JPH0784658A - 電流源 - Google Patents

電流源

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JPH0784658A
JPH0784658A JP6214262A JP21426294A JPH0784658A JP H0784658 A JPH0784658 A JP H0784658A JP 6214262 A JP6214262 A JP 6214262A JP 21426294 A JP21426294 A JP 21426294A JP H0784658 A JPH0784658 A JP H0784658A
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JP
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transistor
resistor
terminal
controlled terminal
controlled
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Pending
Application number
JP6214262A
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English (en)
Inventor
James W H Marsh
ジェームズ・ダブリュー・エイチ・マーシュ
Keith H Lofstrom
キース・エイチ・ロフストローム
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Tektronix Inc
Original Assignee
Tektronix Inc
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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
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/265Current mirrors using bipolar transistors only

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で温度変動の影響を受けないよう
にする。 【構成】 トランジスタQ1及びQ2のベースは、互い
に接続される。Q1のコレクタは、第1抵抗器R1を介
してVccに接続される。Q1のエミッタは、第2抵抗器
R2を介してグランドされる。Q2のエミッタは、第3
抵抗器R3を介してグランドされる。Q3のベースは、
Q1のコレクタに接続される。Q3のコレクタはVccに
接続され、そのエミッタはQ1及びQ2のベースに接続
される。抵抗器R5は、Q1のベース・エミッタ間に接
続される。R5の抵抗値は、R1の半分に設定する。こ
れによって、出力電流I2がVBEに影響されなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電流源に関し、特に温度
による変動を補償した電流源に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の電流源の1例を示してい
る。第1NPNトランジスタQ1は、コレクタ抵抗器R
1を介して相対的に正の基準電圧Vccに接続される。ト
ランジスタQ1のエミッタは、抵抗器R2を介して接地
(グランド)される。接地電位をここでは、第2基準電
圧VEEとする。トランジスタQ1のベースは、第2NP
NトランジスタQ2のベースに接続される。Q2のエミ
ッタは、エミッタ抵抗器R3を介して第2基準電圧VEE
(グランド)に接続される。また、基準抵抗器R4を付
加的に用いて、Q1及びQ2のベースを第2基準電圧V
EE(グランド)に接続するようにしても良い。エミッタ
・フォロア帰還トランジスタQ3は、Q1のコレクタを
Q1のベースに接続し帰還をかける。Q3のコレクタ
は、Vccに接続される。出力電流は、Q2のコレクタか
ら出力される。
【0003】仮にトランジスタQ1及びQ2夫々のベー
ス・エミッタ間電圧VBEが等しいとし、さらに簡単のた
め、全てのトランジスタの電流増幅率βを等しく無限大
とすると、トランジスタQ1及びQ2を夫々流れる電流
IREF(=I1)及びIOUT(=I2)は、次の数式で示
される。
【0004】
【数1】IOUT = (R2/R3)IREF
【0005】
【数2】 IREF = (Vcc − 2VBE)/(R1+R2)
【0006】数1及び数2からわかるように、基準電流
IREFがVBEに依存し、出力電流IOUTが基準電流IREF
に比例するので、出力電流IOUTはVBEに直接依存す
る。VBEは温度によって変動するので、複雑又は高価な
回路を付加することなく、出力電流IOUTがVBEに依存
しないようにするのが望ましい。
【0007】米国特許第4714872号(特開昭63
−27912号公報「基準電圧発生回路」)には、バイ
ポーラ・トランジスタを用いた定電流源に使用する基準
電圧発生回路が開示されている。この回路で生成される
2つの電圧の一方の電圧は負の温度係数で、つまり、V
BEとともに変動する。2つの電圧の他方の電圧は、電源
変動から独立した一定の大きさである。この回路が生成
する基準電圧を用いれば、定電流源は温度変動及び電源
変動から独立して動作することができる。しかし、この
回路は大変複雑で比較的高価であるために、利用範囲が
狭い。
【0008】米国特許第4792748号は、正及び負
の温度補正電流を合算し、2つの抵抗の選択に応じて最
終的な基準電流の温度依存性を零〜わずかな正及び負の
範囲に収まるようにしている。米国特許第446086
5号も同様な回路を開示している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来も温
度依存性を低減した電流源があったが、回路が複雑で高
価なものになりがちだった。
【0010】そこで本発明の目的は、温度依存性の低い
簡素且つ安価な電流源を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも3
つのトランジスタを用いる電流源を改良するものであ
る。第1及び第2トランジスタQ1及びQ2のベース
(制御端子)は、互いに接続される。第1トランジスタ
Q1のコレクタ(第1被制御端子)は、第1抵抗器R1
を介して第1電圧源(Vcc又はVEE)に接続される。第
1トランジスタQ1のエミッタ(第2被制御端子)は、
第2抵抗器R2を介して第2電圧源(VEE又はVcc)に
接続される。第2トランジスタQ2のエミッタ(第2被
制御端子)は、第3抵抗器R3を介して第2電圧源に接
続される。第3トランジスタQ3のベース(制御端子)
は、直接又は第4トランジスタQ4を介して間接的に第
1トランジスタQ1のコレクタ(第1被制御端子)に接
続される。第3トランジスタQ3のコレクタ(第1被制
御端子)は、第1電圧源に接続され、そのエミッタ(第
2被制御端子)は第1及び第2トランジスタQ1及びQ
2のベース(制御端子)に接続される。第4トランジス
タQ4のエミッタ(第2被制御端子)は、第5抵抗器R
6を介して第1電圧源に接続される。
【0012】本発明では、電流源の温度の依存性をなく
すために、第1トランジスタQ1のベース・エミッタ間
に第4抵抗器R5を接続する。好適には、第4抵抗器R
5の値は、第4トランジスタQ4がないときには、第1
抵抗器R1の半分の値に設定される。第4トランジスタ
Q4が第3トランジスタQ3のベース(制御端子)経路
にあるときには、第4抵抗器R5の値は、第1抵抗器R
1と等しい値に設定される。さらに一般的には、第1抵
抗器R1を流れる基準電流IREFを定めるのに必要なベ
ース・エミッタ(制御端子及び第2被制御端子)間電圧
VBEがk個のとき、第4抵抗器R5の抵抗値を第1抵抗
器R1の抵抗値のk分の1とする。これによって、出力
電流IOUTはVBEを含まなくなるので、電流源の温度依
存性をなくすことができる。
【0013】
【実施例】図1は、本発明による温度依存性のないNP
N型トランジスタを用いた電流源の1実施例を示す図で
ある。これは、図5に示した回路において、トランジス
タQ1のベース・エミッタ間に抵抗器R5を付加するこ
とによって、温度非依存性を達成している。抵抗器R5
を付加すると、第1抵抗器R1及び第2抵抗器R2を夫
々流れる基準電流IREF(=I1)及び出力電流IOUT
(=I2)は、次の数3及び数4に示すようになる。
【0014】
【数3】
【0015】
【数4】
【0016】使用する抵抗器を適切に選択すれば、全て
の抵抗器の温度依存性を効果的に最小限に抑えることが
できるので、回路の動作分析を簡単にするため、抵抗器
の温度依存性は無視できる、つまり、零と仮定すること
にする。また、回路動作分析のため、Vccには温度依存
性がないものと仮定する。
【0017】数4を温度Tに関して偏微分しその結果を
零とおくと、次の数5を得る。
【0018】
【数5】
【0019】IREFに数3を代入すると数6を得る。
【0020】
【数6】
【0021】上述の単純化した仮定によると、数6の第
1項の温度依存性は零である。そこで、残りの項に1/
VBEをかけると数7となる。
【0022】
【数7】
【0023】数7をR5に関して解くと、数8が得られ
る。
【0024】
【数8】R5 = R1/2
【0025】ここで、数3を数4に代入し、その結果に
数8を代入すると、次の数9に示すように温度に依存し
ない、即ち、VBEを含まないIOUTが得られる。
【0026】
【数9】
【0027】図2は、本発明による温度依存性のない電
流源のPNP型トランジスタを用いた場合を示す。図1
の場合と比較してVccとVEE(第1電圧源と第2電圧
源)の関係が入れ替わることに注意されたい。左右のト
ランジスタを用いるときに電流増幅率βを無限大と仮定
しないことを除けば、この回路の理論上の動作も数9で
示される。
【0028】図3は、本発明による温度依存性のない電
流源のPNP型及びNPN型トランジスタの両方を用い
る複合(ハイブリッド)型の場合を示す。NPN型トラ
ンジスタQ4の電流増幅率βは高く、エミッタ・フォロ
アとして比較的大きなベース電流をQ3に供給し、電流
ミラー回路に正確な基準電流IREFを供給する。図3の
回路を分析すると次の数10及び数11が得られる。
【0029】
【数10】
【0030】
【数11】
【0031】これらの式によると、R5=R1のときに
温度依存性のない出力電流が得られることがわかる。図
2の場合と結果が異なるのは、電流ミラー回路の基準側
にトランジスタQ1のベース・コレクタ間電圧をVBEだ
け減少させるトランジスタQ4によるベース・エミッタ
接合回路を設けたことが原因である。つまり、数3で
は、基準電流IREFを定めるのに必要なVBEがトランジ
スタQ1及びQ3により2個あったものが、数10では
Q4によって1個に減少している。図4は、複合型電流
源の他の実施例を示している。これは、図3の場合と対
称な構成になっており、図3に関して用いた数式が同様
に成立する。
【0032】当業者には明かなように、図1及び2にお
いて、電流ミラー回路の基準側の基準電流の決定には、
トランジスタQ1及びQ3の2(n=2)個のベース・
エミッタ間電圧VBEが関与しており、この場合にR5=
R1/2となる。さらに一般化すれば、基準側にn個の
ベース・エミッタ(pn半導体)接合回路を設けると、
R1とR5の間にはR5=R1/nの関係がある。しか
し、図3及び図4に示すQ4のような回路をm個設ける
と、nはmだけ減少する。即ち、第1抵抗器R1を流れ
る基準電流IREFを定めるのに必要なベース・エミッタ
間電圧VBEがk個(k=n−m)のとき、一般に抵抗器
R5の抵抗値は次の数12で示される。ただし、kは1
以上の整数である。
【0033】
【数12】R5 = R1/k
【0034】以上、本発明の電流源は、構成するトラン
ジスタの電流増幅率βが充分に大きく、従ってベース電
流が無視でき、また、電圧源が温度変動しないとする条
件ではあるが充分に実用的な範囲で温度依存性がない。
さらに、従来の電流源にわずかな変更を加えるだけで容
易に実現可能である。なお、上述では、本発明の好適実
施例について説明してきたが、本発明はここに説明した
実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱することなく必要に応じて種々の変形及び変更を実
施し得ることは当業者には明らかである。
【0035】
【発明の効果】本発明は、充分に実用的な範囲において
温度変動の影響を受けない電流源を提供する。しかも、
従来の電流源にわずかな変更を加えるだけで実現可能な
ので、簡素且つ安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるNPN型トランジスタを用いた電
流源の1好適実施例の回路図である。
【図2】本発明によるPNP型トランジスタを用いた電
流源の1好適実施例の回路図である。
【図3】本発明による複合型電流源の1好適実施例の回
路図である。
【図4】本発明による複合型電流源の他の好適実施例の
回路図である。
【図5】従来の電流源の1例の回路図である。
【符号の説明】
Q1 第1トランジスタ Q2 第2トランジスタ Q3 第3トランジスタ Q4 第4トランジスタ R1 第1抵抗器 R2 第2抵抗器 R3 第3抵抗器 R5 第4抵抗器 R6 第5抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・ダブリュー・エイチ・マーシ ュ アメリカ合衆国オレゴン州97140 シャー ウッド サウス・ウェスト シュローダ ー・レーン 18850 (72)発明者 キース・エイチ・ロフストローム アメリカ合衆国オレゴン州97005 ビーバ ートン サウス・ウェスト エルム 5290

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御端子、第1被制御端子及び第2被制
    御端子を有する第1トランジスタと、 該第1トランジスタの上記制御端子に接続された制御端
    子、出力電流を供給する第1被制御端子及び第2被制御
    端子を有する第2トランジスタと、 上記第1トランジスタの上記第1被制御端子と第1電圧
    源との間に接続される第1抵抗器と、 上記第1トランジスタの上記第2被制御端子と第2電圧
    源との間に接続される第2抵抗器と、 上記第2トランジスタの上記第2被制御端子と上記第2
    電圧源との間に接続される第3抵抗器と、 上記第1トランジスタの上記第1被制御端子に接続され
    た制御端子、上記第1電圧源に接続された第1被制御端
    子並びに上記第1及び第2トランジスタの上記制御端子
    に接続された第2被制御端子を有する第3トランジスタ
    と、 上記第1トランジスタの上記制御端子及び上記第2被制
    御端子の間に接続された第4抵抗器とを具えることを特
    徴とする電流源。
  2. 【請求項2】 制御端子、第1被制御端子及び第2被制
    御端子を有する第1トランジスタと、 該第1トランジスタの上記制御端子に接続された制御端
    子、出力電流を供給する第1被制御端子及び第2被制御
    端子を有する第2トランジスタと、 上記第1トランジスタの上記第1被制御端子と第1電圧
    源との間に接続される第1抵抗器と、 上記第1トランジスタの上記第2被制御端子と第2電圧
    源との間に接続される第2抵抗器と、 上記第2トランジスタの上記第2被制御端子と上記第2
    電圧源との間に接続される第3抵抗器と、 制御端子、上記第1電圧源に接続された第1被制御端子
    並びに上記第1及び第2トランジスタの上記制御端子に
    接続された第2被制御端子を有する第3トランジスタ
    と、 上記第1トランジスタの上記制御端子及び上記第2被制
    御端子の間に接続された第4抵抗器と、 上記第1トランジスタの上記第1被制御端子に接続され
    た制御端子、上記第2電圧源に接続された第1被制御端
    子及び上記第3トランジスタの上記制御端子に接続され
    た第2被制御端子を有する第4トランジスタと、 上記第3トランジスタの上記制御端子と上記第1電圧源
    の間に接続された第5抵抗器とを具えることを特徴とす
    る電流源。
  3. 【請求項3】 上記第1抵抗器を流れる基準電流を定め
    るのに必要な制御端子及び第2被制御端子間電圧がk個
    のとき、上記第4抵抗器の抵抗値を上記第1抵抗器の抵
    抗値のk分の1とすることを特徴とする請求項1又は2
    記載の電流源。
JP6214262A 1993-08-13 1994-08-15 電流源 Pending JPH0784658A (ja)

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US08/106006 1993-08-13
US08/106,006 US5402061A (en) 1993-08-13 1993-08-13 Temperature independent current source

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JPH0784658A true JPH0784658A (ja) 1995-03-31

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