JPH0551926B2 - - Google Patents
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- JPH0551926B2 JPH0551926B2 JP57191029A JP19102982A JPH0551926B2 JP H0551926 B2 JPH0551926 B2 JP H0551926B2 JP 57191029 A JP57191029 A JP 57191029A JP 19102982 A JP19102982 A JP 19102982A JP H0551926 B2 JPH0551926 B2 JP H0551926B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- constant current
- resistor
- base
- collector
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006903 response to temperature Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-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
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- 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
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
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- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 技術分野
本発明は、定電流回路に関するもので、特に定
電流回路の出力定電流が温度変化に応じて変化し
ない様、回路定数を所定の値に設定したIC化に
適した電流回路を提供せんとするものである。
電流回路の出力定電流が温度変化に応じて変化し
ない様、回路定数を所定の値に設定したIC化に
適した電流回路を提供せんとするものである。
(ウ) 技術の背景
IC（集積回路）においては、定電流回路が多用
されているが、従来の定電流回路は、電源電圧の
変動に対しては安定な出力定電流を得ることが出
来る反面、周囲温度が変化し、定電流回路を構成
する回路素子が温度変化を起すと、それに応じて
出力電流が変化し、定電流性が保てなくなるとい
う欠点を有していた。
されているが、従来の定電流回路は、電源電圧の
変動に対しては安定な出力定電流を得ることが出
来る反面、周囲温度が変化し、定電流回路を構成
する回路素子が温度変化を起すと、それに応じて
出力電流が変化し、定電流性が保てなくなるとい
う欠点を有していた。
(エ) 発明の要点
本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、抵
抗（R1）とトランジスタのベースエミツタ間電
圧（VBE）とに依存する定電流I1を流すことが出
来る定電流源と、ダイオード接続され、かつコレ
クタに前記定電流源が接続された第１トランジス
タと、エミツタに抵抗が接続され、前記第１トラ
ンジスタと電流ミラー関係に接続された第２トラ
ンジスタとから成り、該第２トランジスタのコレ
クタに得られる出力定電流I2が温度に依存しない
様、前記抵抗の値R2を所定値に設定したもので
ある。
抗（R1）とトランジスタのベースエミツタ間電
圧（VBE）とに依存する定電流I1を流すことが出
来る定電流源と、ダイオード接続され、かつコレ
クタに前記定電流源が接続された第１トランジス
タと、エミツタに抵抗が接続され、前記第１トラ
ンジスタと電流ミラー関係に接続された第２トラ
ンジスタとから成り、該第２トランジスタのコレ
クタに得られる出力定電流I2が温度に依存しない
様、前記抵抗の値R2を所定値に設定したもので
ある。
(ニ) 実施例
第１図は、本発明の一実施例を示すもので、１
は定電流I1を流すことが出来る定電流源、２はコ
レクタが該設定電流源１に、エミツタが電源（＋
VCC）に、ベースがコレクタと共通にそれぞれ接
続された第１トランジスタ、及び３はベースが該
第１トランジスタ２のベースに、エミツタが抵抗
４を介して前記電源に、コレクタが負荷５にそれ
ぞれ接続された第２トランジスタである。
は定電流I1を流すことが出来る定電流源、２はコ
レクタが該設定電流源１に、エミツタが電源（＋
VCC）に、ベースがコレクタと共通にそれぞれ接
続された第１トランジスタ、及び３はベースが該
第１トランジスタ２のベースに、エミツタが抵抗
４を介して前記電源に、コレクタが負荷５にそれ
ぞれ接続された第２トランジスタである。
しかして、第１図の定電流回路においては、定
電流源１に定電流I1が流れると、該定電流I1は、
第１トランジスタ２のエミツタに流れ、前記定電
流I1と所定の関係を有する定電流I2が第２トラン
ジスタ３のコレクタから負荷５に流れる様に成さ
れている。定電流源１は、トランジスタ及び抵抗
を含んでおり、前記トランジスタのベース・エミ
ツタ間電圧VBEと、前記抵抗の値R1とによつて定
電流源I1の値が定められる。
電流源１に定電流I1が流れると、該定電流I1は、
第１トランジスタ２のエミツタに流れ、前記定電
流I1と所定の関係を有する定電流I2が第２トラン
ジスタ３のコレクタから負荷５に流れる様に成さ
れている。定電流源１は、トランジスタ及び抵抗
を含んでおり、前記トランジスタのベース・エミ
ツタ間電圧VBEと、前記抵抗の値R1とによつて定
電流源I1の値が定められる。
いま、定電流源１に流れる電流I1を、
I1＝VBE／R1
とし、第１及び第２トランジスタ２及び３のベー
ス電流を無視すれば、抵抗４の両端電圧VR2は、 VR2＝R2I2＝VBE1−VBE2 ……(2) 〔ただし、R2は抵抗４の抵抗値、VBE1は第１
トランジスタ２のベース・エミツタ間電圧、VBE2
は第２トランジスタ３のベース・エミツタ間電
圧〕 となる。ところで、前記BE1及びVBE2は、それぞ
れ、 VBE1＝VTln（I1／IS） ……(3) VBE2＝VTln（I2／IS） ……(4) 〔ただし、VT（＝KT／ｑ；Ｋはボルツマン定数、 Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷）は熱電圧、ISは
トランジスタの飽和電流〕 となるから、第(1)乃至第(4)式より、定電流源I2
は、 I2＝VT／R2ln（VBE／R1I2） ……(5) となる。また、第(5)式を温度Ｔで微分すると、 I′2＝V′TR2−VTR′2／R2／2lnVBE／R1I2＋VT／R2・
f′(T)／ｆ(T) ……(6) 〔ただし、ｆ(T)＝VBE／R1I2、 f′(T)＝VBER1I2VBE（R′1I2＋R1I′2）／R2
／1I2／2〕 となり、第(5)及び(6)式から、 I′2＝I2（V′T／VT−R′2／R2）＋VT／2（V′BE／VB
E−R′1／R1−I′2I2） ……(7) となる。この第(7)式を整理すると、 I′2／I2＝2＋I2／VT＋R2I2（V′T／VT−R′2／2） ＋VT／VT＋R2I2（V′BER′1／VBER1） ……(7)′ となるから、R2I2＝nVTとおけば、第(7)′式は、 I′2／I2＝１／１＋ｎ ｛ｎ（V′T／VT−R′2／2）＋（V′BE／VBE−R′1
／R1）｝……(8) となる。この第(8)式において、左辺が零となる条
件は、 ｎ（V′T／VT−R′2／R2）＋V′BE／VBE−R′1／R1＝
０……(9) であり、結局ｎが ｎ＝R′1／R1−V′BE／VBE／V′T／VT−R2／R2……(1
0) となれば、出力定電流I2は、周囲温度に依存しな
いものとなることは明らかである。従つて、最終
的に R2I2＝nVT＝R′1／R1−V′BE／VBE／V′T／VT−R2／R
2VT……(11) となる様に、抵抗(4)の値R2を選択すれば、第２
トランジスタ(3)のコレクタに得られる定電流I2が
周囲温度に依存しないものとなる。
ス電流を無視すれば、抵抗４の両端電圧VR2は、 VR2＝R2I2＝VBE1−VBE2 ……(2) 〔ただし、R2は抵抗４の抵抗値、VBE1は第１
トランジスタ２のベース・エミツタ間電圧、VBE2
は第２トランジスタ３のベース・エミツタ間電
圧〕 となる。ところで、前記BE1及びVBE2は、それぞ
れ、 VBE1＝VTln（I1／IS） ……(3) VBE2＝VTln（I2／IS） ……(4) 〔ただし、VT（＝KT／ｑ；Ｋはボルツマン定数、 Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷）は熱電圧、ISは
トランジスタの飽和電流〕 となるから、第(1)乃至第(4)式より、定電流源I2
は、 I2＝VT／R2ln（VBE／R1I2） ……(5) となる。また、第(5)式を温度Ｔで微分すると、 I′2＝V′TR2−VTR′2／R2／2lnVBE／R1I2＋VT／R2・
f′(T)／ｆ(T) ……(6) 〔ただし、ｆ(T)＝VBE／R1I2、 f′(T)＝VBER1I2VBE（R′1I2＋R1I′2）／R2
／1I2／2〕 となり、第(5)及び(6)式から、 I′2＝I2（V′T／VT−R′2／R2）＋VT／2（V′BE／VB
E−R′1／R1−I′2I2） ……(7) となる。この第(7)式を整理すると、 I′2／I2＝2＋I2／VT＋R2I2（V′T／VT−R′2／2） ＋VT／VT＋R2I2（V′BER′1／VBER1） ……(7)′ となるから、R2I2＝nVTとおけば、第(7)′式は、 I′2／I2＝１／１＋ｎ ｛ｎ（V′T／VT−R′2／2）＋（V′BE／VBE−R′1
／R1）｝……(8) となる。この第(8)式において、左辺が零となる条
件は、 ｎ（V′T／VT−R′2／R2）＋V′BE／VBE−R′1／R1＝
０……(9) であり、結局ｎが ｎ＝R′1／R1−V′BE／VBE／V′T／VT−R2／R2……(1
0) となれば、出力定電流I2は、周囲温度に依存しな
いものとなることは明らかである。従つて、最終
的に R2I2＝nVT＝R′1／R1−V′BE／VBE／V′T／VT−R2／R
2VT……(11) となる様に、抵抗(4)の値R2を選択すれば、第２
トランジスタ(3)のコレクタに得られる定電流I2が
周囲温度に依存しないものとなる。
第(11)式において、R′1／R1は、定電流源(1)の定電
流 I1を決める為の抵抗R1の温度係数、V′BE／VBEはトラ ンジスタのベース・エミツタ間電圧VBEの温度係
数、V′T／VTは熱電圧VTの温度係数、及びR′2／R2は抵 抗(4)の温度係数である。そして、第１図に示され
る回路を単一のIC内に作成した場合には、前記
ｎが定数となるので、前記抵抗(4)の値を設定する
ことにより、出力定電流I2の設定を簡単に行い得
る。例えば、一般的なICにおいて、抵抗(4)をベ
ース拡散抵抗により作成すれば、V′T／VT＝ 3400ppm／℃、V′BE／VBE＝−2800ppm／℃、R′1／R1＝ R′2／R2＝2000ppm／℃となるので、ｎ＝3.42とな り、例えば100μAの出力定電流I2を得る為には、
第(11)式から0.89KΩの抵抗４を前記第２トランジ
スタ３のエミツタに接続すればよいことになる。
尚、各温度係数は、ICが有する固有の定数であ
る。
流 I1を決める為の抵抗R1の温度係数、V′BE／VBEはトラ ンジスタのベース・エミツタ間電圧VBEの温度係
数、V′T／VTは熱電圧VTの温度係数、及びR′2／R2は抵 抗(4)の温度係数である。そして、第１図に示され
る回路を単一のIC内に作成した場合には、前記
ｎが定数となるので、前記抵抗(4)の値を設定する
ことにより、出力定電流I2の設定を簡単に行い得
る。例えば、一般的なICにおいて、抵抗(4)をベ
ース拡散抵抗により作成すれば、V′T／VT＝ 3400ppm／℃、V′BE／VBE＝−2800ppm／℃、R′1／R1＝ R′2／R2＝2000ppm／℃となるので、ｎ＝3.42とな り、例えば100μAの出力定電流I2を得る為には、
第(11)式から0.89KΩの抵抗４を前記第２トランジ
スタ３のエミツタに接続すればよいことになる。
尚、各温度係数は、ICが有する固有の定数であ
る。
第２図は、第１図における定電流源１を具体回
路で示した本発明の別の実施例を示すもので、定
電流源１を、ベース・コレクタ間が短絡されてダ
イオード接続と成された第３トランジスタ６と、
該第３トランジスタ６と電流ミラー関係に接続さ
れた第４トランジスタ７と、第１及び第２分圧抵
抗８及び９と、該第１及び第２分圧抵抗８及び９
の分圧点を定電圧とする為の第１及び第２ダイオ
ード１０及び１１とによつて構成したものであ
る。しかして、第２分圧抵抗９の値をR1、第１
及び第２ダイオード１０及び１１のアノード・カ
ソード間電圧と第３トランジスタ６のベース・エ
ミツタ間電圧とをVBEとすれば、該抵抗９に流れ
る電流I1は、 2VBE＝R1I1＋VBE ∴I1＝VBE／R1 ……(12) となり、第３及び第４トランジスタ６及び７は電
流ミラー関係にあるから、前記第４トランジスタ
７のコレクタ電流もI1となり、結局、第１図の定
電流源１の条件を満す定電流回路が構成出来る。
路で示した本発明の別の実施例を示すもので、定
電流源１を、ベース・コレクタ間が短絡されてダ
イオード接続と成された第３トランジスタ６と、
該第３トランジスタ６と電流ミラー関係に接続さ
れた第４トランジスタ７と、第１及び第２分圧抵
抗８及び９と、該第１及び第２分圧抵抗８及び９
の分圧点を定電圧とする為の第１及び第２ダイオ
ード１０及び１１とによつて構成したものであ
る。しかして、第２分圧抵抗９の値をR1、第１
及び第２ダイオード１０及び１１のアノード・カ
ソード間電圧と第３トランジスタ６のベース・エ
ミツタ間電圧とをVBEとすれば、該抵抗９に流れ
る電流I1は、 2VBE＝R1I1＋VBE ∴I1＝VBE／R1 ……(12) となり、第３及び第４トランジスタ６及び７は電
流ミラー関係にあるから、前記第４トランジスタ
７のコレクタ電流もI1となり、結局、第１図の定
電流源１の条件を満す定電流回路が構成出来る。
一方、第(8)式において、IC化した場合の先の
条件、すなわち、V′T／VT＝3400ppm／℃、V′BE／VBE
＝ −2800ppm／℃、R′1／R1＝R′2／R2＝2000ppm／℃とい う条件を代入すると、 I′2／I2＝１／１＋ｎ（1400n−4800） ……(13) となり、この第(13)式を図示すると第３図の如くな
る。しかして、第３図からｎ＝3.42とすれば、
I′2／I2、すなわち出力定電流I2の温度係数は零とな る。また、ｎ＝3.42の近傍すなわち、2.5＜ｎ＜
５程度の範囲でも、出力定電流I2の温度係数は、
±300ppm／℃程度と極めて小さく、略温度に依
存しない定電流を発生することが出来る。従つ
て、本発明は、温度に依存しない定電流を発生す
るという本発明の主旨に基き、出力定電流I2の温
度係数が零となる抵抗値ばかりでな、その近傍の
値を選択し得ることは勿論である。
条件、すなわち、V′T／VT＝3400ppm／℃、V′BE／VBE
＝ −2800ppm／℃、R′1／R1＝R′2／R2＝2000ppm／℃とい う条件を代入すると、 I′2／I2＝１／１＋ｎ（1400n−4800） ……(13) となり、この第(13)式を図示すると第３図の如くな
る。しかして、第３図からｎ＝3.42とすれば、
I′2／I2、すなわち出力定電流I2の温度係数は零とな る。また、ｎ＝3.42の近傍すなわち、2.5＜ｎ＜
５程度の範囲でも、出力定電流I2の温度係数は、
±300ppm／℃程度と極めて小さく、略温度に依
存しない定電流を発生することが出来る。従つ
て、本発明は、温度に依存しない定電流を発生す
るという本発明の主旨に基き、出力定電流I2の温
度係数が零となる抵抗値ばかりでな、その近傍の
値を選択し得ることは勿論である。
(ホ) 効果
以上述べた如く、本発明に依れば、温度に依存
しない定電流を得ることが出来るので、特に熱的
に均一性を保つことの出来るIC内における定電
流回路に応用して効果の高いものである。
しない定電流を得ることが出来るので、特に熱的
に均一性を保つことの出来るIC内における定電
流回路に応用して効果の高いものである。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は本発明の別の実施例を示す回路図、及び第３
図は本発明の説明に供する為の特性図である。 主な図番の説明、１……定電流源、２……第１
トランジスタ、３……第２トランジスタ、４……
抵抗。
図は本発明の別の実施例を示す回路図、及び第３
図は本発明の説明に供する為の特性図である。 主な図番の説明、１……定電流源、２……第１
トランジスタ、３……第２トランジスタ、４……
抵抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ベース・コレクタ間が短絡され、エミツタが
電源に接続された第１トランジスタと、該第１ト
ランジスタのコレクタに接続され、少なくともト
ランジスタ（ベース・エミツタ間電圧がVBE）及
び第１抵抗（抵抗値R1）を含み、I1＝VBE／R1となる 定電流を流す定電流源と、ベースが前記第１トラ
ンジスタのベースに、コレクタが負荷に接続され
た第２トランジスタと、該第２トランジスタのエ
ミツタと前記電源との間に接続された第２抵抗
（抵抗値R2）とを備え、前記第２トランジスタの
コレクタに得られる定電流をI2とするとき、 R2≒α（R1）−α（VBE）／α（VT）−α（R2）・VT
／I2 となる様に、前記第２抵抗の値R2を定め、前記
定電流I2が温度に依存しない様にしたことを特徴
とする定電流回路。（ただし、α（VBE）は各トラ
ンジスタのベース・エミツタ間電圧の温度係数、
α（R1）は第１抵抗の温度係数、α（VTは、熱電
圧VT（＝KT／ｑ；Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温 度、ｑは電子の電荷）の温度係数、α（R2）は第
２抵抗の温度計数である。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19102982A JPS5979322A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 定電流回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19102982A JPS5979322A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 定電流回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5979322A JPS5979322A (ja) | 1984-05-08 |
| JPH0551926B2 true JPH0551926B2 (ja) | 1993-08-04 |
Family
ID=16267706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19102982A Granted JPS5979322A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 定電流回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5979322A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5315981B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-10-16 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 電流生成回路、電流生成方法及び電子機器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320554A (en) * | 1976-08-11 | 1978-02-24 | Hitachi Ltd | Constant current circuit |
-
1982
- 1982-10-29 JP JP19102982A patent/JPS5979322A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320554A (en) * | 1976-08-11 | 1978-02-24 | Hitachi Ltd | Constant current circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5979322A (ja) | 1984-05-08 |
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