JPH083769B2 - 定電流源回路 - Google Patents

定電流源回路

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JPH083769B2
JPH083769B2 JP13572986A JP13572986A JPH083769B2 JP H083769 B2 JPH083769 B2 JP H083769B2 JP 13572986 A JP13572986 A JP 13572986A JP 13572986 A JP13572986 A JP 13572986A JP H083769 B2 JPH083769 B2 JP H083769B2
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collector
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宏 津田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は集積回路に用いる定電流源回路に関するもの
である。
従来の技術 第3図は従来から集積回路に用いられている低電圧動
作の定電流回路である。第3図において、NPNトランジ
スタ25のベース及びコレクタはNPNトランジスタ24のベ
ースに接続されカレントミラー回路を構成しており、NP
Nトランジスタ25のベース及びコレクタはPNPトランジス
タ23のコレクタと接続され、NPNトランジスタ24のコレ
クタはPNPトランジスタ22のベース、コレクタ及びPNPト
ランジスタ23のベースに接続され、PNPトランジスタ22
及び23もカレントミラー回路を構成している。また、抵
抗18はNPNトランジスタ19のベース、コレクタ及びNPNト
ランジスタ20のベースと電源との間に接続され、NPNト
ランジスタ19及び20でカレントミラー回路を構成し、NP
Nトランジスタ20のエミッタとアース間には抵抗21が接
続され、NPNトランジスタ20のコレクタはPNPトランジス
タ22のベース及びコレクタに接続されている。
以上のように構成された定電流源回路について、以下
その動作について説明する。
まず電源電圧投入時にはダイオード接続されたNPNト
ランジスタ19に電流が流れ、同時にNPNトランジスタ19
とカレントミラー回路を構成されているNPNトランジス
タ20のエミッタ及びコレクタに電流が流れ、ダイオード
接続されたPNPトランジスタ22に電流を起す。ここで抵
抗18及び21の値を大きな値に選ぶことにより、PNPトラ
ンジスタ22に微小電流を流すことができる。PNPトラン
ジスタ22に微小電流が流れると、NPNトランジスタ25の
ベースエミッタ間接触電圧がNPNトランジスタ24のベー
スコレクタ間接触電圧よりも低ければ、NPNトランジス
タ25のベース・エミッタ間接触電圧とNPNトランジスタ2
5のエミッタ電流による抵抗26における電圧降下の和がN
PNトランジスタ20のベース・エミッタ間接触電圧と等し
くなった状態で回路が平衡状態となる。つまり第4図に
おけるF点で平衡となる。ここで曲線Gが第3図のトラ
ンジスタ24側、曲線Hがトランジスタ25及び抵抗26の直
列回路の特性である。またVBは第3図におけるO′点と
アース間の電圧、Iはトランジスタ24,25のエミッタ電
流である。電流はベース及びコレクタがPNPトランジス
タ23と共通のPNPトランジスタ27のコレクタ電流として
取り出す。この電流はNPNトランジスタ24及び25のエミ
ッタ面積の比、抵抗26の値によって調整することができ
る。
発明が解決しようとする問題点 ところで、従来回路では、アーリー効果により電流が
変化するという問題がある。第3図において、E点の電
圧が高くなった場合、トランジスタ23のアーリー効果に
より、トランジスタ23のコレクタ電流が増大し、トラン
ジスタ25及び抵抗26に流れる電流も増加する。一方、ト
ランジスタ24もアーリー効果により、コレクタ電流及び
エミッタ電流が増加する。トランジスタ24及び25のベー
ス電圧は等しい為、第4図においてトランジスタ24側は
F1点、トランジスタ25はF2点となった状態で平衡とな
り、エミッタ電流は(I−I2)の電流減少を生じる。ト
ランジスタ27のコレクタ電流も(I−I2)の電流減少を
生じる。E点の電位が下った場合はこの逆となり、平衡
点はF3及びF4に移動し、(I4−I)の電流増加となる。
また、従来回路ではトランジスタの電流増幅率のバラ
ツキにより、電流増幅率が低下した場合、第3図におけ
るPNPトランジスタ27のように回路に電流を供給するト
ランジスタのベース電流の影響が顕著となり、定電流回
路の平衡状態が変化し、電流源電流値が変化するという
問題もある。これは、回路への電流供給用トランジスタ
の数が増加するに従ってより大きな影響を及ぼす。これ
を改善するために、平衡状態の出力トランジスタのベー
ス電流依存性を小さくする回路として第5図に示す回路
がある。この回路では、PNPトランジスタ34によって、
トランジスタ32,33,38のベース電流が供給される為、ト
ランジスタ32,33,38のベース電流の影響は1/(PNPトラ
ンジスタ34の電流増幅率)に低減される。しかし、この
回路では減電圧動作は約1.4Vまでしか保証出来ない。
本発明は上記問題点を解決するものであり、アーリー
効果による電流変化をなくすと共に、減電圧特性を悪化
させることなくトランジスタの電流増幅率のバラツキに
よる電流安定性も向上させることのできる定電流源回路
を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の定電流源回路
は、ダイオードと抵抗の直列接続及び前記ダイオードよ
りもベースエミッタ間の接触電圧が高いトランジスタに
よるカレントミラーと、前記カレントミラーの電流誤差
を検出する電流負帰還回路と、前記電流負帰還回路の帰
還量を軽減する回路と、電源投入時に前記カレントミラ
ーに微小電流を起す起動回路とを備えたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、アーリー効果及びト
ランジスタの電流増幅率のバラツキによる電流誤差を検
出して負帰還を施すことにより、低電位まで安定な定電
流出力を供給することができる。
実施例 以下本発明の一実施例の定電流源回路について、図面
を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すものである。第1図
において、NPNトランジスタ11のベース及びコレクタと
ベース・エミッタ間接触電圧がトランジスタ11よりも高
いNPNトランジスタ10のベースとが接続されカレントミ
ラー回路構成となっており、NPNトランジスタ11のエミ
ッタには抵抗12が接続されている。NPNトランジスタ11
のコレクタにはNPNトランジスタ11に電流を供給するPNP
トランジスタ9のコレクタが、NPNトランジスタ10のコ
レクタにはNPNトランジスタ10に電流を供給するPNPトラ
ンジスタ8のコレクタが接続されている。PNPトランジ
スタ8及び9のベース及びエミッタはそれぞれ共通とな
っている。NPNトランジスタ10のコレクタにはさらに電
流誤差検出用NPNトランジスタ5のベースが接続され、N
PNトランジスタ5のコレクタはPNPトランジスタ7のベ
ース及びコレクタに接続され、さらにPNPトランジスタ
8及び9のベースに接続されることにより、PNPトラン
ジスタ7とPNPトランジスタ8及び9はカレントミラー
回路構成となり、電流負帰還回路を構成している。また
PNPトランジスタ8及び9のベース及びエミッタにPNPト
ランジスタ13のベース及びエミッタが接続され、PNPト
ランジスタ13のコレクタはNPNトランジスタ14のベース
及びコレクタ、さらにNPNトランジスタ15のベースに接
続され、NPNトランジスタ14及び15はカレントミラー回
路構成となっている。NPNトランジスタ15のコレクタをN
PNトランジスタ5のコレクタに接続することにより、電
流帰還量を低減する回路を構成している。また電源電圧
とNPNトランジスタ2のコレクタ及びベースさらにNPNト
ランジスタのベース間に抵抗1が接続され、NPNトラン
ジスタ2及び3はカレントミラー回路構成となってい
る。NPNトランジスタ3のコレクタはPNPトランジスタ7
のベース及びコレクタに接続されている。
以上のように構成された定電流源回路について、以下
第1図及び第2図を用いてその動作を説明する。
まず、電源電圧投入時にはダイオード接続されたNPN
トランジスタ2に電流が流れ、同時にNPNトランジスタ
2とカレントミラー回路構成されているNPNトランジス
タ3のエミッタ及びコレクタに電流が流れ、PNPトラン
ジスタ7に電流を流す。ここで抵抗1及び6の値を大き
な値に選ぶことにより、PNPトランジスタ7に微小電流
を流すことができる。PNPトランジスタ7に微小電流が
流れると、PNPトランジスタ7とカレントミラー回路構
成されたPNPトランジスタ8及び9にも微小電流が流れ
る。ここでPNPトランジスタ8及び9の電気的特性が同
一ならば、PNPトランジスタ8及び9のベース・エミッ
タ間電圧が等しい為、PNPトランジスタ8及び9のコレ
クタ電流も等しくなる。NPNトランジスタ11のベース・
コレクタ間接触電圧はNPNトランジスタ10のベース・コ
レクタ間接触電圧より低い為、NPNトランジスタ11のベ
ース・コレクタ間接触電圧とNPNトランジスタ11のエミ
ッタ電流における抵抗12の電圧降下の和をNPNトランジ
スタ10のベース・エミッタ間に加えると、NPNトランジ
スタ11に流す電流が微小電流の場合にはNPNトランジス
タのエミッタ電流はNPNトランジスタ11のエミッタ電流
より少ない為、NPNトランジスタ11のエミッタ電流とNPN
トランジスタ10のエミッタ電流の差が誤差電流としてNP
Nトランジスタ5のベースに流れ、NPNトランジスタ7の
コレクタ電流が増加して、PNPトランジスタ7に流れる
電流を増加させると共にPNPトランジスタ8及び9の電
流を増加させ、NPNトランジスタ10及び11のエミッタ電
流が等しくなった時、平衡状態となる。つまり第2図に
おけるD点で平衡状態となる。第2図において曲線Bは
第1図トランジスタ10側、曲線Cはトランジスタ11側の
特性である。またVBは第1図におけるO点、アース間電
圧、1はトランジスタ24及び25のエミッタ電流である。
電流はベース及びエミッタがPNPトランジスタ8及び9
と共通で電気的特性がPNPトランジスタ8及び9と同一
のPNPトランジスタ17のコレクタ電流として取り出す。
平衡状態における電流値はトランジスタ10及び11のエミ
ッタの面積比及び抵抗12によって調整することができ
る。
一例として、トランジスタ11のエミッタの面積がトラ
ンジスタ10のn倍(ただしn>1)とした場合、抵抗12
の抵抗値をBとすると、電流値は次式で与えられる。
今、第1図におけるA点の電位が上昇し、アーリー効
果により、PNPトランジスタ8及び9のコレクタ電流が
増加したと仮定すれば、NPNトランジスタ10及び11のコ
レクタ電流及びエミッタ電流が増加し、第1図における
O点の電位はVBからVB′に変化し、NPNトランジスタ10
のエミッタ電流は第2図I1に、NPNトランジスタ11のエ
ミッタ電流はI2となる。I1とI2の差により、NPNトラン
ジスタ5のベース電流がNPNトランジスタ10のコレクタ
に流れ、NPNトランジスタ5のコレクタ電流が減少し、P
NPトランジスタ7に流れる電流を減少させると共にPNP
トランジスタ8及び9のコレクタ電流を減少させ、第2
図におけるD点で平衡状態にもどる。第1図A点の電圧
が下昇した場合、逆の動作が行われ、第2図におけるD
点で平衡状態になる。つまり、第2図A点の電位が上昇
しても下昇しても平衡点は不変であり、PNPトランジス
タ17のコレクタによって供給される電流はアーリー効果
の影響を受けない。次に第1図における負荷回路電流供
給用PNPトランジスタ17(第3図PNPトランジスタ27に順
じる)を複数個とした場合、それらのベース電流によ
り、従来の回路では平衡状態が変化し、出力電流値が変
化したが、この本例の回路では第1図におけるNPNトラ
ンジスタ5及びPNPトランジスタ7で構成される電流負
帰還回路を介している為、ベース電流の影響を受けな
い。
以上のように構成された電流負帰還回路の閉回路利得
は非常に高く、異常発振を起しやすい。
異常発振防止の為にはNPNトランジスタ5のベースと電
源ラインA,又はPNPトランジスタ9のコレクタの間にコ
ンデンサを接続すれば良いが、IC内ではコンデンサの容
量は限られてしまう。また閉回路利得と減少させる為に
第1図NPNトランジスタ5のエミッタとアース間に抵抗
6を接続するという方法があるが、抵抗6の値を大きな
値にすると、抵抗6の両端の電位差により減電圧特性が
悪化し、さらにPNPトランジスタ8のコレクタ電位がPNP
トランジスタ9のコレクタ電位より高くなり、PNPトラ
ンジスタ8と9のアーリー効果に差が生じ、電流誤差が
生じる。そこで第1図におけるPNPトランジスタ13,NPN
トランジスタ14及び15により電流帰還量を調整してい
る。ここでNPNトランジスタ15のコレクタ電流をIC15PNP
トランジスタ7に流れる電流をI7とすると、NPNトラン
ジスタ15のコレクタをNPNトランジスタ5に接続した場
合の電流帰還量は接続しない場合に対し(1−IC15
I7)倍となる。この場合(1−IC15/I7)>Oとしなけ
れば、NPNトランジスタ5に電流が流れず、帰還がかか
らなくなり、ラッチアップしてしまうので、NPNトラン
ジスタ15のコレクタ電流はPNPトランジスタ7に流れる
電流より少なくせねばならない。
一例として第1図ではNPNトランジスタ15のエミッタ
とアース間に抵抗16を入れ、ミラー比を変えている。
以上のように本実施例によれば、起動回路と二つの基
準電圧と電流負帰還回路と電流帰還調整回路を設けるこ
とにより、低電圧まで安定に一定電流を供給することが
でき、駆動する回路が複数となった場合の電流変化も従
来の回路に比べ極めて低く抑えることができる。
なお、第1図ではNPNトランジスタ15のエミッタとア
ース間に抵抗16を接続してNPNトランジスタ15のコレク
タ電流の調整を行ったが、NPNトランジスタ14のベース
・エミッタ間接触電圧がNPNトランジスタ15のベース・
エミッタ間接触電圧よりも低いものを用いてもよい。
発明の効果 以上のように本発明は、起動回路と、二つの基準電圧
を比較し、その誤差を検出し補正する電流負帰還回路
と、異常発振を防止する帰還量減少回路を設けることに
より、約0.9Vまで電源電圧の変動が起きたり、複数の負
荷がつながれても一定な定電流を供給することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における定電流源回路の電気
的結線図、第2図は第1図の回路における電流基準部の
特性図、第3図及び第5図は従来の定電流源回路の電気
的結線図、第4図は第3図及び第5図の回路における電
流基準部の特性図である。 1,4,6,12,16……抵抗、7,8,9,13,17……PNPトランジス
タ、2,3,5,10,11,14,15……NPNトランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースを共通にした第1及び第2のトラン
    ジスタと、前記第1及び第2のトランジスタと極性の異
    なる第3及び第4のトランジスタと、複数個並列接続し
    たダイオードまたは前記第3のトランジスタのベースエ
    ミッタ間の接触電圧よりも低い接触電圧を有するダイオ
    ードから成る第5の素子と、ダイオードまたはダイオー
    ド接続されたトランジスタから成る第6の素子を有し、
    前記第1のトランジスタのコレクタを前記第3のトラン
    ジスタのコレクタ及び前記第4のトランジスタのベース
    に接続し、前記第2トランジスタのコレクタを前記第5
    の素子の一方に接続し、この第5の素子の他方と前記第
    3のトランジスタのエミッタに第1の抵抗を接続し、前
    記第4のトランジスタのコレクタを前記第1及び第2の
    トランジスタのベース及び第6の素子の一方に接続した
    電流負帰還回路と、電源投入時に前記第6の素子に微小
    電流を流して前記電流負帰還回路を動作させる起動回路
    と、前記第1及び第2のトランジスタと同極性でベース
    を共通に接続した第7のトランジスタと、ダイオードま
    たはダイオード接続したトランジスタでなる第8の素子
    と、前記第7のトランジスタと極性の異なる第9のトラ
    ンジスタを有し、第7のトランジスタのコレクタを前記
    第8の素子の一方及び前記第9のトランジスタのベース
    に接続し、この第9のトランジスタのコレクタを前記第
    4のトランジスタのコレクタに接続した電流帰還量軽減
    回路とを備えたことを特徴とする定電流源回路。
JP13572986A 1986-06-11 1986-06-11 定電流源回路 Expired - Lifetime JPH083769B2 (ja)

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