R1に流れ
るI2が、等しくなるように抵抗R1の値を選ぶと、電
流I2は、 I2=Vbe(Q2)/R1 ・・・(5) となる。但し、Vbe(Q2)はトランジスタQ2のベー
ス−エミッタ間電圧である。従って、電流I2は、電圧
Vbe(Q2)に比例(約ー3300ppm/度C)する
電流となる。出力電流Iout =I1+I2であるから,
電流I1とI2の温度特性が相殺され、結局温度に対し
て安定な出力電流Iout を得ることができる。しかも,
図1の構成では約1V弱の電圧で動作が可能となる。ま
た、トランジスタQ1とQ2のコレクタ−エミッタ間電
圧Vceが約1Vbe(Q2)であることからアーリー効果
がキャンセルされ、出力電流Iout は電源電圧の変動に
対しても安定である。
When the value of the resistor R1 is selected such that the current I1 flowing through the transistor Q2 and the current I2 flowing through the resistor R1 are equal in the low voltage operating temperature stable characteristic current source circuit of FIG. 1, the current I2 becomes I2 = Vbe ( Q2) / R1 (5) Here, Vbe (Q2) is a base-emitter voltage of the transistor Q2. Therefore, the current I2 is a current proportional to the voltage Vbe (Q2) (about -3300 ppm / degree C). Since the output current Iout = I1 + I2,
As a result, the temperature characteristics of the currents I1 and I2 cancel each other, so that a stable output current Iout can be obtained with respect to temperature. Moreover,
In the configuration of FIG. 1, operation is possible at a voltage of about 1 V or less. Further, since the collector-emitter voltage Vce of the transistors Q1 and Q2 is about 1 Vbe (Q2), the Early effect is cancelled, and the output current Iout is stable against fluctuations in the power supply voltage.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
約1V弱程度の電源電圧で動作し、温度に対して安定な
定電流源回路を実現することができ、更に言えば電源電
圧の変動に対して安定な、ICの動作電圧低下の要請に
応え得るという優れた効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
It operates at a power supply voltage of about 1 V or less, and can realize a constant current source circuit that is stable with respect to temperature. The excellent effect of obtaining is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の実施例の電流源回路の説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a current source circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は実施例の絶対温度比例定電流源の説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an absolute temperature proportional constant current source according to the embodiment.

【図3】図3は従来の温度安定定電流源回路の説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional temperature stable constant current source circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電流源 Q1、Q2、Q6 NPN型トランジスタ Q3、Q4、Q5 PNP型トランジスタ R1〜R6 抵抗 Reference Signs List 10 current sources Q1, Q2, Q6 NPN transistors Q3, Q4, Q5 PNP transistors R1 to R6 Resistance

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶対温度比例特性を持った電流源に、コ
レクタが接続されたNPN型の第一のトランジスタとベ
ースが接続されたNPN型の第六のトランジスタと、前
記第一のトランジスタのベースに、ベースおよびコレク
タが接続されたNPN型の第二のトランジスタとコレク
タが接続されたPNP型の第三のトランジスタと、前記
第三のトランジスタのベースに、ベース及びコレクタが
接続されたPNP型の第四のトランジスタとベースが接
続されたPNP型の第五のトランジスタと、前記第二の
トランジスタのコレクタと接地間に接続された第一の抵
抗とを備え、第四のトランジスタのコレクタと第六のト
ランジスタのコレクタが接続され、第一及び第二のトラ
ンジスタのエミッタは接地され、第六のトランジスタは
第六の抵抗を介して接地され、第三、第四及び第五のト
ランジスタのエミッタはそれぞれ第三、第四及び第五の
抵抗を介してプラス電源に接続された構成を有すること
を特徴とする低電圧動作温度安定特性電流源回路。
An NPN-type first transistor having a collector connected to a current source having an absolute temperature proportional characteristic, an NPN-type sixth transistor having a base connected thereto, and a base of the first transistor. An NPN-type second transistor having a base and a collector connected thereto, a PNP-type third transistor having a collector connected thereto, and a PNP-type transistor having a base and a collector connected to the base of the third transistor. A fifth transistor of a PNP type having a base connected to the fourth transistor, a first resistor connected between the collector of the second transistor and ground, and a collector of the fourth transistor and a sixth resistor. The collectors of the transistors are connected, the emitters of the first and second transistors are grounded, and the sixth transistor is connected via a sixth resistor. A low-voltage operating temperature stability characteristic characterized in that it is grounded and the emitters of the third, fourth and fifth transistors are connected to a positive power supply via third, fourth and fifth resistors, respectively. Current source circuit.
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