JPH0480406B2 - - Google Patents

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JPH0480406B2
JPH0480406B2 JP57151917A JP15191782A JPH0480406B2 JP H0480406 B2 JPH0480406 B2 JP H0480406B2 JP 57151917 A JP57151917 A JP 57151917A JP 15191782 A JP15191782 A JP 15191782A JP H0480406 B2 JPH0480406 B2 JP H0480406B2
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JP
Japan
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transistor
collector
current
base
emitter
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JP57151917A
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English (en)
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JPS5941022A (ja
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Hisao Kuwabara
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to EP83304957A priority patent/EP0104777B1/en
Priority to DE8383304957T priority patent/DE3370086D1/de
Priority to US06/528,591 priority patent/US4498041A/en
Publication of JPS5941022A publication Critical patent/JPS5941022A/ja
Publication of JPH0480406B2 publication Critical patent/JPH0480406B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/22Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
    • G05F3/222Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • G05F3/227Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a current or voltage as a predetermined function of the supply voltage

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、定電流回路に係り、特にモノリシ
ツクIC回路等における微小電流供給用またはバ
イアス電流供給用等に使用するものに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知のように、前記の如き定電流回路は、第1
図に示すように構成されている。すなわち、第1
図中Q1はNPN形のトランジスタで、そのエミツ
タは定電流源11を介して接地されている。そし
て、上記トランジスタQ1のベースは、負荷抵抗
RLを介した後、該トランジスタQ1のコレクタに
接続されるとともに、電源電圧+Vccの印加され
た電源端子12に接続されている。
このような回路によれば、上記定電流源11の
出力電流をI1、トランジスタQ1のエミツタ接地電
流増幅率をβ1とすると、負荷抵抗RLを流れる電
流IL(つまりトランジスタQ1のベース電流IB1
は、 IL=IB1=I1/1+β1 となり、負荷電流ILを一定にしているものであ
る。
ところが、第1図に示す従来の定電流回路で
は、電源端子12と接地端との間に、負荷抵抗
RLを除くと、定電流源11及びトランジスタQ1
のベース−エミツタ接合が直列に介在されること
になり、負荷抵抗RLに対する電源電圧+Vccの利
用率ηvccが劣化するという問題がある。すなわ
ち、トランジスタQ1のベース−エミツタ接合電
圧をVBE1とし、定電流源11の飽和電圧をVI1
(sat)とすると、上記利用率ηvccは、 ηvcc=Vcc−VBE1−VI1(sat)/Vcc と表わすことができる。ここで、例えば、Vcc=
3〔V〕、VBE1=0.7〔V〕、VI1(sat)=0.1〔V〕と
すると、 ηvcc=3−0.7−0.1/3=2.2/3≒0.73 となり、電源電圧+Vccのうち73〔%〕しか負過
抵抗RLのために供していないことになるもので
ある。
そこで、電源電圧利用率ηvccを向上させるた
めに、従来より第2図に示すような定電流回路が
考えられている。すなわち、第2図に示すもの
は、第1図と同一部分に同一記号を符して説明す
ると、トランジスタQ1のベース電流IB1を、PNP
形のトランジスタQ2,Q3よりなる第1のカレン
トミラー回路13及びNPN形トランジスタQ4
Q5よりなる第2のカレントミラー回路14を介
して、負荷抵抗RLに供給するようにしたもので
ある。
この場合、電源電圧利用率ηvccは、トランジ
スタQ4のコレクターエミツタ間の飽和電圧を
VcE4(sat)とすると、 ηvcc=Vcc−VcE4(sat)/Vcc と表わすことができる。そして、例えばVcc=3
〔V〕、VcE4(sat)=0.1〔V〕とすると、 ηvcc=3−0.1/3=2.9/3≒0.97 となり、電源電圧+Vccのうち97〔%〕が負荷抵
抗RLのため供されることになり、第1図に示し
た定電流回路に比して電源電圧利用率ηvccが向
上されるものである。
ところが、第2図に示す従来の定電流回路で
は、電源端子12と接地端との間に、定電流源1
1及びトランジスタQ1,Q2のベース−エミツタ
接合がそれぞれ直列に介在されることになる。こ
のため、第2図に示す定電流回路を動作させるた
めに最低必要な電源電圧Vcc(MIN)は、トラン
ジスタQ2のベース−エミツタ接合電圧をVBE2
すると、 Vcc(MIN)=VI1(sat)+VBE1−VBE2となり、
例えばVI1(sat)=0.1〔V〕、VBE1=0.7〔V〕、
VBE2=−0.7〔V〕とすると、 Vcc(MIN)=0.1+0.7−(−0.7)=1.5〔V〕とな
り、最低動作電圧Vcc(MIN)が高いという問題
がある。
〔発明の目的〕
この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、簡易な構成で電源電圧利用率が高くかつ低電
圧動作が可能である極めて良好な定電流回路を提
供することを目的とする。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明は、コレクタが定電流供給
回路を介して第1の基準電位点に接続され、エミ
ツタが第2の基準電位点に接続された第1のトラ
ンジスタと、この第1のトランジスタのコレクタ
と前期定電流供給回路との接続点にベースが接続
され、エミツタが前記第2の基準電位点に接続さ
れた第2のトランジスタと、前記第1のトランジ
スタのベースにコレクタが接続されエミツタが前
記第1の基準電位点に接続された第3のトランジ
スタと、この第3のトランジスタと同一極性であ
り、ベース及びコレクタが共に前記第3のトラン
ジスタのベースに接続されその接続点が前記第2
のトランジスタのコレクタに接続され、エミツタ
が前記第1の基準電位点に接続されて前記第3の
トランジスタと共にカレントミラー回路を構成す
る第4のトランジスタと、前記第2または第4の
トランジスタのベース電流で駆動される第5のト
ランジスタとを具備し、前記第5のトランジスタ
のコレクタまたはエミツタに前記第1のトランジ
スタに対応した電流を発生させて負荷に供給する
ようにしてなることを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。すなわち、第3図におい
て、Q11はNPN形のトランジスタで、そのエミツ
タは接地され、コレクタは図示極性に定電流源2
1を介して、電源電圧+Vccの印加された電源端
子22に接続されている。また、このトランジス
タQ11のベースは、NPN形のトランジスタQ12
コレクタに接続されている。そして、上記トラン
ジスタQ12のエミツタは上記電源端子22に接続
され、ベースは他のPNP形のトランジスタQ32
コレクタ及びベースに共に接続されるとともに、
NPN形のトランジスタQ14のコレクタに接続され
ている。ここで、上記トランジスタQ13のエミツ
タは、上記電源端子22に接続されている。
そして、上記トランジスタQ12,Q12よりなる
回路が、カレントミラー回路23を構成するもの
である。また、上記カレントミラーQ14のエミツ
タは接地され、ベースは上記トランジスタQ11
コレクタと定電流源21の接続点に接続されると
ともに、他のNPN形のトランジスタQ15のベース
に接続されている。そして、このトランジスタ
Q15のエミツタは接地され、コレクタは負荷抵抗
RLを介して上記電源端子22に接続されている。
上記実施例のような構成において、以下その動
作を説明する。すなわち、第3図に示す回路は、
トランジスタQ14のベース、トランジスタQ14
コレクタ(つまりトランジスタQ13のコレクタ)、
トランジスタQ12のベース、トランジスタQ12
コレクタ(つまりトランジスタQ11のベース)、
トランジスタQ11のコレクタ(つまりトランジス
タQ14のベース)というように、閉ループを形成
する。このため、例えば、トランジスタQ11のコ
レクタ電流Ic11が増加すると、トランジスタQ14
のベース電流IB14が減少し、トランジスタQ14
コレクタ電流Ic14が減少し、トランジスタQ12
ベース電流IB12が減少し、トランジスタQ12のコ
レクタ電流Ic12(つまりトランジスタQ11のベース
電流IB11)が減少し、トランジスタQ11のコレク
タ電流Ic11が減少するというように、負帰還動作
を行なうものである。したがつて、第3図に示す
回路を流れる電流は所定の一定状態を保つように
制御され、この状態は各トランジスタQ11乃至
Q15及び定電流源21の出力電流I2によつて決定
される。
ここで、トランジスタQ11,Q14,Q15のエミツ
タ接地電流増幅率を全て等しくβNとし、トラン
ジスタQ12,Q13のエミツタ接地電流増幅率も全
て等しくβpとし、トランジスタQ12,Q13の諸特
性が等しく、かつトランジスタQ14,Q15の諸特
性が等しいとして、負荷抵抗RLに流れる電流IL
求めると、次式のようになる。
IL=Ic15=Ic14=I2/(2/βN)+(βN/1+2/
βp) 但し、Ic15,Ic14:トランジスタQ15,Q14のコ
レクタ電流 そして、βN≫2、βp≫2で、2/β≒0.2/βp
≒0と考え得るとすれば、負荷電流ILは上式か
ら、 IL≒I2/βN と表わすことができる。したがつて、定電流源2
1の出力電流I2をトランジスタQ11のコレクタ電
流Ic11であると考えると、その電流I2の1/βNの
電流、つまりトランジスタQ11のベース電流IB11
が負荷抵抗RLに流れることになるものである。
そして、第3図に示す回路によれば、まずその
電源電圧利用率ηvccは、トランジスタQ15のコレ
クターエミツタ間の飽和電圧をVcE15(sat)とす
ると、 ηvcc=Vcc−VcE15(sat)/Vcc と表わすことができ、例えばVcc=3〔V〕、
VcE12(sat)=0.1〔V〕とすると、 ηvcc=3−0.1/3≒0.97 となり、電源電圧+Vccのうち97〔%〕が負荷抵
抗RLのために供されることになり、高い電源電
圧利用率ηvccを得ることができるものである。
また、第3図において、抵抗動作電圧Vcc
(MIN)は、トランジスタQ11,Q13のベース−エ
ミツタ接合電圧VBE1,VBE13を VBE11=VBE13 とし、トランジスタQ12,Q14のコレクターエミ
ツタ間の飽和電圧VcE12(sat)、VcE14(sat)を VcE12(sat)=VcE14(sat) とすると、 Vcc(MIN)=VBE11+VcE12(sat) =VBE13+VcE14(sat) となる。そして、例えばVBE11=VBE13=0.7
〔V〕とし、VcE12(sat)=VcE14(sat)=0.1〔V〕
とすると、最低動作電圧Vcc(MIN)は、 Vcc(MIN)=0.7+0.1=0.8〔V〕 となり、第2図に示した従来の定電流回路よりも
低くなるものである。
第4図は第3図に示す回路を一部変形したもの
で、第3図と同一部分には同一記号を符して説明
すると、トランジスタQ12のベース、トランジス
タQ12のベース及びコレクタ、トランジスタQ14
のコレクタの共通接続点を、PNP形のトランジ
スタQ16のベースに接続し、該トランジスタQ16
のエミツタを上記電源端子22に接続し、コレク
タを負荷抵抗RLを介して接地するようにしたも
のである。このような構成によれば、トランジス
タQ12のコレクタ電流Ic12はトランジスタQ11のベ
ース電流IB11であるから、トランジスタQ12,Q16
の特性が等しければ、トランジスタQ16のコレク
タ電流Ic16つまり負荷電流ILは、 IL=Ic16=Ic12=IB11 となり、負荷電流ILがトランジスタQ11のベース
電流IB11に対応するものである。そして、第4図
に示す構成によつても、第3図に示す回路と同様
な効果を得ることができることは、上述の説明か
ら容易にわかるものである。
また、第5図及び第6図はそれぞれ先に説明し
た第3図及び第4図に示す回路の各トランジスタ
Q11乃至Q16の極性を反転させた場合の回路構成
を示すものである。この場合、電源電圧は−Vcc
となり、定電流源21の極性を反転させることに
より、第3図及び第4図に示す回路と略同様に動
作し、同様な効果を得ることができることはもち
ろんである。さらに、第7図は第3図に示す回路
の変形例を示すもので、トランジスタQ14,Q15
のエミツタ面積比を 1:N としたものである。この場合、負荷電流ILは、 IL≒NIB11=I2/βN・N となる。
ここで、上記第3図乃至第7図に示した各回路
において、トランジスタQ11を除く他のトランジ
スタQ12乃至Q16のエミツタ面積比を変えたり、
エミツタに抵抗を挿入することにより、各トラン
ジスタQ12乃至Q16のコレクタ電流比を変えて、
トランジスタQ11のベース電流のN倍または1/
N倍にするようにすることもできる。この場合、
上記Nは必ずしも整数でなくてもよいものであ
る。
なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、その外その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
〔発明の効果〕
したがつて、以上詳述したようにこの発明によ
れば、簡易な構成で電源電圧利用率が高くかつ低
電圧動作が可能である極めて良好な定電流回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ従来の定電流回路
を示す回路構成図、第3図はこの発明に係る定電
流回路の一実施例を示す回路構成図、第4図乃至
第7図はそれぞれ同実施例の変形例を示す回路構
成図である。 11……定電流源、12……電源端子、13…
…第1のカレントミラー回路、14……第2のカ
レントミラー回路、21……定電流源、22……
電源端子、23……カレントミラー回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 コレクタが定電流供給回路を介して第1の基
    準電位点に接続され、エミツタが第2の基準電位
    点に接続された第1のトランジスタと、この第1
    のトランジスタのコレクタと前記定電流供給回路
    との接続点にベースが接続され、エミツタが前記
    第2の基準電位点に接続された第2のトランジス
    タと、前記第1のトランジスタのベースにコレク
    タが接続されエミツタが前記第1の基準電位点に
    接続された第3のトランジスタと、この第3のト
    ランジスタと同一極性であり、ベース及びコレク
    タが共に前記第3のトランジスタのベースに接続
    されその接続点が前記第2のトランジスタのコレ
    クタに接続され、エミツタが前記第1の基準電位
    点に接続されて前記第3のトランジスタと共にカ
    レントミラー回路を構成する第4のトランジスタ
    と、前記第2または第4のトランジスタのベース
    電流で駆動される第5のトランジスタとを具備
    し、前記第5のトランジスタのコレクタまたはエ
    ミツタに前記第1のトランジスタに対応した電流
    を発生させて負荷に供給するようにしてなること
    を特徴とする定電流回路。
JP57151917A 1982-09-01 1982-09-01 定電流回路 Granted JPS5941022A (ja)

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EP83304957A EP0104777B1 (en) 1982-09-01 1983-08-26 A constant current source circuit
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US06/528,591 US4498041A (en) 1982-09-01 1983-09-01 Constant current source circuit

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JPS5941022A JPS5941022A (ja) 1984-03-07
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