JPH0614302B2 - トランジスタ回路 - Google Patents

トランジスタ回路

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JPH0614302B2
JPH0614302B2 JP56130522A JP13052281A JPH0614302B2 JP H0614302 B2 JPH0614302 B2 JP H0614302B2 JP 56130522 A JP56130522 A JP 56130522A JP 13052281 A JP13052281 A JP 13052281A JP H0614302 B2 JPH0614302 B2 JP H0614302B2
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JP
Japan
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transistor
collector
emitter
current
circuit
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JP56130522A
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JPS5831422A (ja
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克己 長野
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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
    • G05F3/30Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランジスタ回路に係り、特に微小電圧を発生
するための電圧発生回路に関する。
トランジスタの電流密度の比を一定にするとベース・エ
ミッタ間電圧VBEに差ができる。従来、これを利用して
微小電圧を発生させる第1図に示すような回路が米国特
許(USP)3,320,439(フェアチャイルド社)に開示されて
いる。この微小電圧源回路によれば、トランジスタQ101
に加えられる入力電流I1とトランジスタQ102のコレク
タに得られる出力電流I2との関係は次式で示される。
ここで、VTSは逆方向飽和電流,Rは抵抗,A101,A102はそれぞ
れトランジスタQ101とQ102のエミッタ面積である。上
記(1)式の関係が成立するためには、両トランジスタQ
101,Q102のエミッタ面積はA101<A102の関係になけれ
ばならない。
また、抵抗Rの両端に生ずる電圧は次式で求められる。
上記(2)式において、電流をI1=I2とすると、電圧ΔV
BEは両トランジスタQ101,Q102のエミッタ面積比A102
A101のみで決められる。しかし上記(2)式には、電圧ΔV
BEを決める要素に電流比I1/I2が入っており、ΔVBE
を一定にするには電流をI1=I2の関係にしなければな
らない。
そこで、エミッタ面積比のみで微小電圧ΔVBEを設定す
るために従来、特開昭47-12373号(フィリップス社)あ
るいは特開昭55-102025(AD社)に開示されている様
に、カレントミラー回路を使う等の回路上の工夫がなさ
れている。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、入力電流
用の第1のトランジスタおよび出力電流用の第2のトラ
ンジスタにそれぞれ対応してベース・コレクタ相互がた
すきがけ接続される第3及び第4のトランジスタを接続
し、微小電圧出力が入出力電流比には無関係で第1〜第
4トランジスタのそれぞれのエミッタ面積比で決定され
る回路構成とすることによって、回路消費電力が小さ
く、安定した電圧を発生し得るトランジスタ回路を提供
することを目的とする。他の目的は、このトランジスタ
回路を用いて電流源回路を提供することである。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
2図は本発明のトランジスタ回路の原理図を示してい
る。この回路は、一端が正電源+に接続された電流値I
1の電流源I1と、コレクタがこの電流源I1の他端に、
ベース・コレクタが相互接続された第1のトランジスタ
1と、この第1のトランジスタQ1のエミッタにコレク
タが接続され、エミッタが負電流−に接続された第2の
トランジスタQ2と、コレクタが出力電流端O1に接続さ
れ、ベースが上記第1のトランジスタQ1のベースに相
互接続された第3のトランジスタQ3と、コレクタが上
記第3のトランジスタQ3のエミッタ及び第2のトラン
ジスタQ2のベースに接続され、ベースが上記第2のト
ランジスタQ2のコレクタに接続され、エミッタが電圧
出力端OUTに接続される第4のトランジスタQ4と、この
第4のトランジスタQ4のエミッタ及び出力端OUTにその
一端が接続され、他端が負電源−に接続され、両端間に
微小電圧ΔVBEを発生するための抵抗Rとを具備する。
ここで、上記回路の4つのトランジスタQ1〜Q4のエミ
ッタ面積をそれぞれA1〜A4とし、ベース・エミッタ間
電圧をそれぞれVBE1〜VBE4とすると、 ΔVBE+VBE1+VBE4=VBE2+VBE3……(3) なる関係式が成り立つ。また、トランジスタのコレクタ
電流Icとベースエミッタ間電圧VBEとの間には なる関係がある。上記(4)式をトランジスタQ1〜Q4
ついて適用し、(3)式を変形すると次の様になる。
但し、A1・A4/A2・A3>1,またI2はトランジスタQ3
コレクタ電流である。
この(5)式から第2,第4トランジスタQ2,Q4のベー
スを第2図のように交互に配線接続すると、微小電圧Δ
VBEは電流比I1/I2の影響が無くなることがわかる。つま
り、微小電圧ΔVBEは4つのトランジスタQ1〜Q4のエ
ミッタ面積A1〜A4比だけで決められることになる。こ
のように、本回路は電流I1,I2によらず、微小電圧Δ
VBEが一定となるので、抵抗Rの両端に生ずる微小電圧
ΔVBEを定電圧源として使用することができる。
また、抵抗Rの電圧降下が微小電圧ΔVBEであるから、
トランジスタQ3のコレクタからの出力電流I2となり、エミッタ面積比を定めれば出力電流も一定とな
る。
上述した基本原理を適用して第3図の様な微小電流源回
路を構成できる。この回路では、トランジスタQ1〜Q4
のそれぞれのエミッタ面積A1〜A4をA1=3,A2
2,A3=A4=1とし、抵抗Rの抵抗値を10kΩ,電
流源I1として10kΩのコレクタ抵抗RCを用いてい
る。さらに、ベースが第1のトランジスタQ1のコレク
タに、エミッタが第1,第3トランジスタQ1,Q3のベ
ース相互接続点に、コレクタが電源+VCCにそれぞれ接
続された第5のトランジスタQ5が設けられている。こ
の回路では、入力電流I1はI1=(VCC-3VBE)/RCで表わ
され、電源VCCと共に変化する。
一方、出力電流I2は前記(6)式から となり、1μAの微小電流源回路が得られることにな
る。
第4図は第2図をさらに変形したものであり、第2図の
基本回路に、さらにコレクタが10Vの正電源+に、ベ
ースが第1のトランジスタQ1のコレクタに、エミッタ
が第1,第3トランジスタQ1,Q3のベース相互接続点
にそれぞれ接続される第5のトランジスタQ5を設ける
と共に、第3のトランジスタQ3のコレクタを負荷抵抗R
Lを介して正電源+に接続して、第1のトランジスタQ1
のエミッタ面積A1を他のトランジスタQ2〜Q4のエミ
ッタ面積A2〜A4の4倍(A1=4A2=4A3=4A4
に設定している。従って、微小電圧ΔVBEはΔVBE=VT
n4=35mV(300゜K)である。この回路で入力電流I1
1μA〜1mAに変化させた時の微小電圧ΔVBEの変化を第
5図に示す。なお、測定は抵抗Rの値を3.3kΩ(出力電
流I210μA)の場合と33kΩ(出力電流I21μ
A)の場合について行ない、図において前者を曲線L1
で後者を曲線L2で表わしている。
第5図を参照すると、曲線L1では入力電流I1がI1
2μA〜200μAの範囲で微小電圧ΔVBEの変化はΔVBE
=35mV〜40mVである。つまり、入力電流I1が100倍
変化しても微小電圧ΔVBEは5mVしか変化していない。こ
のことは、微小電圧ΔVBEの値を略一定とみなすことが
できるので、第4図の回路を定電圧源として使用できる
ことを意味している。また、上記曲線L1において、入
力電流I1が1mAの近傍では二位電流I1と出力電流I2
とが大きく違っているので、直列抵抗による誤差が生じ
ている。同じことは曲線L2の場合についてもいえ、こ
の場合には出力電流I2が1μAと小さくなっているの
で、微小電圧ΔVBEが一定値から離れる点は曲線L1の時
よりも小さくなっていることがわかる。
第6図は第2図の基本回路にカレントミラー回路を付加
した定電流源回路を示している。すなわち、エミッタが
正電源+に、ベースがコレクタに接続されたトランジス
タQ11と、このトランジスタQ11のベース・コレクタ相互
接続点にエミッタが接続され、コレクタが前記第1トラ
ンジスタQ1のコレクタに接続されたトランジスタQ
12と、エミッタが上記正電源+に、ベースが上記トラン
ジスタQ11のベースに、コレクタが前記トランジスタQ12
のベース及び第3トランジスタQ3のコレクタにそれぞ
れ接続されたトランジスタQ13からなるカレントミラー
回路11が設けられている。このカレントミラー回路1
1によって入力電流I1と出力電流I2とを等しくなるよ
うにしている。すなわち、カレントミラー回路11の入
出力電流I2,I1との間には I1=λ・I2……(7) なる関係がある。ここで、λはカレントミラーの電流伝
達比であり、第6図の様に3つのトランジスタQ11〜Q13
を用いたウィルソン・ソースでは として良い。このウィルソン・ソースで使用したPNPト
ランジスタのエミッタ接地電流増幅率βが十分に大きけ
れば、この電流伝達比λを「1」と見なすことができ
る。したがって、入出力電流を共に等しく(I1=I2)する
ことができる。
また、前記(6)式から第3トランジスタQ3の出力電流I
2で表わされる。上記回路では、出力電流I2は入力電流
1の影響を受けないが、カレントミラー回路11を用
いて電流I1とI2とを等しくするので出力電流I2の安
定性が良くなる。
第7図は前記第3の回路を応用したこの発明の一実施例
に係わるバイアス電流源回路を示している。この回路
は、ドレインが正電源+に、ゲートが負電流−に、ソー
スが前記第1のトランジスタQ1のコレクタにそれぞれ
接続されたトランジスタF1が設けられており、このト
ランジスタF1はコレクタ層(エピタキシャル層)を用
いたNチャンネルFETである。さらに、トランジスタQ20
〜Q24からなるカレントミラー回路12が設けられてい
る。この回路において、出力電流I2は4つのトランジ
スタQ1〜Q4のエミッタ面積比と抵抗Rとで決定され
る。この出力電流I2に比例した電流がトランジスタQ22
〜Q24のコレクタから得られ、これを回路のバイアス電
流源として使用するものである。
以上詳述したように本発明によれば、入力電流I1用の
第1のトランジスタおよび出力電流I2用の第3のトラ
ンジスタにそれぞれ対応してベース・コレクタ相互がた
すきがけ接続される第2及び第4のトランジスタを接続
し、微小電圧出力を入出力電流比I1/I2とは無関係で
第1乃至第4のトランジスタのエミッタ面積A1〜A4
比で決定される回路構成とすることにより、回路消費電
力が小さく、安定した電圧を発生できるとともに回路設
計が容易なものである。
また、電界効果トランジスタによって第1、第2のトラ
ンジスタに流れる電流を決定しているため、第1のトラ
ンジスタのコレクタと第1の電位端との相互間に抵抗を
設ける場合に比べてパターン面積を縮小することができ
るものである。しかも、この電界効果トランジスタによ
って電源投入時に第1のトランジスタのコレクタ電流を
流すことができるため、回路を確実に起動させることが
できるものである。
さらに、第1の電位と第3のトランジスタのコレクタに
相互間に第5、第6のトランジスタによって構成された
カレントミラー回路を設けている。第3のトランジスタ
のコレクタ電流はエミッタ面積比を定めることにより一
定となるため、このカレントミラー回路により、第1の
電位側から定電流出力を得ることができ、この定電流出
力を定電流源として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の微小電圧を発生させる電流源回路の構成
図、第2図は本発明のトランジスタ回路の基本回路を示
す構成図、第3図は本発明の基本原理を適用した微小電
流源回路を示す構成図、第4図は第2図をさらに変形し
た回路を示す構成図、第5図は第4図の微小電圧特性を
示す図、第6図は本発明の基本原理を示す電流源回路の
構成図、第7図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。 Q1〜Q5,Q11〜Q24…トランジスタ、F1…Nチャネ
ルFET、R,R,R…抵抗、I1…電流源、OU
T…出力端、11,12…カレントミラー回路、+…正
電源、−…負電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースがコレクタに接続された第1極性の
    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第1の電位端の相
    互間にソースおよびドレインが接続され、ゲートが第2
    の電位端に接続された電界効果トランジスタと、 前記第1のトランジスタのエミッタにそのコレクタが接
    続されエミッタが前記第2の電位端に接続される第1極
    性の第2のトランジスタと、 ベースが上記第1のトランジスタのベースに接続される
    第1極性の第3のトランジスタと、 コレクタが上記第3のトランジスタのエミッタ及び第2
    のトランジスタのベースに、ベースが上記第1のトラン
    ジスタのエミッタと第2のトランジスタのコレクタとの
    相互接続点に、エミッタが抵抗を介して前記第2の電位
    端に接続される第1極性の第4のトランジスタと、 前記第1の電位端にエミッタが接続され、ベース及びコ
    レクタが前記第3のトランジスタのコレクタに接続され
    る第2極性の第5のトランジスタと、 ベースが前記第5のトランジスタのベースに接続され、
    エミッタが前記第1の電位端に接続され、第5のトラン
    ジスタと共にカレントミラー回路を構成し、コレクタか
    ら定電流を出力する第2極性の第6のトランジスタとを
    具備し、 前記第1乃至第4のトランジスタのそれぞれのエミッタ
    面積をA1、A2、A3、A4としたとき、エミッタ面積比
    1・A4/A2・A3で決定される電圧を前記第4のトラ
    ンジスタのエミッタと前記第2の電位端間に発生させる
    構成としたことを特徴とするトランジスタ回路。
JP56130522A 1981-08-20 1981-08-20 トランジスタ回路 Expired - Lifetime JPH0614302B2 (ja)

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