JP3137154B2 - 定電流回路内蔵ｉｃ - Google Patents
定電流回路内蔵ｉｃInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、定電流回路内蔵ＩＣ
に関し、詳しくは、いわゆるバンドギャップ電流源を改
良した定電流回路を内蔵するＩＣに関する。
に関し、詳しくは、いわゆるバンドギャップ電流源を改
良した定電流回路を内蔵するＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ内で基準となる定電流が必要とされ
る場合、通常、定電流回路もＩＣに内蔵される。かかる
定電流回路内蔵ＩＣの定電流回路として、いわゆるバン
ドギャップ電流源が知られている。この回路は、電源電
圧の変動による影響を受けないことに加え、抵抗によっ
て温度補償が行えるという特徴をも有することから、高
精度の基準電流源として用いられる。図２に、従来のバ
ンドギャップ電流源の回路を示す。（ａ）は基本回路で
あり、（ｂ）は実際の具体的な回路である。これは、要
するに、電流比を決めるカレントミラー１と、電流値を
決めるトランジスタ回路２とからなる。
る場合、通常、定電流回路もＩＣに内蔵される。かかる
定電流回路内蔵ＩＣの定電流回路として、いわゆるバン
ドギャップ電流源が知られている。この回路は、電源電
圧の変動による影響を受けないことに加え、抵抗によっ
て温度補償が行えるという特徴をも有することから、高
精度の基準電流源として用いられる。図２に、従来のバ
ンドギャップ電流源の回路を示す。（ａ）は基本回路で
あり、（ｂ）は実際の具体的な回路である。これは、要
するに、電流比を決めるカレントミラー１と、電流値を
決めるトランジスタ回路２とからなる。
【０００３】カレントミラー１は電流Ｉ１，Ｉ２の電流
比を１：１とするものであり、これによって電流Ｉ１，
Ｉ２が等しい値とされ、トランジスタ回路２のトランジ
スタ対（Ｑ３＋Ｑ４）が等しい電流で駆動される。トラ
ンジスタＱ３，Ｑ４は、カレントミラー接続の状態で結
ばれているが、エミッタ面積比が１：ａと異なり、エミ
ッタの面積がａ倍大きい方のトランジスタＱ４はエミッ
タが抵抗Ｒ１を介して接地される。この面積比ａと抵抗
Ｒ１に従って電流Ｉ１，Ｉ２の値が決まる。その電流値
は（ｋ×Ｔ／（ｑ×Ｒ１））×ln（ａ）である。そこ
で、これは電源電圧によらない一定の電流となる。な
お、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電
荷である。また、ａは通常４程度である。
比を１：１とするものであり、これによって電流Ｉ１，
Ｉ２が等しい値とされ、トランジスタ回路２のトランジ
スタ対（Ｑ３＋Ｑ４）が等しい電流で駆動される。トラ
ンジスタＱ３，Ｑ４は、カレントミラー接続の状態で結
ばれているが、エミッタ面積比が１：ａと異なり、エミ
ッタの面積がａ倍大きい方のトランジスタＱ４はエミッ
タが抵抗Ｒ１を介して接地される。この面積比ａと抵抗
Ｒ１に従って電流Ｉ１，Ｉ２の値が決まる。その電流値
は（ｋ×Ｔ／（ｑ×Ｒ１））×ln（ａ）である。そこ
で、これは電源電圧によらない一定の電流となる。な
お、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電
荷である。また、ａは通常４程度である。
【０００４】また、上式のうち（ｋ×Ｔ／ｑ）の部分は
熱電圧と呼ばれ常温では約２６ｍＶであるが、これはＴ
を含むことから常温で約３３００ｐｐｍの温度係数を持
つ。これに関しては、抵抗Ｒ１にも同じ温度係数を持た
せることが行われる。これにより、それぞれの温度特性
による影響が相殺しあって、電流Ｉ１，Ｉ２は、温度変
化にもよらない一定の電流となる。そこで、定電流Ｉ
１，Ｉ２は、精度が良くて、基準電流に適する。
熱電圧と呼ばれ常温では約２６ｍＶであるが、これはＴ
を含むことから常温で約３３００ｐｐｍの温度係数を持
つ。これに関しては、抵抗Ｒ１にも同じ温度係数を持た
せることが行われる。これにより、それぞれの温度特性
による影響が相殺しあって、電流Ｉ１，Ｉ２は、温度変
化にもよらない一定の電流となる。そこで、定電流Ｉ
１，Ｉ２は、精度が良くて、基準電流に適する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の定電
流回路内蔵ＩＣでは、バンドギャップ電流源を内蔵して
基準電流となる定電流を発生するが、このような定電流
回路は各種ＩＣに内蔵される標準的なものである。この
ことから、回路規模や消費電力の小さいことが要請さ
れ、この観点からは電流Ｉ１，Ｉ２は小さいほど好まし
い。ただし、回路が安定して動作するためには、電流Ｉ
１，Ｉ２は通常１００μＡ程度は必要である。そして、
これより大きな基準電流が必要なときには、電流Ｉ１，
Ｉ２を複製や増幅等して基準電流が生成される。
流回路内蔵ＩＣでは、バンドギャップ電流源を内蔵して
基準電流となる定電流を発生するが、このような定電流
回路は各種ＩＣに内蔵される標準的なものである。この
ことから、回路規模や消費電力の小さいことが要請さ
れ、この観点からは電流Ｉ１，Ｉ２は小さいほど好まし
い。ただし、回路が安定して動作するためには、電流Ｉ
１，Ｉ２は通常１００μＡ程度は必要である。そして、
これより大きな基準電流が必要なときには、電流Ｉ１，
Ｉ２を複製や増幅等して基準電流が生成される。
【０００６】電流値１００μＡを下限とすると、上述の
式より、抵抗Ｒ１の設計値は、約３６０Ωが上限とな
る。そして、温度補償のために、ＩＣ化に際してイオン
注入抵抗が割り当てられて、抵抗Ｒ１は約３３００ｐｐ
ｍの温度係数を持たされる。しかし、この温度係数のイ
オン注入抵抗は、温度係数を気にしない通常の抵抗に比
べてシート抵抗がかなり大きい。このことから、約３６
０Ωの比較的小さな抵抗値の抵抗を実現するためには広
い面積を要する。上述の具体例では、抵抗Ｒ１に割り当
てられるＩＣ内領域として、約４５００μm2の面積が必
要である。
式より、抵抗Ｒ１の設計値は、約３６０Ωが上限とな
る。そして、温度補償のために、ＩＣ化に際してイオン
注入抵抗が割り当てられて、抵抗Ｒ１は約３３００ｐｐ
ｍの温度係数を持たされる。しかし、この温度係数のイ
オン注入抵抗は、温度係数を気にしない通常の抵抗に比
べてシート抵抗がかなり大きい。このことから、約３６
０Ωの比較的小さな抵抗値の抵抗を実現するためには広
い面積を要する。上述の具体例では、抵抗Ｒ１に割り当
てられるＩＣ内領域として、約４５００μm2の面積が必
要である。
【０００７】このため、抵抗Ｒ１だけで定電流回路全体
の約３５％の領域が占められ、抵抗Ｒ１の存在によって
定電流回路の占有面積が大幅に拡げられている。そし
て、この定電流回路を標準回路として内蔵する各種のＩ
Ｃは、全て、その分だけチップ面積が大きいものとなっ
てしまう。これでは、集積化の要請に反するので、不都
合である。この発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解決するものであって、定電流回路の占有面積が
少ない定電流回路内蔵ＩＣを実現することにある。
の約３５％の領域が占められ、抵抗Ｒ１の存在によって
定電流回路の占有面積が大幅に拡げられている。そし
て、この定電流回路を標準回路として内蔵する各種のＩ
Ｃは、全て、その分だけチップ面積が大きいものとなっ
てしまう。これでは、集積化の要請に反するので、不都
合である。この発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解決するものであって、定電流回路の占有面積が
少ない定電流回路内蔵ＩＣを実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の定電流回路内蔵ＩＣの構成は、電流比が１
対１のカレントミラー回路とこれの電流値を定めるトラ
ンジスタ回路とからなる定電流回路を内蔵する定電流回
路内蔵ＩＣであって、前記トランジスタ回路は、エミッ
タの面積が異なりカレントミラー接続され前記カレント
ミラー回路による等しい電流をそれぞれのコレクタに受
けるトランジスタ対と、常温での温度係数が熱電圧のそ
れにほぼ等しいものであり前記トランジスタ対のうちエ
ミッタの面積の少ない方のトランジスタのエミッタ電流
を一端に受けこれを他端から接地ライン等の基準電圧ラ
インへ直接流す第１の抵抗と、常温での温度係数が前記
熱電圧のそれにほぼ等しいものであり前記トランジスタ
対のうちエミッタの面積の多い方のトランジスタのエミ
ッタ電流を一端に受けこれを他端から前記基準電圧ライ
ンへ直接流す第２の抵抗と、を備え、前記カレントミラ
ー回路による電流について目標として定められた電流値
に対応して決まる分だけ前記第２の抵抗の抵抗値が前記
第１の抵抗の抵抗値よりも大きいものである。
のこの発明の定電流回路内蔵ＩＣの構成は、電流比が１
対１のカレントミラー回路とこれの電流値を定めるトラ
ンジスタ回路とからなる定電流回路を内蔵する定電流回
路内蔵ＩＣであって、前記トランジスタ回路は、エミッ
タの面積が異なりカレントミラー接続され前記カレント
ミラー回路による等しい電流をそれぞれのコレクタに受
けるトランジスタ対と、常温での温度係数が熱電圧のそ
れにほぼ等しいものであり前記トランジスタ対のうちエ
ミッタの面積の少ない方のトランジスタのエミッタ電流
を一端に受けこれを他端から接地ライン等の基準電圧ラ
インへ直接流す第１の抵抗と、常温での温度係数が前記
熱電圧のそれにほぼ等しいものであり前記トランジスタ
対のうちエミッタの面積の多い方のトランジスタのエミ
ッタ電流を一端に受けこれを他端から前記基準電圧ライ
ンへ直接流す第２の抵抗と、を備え、前記カレントミラ
ー回路による電流について目標として定められた電流値
に対応して決まる分だけ前記第２の抵抗の抵抗値が前記
第１の抵抗の抵抗値よりも大きいものである。
【０００９】
【作用】このような構成のこの発明の定電流回路内蔵Ｉ
Ｃにあっては、電流値を定めるトランジスタ回路におけ
るトランジスタ対の双方のトランジスタのエミッタライ
ンにそれぞれ抵抗が設けられ、これらの抵抗値の差が目
標の電流値に対応している。ここで、これらの抵抗のう
ち第２の抵抗を仮に第１の抵抗に抵抗値の等しい第３の
抵抗と上記の抵抗値の差に抵抗値の等しい第４の抵抗と
の直列接続からなる抵抗回路とみなし、この等価回路に
ついて考察する。この等価回路の下では、この定電流回
路から第１の抵抗と第３の抵抗を除いた残りの回路部分
は、従来のバンドギャップ電流源と同一の構成である。
Ｃにあっては、電流値を定めるトランジスタ回路におけ
るトランジスタ対の双方のトランジスタのエミッタライ
ンにそれぞれ抵抗が設けられ、これらの抵抗値の差が目
標の電流値に対応している。ここで、これらの抵抗のう
ち第２の抵抗を仮に第１の抵抗に抵抗値の等しい第３の
抵抗と上記の抵抗値の差に抵抗値の等しい第４の抵抗と
の直列接続からなる抵抗回路とみなし、この等価回路に
ついて考察する。この等価回路の下では、この定電流回
路から第１の抵抗と第３の抵抗を除いた残りの回路部分
は、従来のバンドギャップ電流源と同一の構成である。
【００１０】しかも、カレントミラー回路によってトラ
ンジスタ対の双方のトランジスタに流される電流ひいて
は第１，第２の抵抗に流される電流が等しいことから、
第１の抵抗の両端に発生する電圧と第３の抵抗の両端に
発生する電圧とが一致する。このことは、第１の抵抗と
第３の抵抗は等価回路の残りの回路部分に対してはその
動作特性と無関係に単に基準電圧を遷移させるに過ぎな
いことを意味する。そこで、この定電流回路は、トラン
ジスタ対のエミッタの面積比と第４の抵抗に従って電流
値が定められるバンドギャップ電流源と同等に動作しう
る。
ンジスタ対の双方のトランジスタに流される電流ひいて
は第１，第２の抵抗に流される電流が等しいことから、
第１の抵抗の両端に発生する電圧と第３の抵抗の両端に
発生する電圧とが一致する。このことは、第１の抵抗と
第３の抵抗は等価回路の残りの回路部分に対してはその
動作特性と無関係に単に基準電圧を遷移させるに過ぎな
いことを意味する。そこで、この定電流回路は、トラン
ジスタ対のエミッタの面積比と第４の抵抗に従って電流
値が定められるバンドギャップ電流源と同等に動作しう
る。
【００１１】一方、本来の第１，第２の抵抗について
は、これらの抵抗値の差については設計目標に対応した
制約があるが、その絶対値については特段の制約はな
い。そこで、ＩＣ化に際しシート抵抗の大きな領域にこ
れらの抵抗を割り当てる場合であっても、これらの抵抗
の絶対値をある程度大きなものとして、これらの抵抗に
よって占められる領域の面積を少なくすることができ
る。したがって、バンドギャップ電流源の持つ機能およ
び性能を損なわずに定電流回路の占有面積が少ない定電
流回路内蔵ＩＣを実現することができる。
は、これらの抵抗値の差については設計目標に対応した
制約があるが、その絶対値については特段の制約はな
い。そこで、ＩＣ化に際しシート抵抗の大きな領域にこ
れらの抵抗を割り当てる場合であっても、これらの抵抗
の絶対値をある程度大きなものとして、これらの抵抗に
よって占められる領域の面積を少なくすることができ
る。したがって、バンドギャップ電流源の持つ機能およ
び性能を損なわずに定電流回路の占有面積が少ない定電
流回路内蔵ＩＣを実現することができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の定電流回路内蔵ＩＣの一実
施例について図面を参照して説明する。図１に、このＩ
Ｃに内蔵されるバンドギャップ電流源の回路を示す。
（ａ）は基本回路であり、（ｂ）は実際の具体的な回路
である。これは、要するに、電流比を決めるカレントミ
ラー１と、電流値を決めるトランジスタ回路２０とから
なる。図中、Ｑ１〜Ｑ８はバイポーラトランジスタ、Ｒ
２〜Ｒ６は抵抗であり、２１，２２も抵抗である。な
お、図２と同様の構成要素は同一の符号で示している。
施例について図面を参照して説明する。図１に、このＩ
Ｃに内蔵されるバンドギャップ電流源の回路を示す。
（ａ）は基本回路であり、（ｂ）は実際の具体的な回路
である。これは、要するに、電流比を決めるカレントミ
ラー１と、電流値を決めるトランジスタ回路２０とから
なる。図中、Ｑ１〜Ｑ８はバイポーラトランジスタ、Ｒ
２〜Ｒ６は抵抗であり、２１，２２も抵抗である。な
お、図２と同様の構成要素は同一の符号で示している。
【００１３】先ず（ａ）の基本回路について説明する。
カレントミラー１は電流Ｉ１，Ｉ２の電流比を１：１と
するものである。これにより、電源電圧Ｖccの変動によ
る影響を排して、電流値の等しい２つの電流Ｉ１，Ｉ２
が生成され、これらはトランジスタ回路２０に出力され
る。トランジスタ回路２０は、電流Ｉ１，Ｉ２の電流値
を決めるためにカレントミラー１と接地ＧＮＤとの間に
設けられた回路であり、トランジスタ対（Ｑ３＋Ｑ４）
と抵抗２１と抵抗２２とからなる。ここに、電流Ｉ１，
Ｉ２の設計上の目標値は従来同様回路の安定動作に必要
な１００μＡである。なお、接地ＧＮＤは一定の基準電
圧を与える役割を果たす。
カレントミラー１は電流Ｉ１，Ｉ２の電流比を１：１と
するものである。これにより、電源電圧Ｖccの変動によ
る影響を排して、電流値の等しい２つの電流Ｉ１，Ｉ２
が生成され、これらはトランジスタ回路２０に出力され
る。トランジスタ回路２０は、電流Ｉ１，Ｉ２の電流値
を決めるためにカレントミラー１と接地ＧＮＤとの間に
設けられた回路であり、トランジスタ対（Ｑ３＋Ｑ４）
と抵抗２１と抵抗２２とからなる。ここに、電流Ｉ１，
Ｉ２の設計上の目標値は従来同様回路の安定動作に必要
な１００μＡである。なお、接地ＧＮＤは一定の基準電
圧を与える役割を果たす。
【００１４】トランジスタ対（Ｑ３＋Ｑ４）は、トラン
ジスタＱ３とトランジスタＱ４がカレントミラー接続さ
れている。すなわち、トランジスタＱ３はダイオード接
続され、しかもトランジスタＱ３とトランジスタＱ４は
ベースが共通接続されている。そして、トランジスタＱ
３はコレクタにカレントミラー１からの電流Ｉ１を受
け、トランジスタＱ４はコレクタにカレントミラー１か
らの電流Ｉ２を受け、これらは等しい電流で駆動され
る。
ジスタＱ３とトランジスタＱ４がカレントミラー接続さ
れている。すなわち、トランジスタＱ３はダイオード接
続され、しかもトランジスタＱ３とトランジスタＱ４は
ベースが共通接続されている。そして、トランジスタＱ
３はコレクタにカレントミラー１からの電流Ｉ１を受
け、トランジスタＱ４はコレクタにカレントミラー１か
らの電流Ｉ２を受け、これらは等しい電流で駆動され
る。
【００１５】トランジスタＱ３，Ｑ４は、エミッタ面積
比が１：ａと異なり、トランジスタＱ４のエミッタ面積
がトランジスタＱ３のエミッタ面積よりもａ倍大きい。
この例では、通例に従いａは４である。これにより、等
しい電流で駆動されながらも、トランジスタＱ３に発生
するベース−エミッタ間電圧ＶBE３がトランジスタＱ４
に発生するベース−エミッタ間電圧ＶBE４よりも大きな
ものとなり、これらの間にエミッタ面積比に応じた差電
圧ΔＶBEが現れる。具体的には、熱電圧（ｋ×Ｔ／ｑ）
をＶT とおいて、ΔＶBE＝（ＶBE３−ＶBE４）＝（ＶT
×ln（ａ））である。なお、ｋはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度、ｑは電子の電荷である。
比が１：ａと異なり、トランジスタＱ４のエミッタ面積
がトランジスタＱ３のエミッタ面積よりもａ倍大きい。
この例では、通例に従いａは４である。これにより、等
しい電流で駆動されながらも、トランジスタＱ３に発生
するベース−エミッタ間電圧ＶBE３がトランジスタＱ４
に発生するベース−エミッタ間電圧ＶBE４よりも大きな
ものとなり、これらの間にエミッタ面積比に応じた差電
圧ΔＶBEが現れる。具体的には、熱電圧（ｋ×Ｔ／ｑ）
をＶT とおいて、ΔＶBE＝（ＶBE３−ＶBE４）＝（ＶT
×ln（ａ））である。なお、ｋはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度、ｑは電子の電荷である。
【００１６】抵抗２１は、トランジスタＱ３のエミッタ
と接地ＧＮＤ間に設けられて両端子がそれぞれに接続さ
れ、トランジスタＱ３のエミッタ電流すなわち電流Ｉ１
が流される。これにより、抵抗２１には、その抵抗値と
電流Ｉ１とに応じた電圧ΔＶ２１が発生する。具体的に
は、抵抗値をＲ２１とおいて、ΔＶ２１＝Ｉ１×Ｒ２１
である。抵抗２２は、トランジスタＱ４のエミッタと接
地ＧＮＤ間で同様に設けられて、そのエミッタ電流すな
わち電流Ｉ２が流される。これにより、抵抗２２には、
その抵抗値と電流Ｉ１とに応じた電圧電圧ΔＶ２２が発
生する。具体的には、抵抗値をＲ２２とおいて、ΔＶ２
２＝Ｉ２×Ｒ２２である。
と接地ＧＮＤ間に設けられて両端子がそれぞれに接続さ
れ、トランジスタＱ３のエミッタ電流すなわち電流Ｉ１
が流される。これにより、抵抗２１には、その抵抗値と
電流Ｉ１とに応じた電圧ΔＶ２１が発生する。具体的に
は、抵抗値をＲ２１とおいて、ΔＶ２１＝Ｉ１×Ｒ２１
である。抵抗２２は、トランジスタＱ４のエミッタと接
地ＧＮＤ間で同様に設けられて、そのエミッタ電流すな
わち電流Ｉ２が流される。これにより、抵抗２２には、
その抵抗値と電流Ｉ１とに応じた電圧電圧ΔＶ２２が発
生する。具体的には、抵抗値をＲ２２とおいて、ΔＶ２
２＝Ｉ２×Ｒ２２である。
【００１７】抵抗２１，２２は、ＩＣ製造プロセスにお
いてイオン注入によって製造され、これらの温度係数が
常温で約３３００ｐｐｍとなるようにされる。これによ
り、これらの温度係数が熱電圧ＶT の温度係数に一致す
る。さらに、これらの抵抗値の差ΔＲ＝（Ｒ２２−Ｒ２
１）も、温度係数が熱電圧ＶT の温度係数に一致する。
ただし、この温度係数のイオン注入抵抗は温度係数を気
にしない通常の抵抗に比べてシート抵抗がかなり大きい
ことは、従来通り避けることができない。
いてイオン注入によって製造され、これらの温度係数が
常温で約３３００ｐｐｍとなるようにされる。これによ
り、これらの温度係数が熱電圧ＶT の温度係数に一致す
る。さらに、これらの抵抗値の差ΔＲ＝（Ｒ２２−Ｒ２
１）も、温度係数が熱電圧ＶT の温度係数に一致する。
ただし、この温度係数のイオン注入抵抗は温度係数を気
にしない通常の抵抗に比べてシート抵抗がかなり大きい
ことは、従来通り避けることができない。
【００１８】ここで、抵抗２１，２２の具体的な抵抗値
は、抵抗値Ｒ２１が３ｋΩであり、抵抗値Ｒ２２が３．
３６ｋΩである。これらの抵抗値はいずれも従来の図２
における抵抗Ｒ１の抵抗値３６０Ωに較べてほぼ一桁大
きい。このことと、シート抵抗が大きくても比較的大き
な抵抗値の抵抗は広い面積を必要としないということか
ら、従来通りのイオン注入抵抗であっても、抵抗２１，
２２は占有面積が少ない。３ｋΩと３．３６ｋΩとの両
方で約９００μm2の面積だけで済む。これは従来の約４
５００μm2の面積に較べると１／５程度の僅かなもので
ある。これにより、定電流回路全体においてこれらの抵
抗が占める割合も約１０％と妥当なものとなる。
は、抵抗値Ｒ２１が３ｋΩであり、抵抗値Ｒ２２が３．
３６ｋΩである。これらの抵抗値はいずれも従来の図２
における抵抗Ｒ１の抵抗値３６０Ωに較べてほぼ一桁大
きい。このことと、シート抵抗が大きくても比較的大き
な抵抗値の抵抗は広い面積を必要としないということか
ら、従来通りのイオン注入抵抗であっても、抵抗２１，
２２は占有面積が少ない。３ｋΩと３．３６ｋΩとの両
方で約９００μm2の面積だけで済む。これは従来の約４
５００μm2の面積に較べると１／５程度の僅かなもので
ある。これにより、定電流回路全体においてこれらの抵
抗が占める割合も約１０％と妥当なものとなる。
【００１９】このような構成の定電流回路の電流値がど
のようにして定まるのかを説明する。抵抗値Ｒ２２は抵
抗値Ｒ２１よりも３６０Ωだけ大きい。この抵抗値の差
ΔＲの３６０Ωは、従来の図２において電流値を決める
働きをする抵抗Ｒ１の抵抗値に等しいものであり、やは
り目標の電流値が１００μＡであることに対応して決め
られた値である。
のようにして定まるのかを説明する。抵抗値Ｒ２２は抵
抗値Ｒ２１よりも３６０Ωだけ大きい。この抵抗値の差
ΔＲの３６０Ωは、従来の図２において電流値を決める
働きをする抵抗Ｒ１の抵抗値に等しいものであり、やは
り目標の電流値が１００μＡであることに対応して決め
られた値である。
【００２０】詳述すると、（ΔＶ２２−ΔＶ２１）は
（Ｉ２×Ｒ２２−Ｉ１×Ｒ２１）であるが、Ｉ１＝Ｉ２
の関係より、これはＩ２×（Ｒ２２−Ｒ２１）すなわち
Ｉ２×ΔＲである。さらに、トランジスタＱ３，Ｑ４が
ベースを共通接続されてこれらのベース電圧が等しいこ
とから、（ΔＶ２２−ΔＶ２１）＝ΔＶBEの関係があ
る。この式を上記の関係で展開すると、Ｉ２×ΔＲ＝Ｖ
T ×ln（ａ）の関係式が得られる。これよりΔＲ＝ＶT
×ln（ａ）／Ｉ２となるが、ここでＶT に２６ｍＶ、ａ
に“４”、Ｉ２に目標値１００μＡを代入することで、
ΔＲの設計値としての３６０Ωが求まるのである。
（Ｉ２×Ｒ２２−Ｉ１×Ｒ２１）であるが、Ｉ１＝Ｉ２
の関係より、これはＩ２×（Ｒ２２−Ｒ２１）すなわち
Ｉ２×ΔＲである。さらに、トランジスタＱ３，Ｑ４が
ベースを共通接続されてこれらのベース電圧が等しいこ
とから、（ΔＶ２２−ΔＶ２１）＝ΔＶBEの関係があ
る。この式を上記の関係で展開すると、Ｉ２×ΔＲ＝Ｖ
T ×ln（ａ）の関係式が得られる。これよりΔＲ＝ＶT
×ln（ａ）／Ｉ２となるが、ここでＶT に２６ｍＶ、ａ
に“４”、Ｉ２に目標値１００μＡを代入することで、
ΔＲの設計値としての３６０Ωが求まるのである。
【００２１】同様にしてＩ１＝ＶT ×ln（ａ）／ΔＲの
式が求まるが、逆に、この式でΔＲに製造値としての３
６０Ωを代入することで、トランジスタ回路２０によっ
て決められる定電流値Ｉ２が１００μＡであることが裏
付けられる。しかも、この式では、温度係数の一致する
熱電圧ＶT と抵抗値ΔＲとがそれぞれ分子と分母とに存
在することから、これらの特性が互いに相殺しあって定
電流値Ｉ２は温度変化によらずほぼ一定となる。これに
より、精度が良くて基準電流に適する定電流Ｉ２を生成
することができる。この定電流Ｉ２は、上記の式が電源
電圧Ｖccを全く含まないことから、電源電圧にもよらな
い一定の電流である。
式が求まるが、逆に、この式でΔＲに製造値としての３
６０Ωを代入することで、トランジスタ回路２０によっ
て決められる定電流値Ｉ２が１００μＡであることが裏
付けられる。しかも、この式では、温度係数の一致する
熱電圧ＶT と抵抗値ΔＲとがそれぞれ分子と分母とに存
在することから、これらの特性が互いに相殺しあって定
電流値Ｉ２は温度変化によらずほぼ一定となる。これに
より、精度が良くて基準電流に適する定電流Ｉ２を生成
することができる。この定電流Ｉ２は、上記の式が電源
電圧Ｖccを全く含まないことから、電源電圧にもよらな
い一定の電流である。
【００２２】次に、図１（ｂ）における実際的な回路に
ついて説明する。これは、上述の基本回路に対し、トラ
ンジスタＱ２等のベース電流調整のためのトランジスタ
Ｑ５と、トランジスタＱ６と抵抗Ｒ６とからなるスター
トアップ回路と、トランジスタＱ２に対してカレントミ
ラーを構成するように接続されたトランジスタＱ７と、
やはりトランジスタＱ２に対してカレントミラーを構成
するように接続されたトランジスタＱ８とが付加された
回路である。なお、３は定電流Ｉ３，Ｉ４を基準電流と
して入力する処理回路である。
ついて説明する。これは、上述の基本回路に対し、トラ
ンジスタＱ２等のベース電流調整のためのトランジスタ
Ｑ５と、トランジスタＱ６と抵抗Ｒ６とからなるスター
トアップ回路と、トランジスタＱ２に対してカレントミ
ラーを構成するように接続されたトランジスタＱ７と、
やはりトランジスタＱ２に対してカレントミラーを構成
するように接続されたトランジスタＱ８とが付加された
回路である。なお、３は定電流Ｉ３，Ｉ４を基準電流と
して入力する処理回路である。
【００２３】トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ７，Ｑ８のエ
ミッタと電源電圧Ｖccのラインとの間には、それぞれの
エミッタ電流を流す抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５が設け
られているが、これらは抵抗値が皆同じであり、通常５
ｋΩ程度である。これらの抵抗比に従ってカレントミラ
ーのミラー比が決まるので、カレントミラー（Ｑ２＋Ｑ
１）、カレントミラー（Ｑ２＋Ｑ７）、カレントミラー
（Ｑ２＋Ｑ８）における電流比が、全て１：１となる。
そこで、トランジスタＱ７を介して回路３に出力される
基準電流Ｉ３も、トランジスタＱ８を介して処理回路３
に出力される基準電流Ｉ４も、１００μＡの定電流とな
る。これにより、この定電流回路内蔵ＩＣでは、電源変
動にも温度変化にもよらない定電流を得ることができ
る。
ミッタと電源電圧Ｖccのラインとの間には、それぞれの
エミッタ電流を流す抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５が設け
られているが、これらは抵抗値が皆同じであり、通常５
ｋΩ程度である。これらの抵抗比に従ってカレントミラ
ーのミラー比が決まるので、カレントミラー（Ｑ２＋Ｑ
１）、カレントミラー（Ｑ２＋Ｑ７）、カレントミラー
（Ｑ２＋Ｑ８）における電流比が、全て１：１となる。
そこで、トランジスタＱ７を介して回路３に出力される
基準電流Ｉ３も、トランジスタＱ８を介して処理回路３
に出力される基準電流Ｉ４も、１００μＡの定電流とな
る。これにより、この定電流回路内蔵ＩＣでは、電源変
動にも温度変化にもよらない定電流を得ることができ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の定電流回路内蔵ＩＣにあっては、電流比を決める
カレントミラー回路と電流値を決めるトランジスタ回路
とからなる定電流回路を内蔵し、トランジスタ回路は、
カレントミラー接続されたトランジスタ対と、トランジ
スタ対のうちエミッタの狭い方のトランジスタのエミッ
タ電流を流す所定の温度係数の第１の抵抗と、エミッタ
の広い方のトランジスタのエミッタ電流を流す所定の温
度係数の第２の抵抗と、を備え、第２の抵抗の値が第１
の抵抗の値よりも大きい。
発明の定電流回路内蔵ＩＣにあっては、電流比を決める
カレントミラー回路と電流値を決めるトランジスタ回路
とからなる定電流回路を内蔵し、トランジスタ回路は、
カレントミラー接続されたトランジスタ対と、トランジ
スタ対のうちエミッタの狭い方のトランジスタのエミッ
タ電流を流す所定の温度係数の第１の抵抗と、エミッタ
の広い方のトランジスタのエミッタ電流を流す所定の温
度係数の第２の抵抗と、を備え、第２の抵抗の値が第１
の抵抗の値よりも大きい。
【００２５】これにより、電流値を決めるトランジスタ
回路における抵抗の値が大きくても良くなり、大きな値
の抵抗は小さな面積で実現可能であることから、抵抗の
占める面積を大幅に削減することができるという効果が
ある。すなわち、バンドギャップ電流値を決定する抵抗
値を見掛け上大きな抵抗値を使用することが可能にな
り、温度特性を考慮してイオン注入抵抗を用いた場合に
おいても小さな面積で高精度を実現可能であり、高精度
であるにも拘らず、抵抗の占める面積を大幅に削減する
ことができるという効果がある。その結果、定電流回路
の占有面積が少ない定電流回路内蔵ＩＣを実現すること
ができる。
回路における抵抗の値が大きくても良くなり、大きな値
の抵抗は小さな面積で実現可能であることから、抵抗の
占める面積を大幅に削減することができるという効果が
ある。すなわち、バンドギャップ電流値を決定する抵抗
値を見掛け上大きな抵抗値を使用することが可能にな
り、温度特性を考慮してイオン注入抵抗を用いた場合に
おいても小さな面積で高精度を実現可能であり、高精度
であるにも拘らず、抵抗の占める面積を大幅に削減する
ことができるという効果がある。その結果、定電流回路
の占有面積が少ない定電流回路内蔵ＩＣを実現すること
ができる。
【図１】図１は、この発明の構成の定電流回路内蔵ＩＣ
の一実施例について、（ａ）が定電流回路の基本回路、
（ｂ）がその実際的な回路である。
の一実施例について、（ａ）が定電流回路の基本回路、
（ｂ）がその実際的な回路である。
【図２】図２は、従来の定電流回路内蔵ＩＣについて、
（ａ）が定電流回路の基本回路、（ｂ）がその実際的な
回路である。
（ａ）が定電流回路の基本回路、（ｂ）がその実際的な
回路である。
１ カレントミラー回路 ２ トランジスタ回路 ３ 処理回路 ２０ トランジスタ回路 ２１，２２ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05F 3/26 G05F 1/56
Claims (1)
- 【請求項１】電流比が１対１のカレントミラー回路とこ
れの電流値を定めるトランジスタ回路とからなる定電流
回路を内蔵する定電流回路内蔵ＩＣであって、前記トラ
ンジスタ回路は、エミッタの面積が異なりカレントミラ
ー接続され前記カレントミラー回路による等しい電流を
それぞれのコレクタに受けるトランジスタ対と、常温で
の温度係数が熱電圧（（ｋ×Ｔ／ｑ）ただし、ｋはボル
ツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷）のそれに
ほぼ等しく、前記トランジスタ対のうちエミッタの面積
の少ない方のトランジスタのエミッタ電流を接地等の基
準電圧ラインへ直接流す第１の抵抗と、常温での温度係
数が前記熱電圧のそれにほぼ等しく、前記トランジスタ
対の他方のトランジスタのエミッタ電流を前記基準電圧
ラインへ直接流す第２の抵抗と、を備え、前記カレント
ミラー回路による電流について目標として定められた電
流値に対応して前記第２の抵抗の抵抗値が前記第１の抵
抗の抵抗値よりも大きいことを特徴とする定電流回路内
蔵ＩＣ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05274891A JP3137154B2 (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 定電流回路内蔵ｉｃ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05274891A JP3137154B2 (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 定電流回路内蔵ｉｃ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07104876A JPH07104876A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3137154B2 true JP3137154B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=17547976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05274891A Expired - Fee Related JP3137154B2 (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 定電流回路内蔵ｉｃ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3137154B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9801116D0 (sv) * | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Astra Ab | Electrical device |
| JP2009194558A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Toshiba Corp | カレントミラー回路及びデジタルアナログ変換回路 |
| JP4670969B2 (ja) * | 2009-01-23 | 2011-04-13 | ソニー株式会社 | バイアス回路及びそれを備えたｇｍ−Ｃフィルタ回路並びに半導体集積回路 |
| JP5323142B2 (ja) * | 2010-07-30 | 2013-10-23 | 株式会社半導体理工学研究センター | 基準電流源回路 |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP05274891A patent/JP3137154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07104876A (ja) | 1995-04-21 |
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