JPS6037484B2 - 電流安定化回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１および第２俵続端子と、所定のオフセッ
ト電圧を有しかつ出力端子並びに第１および第２入力端
子を設けた差動増幅器とを備え、第１入力端子を第１接
続端子に結合し、第１接続端子および差敷増幅器の第２
入力端子の間に接続した第１抵抗と、第１トランジスタ
とを備え、第１トランジスタの制御電極を差動増幅器の
出力端子に結合し、かつ第１トランジスタの主電流通路
を電流安定化回路の出力端子および差動増幅器の第２入
力端子の間に接続し、電流安定化回路の出力端子および
第２接続端子の間に負荷を接続できる電流安定化回路に
関するものである。

差動増幅器のオフセット電圧を第１入力端子および第１
接続端子の間に設けた基準電圧源から導出するこの種の
電流安定化回路は、１９７６王３月２０日発行の米国雑
誌“Ｅ１ｅｃｍｃａＩＤｅｓｉ飢Ｎｅｗｓ”，Ｖｏｌ．
２０，Ｎｏ．６，第７６〜７７頁に記載のＲ．ＢｏＧｒ
の論文“Ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ ｒｅｑｕｉｒｅｓ
ｎｏ ａｄｄｉｔｏｎａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｉｅ
ｓ”から既知である。

この文献では基準電圧源を、補助回路において給電され
る数個のダイオードの直列回路で構成している。この既
知の電流安定化回路は、多数のダィオードーこおける基
準電圧降下によって形成され基準電圧源から導出される
オフセット電圧が正確には規定されないという欠点を有
しており、そうなるのは、基準電圧が温度に対して直線
性では変化せずかつ他の回路素子の非直線動作によって
は補正されず、更に基準電圧が他の能動素子による前記
ダイオードの電流設定に依存するからである。その他、
前記他の能動素子自体も温度に依存する性質がある。更
に、この既知の回路において直列接続される半導体層の
数によって決まる当該回路の両端間の最小作動電圧およ
び前記他の能動素子を流れる電流によって決まる最小電
流が比較的大きいので、使用分野が制限され、かつ集積
回路の形態に構成するには不適当である。本発明の目的
は、上記欠点を簡単な態様で除去する新規な電流安定化
回路を提供するにある。

本発明の電流安定化回路は、所定のオフセット電圧を得
るため差動増幅器に第２および第３トランジスタを設け
、これらトランジスタの電流密度を互に異なる値に調整
しかつこれらトランジスタのェミッ夕を互に接続するよ
う構成したことを特徴とする。本発明による電流安定化
回路の実施例では、第２および第３トランジスタの互に
接続したェミッ外こおいて第３トランジスタのェミッタ
の有効領域を第２トランジスタのェミッタの有効領域よ
り大きく選定し、第２および第３トランジスタの互に接
続したェミッタを第１電流源回路を介して第２接続端子
に接続し、第２および第３トランジスタのコレクタを電
流鏡像回路を介して第１接続端子に接続し、第２トラン
ジスタの駆動電極により差動増幅器の第１入力端子を構
成し、第３トランジスタの制御電極により差動増幅器の
第２入力端子を構成する。

この構成は、確定されたオフセット電圧が極めて簡単な
態様で実現されるという利点を有する。

本発明による電流安定化回路の他の実施例においては、
第４トランジスタを備え、その駆動電極を第３トランジ
スタのコレク夕に接続し、このコレクタを第１接続端子
に接続し、このヱミッタを第１トランジスタの制御電極
に穣続しかつ第２電流源回路を介して第３接続端子に接
続する。この実施例は、第４および第１トランジスタの
縦続接続回路の高電流利得のため、差動増幅器を流れる
供給電流が負荷を流れる電流に極く僅かしか左右されな
いという利点を有し、また第２および第３トランジスタ
における電流が第１トランジスタを流れる電流に対して
小さいことのため、この電流安定化回路は極めて安定で
あるという利点を有する。本発明の電流安定化回路の他
の実施例では、電流鏡像回路が第２トランジスタのコレ
クタ回路に設けたダイオード回路と、第３トランジスタ
のコ０レクタ回路に設けた第５トランジスタの主電流通
路とを備え、この第５トランジスタのベース・ェミッタ
接合をダイオード回路の両端間に接続し、その駆動電極
を第２トランジスタのコレク外こ接続し、ダイオード回
路の半導体接合および第５トランジスタのェミッタ・ベ
ースの半導体接合の有効領域が第３トランジスタのベー
ス・ェミッタ接合の有効領域を越えるようにし、第５ト
ランジスタおよび第１トランジスタが第２、第３および
第４トランジスタに対し相補関係となるようにする。

図面につき本発明の実施例を説明する。

第１図に示した電流安定化回路は、第１および第２接続
端子１および２と、所定のオフセット電圧を有する差動
増幅器３を備える。

差動増幅器３の第１入力端子９は基準電圧源（図示せず
）を介して第１接続端子１に接続し、第２入力端子１０
はトランジスタ５のェミッタに接続する。

この差動増幅器３の出力電圧は出力端子４を介してトラ
ンジスタ５のベースに供給し、トランジスタ５のェミッ
タは抵抗６を介して第１接続端子１に接続して、基準電
圧源によって発生する差動増幅器３のオフセット電圧が
抵抗６の端子間に結合されるようにする。更に、トラン
ジスタ５のコレクタは出力端子７に接続する。出力端子
７および第２接続端子２の間に負荷８を接続する。更に
、導体１１を介して第２接続端子２から差動増幅器３に
電流を供給し、この電流は導体１２を介して第１接続端
子へ流れる。負荷８を流れる電流の大きさは差動増幅器
３の動作範囲内において抵抗６の端子間に結合されるオ
フセット電圧およびこの抵抗６の抵抗値によって決まり
、従って接続端子１および２の間に結合すると電圧とは
無関係である。本発明の電流安定化回路およびその利点
を第２図に詳細に示した実施例につき以下に説明する。

なお第２図において第１図と対応する部分は同一数字で
示す。差動増幅器３は第２トランジスタ１３および第３
トランジスタ１４を備え、これらトランジスタ夕のェミ
ッ外ま互に薮続し、電圧源として接続したトランジスタ
１５と導体１１を介して接続端子２に接続する。

更に、トランジスタ１３のベースは差動増幅器３の第１
入力端子９に接続し、トランジスタ１４のベースは差動
増幅器３の第２入力端Ｚ子１０１こ接続する。所定のオ
フセット電圧を得るため差動増幅器３の第１入力端子９
を第１接続端子１に接続し、かつ第２トランジスタ１３
および第３トランジスタ１４の電流密度を互に異なる値
に設定する。

本例Ｚにおいてはかかる異なる値の電流密度は次の如く
して実現する。つまり、一方において、第２トランジス
タ１４のェミッタの有効領域を第２トランジスター３の
ェミッタの表面領域に比べ何情も大きくし、本例では３
倍とし、他方において、ダイオードとして接続したトラ
ンジスタ１６および第５トランジスタ１７から成る電流
鏡像回路を第２および第３トランジスタ１３および１４
のコレクタと導体１２の間に接続する。同時にトランジ
スタ１６および１７の定格を適切に選定して、トランジ
スター３および１４のコレクタ電流が同一に維持される
ようにする。コレクタ電流が等しくかつェミッタの有効
領域が等しくないことのため、トランジスタ１３および
１４のベース・エミツタ電圧はそのェミッタ有効領域の
逆数の比につき対数関係となる。その結果、トランジス
タ１４のベース・ェミッタ電圧は本例ではトランジスタ
１３のベース・ェミッタ電圧より係数３だけ小さくなる
。トランジスタ１３のベース・ェミツタ接合、トランジ
スタ１４のベース・ェミッタ接合、差動増幅器３の第２
入力端子１０、抵抗６および差動増幅器３の第１入力端
子９から成るメッシュにおける電圧の和は零に等しくな
る。

従ってトランジスタ１３および１４のェミッタ表面領域
の相違によって生ずるこれらトランジスタのベース・ェ
ミッタ接合電圧の差は抵抗６の端子電圧に等しくなる。

トランジスタ・５のェミツタ電圧はコレク夕を介し出力
端子７において負荷８に供給される。従って負荷電流は
オフセット電圧を抵抗６の抵抗値で除した値に等しくな
り、接続端子１および２の間に結合される作動電圧とは
無関係になる。回路が依然として作動する最小作動電圧
はトランジスタ１３のベース・ェミッタ電圧、および電
流源として接続したトランジスタ１５のェミッタ・コレ
クタ電圧に等しい。

トランジスタ１３および１４が入力端子９における零入
力電圧で遮断状態になるのを防止するため、ダイオード
として接続したトランジスタ１６およびトランジスタ１
７のェミッ夕の有効領域を、トランジスタ１４のェミッ
タの有効領域に比べ十分大きく選定する。なお、トラン
ジスタ１３および１４のエミツ夕の有効領域を互に等し
くし、かつこれらトランジスタのコレクタ回路における
電流鏡像回路の定格を適切に選定したコレクタ電流の比
が１とは異なる値を有するようにすることによってもオ
フセット電圧を得ることができる。また、トランジスタ
１３および１４のェミッタの有効領域を互に相違するよ
うに選定するか、またはコレクタ電流比を１とは相違さ
せる電流鏡像回路を使用することもできる。更に本例の
電流安定化回路は第４トランジスタ１８を備え、そのベ
ースは第３トランジスタ１４のコレクタに接続し、その
コレクタは導体１２を介して第１接続端子１に接続し、
そのェミッ外ま第１トランジスタ５のベースに接続しか
つ電圧源として接続したトランジスタ１９を介して第２
接続端子２に接続する。

トランジスター８および５は高い電流利得係数例えば４
０００を有する出力増幅器を構成する。トランジスタ５
の高い電流利得および出力増幅器の高い電流増幅率のた
め、電流源１５および１９を介して流れる電流の和は出
力端子７に供給される有効電流に対し小さくなる。トラ
ンジスタ５のェミツタを入力端子１０１こ接続すること
によって行われる帰還作用により、回路は極めて安定に
なる。この安定曲ま高い周波数においても維持され、そ
の理由はトランジスタ１０６および１７のェミツ夕の有
効領域が上述した理由のため比較的大きいからである。
かかる大きい有効領域に起因して差動増幅器３の出力信
号は周波数の関数として比較的迅速に減少し、即ち差動
増幅器３と、トランジスタ１８および５によって構成さ
れる出力増幅器との総合増幅率は寄生振動周波数におい
て１より小さくなり、出力増幅器の位相回転が著しく変
化するので前記帰還作用が最早や行われなくなる。

トランジスタ５はトランジスター８に対し相補関係にあ
る。

更に、トランジスタ１８のベース・ェミッタ電圧をトラ
ンジスタ５のベース・ェミツタ電圧に比べ適切に著しく
小さく選定するので、第５トランジスタ１７に対し十分
な作動電圧が得られる。トランジスタ１８のベース・ェ
ミツタ接合によって生ずる電圧レベルの推移は、トラン
ジスタ５のベース・ェミッタ接合によって生ずる電圧レ
ベルの若干大きい逆方向推移によって補正されるので、
電流安定化回路の最低作動電圧が維持される。この最低
作動電圧、電流源１５および１９の極めて僅かな電流喪
失、並に大きい安定性のため、この回路は電子式加入者
電話器回路、例えばＰＬ集積回路で構成した２トーン・
ダイヤル信号発生器の安定化回路に使用するのに特に好
適である。

かかる負荷８は半導体ダイオードの電流・電圧特性を有
する。トランジスタ１５および１９のベースは出力端子
７に接続するので、これらトランジス外ま負荷８がダィ
オ−ドの如く作動することのため既知の態様で電流源と
して接続されることとなる。トランジスタ５の主電流通
路と並列に第２抵抗２０を接続し、このトランジスタ５
は高オーミックであり、接続端子１および２が給電回路
例えば加入者線路に接続された場合安定化回路を起動す
る。

トランジスター８のェミッ夕は制御入力端子２１に接続
する。

この制御入力端子２１は図示しない態様で接続端子１に
接続することができる。その場合トランジスタ５は遮断
状態となり、負荷８には電流は供給されない。そして電
流源１９の電流は接続端子１に流れ、この場合負荷８を
流れる電流は高オ−ム抵抗２０によって決まる。なお負
荷８に供給される電流は℃当り０．１５％の所定ドリフ
トを有し、このドリフトは負荷において補正することが
できる。第３図は、２つの異なる抵抗値の第１抵抗６に
つき、供給される負荷電流を電流安定化回路の両端に印
加する作動電圧の関数として示してある。

第３図から明らかなように、最小作動電圧は約１．２ボ
ルトであり、最大作動電圧は少くとも８ボルトであり、
この最小および最大作動電圧の間で負荷電流は４％だけ
変化するに過ぎない。図面の簡単な説明第１図は従来の
電流安定化回路の回路図、第２図は本発明の実施例を示
す回路図、第３図は第２図の作動説明図である。

１，２・・・・・・接続端子、３・・・・・・差動増幅
器、４・・・・・・差動増幅器３の出力端子、５・・・
・・・第１トランジスタ、６・・・・・・第１抵抗、７
・・・・・・電流安定化回路の出力端子、８・・・・・
・負荷抵抗、１３・・・・・・第２トランジスタ、１４
……第３トランジスタ、１７……第５トランジスタ、１
８……第４トランジスタ、２０・・・…第２抵抗、２１
・・・・・・制御入力端子。

Ｆｉｇ．ＩＦｉｇ．２ Ｆｉｇ．３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１および第２接続端子と、所定のオフセツト電圧
   を有しかつ出力端子並びに第１および第２入力端子を設
   けた差動増幅器とを備え、第１入力端子を第１接続端子
   に結合し、第１接続端子および差動増幅器の第２入力端
   子の間に接続した第１低抗と、第１トランジスタとを備
   え、第１トランジスタの制御電極を差動増幅器の出力端
   子に結合し、かつ第１トランジスタの主電流通路を電流
   安定化回路の出力端子および差動増幅器の第２入力端子
   の間に接続し、電流安定化回路の出力端子および第２接
   続端子の間に負荷を接続できる電流安定化回路において
   、所定のオフセツト電圧を得るため差動増幅器に第２お
   よび第３トランジスタを設け、これらトランジスタの電
   流密度を互に異なる値に調整しかつこれらトランジスタ
   のエミツタを互に接続し、第２および第３トランジスタ
   の互に接続したエミツタを第１電流回路を介して第２接
   続端子に接続し、第２および第３トランジスタのコレク
   タを電流鏡像回路を介して第１接続端子に接続し、第２
   トランジスタの制御電極が差動増幅器の第１入力端子を
   形成し、第３トランジスタの制御電極が差動増幅器の第
   ２入力端子を形成するよう構成したたことを特徴とする
   電流安定化回路。