JPS63258109A - 基準電流源 - 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、電源電圧の変動及び温度変化があっても、常
に、所定の出力電流を出力しうる安定な基準電流源に関
するもので、各種の電子機器に広く使用されうる基準電
流源を提供するものである。

（従来技術と問題点） 基準電流源は、多くの技術分野における各種の電子機器
における構成部分として不可欠なものであり、従来から
各種の構成形態の基準電流源が提案されて来ている。

第２図及び第３図は、それぞれ従来の基準電流源の構成
例を示す回路図であり、まず、第２図に示されている従
来例の基準電流源は、トランジスタＱａ、Ｑｂからなる
カレントミラー回路におけるトランジスタＱａのコレク
タに電源Ｖｃｃから抵抗Ｒａを介して電流を流入させ、
トランジスタＱｂのコレクタに一定の電流Ｉｏを吸込ま
せるようにした周知構成の基準電流源である。

第２図に示されている従来例の基準電流源は。

それからの電流出力Ｉｏが電源電圧の変動によって変動
することは周知のとおりであり、また、電流出力Ｉｏは
抵抗Ｒａの温度特性と、トランジスタＱａにおけろベー
ス・エミッタ間電圧ＶＢＨの温度特性との影響を受けて
温度の変化に応じて変動するという欠点があった。

また、第３図に示されている従来例の基準電流源は、ト
ランジスタＱａｔ　Ｑｂからなるカレントミラー回路に
おけるトランジスタＱａのコレクタと電源Ｖｃｃとの間
に抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの直列接続回路を設け、前記し
た抵抗Ｒａと抵抗Ｒｈとの接続点と接地との間に、ダイ
オード接続とした２個のトランジスタＱｃｔ　Ｑｄとツ
ェナ・ダイオードＺＤとの直列接続回路を設けたもので
あり、この第３図示の基準電流源では、ツェナ・ダイオ
ードＺＤの温度特性により１個のトランジスタのベース
・エミッタ間電圧の温度特性を相殺させることにより、
抵抗Ｒａに生じる電圧降下を電源電圧Ｖｃｃの変動の影
響を受けないようにすることができるが、温度が変化し
た場合には、たとえ、抵抗Ｒａの電圧降下が一定に保た
れていたとしても、抵抗Ｒａに流れる電流は抵抗Ｒａの
温度特性の影響を受けて変化するから、この第３図示の
ような従来構成の基準電流源においても、温度変化とは
無関係に電流出力Ｉｏを一定にすることはできない。

このように、従来の基準電流源では電源電圧の変動や抵
抗の温度変化によって、基準電流源の電流出力が変化す
るという欠点があるために、電源電圧の変化や、温度変
化があっても安定に一定の所定の基準電流が出力できる
ような基準電流源の出現が望まれた。

（問題点を解決するための手段） 本発明はエミッタ接地の第１のトランジスタと。

第１のトランジスタのベースにコレクタが接続されてい
るとともに、第１のトランジスタのコレクタにベースが
接続されており、エミッタが第１の抵抗を介して接地さ
れている第２のトランジスタと、第２のトランジスタの
コレクタにエミッタが接続された第３のトランジスタと
、第３のトランジスタのベースにベースとコレクタとが
共通接続され、エミッタが第１のトランジスタのコレク
タと第２のトランジスタのベースとに接続されている第
４のトランジスタと、入力端子が第３のトランジスタの
コレクタに接続され、出力端子が第４、のトランジスタ
のコレクタに接続されているカレントミラー回路と、前
記した第１のトランジスタのベースにベースが接続され
ているとともに、エミッタが接地されている第５のトラ
ンジスタと。

前記した第４のトランジスタにベースが接続されている
とともに、エミッタが第２の抵抗を介して接地されてい
る第６のトランジスタとを備え、また、第４のトランジ
スタとして、それのエミッタ面積が第１のトランジスタ
のエミッタ面積のＮ１倍のものを用いるとともに、第２
のトランジスタとして、それのエミッタ面積が第３のト
ランジスタのエミッタ面積のＮ２倍（ただし、Ｎ１×Ｎ
２＞１）のものを用い、前記した第５のトランジスタの
コレクタ電流と、第６のコレクタ電流との加算された電
流を出力するようにした基準電流源を提供して、既述し
た従来の問題点を解決したものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら本発明の基準電流源の具
体的な内容について詳細に説明する。第１図は本発明の
基準電流源の一実施例を示す回路図であって、第１図に
おいて、Ｑ１〜Ｑ９はトランジスタ、Ｒ１−Ｒ２は抵抗
、１はトランジスタＱ７〜Ｑ９による周知構成のカレン
トミラー回路、２゜は電流出力（基準電流）の出力端子
である。

エミッタ接地接続となされているトランジスタＱ１は、
それのベースがトランジスタＱ５のベースとトランジス
タＱ２のコレクタ及びトランジスタＱ３のエミッタとに
接続されており、また、トランジスタＱ１のコレクタは
トランジスタＱ２のベースとトランジスタＱ４のエミッ
タとに接続されている。

前記したトランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ１を介し
て接地されており、また、前記したトランジスタＱ５の
エミッタは接地されている。また、前記したトランジス
タＱ３のコレクタは、カレントミラー回路１における入
力端、すなわち、カレントミラー回路１におけるトラン
ジスタＱ７のコレクタとトランジスタＱ９のベースとの
接続端に接続されている。

前記のトランジスタＱ３のベースが、ベースとコレクタ
とに接続されているトランジスタＱ４のコレクタは、前
記したカレントミラー回路１の出力端、すなわち、カレ
ントミラー回路１におけるトランジスタＱ９のコレクタ
に接続されている。

前記したトランジスタＱ４のベースに対してベースが接
続されているトランジスタＱ６は、それのエミッタが抵
抗Ｒ２を介して接地されており。

また、トランジスタＱ５．Ｑ６のコレクタは電流出力端
子（電流吸込端子）２に接続されている。

次に、前記のように構成された本発明の基準電流源の構
成原理と動作原理とについて説明する。

まず、トランジスタＱ２．Ｑ３に流れる電流を工２とし
、トランジスタＱ　１．　Ｑ４に流れる電流を工１とし
、またトランジスタＱ１〜Ｑ４のベース・エミッタ間電
圧をｖＢＥＩ〜ｖＢＨ４とすると、抵抗Ｒ１に生じる電
圧降下は次の（１）式で示される。

Ｉ　２−Ｒｌ＝（ｖＢＥ！ｌ−ｖＢＦ４）＋（ｖＢＦ３
−ｖＢＦ２）・・・（１） ここで、トランジスタＱ４のエミッタ面積をトランジス
タＱ１のエミッタ面積のＮ１倍とし、また、トランジス
タＱ２のエミッタ面積をトランジスタＱ３のエミッタ面
積のＮ２倍とすると、前記した（１０）式中に示されて
いる各トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＢＨの
差電圧は、各トランジスタのエミッタの面積比に従って
決定されることから、前記した（１）式は次の（２）式
で示されるものとなる。

■’　ＢＥＩ　−ｖＢＥ４＝　ＶＴ　Ｑ　ｎＮ　１）・
・・・・・（２） ｖＢＦ３−　ｖＩＩＥ２＝　ＶＴ　Ｑ　ｎＮ２（ただし
、ＶＴはＶＴ＝ＫＴ／ｑで示される熱電圧である） 電流工２は前記した（１）、　（２）式より、ｌ２＝（
ＶＴ／Ｒ１）Ｑｎ（ＮＩＸＮ２）＝（ＶＴ／Ｒ１）ｎｎ
Ｎ　　−・・・・・”・・（３）（ただし、Ｎ＝ＮＩＸ
Ｎ２　、Ｎ　）Ｌ）前記の（３）式で表わされる。

さて、トランジスタＱ７〜Ｑ９からなり、ミラー比がＭ
であるような周知構成のカレントミラー回路１に電流工
２が入力すると、カレントミラー回路１からは、Ｉｌ＝
Ｍ−Ｉ２の出力電流工１が出力されるが、今、カレント
ミラー回路１のミラー比Ｍを１とすれば、カレントミラ
ー回路１の人、出力電流ＩＩ、Ｉ２は１１＝Ｉ２となり
、すべてのトランジスタに同一の電流Ｉ２が流れる。

一方、トランジスタＱ６に流れる電流工３は、トランジ
スタＱｌ、Ｑ３．Ｑ６のベース・エミッタ間電圧ｖＢＥ
Ｉ、　ｖＢＦ３．　ｖＢＦ６が略々等しいとして、ｖＲ
ＥＩ　＝　ｖＢＥ３＝　ＶＢＥ６Ｅ　ｖＢＦ　トおくと
、次の（４）式によって示されるものになる。

ｌ３＝ｖＩＩＥ／Ｒ２−・−−−−（４）それで、トラ
ンジスタＱ５に流れる電流ｌ２（＝Ｉ１）と、トランジ
スタＱ６に流れる電流工３とが加算された電流出力Ｉｏ
は、前記の（３）、（４）式から次の（５）式で示され
るものになる。

Ｉｏ＝（ｖＢＥ／Ｒ２）＋（ＶＴ／Ｒ１）ＱｎＮ　−（
５）前記した（５）式に示されているように、第１図示
の基準電流源からの電流出力ＩＯは、トランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧ｖＢＥと、熱電圧７丁と、抵抗Ｒ
１，Ｒ２と、トランジスタ間のエミッタの面積比Ｎとに
よって決定されるから、基準電流源の電流出力Ｉｏの温
度特性は、負の温度係数を有する前記したトランジスタ
のベース・エミッタ間電圧ｖＢＥと、正の温度特性を有
する熱電圧ＶＴと、正の温度特性を有する抵抗Ｒ１，Ｒ
２（一般の拡散抵抗は正の温度係数を有している）とに
依存しており、したがって、抵抗比Ｒ２／Ｒ１及びトラ
ンジスタのエミツタ面積比Ｎを適当に選択することによ
り電流出力Ｉｏの温度係数を所定の値にすることができ
、また、＠流出力Ｉｏを温度の変化によっても変化する
ことがないようにすることもできる。

また、本発明の基準電流源においては、各トランジスタ
に流れる電流が電源電圧とは無関係に同一であるから、
電流源の温度特性や電源電圧変動の影響によっても基準
電流が変動するようなことは起こらない。

これまでの実施例の説明は、カレントミラー回路１のミ
ラー比Ｍが１の場合についてのものであったが、カレン
トミラー回ｔｓ１のミラー比Ｍを１−以外にして本発明
が実施されてもよいことは勿論である。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなように本発明
の基準電流源は、エミッタ接地の第１のトランジスタと
、第１のトランジスタのベースにコレクタが接続されて
いるとともに、第１のトランジスタのコレクタにベース
が接続されており、エミッタが第１の抵抗を介して接地
されている第２のトランジスタと、第２のトランジスタ
のコレクタにエミッタが接続された第３のトランジスタ
と、第３のトランジスタのベースにベースとコレクタと
が共通接続され、エミッタが第１のトランジスタのコレ
クタと第２のトランジスタのベースとに接続されている
第４のトランジスタと、入力端子が第３のトランジスタ
のコレクタに接続され。

出力端子が第４のトランジスタのコレクタに接続されて
いるカレン１−ミラー回路と、前記した第１のトランジ
スタのベースにベースが接続されているとともに、エミ
ッタが接地されている第５のトランジスタと、前記した
第４のトランジスタにベースが接続されているとともに
、エミッタが第２の抵抗を介して接地されている＠６の
１〜ランジスタとを備え、また、第４のトランジスタと
して。

それのエミッタ面積が第１のトランジスタのエミッタ面
積のＮ１倍のものを用いるとともに、第２のトランジス
タとして、それのエミッタ面積が第３のトランジスタの
エミッタ面積のＮ２倍（ただし。

Ｎ１ｘＮ２　）１）のものを用い、前記した第５のトラ
ンジスタのコレクタ電流と、第６のコレクタ電流との加
算された電流を出力するようにした基準電流源であるか
ら、各トランジスタに流れる電流が電源電圧とは無関係
に同一となされ、また、抵抗比Ｒ２／ＲＬ及びトランジ
スタのエミツタ面積比Ｎを適当に選択することにより電
流出力を所定の温度特性または電流出力の温度係数を零
に設定することも容易であって、この本発明によれば既
述した従来例の場合のように温度変化や電源電圧変動の
影響によって基準電流が変動するようなことの起こらな
いバラツキの少ない安定で高精度な基準電流源を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基準電流源の一実施例の回路図、第２
図及び第３図は従来の基準電流源の構成例を示す回路図
である。 Ｑ１〜Ｑ９．　Ｑ　ａ−Ｑ　ｄ　・＝　トランジスタ、
　Ｒ１，Ｒ２、Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒａ　、　Ｒｂ−抵抗
、１−・・カレントミラー回路、２・・・出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エミッタ接地の第１のトランジスタと、第１のトランジ
   スタのベースにコレクタが接続されているとともに、第
   １のトランジスタのコレクタにベースが接続されており
   、エミッタが第１の抵抗を介して接地されている第２の
   トランジスタと、第２のトランジスタのコレクタにエミ
   ッタが接続された第３のトランジスタと、第３のトラン
   ジスタのベースにベースとコレクタとが共通接続され、
   エミッタが第１のトランジスタのコレクタと第２のトラ
   ンジスタのベースとに接続されている第４のトランジス
   タと、入力端子が第３のトランジスタのコレクタに接続
   され、出力端子が第４のトランジスタのコレクタに接続
   されているカレントミラー回路と、前記した第１のトラ
   ンジスタのベースにベースが接続されているとともに、
   エミッタが接地されている第５のトランジスタと、前記
   した第４のトランジスタにベースが接続されているとと
   もに、エミッタが第２の抵抗を介して接地されている第
   ６のトランジスタとを備え、また、第４のトランジスタ
   として、それのエミッタ面積が第１のトランジスタのエ
   ミッタ面積のＮ１倍のものを用いるとともに、第２のト
   ランジスタとして、それのエミッタ面積が第３のトラン
   ジスタのエミッタ面積のＮ２倍（ただし、Ｎ１×Ｎ２＞
   １）のものを用い、前記した第５のトランジスタのコレ
   クタ電流と、第６のコレクタ電流との加算された電流を
   出力するようにした基準電流源