JPH0720960A - 電流発生装置 - Google Patents

電流発生装置

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JPH0720960A
JPH0720960A JP5045897A JP4589793A JPH0720960A JP H0720960 A JPH0720960 A JP H0720960A JP 5045897 A JP5045897 A JP 5045897A JP 4589793 A JP4589793 A JP 4589793A JP H0720960 A JPH0720960 A JP H0720960A
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emitter
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 NPNまたはPNPのいずれか一方の極性の
トランジスタで構成でき、電源電圧の変動や、トランジ
スタのhfeの温度依存やロット間のバラつきなどの影
響を受けにくい、電流発生装置を提供すること。 【構成】 ベースが共に接続された第1トランジスタ1
および第2トランジスタ2と、第1トランジスタ1のエ
ミッタに接続された抵抗4と、第2トランジスタ2のエ
ミッタにベースが接続された第3トランジスタと、第3
トランジスタのコレクタにその入力端が接続され且つ出
力抵抗501〜505を有する複数の出力部を持つ増幅
手段6とを備え、増幅手段6の各出力部がそれぞれ第
1、第2、第3トランジスタのコレクタに接続され、第
1トランジスタのコレクタ電流と第2トランジスタのコ
レクタ電流を同一にするように第3トランジスタのベー
ス電流を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばバイポーラ半導
体集積回路などに利用する電流発生装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】
(技術の背景)近年、半導体集積回路は、多くの携帯電
子機器に用いられるようになった。ほとんどの携帯電子
機器は、電池を電源にしており、その端子電圧は、使用
とともに低下していく。このような変動する電源であっ
ても、設定電流が変動しない電流発生装置を利用するこ
とにより、多くの携帯電子機器の性能が確保されてき
た。
【0003】(従来の技術)従来、この種の電流発生装
置は、特開昭60ー191508号公報に示されるよう
に、第1から第3の同一極性のトランジスタと、これと
逆極性のトランジスタから成るカレントミラーと、抵抗
とを備え、電流設定の基準になる第1、2トランジスタ
のVceが等しく、かつ、これらのコレクタ電流が等し
くなるように第3トランジスタのベース電流を設定する
ことにより、電源電圧の変動や、トランジスタの電流増
幅率hfeの温度依存やロット間のバラつきがあって
も、電流値が影響されない電流発生装置を構成してい
た。
【0004】以下、その構成について図7を参照しなが
ら説明する。図7において、1、2、3、8はNPNト
ランジスタで、第1トランジスタ1は等価的に第2トラ
ンジスタ2の大きさのトランジスタをN個並列にしたエ
ミッタ面積を持っている。4および332は抵抗で、そ
れぞれ第1、第3トランジスタ1、3のエミッタに接続
されている。第3トランジスタ3のコレクタ電流は、P
NPトランジスタ531〜535で構成されるカレント
ミラー530の入力端に流れ、向きが変えられた第1の
出力であるトランジスタ531のコレクタ電流Ic531
は、ダイオード接続された第1トランジスタ1のコレク
タに、第2の出力であるトランジスタ532のコレクタ
電流Ic532 は、第2トランジスタ2のコレクタに、そ
して第3の出力であるトランジスタ535のコレクタ電
流Ic535 は、負荷となるダイオード接続されたトラン
ジスタ8のコレクタに流れ込む。7は負帰還安定用の位
相補償コンデンサで、333は起動に必要な電流を流す
抵抗である。9は電源である。
【0005】次に、上記従来例の動作について、図8と
ともに説明する。図7において、第2トランジスタ2の
ベース〜エミッタ間電圧V1 を、第1トランジスタ1の
コレクタ電流Ic1 、第2トランジスタ2のコレクタ電
流Ic2 で表わすと、式(1)、式(2)のようにな
る。 V1 =Vt*ln(Ic1 /(Is*N))+R4 *Ic1 ..........(1) V1 =Vt*ln(Ic2 /Is)................................(2) ただし、Vt=kT/q k:ボルツマン定数 q:電子の電荷 T:絶対温度 Is:NPNトランジスタの逆方向飽和電流 R4 :抵抗4の抵抗値
【0006】図8は、それぞれのコレクタ電流Ic1
Ic2 を横軸にして変化させたときの、上記の式
(1)、式(2)の各項とそれぞれのV1 をプロットし
たものである。図8の点P、点Qは、式(1)、式
(2)の交点で、Ic1 =Ic2 かつ、共通のV1 を持
つ点であり、式(1)、式(2)を連立方程式として解
くと、この座標(コレクタ電流、ベース電位V1 )は、
以下のようになる。点Pの座標は、(0、0)。点Qの
座標は、(Vt*ln(N)/R4 、Vt*ln((V
t*ln(N)/R4 )/Is))。
【0007】従って,図8からV1 の大きさが点P〜点
Qの範囲内ではIc1 >Ic2 であり、点Qより大きい
領域では、Ic1 <Ic2 となることが分かる。
【0008】いま、トランジスタ1、2のベース電流を
無視して考えると、図7の回路構成から、カレントミラ
ー530の出力であるトランジスタ531のコレクタ電
流Ic531 は、ダイオード接続されたトランジスタ1の
コレクタ電流Ic1 となり、カレントミラー530の出
力であるトランジスタ532のコレクタ電流Ic
532は、点Aのノードに流入する。さらに点Aのノード
には、向きが反対のトランジスタ2のコレクタ電流Ic
2 が流れ込むので、点Aに流入する電流の大きさは、
(Ic1 −Ic2 )となる。
【0009】また、V1 の大きさが点P〜点Qの範囲で
は、トランジスタ1、2のコレクタ電流の関係がIc1
>Ic2 であり、点Aに流入する電流は正の値で、点A
に接続されたトランジスタ3のベース電流を増加させ、
カレントミラー530の入力電流であるコレクタ電流I
3 を増加させる。すると、カレントミラー530の出
力であるトランジスタ531のコレクタ電流Ic531
増加するので、トランジスタ1のコレクタ電流Ic1
増加し、図8から、Ic1 とIc2 の差が小さくなり、
点Aに流入する電流が小さくなる。
【0010】一方、V1 の大きさが点Qより大きい領域
では、トランジスタ1、2のコレクタ電流の関係がIc
1 <Ic2 であり、点Aに流入する電流は負の値で、点
Aに接続されたトランジスタ3のベース電流を減少さ
せ、カレントミラー530の入力電流であるコレクタ電
流Ic3 を減少させる。すると、カレントミラー530
の出力であるトランジスタ531のコレクタ電流Ic
531 が減少するので、トランジスタ1のコレクタ電流I
1 も減少し、図8からIc1 とIc2 の差が小さくな
り、点Aに流入する電流が小さくなる。
【0011】これらの動作の結果、図7の回路は点Qで
安定する。この動作点における出力電流、例えばカレン
トミラー530の一つの出力であるトランジスタ535
のコレクタ電流Ic535 は、式(3)で表わされる。 Ic535 =Vt*ln(N)/R4 ...............
(3) ところが、図8からもう一つの安定点である点Pがある
ことが分かる。抵抗333は、トランジスタ3のコレク
タ電流が0であっても、トランジスタ1、2のコレクタ
電流Ic1 、Ic2 が0にならないように設けてあり、
点Pで動作が安定しないようにしている。
【0012】以上は、各トランジスタのhfeが大き
く、それぞれのベース電流が無視できるものとして説明
してきた。しかし、ベース電流は、温度依存性やロット
間のバラつきが大きく、装置出力の精度を大きく悪化さ
せるため、トランジスタ3のコレクタ電流Ic3 を、ト
ランジスタ1、2のコレクタ電流の和の大きさになるよ
うに設定している。すなわち、カレントミラー530の
トランジスタ531のコレクタ電流Ic531 から除かれ
るトランジスタ1とトランジスタ2のベース電流と同じ
大きさの電流を、カレントミラー530のもう一方のト
ランジスタ532のコレクタ電流Ic532 からも除くよ
うにする。これはカレントミラー530の入力電流を出
力電流の2倍に設定することにより、トランジスタ3の
ベース電流をトランジスタ1または2のベース電流の2
倍にできる。結果として、トランジスタ1、2のコレク
タ電流Ic1 、Ic2 は、同じ大きさになる。
【0013】また回路構成上、トランジスタ1、2のコ
レクタ〜エミッタ間電圧は、電源電圧に関係なく同じ大
きさになるので、電源電圧が変化した際のアーリー効果
(hfeがVce電圧に依存する)を相殺することがで
き、出力電流は電源電圧変動に影響を受けにくくなる。
【0014】このように、上記従来の電流発生装置で
も、電源電圧の変動や、トランジスタのhfeの温度依
存やロット間のバラつきなどの影響を受けにくくするこ
とができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
(従来例の問題点)しかしながら、上記従来の電流発生
装置では、第1から第3の同一極性トランジスタと逆極
性のトランジスタから成るカレントミラーが必要であ
り、一方の極性しか製造することができない半導体集積
回路プロセスでは、この装置を実現できないという第1
の問題点があった。
【0016】また、第3のトランジスタには、ベースを
電流補償するのため、2倍のコレクタ電流が必要であ
り、設定電流が大きくなると、消費電流が増加し、携帯
電子機器に利用した場合、電池などの寿命を短くしてし
まう第2の問題点があった。
【0017】(発明の目的)本発明の第1の目的は、上
記第1の問題点を解決するもので、NPNまたはPNP
のいずれか一方の極性のトランジスタで構成でき、電源
電圧の変動や、トランジスタのhfeの温度依存やロッ
ト間のバラつきなどの影響を受けにくい電流発生装置を
提供することである。
【0018】本発明の第2の目的は、上記第2の問題点
を解決するもので、NPNまたはPNPの両方、または
いずれか一方の極性のトランジスタで構成でき、電源電
圧の変動や、トランジスタのhfeの温度依存やロット
間のバラつきなどの影響を受けにくく、しかも電源電流
の消費の少ない電流発生装置を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
(発明の構成)本発明の第1の構成は、上記第1の目的
を達成するために、ベースが共に接続された第1トラン
ジスタおよび第2トランジスタと、第1トランジスタの
エミッタに接続された抵抗と、ベースが第2トランジス
タのコレクタに接続された第3トランジスタと、第3ト
ランジスタのコレクタにその入力端が接続され且つ出力
抵抗を有する複数の出力部を持つ増幅手段とを備えたも
のである。
【0020】本発明の第2の構成は、上記第1、第2の
目的を達成するために、ベースが共に接続された第1ト
ランジスタおよび第2トランジスタと、第1トランジス
タのエミッタに接続された抵抗と、ベースが第2トラン
ジスタのコレクタに接続された第3トランジスタと、第
3トランジスタのコレクタにエミッタが接続された第4
トランジスタと、第4トランジスタのコレクタにその入
力端が接続され且つ出力抵抗を有する複数の出力部を持
つ増幅手段とを備えたものである。
【0021】本発明の第3の構成は、上記第2の目的を
達成するために、ベースが共に接続された第1トランジ
スタおよび第2トランジスタと、第1トランジスタのエ
ミッタに接続された抵抗と、ベースが第2トランジスタ
のコレクタに接続された第3トランジスタと、第3トラ
ンジスタのコレクタにエミッタが接続された第4トラン
ジスタと、第4トランジスタのコレクタにその入力端が
接続されたカレントミラーとを備えたものである。
【0022】
【作用】従って、本発明の第1の構成によれば、増幅手
段が第1〜第3トランジスタと同一極性のトランジスタ
で構成でき、かつ第1トランジスタのコレクタ電流と第
2トランジスタのコレクタ電流を同一にするように第3
トランジスタのベース電流を設定することができるた
め、電源電圧の変動や、トランジスタのhfeの温度依
存やロット間のバラつきなどの影響を受けにくいという
効果を有する。
【0023】本発明の第2の構成によれば、増幅手段が
第1〜第4トランジスタと同一極性のトランジスタで構
成でき、かつ第1トランジスタのコレクタ電流と第2ト
ランジスタのコレクタ電流を同一にするように第3トラ
ンジスタのベース電流および第4トランジスタのベース
電流を設定することができるため、電源電圧の変動や、
トランジスタのhfeの温度依存やロット間のバラつき
などの影響を受けにくい特性を、より少ない電流で駆動
できる効果を有する。
【0024】本発明の第3の構成によれば、第1トラン
ジスタのコレクタ電流と第2トランジスタのコレクタ電
流を同一にするように第3トランジスタのベース電流お
よび第4トランジスタのベース電流を設定することがで
きるため、電源電圧の変動や、トランジスタのhfeの
温度依存やロット間のバラつきなどの影響を受けにくい
特性を、より少ない電流で駆動できる効果を有する。
【0025】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。まお、説明の使宣上、従来例の
説明に用いた符号を同様な要素に対して用いてある。
【0026】(第1の発明) (第1の発明の第1の実施例の構成)図1は本発明の第
1の発明における第1の実施例の構成を示すものであ
り、特にPNPトランジスタを使用しない構成で、かつ
増幅手段の出力は、出力先ごとにエミッタフォロアを配
した例である。
【0027】図1において、1、2、3、8はNPNト
ランジスタで、第1トランジスタ1は等価的に第2トラ
ンジスタ2の大きさのトランジスタをN個並列にしたエ
ミッタ面積(図1ではN=2)を持っており、第3トラ
ンジスタ3は等価的に第2トランジスタ2の大きさのト
ランジスタを2個並列にしたエミッタ面積を持ってい
る。4は抵抗で、第1トランジスタ1のエミッタに接続
されている。6は出力抵抗を有する複数の出力部を持つ
増幅手段で、エミッタ接地トランジスタ607と負荷抵
抗606とバッファ用のエミッタフォロアのトランジス
タ601〜605と出力抵抗501〜505から成る。
増幅手段6内の出力電圧は、同じ大きさの抵抗501〜
505を介して、トランジスタ1、2、3および負荷8
のコレクタへ、電流に変換されて供給される。7は負帰
還安定用の位相補償コンデンサ、9は電源である。
【0028】(第1の発明の第1の実施例の動作)次
に、本実施例の動作について説明する。図1において、
トランジスタ1、2、3および抵抗4の周辺は、トラン
ジスタ3の2個並列使用していることを除くと、上記従
来例の構成を示す図7と同じである。従って、トランジ
スタ2のベース〜エミッタ間電圧V1 を、それぞれのコ
レクタ電流Ic1 、Ic2 で表わすと、前述の式
(1)、式(2)のようになり、コレクタ電流Ic1
Ic2 とV1の関係は図8で表わされ、それらの交点の
値も上記従来例と同じ値になる。そして、V1 の大きさ
が点P〜点Qの範囲内ではIc1 >Ic2 であり、点Q
より大きい領域では、Ic1 <Ic2 となることも同様
である。
【0029】回路構成上、トランジスタ1のコレクタ電
位はトランジスタ2がエミッタ抵抗なく接地されている
ため、Vbeの大きさであり、トランジスタ2のコレク
タ電位はトランジスタ3がエミッタ抵抗なく接地されて
いるため、Vbeの大きさである。また、トランジスタ
3のコレクタ電位もトランジスタ607がエミッタ抵抗
なく接地されているため、Vbeの大きさである。さら
に、負荷となっているトランジスタ8のコレクタの電位
も、ダイオード接続のため、Vbeの大きさである。従
って、抵抗501〜505の端子電圧は皆同じ大きさ
で、かつ、その抵抗値も等しいので、それぞれに流れる
電流も同一の大きさになる。
【0030】いま、トランジスタ1、2、3、8のベー
ス電流を無視すると、抵抗501の電流は、ダイオード
接続されたトランジスタ1のコレクタ電流Ic1 とな
り、抵抗502の電流は、図1の点Aのノードに流入す
る。さらに点Aのノードには、向きが反対のトランジス
タ2のコレクタ電流Ic2 が流れ込むので、点Aに流入
する電流の大きさは、(Ic1 −Ic2 )となる。
【0031】また、V1 の大きさが点P〜点Qの範囲で
は、トランジスタ1、2のコレクタ電流の関係がIc1
>Ic2 であり、点Aに流入する電流は正の値で、点A
に接続されたトランジスタ3のベース電流が増加し、そ
のコレクタ電流Ic3 を増加させる。すると、増幅手段
6のトランジスタ607のベース電流が減少し、トラン
ジスタ601〜605のベース電位を増加させて抵抗5
01〜505の端子電圧を大きくする。その結果、トラ
ンジスタ1のコレクタ電流Ic1 も増加し、図8からI
1 とIc2 の差が小さくなり、点Aに流入する電流が
小さくなる。
【0032】一方、V1 の大きさが点Qより大きい領域
では、トランジスタ1、2のコレクタ電流の関係がIc
1 <Ic2 であり、点Aに流入する電流は負の値で、点
Aに接続されたトランジスタ3のベース電流が減少し、
そのコレクタ電流Ic3 を減少させる。すると、増幅手
段6のトランジスタ607のベース電流が増加し、トラ
ンジスタ601〜605のベース電位を減少させて抵抗
501〜505の端子電圧を小さくする。その結果、ト
ランジスタ1のコレクタ電流Ic1 も減少し、図8から
Ic1 とIc2 の差が小さくなり、点Aに流入する電流
が小さくなる。
【0033】これらの動作の結果、図1の回路は図8の
点Qで安定する。この動作点における出力電流、例えば
トランジスタ8のコレクタ電流Ic4 は、式(4)で表
わされる。 Ic4 =Vt*ln(N)/R4 ............... (4) もう一つの安定点の点Pは、回路構成上、トランジスタ
1、2のコレクタ電流Ic1 、Ic2 が0にならないの
で存在せず、上記従来例のような起動回路は不要にな
る。
【0034】以上は、各トランジスタのhfeが大き
く、それぞれのベース電流が無視できるものとして説明
してきた。しかし、ベース電流は、温度依存性やロット
間のバラつきが大きく、装置出力の精度を大きく悪化さ
せるため、トランジスタ3のコレクタ電流Ic3 を、ト
ランジスタ1、2のコレクタ電流の和の大きさになるよ
うに設定している。すなわち、抵抗501からの電流か
ら除かれるトランジスタ1とトランジスタ2のベース電
流と同じ値の電流を、抵抗502からの電流からも除く
ようにする。これはトランジスタ3のコレクタに抵抗5
03と抵抗504を介して2倍の電流を供給することに
より、トランジスタ3のベース電流を、トランジスタ1
または2のベース電流の2倍にできる。結果として、ト
ランジスタ1、2のコレクタ電流Ic1 、Ic2 は、同
じ大きさになる。
【0035】また回路構成上、トランジスタ1、2のコ
レクタ〜エミッタ間電圧は、電源電圧に関係なく同じ大
きさになるので、電源電圧が変化した際のアーリー効果
を相殺することができ、出力電流は電源電圧変動に影響
を受けにくくなる。
【0036】なお、本実施例の図1の説明において、増
幅手段6内の出力電圧とトランジスタ1、2、3、8の
コレクタ電圧の電位差を、各出力抵抗501〜505の
値で除した電流が流れると述べたが、トランジスタのエ
ミッタ電流に対するベース〜エミッタ電圧の変化のこと
を考えると、トランジスタ601〜605の動抵抗も加
味する必要がある。図2は、これらの動抵抗を表わした
等価回路である。すなわち、増幅手段6のトランジスタ
601〜605は、Vbe値でレベルシフトするバッフ
ァと、動抵抗re601〜re605で表わされる。従
って、上記の素子としての抵抗を介してトランジスタ
1、2、3、8に供給される電流は、これら動抵抗re
601〜re605を、抵抗501〜505の値に加え
て設定する必要がある。動抵抗re601〜re605
の値は、コレクタ電流が同じなので、同一の値になる。
【0037】いま、トランジスタ1、2、3、8のVb
eが正確に同一の値であれば、動抵抗を含めた抵抗に加
わる電圧は同じ大きさになるので、抵抗501〜505
が0Ωであっても、この動抵抗が出力抵抗として機能す
る。すなわち、トランジスタ1、2、3、8のエミッタ
面積と、コレクタ電流を適切に設定でき、かつ出力抵抗
の値が小さくても良い場合、素子としての抵抗501〜
505は不要で、トランジスタ601〜605の動抵抗
が出力抵抗として、上記実施例の動作を実現することが
できる。従って、本発明の中で出力抵抗と呼ぶ要素は、
素子としての抵抗だけでなく、機能としての抵抗も含ん
でいる。
【0038】(第1の発明の第2の実施例の構成)図2
は本発明の第1の発明における第2の実施例の構成を示
すものであり、特にPNPトランジスタを使用しない構
成で、かつ増幅手段の出力は、共通のエミッタフォロア
と個別のエミッタフォロアを併用した例である。図2に
おいて、本実施例が図1の実施例と異なるところは、増
幅手段6のエミッタフォロアのトランジスタ601〜6
05が、一つのトランジスタ611に統合されたこと
と、新たな電流出力端子を得るために、エミッタフォロ
アのトランジスタ612と、出力抵抗の抵抗512と、
負荷トランジスタ811が追加されたことである。抵抗
512の値は、トランジスタ611とトランジスタ61
2のコレクタ電流値が異なるため、その動抵抗の違いか
ら、抵抗501〜501の値と全く同じにはできない。
しかし、抵抗501〜505の電圧降下を大きく設定で
きれば、動抵抗やトランジスタ811のVbeの差は無
視できるので、同一にすることは可能である。
【0039】(第1の発明の第2の実施例の動作)本実
施例の動作は、図1の実施例に対し増幅手段6の出力部
の構成が変化しただけであり、図1の実施例の動作と同
じである。すなわち、図1のトランジスタ601〜60
5のコレクタ電流は同一であるため、各エミッタ電位も
同じである。従って、トランジスタ601〜605の各
エミッタをショートしても、横断する電流は発生しない
ので、上記第1の発明の第1の実施例の動作に変るとこ
ろはない。
【0040】以上のような動作に影響しない改変をした
第1の発明における第1の実施例と第2の実施例との差
は、新たな出力端子の増設を除くと、前者のエミッタフ
ォロアトランジスタ(601〜605)のエミッタ面積
は6個分で、後者のトランジスタ611のエミッタ面積
は1個分である点である。この差は、装置の電流を設定
する際に重要なトランジスタ1、2、3のコレクタに流
す電流に、何等影響を与えることはない。しかし、新た
に設けた出力電流の設定には影響してくる。すなわち、
トランジスタ611、612のコレクタ電流の違いによ
る動抵抗、Vbeおよびトランジスタ811のVbeに
差があるため、トランジスタ8の電流と、新たに設けた
電流出力のトランジスタ811の電流の差になって表れ
てくる。しかしこれは、抵抗501〜505の電圧降下
を大きく設定して、動抵抗やトランジスタ811のVb
eの差を無視できるようにしたり、Vbeなどの差を見
込んで抵抗512の値を設定することにより、同一にす
ることは可能である。
【0041】(第1の発明の第1および第2の実施例の
効果)以上のように、上記第1の発明の実施例によれ
ば、以下のような効果を有する。 (1)増幅手段を構成するトランジスタ601〜605
および607は、トランジスタ1〜3と同一極性でよ
い。 (2)トランジスタ1のコレクタ電流とトランジスタ2
のコレクタ電流を同一にするようにトランジスタ3のベ
ース電流を設定することができ、トランジスタのhfe
の温度依存とロット間のバラつきの影響を受けにくい。 (3)トランジスタ1、2のコレクタ〜エミッタ電圧を
同一にできるため、アーリー効果の影響が表われず、電
源電圧の変動の影響を受けにくい。
【0042】(第2の発明) (第2の発明の実施例の構成)図4は本発明の第2の発
明における実施例の構成を示すものであり、特にPNP
トランジスタを使用しない構成で、かつ増幅手段の出力
は、出力先ごとにエミッタフォロアを配し、かつ駆動用
の第3トランジスタの電流を1/2にした例である。図
4において、1、2、3、121、221、321、
8、821はNPNトランジスタで、第1トランジスタ
1は等価的に第2トランジスタ2の大きさのトランジス
タをN個並列にしたエミッタ面積(図4ではN=2)を
持ち、トランジスタ121、221はダイオード接続し
てVbe分レベルシフトさせ、第4トランジスタ321
は第3トランジスタ3のコレクタ電流をエミッタで受け
取るカスケード接続されている。4は抵抗で、第1トラ
ンジスタ1のエミッタに接続されている。6は出力抵抗
を有する複数の出力部を持つ増幅手段で、ダイオード接
続したレベルシフト用トランジスタ629を介してエミ
ッタ接地されたトランジスタ627と負荷抵抗606と
バッファ用のエミッタフォロアのトランジスタ601〜
605と出力抵抗501〜505から成る。増幅手段6
内の出力電圧は、同じ大きさの抵抗501〜505を介
して、トランジスタ121、221、321および負荷
821のコレクタへ、電流に変換されて供給される。7
は負帰還安定用の位相補償コンデンサ、9は電源であ
る。
【0043】本実施例を、上記第1の発明における第1
の実施例と比べると、2個並列のトランジスタ3が1個
になり、また増幅手段内6の出力から出力抵抗を介して
供給される電流が1/2になり、トランジスタ1、2の
コレクタにVbeレベルシフトトランジスタ121、2
21およびトランジスタ3のコレクタにカスケードトラ
ンジスタである第4トランジスタ321が追加になって
いる。
【0044】(第2の発明の実施例の動作)この第2の
発明の実施例の動作でも、電流を決定するメカニズムは
上記第1の発明の第1の実施例と同様である。異なると
ころは、トランジスタ1および2のコレクタ電流を同じ
値にするための方法にある。図4において、トランジス
タ3のコレクタ電流は、そのままカスケード接続の第4
トランジスタ321のエミッタ電流になる。一般に、利
用できるトランジスタのhfeは通常100付近の値で
あり、第4トランジスタ321のコレクタ電流は、エミ
ッタ電流とほぼ同じ大きさである。そのため、第3トラ
ンジスタ3のコレクタ電流と第4トランジスタ321の
コレクタ電流は、ほぼ同じ大きさになり、それぞれのベ
ース電流も同じ大きさになる。
【0045】回路構成上、これらトランジスタ3、32
1のベース電流は、抵抗502からの電流から除かれる
ようになっている。すなわち、抵抗501からの電流か
ら除かれるトランジスタ1とトランジスタ2のベース電
流と同じ値の電流を、抵抗502からの電流からも除く
ようにするため、抵抗504からトランジスタ321に
供給する電流を、トランジスタ1、2に供給されるもの
と同じ大きさに設定し、トランジスタ321のベース電
流とトランジスタ3のベース電流の和が、トランジスタ
1のベース電流とトランジスタ2のベース電流の和にな
るようにしている。結果として、トランジスタ1、2の
コレクタ電流Ic1 、Ic2 は、同じ大きさになる。
【0046】また回路構成上、トランジスタ121のコ
レクタ電位はトランジスタ2がエミッタ抵抗なく接地さ
れているため、Vbe*2の大きさであり、トランジス
タ221のコレクタ電位はトランジスタ3がエミッタ抵
抗なく接地されているため、Vbe*2の大きさであ
る。また、トランジスタ321のコレクタ電位もトラン
ジスタ627のエミッタがレベルシフトトランジスタ6
29を介してに接地されているため、Vbe*2の大き
さである。さらに、負荷となっているトランジスタ82
1のコレクタの電位も、トランジスタ8とともにダイオ
ード接続が2直列のため、Vbe*2の大きさである。
従って、抵抗501〜505の端子電圧は皆同じ大きさ
であり、それぞれに流れる電流も同一の大きさになるよ
うに構成されている。
【0047】また回路構成上、トランジスタ1、2のコ
レクタ〜エミッタ間電圧は、電源電圧に関係なく同じ大
きさになるので、電源電圧が変化した際のアーリー効果
を相殺することができ、出力電流は電源電圧変動に影響
を受けにくくなる。
【0048】(第2の発明の実施例の効果)以上のよう
に、上記第2の発明の実施例によれば、以下のような効
果を有する。 (1)増幅手段を構成するトランジスタ601〜605
および607は、トランジスタ1〜3と同一極性でよ
い。 (2)トランジスタ1のコレクタ電流とトランジスタ2
のコレクタ電流を同一にするようにトランジスタ3のベ
ース電流を設定することができ、トランジスタの電流増
幅率hfeの温度依存とロット間のバラつきの影響を受
けにくい。 (3)トランジスタ1、2のコレクタ〜エミッタ電圧を
同一にできるため、アーリー効果の影響が表われず、電
源電圧の変動の影響を受けにくい。 (4 )トランジスタ1のコレクタ電流とトランジスタ2
のコレクタ電流を同一にするための回路の消費する電流
が、上記第1の発明の実施例の1/2にできる。
【0049】なお、上記第2の発明の実施例では、増幅
手段6の出力にはトランジスタ601〜605のエミッ
タフォロアを用いているが、これは上記第1の発明の第
2の実施例のように、一つのトランジスタ611に置き
換えても、得られる効果に変りはない。
【0050】(第3の発明) (第3の発明の実施例の構成)図5は本発明の第3の発
明における実施例の構成を示すものであり、特に従来例
のPNPトランジスタ、NPNトランジスタの両方を使
用する構成で、かつ駆動用の第3トランジスタの電流を
1/2にした例である。図5において、1、2、3、1
21、221、321、8、821はNPNトランジス
タで、第1トランジスタ1は等価的に第2トランジスタ
2の大きさのトランジスタをN個並列にしたエミッタ面
積(図5ではN=2)を持ち、トランジスタ121、2
21はレベルシフト用でダイオード接続されており、第
4トランジスタ321は第3トランジスタ3のコレクタ
電流をエミッタで受け取るカスケード接続されている。
4は抵抗で、第1トランジスタ1のエミッタに接続され
ている。第4トランジスタ321のコレクタ電流は、P
NPトランジスタ531、532、534、535で構
成されるカレントミラー530の入力端に流れ、向きが
変えられた第1の出力であるトランジスタ531のコレ
クタ電流Ic531 は、ダイオード接続された第1トラン
ジスタ1のコレクタに、第2の出力であるトランジスタ
532のコレクタ電流Ic532 は、トランジスタ2のコ
レクタに、そして第3の出力であるトランジスタ535
のコレクタ電流Ic535 は、負荷となるダイオード接続
されたトランジスタ821のコレクタに流れ込む。7は
負帰還安定用の位相補償コンデンサで、333は起動に
必要な電流を流す抵抗である。9は電源である。
【0051】さて、本実施例の図5を従来例の図6と比
べると、カレントミラー530の2個並列のトランジス
タ533、534が1個のトランジスタ534になり、
また第1、第2トランジスタ1、2のコレクタにVbe
レベルシフトトランジスタ121、221および第3ト
ランジスタ3のコレクタにカスケードトランジスタ32
1が追加になり、起動用の抵抗の接続が、トランジスタ
3のコレクタからトランジスタ321のコレクタに変わ
っている。また、本実施例の図5を上記第2の発明の実
施例を示す図3と比べると、位相補償コンデンサや起動
抵抗の有無などの違いはあるが、基本的には、増幅手段
6がカレントミラー530に置き代わったものと考える
ことができる。
【0052】(第3の発明の実施例の動作)本実施例の
動作でも、電流を決定するメカニズムは上記第1の発明
の第1の実施例、もしくは従来例と同様である。異なる
ところは、トランジスタ1および2のコレクタ電流を同
じ値にするための方法にある。図5において、第3トラ
ンジスタ3のコレクタ電流は、そのままカスケード接続
の第4トランジスタ321のエミッタ電流になる。一般
に利用できるトランジスタのhfeは通常100付近の
値であり、トランジスタ321のコレクタ電流は、エミ
ッタ電流とほぼ同じ大きさである。そのため、トランジ
スタ3のコレクタ電流とトランジスタ321のコレクタ
電流は、ほぼ同じ大きさになり、それぞれのベース電流
も同じ大きさになる。
【0053】回路構成上、このトランジスタ3、321
のベース電流は、カレントミラー530のトランジスタ
532のコレクタ電流Ic532 から除かれるようになっ
ている。すなわち、カレントミラー530のトランジス
タ531のコレクタ電流Ic531 から除かれるトランジ
スタ1とトランジスタ2のベース電流と同じ大きさの電
流を、カレントミラー530のもう一方のトランジスタ
532のコレクタ電流Ic532 からも除くようにするた
め、カレントミラーの入力電流を出力電流と同じ大きさ
に設定し、トランジスタ321のベース電流とトランジ
スタ3のベース電流の和が、トランジスタ1のベース電
流とトランジスタ2のベース電流の和になるようにして
いる。結果として、トランジスタ1、2のコレクタ電流
Ic1 、Ic2 は、同じ大きさになる。
【0054】また回路構成上、トランジスタ121のコ
レクタ電位はトランジスタ2がエミッタ抵抗なく接地さ
れているため、Vbe*2の大きさであり、トランジス
タ221のコレクタ電位はトランジスタ3がエミッタ抵
抗なく接地されているため、Vbe*2の大きさであ
る。さらに、負荷となっているトランジスタ821のコ
レクタの電位も、トランジスタ8とともにダイオード接
続が2直列のため、Vbe*2の大きさである。従っ
て、トランジスタ531、532、535のVceは皆
同じ大きさであり、それぞれのコレクタ電流は、アーリ
ー効果があっても、同一の大きさになる。
【0055】また回路構成上、同一性が要求されるトラ
ンジスタ1、2の群と、トランジスタ531、532、
535の群のコレクタ〜エミッタ間電圧は、電源電圧に
関係なく同じ大きさになるので、電源電圧が変化した際
のアーリー効果を相殺することができ、出力電流は電源
電圧変動に影響を受けにくくなる。
【0056】(第3の発明の実施例の効果)以上のよう
に、上記第3の発明の実施例によれば、以下のような効
果を有する。 (1)トランジスタ1のコレクタ電流とトランジスタ2
のコレクタ電流を同一にするようにトランジスタ3のベ
ース電流を設定することができ、トランジスタの電流増
幅率hfeの温度依存とロット間のバラつきの影響を受
けにくい。 (2)トランジスタ1、2のコレクタ〜エミッタ電圧を
同一にできるため、アーリー効果の影響が表われず、電
源電圧の変動の影響を受けにくい。 (3)カレントミラー530を構成するトランジスタ5
31、532、535のコレクタ〜エミッタ電圧を同一
にできるため、アーリー効果の影響が表われず、電源電
圧の変動の影響を受けにくい。 (4)トランジスタ1のコレクタ電流とトランジスタ2
のコレクタ電流を同一にするための回路の消費する電流
が、従来例の1/2にできる。
【0057】なお、図6は上記第1の発明の第1、2の
実施例、上記第2の発明の実施例、上記第3の発明の実
施例における第1トランジスタ1と抵抗4との接続を、
電流設定機能は変えずに、もう一つの実現方法で表わし
たものである。これら上記実施例で述べたトランジスタ
1は、等価的にトランジスタ2の大きさのトランジスタ
をN個並列にしたエミッタ面積(図1ではN=2)を持
っているが、これを実現するには複数個のトランジスタ
を並列に接続する方法と、あらかじめ大きなエミッタ面
積のトランジスタを用いる方法がある。前者の構成はさ
らに、上記実施例の図1〜5ように、単に複数個のトラ
ンジスタのすべての電極が並列接続されてそのエミッタ
に抵抗4が接続されるものと、図6に示すような、ベー
ス、コレクタだけが共通で、個々のエミッタにそれぞれ
に抵抗4と同じ機能の抵抗が接続されるものがある。
【0058】図6において、トランジスタ1のコレクタ
電流は、構成するトランジスタのそれぞれのコレクタ電
流に分割される。すなわち、1/Nに分割される。トラ
ンジスタ1を構成するトランジスタのhfeがとても大
きいとして、コレクタ電流とエミッタ電流は等しいと考
え、1/Nに分割された電流は、それぞれ抵抗441、
442に流れる。いま、抵抗441、442の抵抗値
を、上記第1の発明の第1、2の実施例、上記第2の発
明の実施例、上記第3の発明の実施例における抵抗4の
N倍の大きさに設定すると、それぞれの抵抗441、4
42の電圧降下は、抵抗4のそれと同じ値になる。この
部分の回路方程式を求めると、式(5)のようになる。 V1 =Vt*ln((Ic1 /N)/Is)+(R4 *N)*(Ic1 /N) ........... (5) この式は、変形すると式(1)になる。図6の抵抗44
1、442の合計の大きさは、上記第1の発明の第1、
2の実施例、上記第2の発明の実施例、上記第3の発明
の実施例における抵抗4と比べると、Nの2乗倍も大き
くなり、集積回路で実現した場合、チップ面積を大きく
する要因になる。しかし、この構成は、トランジスタ1
を構成する並列接続のトランジスタの逆方向飽和電流I
sがバラついた際に、それぞれの抵抗441、442
が、その端子電圧を加減するため、設定電流値にはあま
り影響を与えないと言った効果がある。
【0059】また、上記第1の発明の第1、2の実施
例、上記第2の発明の実施例における増幅手段6や位相
補償コンデンサ7の構成は以下のように変更することが
できる。 (1)増幅手段6の電圧利得は、トランジスタ607の
相互コンダクタンスに負荷抵抗606の抵抗を乗じた大
きさであるが、これは負荷抵抗606を信号源抵抗の大
きな電流源に置き換えることにより、電圧利得をさらに
大きくすることができる。もし、半導体プロセスでFE
Tなどが利用できるのであれば、これらで構成したカレ
ントミラーや電流源を、この電流源として構成できる。
この場合、電源電圧変動や、トランジスタのhfeの変
動に対し、より影響を受けにくくすることができる。 (2)増幅手段6の入力端子であるトランジスタ607
のベース電位は、回路構成上、トランジスタ1、2のコ
レクタ電位と同一になれば良く、この条件を満足すれ
ば、他の構成であってもよい。すなわち、入力電位の条
件を満たすように構成した差動増幅器やオペアンプでも
構成することができる。 (3)コンデンサ7は実質的に、負帰還を安定にするた
めの一巡伝達特性の利得および位相の補償ができれば、
どのような位置、数、方法であっても良い。例えば、コ
ンデンサ7の代わりに、トランジスタ607のベース〜
コレクタ間にコンデンサを設け、ミラー効果を期待し
て、より少ない容量のコンデンサにしても良い。 (4)増幅手段6の出力部はNPNトランジスタによる
エミッタフォロアであるが、これは他のバッファ手段で
あっても良く、例えば、FETによるソースフォロアで
あっても良い。この場合も、ソース電流の変化に対する
ゲート〜ソース間電圧の変化から導かれる動抵抗は、出
力抵抗に含まれる。 (5)増幅手段6の入力電圧変化に対する増幅手段6内
の出力電圧の変化の位相は負であるが、これは逆の正の
位相であっても良い。しかしこの場合、ダイオード接続
するトランジスタを、トランジスタ1からトランジスタ
2に変更するとともに、トランジスタ3のベースの接続
点を、トランジスタ2のコレクタからトランジスタ1の
コレクタに変更して、装置全体を負帰還にする必要があ
る。
【0060】また、上記第1の発明の第1、2の実施
例、上記第2の発明の実施例、上記第3の発明の実施例
において、トランジスタ2、トランジスタ3、トランジ
スタ607または629、トランジスタ8の各エミッタ
は、直接電源の接地端子に接続されているが、これら
は、まとめて一つのノードに接続して共通の電位を持た
せたり、また、それらの電位が同じ大きさになるように
設定した抵抗を介して接地させても良い。後者のような
個々に抵抗を介して接地する方法では、ベース電位の変
化に対するコレクタ電流の変化の割合である相互コンダ
クタンスが小さくでき、増幅手段6の電圧利得が大きい
場合には負帰還を安定にする効果が得られる。
【0061】また、上記第1の発明の第1、2の実施
例、上記第2の発明の実施例において、トランジスタは
すべてNPNトランジスタであるが、これはすべてPN
Pトランジスタであっても良い。
【0062】また、上記第3の発明の実施例において、
起動用抵抗333がトランジスタ321のコレクタに接
続されているが、これはトランジスタ321のエミッタ
に接続しても良い。この場合、抵抗333の電流がトラ
ンジスタ321のコレクタ電流に加わるため、本来、補
償すべきトランジスタ1、2のベース電流より多いベー
ス電流がトランジスタ321のベースに流れることにな
る。しかし一方で、電源9の電圧が大きく変動するよう
なとき、抵抗の端子電圧がトランジスタ321のエミッ
タ電位で抑えられるため、設定電流が大きく変動するこ
とを防止することができる。従って抵抗値は、ベース電
流の補償値がずれる被害と、電源電圧の変動に強いと言
う効果のトレードオフで選定することになる。
【0063】また、上記第1の発明の第1、2の実施
例、上記第2の発明の実施例、上記第3の発明の実施例
において、装置出力をトランジスタ8、811、821
などとして説明しているが、これはトランジスタ1、2
のコレクタ電流の和の電流が流れる、抵抗4とトランジ
スタ2のエミッタの接続点が、電源9に接地されるとこ
ろであったり、これにトランジスタ3のエミッタ電流が
加わったところの電流であったりしても良い。また、上
記第1の発明の第1、2の実施例、上記第2の発明の実
施例においては、トランジスタ601〜605、61
1、612のコレクタ電流が装置出力であっても良い。
本発明の各実施例の電流発生装置では、増幅手段または
カレントミラーの駆動電流を除く、電源から接地に流れ
る電流は、電源電圧変動やトランジスタのhfeの変動
に鈍感な本発明の目的の効果を備えた電流であり、出力
する電流はこれらのどれであっても良い。
【0064】
【発明の効果】本発明の第1の構成は、上記第1の発明
の第1および第2の実施例より明らかなように、以下に
示す効果を有する。 (1)増幅手段を構成するトランジスタは、第1〜3ト
ランジスタと同一極性でよい。 (2)第1トランジスタのコレクタ電流と第2トランジ
スタのコレクタ電流を同一にするように第3トランジス
タのベース電流を設定することができ、トランジスタの
hfeの温度依存とロット間のバラつきの影響を受けに
くい。 (3)第1、2トランジスタのコレクタ〜エミッタ電圧
を同一にできるため、アーリー効果の影響が表われず、
電源電圧の変動の影響を受けにくい。
【0065】本発明の第2の構成は、上記第2の発明の
実施例より明らかなように、以下に示す効果を有する。 (1)増幅手段を構成するトランジスタは、第1〜3ト
ランジスタと同一極性でよい。 (2)第1トランジスタのコレクタ電流と第2トランジ
スタのコレクタ電流を同一にするように第3トランジス
タおよび第4トランジスタのベース電流を設定すること
ができ、トランジスタの電流増幅率hfeの温度依存と
ロット間のバラつきの影響を受けにくい。 (3)第1、2トランジスタのコレクタ〜エミッタ電圧
を同一にできるため、アーリー効果の影響が表われず、
電源電圧の変動の影響を受けにくい。 (4 )第1トランジスタのコレクタ電流と第2トランジ
スタのコレクタ電流を同一にするための回路の消費する
電流が、上記第1の発明の実施例の1/2にできる。
【0066】本発明の第3の構成は、上記第3の発明の
実施例より明らかなように、以下に示す効果を有する。 (1)第1トランジスタのコレクタ電流と第2トランジ
スタのコレクタ電流を同一にするように第3トランジス
タおよび第4トランジスタのベース電流を設定すること
ができ、トランジスタの電流増幅率hfeの温度依存と
ロット間のバラつきの影響を受けにくい。 (2)第1、2トランジスタのコレクタ〜エミッタ電圧
を同一にできるため、アーリー効果の影響が表れず、電
源電圧の変動の影響を受けにくい。 (3)カレントミラーを構成するトランジスタのコレク
タ〜エミッタ電圧を同一にできるため、アーリー効果の
影響が表われず、電源電圧の変動の影響を受けにくい。 (4)第1トランジスタのコレクタ電流と第2トランジ
スタのコレクタ電流を同一にするための回路の消費する
電流が、従来例の1/2にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の発明の第1の実施例における電
流発生装置の構成を示す回路図
【図2】本発明の第1の発明の第1の実施例における増
幅手段の出力回路を等価回路で表わした回路図
【図3】本発明の第1の発明の第2の実施例における電
流発生装置の構成を示す回路図
【図4】本発明の第2の発明の実施例における電流発生
装置の構成を示す回路図
【図5】本発明の第3の発明の実施例における電流発生
装置の構成を示す回路図
【図6】本発明の第1、2、3の発明における第1トラ
ンジスタを個別エミッタごとに分けて、抵抗を接続する
ようにした部分回路図
【図7】従来の電流発生装置の構成を示す回路図
【図8】従来例における第1、2トランジスタのコレク
タ電流とV1 の関係式のプロット図
【符号の説明】
1 第1トランジスタ 2 第2トランジスタ 3 第3トランジスタ 4 抵抗 6 増幅装置 7 コンデンサ 8 負荷トランジスタ 9 電源 121、221 トランジスタ 321 第4トランジスタ 332、333 抵抗 441、442 抵抗 501〜505 出力抵抗 512 出力抵抗 530 カレントミラー 531〜535 トランジスタ 601〜605 トランジスタ 606 負荷抵抗 607、627、629 トランジスタ 608 バッファ 611、612 トランジスタ 811、821 負荷

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースが共に接続された第1トランジス
    タおよび第2トランジスタと、前記第1トランジスタの
    エミッタに接続された抵抗と、前記第2トランジスタの
    コレクタにベースが接続された第3トランジスタと、前
    記第3トランジスタのコレクタにその入力端が接続され
    且つ出力抵抗を有する複数の出力部を持つ増幅手段とを
    備え、前記増幅手段の各出力部がそれぞれ前記第1トラ
    ンジスタおよび第2トランジスタおよび第3トランジス
    タのコレクタに接続され、前記第1トランジスタのコレ
    クタ電流と前記第2トランジスタのコレクタ電流を同一
    にするように前記第3トランジスタのベース電流を設定
    することを特徴とする電流発生装置。
  2. 【請求項2】 ベースが共に接続された第1トランジス
    タおよび第2トランジスタと、前記第1トランジスタの
    エミッタに接続された抵抗と、前記第2トランジスタの
    コレクタにベースが接続された第3トランジスタと、前
    記第3トランジスタのコレクタにエミッタが接続された
    第4トランジスタと、前記第4トランジスタのコレクタ
    にその入力端が接続され且つ出力抵抗を有する複数の出
    力部を持つ増幅手段とを備え、前記増幅手段の各出力部
    がそれぞれ前記第1トランジスタおよび第2トランジス
    タおよび第3トランジスタのコレクタに接続され、前記
    第1トランジスタのコレクタ電流と前記第2トランジス
    タのコレクタ電流を同一にするように前記第3トランジ
    スタおよび前記第4トランジスタのベース電流を設定す
    ることを特徴とする電流発生装置。
  3. 【請求項3】 ベースが共に接続された第1トランジス
    タおよび第2トランジスタと、前記第1トランジスタの
    エミッタに接続された抵抗と、前記第2トランジスタの
    コレクタにベースが接続された第3トランジスタと、前
    記第3トランジスタのコレクタにエミッタが接続された
    第4トランジスタと、前記第4トランジスタのコレクタ
    にその入力端が接続された複数の出力を持つカレントミ
    ラーとを備え、前記カレントミラーの各出力がそれぞれ
    前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタおよ
    び負荷となるトランジスタのコレクタに接続され、前記
    第1トランジスタのコレクタ電流と前記第2トランジス
    タのコレクタ電流を同一にするように前記第3トランジ
    スタおよび前記第4トランジスタのベース電流を設定す
    ることを特徴とする電流発生装置。
  4. 【請求項4】 第1トランジスタと、前記第1トランジ
    スタのエミッタに接続された抵抗の構成を、複数のトラ
    ンジスタと、前記複数のトランジスタの各エミッタに抵
    抗を接続した単位を、それぞれ並列接続したもので置き
    換えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記
    載の電流発生装置。
  5. 【請求項5】 増幅装置を、エミッタ接地トランジスタ
    と、エミッタフォロアとで構成したことを特徴とする請
    求項1から4のいずれかに記載の電流発生装置。
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