JPS5845728B2 - Micro current source circuit - Google Patents

Micro current source circuit

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JPS5845728B2
JPS5845728B2 JP7294977A JP7294977A JPS5845728B2 JP S5845728 B2 JPS5845728 B2 JP S5845728B2 JP 7294977 A JP7294977 A JP 7294977A JP 7294977 A JP7294977 A JP 7294977A JP S5845728 B2 JPS5845728 B2 JP S5845728B2
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JP
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transistor
current
emitter
source circuit
resistor
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JP7294977A
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JPS547556A (en
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浩保 山口
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は集積回路化に好適する微小電流源回路に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a minute current source circuit suitable for integration into an integrated circuit.

従来、集積回路における微小電流源回路として第1図に
示すように構成されるものが知られている、すなわちこ
れはトランジスタQt 、Q2とQ3Q4およびQ5.
Q、でなる3段の抵抗(ダイオード)バイアス法電流
吸込み回路を縦続したものである。
Conventionally, a micro current source circuit in an integrated circuit is known that is configured as shown in FIG.
A three-stage resistor (diode) bias method current sink circuit consisting of Q is connected in series.

そして初段臼におけるダイオード接続の前段トランジス
タQ1に流れる基準電流■1を11=1mAとすると、
後段のトランジスタQ2のエミッタ抵抗R0をR1=1
2にβとして該Q2に流れる電流■2は12=10μA
となる。
If the reference current ■1 flowing through the diode-connected front-stage transistor Q1 in the first-stage mill is 11=1 mA, then
Set the emitter resistance R0 of the subsequent transistor Q2 to R1=1.
The current flowing through Q2 as β in 2 is 12=10 μA.
becomes.

さらに2段目の後段トランジスタQ4のエミッタ抵抗曳
をR2−12にβとすれば、該Q4に流れる電流■3は
3μAとなる。
Further, if the emitter resistance of the second-stage rear-stage transistor Q4 is set to R2-12 as β, the current 3 flowing through the transistor Q4 becomes 3 μA.

同様に3段目における後段トランジスタQ6のエミッタ
抵抗R3をR,=12にρとして、該Q6に流れる出力
電流I。
Similarly, when the emitter resistance R3 of the third-stage rear-stage transistor Q6 is R, and ρ is set to 12, the output current I flows through the transistor Q6.

は1.5μAとなる。becomes 1.5μA.

ここで、Q5.Q5はそれぞれダイオード接続であって
、それに流れる電流はI、、I3に等しくなっている。
Here, Q5. Each of Q5 is diode-connected, and the current flowing therein is equal to I, , I3.

すなわち、このようにして各ダイオード、バイアス法電
流吸込み回路の後段側エミッタ抵抗を可及的に大きくし
てやれば、前段側に比べ後段側の電流が小さくなるので
、これから所望の微小電流を得ようとするものである。
In other words, if we increase the emitter resistance of each diode and the latter stage of the bias method current sink circuit as much as possible in this way, the current in the latter stage will be smaller than that in the former stage, so we can obtain the desired minute current from now on. It is something to do.

しかしながら、かかる従来の回路にあってはそのエミッ
タ抵抗として集積回路技術により形成し得るのは略12
にΩ止まりであって、これ以上の大抵抗を形成するのが
困難であると共にコスト的にも不利である。
However, in such conventional circuits, the emitter resistor that can be formed using integrated circuit technology is approximately 12
However, it is difficult to form a larger resistance than this, and it is also disadvantageous in terms of cost.

従って所望の微小電流を得るにも制限があり、例えばO
01μA程度以下の微小電流を得るには徒らに縦続段数
が増して構成が複雑化するので実用的ではない。
Therefore, there is a limit to obtaining the desired minute current, for example, O
In order to obtain a minute current of about 0.01 μA or less, the number of cascaded stages increases unnecessarily and the configuration becomes complicated, which is not practical.

このため、トランジスタのベース電流を利用する考えも
あるが、この場合には使用するトランジスタの特性を制
御して製造しなければならないので、非常に困難であっ
た。
For this reason, there is an idea to use the base current of the transistor, but in this case, the characteristics of the transistor used must be controlled and manufactured, which is extremely difficult.

そこでこの発明は以上のような点に鑑みてなされたもの
で、簡易にしてしかも確実に所望の微小電流を得ること
ができ、特に集積回路化に好適する極めて良好な微小電
流源回路を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide an extremely good microcurrent source circuit that can easily and reliably obtain a desired microcurrent and is particularly suitable for integrated circuit implementation. The purpose is to

以下図面を参照してこの発明の一実施例につき詳細に説
明する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

すなわち、第2図に示すようにダイオード接続のトラン
ジスタQ11はその共通ベース、コレクタが抵抗R1、
を介して電源+Vccに接続されると共にトランジスタ
Q12のベースに接続され、且つそのエミッタが接地さ
れる。
That is, as shown in FIG. 2, the diode-connected transistor Q11 has its common base and collector connected to the resistor R1,
It is connected to the power supply +Vcc via the transistor Q12 and to the base of the transistor Q12, and its emitter is grounded.

そしてトランジスタQ12はそのコレクタがダイオード
接続のトランジスタQ13を介して電源+Vccに接続
されると共にトランジスタQ14のベースに接続され、
且つそのエミッタが抵抗R12を介して接地されると共
にトランジスタQ15のエミッタに接続される。
The collector of the transistor Q12 is connected to the power supply +Vcc via the diode-connected transistor Q13, and is also connected to the base of the transistor Q14.
Moreover, its emitter is grounded via a resistor R12 and connected to the emitter of a transistor Q15.

またトランジスタQ14はそのエミッタが電源+Vcc
に接続され、且つそのコレクタがダイオード接続のトラ
ンジスタQ16を介して接地されると共に前記トランジ
スタQ15のベースに接続される。
Also, the emitter of the transistor Q14 is connected to the power supply +Vcc.
, and its collector is grounded via a diode-connected transistor Q16, and is also connected to the base of the transistor Q15.

ここでトランジスタQ、5はそのコレクタが所望の微小
電流を得る出力端OUTに接続される。
Here, the collector of the transistor Q, 5 is connected to the output terminal OUT from which a desired minute current is obtained.

而して、以上の構成においてダイオード接続のトランジ
スタQ1、に流れる基準電流■1□をIH−1mAとし
、トランジスタQ12のエミッタ抵抗R12−12KQ
とすると、該Q12に流れる電流112は従来と同様に
10μAとなる。
In the above configuration, the reference current ■1□ flowing through the diode-connected transistor Q1 is IH-1mA, and the emitter resistance R12-12KQ of the transistor Q12 is
Then, the current 112 flowing through Q12 is 10 μA as in the conventional case.

そしてこのQ1□の電流112はトランジスタQ14お
よびダイオード接続のトランジスタQ16を流れる電流
113に等しく且つトランジスタQ15を流れる出力電
流としてのI。
The current 112 of this Q1□ is equal to the current 113 flowing through the transistor Q14 and the diode-connected transistor Q16, and is equal to the output current I flowing through the transistor Q15.

よりは非常に大きな値つまり■1□−10μA=■13
)■。
is a very large value, that is, ■1□-10μA = ■13
)■.

なる関係にある。一方、各トランジスタが同一特性に
あるとしてそのベース、エミッタ間電圧VBBは ■BE−■Tln(■E/■) なる関係にある。
The relationship is as follows. On the other hand, assuming that each transistor has the same characteristics, the base-emitter voltage VBB has the following relationship: BE - Tln (E/).

但し■Eはエミッタ電流であり、Isは飽和電流であり
、■Tはいわゆる ■T=KT/ (中26mV/3000K)で表わされ
る熱電圧成分である。
However, ■E is an emitter current, Is is a saturation current, and ■T is a thermovoltage component expressed as so-called ■T=KT/(26 mV/3000K).

これによりなる関係が得られ、 これを整理して なる関係が得られ、結局■。This gives us the relationship, sort this out A relationship was obtained, and in the end ■.

はで表わされる。It is represented by .

これに前述の■il =1 mA 、 112−113
=10μAを入れて、■oを求めるとIo=0.1μA
という極めて微小な電流が得られることがわかる。
In addition to the above-mentioned ■il = 1 mA, 112-113
= 10μA and find ■o, Io = 0.1μA
It can be seen that an extremely small current can be obtained.

つまりこの場合、エミッタ抵抗R□2の両端に発生する
電圧を利用して、微小電流源となるトランジスタQ15
のベース、エミッタ間電位を減少させてカットオフ方向
に制御することにより従来困難であった0、1μA程度
の微小電流が簡易に且つ確実に得られるようになったも
のである。
In other words, in this case, the voltage generated across the emitter resistor R□2 is used to drive the transistor Q15, which becomes a minute current source.
By reducing the potential between the base and emitter of the device and controlling it in the cut-off direction, it has become possible to easily and reliably obtain a minute current of about 0.1 μA, which was previously difficult.

また以上においてトランジスタQ14のエミッタに従来
と同様の抵抗(図示破線)を挿入してやれば、さらに小
さい電流とし得るものである。
Furthermore, if a resistor similar to the conventional one (indicated by a broken line in the figure) is inserted into the emitter of the transistor Q14 in the above, the current can be made even smaller.

そして以上説明から明らかなように得られる微小電流は
■Tなる定数成分と抵抗R12によってのみ定まり、ト
ランジスタの電流増幅率(hFE)の如きばらつき易い
パラメータに対しては一次近似的には応答しないので、
安定に所望の微小電流が得られるものである。
As is clear from the above explanation, the minute current obtained is determined only by the constant component T and the resistor R12, and does not respond in a first-order manner to parameters that vary easily, such as the current amplification factor (hFE) of the transistor. ,
A desired microcurrent can be stably obtained.

第3図は他の実施例を示すもので、前例の第2図におけ
るダイオード接続のトランジスタQ13およびトランジ
スタQ14を省略し、ダイオード接続のトランジスタQ
、6のベースをダイオード接続のトランジスタQ1、の
共通ベース、コレクタから抵抗R13を介して制御する
ようにしたものである。
FIG. 3 shows another embodiment, in which the diode-connected transistor Q13 and transistor Q14 in FIG. 2 of the previous example are omitted, and the diode-connected transistor Q
, 6 are controlled from the common base and collector of a diode-connected transistor Q1 via a resistor R13.

この場合、トランジスタQ16のベース、コレクタ間に
は抵抗R14を挿入しである。
In this case, a resistor R14 is inserted between the base and collector of the transistor Q16.

すなわち、かかる構成においてもI 11 = 1mA
、 R1□−12に、Q。
That is, even in this configuration, I 11 = 1 mA
, R1□-12, Q.

■12−101iA とすれば、■13は抵抗R13
によって なる関係にあるから、R13−12に!2として■1□
と同じ10μAとなる。
■12-101iA, ■13 is the resistor R13
Since there is a relationship based on this, it is R13-12! 2 as ■1□
It becomes 10 μA, which is the same as .

ここでR14−OQとすると■。Here, when R14-OQ is assumed, ■.

は前例に準じてとなる。follows the precedent.

つまり要は小電流113を得ればよいのである。In other words, all that is needed is to obtain a small current 113.

ところでこの場合、 には R14が有限の値をとるとき なる関係が取立するから、 これを整理する°ことに よって が得られる。By the way, in this case, for When R14 takes a finite value Because the relationship is established, To sort this out Therefore is obtained.

ここでR,=R13のときには という超微小電流が得られることになる。Here, when R,=R13, This results in an extremely small current.

そしてこの第3図の実施例の場合には集積回路化すると
第4図に示すようにトランジスタQ16と抵抗R131
R14を一体に形成し得るので集積回路化がそれたけ容
易となる。
In the case of the embodiment shown in FIG. 3, when it is integrated into an integrated circuit, the transistor Q16 and the resistor R131 are integrated as shown in FIG.
Since R14 can be formed integrally, it becomes much easier to integrate the circuit.

なお第4図において11はP型基板、12はN型コレク
タ層、13はベース拡散層P114はエミッタ拡散層N
115は分離領域であり、Qll・Q16 、Q15
? R12・R13・R14・■0はそれぞれ第3図の
回路図に対応する素子や接続電極である。
In FIG. 4, 11 is a P type substrate, 12 is an N type collector layer, 13 is a base diffusion layer, P114 is an emitter diffusion layer N.
115 is a separation region, Qll・Q16, Q15
? R12, R13, R14, and ■0 are elements and connection electrodes corresponding to the circuit diagram in FIG. 3, respectively.

そしてこの場合、抵抗R13t R14の部分は表面か
ら見た形状を細く形成すれば抵抗値を大きくすることが
できる。
In this case, the resistance value of the resistors R13t and R14 can be increased by forming the resistors R13t and R14 in a thin shape when viewed from the surface.

またトランジスタQllおよびQ16の各コレクタ層を
図示A、A′の個所で接続してもよい。
Furthermore, the collector layers of transistors Qll and Q16 may be connected at locations A and A' in the figure.

このようにして集積回路としての大きさに関係する素子
の分離領域も小さくし得るから、集積回路化に当っては
その大きさを小さく保ちしかも比較的大きな抵抗値が得
られるので微小電流源回路として好適するものである。
In this way, the separation area of elements related to the size of an integrated circuit can be reduced, so when integrating the circuit, the size can be kept small and a relatively large resistance value can be obtained, making it possible to create a microcurrent source circuit. It is suitable as

第5図乃至第7図も他の異なる実施例を示すもので、先
ず第5図の場合は前例の第2図におけるダイオード接続
のトランジスタQ13とそれに制御されるトランジスタ
Q14とをマルチコレクタのラテラルPNP t−ラン
ジスタQ1□で共用したものである。
5 to 7 also show other different embodiments. First, in the case of FIG. 5, the diode-connected transistor Q13 and the transistor Q14 controlled by it in FIG. This is shared by the t-transistor Q1□.

そしてQ17は第1コレクタがそのベースと共通化され
ることによりダイオード機能を有し、且つ第2コレクタ
が抵抗R15を介して接地されると共に出力用のトラン
ジスタQ16′のエミッタに接続され、さらに第3コレ
クタがダイオード接続のトランジスタQ16′ を介し
て接地されると共に前記Q15′ のベースに接続され
ている。
Q17 has a diode function because its first collector is shared with its base, and its second collector is grounded through a resistor R15 and connected to the emitter of the output transistor Q16'. 3 collector is grounded via a diode-connected transistor Q16' and connected to the base of Q15'.

而してかかる構成によれば出力用トランジスタQ15′
のエミッタ電位がQ、2のエミッタ電位よりR15/
倍12 されるので、第2図の実施例よりさらに微小電流を得る
ことができるようになる。
According to this configuration, the output transistor Q15'
The emitter potential of Q, from the emitter potential of 2, R15/
Since the current is multiplied by 12, it is possible to obtain an even smaller current than the embodiment shown in FIG.

また第6図は出力トランジスタQ15″を除き他をダイ
オードQ11′、Q1□′、Q16′で表現した例であ
る。
Further, FIG. 6 shows an example in which the output transistor Q15'' and the others are expressed by diodes Q11', Q1□', and Q16'.

さらに第7図は第2図におけるトランジスタQ12のエ
ミッタ面積を大きくしたものQllとして表わしている
Furthermore, in FIG. 7, the emitter area of the transistor Q12 in FIG. 2 is enlarged and is represented as Qll.

これは第2図、第3図のQ12および第5図、第6図の
Q16に対しても同様に適用し得るものであり、エミッ
タ面積を大きくしただけ■oをさらに微小電流とし得る
This can be similarly applied to Q12 in FIGS. 2 and 3 and Q16 in FIGS. 5 and 6, and by increasing the emitter area, the current can be made even smaller.

そしてこのような微小電流源回路は微小電流で設定する
ことを要するバイアス回路や、基準電流源等に使用し得
ると共に、数MQ〜数10100O程度の大抵抗の代替
としても使用し得る。
Such a minute current source circuit can be used as a bias circuit that requires setting with a minute current, a reference current source, etc., and can also be used as a substitute for a large resistor of several MQ to several 10,100 ohms.

後者の例として例えば時定数回路に用いれば小容量のコ
ンデンサで非常に傾斜の緩やかな三角波、鋸歯状波を得
ることができる。
As an example of the latter, if used in a time constant circuit, for example, a triangular wave or sawtooth wave with a very gentle slope can be obtained with a small capacitor.

従って以上詳述したようにこの発明によれば、簡易にし
てしかも確実に所望の微小電流を得ることができ、特に
集積回路化に好適する極めて良好な微小電流源回路を提
供することが可能となる。
Therefore, as described in detail above, according to the present invention, it is possible to easily and reliably obtain a desired minute current, and it is possible to provide an extremely good minute current source circuit particularly suitable for integration into an integrated circuit. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の微小電流源回・路を示す結線図、第2図
はこの発明に係る微小電流源回路の一実施例を示す結線
図、第3図は同じく他の実施例を示す結線図、第4図は
第3図を集積回路化した場合の要部の実装図、第5図乃
至第7図は同じく他の異なる実施例を示す結線図である
。 Q11〜Q16・・・トランジスタ、R11〜R14・
・・抵抗、+ V c c ・・・電源、OUT・・・
出力端。
Fig. 1 is a wiring diagram showing a conventional micro current source circuit/circuit, Fig. 2 is a wiring diagram showing one embodiment of the micro current source circuit according to the present invention, and Fig. 3 is a wiring diagram showing another embodiment. 4 are implementation diagrams of essential parts when FIG. 3 is integrated into an integrated circuit, and FIGS. 5 to 7 are connection diagrams showing other different embodiments. Q11-Q16...transistor, R11-R14...
...Resistance, +Vcc...Power supply, OUT...
Output end.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基準電流I、lで駆動されることにより第1の所定
電位を与える第1のバイアス手段と、この第1のバイア
ス手段による前記第1の所定電位点にベースが結合され
ると共にエミッタが抵抗に結合されることにより前記基
準電流Illより・小さい第1の定電流■1□で駆動さ
れる第1のトランジスタと、この第1のトランジスタに
よる第1の定電流■1□と略等しい第2の定電流113
で駆動されることにより前記第1のバイアス手段による
第1の所定電位と略等しい第2の所定電位を与える第2
のバイアス手段と、この第2のバイアス手段による前記
第2の所定電位点にベースが結合されると共にエミッタ
が前記抵抗に共通に結合されることによりコレクタから
■。 なる微小定電流を出力する第2のトランジスタとを具備
し、前記微小定電流■o出力が前記基準電流Ill、お
よび第1、第2の定電流■1□、113に対して なる関係を有して決定されるように構成したことを特徴
とする微小電流源回路。
[Claims] 1. A first bias means for applying a first predetermined potential by being driven by a reference current I, l, and a base coupled to the first predetermined potential point by the first bias means. a first transistor driven by a first constant current ■1□ smaller than the reference current Ill by having its emitter connected to a resistor and a first constant current ■1 caused by this first transistor; Second constant current 113 approximately equal to □
a second predetermined potential that is approximately equal to the first predetermined potential by the first bias means;
(2) from the collector by having a base coupled to the second predetermined potential point by the second biasing means and an emitter commonly coupled to the resistor. a second transistor that outputs a minute constant current of 1. A minute current source circuit characterized in that the minute current source circuit is configured to be determined as follows.
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US4574233A (en) * 1984-03-30 1986-03-04 Tektronix, Inc. High impedance current source

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