JP4689126B2 - 電子回路 - Google Patents
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- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
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Description
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、電子回路に関し、特に、温度および供給電圧には無関係の基準電流を生成する電流基準回路に関する。
【０００２】
（発明の背景）
バイポーラ・トランジスタを用いて実施した電流基準回路は、米国特許第４，３３５，３４６号から公知である。米国特許第４，３３５，３４６号は、２つのサブ回路を有する回路について記載している。第１サブ回路は、負の温度係数を有する。即ち、これによって発生した電流が温度に対して逆に変動する。また、第２サブ回路は、正の温度係数を有する。即ち、これによって発生した電流が温度に対して直接変動する。第１サブ回路は、ＮＰＮトランジスタを備え、そのエミッタ端子は抵抗を介して接地に接続されている。周知のように、バイポーラ・トランジスタのベース−エミッタ電圧は、温度とは逆に変動する。したがって、このトランジスタを流れる電流は、抵抗間の電圧およびその抵抗値に依存し、また温度とは逆に変動する。更に、この回路は、第１および第２サブ回路が発生した電流を加算し出力電流を生成する手段も含む。
【０００３】
（発明の概要）
本発明は、２つのサブ回路を有する回路に関する。第１サブ回路は、負の温度係数を有し、第２サブ回路は正の温度係数を有する。第１サブ回路は、第１バイポーラ・トランジスタを備え、そのエミッタ端子は、第１抵抗を介して第１電圧供給レールに接続されている。したがって、第１バイポーラ・トランジスタを通過する電流は、温度とは逆に変動する。
【０００４】
第２サブ回路は、第２、第３、第４、および第５バイポーラ・トランジスタを備えている。第２および第３トランジスタのベースは互いに接続され、更に第３トランジスタのコレクタ端子に接続されている。この端子は、更に、第２抵抗を介して、第２電圧供給レールに接続されている。第２トランジスタのエミッタは、第４トランジスタのコレクタに接続され、更に第５トランジスタのベースに接続されている。第３トランジスタのエミッタは、第５トランジスタのコレクタに接続され、更に第４トランジスタのベースに接続されている。第４トランジスタのエミッタは、第３抵抗を介して、第１電圧供給レールに接続されており、また、第５トランジスタのエミッタは第１電圧供給レールに接続されている。
第２サブ回路のコレクタ端子を通過する電流は、当該回路によって発生された電流である。
【０００５】
当該回路は、更に、第１および第２サブ回路によって発生した電流を加算し、出力電流を生成する手段も含む。
【０００６】
重要なことは、本発明によれば、第２サブ回路における第２トランジスタのベースが、第１サブ回路における第１トランジスタのベースに接続されていることである。したがって、第２サブ回路は、第１サブ回路における第１トランジスタにバイアス電圧を供給するために用いられ、そのために追加のバイアス電圧を供給する必要がなくなる。これによって、回路に必要な電力が低減され、更にこれが集積回路デバイスの一部を形成する場合、回路の面積も縮小する。
【０００７】
（好適な実施形態の詳細な説明）
図１の回路は、正温度係数サブ回路２、負温度係数サブ回路４、および加算回路６で構成されている。
【０００８】
正温度係数サブ回路２は、ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４、ならびに抵抗Ｒ１およびＲ２で構成されている。トランジスタＱ１は、そのベースおよびコレクタ端子が互いに接続され、更に第１抵抗Ｒ１を介して正電圧供給レールＶｃｃに接続されている。トランジスタＱ１のベースは、トランジスタＱ２のベースにも接続されている。トランジスタＱ１のエミッタ面積のトランジスタＱ２のエミッタ面積に対する比はＡである。
【０００９】
トランジスタＱ１のエミッタは、トランジスタＱ３のコレクタに接続され、更にトランジスタＱ４のベースに接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＱ４のコレクタに接続され、更にトランジスタＱ３のベースに接続されている。トランジスタＱ４のエミッタ面積のトランジスタＱ３のエミッタ面積に対する比もＡである。
【００１０】
トランジスタＱ３のエミッタは接地に接続され、トランジスタＱ４のエミッタは、第２抵抗Ｒ２を介して、接地に接続されている。
トランジスタＱ２のコレクタを通じて引き出される電流をＩ１で示す。
【００１１】
負温度係数サブ回路４は、ＮＰＮトランジスタＱ５、および抵抗Ｒ３で構成されている。トランジスタＱ５のベース端子は、トランジスタＱ２のそれに接続されており、したがってこれによってバイアスされる。トランジスタＱ５のエミッタ端子は、抵抗Ｒ３を介して、接地に接続されている。トランジスタＱ５のコレクタ端子は、電流加算ノードにおいて、トランジスタＱ２のコレクタ端子に接続されている。
トランジスタＱ５のコレクタを通じて引き出される電流をＩ２で示す。
【００１２】
加算回路６は、実際にはカレント・ミラーであり、ＰＮＰトランジスタＱ６およびＱ７で構成されている。トランジスタＱ６のベースおよびコレクタ端子は、互いに接続され、更に電流加算ノードに接続されている。更に、トランジスタＱ６およびＱ７のベース端子は互いに接続され、トランジスタＱ６およびＱ７のエミッタ端子は正電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００１３】
トランジスタＱ７のコレクタを通じて引き出される電流をＩｒｅｆで示し、勿論他のいずれの回路にも供給可能である。
望ましければ、更に別のトランジスタを同様にトランジスタＱ７として接続することによって、同じ出力電流Ｉｒｅｆを他の回路に供給することも可能である。
【００１４】
正温度係数サブ回路２の場合、抵抗Ｒ１間に発生する電圧は、ＵT．ｌｎ（Ａ2）であり、ここでＵTは熱電圧ｋＴ／ｑであり、ｋはボルツマン係数、Ｔは絶対温度、ｑは電子上の電荷である。したがって、トランジスタの電流利得βが高ければ、Ｑ２のコレクタにおける電流Ｉ１は次の式で与えられる。
【数１】
このように、抵抗Ｒ２がゼロの温度係数を有する場合、Ｉ１は絶対温度に直接比例し、供給電圧およびＲ１の値に実質的に無関係となる。
【００１５】
負温度係数サブ回路４の場合、注記すべきは、トランジスタＱ２のベースが、前述のトランジスタのベース−エミッタ電圧の２倍にバイアスされ、したがってトランジスタＱ５のベースが同じ電圧にバイアスされることである。したがって、トランジスタＱ５のエミッタは、１ベース−エミッタ電流に等しいレベルにバイアスされる。シリコン・ダイオード接合電圧は温度と共に変動し、温度係数は約−２ｍＶ．Ｋ-1であることは公知である。したがって、トランジスタＱ５を通過するコレクタ電流Ｉ２は、次の式で与えられる。
【数２】
ここで、ＶｂｅQ5は、ある温度におけるＱ５のベース−エミッタ電圧であり、ΔＴはその温度からの温度変動であり、ｋ１は温度係数−２ｍＶ．Ｋ-1である。
【００１６】
したがって、出力電流Ｉｒｅｆは、次の式で与えられる。
【数３】
これは、次の出力電流に対する温度係数を与える。
【数４】
【００１７】
したがって、抵抗値の比Ｒ３：Ｒ２は、０を含む、出力電流の温度係数のいずれの所望の値でも与えるように選択することができる。
Ｒ２およびＲ３の温度係数が無視し得る程度の場合、次の式が成り立てば、出力電流は０の温度係数を有する。
【数５】
【００１８】
実際の場合のように、抵抗自体が０の温度係数を有していない場合、抵抗値の比は、それを考慮に入れて選択される。
【００１９】
図２は、変更した回路であり、図１で用いたのと同じ参照符号で示す構成部品は同じ機能を有する。図１に示した回路の精度を向上させるために、入力電流を発生する抵抗Ｒ１に、高い値の抵抗を用いることができる。更に別のＰＮＰトランジスタＱ８をトランジスタＱ７と同様に接続し、そのコレクタをトランジスタＱ１のベース−コレクタ接合に接続する。そして、起動後、出力電流Ｉｒｅｆに等しい電流をＱ１に供給する。この電流は供給電圧における変動とはほぼ無関係であるので、出力電流にあり得る低精度の原因が取り除かれることになる。
【００２０】
したがって、少ない構成部品を用い、低電力消費であり、しかも温度とは無関係の基準電流を供給することも含めて所望の温度係数を有する基準電流を供給することができる回路が提供された訳である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回路の回路図。
【図２】 本発明による第２の回路の回路図。
（発明の分野）
本発明は、電子回路に関し、特に、温度および供給電圧には無関係の基準電流を生成する電流基準回路に関する。
【０００２】
（発明の背景）
バイポーラ・トランジスタを用いて実施した電流基準回路は、米国特許第４，３３５，３４６号から公知である。米国特許第４，３３５，３４６号は、２つのサブ回路を有する回路について記載している。第１サブ回路は、負の温度係数を有する。即ち、これによって発生した電流が温度に対して逆に変動する。また、第２サブ回路は、正の温度係数を有する。即ち、これによって発生した電流が温度に対して直接変動する。第１サブ回路は、ＮＰＮトランジスタを備え、そのエミッタ端子は抵抗を介して接地に接続されている。周知のように、バイポーラ・トランジスタのベース−エミッタ電圧は、温度とは逆に変動する。したがって、このトランジスタを流れる電流は、抵抗間の電圧およびその抵抗値に依存し、また温度とは逆に変動する。更に、この回路は、第１および第２サブ回路が発生した電流を加算し出力電流を生成する手段も含む。
【０００３】
（発明の概要）
本発明は、２つのサブ回路を有する回路に関する。第１サブ回路は、負の温度係数を有し、第２サブ回路は正の温度係数を有する。第１サブ回路は、第１バイポーラ・トランジスタを備え、そのエミッタ端子は、第１抵抗を介して第１電圧供給レールに接続されている。したがって、第１バイポーラ・トランジスタを通過する電流は、温度とは逆に変動する。
【０００４】
第２サブ回路は、第２、第３、第４、および第５バイポーラ・トランジスタを備えている。第２および第３トランジスタのベースは互いに接続され、更に第３トランジスタのコレクタ端子に接続されている。この端子は、更に、第２抵抗を介して、第２電圧供給レールに接続されている。第２トランジスタのエミッタは、第４トランジスタのコレクタに接続され、更に第５トランジスタのベースに接続されている。第３トランジスタのエミッタは、第５トランジスタのコレクタに接続され、更に第４トランジスタのベースに接続されている。第４トランジスタのエミッタは、第３抵抗を介して、第１電圧供給レールに接続されており、また、第５トランジスタのエミッタは第１電圧供給レールに接続されている。
第２サブ回路のコレクタ端子を通過する電流は、当該回路によって発生された電流である。
【０００５】
当該回路は、更に、第１および第２サブ回路によって発生した電流を加算し、出力電流を生成する手段も含む。
【０００６】
重要なことは、本発明によれば、第２サブ回路における第２トランジスタのベースが、第１サブ回路における第１トランジスタのベースに接続されていることである。したがって、第２サブ回路は、第１サブ回路における第１トランジスタにバイアス電圧を供給するために用いられ、そのために追加のバイアス電圧を供給する必要がなくなる。これによって、回路に必要な電力が低減され、更にこれが集積回路デバイスの一部を形成する場合、回路の面積も縮小する。
【０００７】
（好適な実施形態の詳細な説明）
図１の回路は、正温度係数サブ回路２、負温度係数サブ回路４、および加算回路６で構成されている。
【０００８】
正温度係数サブ回路２は、ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４、ならびに抵抗Ｒ１およびＲ２で構成されている。トランジスタＱ１は、そのベースおよびコレクタ端子が互いに接続され、更に第１抵抗Ｒ１を介して正電圧供給レールＶｃｃに接続されている。トランジスタＱ１のベースは、トランジスタＱ２のベースにも接続されている。トランジスタＱ１のエミッタ面積のトランジスタＱ２のエミッタ面積に対する比はＡである。
【０００９】
トランジスタＱ１のエミッタは、トランジスタＱ３のコレクタに接続され、更にトランジスタＱ４のベースに接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＱ４のコレクタに接続され、更にトランジスタＱ３のベースに接続されている。トランジスタＱ４のエミッタ面積のトランジスタＱ３のエミッタ面積に対する比もＡである。
【００１０】
トランジスタＱ３のエミッタは接地に接続され、トランジスタＱ４のエミッタは、第２抵抗Ｒ２を介して、接地に接続されている。
トランジスタＱ２のコレクタを通じて引き出される電流をＩ１で示す。
【００１１】
負温度係数サブ回路４は、ＮＰＮトランジスタＱ５、および抵抗Ｒ３で構成されている。トランジスタＱ５のベース端子は、トランジスタＱ２のそれに接続されており、したがってこれによってバイアスされる。トランジスタＱ５のエミッタ端子は、抵抗Ｒ３を介して、接地に接続されている。トランジスタＱ５のコレクタ端子は、電流加算ノードにおいて、トランジスタＱ２のコレクタ端子に接続されている。
トランジスタＱ５のコレクタを通じて引き出される電流をＩ２で示す。
【００１２】
加算回路６は、実際にはカレント・ミラーであり、ＰＮＰトランジスタＱ６およびＱ７で構成されている。トランジスタＱ６のベースおよびコレクタ端子は、互いに接続され、更に電流加算ノードに接続されている。更に、トランジスタＱ６およびＱ７のベース端子は互いに接続され、トランジスタＱ６およびＱ７のエミッタ端子は正電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００１３】
トランジスタＱ７のコレクタを通じて引き出される電流をＩｒｅｆで示し、勿論他のいずれの回路にも供給可能である。
望ましければ、更に別のトランジスタを同様にトランジスタＱ７として接続することによって、同じ出力電流Ｉｒｅｆを他の回路に供給することも可能である。
【００１４】
正温度係数サブ回路２の場合、抵抗Ｒ１間に発生する電圧は、ＵT．ｌｎ（Ａ2）であり、ここでＵTは熱電圧ｋＴ／ｑであり、ｋはボルツマン係数、Ｔは絶対温度、ｑは電子上の電荷である。したがって、トランジスタの電流利得βが高ければ、Ｑ２のコレクタにおける電流Ｉ１は次の式で与えられる。
【数１】
【００１５】
負温度係数サブ回路４の場合、注記すべきは、トランジスタＱ２のベースが、前述のトランジスタのベース−エミッタ電圧の２倍にバイアスされ、したがってトランジスタＱ５のベースが同じ電圧にバイアスされることである。したがって、トランジスタＱ５のエミッタは、１ベース−エミッタ電流に等しいレベルにバイアスされる。シリコン・ダイオード接合電圧は温度と共に変動し、温度係数は約−２ｍＶ．Ｋ-1であることは公知である。したがって、トランジスタＱ５を通過するコレクタ電流Ｉ２は、次の式で与えられる。
【数２】
【００１６】
したがって、出力電流Ｉｒｅｆは、次の式で与えられる。
【数３】
【数４】
したがって、抵抗値の比Ｒ３：Ｒ２は、０を含む、出力電流の温度係数のいずれの所望の値でも与えるように選択することができる。
Ｒ２およびＲ３の温度係数が無視し得る程度の場合、次の式が成り立てば、出力電流は０の温度係数を有する。
【数５】
実際の場合のように、抵抗自体が０の温度係数を有していない場合、抵抗値の比は、それを考慮に入れて選択される。
【００１９】
図２は、変更した回路であり、図１で用いたのと同じ参照符号で示す構成部品は同じ機能を有する。図１に示した回路の精度を向上させるために、入力電流を発生する抵抗Ｒ１に、高い値の抵抗を用いることができる。更に別のＰＮＰトランジスタＱ８をトランジスタＱ７と同様に接続し、そのコレクタをトランジスタＱ１のベース−コレクタ接合に接続する。そして、起動後、出力電流Ｉｒｅｆに等しい電流をＱ１に供給する。この電流は供給電圧における変動とはほぼ無関係であるので、出力電流にあり得る低精度の原因が取り除かれることになる。
【００２０】
したがって、少ない構成部品を用い、低電力消費であり、しかも温度とは無関係の基準電流を供給することも含めて所望の温度係数を有する基準電流を供給することができる回路が提供された訳である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回路の回路図。
【図２】 本発明による第２の回路の回路図。
Claims (3)
- 負の温度係数を有する第１電流供給サブ回路と、正の温度係数を有する第２電流供給サブ回路とを備えた電流供給回路であって、
前記第１電流供給サブ回路が、
エミッタ端子が第１抵抗を介して第１電圧供給レールに接続されている第１バイポーラ・トランジスタを備え、
前記第２電流供給サブ回路が、
第２、第３、第４および第５バイポーラ・トランジスタを備え、前記第２および第３トランジスタのベースが互いに接続され、更に前記第３トランジスタのコレクタ端子に接続され、前記第３トランジスタのコレクタ端子が第３抵抗を介して第２電圧供給レールに接続され、前記第２トランジスタのエミッタが第４トランジスタのコレクタ、および前記第５トランジスタのベースに接続され、前記第３トランジスタのエミッタが、前記第５トランジスタのコレクタ、および前記第４トランジスタのベースに接続され、前記第４トランジスタのエミッタが第２抵抗を介して前記第１電圧供給レールに接続され、前記第５トランジスタのエミッタも前記第１電圧供給レールに接続されており、
前記電流供給回路は、更に、前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタを通過する電流を加算し、出力電流を生成する手段を備え、
前記第２トランジスタのベースが、前記第１トランジスタのベースに接続され、そのバイアス電圧を供給し、
前記電流供給回路は、更に、カレント・ミラー回路を備え、前記出力電流を、前記第３トランジスタのベースおよびコレクタに接続されている電流供給線に複製する、
電流供給回路。 - 請求項１記載の電流供給回路において、前記第１および第２抵抗の抵抗比を、前記出力電流に対して所望の温度係数を与えるように選択する、電流供給回路。
- 請求項２記載の電流供給回路において、前記出力電流の所望の温度係数が０である、電流供給回路。
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