JPH0229450Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

産業上の利用分野 本考案は、半導体集積回路などによく用いられ
る定電流回路に関する。 背景技術とその問題点 半導体集積回路などによく用いられる定電流回
路は、一般に、第１図に示すように構成されてい
る。 即ち、これは、トランジスタQ₁，Q₂のエミツ
タが抵抗R₁，R₂を介して直流電源である電源の
一端１に接続され、トランジスタQ₁及びQ₂のベ
ースが共通に接続され、トランジスタQ₂のコレ
クタとベースとが、直流的帰還路を形成する、別
のトランジスタQ₄のベース・エミツタを介して
接続され、トランジスタQ₂のコレクタとトラン
ジスタQ₄のベースとの接続点が抵抗R₄を介して
電源の他端２に接続され、トランジスタQ₄のコ
レクタが電源の他端２に接続され、トランジスタ
Q₂のベースとトランジスタQ₄のエミツタとの接
続点がさらに別のトランジスタQ₅のコレクタと
ベースとに接続され、トランジスタQ₅のエミツ
タが抵抗R₅を介して電源の一端１に接続された
もので、図の場合、電源の一端１は接地点であ
り、電源の他端２は正の電源電圧＋V_CCが得られ
る点である。 この回路で、各トランジスタのベース・エミツ
タ間電圧が等しいものとして、これをV_BEとし、
また、R₁＝R₂＝R₅とされ、各トランジスタのベ
ース電流が極めて微小であるので無視されて（か
かるトランジスタ回路についての計算にあたつて
は、トランジスタのベース電流を無視して考察す
るのが一般的であり、実質的に不都合は生じな
い。）、各トランジスタのエミツタ電流も等しくな
るとして、これをI_Eとすれば、トランジスタQ₁の
コレクタに得られる出力の電流は、 I_E＝V_CC−2V_BE／R₂＋R₄ …(1) で表わされる。 この式から明らかなように、従来の定電流回路
は、出力の電流にトランジスタのベース・エミツ
タ間電圧に依存する項を含む。従つて、トランジ
スタのベース・エミツタ間電圧が温度により変化
することによつて、出力の電流も変化してしまう
ことになり、かかる定電流回路を差動増幅回路や
掛算回路などに用いた場合には、これら回路の出
力の直流レベルや利得が温度により変化してしま
う不都合がある。 考案の目的 本考案は、かはる点に鑑み、出力の電流が温度
によりほとんど変化することのない、新規な定電
流回路を提供するものである。 考案の概要 本考案では、出力の電流に前述のトランジスタ
のベース・エミツタ間電圧に依存する項を実質的
に打ち消す項を含むように、トランジスタと抵抗
とからなる回路を付加する。 実施例 第２図は本考案の定電流回路の一実施例で、第
１図の従来の回路に対して、トランジスタQ₃と
抵抗R₃及びR₆〜R₈からなる回路が付加されたも
のである。即ち、この場合、トランジスタQ₂の
コレクタとトランジスタQ₄のベースとの接続点
が抵抗R₄を介し、さらに抵抗R₆を介して直流電
源である電源の他端２に接続され、トランジスタ
Q₃のコレクタがこの抵抗R₄とR₆との接続点に接
続され、エミツタが抵抗R₃を介して電源の一端
１に接続され、ベースと電源の一端１との間に抵
抗R₇が接続され、ベースと電源の他端２との間
に抵抗R₈が接続される。 この回路で、トランジスタQ₃以外の各トラン
ジスタのベース・エミツタ間電圧が等しいものと
して、これをV_BEとし、R₁＝R₂＝R₅とされ、トラ
ンジスタQ₃以外の各トランジスタのベース電流
が無視されて、トランジスタQ₃以外の各トラン
ジスタのエミツタ電流も等しくなるとして、これ
をI_Eとし、また、トランジスタQ₃のベース・エミ
ツタ間電圧をV_BE3とし、トランジスタQ₃のエミ
ツタ電流をI_E3とし、トランジスタQ₃のベース電
圧をV₃とすれば、 I_E3＝V₃−V_BE3／R₃ …(2) となる。 かかるもとで、トランジスタQ₂のエミツタ電
流I_E及びトランジスタQ₃のエミツタ電流I_E3は、
共に抵抗R₆を通じるものとされるので、抵抗R₆
においては、R₆（I_E＋I_E3）の直流電圧降下が生じ
る。従つて、電源の他端２から、抵抗R₆、抵抗
R₄、トランジスタQ₂、及び、抵抗R₂を通じて電
源の一端１に至る電流路に着目すると、 V_CC−R₆（I_E＋I_E3）−I_E・R₄−2V_BE−I_E・R₂＝０ という関係が成立し、従つて、かかる関係をI_Eに
ついて整理し、かつ、(2)式を代入すると、トラン
ジスタQ₂のエミツタ電流I_Eは、 I_E＝V_CC−2V_BE−I_E3・R₆／R₂＋R₄＋R₆ ＝V_CC−2V_BE−R₆／R₃（V₃−V_BE3）／R₂＋R₄＋R₆…(
3) で表わされる。ここで、R₆／R₃＝２とすれば、 I_E＝V_CC−2V₃／R₂＋R₄＋R₆−２V_BE−V_BE3／R₂＋R₄＋R
₆…(4) となり、トランジスタQ₃のベース電圧V₃の設定
により、即ち、抵抗R₇及びR₈の設定により、ト
ランジスタQ₃以外の各トランジスタのベース・
エミツタ間電圧V_BEとトランジスタQ₃ベース・エ
ミツタ間電圧V_BE3とが実質的等しくなるようにす
れば、(4)式の右辺の第２項は実質的に零になつ
て、実質的に I_E＝V_CC−2V₃／R₂＋R₄＋R₆ ＝V_CC−２R₇／R₇＋R₈V_CC／R₂＋R₄＋R₆ ＝R₈−R₇／（R₂＋R₄＋R₆）（R₇＋R₈）V_CC …(5) となる。そして、トランジスQ₁のコレクタ電流
は、トランジスQ₁のエミツタ電流に等しく、ト
ランジスQ₁のエミツタ電流はトランジスタQ₂の
エミツタ電流I_Eに等しいので、結局、トランジス
Q₁のコレクタを流れる出力の電流にトランジス
タのベース・エミツタ間電圧に依存する項を実質
的に含まないようになる。従つて、トランジスタ
のベース・エミツタ間電圧が温度により変化して
も、出力の電流はほとんど変化しない。 このことは、実験結果からも確認された。第３
図は第１図の従来の回路の実験回路で、R₁＝R₂
＝R₅＝2_kΩ、R₄＝30_kΩにしたものであり、第４
図は第２図の本考案の回路の実験回路で、R₁＝
R₂＝R₅＝2_kΩ、R₃＝5_kΩ、R₄＝R₆＝R₇＝10_kΩ、
R₈＝30_kΩにしたものであり、いずれも、V_CC＝
5Vにし、トランジスタQ₁のコレクタと電源の他
端２との間に10_kΩの抵抗を接続し、−10℃、25
℃、80℃の各温度におけるこの10_kΩの抵抗の両
端間の電圧V_pを測定したもので、その測定結果
は表１に示す通りである。また、表１の測定結果
から、25℃のときの電圧V_pをV_p（25℃）として表
わして、 V_p−V_p（25℃）／V_p（25℃）×100（％） の式により、−10℃，80℃のときの電圧V_pの25℃
の

【表】

【表】 ときのそれに対する変化率を示したものが表２で
ある。実験回路は、いずれも、集積回路化された
ものではなく、デユアル・トランジスタを使用し
たデイスクリート回路であり、第３図の実験回路
では、トランジスタQ₁とQ₂，Q₄とQ₅が各々ペ
ア・トランジスタとされ、第４図の実験回路で
は、トランジスタQ₁とQ₂，Q₃とQ₄との各々ペ
ア・トランジスタとされたものであるが、本考案
の回路によれば、従来の回路に比べて出力の電流
の変化が1/20以下になることが認められた。 第５図は本考案の定電流回路の他の実施例で、
トランジスタQ₂のコレクタとベースとが第２図
の実施例のように別のトランジスタQ₄のベー
ス・エミツタを介することのない直流的帰還路に
より直接的に接続され、これに伴なつてトランジ
スタQ₅及び抵抗R₄，R₅もない場合である。 この回路で、トランジスタQ₂のエミツタ電流I_E
及びトランジスタQ₃のエミツタ電流I_E3は、共に
抵抗R₆を通じるものとされるので、抵抗R₆にお
いては、R₆（I_E＋I_E3）の直流電圧降下が生じる。
従つて、電源の他端２から、抵抗R₆、トランジ
スタQ₂、及び、抵抗R₂を通じて電源の一端１に
至る電流路に着目すると、 V_CC−R₆（I_E＋I_E3）−2V_BE−I_E・R₂＝０ という関係が成立し、従つて、かかる関係をI_Eに
ついて整理し、かつ、(2)式を代入すると、トラン
ジスタQ₂のエミツタ電流I_Eは、 I_E＝V_CC−V_BE−I_E3・R₆／R₂＋R₆ ＝V_CC−V_BE−R₆／R₃（V₃V_BE3）／R₂R₆ …(6) で表わされる。ここで、R₆／R₃＝１とすれば、 I_E＝V_CC−V₃／R₂＋R₆−V_BE−V_BE3／R₂＋R₆ …(7) となり、第２図の実施例の場合と同様にV_BEと
V_BE3とが実質的に等しくなるようにすれば、(7)式
の右辺の第２項は実質的に零になつて、実質的に I_E＝V_CC−V₃／R₂R₆ ＝V_CC−R₇／R₇＋R₈V_CCR₂R₆ ＝R₈／（R₂＋R₆）（R₇＋R₈）V_CC …(8) となる。そして、トランジスQ₁のコレクタ電流
は、トランジスQ₁のエミツタ電流に等しく、ト
ランジスQ₁のエミツタ電流はトランジスタQ₂の
エミツタ電流I_Eに等しいので、結局、トランジス
Q₁のコレクタを流れる出力の電流にトランジス
タのベース・エミツタ間電圧に依存する項を実質
的に含まないようになつて、トランジスタのベー
ス・エミツタ間電圧が温度により変化しても、出
力の電流はほとんど変化しない。 応用例 第６図は定電流回路を用いた回路の一例で、平
衡変調回路などとして用いられる掛算回路で、ト
ランジスタQ₁₁及びQ₁₂のエミツタに夫々電流I_Xの
定電流源が接続され、トランジスタQ₁₃及びQ₁₄
のエミツタに夫々電流I_Yの定電流源が接続され、
トランジスタQ₁₁及びQ₁₂のエミツタ間に抵抗R_X
が接続され、トランジスタQ₁₃及びQ₁₄のエミツ
タ間に抵抗R_Yが接続され、トランジスタQ₁₅及び
Q₁₆のエミツタがトランジスタQ₁₃のコレクタに
接続され、トランジスタQ₁₇及びQ₁₈のエミツタ
がトランジスタQ₁₄のコレクタに接続され、トラ
ンジスタQ₁₁のコレクタがトランジスタQ₁₅及び
Q₁₈のベースに接続され、トランジスタQ₁₂のコ
レクタがトランジスタQ₁₆及びQ₁₇のベースに接
続され、トランジスタQ₁₅及びQ₁₇のコレクタが
共通に接続され、トランジスタQ₁₆及びQ₁₈のコ
レクタが共通に接続され、トランジスタQ₁₁及び
Q₁₂のベース間に信号電圧V_Xが供給され、トラン
ジスタQ₁₃及びQ₁₄ベース間に信号電圧V_Yが供給
され、トランジスタQ₁₆及びQ₁₈のコレクタの接
続点から出力電圧V_pが取り出される。 出力電圧V_pは、トランジスタQ₁₆及びQ₁₈のコ
レクタに接続される負荷抵抗R_L、電源電圧をV_CC
とするとき、 V_p（V_CC−I_Y・R_L） −R_L／I_X・R_X・R_YV_X・V_Y で表わされ、従つて、定電流源として第１図の従
来の定電流回路を用いるときは、電流I_X及びI_Yが
温度により変化することによつて、出力電圧V_p
の直流レベルと交流出力信号の利得が温度により
変化してしまう。これに対して、定電流源として
第２図または第５図の本考案の定電流回路を用い
るときは、電流I_X及びI_Yが温度によりほとんど変
化しないので、出力電圧V_pの直流レベルと交流
出力信号の利得が温度によりほとんど変化しな
い。 考案の効果 本考案の定電流回路によれば、従来の定電流回
路に対して、トランジスタQ₃と抵抗R₃及びR₆〜
R₈とからなる回路を付加することによつて、出
力の電流にトランジスタのベース・エミツタ間電
圧に依存する項が実質的に含まれないようにした
ので、トランジスタのベース・エミツタ間電圧が
温度により変化しても、出力の電流はほとんど変
化せず、差動増幅回路や掛算回路などに用いた場
合には、これら回路の出力の直流レベルや利得が
温度によりほとんど変化しないようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定電流回路の一例を示す図、第
２図は本考案の定電流回路の一実施例を示す図、
第３図は第１図の回路に対応する実験回路を示す
図、第４図は第２図の回路に対応する実験回路を
示す図、第５図は本考案の定電流回路の他の実施
例を示す図、第６図は掛算回路の一例を示す図で
ある。 図中、Q₁，Q₂，Q₃は第１、第２、第３のトラ
ンジスタ、Q₄は別のトランジスタ、R₆は共通の
抵抗である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１、第２及び第３のトランジスタのエミツタ
   が夫々第１、第２及び第３の抵抗を介して直流電
   源の一端に接続され、上記第１及び第２のトラン
   ジスタのベースが共通に接続され、上記第２のト
   ランジスタのコレクタが直流的帰還路を通じて上
   記第２のトランジスタのベースに接続され、上記
   第２及び第３のトランジスタのコレクタが共通に
   設けられた第４の抵抗を介して上記直流電源の他
   端に接続され、上記第３のトランジスタのベース
   と上記直流電源の一端及び他端との間に夫々抵抗
   が接続されて成り、上記第３及び第４の抵抗が
   各々の抵抗値の比が所定の整数比となるべく選定
   されて、上記第１のトランジスタのコレクタに定
   電流出力が得られるものとされた定電流回路。