JPS62128204A - 定電流回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は定電流回路に関し、特に、電流のシンクおよ
びソースが可能な可変できる定電流回路に関する。

［従来の技術］ 第３図は従来の定電流回路の電気回路図である。

まず、第３図を参照して、従来の零りロス′ｉｌ流を得
るための定電流回路の構成について説明する。

第３図において、トランジスタＱＩ、Ｑ２およびＱ、は
、後述の定電流源に電流を流すためのカレントミラー回
路を構成する。すなわら、トランジスタＱ、と０２のベ
ースは共通接続されて、トランリスタＱｓのエミッタに
接続される。トランジスタＱ、と０２の各エミッタは共
通接続されて定電圧Ｅ３．を発生する定電圧源１に接続
される。トランジスタＱ、のコレクタはトランジスタＱ
、のベースに接続されるとともに、抵抗値Ｒ３を有する
抵抗６を介して接地される。

トランジスタＱｓ　、Ｑ、およびＱ８は定電流源を構成
する。すなわち、トランジスタＱｓ、Ｑｙの各ベースは
共通接続されて、トランジスタＱ８のエミッタに接続さ
れる。トランジスタＱ６．Ｑ、の各エミッタは接地され
る。トランジスタＱ６のコレクタはトランジスタＱ８の
ベースに接続されるとともに、抵抗ｉｉ！！ＩＲ，の可
変抵抗器７を介して定電圧源１に接続される。また、ト
ランジスタＱ８のコレクタは定電圧ｇＡ１に接続され、
トランジスタＱ７のコレクタはトランジスタＱ２のコレ
クタに接続される。なお、トランジスタＱ２．Ｑ、の各
コレクタの接続点と定電圧Ｂ、を発生する定電圧源３と
の間には電流計１１が接続される。

第４図は第３図に示した定電流回路の動作を説明するた
めの図であり、特に、第４図（ａ）は横軸に可変抵抗器
７の抵抗値Ｒ３を示し、縦軸にトランジスタＱ２．Ｑ７
に流れるコレクタ電流Ｉ３．１□を示したものであり、
第４図（ｂ）は横軸に可変抵抗器７の抵抗１１Ｒ，を示
し、縦軸に電流計１１に流れる電流１４　（＝Ｉｓ　　
Ｉ２）を示したものである。

次に、第３図および第４図を参照して、従来の定電流回
路の動作について説明する。第３図において、可変抵抗
器７に流れる電流Ｉｓは次の第（１）式で表わされる。

但し、ＶａＥｇ、ＶａｔａはそれぞれトランジスタＱ６
．Ｑａのベース・エミッタ間順方向飽和電圧である。

トランジスタＱｓ、Ｑａのエミッタ面積が同じときは、
電流ｌ５−Ｉ２となり、同様にして、抵抗６に流れる電
流ＩＧは次の第（２）式で表わされる。

但し、ｖ６ε＋、ＶＢε５は、それぞれトランジスタＱ
、、Ｑ５のベース・エミッタ間順方向飽和電圧である。

トランジスタＱ、、Ｑ２のコレクタ面積が同じときは、
電流ｆｓ＝ｌｓとなり、電流計１１に流れる電流Ｉ４は
次の第（３）式で表わされる。

１＝＝Ｉｓ　　Ｉ２　　　　・・・（３）次に、第４図
を参照して、第３図に示した定電流回路によって電流の
シンク、ソースをできる動作について説明する。第４図
（ａ　）において、電流■、はＩｓ’ｌｓより、前述の
第（２）式から抵抗６の抵抗＠Ｒｓが一定であるため、
可変抵抗器７の抵抗値Ｒ４と無関係に一定となり、電流
■２はＩ　２　＝　Ｉ　ｓより、前述の第（１）式から
可変抵抗器７の抵抗値Ｒ４に反比例して小さくなり、第
４図（ａ＞に示すごとくになる。次に、第４図（ｂ）に
おいて、電流１−−１−−１２であり、可変抵抗器７の
抵抗値Ｒ，−Ｒ，。とするとき、１２−１−どなるよう
に設定すると、第４図（ｂ　）に示すように、電流１．
−０となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の定電流回路において、電流■４−０とするために
は、可変抵抗器７の抵抗値Ｒ４で調整したとき、電源変
動や周囲温度の変化などによって、ドリフトやオフセッ
トのため、厳密には１．−０となり、可変抵抗器７の抵
抗値Ｒ６の設定のみでは、電流１４を高精度で零に設定
することが困難であるなどの問題点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、電源変動や周囲
温度の変化でドリフトを生じることがなく、電流■４を
高精度で零に設定することができるような定電流回路を
提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる定電流回路は、従来の定電流回路にお
けるＮＰＮカレントミラー回路に代えて差動回路を接続
したものである。すなわち、差動回路を構成する第３お
よび第４のトランジスタの各ベースを共通接続して第２
の定電圧源に接続し、第３のトランジスタのエミッタ側
に第１の抵抗の一端を接続し、その他端と第４のトラン
ジスタのエミッタを接続し、第２の抵抗を今して接地す
るようにしたものである。

［作用］ この発明における定電流回路は、第２の抵抗の抵抗値Ｒ
２の設定に応じて、Ｒ２−Ｒ２゜のときと、Ｒ２＝■の
ときの２点において、出力電流を０にすることができる
ようにしたものである。

［発明の実施ｉ７Ｎ　］ 第１図はこの発明の一実施例の詳細な電気回路図である
。この第１図に示した定電流回路は、トランジスタＱ４
．Ｑ２　、Ｑｓ　、第１の定電ＥＥ源１゜第２の定１圧
源３．電流計１１は前述の第３図と同様にして接続され
る。なお、定電流を流すためのカレン：へミラー回路を
構成するトランジスタＱ１とＱ２のコレクク面積比は１
：Ｂ（但し８２１）に選ばれる。

さらに、この発明の一実施例では、上述のカレントミラ
ー回路に対して、第３のトランジスタＱ、と第４のトラ
ンジスタＱ、かう構成された差動回路が接続される。す
なわち、トランジスタＱ。

のコレクタはトランジスタＱ、のコレクタとトランジス
タＱ、のベースに接続される。このトランジスタＱ３ど
０４のベースは共通接続され、定電圧Ｂ２を発生する第
２の定電圧源２に接続される。

トランジスタＱ３のエミッタは抵抗値Ｒ１を有する第１
の抵抗４を介してトランジスタＱ４のエミッタに接続さ
れ、′ｔＪＳ流計１２および抵抗値Ｒ２の可変抵抗器５
を介して接地される。トランジスタＱ４のコレクタはト
ランジスタＱ２のコレクタに接続され、その接続点には
電流計１１の一端が接続される。

第２図は第１図に示した定電流回路の動作を説明するた
めの図であって、特に、第２図（ａ　）は横軸に可変抵
抗器５の抵抗値Ｒ２を示し、縦軸に′Ｒ流Ｉ２，１−を
示したものであり、第２図（ｂ）は横軸に可変抵抗器５
の抵抗値Ｒ２を示し、縦軸に電流Ｉ、を示したものであ
る。

次に、第１図および第２図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作について説明する。

第１図において、可変抵抗器５に流れる電流Ｉ。

は、次の第（４）式で表わされる。

但し、ＶＢＥ４はトランジスタＱ４のベース・エミッタ
間順方向電圧である。

このとき、トランジスタＱ、、Ｑ、に流れるそれぞれの
コレクタ電流１１．Ｉ２は次の第（５）式の関係となる
。

但し、ｋはボルツマン乗数、Ｔは絶対温度、Ｉ、はトラ
ンジスタＱ、、Ｑ、の逆方向飽和電流であり、半導体集
積回路で構成すると、概略エミッタ面積に比例する。

また、次の第（６）式が成立する。

１＋＋Ｉｚ＝Ｉｔ　　　　・・・（６）前述の第（５）
式に６いて、左辺の第２項Ｉ。

Ｒ１＞Ｏに選ぶと、第（４）式、第（６）式と第（５）
式の具体的な特性として、第２図（ａ）に示すごとくに
なり、次の第〈７）式が存在する。

ここで、一般には、トランジスタＱ１のエミッタには抵
抗４が挿入されているため、次の第（８）式が成立する
。

＋　１＋　　ｌ＜１１２１　　　　・・・（８）このた
め、１−ランリスタＱ４．Ｑｚのそれぞれのコレクタの
面積比をにＢ１．：すると、次の第（９）式が成立する
。

１＝−ＢＩ＋　　　　・・・（９） （但し、Ｂ乞１と設定する） 上述の第（８）式の状態であっても、第（７ン式から、
電流■、の傾斜が大きく、第（８）式より電流Ｉ、を電
流増幅することにより、第２図（ａ＞に示した電流１２
，１．は以下に説明するごとく、成る抵抗値（Ｒ２−Ｒ
２ｏ）にて等しくなり、この前後で大小関係の反転する
ことがわかる。

ここでは、１．＝ｆ、−１２であるため、第２図（ｂ）
に示ずごとく、電流■４の値は、１４〈０ 但し、Ｒ２＜Ｒ２０−（１０） １、　＝０ 但し、Ｒ：＝Ｒ：ｏ　　　　　−（１１）１４〉０ 但し、Ｒ２＞Ｒ２ｏ　　　　　−（１２＞のごとく、第
（１０）、第（１１）、第（１２）式がそれぞれ成立す
る。ここで、第１図に示したバイアス条件を第（１１）
式の４合を代表して求めでみる。

抵抗４の端子間電圧ΔＶ３Ｅは ここで、１２−Ｂｌ、・・・であるので、次の第（１３
）式が成立する。

ゆえに、このどき流れる電流１１．＋２はそれぞれ次の
第〈１４）式および第（１５）式τ・表わされる。

従来の定電流回路と同様にして、第（１１）式で示り“
ように、Ｒｚ−Ｒｚ。とする点で、出力電流Ｉ４＃○に
設定可能であるが、電源ドリフト。

温度ドリフトで変動することがある。しかし、Ｒ２→Ｏ
ｏ（ｇ＠放すること）とすれば、第（１６）式％式％（
１６） ただし、ＩｅＥＯ２＋ＩＣＥ。、はトランジスタＱ２．
Ｑ−のコレクタ・エミッタ間リーク電流である。

上述のごとく、この発明の一実施例による定電流回路で
は、第（１１）式、第（１６）式のように、２組の条件
で出力電流Ｉ４を零にすることができ、特に、第（１６
）式によれば、精度の高い零電流を得ることができる。

したがって、この発明にかかる定′Ｒ′１１回路は、特
に、半導体集積回路に内蔵して構成するときに、高精度
のバイアス回路を得ることができ、民生用、産業用の半
導体集積回路に適用することができる。

し発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、従来の定電流回路に
おけるカレントミラー回路に代えて差動回路を接続し、
第２の抵抗の抵抗値を開放〈■）するだけで、出力電流
が■。ε０まで減少させることが可能となり、精度の高
い零電流を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の電気回路図である。第２
図は第１図に示した定電流回路の動作を説明するための
特性図である。第３図は従来の定電流回路を示す電気回
路図である。第４図は第３図に示した従来の定電流回路
の動作を説明するための特性図である。 図において、１は第１の定電圧源、２は第２の定電圧源
、４は第１の抵抗、５は第２の抵抗としての可変抵抗器
、１１．１２は電流計、Ｑ、ないしＱ、はトランジスタ
を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第１圓 第３国

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の定電圧源と、 第２の定電圧源と、 第１および第２のトランジスタを含み、各トランジスタ
   のエミッタが共通接続されて前記第１の定電圧源に接続
   され、各ベースが共通接続されたカレントミラー回路と
   、 第３および第４のトランジスタを含み、各トランジスタ
   のベースが共通接続されて前記第２の定電圧源に接続さ
   れ、第３のトランジスタのコレクタが前記カレントミラ
   ー回路の第１のトランジスタのコレクタに接続され、第
   ４のトランジスタのコレクタが前記カレントミラー回路
   の第２のトランジスタのコレクタに接続され、第１の抵
   抗を介して前記第３のトランジスタのエミッタが前記第
   ４のトランジスタのエミッタに接続され、前記第１の抵
   抗と前記第４のトランジスタのエミッタとの接続点が第
   ２の抵抗を介して接地される差動回路とを備えた、定電
   流回路。
2. （２）前記第１および第２のトランジスタのコレクタ面
   積比を１：Ｂ（但しＢ≧１）とし、前記第３および第４
   のトランジスタのエミッタ面積比をＡ：１（但しＡ≧１
   ）とするようにした、特許請求の範囲第１項記載の定電
   流回路。