JP3347896B2 - 定電圧源回路 - Google Patents
定電圧源回路Info
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- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
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- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
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- G05F3/265—Current mirrors using bipolar transistors only
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Description
な集積回路に電源を供給するために用いて好適な定電圧
源回路に係り、特に、電源電圧依存性を小さくして出力
電圧の安定化を図ることができ、低い電源電圧で動作可
能な定電圧源回路に関する。
例を示す回路図である。図2において、Q12〜Q14はト
ランジスタ、R11〜R14は抵抗、D11はダイオード、I
V11は電流源である。
は、トランジスタQ12〜Q14と、抵抗R11〜R13と、ダ
イオードD11とにより構成され、その出力電圧VOUT
は、トランジスタQ12のベース・エミッタ間電圧V
BEと、抵抗R11に流れる電流による抵抗R11の端子間電
位差との和に等しいものとなる。このトランジスタQ12
のVBEは、トランジスタQ12に流れるコレクタ電流
I11により決まる。そして、このコレクタ電流I11は、
電流源IV11からの電流とほぼ同一の値を持つ。この電
流源IV11は、通常、抵抗R14により構成されており、
この電流源IV11による電流は、抵抗R14と電源電圧V
ccとにより作られている。
路は、出力電圧を決めているトランジスタQ12に流れる
コレクタ電流I11が電源電圧Vccの変動に伴って大きく
変動することになる。
源回路は、トランジスタQ12のベース・エミッタ間電圧
VBEが、そのコレクタ電流I11の変動により変動するこ
とになり、得られる出力電圧VOUT も電源電圧依存性が
高く、安定な出力電圧を得ることが困難なものである。
技術として、例えば、超LSIのためのアナログ集積回
路設計技術 上(1990)p.275(P.R.グレ
イ、R.G.メイヤー)等に記載された技術が知られて
いる。
電圧VOUT を決めているトランジスタQ12に流れる電流
が、電源と電流源を構成する抵抗とにより作られている
ため、出力電圧VOUT の電源電圧依存性が大きく、安定
な出力電圧を得ることが困難であるという問題点を有し
ている。
解決し、出力電圧を決定するトランジスタに流れる電流
を電源電圧に少ししか依存しないようにし、出力電圧の
電源電圧依存性を小さくして、安定な出力電圧を得るこ
とができる定電圧源回路を提供することにある。
は、ダイオードとトランジスタとによるカレントミラー
回路を設け、このカレントミラー回路に流れる電流と同
一値を持つ電流を、出力電圧を決定するトランジスタに
流すようにすることにより、すなわち、前記カレントミ
ラー回路に流れる電流と同一値を持つ電流を、出力電圧
を決定するトランジスタに流すために、2つのトランジ
スタによる第2のカレントミラー回路を設け、この第2
のカレントミラー回路に、前記ダイオードとトランジス
タとによるカレントミラー回路に流れる電流をコピー
し、第2のカレントミラー回路の電流を出力電圧を決定
しているトランジスタに流すようにすることにより達成
される。
必要な回路に電源を供給するために用いる定電圧源回路
において、第1のダイオードのアノード端子を第4のト
ランジスタのベースに接続し、第3の抵抗の一方の端子
を第4のトランジスタのベースに接続し、第3の抵抗の
他方の端子を第7のトランジスタのエミッタに接続し、
第7のトランジスタのコレクタを第1の電源端子に接続
し、第1のダイオードのカソード端子を第4のトランジ
スタのエミッタ及び第1の電源より低い電圧を持つ第2
の電源端子に接続して構成された第1のカレントミラー
回路と、逆極性の第1のトランジスタ及び逆極性の第5
のトランジスタのベースを逆極性の第9のトランジスタ
のエミツタに接続し、逆極性の第9ランジスタのベース
を第4のトランジスタのコレクタ及び逆極性の第5のト
ランジスタのコレクタに接続し、逆極性の第9のトラン
ジスタのコレクタを第2の電源に接続し、逆極性の第1
のトランジスタ及び逆極性の第5のトランジスタのエミ
ッタを、第1の電源端子に接続して構成された第2のカ
レントミラー回路とを備え、さらに、出力電圧を生成す
る第2のトランジスタのコレタタを、前記逆極性の第1
のトランジスタのコレクタと、第6のトランジスタ、第
7のトランジスタ、第8のトランジスタのそれぞれのベ
ースとに接続し、第2のトランジスタのベースを第3の
トランジスタのコレクタ及び第1の抵抗の一方の端子に
接続し、第1の抵抗の他方の端子を第6のトランジスタ
のエミッタに接続し、第3のトランジスタののベースを
第1のダイオードのアノード端子に接続し、第3のトラ
ンジスタのエミッタを第2の抵抗の一方の端子に接続
し、第2の抵抗の他方の端子及び第2のトランジスタの
エミッタを第2の電源に接続し、第8のトランジスタの
エミッタを第4の抵抗の一方の端子に接続し、第4の抵
抗の他方の端子を第2の電源に接続し、第8のトランジ
スタのコレクタを第1電源端子に接続して構成され、第
8のトランジスタのエミッタから定電圧を出力するよう
に構成される。
ラー回路に流れる電流は、ダイオードの順方向特性によ
って決まり、この電流は、電源電圧の変動による影響を
ほとんど受けることのない一定の電流となる。この電流
を2つのトランジスタによるカレントミラー回路にコピ
ーして、出力電圧を決定しているトランジスタに流すよ
うにすることにより、出力電圧を決定しているトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧VBEを、電源電圧の変動
にかかわらずほぼ一定の値に保持することができる。
出力電圧の電源電圧依存性を小さくすることができ、電
源電圧の変動にかかわらず安定した電圧を出力すること
ができる。
ンジスタの縦積みの段数を少なくして構成することがで
きるので、電源電圧VccをVOUT+2VBE程度の低電圧
により動作させることが可能である。
を図面により詳細に説明する。
路の構成を示す回路図である。図1において、Q1〜Q9
はトランジスタ、R1〜R4は抵抗、D1 はダイオードで
ある。
イオードD1 とNPNトランジスタQ4 とが第1のカレ
ントミラー回路を構成し、PNPトランジスタQ1、Q5
が第2のカレントミラー回路を構成している。そして、
図示回路は、ダイオードD1とNPNトランジスタQ4
とによる第1のカレントミラー回路により、電源電圧V
ccに少ししか依存しない電流をトランジスタQ4のコレ
クタ電流I4として生成し、このコレクタ電流I4 をP
NPトランジスタQ1、Q5による第2のカレントミラー
回路によりコピーし、この電流を定電圧源の出力電流を
決定するトランジスタQ2に流すように構成されてい
る。
電流I1は、電源電圧Vccに少ししか依存しない電流で
あり、そのためトランジスタQ2 のベース・エミッタ間
の電圧VBEを、電源電圧Vccの変化にかかわりなくほぼ
一定の値にすることができる。この結果、図示回路は、
その出力電圧VOUT の電源電圧依存性を小さくすること
ができ、安定な電圧を出力することができるものであ
る。
る。図1に示す本発明の一実施例において、各トランジ
スタQn (n=1〜9)のベース・エミッタ間電圧を、
VBE(Qn)と表すと、出力電圧VOUTは、次の式のように
表すことができる。 VOUT=VBE(Q2)+VBE(Q6)−VBE(Q8)+R1・I2 また、図1の点Aの電位をVAとすると、VAは、 VA=VBE(Q2)+VBE(Q6)+R1・I2 と表すことができる。
ッタ間電圧VBEは、一般に、次のように表される。 VBE=(kT/q)ln(Ic/S・I0) 但し、 k:ボルツマン定数 T:絶対温度 q:電子の電荷量 Ic:コレクタ電流 S:エミッタ面積 I0:単位面積当たりの逆方向飽和電流である。
レクタ電流I1の電源電圧依存性が小さければ、A点の
電位VA の電源電圧依存性を小さくすることができる。
そして、図示本発明の一実施例におけるこのコレクタ電
流I1は、PNPトランジスタQ1、Q5によるカレント
ミラー回路を用いて、トランジスタQ4のコレクタ電流
I4をコピーして生成したものである。このため、トラ
ンジスタQ4のコレクタ電流I4が電源電圧依存性の小さ
いものであれば、前述のトランジスタQ2のコレクタ電
流I1を、電源電圧依存性の小さいものとすることがで
きる。
の電源電圧依存性が小さいことを説明する。
ジスタQ4 とにより構成される第1のカレントミラー回
路において、I3=I4であり、また、トランジスタQ4
のベース・エミッタ間電圧VBE(Q4)とダイオードD1の
順方向電圧VBE(D1)とは、それぞれ、 VBE(Q4)=(kT/q)ln(I4/S4・I0) VBE(D1)=VBE(Q4) と表すことができ、これらの式から VBE(D1)=(kT/q)ln(I4/S4・I0) 但し、 S4:トランジスタQ4のエミッタ面積 なる式を導くことができる。
Q4のコレクタ電流I4は、ダイオードD1の電圧降下の
式により表すことができる。そして、ダイオードD1の
電源電圧依存性は、抵抗による電圧降下の場合の電圧依
存性より小さいことが知られており、このため、トラン
ジスタQ4のコレクタ電流I4の電源電圧依存性を小さく
することができる。従って、この電流I4をコピーした
電流I1は、電源電圧依存性の少ないものとなり、図1
のA点の電位VAの電源電圧依存性を小さくすることが
できる。
タ間電圧であるVBE(Q8)は、一定であるので、前述し
た本発明の一実施例は、出力電圧VOUT の電源電圧依存
性を小さなものとすることができ、安定な電圧を出力す
ることができる。しかも、本発明の一実施例による回路
は、トランジスタの縦積みの段数を少なくして構成する
ことができるので、電源電圧VccをVOUT+2VBE程度
の低電圧により動作させることが可能である。
源電圧の変動による影響を受けることなく安定した出力
電圧を得ることができ、しかも、低い電源電圧で動作可
能な定電圧源回路を容易に実現することができる。
示す回路図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 低電圧動作が必要な回路に電源を供給す
るために用いる定電圧源回路において、 第1のダイオードのアノード端子を第4のトランジスタ
のベースに接続し、第3の抵抗の一方の端子を第4のト
ランジスタのベースに接続し、第3の抵抗の他方の端子
を第7のトランジスタのエミッタに接続し、第7のトラ
ンジスタのコレクタを第1の電源端子に接続し、第1の
ダイオードのカソード端子を第4のトランジスタのエミ
ッタ及び第1の電源より低い電圧を持つ第2の電源端子
に接続して構成された第1のカレントミラー回路と、 逆極性の第1のトランジスタ及び逆極性の第5のトラン
ジスタのベースを逆極性の第9のトランジスタのエミツ
タに接続し、逆極性の第9ランジスタのベースを第4の
トランジスタのコレクタ及び逆極性の第5のトランジス
タのコレクタに接続し、逆極性の第9のトランジスタの
コレクタを第2の電源に接続し、逆極性の第1のトラン
ジスタ及び逆極性の第5のトランジスタのエミッタを、
第1の電源端子に接続して構成された第2のカレントミ
ラー回路とを備え、 さらに、出力電圧を生成する第2のトランジスタのコレ
タタを、前記逆極性の第1のトランジスタのコレクタ
と、第6のトランジスタ、第7のトランジスタ、第8の
トランジスタのそれぞれのベースとに接続し、第2のト
ランジスタのベースを第3のトランジスタのコレクタ及
び第1の抵抗の一方の端子に接続し、第1の抵抗の他方
の端子を第6のトランジスタのエミッタに接続し、第3
のトランジスタののベースを第1のダイオードのアノー
ド端子に接続し、第3のトランジスタのエミッタを第2
の抵抗の一方の端子に接続し、第2の抵抗の他方の端子
及び第2のトランジスタのエミッタを第2の電源に接続
し、第8のトランジスタのエミッタを第4の抵抗の一方
の端子に接続し、第4の抵抗の他方の端子を第2の電源
に接続し、第8のトランジスタのコレクタを第1電源端
子に接続して構成され、第8のトランジスタのエミッタ
から定電圧を出力することを特徴とする定電圧源回路。
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