JPS63236403A - 電流源回路 - 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〕 本発明は電流源回路、特に能動及び受動素子を用いて一
定電流出力を得る回路に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課」「カレン
トミラー」回路は一般には集積回路（ＩＣ）化した簡便
な電流源回路である（尚、本明細書中「電流源」とは所
謂カレントソースとカレントシンクの両方を意味する。

）。しかし、バイポーラトランジスタを使用するカレン
トミラー回路は、その出力電流の大きさが正確には定ま
らず、動作温度の比較的狭い範囲内で略一定に維持され
るのみであるという欠点がある。その理由ないし原因は
、カレントミラー回路に使用する少くとも１個のトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧（Ｖｂｏ）がＩＣ毎に
異なり、しかも温度依存性を有し、且つ出力電流の大き
さがｖｂｏに依存する為である。

従って、この形式の電流源回路は出力電流の大きさが予
定値であり、しかも広い動作温度範囲で−定値であるこ
とを要する場合には適用できないという欠点があった。

特殊バイアス用の演算増幅器を含む従来設計の電流源回
路は温度依存性のない一定大きさの出力電流を生じるが
、この糧の電流源回路は演算増幅器に多くのトランジス
タを用いるので回路設計が複雑となり且つ例えば＋５ゴ
ルトの単一低電源で動作する構成とするのが困難である
ので、好ましくない。

回路構成が簡単な従来のカレントミラー形電流源回路の
一例を第４図を参照して説明する。この電流源回路（１
０）は実質的に同−設計のＮＰＮ　）ランジスタ（１２
）、　（１４）及び（１６）を含んでいる。トランジス
タ（１２）のコレクタはトラン・ゾスタ（１４）のペー
スに、またトランジスタ（１４）のエミッタ上トランジ
スタ（１２辺ペースに接続する。両トランジスタ（１２
）−（１４）をこのように相互接続することにより、ト
ランジスタ（１２）のコレクタ・ペース電圧をトランジ
スタ（１４）のベース・エミッタ電圧（ｖｍｚ）と等し
くする。トランジスタ（１２）のコレクタを抵抗値Ｒ１
の抵抗（２６）を介してコレクタバイアス電圧ｖｃｃ＝
＋５テルトに接続する。トランジスタ（１４）のコレク
タはｖｃｃに直接接続する。トランジスタ（１２）のエ
ミッタは抵抗値Ｒ２の抵抗（３２）を介して接地する。

この抵抗（３２）を流れる基準電流１１はキルヒホッフ
の法則から次式で与えられる。

！、＝（ｖｃｃ−２ｖｉ＋ｇ）／（Ｒ１”Ｒ２）　　　
＝・・・・（１）（１）式は両トランジスタ（１２）、
（１４）のＶ□が等しく且つトランジスタ（１２）のコ
レクタ及びエミッタ電流が等しいと仮定するとき成立す
る。（１）式は電流工、がＶ□の大きさに依存すること
を示す、、ＶＢ４の温度係数は約−２ｍ　Ｗ／　’Ｃで
あることが知られている。

トランジスタ（１４）のエミッタとトランジスタ（１２
）のペースは第３のトランジスタ（１６）のペースに接
続している。このトランジスタ（１６）のコレクタ出力
が電流源回路（１０）の最終出力である。出力電流Ｉ２
はトランジスタ（１６）のコレクタからエミッタ、そし
て抵抗値Ｒ３の抵抗（４０）を介して接地へ流れる。ト
ランジスタ（１６）は正しく動作するよう十分な大きさ
のバイアス電圧が印加されており、そのコレクタは、例
えばエミッタ結合型差動増幅器又はエミッタフォロワ型
トランジスタのエミッタに接続スる。トランジスタ（１
６）のコレクタを流れる出力電流Ｉ２はキルヒホッフの
法則により次式で与えられる。

Ｉ　２＝　Ｉ　、Ｒ２／Ｒ３・・・・・・（２）（２）
式は両トランジスタ（１２）及び（１６）のベース・エ
ミッタ電圧が等しく且つトランジスタ（１６）のコレク
タ及びエミッタ電流が等しいとき成立する。

（２）式は電流源回路（１０）の出力電流■２がＶ□の
関数である基準電流Ｉ、に正比例することを示す。出力
電流■２がＶ□に依存することは＋　　Ｉ２が温度変化
に応じて変化すること、また、一般にこの種の電流源回
路を構成するＩＣで生じる約１００ｍＶのバラツキを生
じることの２点で好ましくない。従って、出力電流工２
は比較的限られた温度範囲内でしかもＶＢ、Ｃがは知で
ある範囲内でのみ一定であると言える。

従って、本発明の目的はＩＣ化に適し且つ出力電流の大
きさが温度依存性を有しない電流源回路を提供すること
である。

本発明の別の目的は回路構成が比較的簡単で且つ比較的
低い単一電源電圧で動作する電流源回路を提供すること
である。

本発明の他の目的はバイポーラトランジスタを使用し、
且つ出力電流がそのベース・エミッタ電圧に依存しかい
電流源回路を提供することである。

本発明の更に他の目的はバイポーラトランジスタによる
出力電流を安定化する電気回路を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明の電流源回路に依ると、ペースを共通接続しエミ
ッタにエミッタ抵抗を接続した入力及び出力トランジス
タを含む従来の電流源回路の入力側トランジスタのコレ
クタに補償電流を流し込む補償回路を付加している。こ
の補償回路からの補償電流により、入力側トランジスタ
のエミッタ電流のＶＢ！ｉ依存性を排除又は大幅に低減
している。

その結果、低電圧の単一電源で動作し且つ電源電圧と受
動素子のパラメータのみで実質的に決まる大きさの出力
電流が得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明による電流源回路の好適一実施例である
。電流源回路（５０）は第４図に示し前述した従来の電
流源回路（１０）を含み、更に補償口へ５２）を有する
、補償回路（５２）はトランジスタ（１２）のコレクタ
からエミッタへ流れる電流ＩＡを生じる。この電流ＩＡ
により、基準電施工、が電流源回路（５０）中に使用す
るトランジスタのｖｏに依存する程度を低減する。

補償回路（５２）はダイオード接続のＮＰＮ　）ランジ
スタ（５４）を含んでいる。そのペース及びコレクタは
共通接続して、抵抗値Ｒ４の抵抗（６０）を介して電源
ｖｃｃに接続する。トランジスタ（５４）のエミッタは
、コレクタを接地したＰＮＰ　）ランジスタ（６６）の
エミッタに接続する。電流源回路（５０）をＩＣ化する
と、トランジスタ（６６）は好ましくはサブストレー）
　ＰＮＰ　）ランジスタである。抵抗値Ｒ１の抵抗（７
０）をトランジスタ（５４）のコレクタとトランジスタ
（６６）のペース（７２）間に接続する。抵抗（７０）
の電圧降下は補償電流ＩＡの値を決定し、゛この電流工
、は抵抗（７０）を流れる。抵抗（６０）の抵抗値Ｒ４
け、それを流れる電流が■、より大きくなるように選定
する。

トランジスタ（５４）　−（６６）及び抵抗（６０）は
トランジスタ（１２）　、　（１４）及び（１６）と略
同じｖＢＫとなるように選定する。従って、補償電流工
、の大きさは次式で与えられる。

■Ａ＝　２　Ｘ　ＶＢＩ、／Ｒ１−・−（３）実質的に
補償電流ＩＡのすべてがトランジスタ（１２）のコレク
タに流入するので、抵抗（３２）を流れる全電流は１１
＋ＩＡとなり、この値は（１）　、　（３）式から次式
で表わされる。

■、＋ＩＡ＝（ｖｃｃ−２×ｖＢｚ）／（Ｒ１＋８２）
＋２×ＶＢ！、／Ｒ１＝Ｖｃｃ／　（Ｒ，＋Ｒ２）＋２
Ｖ、、Ｒ２／（Ｔ（１＋Ｒ２）Ｒ，−・・（４）ここで
Ｒ１）　Ｒ２又は抵抗（７０）の抵抗値をＲ，＋　Ｒ２
とすると、 １　＋　＋　ＩＡ　サｖＣＣ／　（Ｒ，＋Ｒ２）　　　
　　　＋＋＋＋＋　（４’）（４つ式は、抵抗（３２）
を流れる電流Ｉ、＋ＩＡがｖＢｆｆｉに無関係であるこ
とを示している。従って、（４’）式と（２）式から出
力電流工２は次式で表わされる。

Ｉ　２　＝　（Ｉ　１＋ｒ　Ａ）　Ｒ２、／Ｒ３＝　Ｖ
ＣＣＲ２／　（Ｒ１＋Ｒ２）Ｒ３””　（５）（５）式
から明らかな如く、電流源回路（５０）の出力電流Ｉ２
のＶ□依存性もない。

トランジスタ（５４）を除き、トランジスタ（６６）の
エミッタと抵抗（６０）間を短絡しても、抵抗（７ｏ）
の抵抗値をＲ４／２とすると、電流１１及びＩ２は上記
と同じ値のままであることが理解できよう。

次に、第２図を参照して本発明の電流源回路の第２実施
例を説明する。この実施例の電流源回路（１００）も第
４図に示し九従来の電流源回路（１０）と補償回路（１
０２）を含んでいる。この補償口［１０２）はトランジ
スタ（１２）のコレクタからエミッタへ流れる補償電流
ＩＡを生じる。この電流ＩＡにより、′ｗ１流源回路（
１００）中で使用するトランジスタのベース・エミッタ
電圧Ｖ□の依存度を低減する。この補償回路（１０２）
はトランジスタ（５４）と（６６）間にダイオード接続
のＮＰＮ　）ランジスタ（１０４）を付加した点を除き
筺１図の補償回路（５２）と同じである。

トランジスタ（１０４）のペース・及びコレクタをトラ
ンジスタ（５４）のエミッタに接続し、トランジスタ（
１０４）のエミッタをトランジスタ（６６）のエミッタ
に接続する。抵抗（７０ンの両端の電圧降下は、それを
流れる補償電流工、の大きさを決定する。トランジスタ
（１０４）と抵抗（６０）の値はトランジスタ（１２）
　。

（１４）、（１６）、（６４）及び（６６）のｖｏと同
じＶ□を生じるよう選定することにより、補償電流ＩＡ
の大きさは次式で与えられる。

ＩＡ　＝　２ｖｓｚ／Ｒ１・・・・・・（６）この補償
電流■、は第１図の補償回路（５２）の補償電流工□で
ある（３）式と同じであるので、基準電施工。

及び出力電流工２も第１図の場合と同じである。従って
、出力電流Ｉ２は実質的にｖＢＥに依存しない一定値と
なる。第２図中破線で示す抵抗（１１２）をトランジス
タ（１６）のペースと接地間に接続し、トランジスタ（
６６）のペース電流相当分を接地にパイ・ぐスしてトラ
ンジスタ（６６）のペース電流がトランジスタ（１２）
及び（１６）のペース電流の和を超えｉいようにする必
要があるかも知れ々い。

竺３図は本発明による電流源回路の第３の実施例である
。この電流源回路（１２０）は従来の電流源回路（１２
２）と補償回路（１２４）を含んでいる。電流源回路（
１２２）は第１図及び第２図の電流源回路（１０）と実
質的に同じであるが、トランジスタ（１４）を省略し、
トランジスタ（１２）のペース及びコレクタ間を導線で
結線している。図中破線で示す如く、トランジスタ（１
２）のペースと接続点（１３０）間に抵抗（１２８）を
挿入してもよい。これにより、出力電流Ｉ２がトランジ
スタ（１２）及び（１６）のβ２に依存するのを補償す
る。トランジスタ（１２）を流れる基準電流Ｉｌ、けキ
ルヒホッフの法則から次式で表わされる。

”＋　＝　（ｖｃｃ　’ＢＫ）／（Ｒ１＋Ｒ２）　　−
−（７）（７）式はトランジスタ（１２）のコレクタ及
びエミッタ電流が等しいと仮定するとき成立する。抵抗
（４０）ｆａれる出力電流工／２はキルヒホッフの法則
から次式で表わされる。

工６＝工ｆＲ２述、　　　　　　　　・・・・・・（８
）（８）式はβ、が無限大でありトランジスタ（１２）
及び（１６）のベース・エミッタ電圧が等しいと仮定す
るとき成立する。

補償回路（１２４）はトランジスタ（１２）のコレクタ
からエミッタに流れる補償電流Ｉｚを生じ、電流Ｎが電
流源回路（１２２）中で使用するトランジスタのＶ□に
依存するのをオフセットする。補償回路（１２４）はダ
イオード接続したトランジスタ（５４）を省略して短絡
した点を除き第１図の補償回路（５２）と同様である。

抵抗（７０）の両端電圧はトランジスタ（６６）のＶ□
であり、Ｖ　、、／Ｒ１の大きさの補償電流工２を流す
。補償電流Ｉｚの殆んどすべてがトランジスタ（１２）
のコレクタに流入するので、抵抗（３２）に流入する電
流はＩ；＋ｒ；であり１次式で表わされる。

Ｉ＜　＋　ｒ、’　＝　（Ｖｃｃ−ＶＩｌり／（Ｒ，＋
Ｒ２）＋Ｖ、４１：Ｖ、、／（Ｒ１＋Ｒ２）・・・・・
−（９） （９）式から判る如く、トランジスタ（１４）を除去す
ることにより基臨電流Ｉ、が変化した分をトランジスタ
（５４）を除去して補償電流ＩＡを変化させたので。

Ｉ；と■ｚの合成電流は第１図の合成電流１１＋ＩＡと
等しくなる。そこで、出力電流Ｉ２′の大きさは次式で
与えられる。

弓＝（１＋Ｉ交）Ｒ２／（Ｒ７＋Ｒ２）Ｒ５・・・・・
・α００１式から明らかな如く、電流源回路（１２０）
の出力電流Ｉ４もｖ＋ｓｇに実質的に依存せず、第１図
の電流源回路（５０）の出力電流Ｉ２と同じ大きさであ
る。

以上、本発明の電流源回路を３つの好適実施例につき説
明し念が、本発明の要旨を逸脱することなく細部におい
て種々の変形変更が可能であることが理解できよう。例
えば抵抗（７０）は可変抵抗とし最適補償電流が流れる
よう調整してもよい。また、使用するトランジスタの導
電形及び電源電圧の極性を反転してカレントソース又は
カレントタンクのいずれにもなし得る。

〔発明の効果〕

本発明の電流源回路によると、夫々エミッタ抵抗を有し
ペースが相互接続された入力及び出力トランジスタを有
し、入力側トランジスタのコレクタ・ペース間を直接又
は他のトランジスタのメース・エミッタ接合を介して接
続した従来の電流源回路の入力側トランジスタのコレク
タに他の導電形のトランジスタを含む補償回路を接続し
て、入力側トランジスタのエミッタ電流のｖ０依存性を
実質的に排除している。従って、出力電圧のｖ１１Ｅ依
存性がなく、動作温度による変動及びトランジスタによ
るバラツキが排除でき、しかも出力電流が実質的に電源
電圧と抵抗値のみで一義的に決定できる。更に、３？ル
ト穆度の低電圧の単一動作電源で動作するので１回路構
成が簡単となり且つ小型化できるという顕著な効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は夫々本発明の電流源回路の第１．第
２及び第３実施例の回路図、第４図は従来の電流源回路
を示す。 （１２）は入力トランジスタ、（１６）は出力トランジ
スタ、（５２）は補償回路、　（６６）はトランジスタ
、（７０）は抵抗である。 １Ｕ ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベース・エミッタ接合電圧に依存する電流を流す入
   力トランジスタと、制御電極が該入力トランジスタと並
   列接続される出力トランジスタとを有するカレントミラ
   ー型の電流源回路において、 半導体接合の電圧降下に比例する補償電流を発生する補
   償回路を設け、上記補償電流を上記入力トランジスタの
   コレクタに流入させることを特徴とする電流源回路。 ２、カレントミラー型に接続された同一導電形の入力及
   び出力トランジスタと、該入力及び出力トランジスタと
   異なる導電形のトランジスタ及び該トランジスタのエミ
   ッタ・ベース間に並列接続された抵抗を含み、該抵抗を
   流れる電流を上記入力トランジスタのコレクタに流入さ
   せる補償回路とを具えることを特徴とする電流源回路。