JPH0213004A - 定電流回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は定電流回路に関する。

〔発明のＩＭＡ要〕

この発明は、定電流回路において、カレンＩ・ミラー回
路及びトランジスタを所定の接続関係とすることにより
、定電流回路としての特性を改善したものである。

〔従来の技術〕

定電流回路として第３図に示すような回路が考えられて
いる。

すなわち、同図において、トランジノ、夕。ａ〜Ｑｄは
起動用のもので、電源端子′ｒ１に電圧Ｖｃｃが供給さ
れると、トランジスタＱａにコレクタ電流が流れるとと
もに、トランジスタＱａとＱｂとがカレントミラー回路
を構成しているので、トランジスタＱｂにも等しい大き
さのコレクタ電流が流れる。

そして、このコレクタ電流の一部は、トランジスタＱｅ
のコレクタから流れてくるとともに、トランジスタＱｅ
とＱｆとがカレントミラー回路を構成しているので、ト
ランジスタＱｆにコレクタ電流が流れ、これがトランジ
スタＱｇのコし・クタ電流となる。そして、このトラン
ジスタＱｇとＱｈとがカレントミラー回路を構成してい
るので、トランジスタＱｈにもコレクタ電流が流れると
ともに、このコレクタ電流はトランジスタＱｅのコレク
タから流れる。したがって、トランジスタＱｅ〜Ｑｈに
より電流ループが形成されることになる。

そして、例えばトランジスタＱｆのコレクタ電流が増加
すると、これによりトランジスタＱｇのコレクタ電流が
増加してトランジスタＱｈのコレクタ電流も増加するは
ずであるが、トランジスタＱｂのコレクタ電流が増加す
ると、そのエミッタ抵抗器Ｒｈにおける降下電圧が大き
くなってｌ・ランジスタＱｈのベース・エミッタ間電圧
が小さくなり、そのコレクタ電流は小さ（なる。こうし
て、トランジスタＱｅ−Ｑｈのコレクタ電流は、抵抗器
Ｒｈなどにより決まる値で安定し、トランジスタＱｅは
一定の大きさのコレクタ電流が流れる。

そして、トランジスタＱｅにそのようなコレクタ電流が
流れれば、トランジスタＱｅ　、　Ｑｉ　、　Ｑｊがカ
レントミラー回路を構成しているので、トランジスタＱ
　ｉ＋　Ｑ　ｊのコレクタからは、トランジスタＱｅの
コレクタ電流に等しい一定の大きさのコレクタ電流、す
なわち、定電流出力が得られる。

なお、定常時には、トランジスタＱｈのコし・クタ電流
の一部によりトランジスタＱｃがオンとなり、これによ
りトランジスタＱｄがオンとなってトランジスタＱａが
オフとなるとともに、トランジスタＱｂがオフとなるの
で、上述のようにトランジスタＱｅｘＱｈにより定電流
動作が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の定電流回路においては、トランジスタ
Ｑｅ＝Ｑｈのループゲインを十分に大きくすることがで
きないので、負荷の変化に対する定電流出力の変化が太
き（なってしまう。

また、トランジスタＱｅ、Ｑｆと、トランジスタＱｇ　
、Ｑｈとで、コレクタ・エミッタ間電圧が異なるととも
に、このコレクタ・エミッタ間電圧は、電源電圧Ｖｃｃ
によって変化するので、トランジスタＱｆ　、Ｑｈのア
ーリー効果により定電流出力の変化が大きくなってしま
うとともに、電源電圧Ｖｃｃに対する安定性もよくない
。

この発明は、これらの問題点を一掃しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

このため、この発明においては、カレントミラー回路及
びトランジスタを、例えば第１図に示すような接続関係
とする。

〔作用〕

安定度及び電源電圧特性などが改善される。

〔実施例〕

第１図において、トランジスタＱＬ、Ｑ２により、トラ
ンジスタＱ１を入力側とし、かつ、接地を基準電位点と
するカレントミラー回路（１）が構成される。このカレ
ントミラー回路＋１１は、この定電流回路の起動用であ
り、このため、トランジスタＱ１のコレクタが抵抗器Ｒ
１を通じて電源端子１゛１に接続されるとともに、トラ
ンジスタＱ２にはエミッタ抵抗器Ｒ２が接続される。

そして、トランジスタＱ３〜Ｑ７が定電流回路の本体回
路、トランジスタＱａ　、Ｑ９がその定電流出力の取り
出し用である。

すなわち、トランジスタＱ３　）　Ｑ４のエミッタが端
子１゛１に接続され、そのベースがトランジスタＱ２の
コレクタに接続されるとともに、トランジスタＱ３　＋
　Ｑ４のコレクタはトランジスタＱ５　。

Ｑ６のコレクタに接続される。この場合、このトランジ
スタＧＪｓ　、　Ｑｃは、トランジスタＱ５を入力側と
し、かつ、接地を基準電位点としてカレン１−ミラー回
路（２）を構成している。また、このとき、例えば、ト
ランジスタＱ５のベース・エミッタ間の接合面積がトラ
ンジスタＱｃのそれのＮ倍（Ｎ〉１）とされることによ
り、トランジスタＱ５の電流増幅率はトランジスタＱｃ
のそれのＮ倍とされている。さらに、トランジスタＱ５
には、エミッタ抵抗器Ｒ５が接続される。

また、トランジスタＱ］、Ｑεのコレクタが、トランジ
スタＱ７のベースに接続され、そのエミッタが接地され
、そのコレクタがトランジスタＱ３Ｑ４のベースに接続
される。なお、抵抗器Ｒ３及びコンデンサＣ３は発振防
止用である。

さらに、トランジスタＱ３　、Ｃ４のベースにトランジ
スタＱｓ　、Ｑｓのベースが接続され、そのエミッタが
端子１゛１に接続される。

また、この例においては、エミッタ接地のトランジスタ
ＱＩＯが設けられ、そのコレクタがトランジスタＱ９の
コレクタに接続される。したがって、トランジスタＱ９
は、トランジスタＱｔｏが負イｉＩになるとともに、ト
ランジスタＱｚｏはトランジスタＱ９を負荷としたアン
プとして（Ｉｊ＜ことになる。

なお、トランジスタＱ３　、Ｃ４、Ｑｓ　、　Ｑ９ば、
特性が互いに等しいものとする。

このような構成によれば、端子゛１゛１に電源電圧Ｖｃ
ｃが供給されると、トランジスタＱ１には抵抗器Ｒ１に
より決まる大きさのコレクタ電流が流れるとともに、こ
のとき、トランジスタＱｌ　、　Ｑ２がカレントミラー
回路（１）を構成しているので、トランジスタＱ２にも
コレクタ電流１２が流れる。

そして、このコレクタ電流Ｉ２はトランジスタＱ３　、
　Ｃ４（及びＱｅ　、Ｑ！１）の各ベース電流１ｂでも
あるから、トランジスタＱｖ　、Ｃ４には、コレクタ電
流１３．１４が流れる。この場合、第３図に示すように
、コレクタ電流１３．Ｉ４は、そのベース電流１ｂにリ
ニアに比例するとともに、１つ＝１４である。

そして、コレクタ電流１４は、トランジスタ。５のコレ
クタ電流でもあるとともに、トランジスタＱｓ’、Ｑｃ
はカレントミラー回路（２）を構成しているので、トラ
ンジスタＱ６には、電流Ｉ５に対応したコレクタ電流１
ｃが流れる。

そして、この場合、電流Ｉ４が小さいときには、抵抗器
Ｒ５における降下電圧は、トランジスタＱ５Ｑ６のベー
ス・エミッタ間電圧に比べて十分に小さくて無視でき、
トランジスタＱ５　、Ｑｓのベースバイアス電圧はほぼ
等しいとみなすことができるとともに、トランジスタＱ
ｅは、トランジスタＱ５に比べて電流増幅率が１／Ｎ倍
とされている。

したがって、電流１４が小さいときには、１６＝　１４
　／　Ｎであり、これによりＩ　ｅ　＝Ｉ　３　／　Ｎ
　％すなわち、Ｉｓ＜ｌｉである。

そして、ＩＧ＜１３であれば、その差の電流（１３１ｇ
）がトランジスタＱ７のベースに流れ、そのコレクタに
は電流増幅器率倍に増幅されたコレクタ電流Ｉｔが流れ
る。

そして、この電流■７は、トランジスタＱ３　。

Ｃ４（及びＣ１ｓ　、　Ｑｓ　）のベースを流れるので
、トランジスタＱ３．Ｑ４のコレクタ電流Ｉｔ、Ｉｓは
より大きくなる。

こうして、電ａ；ｉが投入されると、トランジノ、りＱ
３〜Ｑ７の電流ループに正帰還がかかり、各コレクタ電
流１３〜１７は増加していく。

そして、このとき、第３図にも示したように、ベース電
流１ｂに対してコレクタ電流１３．１４はリニアに増加
していく。しかし、トランジスタＱｌＫは、トランジス
タＱ５のベース・エミッタ電圧と、抵抗器Ｒ５の降下電
圧との和の電圧によりベースバイアスされているので、
第３図に丞すように、コレクタ電流１ｅは、ベース電流
１ｂに対して（電流！４を介して）指数関数的に増加す
ることになる。

そして、Ｉｓ　−１３（＝１４　）のとき、その差の電
流（１：ｌ　　ＩＧ）が０となって１７＝ｏとなるので
、結果として、このｌ５＝ｌａの点で、各電流は安定す
ることになる。

そこで、このｌ５＝Ｉａの点における電流Ｉｓ。

Ｉ３の大きさを値ｉｏとすれば、 ＶＧ　＝Ｖｓ　＋ｌＯＲ６”　（ｉ） である。

また、 Ｉｅ　　＝　ｉ。

のときのトランジスタ に一ついて、 １ｏ　　−β　・　ｌ５ ｅｘｐ（ｋＶｅ （ｉｉ　） であり、 １４＝ＩＯのときのトランジスタＱ５について、 １ｏ　　＃Ｎβ　・　ｌ５ ｅｘｐ（ｋｖ５ （ｉｉｉ　） である。

そして、 （ｉｉ　） （ｉｉｉ　） 式から となり、 これを（ｉ） 式に代入して変形すると、 Ｒｓ となる。

すなわち、電流１３．１４は、（ｉｖ）式で示す値Ｉｎ
に安定化される。

そして、ｌ・ランジスタＱε、Ｑ９には、トランジスタ
Ｑ３　、Ｑ４と等しいベースバイアスが（１４，給され
ているので、トランジスタＱａ　、Ｑｓのコレクタから
は、（ｉｖ）式で示す値１ｏの定電流が出力される。

なお、このとき、トランジスタＱ１ｏに人力信号が供給
されれば、その入力信号に対応したコレクタ電流がトラ
ンジスタＱｚｏのコレクタを流れるので、このコレクタ
電流と、トランジスタＱ９の定電流出力（コレクタ電流
）との差の電流が、出力信号として出力される。

し発明の効果〕 こうして、この発明によれば、トランジスタＱ８Ｑ９か
ら（ｉｖ　）式で示す値１ｏの定電流を得ることができ
る。そして、この場合、特にこの発明にＪ、れば、トラ
ンジスタＱ３〜Ｑ７の正帰還ループのループゲインは、
トランジスタＱ７により十分に大きくできるので、負荷
の変化に対して定電流出力は安定である。すなわち、ｉ
・ランジスタＱ８゜Ｑ９に対応するトランジスタが多数
接続されると、それらのベース電流分だけ負荷が重くな
るが、このベース電流の増加は、トランジスタＱ７のコ
レクタ電流１ｙの増加であり、これは、電流１３と１６
との差電流（１３１Ｇ）に対して、「ベース電流の増加
分／トランジスタＱ７の電流増幅率」の変化を与えるだ
けで、十分に小さな値である。

したがって、トランジスタＱ＊　Ｉ　Ｑｇに対応する］
・ランジスタが多数接続されて負荷が重くなっても、定
電流出力は安定である。

また、トランジスタＱｓ　＊　Ｑ６のコレクタ・エミッ
タ間電圧は、トランジスタＱ　ｅ　＋　Ｑ　７のベース
・エミッタ間電圧にほぼ固定されるとともに、これによ
りトランジスタＱ３　、Ｑ４のコレクタ・エミッタ間電
圧もほぼ等しくなるので、アーリー効果による定電流出
力の変化が少ない。特に、トランジスタＱＬＯのような
アンプが接続されると、そのコレクタ・エミッタ間電圧
もほぼベース・エミッタ間電圧となり、これによりトラ
ンジスタＱ９のコレクタ・エミッタ間電圧はトランジス
タＱ３゜Ｑ４のコレクタ・エミッタ間電圧にほぼ等しく
なるので、トランジスタＱ９のアーリー効果による定電
流出力の変化はキャンセルされ、より効果的である。

さらに、第３図の定電流回路に比べ、トランジスタの数
を減らすこともできる。また、（１ｖ）式によれば、定
電流出力は、電源電圧Ｖｃｃの影響を受けることがない
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の接続図、第２図、第３図はそ
の説明のための図である。 （１）　、　（２１はカレントミラー回路である。 ４３本の回ａ口 第１図 りしじト〉う−回ｚ番 手続補正書 １、事件の表示 昭和６３年 特 許 願 第１６１８０３号 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１及び第２のトランジスタＱ＿３、Ｑ＿４のエミッタ
   が第１の基準電位点Ｔ＿１に接続され、上記第１及び第
   ２のトランジスタＱ＿３、Ｑ＿４のコレクタが、上記第
   １及び第２のトランジスタＱ＿３Ｑ＿４とは逆極性の第
   ３及び第４のトランジスタＱ＿６Ｑ＿５のコレクタにそ
   れぞれ接続され、 上記第３及び第４のトランジスタＱ＿６、Ｑ＿５は、そ
   の第４のトランジスタＱ＿５を入力側とし、かつ、第２
   の基準電位点を基準電位点としてカレントミラー回路を
   構成し、 上記第４のトランジスタＱ＿５にはエミッタ抵抗器Ｒ＿
   ５が接続され、 上記第４のトランジスタＱ＿５の電流増幅率は、上記第
   ３のトランジスタＱ＿６の電流増幅率のＮ倍（Ｎ＞１）
   とされ、 上記第１及び第３のトランジスタＱ＿３、Ｑ＿６のコレ
   クタから得られる電流が、アンプＱ＿７を通じて上記第
   １及び第２のトランジスタＱ＿３、Ｑ＿４のベースに供
   給されるとともに、 上記アンプＱ＿７の出力電流の一部が、第５のトランジ
   スタＱ＿８のベースに供給されてこの第５のトランジス
   タＱ＿８のコレクタから定電流出力が取り出されるよう
   にした定電流回路。