JPS5839317A - 電流安定化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流安定回路に関するものである。

この電流安定化回路は、第１接続点と第２接続点との間
に接続された第１１ｉｉ列回路と＠８８直回路とを具え
、第１直列回路は、第１導電形の第１トランジスタの主
電流路と、第１抵抗と、＠２抵抗とを−有し、第２直列
回路は、第１トランジスタのエミッタ領域よりも小さい
エミッタ領域を有する第１導電形の第２トランジスタの
主電流路と、第２抵抗の値と等しい値を有する第８抵抗
とを有し、第１抵抗を第１トランジスタのエミッタと第
１！！’続点との間に設け、第２抵抗を第１トランジス
タのコレクタと第２接続点との間に設け、１１！８抵抗
を第２トランジスタのコレクタと第２接続点との間に設
け、第１トランジスタと第２トランジスタとのペース接
続部を第８接続点に接続し、第１抵抗を第８接続点と第
１接続点との間に設け、反転入力端子と非反転入力端子
と出力端子とを有する差動増１ｌＩｉＩ器を設け、反転
入力端子を第２！ＩＩ続点から離れた第２抵抗の端子に
接続し、非反転入力端子を第２接続点から離れた第８抵
抗の端子に接続し、出力端子を第８接続点に結合し、さ
らに、第Ｎｆｆ１ｌ続点とｇ２接続点との間に電圧差を
保持するために電源電圧を供給し且つ前記接続点の１つ
から安定化電流を取出すための手段を具えている。

このような電流安定化回路は、　Ｐｈ１ｌｉｐｓ　Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ　ＶＯｌ、　　８８　　、
　１９７８　　／フ９４７／８　　、　　ｐｐ、　　１
８８−１８９により知られている。Ｗ頭に説明した種頼
の電流安定化回路は、この電流安定化回路によって発生
される電流のＩＩＪｊ依存性を補償する手段を具えてい
る。この手段は、温度係数が発生電流に対する無補償電
流の温度係数とは逆である咬分を加える前記＠４抵抗を
具えている。この補償によって、温度係数が特定の温度
では零であるが、その他の温度に対しては優位が生じる
電流を発生させることができる。一般に、温度係数は前
記湿度の周辺でほぼ放物線状の変化を示す。良好な温度
独立性が安中される特定の使用、たとえば正確な測定装
蓋または却コンバータに対しては、温度係数は広い温度
く囲にわたって零に等しいことが必要である。

本発明の目的は、これに対する解決を与えることである
。この目的のため、本発明電流安定化１ｑ路は、＄１ト
ランジスタのエミッタと第１接続点との間に、第１導電
形の少くとも１個の第８トランジスタを、極性が順方向
であり且つ第１抵抗に直列に接続されたダイオードとし
て設け、＠２トランジスタのエミッタを、ダイオードと
して設けられ且つ極性が順方向の第１導電形の少くとも
１個の第４トランジスタを経て＠１１！ｉＩＭ！点に接
続し、第５抵抗と第１半導体接合との直列回路を、第１
接続点と第８接続点との間に設けたことを特徴とする。

第１半導体接合と第５抵抗とを酊加し、およびそれぞれ
第１および第２直列回路にダイオードとして配置された
第８および第４トランジスタを設けることによって、＠
３補償成分が発生電流に加えられる。このため種々の要
素の値を正確に定める場合には、広いｉｌＩ度範囲にわ
たって、零に等しい温度係数が得られる。

本発明電流安定化回路の好適な実施例では、差動増幅器
が、第１導電形の第６　、＠？　、第８．第９１第１０
．＠１１．第１２．第１８．第１４゜＠１６トランジス
タと、第１導電形とは反対の第２導電形の第１６および
第１フトランジスタと、第６および第７抵抗とを具え、
＠６トランジスタと第７トランジスタとのペース接続部
を、＃！２接続点から離れた第２抵抗の端子に接続し、
第８トランジスタと第９トランジスタとのベース接続部
を、第２接続点から離れた第８抵抗の端子に接続し、第
８．ＩＩフ、第８．第９トランジスタのエミッタを、第
８ｗ！読点に接続し、＠６および第９トランジスタのエ
ミッタ領域を、嘉７および第８トランジスタのエミッタ
領域よりもかなり大きくし、第す、第６．第９トランジ
スタのコレクタと第１０および第１１）ランジスタのベ
ース接続部とを、第ｚｗ１続点に接続し、第１０および
＠１１）ランジスタのコレクタを、第１２および第１８
）ランジスタの各エミッタに接続し、＃！　１２および
＠１Ｂトランジスタのペースを、第１６および１Ｍ１？
）ランジスタの各コレクタに接続し、第１２および第１
８トランジスタのコレクタを、第１６および＠１７トラ
ンジスタの各エミッタに接続し、第１７トランジスタの
ペースとコレクタとを、第１６トランジスタのペースに
接続し、第１６および第１７トランジスタのエミッタご
、それぞれ＃！６および第７抵抗を経て第４接続点に接
続し、第１４トランジスタのペースを第１２トランジス
タのエミッタに接続し、第１５トランジスタのペースを
＠１４トランジスタのエミッタに！！！’続し、第１４
および第１５）ランジスタのコレクタを第４ＩＩＩ続点
に接続し、第１５トランジスタのエミッタを第２接続点
に接続し、第８抵抗を第２接続点と＃！鴫接続点との間
に設け、第４ＩＩＩ続点が電源端子を形成することを特
徴とする。

差動増幅器の入力段を構成する２つの入力トランジスタ
により、電流減少をＰＮＰＩＥｍミラーに与えることが
できる。したがって、これらのほとんど必然的なホリゾ
ンタルＰＮＰ　）ランジスタからサブストレートへの漏
れ電流は、かなり減少する、。

この濁れ電流は、電流安定化回路の良好な動作に悪影響
を及ぼす。

＠１図は、既知の電流安定化回路の回路図である。この
回路は、接続点ｌと２との間に設けられた２つの直列回
路ムおよびＢを具えている。直列回路ムはトランジスタ
Ｔ０を具え、そのエミッタを抵抗Ｒ工を経て！ｉ’続点
ｌに接続し、コレクタを抵抗Ｒ１を経て接続点２に接続
する。直列回路Ｂはトランジスタで、を具え、そのエミ
ッタを接続点ｌに直接に接続し、コレクタを抵抗Ｒ，１
７ｆｒ−経て接続点２に接続する。第１図に示すように
、トランジスタＴ　およびＴ、の工ζツタ領域の比はｐ
（ｐ＞１）に等しいことに注意すべきである。トランジ
スタＴ１のベースとトランジスタで、のベースとをｍ読
点８に接続し、この接続点を抵抗Ｒ６を経て接続点ｌに
接続する。演算増幅器ＯＡの反転入力端子（−）をトラ
ンジスタＴ□のコレクタに接続し、非反転入力端子（＋
）をトランジスタＴ。

のコレクタに接続する。

さらに、電流安定化回路の電源用、および安定化ＩＩ流
の取出し用に、端子Ｑ０およびＱ、を設ける。

この電流安定化回路の動作は、次の通りである。

端子Ｑ８とＱ、との間に、正しい極性すなわちＱ工に対
しＱ、が正の電圧を供給する。差動増幅器０ムがａ［点
１に対して接続点８を正にするものとすれば、２つの直
列回路に電流が流れる。差動増幅器は非常に高い利得を
有するので、接続点８をバイアスするためには、差動増
幅器ＯＡの入力端子間に無視できる電圧が必要とされる
。トランジスタＴ０のコレクタ電圧とトランジスタＴ、
のコレクタ電圧とは互いに等しいものと仮定することが
できる。したがって、抵抗Ｒ２の電圧降下と抵抗Ｒ８と
の電圧時Ｆは、互いに等しくなる。抵抗Ｒ１とＲ８とが
等しい値を有するならば、直列回路ＡおよびＢの電流工
、および工、は、互いに等しくなり、端子Ｑ□およびＱ
、に供給される電圧とは無関係となる。電流工、および
Ｉ、の大きさは、抵抗Ｒ０の値とエミッタ領域比ｐとに
よって定められる。電子１と８との間の電圧Ｖ、は、以
下の２つの関係に従わなければならない。

ここに、ｋはボルツマン常数、Ｔは絶対温度、ｑは電子
の電荷量、工。は（ランジスタで、の少数電流である。

（１）および（２）式から、Ｉ、−Ｉ、ならば次式が成
立つことがわかる。

Ｔ Ｉ、　Ｒ１−？−１ｎ　ｐ　　　　　　　　　　（ｓ）
電流の和ｘ、＋　Ｉ、の温度依存性を擢償するためには
、出力電流工、。ｆ−ＩＩ　＋　Ｘ２　＋　Ｉ＠の温度
係数を１つの特定の温度に対して零にすることのできる
第８の要素を加える。それが可能であることを以下に証
明する。

（８）式から、ＩＩ？ｌＬ工、と工、との和は、温度に
直線関係として依存することがわかる。擢償電流工８の
温度依存性を、次のように表わすことができる。

となる。半導体物理学から知られている式微、ｎは実験
指数、ｖｇはギャップ電圧ならば、（４）式は、右項微
分後次のようになる。

全電流工、。ｆの温度に対する導関数は、Ｒ４□、、Ｉ
Ｉ択ｔ６ユよ、よっ７、−ａＴ　　を１ つの特定の温度に対して零に等しくすることができる。

しかし、項＋　１−ｎ　）は、この方法を用いａＩ て広い温間範囲にわたって−１１を零にする試みＴ が失敗しそうになる原因である。本発明の目的は、広い
温度範囲にわたって前記櫂償が可能となる電流安定化回
路を提供することにある。

第ｊ１図は、これを達成することのできる本発明電流安
定化回路の回路図を示す。第１図の既知の電流安定化回
路と比較して、ダイオードとして設けたトランジスタＴ
８お上びＴ、を、トランジスタＴ□およびＴ、のエミッ
タ回路にそれぞれ設け、エミッターホロワトランジスタ
Ｔ、を加え、このトランジスタのベースを接続点８に接
続し、エミッタを＃！５抵抗Ｒ，を経て接続点ｌに接続
する。この回路の出力電流工ｒ６ｆは、成分ＩＩ　ｓ　
Ｉｇ　ｅ　Ｉｇ　＋　１４の和を有するので、次式の成
立が要求される。

ａＩ　　　ａＩ　　　ａＩ ２７Ｙ十Ｍ＋−■＝　０　　　　　（６）仙　８１ 関係　　−□は依然として有効であるが、２ａ’１”　
　　Ｊ７ つの直列回路ムおよびＢには２つのベースーエ攬ツタ接
合が設けられているので、式（５）を次式で置き換えな
ければならない。

＠８戊分に対して、次式が有効である。

微分すると次のようになる。

これから次のことがわかる。

Ｔ 〒二０．０２５であり、Ｒ，Ｉ、は少くとも０．７■の
オーダにあるので、（８）式が１に等しいという仮定を
用いることができ、次式が成立つ。

全電流与。１に対しては、次式が有効である。

（７）式と（９）式を組合せると次式が得られる。

または、 要であり、一式に従うためには、゛ が戊立つときに、変数での場合にのみ可能である。

電流エア。、の特定の値に対して、これは抵抗Ｒ１およ
びＲ，の特定の値を与える。あるいは、トランジスタＴ
１　ｌ　”ｆｉ　’　Ｔ５のエミッタラインにおけるダ
イオード接合の数を増大させることもできる。

第８図は、本発明電流安定化回路の好適な実施例の回路
図を示す。トランジスタＴ０〜Ｔ、と抵抗Ｒ１〜Ｒ，と
を具える電流安定化回路の一部は、第２図の回路の対応
部と同一であり、したがってこれ以上の１９明は不要で
ある。第８図の回路の特徴は、トランジスタＴ６〜Ｔ１
？と抵抗Ｒ，、Ｒ，とを具える差動増幅器の構成である
。トランジスタＴ６〜Ｔ、は、入力差動段を形成する。

この差動段では、係数ｑがトランジスタＴ、およびＴ８
の係数よりも大きくなるように、トランジスタＴ６およ
びＴ９のエミッタ領域を選択することによって電流減少
が得られる。トランジスタで６およびＴ、の共通ペース
接続は、差動増幅器の反転入力端子を構成し、トランジ
スタＴ□のフレフタに接続されている。トランジスタＴ
８およびＴ９の共通ペース接続は、差動増幅器の非反転
入力端子を構成する。

接続点δでのインピーダンスは、トランジスタＴ６〜Ｔ
、に対する共通エミッタ抵抗として働く。トランジスタ
Ｔ　およびＴ、の２つのフレフタ電流を共に接続点２に
供給する。このため、これら電流は同相位置にあるので
影響を与えない。

それぞれトランジスタでよ。およびＴ１１の主電流路を
経て、トランジスタＴ、およびＴ８の減少コレクタ電流
を、それぞれトランジスタでよ、およびＴｌｇのエミッ
タに供給する。トランジスタＴ１０およびＴ、のペース
接続を、接続点２に接続する。このため、これらトラン
ジスタは、はぼ一定のコレクターペース電圧を受ける。

トランジスタＴ□１　＃　Ｔ１６と抵抗Ｒ６とは、トラ
ンジスタＴ０゜のコレクタ負荷を形成する。抵抗Ｒ６を
経て、トランジスタＴ１゜のコレクタとトランジスタＴ
１１のエミッタとを、接続点４に接続する。この接続点
は、また、１！源端子Ｑ、として機能する。トランジス
タＴ１６のペースをトランジスタＴ１？のペースに接続
する。トランジスタテ０マのペースを、トランジスタテ
工、のベーストトランジスタＴ１．のペースとに相互接
Ｍｆる。トランジスタＴ１３のコレクタとトランジスタ
Ｔ　のエミッタとを抵抗Ｒ９を経て接続点４に接ｌフ 続する。トランジスタＴｉ１ｌ　＃　Ｔ１？と抵抗Ｒ１
とは共に、トランジスタ”１１に対するコレクタ負荷を
形成する。トランジスタＴ、　、　Ｔ、およびＴ　　、
Ｔ１０　　　　　１１ のコレクタ電流は、それぞれ、前述したようにすでに減
少しているので、ＰＮＰトランジスタＴ□６およびＴ工
、は、トランジスタＴ１１およびＴ１１のＷ光利得の結
果、非常に小さい電流を流す。既知のように、普通の集
積技術では、ＰＮＰ　）ランジスタに対して水平構造が
採用されている。この水平構造は、普通の電流通過の場
合には、サブストレートへの寄生漏れ電流を示す。この
回路において、トランジスタテ工。およびＴ工、を流れ
る電流を最小にするためには、サブストレートへの漏れ
電流を、許容値にまで制限することもできる。このこと
は、もし制限しなければ、漏れ電流が電流回路の満足す
べき動作を害するので必要である。

コレクタ負荷として設けられているトランジスタＴｌｆ
ｉ　ｅ　Ｔ１６と抵抗Ｒ６との動作を次に説明する。

トランジスタＴ０．のペースは一定電圧に保たれている
ものとすると、たとえば、トランジスタＴ□。

のコレクタ電流の増加は、抵抗Ｒ６に増大した電圧を生
じさせる。その結果、トランジスタテ工、のベースーエ
之ツタ電圧は減少し、トランジスタＴ１６はトランジス
タＴ０．のペースに小さな１ＩＥｉｌｔを供給する。し
たがって、トランジスタＴ０．のエミッタに高いインピ
ーダンスが得られる。このインピーダンスは、次のよう
にすることによってさらに減少させることができる。す
なわち、トランジスタＴ　のペースをトランジスタＴＩ
？のペースと６ コレクタとに接続し、トランジスタＴ２．　Ｔ□。。

Ｔ１．を経てトランジスタＴ１６のエミッタに発生する
信号に対し、位相が逆である信号をトランジスタのペー
スに受信し、これにより前述の効果を加える。その結果
、トランジスタＴ。＠　Ｔｌ１ｌ　ｌ　Ｔ１６１Ｔ１？
と抵抗Ｒ６・、Ｒ１とを具える分割回路を、電流ミラー
回路とみなすことができる。トランジスタＴＲＩによっ
て供給される電流は、トランジスタｌ５（Ｄ工ｔｙ夕に
“鏡反転（ｍ１ｒｒｏｒ　−１ｎｖｅｒｔｅａ　］して
発生する。トランジスタＴ０．のエミッタを、トランジ
スタＴ１４のペースに接続する。トランジスタＴ１．は
、トランジスタＴＩＩと共に、いわゆるダーリントン回
路を構成する。トランジスタＴ０．のエミッタを、接続
点２に接続して、差動増幅器の出力信号がこの接続点に
現われるようにする。このような出力信号を、抵抗Ｒ，
、Ｒ，とトランジスタＴ、　、　Ｔ７（エミツターホｐ
ワとして働く）とを経て、接続点８に接続する。したが
うて、トランジスタＴ６およびＴ、の共通エミッタ接続
を、第２図の回路に従って、差動増幅器の出力端子とみ
なすことができる。

第８図の電流源回路を始動させるために、接続点４と２
との間に始動抵抗Ｒ８を設ける。

【図面の簡単な説明】

第１図は、既知の電流安定化回路の回ＷＩ図、第２・く
け、本発明電流安定化回路の回路図、＠３図は、本発明
の好適な実施例の回路図である。 １．２，８．４・・・接続点　で・・・トランジスタＲ
・・・抵抗　　　　　　　Ｑ、　Ｉ　Ｑ、・・１熾子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　＠１ｉｉｌ１！ｌＩ続と＠２接続点（２）との間
   に接続された第１直列回路（Ａ）と第２直列回路（Ｂ）
   とを具え、第１直列回路（ム）は、第１導電形の第１ト
   ランジスタ（Ｔｏ）の主電流路と、第１抵抗（Ｒ１）と
   、第２抵抗（Ｒ１）とを有し、第２直列回路（Ｂ）は、
   第１トランジスタ（Ｔ１）のエミッタ領域よりも小さい
   エミッタ領域を有する第ｌ導電杉の＠２トランジスタ（
   Ｔ、）の主電流路と、第２抵抗（Ｒ８）の値と等しい値
   を有する第８抵抗（Ｒ８）とを有し、第１抵抗（Ｒ工）
   を第ｌトランジスタ（Ｔ８）のエミッタと第１接続点（
   １）との間に設け、第２抵抗（Ｒ１）を第１トランジス
   タ（Ｔｏ）のコレクタと第１！ｌＩ続点（８）との闇に
   設け、第８抵抗（Ｒ，）を第８トランジスタ（Ｔ、）の
   コレクタと第２接続点との間に設け、第１トランジスタ
   （Ｔｏ）と第２トランジスタ（Ｔ、）とのペース接続部
   を第８接続点（δ）に接続し、第４抵抗（Ｒ６）を第８
   接続点（８）と＠１ｆｆｌ’読点（１）との間に設け、
   反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）と出力端子
   とを有する差動増幅器（０ム）を設け、反転入力端子（
   −）を第２接続点（２）から離れた１！２抵抗（Ｒ１）
   の端子に接続し、非反転入力端子（＋）を第２接続点か
   ら離れた第８抵抗（Ｒ８）の端子に接続し、出力端子を
   第８！ＩＩ続点（８）に結合し、さらに、第１接続ａ（
   １）と第２接続点（２）との間に電圧差を保持するため
   に電源電圧を供給し且つ前記接続点の１つから安定化電
   流を取出すための手段（Ｑｌ、喝）を具える電流安定化
   回路において、第１トランジスタ（でよ）のエミッタと
   ＠ｌ接続点（１）との間に、第１導電形ノ少くとも１個
   の第８トランジスタ（Ｔ、）を、極性が順方向であり１
   っｌ！１抵抗（Ｒｏ）に直列に接続されたダイオードと
   して設け、第２トランジスタ（Ｔ、）のエミッタを、ダ
   イオードとして設けられ且つ極性が順方向の！！！導電
   形の少くとも１個の＠４トランジスタ（Ｔ４）を経て第
   １接続点（１）に接続し、＠６抵抗（Ｒ，）と第１半導
   体接合との直列回路を、第１接続点（１）と第８！ＩＩ
   続点（８）との間に設けたことを特徴とする電流安定化
   回路。 東特許請求の範囲第１項に記載の電流安定化回路におい
   て、第１半導体接合が、第５トランジスタ（Ｔ、）のペ
   ース−エミッタを具え、このトランジスタのペースを第
   ８　接Ｍ点（８）に接続し、コレクタを第２接続点（２
   ）に接続したことを特徴とする電流安定化回路。 龜　特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電流安
   定化回路において、差動増幅器が、第１導電形の第６．
   第７　ｍ　第８　、＠　９　ｒ　第１０第１１．＄１２
   ９＠ｌＢ、第１＋、＠１ｓトランジスタ（Ｔ、〜Ｔ１．
   　）と、第１導″［形とは反対の第２導電形の第１６お
   よび第１？）ランジスタ（Ｔｌ、　、　Ｔｌ、　）と、
   ＠６および第７抵抗（Ｒ，、Ｒ，）とを具え、第６トラ
   ンジスタ（Ｔ　　）と第７トランジスタ（Ｔ、）とのベ
   −ス接続部を、第２接続点（２）がら離れた第２抵抗（
   Ｒ３）の端子に接続し、第８トランジスタ（Ｔ８）と第
   ９トランジスタ（Ｔ　　）とのペース接続部を、第２接
   続点（２）から離れた第８抵抗（Ｒ８）の端子に接続し
   、第６、第７　＊＠ｓ　、第９トランジスタ（Ｔ６゜Ｔ
   ？　ｔ　ＴＢ　、Ｔｏ　）の工ζツタを、第８！ＩＩ続
   点（８）に接続し、第６および第９トランジスタ（Ｔ、
   　、　Ｔ、　）のエミッタ領域を、第７および第８トラ
   ンジスタ（Ｔ、　、　Ｔ、　）のエミッタ領域よりもが
   なり大きくシ、第１ｓ　１！６　ｔ＠９トランジスタ（
   Ｔ、　、　Ｔ６　＋　Ｔ、　）のコレクタと第１０およ
   び第１１）ランジスタ（Ｔｌ。。 Ｔ□□）　（７）　ヘーＸ　ｔｉ！！続部とを、第２Ｗ
   ｔｌｅａ（２）に接読し、第１０および第１１トランジ
   スタ（Ｔ、。、でよ□）のコレクタを、第１２および４
   １・８トランジスタ”　１ｓｌ　ＴＩＩＩ　）の各エミ
   ッタに接続し、第１２および第１８トランジスタ（Ｔ　
   　、Ｔ　　）のペースを、第１６およｌｆｉ　　　１８ び第１フトランジスタ（Ｔ工ｆｌ　ｅ　Ｔ１７　）の各
   コレクタに接続し、第１２および第１８トランジスタ（
   Ｔ　　、Ｔ　　）のコレクタを、第１６１ｓ口 および第１フトランジスタ（Ｔ、、　、　Ｔ□、）の各
   エミッタに接続し、第１７）ランジスタ（ＴＩ、　）の
   ベースとコレクタとを、第１６トランジ″スタ（Ｔ、、
   　）のベースに接続し、第１６および＠１７トランジス
   タ（Ｔ　　、Ｔ　　）１６　　　１７ のエミッタを、それぞれ第６および＠７抵抗（Ｒ，ｌ　
   Ｒ，）を経て第４接続点（４）に接続し、第１４ト・ラ
   ンジスタ（Ｔ１４）のベースを第１８）ランジスタ（Ｔ
   、、　）のエミッタに接続し、＠１５トランジスタ（Ｔ
   、、）のベースを第１４）ランジスタ（Ｔ、、）のエミ
   ッタに接続し、第１４および第１５）ランジスタ（Ｔ　
   　、Ｔ　　）のコレクタを第４接続点（４）４０ に接続シ、第１５）ランジスタ（Ｔ１．　）　（７）エ
   ミッタを第２接続点（２）に接続し、第８抵抗（Ｒ８）
   を＠２接続点（２）と第４接続点（４）との間に設け、
   ＠４接続点（４）が電源端子（Ｑ、）を形成することを
   特徴とする電流安定化回路。