JPS62260212A - Reference current source circuit - Google Patents

Reference current source circuit

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JPS62260212A
JPS62260212A JP61104104A JP10410486A JPS62260212A JP S62260212 A JPS62260212 A JP S62260212A JP 61104104 A JP61104104 A JP 61104104A JP 10410486 A JP10410486 A JP 10410486A JP S62260212 A JPS62260212 A JP S62260212A
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JP
Japan
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transistor
current
transistors
collector
point
Prior art date
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Pending
Application number
JP61104104A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Danmoto
段本 圭一
Toshihiro Masagaki
年啓 正垣
Shiro Mizutani
水谷 四郎
Onori Murakami
村上 大典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP61104104A priority Critical patent/JPS62260212A/en
Publication of JPS62260212A publication Critical patent/JPS62260212A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To remarkably reduce the influence of the Early's effect caused by the deviation of current amplification factor beta and the variation of power supply voltage, by using a feedback means to apply the feedback to a reference current value setting transistor. CONSTITUTION:A pnp transistor (TR) 11 detects the Early's effects of both TRs 4 and 5 and the variation of the current amplification factor beta and produces a detection increase current I0. An npn TR 12 and a resistance 13 convert the current I0 into the voltage information to supply it to the bases of the TRs 4, 5 and 6. Thus a loop is formed with these TRs 11 and 12 and resistance 13. While an npn TR 14 serves as a current source TR and supplies a current Iy. The TR 14 also drives a load 16. Then a resistance 15 serves as an emitter resistance and decides the current Iy.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は基準電流を発生する回路、特に電源電圧変動に
対する安定性に優れ、トランジスタの電流増幅率βの偏
差に対して電流の変化が少ない基準電流発生回路に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a circuit that generates a reference current, particularly a reference current that has excellent stability against fluctuations in power supply voltage and whose current changes little with respect to deviations in the current amplification factor β of transistors. This relates to the generation circuit.

従来の技術 従来一般的に使用されている基準電流発生回路を第3図
に示す。この基準電流発生回路は、はぼ同等の特性を有
するPNP )ランジスタ1,2で構成されるカレント
ミラーと、トランジスタ1゜2と同等の特性を有し、負
荷駆動用の電流I工を供給するPNP )ランジスタ3
と、基準電流値を決定するNPN トランジスタ4,5
.6と基準電流値を決定する抵抗7とで構成されている
。なお、8はPNPトランジスタ6のコレクタ回路に接
続された負荷、9は電源端子、1oは接地端子である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a reference current generating circuit commonly used in the prior art. This reference current generation circuit has a current mirror composed of PNP transistors 1 and 2, which have almost the same characteristics, and transistors 1 and 2, and supplies a current I for driving the load. PNP) transistor 3
and NPN transistors 4 and 5 that determine the reference current value.
.. 6 and a resistor 7 that determines a reference current value. Note that 8 is a load connected to the collector circuit of the PNP transistor 6, 9 is a power supply terminal, and 1o is a ground terminal.

このような構成とされた基準電流発生回路において、ト
ランジスタ2とトランジスタ6に流れる電流I  (=
I6)と、トランジスタ4.6の合成電流で、同時にト
ランジスターに流れている電流工、の関係に注目すると
、以下のような関係式が成立する。
In the reference current generating circuit configured as above, the current I (=
If we pay attention to the relationship between I6) and the combined current of transistors 4.6 and the current flowing through the transistors at the same time, the following relational expression holds true.

トランジスターと2はカレントミラーとしてすでによく
知られた下記の関係式がある。ここでβPはPNP )
ランジスタの電流増幅率である。
Transistor 2 has the well-known relational expression below as a current mirror. Here βP is PNP)
This is the current amplification factor of the transistor.

また、トランジスタ4,5.6と抵抗で構成される基準
電流源では以下のごとくである。
Further, the reference current source composed of transistors 4, 5.6 and a resistor is as follows.

ここでvBE は各トランジスタのベースエミノタエs
はトランジスタの飽和電流、工Eは各トランジスタのエ
ミッタ電流である。各トランジスタは等しいと仮定して
おくと(7)式が成立する。
Here, vBE is the base eminota of each transistor.
is the saturation current of the transistor, and E is the emitter current of each transistor. If it is assumed that each transistor is equal, equation (7) holds true.

又IEとIE6の関係は、PNPカレントミラートラン
ジスタ1と2を介して次の様に表わされる。
Further, the relationship between IE and IE6 is expressed via PNP current mirror transistors 1 and 2 as follows.

(8) 、 (9)式を(7)式に適用すればこの工E
の式は、βPとβN がともに無限大に近い状態であれ
ば後で示すαO′式で表わされるため、き、電源端子9
の電源電圧vccの変動により左右されないとされてい
る。
Applying equations (8) and (9) to equation (7), this process E
If βP and βN are both close to infinity, the formula can be expressed as αO', which will be shown later.
It is said that it is not affected by fluctuations in the power supply voltage vcc.

電流I8は(1)〜00式中のI2とほぼ同一条件で接
続されているからl2FI工’= I Eが成立し、基
漁電流源として使用されている。第(7)式の右項は第
3図の回路のトランジスタ4.5および抵抗?(R7)
に流れる電流によるトランジスタ4と6のベース電圧で
あり、有頂は、トランジスタ6のベース電圧とエミッタ
電流の式である。
Since the current I8 is connected under almost the same conditions as I2 in equations (1) to 00, 12FI'=IE holds true and is used as a base fishing current source. The right term of equation (7) is the transistor 4.5 and the resistance of the circuit in Figure 3? (R7)
is the base voltage of transistors 4 and 6 due to the current flowing in , and the peak is the expression of the base voltage and emitter current of transistor 6.

第4図は、この関係式の特性図である。横軸はトランジ
スタ4,5.6に流れる電流(IE、工E6)であり、
縦軸はこれらトランジスタのベースが共通に接続されて
いる点の電圧、すなわちベース電圧(VB)である、、
(7)式より、カーブIは右項の特性を示し、カーブ1
は有頂を示している。仮り(でトランジスタの電流増幅
率βが無限大に近い値であるとすると、第3図の回路で
表示した電流I。
FIG. 4 is a characteristic diagram of this relational expression. The horizontal axis is the current flowing through transistors 4 and 5.6 (IE, E6),
The vertical axis is the voltage at the point where the bases of these transistors are commonly connected, that is, the base voltage (VB).
From equation (7), curve I shows the characteristics of the right term, and curve 1
indicates ecstasy. Assuming that the current amplification factor β of the transistor is a value close to infinity, the current I shown in the circuit of FIG.

とI は(1)式よりほぼI、=:I2と考えてよく、
しま たがってIEとIEeはこれも等しい値になるように落
ち着く。すなわち、第4図のカーブl、IIが同一電流
で交わる点、A点になる。これは10式が次の様に表わ
される値となる。
and I can be considered to be approximately I, =: I2 from equation (1),
Across the range, IE and IEe also settle to equal values. That is, the point A is the point where the curves 1 and II in FIG. 4 intersect at the same current. This is the value expressed by equation 10 as follows.

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成においては、トランジスタの電流
増幅率が有限であり、かつ、それほど大きくない場合で
あったり、さらに、この回路を集積回路として形成し、
大量生産を行った場合βのばらつきにより、そのIEの
値が変動する問題がある。また、それぞれのトランジス
タのアーリー効果により、電源電圧変動の影響を比較的
強く受けてしまうという欠点もある。以下詳細に解析し
てみる。
Problems to be Solved by the Invention In such a conventional configuration, the current amplification factor of the transistor is finite and not very large, and furthermore, if this circuit is formed as an integrated circuit,
When mass production is performed, there is a problem in that the IE value fluctuates due to variations in β. Another drawback is that it is relatively strongly influenced by power supply voltage fluctuations due to the Early effect of each transistor. Let's analyze it in detail below.

問題点1・・・・・・βの影響 01式に実用上よく使用される数値VT=28mV、R
1:450Ω、βN:100、βP=60を代入してみ
ると、電流IEは = 57.77X0.6298 =36.38(μA〕 ■値を中心値とし、ばらつきを考慮してβN= 50〜
200.βp30〜1000条件を代入すれば、電流工
Eの最小値”Eminと最大値”El−1〔但しβN=
so、βP30〕 = 57.77X0.5865 =33.82 (μA〕   ・山川・・・・・ αυ
〔但しβN=200βp=100) =57.77X0.6632 =38.31  (μA〕  ・山川・・・・・ (2
)となる。すなわち、中心値に対してほぼ+6%−7チ
の偏差を持つことが解る。
Problem 1: Influence of β Values often used in practice for equation 01: VT = 28 mV, R
Substituting 1:450Ω, βN: 100, βP=60, the current IE is = 57.77X0.6298 = 36.38 (μA) ■ Taking the value as the center value and considering the variation, βN = 50~
200. By substituting the βp30~1000 conditions, the minimum value “Emin” and the maximum value “El−1” of the electrician E [however, βN=
so, βP30] = 57.77X0.5865 = 33.82 (μA) ・Yamakawa... αυ
[However, βN=200βp=100) =57.77X0.6632 =38.31 (μA) ・Yamakawa... (2
). That is, it can be seen that there is a deviation of approximately +6%-7ch from the center value.

この電流源の偏差は集積回路内の多段にわたる増幅器の
利得の偏差を意味しており、略々80dBの利得を得よ
うとする構成の場合には次のような影響を及ぼす。
This deviation in the current source means a deviation in the gain of the amplifiers in multiple stages within the integrated circuit, and in the case of a configuration that attempts to obtain a gain of approximately 80 dB, the following effects occur.

80dBの利得を一段の増幅器で得ることは、回路安定
性からみて不向きであり、一般的に利得が2 odB程
度の増幅器を4段直結することが多い。
Obtaining a gain of 80 dB with a single stage amplifier is unsuitable from the viewpoint of circuit stability, and generally four stages of amplifiers each having a gain of about 2 odB are often directly connected.

一段当りの差動増幅器の利得Gvは下式で表わされる。The gain Gv of the differential amplifier per stage is expressed by the following formula.

gmd は差動増幅器の相互コンダクタンス、RLを負
荷インピーダンスIを差動増幅器の電流源電流と仮定す
ると、RL、VTはβの影響に対して不変であるから、
この際不問とすれば、工の偏差+6%、−7チがそのま
ま利得の偏差となることは明白である。Gy = 2 
odB= 10倍とすれば10.5倍から9.3倍の偏
差を持ち20.4dBから19 、4dBと書き換えら
れる。これが4段であるから、80dBに対してそのま
ま加算して±2dBが偏差となる。
Assuming that gmd is the transconductance of the differential amplifier, and RL is the load impedance I is the current source current of the differential amplifier, RL and VT are invariant to the influence of β, so
At this time, if there is no question, it is clear that the deviations of +6% and -7% of the value will directly become the deviation of the gain. Gy = 2
If odB = 10 times, the deviation is from 10.5 times to 9.3 times, and is rewritten from 20.4 dB to 19.4 dB. Since this is four stages, it is directly added to 80 dB, resulting in a deviation of ±2 dB.

許容される偏差は常識的に±3dB程度であることが多
く、マだ更にその他の偏差分が予測できる条件下では問
題になることが多い。
In common sense, the permissible deviation is often about ±3 dB, and this often becomes a problem under conditions where it is possible to predict other deviations.

問題点2・・・・・・アーリー効果の影響アーリー効果
は、よく知られているようにトランジスタのコレクター
、エミッタ間電圧の変動により空乏層が影響を受け、ベ
ース電流とコレクター電流の比率が変化することがあり
、03式で一般的に表わすことができる。
Problem 2: Influence of the Early effect As is well known, the Early effect is a phenomenon in which the depletion layer is affected by fluctuations in voltage between the collector and emitter of a transistor, and the ratio of base current to collector current changes. This can be generally expressed by equation 03.

ここでICはトランジスタのコレクター電流、vcEは
コレクタ、エミッタ間電圧、vBEはベースエミッタ間
電圧、V″Aはアーリー電圧である。
Here, IC is the collector current of the transistor, vcE is the voltage between the collector and emitter, vBE is the voltage between the base and emitter, and V″A is the early voltage.

第3図の従来例の回路においてこれらアーリー効果を考
慮すれば以下のことが解析できる。トランジスタ1と6
は、コレクターとベースが直結された、いわゆるダイオ
ード接続でありvcEは一定であるだめアーリー効果の
影響は受けない。しがし、トランジスタ2.4および5
については、電源端子9の電源電圧vccによってvc
Eが変動するため(8)式(9)式においてそれぞれ影
響を及ぼしIEと11σHIEと工2の関係において略
々以下の影響を与える。
If these early effects are considered in the conventional circuit shown in FIG. 3, the following can be analyzed. transistors 1 and 6
is a so-called diode connection in which the collector and base are directly connected, and since vcE is constant, it is not affected by the Early effect. However, transistors 2.4 and 5
, by the power supply voltage vcc of the power supply terminal 9, vc
Since E fluctuates, it affects Equations (8) and (9), respectively, and the relationship between IE, 11σHIE, and E2 has approximately the following effects.

vcE(1)、vcE(2)は”CEの変動電位差であ
る。
vcE(1) and vcE(2) are the varying potential differences of CE.

今素子の条件、電源変動の実際の数値vCE (1) 
−VCE (2):5V、 Vp、= 、aoVSI 
B = 4 、8X 10−16(A)、VT=26m
V、 VB E :654mVをaa弐に代入すると、
=、−@ 40.3  (μA〕 4゜ =  6.03μA 〔μA〕であるから12.5%の変動を受けたと推測で
きる。
Current element conditions, actual value of power supply fluctuation vCE (1)
-VCE (2): 5V, Vp, = , aoVSI
B=4, 8X 10-16(A), VT=26m
V, VB E: Substituting 654mV into aa2,
=, -@40.3 (μA) 4° = 6.03 μA [μA], so it can be inferred that the fluctuation was 12.5%.

トランジスタ4.6の変動分がこの結果として加えられ
る。更に同様にトランジスタ2においても同程度の変動
分が加算されるため00式のβP、βNが無限大である
と仮定した場合でも00式の変動分が加えられる。
The variation of transistor 4.6 is added as a result of this. Furthermore, since a similar amount of variation is added to the transistor 2, even if βP and βN of the 00 formula are assumed to be infinite, the variation of the 00 formula is added.

IEa=57.71n2(〒+o、12)(μA)IE
、=IΣ(βは無限大) =46.5  (μA〕 ”Ea はアーリー効果により変動した電流値Δ工はI
E6.工Eに及ぼした変化分である。ΔI/I  の効
果が存在しない時はIE=40μAであるから工Eaと
工Eの比率で16.2 %の変動として表われる。
IEa = 57.71n2 (〒+o, 12) (μA) IE
, = IΣ (β is infinite) = 46.5 (μA) ``Ea is the current value ∆ which fluctuated due to the Early effect is I
E6. This is the change made to E. When the effect of ΔI/I does not exist, IE=40μA, so this appears as a 16.2% fluctuation in the ratio of Ea and E.

これは、βの影響でもすでに述べたように、多段差動増
幅器の電流源として使用する際の変動幅としては許容し
がたい程の大きさである。すなわち、第3図で示す回路
を含む集積回路は、乾電池使用の機器のように電源の変
動が大きい機器への使用に適さないことが明白である。
As already mentioned with regard to the effect of β, this is too large to be acceptable as a fluctuation range when used as a current source for a multistage differential amplifier. In other words, it is clear that the integrated circuit including the circuit shown in FIG. 3 is not suitable for use in equipment where the power supply fluctuates widely, such as equipment using dry batteries.

βの問題を第4図で解析すれば次のとおりである。The problem of β can be analyzed using Figure 4 as follows.

βが有限で比較的小さな値であると、I、>I、であり
、”2”Ee  の方向に働くだめIEは、略々次の式
になる。
When β is a finite and relatively small value, I>I, and the IE acting in the direction of "2" Ee is approximately expressed by the following equation.

この結果、IE>工E6の状態でつり合うように働き第
4図のA点からIE>”Ee方向、つまり8点に落ちつ
くことになる。
As a result, the state is balanced in the state of IE>E6, and from point A in FIG. 4 it settles in the direction of IE>"Ee, that is, point 8.

また、アーリーの問題は、同様に図式化される。Also, Early's problems can be diagrammed in a similar way.

βが無限大であると仮定すると、第06式は’E6/I
 E = 1とおける。今vCEが1vという低い電圧
から6vに上昇したとすればΔIが増加したことになる
。これは!ΣとI4、IEと!、の関係においてそれぞ
れ成立しておりIE<I2.工E<I、の方向に動くこ
とになり、”Eく”Eeの状暢でつり合うように働く、
つまり0点に落ち着く。
Assuming that β is infinite, Equation 06 is 'E6/I
Let E = 1. If vCE now rises from a low voltage of 1v to 6v, this means that ΔI has increased. this is! Σ and I4, IE and! , respectively, and IE<I2. It will move in the direction of E<I, and will work in balance with the ``E ku'' Ee.
In other words, it settles at 0 points.

本発明は、上述した電流増幅率βの偏差、電源電圧変動
によるアーリー効果の影響を大幅に減少することのでき
る基準電流源回路を提供するものである。
The present invention provides a reference current source circuit that can significantly reduce the influence of the Early effect caused by the deviation of the current amplification factor β and power supply voltage fluctuations described above.

問題点を解決するための手段 本発明の基準電流源回路は、第1のトランジスタと、コ
レクターとベースを短絡した第2のトランジスタのベー
スを共通接続し、さらに両トランジスタのエミッタを電
源端子に接続してなるカレントミラー回路部、コレクタ
ー、ベースおよびエミッタがそれぞれ共通接続されると
ともに、コレクター共通接続点が前記、jglのトラン
ジスタのコレクターに接続され、エミッタ共通接続点が
電流値決定用抵抗を介して基準電位点に接続され、前記
第1および第2のトランジスタとは相補極性の第3およ
び第4のトランジスタ、コレクターが前記第2のトラン
ジスタのコレクターに、ベースが前記第3および第4の
トランジスタのベース共通接続点に、エミッタが基準電
位点にそれぞれ接続され、前記第1および第2のトラン
ジスタとは相補極性の第5のトランジスタ、前記第1と
第3および第4のトランジスタとのコレクター結合点に
ベースが接続され、同結合点に発生する差電流を検出す
る第6のトランジスタと、同第6のトランジスタで検出
した差電流に対応する電圧を前記第3、第4および第5
のベースに帰還する手段を具備した構成となっている。
Means for Solving the Problems In the reference current source circuit of the present invention, the bases of a first transistor and a second transistor whose collectors and bases are shorted are connected in common, and the emitters of both transistors are connected to a power supply terminal. The collector, base, and emitter of the current mirror circuit section are connected in common, and the collector common connection point is connected to the collector of the jgl transistor, and the emitter common connection point is connected through a current value determining resistor. third and fourth transistors connected to a reference potential point and having complementary polarity to the first and second transistors, the collectors of which are connected to the collectors of the second transistors, and the bases of which are connected to the collectors of the third and fourth transistors; a fifth transistor whose base common connection point is connected to the reference potential point and whose emitter is connected to the reference potential point, and whose polarity is complementary to the first and second transistors; and a collector connection point between the first, third and fourth transistors. a sixth transistor whose base is connected to the third, fourth, and fifth transistors to detect the difference current generated at the same coupling point;
The structure is equipped with a means to return to the base.

作  用 本発明の基準電流源回路では、帰還手段により基準電流
値設定用のトランジスタに帰還がかけられ、電流源電流
値の偏差を少なくする機能が付与される。
Function: In the reference current source circuit of the present invention, feedback is applied to the reference current value setting transistor by the feedback means, and a function of reducing deviation in the current source current value is provided.

実施例 第1図に本発明の一実施例の基準電流源回路の構成を示
す。
Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a reference current source circuit according to an embodiment of the present invention.

1から10までの番号を付した回路要素と回路部分から
なる基本構成は、第3図従来の回路の基本構成とほぼ同
様の構成である。PNP トランジスタ〜11はトラン
ジスタ4.6のアーリー効果及び電流増幅率βの変動を
検出し、検出増大電流I□を発生する。NPN)う/ラ
スタ12と抵抗13は、と記の検出増大電流I□ を、
電圧情報に変換し、トランジスタ4,5.6のベースに
供給する手段であり、トランジスタ11とで1つのルー
プを形成し、前述の問題点を解決する構成要素となる。
The basic configuration consisting of circuit elements and circuit parts numbered from 1 to 10 is almost the same as the basic configuration of the conventional circuit shown in FIG. The PNP transistor ~11 detects the Early effect of the transistor 4.6 and the fluctuation of the current amplification factor β, and generates a detected increased current I□. NPN)U/The raster 12 and the resistor 13 increase the detected increased current I□ written as,
It is a means for converting voltage information and supplying it to the bases of transistors 4, 5, and 6. It forms one loop with transistor 11, and becomes a component that solves the above-mentioned problem.

また、NPN)ランジスタ14は電流エアを供給する手
段としての電流源トランジスタであり、負荷16をドラ
イブする。抵抗15は上記の電流エアを決定するように
設けられたエミッタ抵抗である。
Further, the (NPN) transistor 14 is a current source transistor serving as means for supplying current air, and drives the load 16. The resistor 15 is an emitter resistor provided to determine the above-mentioned current air.

上記構成に従ってその動作と効果を説明する。The operation and effects will be explained according to the above configuration.

トランジスタ4,6.6と抵抗7で構成される回路部は
エミッタ電流IEが(IG’式で表わされる第3図の基
本を成す構成とほぼ同じである。第3図ではトランジス
タ6のコレクターとベースが接続してダイオードを形成
しているが本発明の回路では、トランジスタ12がダイ
オード接続されている。第1図においてその働きを説明
するために種々の解析をすれば以下の通りになる。
The circuit section consisting of transistors 4, 6.6 and resistor 7 has almost the same basic configuration as shown in Fig. 3, where the emitter current IE is expressed by the formula (IG'). In Fig. 3, the collector of transistor 6 and Although the bases are connected to form a diode, in the circuit of the present invention, the transistor 12 is diode-connected.In order to explain its function in FIG. 1, various analyzes will be made as follows.

これらは第1図と同様の回路部分であり同一の式である
。又、工E6と工。の関係は (1)式のI2を代入すると 工Eと工の関係は (至)、Q9式を”E6/IEの関係式にすると工 ここでよりとI□の関係は工o/β=よりであるのでI
  =I−I −I−’−・・・・・・・・・・ 2D
1B−β の関係式が得られる。これを(イ)式に代入すると、と
なる。さらに、(7)7式は(ハ)式の内容を代入すれ
ば、 の関係式が得られる。この式は、トランジスタ1と2に
βの変化が起ってもIα′工の関係によりフィードバッ
クがかかり、1rs2()の項がトランジスタ1のβ2
分の1の誤差に押え込まれることを表わしている。なお
、電流工oと工は互いにカレントミラーを形成しでおり
、この比率をどの値に設定するかによってフィードバッ
クの効果が変えられる。
These are the same circuit parts as in FIG. 1 and have the same formulas. Also, engineering E6 and engineering. By substituting I2 in equation (1), the relationship between E and E is (to).If the Q9 equation is made into the relational expression of E6/IE, the relationship between E and I□ is E/β= Because it is more I
=I-I-I-'-・・・・・・・・・・ 2D
The relational expression 1B-β is obtained. Substituting this into equation (a) yields. Furthermore, by substituting the contents of equation (c) into equation (7), the following relational expression can be obtained. In this equation, even if a change in β occurs in transistors 1 and 2, feedback is applied due to the relationship of Iα′, and the term 1rs2() is the β2 of transistor 1.
This means that the error is reduced to 1/1. Note that the currents O and O form a current mirror with each other, and the feedback effect can be changed depending on what value this ratio is set to.

ここで定性的な動作について考えてみる。まず、”E6
/IE がほぼ等しい位置を想定してみる。こ第1図の
回路のD点では、I−I、=IBとしてトランジスタ1
1のベース電流が流れており、IOとの関係はIBXβ
P=工oであるから、このIBの値により工oは増減し
、トランジスタ12のベースコレクター間電位を上下さ
せる。I□=2I 、 R13=2Rと仮に設定してみ
る(ただし、R13とR7は抵抗13と7の抵抗値)。
Let's consider qualitative behavior here. First, “E6
Let us assume a position where /IE are approximately equal. At point D of the circuit in FIG. 1, transistor 1 is
A base current of 1 is flowing, and the relationship with IO is IBXβ
Since P = ko, ko increases or decreases depending on the value of IB, causing the base-collector potential of the transistor 12 to rise or fall. Let's temporarily set I□=2I and R13=2R (however, R13 and R7 are the resistance values of resistors 13 and 7).

ところでトランジスタ12のベースハトランジスタ4,
5.6のベースに接続されている。このため、IE=”
E6=2 ”0の点で安定になる。第4図の曲線はこれ
らの位置を示したカーブであり、各定数関係は第3図の
回路と同様である。この安定状態IE””Ee=2 I
OがA点と考えられる。ところで、何らかの影響、例え
ば、βの変動が発生し、まず、IE6/工E  の比率
が変化してB点側に移動したことを考えてみる。これは
”Ee−ΔIEe<”sであるから!B+ΔIB とい
う結果になる。ベース電流よりが増加することにより工
。= I B xβが増加しトランジスタ12のベース
コレクター間電圧をと昇させ、共通ベース接続点である
ベース電圧VBすなわち、第4図の縦軸が上昇しA点に
もどろうとする。一方、βの変動により”Ea+ΔIE
>I6 となる場合には、逆にI−I、−ΔI、=より
一ΔIB となる。この回路状態は第4図では0点にな
ったことを意味する。この場合には、−ΔIBによりI
Bが急速に減少し、I()=IBXβPも減少するため
トランジスタ12のコレクターベース間電圧は下がり、
共通ベース点電位VBの降下となるため、A点に近づく
ように働く。
By the way, the base of transistor 12 is transistor 4,
It is connected to a 5.6 base. Therefore, IE="
It becomes stable at the point E6 = 2 0. The curve in Figure 4 shows these positions, and the constant relationships are the same as the circuit in Figure 3. In this stable state IE = 2 2 I
O is considered to be point A. By the way, let's consider that some kind of influence occurs, for example, a change in β, and the ratio of IE6/E is changed and moved to the B point side. This is because “Ee−ΔIEe<”s! The result is B+ΔIB. By increasing the base current. = I B xβ increases and the base-collector voltage of the transistor 12 increases, and the base voltage VB at the common base connection point, that is, the vertical axis in FIG. 4 increases and tries to return to point A. On the other hand, due to the fluctuation of β, “Ea+ΔIE
>I6, conversely, I-I, -ΔI, = - ΔIB. This circuit state means that the point is 0 in FIG. In this case, −ΔIB causes I
Since B rapidly decreases and I()=IBXβP also decreases, the collector-base voltage of transistor 12 decreases,
Since this is a drop in the common base point potential VB, it works to approach point A.

また、アーリー効果が発生し、電流1.、Iアが変化し
ようとした場合には、IE6=工の平衡状轢においてI
C+ΔICが発生し、I2+ΔI2 となった時はI−
I、−ΔI、=IB−ΔIB  となり、IBは減少す
る。このベース電流の変化でトランジスタ12のベース
電位が降下することとなり、IEe=工E  の平衡を
くずしながら、I2が一定になるように働くため、IE
に比してわずかにIEeが少ない点Eで再び平衡になる
。これは、IB=I−I、が常に一定になろうとループ
が働くことになる。以上のように、本発明の回路では、
すべてのトランジスタの変動に対して、その誤差をルー
プゲイン分の1に押えるような動作が実行されるため、
アーリー効果、βの変動による基準電流源の電流値の変
化の最小限に留めることができる。
In addition, an early effect occurs, and the current 1. , IA is about to change, then in the equilibrium state of IE6=engine, I
When C+ΔIC occurs and becomes I2+ΔI2, I-
I, -ΔI,=IB-ΔIB, and IB decreases. This change in base current causes the base potential of the transistor 12 to drop, which disrupts the equilibrium of IEe=E and works to keep I2 constant.
Equilibrium is reached again at point E where IEe is slightly smaller than . This means that the loop works so that IB=I-I is always constant. As described above, in the circuit of the present invention,
For all transistor fluctuations, an operation is performed to suppress the error to one part of the loop gain.
Changes in the current value of the reference current source due to the Early effect and fluctuations in β can be kept to a minimum.

ここで、Q式に実際の数値を代入して定量的考察を加え
る。
Here, quantitative considerations are added by substituting actual numerical values into the Q equation.

vT=26mV、R7=450Q1βP=30〜100
の条件を入れてみる。
vT=26mV, R7=450Q1βP=30~100
Try adding the conditions.

また、IO//I=2の設定をしておけば=57.77
1n2 (0,9966)= 57.77X0.688
6 =39.78(μA〕 ・・・・・・・・・・・・ (
至)=57.77X 1n2(0,99514)=39
.95  (μA〕  ・・・・・・・・・・・・ (
ハ)=57.771n2 (0,9996)=40.0
2  (μA〕  ・・・・・・・・・・・・ 翰工)
、max−”)i:m=0.2’μAの差は0.6%と
αυ、(2)式で示した従来の回路の値よりも相当に減
少する結果となる。
Also, if you set IO//I=2, =57.77
1n2 (0,9966) = 57.77X0.688
6 = 39.78 (μA) ・・・・・・・・・・・・ (
to) = 57.77X 1n2 (0,99514) = 39
.. 95 (μA) ・・・・・・・・・・・・ (
C) = 57.771n2 (0,9996) = 40.0
2 (μA〕 ・・・・・・・・・ Kanko)
.

第2図は更に使用範囲を広げた場合の実施例である。第
2図において、第1図に追加された素子は、フィードバ
ックループ発振防止用コンデンサー17、トランジスタ
4,5,6.12および14の共通ベース電位を高く取
るための抵抗18、ならびに、基準電流源のVBにスタ
ート電位を与えるためのスタータを構成するダイオード
19,20.21と抵抗22である。本発明の構成要件
ではないがスタータは実施に際して付加することがのぞ
ましい。なおスタータの構成は特に限られるものではな
い。第2図において電源端子9の電源電圧vccカ低イ
値、例えばトランジスタのスレッシュホールド電圧以下
であると、トランジスタ1〜6,11゜12.14.1
3は能動状態に入っておらず、そのままvUが上昇して
もトランジスタ1,2.4〜6のループには電流が流れ
ない。一方、ダイオ相当する電位となり、トランジスタ
1.2,4゜5.6のそれぞれに電流が流れ始めループ
が出来上がる。なお、共通ベース電位VBが上昇してし
まえば、トランジスタ12に流れる電流1oがダイオー
ド20.21に流れ込むことがないようにダイオード1
9が接続しである。
FIG. 2 shows an embodiment in which the scope of use is further expanded. In FIG. 2, the elements added to FIG. 1 are a capacitor 17 for preventing feedback loop oscillation, a resistor 18 for raising the common base potential of transistors 4, 5, 6, 12, and 14, and a reference current source. The diodes 19, 20, 21 and the resistor 22 constitute a starter for applying a start potential to VB of the circuit. Although it is not a component of the present invention, it is desirable to add a starter when implementing the invention. Note that the configuration of the starter is not particularly limited. In FIG. 2, if the power supply voltage VCC of the power supply terminal 9 is a low value, for example, below the threshold voltage of the transistor, the transistors 1 to 6, 11°12.14.1
3 is not in the active state, and even if vU continues to rise, no current flows through the loop of transistors 1, 2, and 4 to 6. On the other hand, the potential becomes equivalent to that of a diode, and current begins to flow through each of the transistors 1.2 and 4°5.6, forming a loop. Note that if the common base potential VB rises, the diode 1 is connected so that the current 1o flowing through the transistor 12 does not flow into the diodes 20 and 21.
9 is connected.

第1図の実施例では、共通ベース点電位VBはトランジ
スタ6のvBE  に相当し、高々、0.8v程度まで
しか上げることができない。このことは、トランジスタ
14の等の電流源の電流値に制限を与える。例えば、第
1図の説明で触れたように、工E6=40μ八程度であ
ると設定すれば、トランジスタ14に、これ以上の電流
源としての機能が要求されたとき、設計上無理が起こる
。トランジスタ6の数倍のエミッタ面積を持つデバイス
を適用するか、IE6  そのものの設定値を変化する
ことを余儀なくされ、応用上の融通性を欠く。第2図の
回路のようにトランジスタ6のエミッタと抵抗7との接
続点に抵抗18(R18)を付加すれば、共通ベース点
電位VBを で示すように上昇させることができる。なお、抵抗13
は第1図の設定に合わせI、=21゜となる値に決定す
れば、フィードバックルーズの条件は変わらない。
In the embodiment shown in FIG. 1, the common base point potential VB corresponds to vBE of the transistor 6, and can only be raised to about 0.8V at most. This limits the current value of a current source such as transistor 14. For example, as mentioned in the explanation of FIG. 1, if E6 is set to be about 40 μ8, if the transistor 14 is required to function as a current source larger than this, it will become unreasonable in terms of design. It is necessary to use a device with an emitter area several times larger than that of the transistor 6, or to change the settings of the IE6 itself, resulting in a lack of flexibility in application. If a resistor 18 (R18) is added to the connection point between the emitter of the transistor 6 and the resistor 7 as in the circuit shown in FIG. 2, the common base point potential VB can be raised as shown by. In addition, resistance 13
If is determined to a value of I=21° in accordance with the settings shown in FIG. 1, the feedback loose condition will not change.

仮に抵抗22の値を5にΩに選べばこの抵抗に流れる電
流IR2□はlR22=I E+ I R6” 80 
IIA となり、共通ベース点電位VBは従前よりも4
00 mV上昇するところとなり、トランジスタ14に
流す電流のかなり幅広い設定が可能となるっまた、発振
防止用コンデンサー17は、フィードバックルーズのい
ずれに付加しても良く発振の停止さえ確実であれば、各
デバイスの持つ浮遊容量で代用してもかまわない。
If the value of resistor 22 is chosen to be 5Ω, the current IR2□ flowing through this resistor is lR22=I E+ I R6” 80
IIA, and the common base point potential VB is 4
00 mV, making it possible to set the current flowing through the transistor 14 in a fairly wide range.In addition, the oscillation prevention capacitor 17 can be added to any of the feedback loops, as long as the oscillation is stopped. The stray capacitance of the device may be used instead.

発明の効果 以上のように本発明による効果については、第1図に関
連して述べたように、作用環境条件の一つである電源電
圧変動が発生しても、トランジスタのアーリー効果を減
少させることが可能であり。
Effects of the Invention As described above with reference to FIG. 1, the effect of the present invention is that even if power supply voltage fluctuations occur, which is one of the operational environmental conditions, the Early effect of the transistor is reduced. It is possible.

また、トランジスタの電流増幅率βが大幅に変動しても
、電流源の電流値の変動幅を減少させることができる。
Furthermore, even if the current amplification factor β of the transistor varies significantly, the range of variation in the current value of the current source can be reduced.

このことは、多数の基準電流源として使用する場合、大
きな効果を生み、例えば総合利得の偏差を減少させる効
果があるのみならず、発振回路、復調回路9位相比較器
等の感度偏差を最小限に押える面でも効果がある。
This has a great effect when used as a large number of reference current sources, for example, it not only has the effect of reducing the deviation of the total gain, but also minimizes the sensitivity deviation of the oscillation circuit, demodulation circuit 9 phase comparator, etc. It is also effective in suppressing the situation.

更に第1図の構成において(2)式の工αべの関係を適
当に選ぶならば、βPの変動に対して負性に働き、βP
が小さい値の時、電流源の電流値を大きくするように設
定することも可能になる。ここで、工。/Iを1.0と
仮定してみる。り式中のvT、R7を先に示した値と同
一の値に設定すればβP=30〜1oOと置けば =67.7Xln2 (1,0311)=41.76 
(μA〕 ・・・・・・・山・・ (ハ)=57.7.
xJn2 (1,0098)=40.56  (μA〕
  ・・・・・・・・・・・・翰が得られる。なお(2
)式の結果はβが低い場合の電流値、四穴はβが高い場
合の電流値である。このように、1.8′  を”ma
w ’  より高い値とすることができ、他の回路での
βの減少による感度低下を逆に補正することも可能にな
る。
Furthermore, in the configuration shown in Fig. 1, if the relationship between equation (2) and α is appropriately selected, it acts negatively against the fluctuation of βP, and βP
When is a small value, it is also possible to set the current value of the current source to be large. Here, engineering. Let us assume that /I is 1.0. If vT and R7 in the formula are set to the same values as shown above, βP = 30 to 1oO, then = 67.7Xln2 (1,0311) = 41.76
(μA) ...Mountain... (c) = 57.7.
xJn2 (1,0098)=40.56 (μA)
・・・・・・・・・・・・You can get a sword. Note (2
) The result of the equation is the current value when β is low, and the four holes are the current values when β is high. In this way, 1.8′ is “ma”
It can be set to a higher value than w', and it becomes possible to conversely correct the decrease in sensitivity due to the decrease in β in other circuits.

本発明の構成について、フィードバック点であるD点に
トランジスタ11を繋ぎ、これを反転電流増幅器として
用いた場合を例にして説明をしたが、変わる素子として
電圧変換素子、例えばMOSトランジスタによる構成で
も同様な結果が得られる。数値解析的には、多少異なっ
た表現を必要とする。例えば、1Bは存在しないから、
■、=Iになるようにフィードバックのループが働き、
D点の電位は、その電圧電流変換素子によるI□がl0
=2Iになるようなバイヤス点に落ちつくことで安定す
る。
The configuration of the present invention has been explained using an example in which the transistor 11 is connected to point D, which is a feedback point, and is used as an inverting current amplifier, but the same can be done with a configuration using a voltage conversion element, such as a MOS transistor, as an alternative element. results. Numerical analysis requires a somewhat different representation. For example, 1B does not exist, so
■, A feedback loop works so that = I,
The potential at point D is determined by I□ due to the voltage-current conversion element.
It becomes stable by settling on a bias point where = 2I.

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

第1図は本発明の基準電流源回路の基本構成を示す回路
図、第2図は本発明の他の実施例を示す回路図、第3図
は従来の基準電流源回路の構成を示す回路図、第4図は
電流源の電流電圧特性を示す特性図である。 1〜3・・・・・・カレントミラー構成用のPNP )
ランジスタ、4〜6・・・・・・電流値決定用のNPN
 トランジスタ、7・・・・・・基準電流値決定用の抵
抗、8゜16・・・・・・負荷、9・・・・・・電源端
子、10・・・・・・接地端子、11.12・・・・・
・フィードバックループ形成用のトランジスタ、13.
15・・・・・・電流値決定用の抵抗、14・・・・・
・電流源トランジスタ、17・・・・・・発振防止用コ
ンデンサ、18・・・・・・ベースバイアス上昇用の抵
抗、19〜21・・・・・・起動回路構成用のダイオー
ド、22・・・・・・起動回路構成用の抵抗。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1〜
3−一一刀し〉トミラー勇成罵のPNP)ランジスタ4
〜6−−−粱清滅を弐定罵のNP〜トランジスタ7−g
’を渣j(丸定戸の起−尤 8.16・−賃衛 13.15−一一電1ktL決定Mf)抵カ14−−−
電北源トランジズダ 第1図 17−−−発振肪止肩ゴンヂシサ l8−−−ベースバイアスよ要用の抵抗19〜21−−
−翅動判1県噂嵯用のタンオード22−m1!l+1i
ffN41良呵ノ、l丸第2図 第3図 第4図
FIG. 1 is a circuit diagram showing the basic configuration of a reference current source circuit of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional reference current source circuit. 4 are characteristic diagrams showing the current-voltage characteristics of the current source. 1 to 3...PNP for current mirror configuration)
Ransistor, 4 to 6... NPN for determining current value
Transistor, 7... Resistor for determining reference current value, 8°16... Load, 9... Power supply terminal, 10... Ground terminal, 11. 12...
- Transistor for forming a feedback loop, 13.
15... Resistor for determining current value, 14...
・Current source transistor, 17... Capacitor for oscillation prevention, 18... Resistor for increasing base bias, 19-21... Diode for start-up circuit configuration, 22... ...Resistance for starting circuit configuration. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 1~
3-One Sword〉Tomiller Yusei's PNP) Ranjista 4
~6---NP that curses the destruction ~ Transistor 7-g
' 渣j (Marujoto's origin - 8.16 - rental 13.15 - 11 electric 1ktL decision Mf) resistor 14 ---
Voltage source transistor 1st figure 17 --- Oscillation fat stop shoulder connector 18 --- Base bias and necessary resistors 19 to 21 ---
-Tanode 22-m1 for Wing Mohan 1 Prefecture Rumorsaki! l+1i
ffN41 Yoshianno, l circle fig. 2 fig. 3 fig. 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1トランジスタと、コレクターとベースを短絡
した第2のトランジスタのベースを共通接続し、さらに
両トランジスタのエミッタを電源端子に接続してなるカ
レントミラー回路部、コレクター、ベースおよびエミッ
タがそれぞれ共通接続されるとともに、コレクター共通
接続点が前記第1のトランジスタのコレクターに接続さ
れ、エミッタ共通接続点が電流値決定用抵抗を介して基
準電位点に接続され、前記第1および第2のトランジス
タとは相補極性の第3および第4のトランジスタ、コレ
クターが前記第2のトランジスタのコレクターに、ベー
スが前記第3および第4のトランジスタのベース共通接
続点に、エミッタが基準電位点にそれぞれ接続され、前
記第1および第2のトランジスタとは相補極性の第5の
トランジスタ、前記第1と第3および第4のトランジス
タとのコレクター結合点に制御電極が接続され、同結合
点に発生する差電流を検出する第6のトランジスタと、
同第6のトランジスタで検出した差電流に対応する電圧
を前記第3、第4および第5のベースに帰還する手段を
具備することを特徴とする基準電流源回路。
(1) The bases of the first transistor and the second transistor whose collectors and bases are short-circuited are commonly connected, and the emitters of both transistors are connected to the power supply terminal, and the collector, base, and emitter are connected to each other. They are commonly connected, a collector common connection point is connected to the collector of the first transistor, an emitter common connection point is connected to a reference potential point via a current value determining resistor, and the first and second transistors are connected in common. and third and fourth transistors of complementary polarity, a collector connected to the collector of the second transistor, a base connected to a base common connection point of the third and fourth transistors, and an emitter connected to a reference potential point, respectively. , a fifth transistor having complementary polarity to the first and second transistors, a control electrode connected to a collector coupling point of the first, third and fourth transistors, and a difference current generated at the coupling point; a sixth transistor that detects
A reference current source circuit comprising means for feeding back a voltage corresponding to a difference current detected by the sixth transistor to the third, fourth and fifth bases.
(2)第6のトランジスタがバイポーラトランジスタで
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の基
準電流源回路。
(2) The reference current source circuit according to claim 1, wherein the sixth transistor is a bipolar transistor.
(3)第6のトランジスタが電界効果トランジスタであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の基準
電流源回路。
(3) The reference current source circuit according to claim 1, wherein the sixth transistor is a field effect transistor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008176702A (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Constant current source

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JP2008176702A (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Constant current source

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