JPH06119070A - 定電流回路 - Google Patents

定電流回路

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JPH06119070A
JPH06119070A JP28968992A JP28968992A JPH06119070A JP H06119070 A JPH06119070 A JP H06119070A JP 28968992 A JP28968992 A JP 28968992A JP 28968992 A JP28968992 A JP 28968992A JP H06119070 A JPH06119070 A JP H06119070A
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JP
Japan
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transistor
transistors
terminal
differential amplifier
voltage
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JP28968992A
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English (en)
Inventor
Kenji Nemoto
謙治 根本
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Philips Japan Ltd
Original Assignee
Philips Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力電流の供給元の出力インピーダンスを高
く設定して負荷の影響を受けて出力電流が大幅に変動す
る事態を回避するとともに、差動増幅器と抵抗を利用す
ることにより出力電流を所望の値に容易に設定できる利
点を備えた定電流回路を提供する。 【構成】 差動増幅器1と、差動増幅器1に印加する比
較電圧を発生する抵抗Rと、抵抗Rの抵抗電流を制御す
る第1及び第2トランジスタTr11、Tr12と、第1及び第
2トランジスタTr11、Tr12にミラー結号された、第7及
び第8トランジスタTr17、Tr18と、第1及び第2トラン
ジスタTr11、Tr12と第7及び第8トランジスタTr17、Tr
18のミラー結合を実現し、かつ各トランジスタを前記差
動増幅器1の動作結果に基づいて制御する、第3乃至第
6トランジスタTr13〜Tr16とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高出力インピーダンス
の定電流源を実現する定電流回路に関する。
【0002】
【従来の技術】定電流を供給する回路として、差動増幅
器(オペアンプ)、エンハンスメント型電界効果トラン
ジスタ(FET)を利用した定電流回路が提案されてい
る。図2は、定電流回路の基本的な概念を示す回路図で
ある。図に示した定電流回路C1において、電圧供給側
の電源電圧V1、及び基準電圧V2が供給されている。基
準電圧V2は差動増幅器(オペアンプ)1の一方の入力
端子(非反転入力端子“+”)に印加されている。差動
増幅器1の出力端子には、Pチャンネル・エンハンスメ
ント型FETである第1トランジスタTr1及び第2ト
ランジスタTr2の制御端子(ゲート:G)が結合され
ている。第1トランジスタTr1の他方の端子(ドレイ
ン:D)は、抵抗Rの一端及び差動増幅器1の他方の入
力端子(反転入力端子“−”)に結合されている。抵抗
Rの他端は定電流回路C1の接地側に結合されている。
第2トランジスタの他方の端子(ドレイン:D)には、
図示しない負荷が結合される。第1及び第2トランジス
タTr1、Tr2の一方の端子(ソース:S)は、定電流
回路C1の電圧供給側に結合されている。
【0003】抵抗Rに発生する電圧を電圧V3とする
と、電圧V3の電位が基準電圧V2の電位に略等しい場
合、第1トランジスタTr1(抵抗R)を流れる電流I1
は、 I1=V3/R≒V2/R … (1)、 と表せる。この電流I1を第2トランジスタTr2にミラ
ーさせて、第2トランジスタTr2のドレインDから定
電流(出力電流)Ioutを得る。この定電流回路C1は、
差動増幅器1に印加する基準電圧V2及び抵抗Rを適宜
選択することにより、出力として取り出す出力電流を所
望の値に容易に設定する事ができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて、以上の構成の定
電流回路C1は、第2トランジスタTr2に結合される負
荷の影響を受けて、出力電流、即ち第2トランジスタT
2のソース電流が大きく変動するという問題が生じて
いた。言い換えれば、定電流回路C1の出力インピーダ
ンスが低いという問題が生じていた。
【0005】負荷の影響を受けることなく、安定した出
力電流を供給する為には、即ち出力インピーダンスを高
くするためには、カスケード接続したトランジスタから
出力電流を取り出す手段が提案されている。この手段
は、例えば、米国特許第4009432号において提案されて
いる。しかし、この提案を利用した場合、差動増幅器1
と抵抗Rを利用した場合のように出力電流を所望の値に
容易に設定できるという利点が失われてしまう。
【0006】一方、カスケード接続したトランジスタ
に、電流をミラーさせるカレントミラー回路が提案され
ている。この回路は、例えば、米国特許第4477782号に
おいて提案されている。しかし、この提案においては、
差動増幅器1と抵抗Rを利用して定電流を取り出す内容
について触れられていない。本発明は以上の点に着目し
てなされたもので、出力電流の供給元の出力インピーダ
ンスを高く設定して負荷の影響を受けて出力電流が大幅
に変動する事態を回避するとともに、差動増幅器と抵抗
を利用することにより出力電流を所望の値に容易に設定
できる利点を備えた定電流回路を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1に、一方の入力端子
に基準電圧が印加され、他方の入力端子に比較電圧が印
加される差動増幅器と、前記比較電圧を発生する抵抗
と、前記抵抗を流れる抵抗電流を供給する、カスケード
接続された第1及び第2トランジスタと、前記差動増幅
器の出力端子に制御端子が結合され、かつ一方の端子が
接地側に結合された第3及び第4トランジスタと、前記
第3トランジスタを流れる電流に基づいて、前記第2ト
ランジスタの前記制御端子の電圧を制御する第5トラン
ジスタと、前記第4トランジスタを流れる電流に基づい
て、前記第1トランジスタの前記制御端子の電圧を制御
する第6トランジスタと、カスケード接続され、かつ前
記第1及び第2トランジスタにミラー結合された第7及
び第8トランジスタとを有し、前記第7トランジスタ
は、一方の端子が前記電圧供給側に結合され、制御端子
が前記第1トランジスタ及び前記第6トランジスタの制
御端子に結合され、前記第8トランジスタは、制御端子
が前記第2トランジスタ及び第6トランジスタの前記の
制御端子に結合されるものである。第2に、前記第1乃
至第8トランジスタが、電界効果トランジスタから構成
され、当該各トランジスタの前記一方の端子が、ソース
で、当該各トランジスタの前記他方の端子が、ドレイン
で、当該各トランジスタの前記制御端子が、ゲートで、
前記差動増幅器が、オペアンプで構成され、当該差動増
幅器の一方の入力端子が、非反転入力端子で、当該差動
増幅器の他方の入力端子が、反転入力端子で構成される
ものである。第3に、前記抵抗電流のn倍の出力電流を
前記第8トランジスタの他方の端子から供給する場合、
前記第1トランジスタにおいて、チャンネルの幅と長さ
の比を第1の値に設定し、前記第7トランジスタにおい
て、前記比を前記第1の値のn倍の値に設定し、前記第
2トランジスタにおいて、前記比を第2の値に設定し、
前記第8トランジスタにおいて、前記比を前記第2の値
のn倍の値に設定するものである。
【0008】
【作用】差動増幅器に基準電圧と共に印加する比較電圧
を、抵抗を利用して発生させ、この抵抗を流れる電流
を、カスケード接続した第1及び第2トランジスタによ
り供給する。この第1及び第2トランジスタに流れる電
流を、第7及び第8トランジスタにミラーする結合を実
現するため、第3トランジスタ乃至第6トランジスタを
設ける。第3及び第4トランジスタは、差動増幅器の動
作結果を基に、第1及び第2、及び第5乃至第8トラン
ジスタの制御端子に、それぞれのトランジスタの動作を
決定する電圧を印加する。差動増幅器の動作結果は、比
較電圧の値として差動増幅器に帰還される。即ち、第1
及び第2トランジスタを流れる電流が、比較電圧と基準
電圧とが略一致する範囲で安定し、この際に抵抗を流れ
る電流がミラーした出力電流が第8及び第9トランジス
タを流れ、負荷に供給される。
【0009】
【実施例】図1に、本発明の定電流回路の第1の回路図
を示す。図に示した、定電流回路C2において、電圧供
給側の電源電圧V1、及び基準電圧V2が供給されてい
る。基準電圧V2は差動増幅器(オペアンプ)1の一方
の入力端子(非反転入力端子“+”)に印加されてい
る。差動増幅器1の他方の入力端子(反転入力端子
“−”)には、抵抗Rに発生する比較電圧V3が印加さ
れている。抵抗Rの他端は接地されている。
【0010】一方、第1トランジスタTr11は、一方の
端子(ソースS)に電源電圧V1が印加され、他方の端
子(ドレインD)に第2トランジスタTr12のソースS
が結合されている。第2トランジスタTr12のドレイン
Dは、抵抗Rの一端に結合されている。
【0011】差動増幅器1の出力端子には、第3及び第
4トランジスタTr13、Tr14の制御端子(ゲートG)
が結合さている。第3及び第4トランジスタTr13、T
14のソースSは、接地側に結合されている。第3トラ
ンジスタTr13のドレインDは、第5トランジスタTr
15のドレインDに結合されている。トランジスタTr15
のソースSには、電源電圧V1が印加されている。第4
トランジスタTr14のドレインDは、第6トランジスタ
Tr16のゲートG及びドレインDに結合されている。第
6トランジスタTr16のソースSには、電源電圧V1
印加されている。
【0012】第7トランジスタTr17は、ソースSに電
源電圧V1が印加され、ドレインDが第8トランジスタ
Tr18のソースSが結合されている。第8トランジスタ
Tr18のドレインDには、図示しない負荷が結合され
る。
【0013】第1、第6及び第7トランジスタTr11
Tr16、及びTr17のゲートGは、全て第4トランジス
タTr14のドレインDに結合されている。第2、第5、
及び第8トランジスタTr12、Tr15、及びTr18のゲ
ートGは、全て第3トランジスタTr3のドレインDに
結合されている。
【0014】第1及び第2トランジスタTr11、T
12、及び第5乃至第8トランジスタ、Tr15〜Tr18
は、例えば、Pチャンネル・エンハンスメント型FET
から構成される。また、第3及び第4トランジスタTr
13、Tr14は、例えば、Nチャンネル・エンハンスメン
ト型FETから構成される。
【0015】以上の構成の定電流回路C2において、第
7トランジスタTr17におけるチャンネルの幅と長さの
比(W7/L7)は、第1トランジスタTr11における比
(W1/L1)のn倍に設定する。同様に、第8トランジス
タTr18における比(W8/L8)は、第2トランジスタT
12における比(W2/L2)のn倍に設定する。この倍率
“n”は、第8トランジスタTr18から供給される出力
電流IOUTを決定する係数である。抵抗Rに発生する電
圧V3が基準電圧V2に略一致する際に流れる抵抗電流I
1を基準にすると、出力電流IOUTは、抵抗電流I1のn
倍の値になる。通常、比(W1/L1)と比(W7/L7)、比
(W2/L2)と比(W8/L8)はそれぞれ同一の値である。
【0016】各トランジスタにおけるチャンネルが、以
上の比の条件を満たし、かつ第1乃至第8トランジスタ
Tr11〜Tr18が飽和領域で動作すると、第8トランジ
スタTr18から供給される出力電流IOUTは、 I1=V2/R … (2)、 IOUT=nI1=nV2/R … (3)、 と表せる。
【0017】以上の構成の定電流回路C2において、例
えば、比較電圧V3が基準電圧V2よりも降下した場合、
即ち抵抗電流I1が減少した場合、差動増幅器1の出力
電圧は上昇する。この出力電圧の上昇に伴い、第3及び
第4トランジスタTr13及びTr14のドレイン−ソース
間電流が増加する。この結果、第6トランジスタTr16
(第5トランジスタTr15)から第1トランジスタTr
11(第2トランジスタTr12)へのミラー電流である抵
抗電流I1が増加し、比較電圧V3の上昇を実現する。ま
た、第7及び第8トランジスタTr17及びTr18には、
第1及び第2トランジスタTr11及びTr12に流れる電
流に対応したミラー電流(出力電流Iout)が流れる。
【0018】一方、比較電圧V3が基準電圧V2よりも上
昇した場合、差動増幅器1の出力電圧は降下する。この
出力電圧の降下に伴い、第3及び第4トランジスタTr
13及びTr14のドレイン−ソース間電流が減少する。こ
の結果、第6トランジスタTr16(第5トランジスタT
15)から第1トランジスタTr11(第2トランジスタ
Tr12)へのミラー電流である抵抗電流I1が減少し、
比較電圧V3の降下を実現する。
【0019】以上の説明のように、差動増幅器1の出力
端子の電圧に応じた負帰還制御が実現し、第1及び第2
トランジスタTr11、Tr12に制御される抵抗電流
1、言い換えれば、第7及び第8トランジスタTr17
及び、Tr18を流れる電流、即ち出力電流IOUTを略一
定に保つことができる。
【0020】図3に、本発明の他の実施例を示す。図3
は、本発明に係る定電流回路の第2の回路図を示す。図
3に示した定電流回路C3は、図1に示した定電流回路
2に第9トランジスタTr19を新たに追加した構成で
ある。
【0021】第9トランジスタTr19は、例えばPチャ
ンネル・エンハンスメント型FETから構成され、ゲー
トGが第2、第5、第8トランジスタTr12、Tr15
Tr18のゲートGに結合されている。第9トランジスタ
Tr19のソースSは、第6トランジスタTr16のドレイ
ンDに接続されている。第9トランジスタTr19のドレ
インDは、第4トランジスタTr14のドレインDに接続
されている。第9トランジスタTr19が追加されたた
め、第4トランジスタTr14のドレインDは、第9トラ
ンジスタTr19を介して第6トランジスタTr16のドレ
インDに結合される。
【0022】第9トランジスタTr19を設けた定電流回
路C3は、図1に示した定電流回路C2に比べて、第4ト
ランジスタTr14を流れる電流の変動をより高い精度で
抑えることができ、結果として、第1トランジスタTr
11のゲート電圧の変動、及び抵抗電流I1の変動を抑え
ることができる。。
【0023】
【発明の効果】以上の構成の本発明の定電流回路は、差
動増幅器の動作結果に応じて、比較電圧を発生する抵抗
を流れる抵抗電流の供給をカスケード接続した第1及び
第2トランジスタから供給し、この抵抗電流をカスケー
ド接続した第7及び第8トランジスタにミラーさせ、こ
の第7及び第8トランジスタの出力電流を負荷に供給す
る。出力電流の供給元が、カスケード接続された第7及
び第8トランジスタであるため、出力電流は高出力イン
ピーダンスの出力から供給される。このため、負荷の影
響を受けて、出力電流の電流値が大幅に変動する事態を
回避することができる。また、差動増幅器に印加する基
準電圧と、比較電圧を発生する抵抗の抵抗値から、容易
に出力電流を設定できる利点を従来同様に利用する事が
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】定電流回路の基本的な概念を示す回路図であ
る。
【図2】本発明の定電流回路の第1の回路図である。
【図3】本発明の定電流回路の第2の回路図である。
【符号の説明】
1 差動増幅器 R 抵抗 Tr11乃至Tr18 第1乃至第8トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の入力端子に基準電圧が印加され、
    他方の入力端子に比較電圧が印加される差動増幅器と、 前記比較電圧を発生する抵抗と、 前記抵抗を流れる抵抗電流を供給する、カスケード接続
    された第1及び第2トランジスタと、 前記差動増幅器の出力端子に制御端子が結合され、かつ
    一方の端子が接地側に結合された第3及び第4トランジ
    スタと、 前記第3トランジスタを流れる電流に基づいて、前記第
    2トランジスタの前記制御端子の電圧を制御する第5ト
    ランジスタと、 前記第4トランジスタを流れる電流に基づいて、前記第
    1トランジスタの前記制御端子の電圧を制御する第6ト
    ランジスタと、 カスケード接続され、かつ前記第1及び第2トランジス
    タにミラー結合された第7及び第8トランジスタとを有
    し、 前記第7トランジスタは、一方の端子が前記電圧供給側
    に結合され、制御端子が前記第1トランジスタ及び前記
    第6トランジスタの制御端子に結合され、 前記第8トランジスタは、制御端子が前記第2トランジ
    スタ及び第6トランジスタの前記の制御端子に結合され
    ることを特徴とする定電流回路。
  2. 【請求項2】前記第1乃至第8トランジスタが、電界効
    果トランジスタから構成され、 当該各トランジスタの前記一方の端子が、ソースで、 当該各トランジスタの前記他方の端子が、ドレインで、 当該各トランジスタの前記制御端子が、ゲートで、 前記差動増幅器が、オペアンプで構成され、 当該差動増幅器の一方の入力端子が、非反転入力端子
    で、 当該差動増幅器の他方の入力端子が、反転入力端子で構
    成されることを特徴とする請求項1に記載の定電流回
    路。
  3. 【請求項3】前記抵抗電流のn倍の出力電流を前記第8
    トランジスタの他方の端子から供給する場合、 前記第1トランジスタにおいて、チャンネルの幅と長さ
    の比を第1の値に設定し、 前記第7トランジスタにおいて、前記比を前記第1の値
    のn倍の値に設定し、 前記第2トランジスタにおいて、前記比を第2の値に設
    定し、 前記第8トランジスタにおいて、前記比を前記第2の値
    のn倍の値に設定することを特徴とする請求項2に記載
    の定電流回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007049233A (ja) * 2005-08-05 2007-02-22 Sanyo Electric Co Ltd 定電流回路
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