KR20060041421A - Current source circuit independent of temperature - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도특성을 보상하는 회로를 추가함으로써 온도변화에도 일정한 전류를 공급할 수 있는 전류원 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a current source circuit capable of supplying a constant current even with temperature changes by adding a circuit that compensates for temperature characteristics.

본 발명에 따른 온도 독립 전류원 회로는, 전압 신호를 입력하는 독립 전원부; 상기 독립 전원부로부터 입력된 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 전압 전류 변환부; 상기 전압 전류 변환부로부터 전류 신호를 수신하여 온도에 따라 상승하는 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 전류 생성부; 상기 전압 전류 변화부로부터 전류 신호를 수신하여 온도에 따라 감소하는 제2 바이어스 전류를 생성하는 제2 전류 생성부; 및 상기 제1 전류 생성부 및 제2 전류 생성부로부터 수신한 바이어스 전류를 합성하여 출력하는 전류 합성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A temperature independent current source circuit according to the present invention includes an independent power supply unit for inputting a voltage signal; A voltage current converting unit converting the voltage signal input from the independent power supply unit into a current signal; A first current generator configured to receive a current signal from the voltage current converter and generate a first bias current rising according to a temperature; A second current generator configured to receive a current signal from the voltage current changer to generate a second bias current that decreases with temperature; And a current combiner configured to synthesize and output a bias current received from the first current generator and the second current generator.

온도 독립, 전류원, 전류 미러Temperature Independent, Current Source, Current Mirror

Description

온도독립 전류원 회로{Current source circuit independent of temperature}Current source circuit independent of temperature

도1은 종래의 전류원 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional current source circuit.

도2는 종래 전류원 회로에 대한 회로도이다.2 is a circuit diagram of a conventional current source circuit.

도3은 본 발명에 따른 온도 독립 전류원 회로의 블록도를 나타낸다.Figure 3 shows a block diagram of a temperature independent current source circuit according to the present invention.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 독립 전류원 회로의 회로도를 나타낸다.Figure 4 shows a circuit diagram of a temperature independent current source circuit according to an embodiment of the present invention.

도5a 및 도5b는 제1 전류 생성부에 의한 제2 바이어스 전류의 보상 동작을 설명하는 도면이다.5A and 5B illustrate a compensation operation of the second bias current by the first current generator.

도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 효과를 나타낸다.6a and 6b show the effect of the present invention.

※ 도면의 주요 부분의 부호 설명 ※※ Explanation of main parts of drawing ※

31 : 독립전원부 32 : 전압 전류 변환부31: independent power supply unit 32: voltage current conversion unit

33 : 제1 전류 생성부 34 : 제2 전류 생성부33: first current generator 34: second current generator

35 : 전류 합성부35: current synthesizer

본 발명은 온도변화에 독립적인 전류원 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a current source circuit independent of temperature change.

보다 구체적으로, 본 발명은 온도특성을 보상하는 회로를 추가함으로써 온도변화에도 일정한 전류를 공급할 수 있는 전류원 회로에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a current source circuit capable of supplying a constant current even with temperature changes by adding a circuit that compensates for temperature characteristics.

연산 증폭기의 다양한 응용분야에서 낮은 전력 소모와 온도특성에도 일정한 전류 공급은 항상 연산 증폭기의 중요한 평가 항목이다. 특히 온도변화가 큰 환셩에서 구동되는 IC의 경우 온도변화에 독립적인 고성능의 바이어스 회로가 필요하다. 일반적으로 온도변화에 독립적인 전압 바이어스 회로는 소위 BGR(Gandgap Reference) 형태의 전압회로를 사용하고, 전류 바이어스 회로는 전압 바이어스 회로의 고정전압을 전류형태로 변환하여 사용하였다. In various applications of op amps, constant current supply, even with low power dissipation and temperature characteristics, is always an important evaluation item for op amps. In particular, ICs that operate in environments with large temperature changes require high-performance bias circuits that are independent of temperature changes. In general, a voltage bias circuit independent of temperature change uses a so-called BGR (Gandgap Reference) type voltage circuit, and the current bias circuit converts a fixed voltage of the voltage bias circuit into a current type.

그러나, 이러한 소위 BGR 등의 독립 전류원으로부터의 전압을 전류로 변환하는 전류-전압변환회로는 저항값 변화에 의해 온도특성이 열화되는 단점이 있었다. However, such a current-voltage conversion circuit for converting a voltage from an independent current source such as BGR into a current has a disadvantage in that the temperature characteristic is deteriorated by a change in resistance value.

도1은 종래의 전류원 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional current source circuit.

독립전원부(11)는 주위 온도 변화에 독립적인 전압 신호를 제공한다. 전압 전류 변환부(12)는 독립전원부(12)로부터 수신한 전압 신호를 전류 신호 변환하고, 전류 신호는 전류 미러(13)를 통해 Ibias로 출력된다.The independent power supply unit 11 provides a voltage signal independent of the ambient temperature change. The voltage current converter 12 converts the voltage signal received from the independent power supply 12 into a current signal, and the current signal is output as I bias through the current mirror 13.

도2는 도1의 종래의 전류원 회로의 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram of the conventional current source circuit of FIG.

독립전원부(11)에서 일정 전압(VB)이 공급된다. 전압 전류 변환부(12)는 연산 증폭기(Amp)와 트랜지스터(Q1)로 구성된다. 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력단 에 인가된 전압이 Q1의 게이트 입력에 인가되어 Q1이 도통되고, Q2도 도통되어 전류(Iref)가 흐른다. Q2 및 Q3은 전류 미러(13)를 구성한다. Q2에 흐르는 전류는 Q3에 Ibias로 나타난다.A constant voltage V B is supplied from the independent power supply unit 11. The voltage current converter 12 is composed of an operational amplifier Amp and a transistor Q1. The voltage applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier Amp is applied to the gate input of Q1 to conduct Q1 and to conduct Q2 so that the current Iref flows. Q2 and Q3 constitute the current mirror 13. The current flowing in Q2 appears as an I bias in Q3.

이 때, Q2에 발생하는 전류(Iref) 다음과 같다.At this time, the current I ref generated in Q2 is as follows.

Iref = VB / RE I ref = V B / R E

주위의 온도가 상승하면 저항값(RE)이 하강하여 Iref가 감소한다. 결과적으로, 주위 온도가 상승하게 되면 Ibias가 감소하게 되어, 주위 온도에 따라 공급되는 전류가 변화하게 되므로, 전류원의 온도특성이 열화된다.If the ambient temperature rises, the resistance value RE falls and Iref decreases. As a result, when the ambient temperature rises, the I bias decreases, and the current supplied according to the ambient temperature changes, so that the temperature characteristics of the current source deteriorate.

주위 온도 변화에 따라 온도 특성이 일정한 전류를 공급하는 전류원 회로가 요구된다.There is a need for a current source circuit that supplies a current with constant temperature characteristics in response to changes in ambient temperature.

본 발명은 주위 온도 변화에도 일정한 전류를 공급할 수 있는 전류원 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a current source circuit capable of supplying a constant current even with changes in ambient temperature.

본 발명에 따른 온도 독립 전류원 회로는, 전압 신호를 입력하는 독립 전원부; 상기 독립 전원부로부터 입력된 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 전압 전류 변환부; 상기 전압 전류 변환부로부터 전류 신호를 수신하여 온도에 따라 상승하는 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 전류 생성부; 상기 전압 전류 변화부로부터 전류 신호를 수신하여 온도에 따라 감소하는 제2 바이어스 전류를 생성하는 제2 전류 생성부; 및 상기 제1 전류 생성부 및 제2 전류 생성부로부터 수신한 바이어스 전류를 합성하여 출력하는 전류 합성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A temperature independent current source circuit according to the present invention includes an independent power supply unit for inputting a voltage signal; A voltage current converting unit converting the voltage signal input from the independent power supply unit into a current signal; A first current generator configured to receive a current signal from the voltage current converter and generate a first bias current rising according to a temperature; A second current generator configured to receive a current signal from the voltage current changer to generate a second bias current that decreases with temperature; And a current combiner configured to synthesize and output a bias current received from the first current generator and the second current generator.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도3은 본 발명에 따른 온도 독립 전류원 회로의 블록도를 나타낸다. 독립전원부(31)에 의해 전압 신호가 제공되고, 전압 전류 변환부(32)는 제공된 전압 신호를 전류 신호로 변환한다. 제1 전류 생성부(33)는 온도 변화에 따라 상승하는 제1 바이어스 전류를 생성하고, 제2 전류 생성부(34)는 온도 변화에 따라 감소하는 제2 바이어스 전류를 생성한다. 전류 합성부(35)는 제1 바이어스 전류와 제2 바이어스 전류를 합하여 Ibias 전류로 출력한다.Figure 3 shows a block diagram of a temperature independent current source circuit according to the present invention. The voltage signal is provided by the independent power supply unit 31, and the voltage current converter 32 converts the provided voltage signal into a current signal. The first current generator 33 generates a first bias current that rises according to the temperature change, and the second current generator 34 generates a second bias current that decreases with the temperature change. The current combiner 35 adds the first bias current and the second bias current and outputs the I bias current.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 독립 전류원 회로의 회로도를 나타낸다.Figure 4 shows a circuit diagram of a temperature independent current source circuit according to an embodiment of the present invention.

독립 전원부(31)는 온도에 무관한 임의의 전압 신호 공급원으로 구성될 수 있다. 전압 전류 변환부는 트랜지스터(Q1,Q2,Q3) 및 저항(RE1)으로 구성된다. 독립 전원부(31)로부터 공급된 전압 신호가 Q1을 도통시키고, Q2에 전류가 흐르고, Q2와 Q3으로 구성된 전류 미러에 의해 Q3에는 Iref가 흐른다. 결과적으로, 독립 전원부(31)에 의해 입력된 전압 신호는 전압 전류 변환부(32)에 의해 전류 신호 Iref로 변환된다.The independent power supply 31 can be composed of any voltage signal source independent of temperature. The voltage current converter includes transistors Q1, Q2, and Q3 and a resistor RE1. The voltage signal supplied from the independent power supply unit 31 conducts Q1, current flows in Q2, and Iref flows in Q3 by the current mirror composed of Q2 and Q3. As a result, the voltage signal input by the independent power supply unit 31 is converted into the current signal Iref by the voltage current converter 32.

Iref는 RE1에 걸리는 전압에 의해 발생하는데, 온도가 상승하면 RE1 값이 작 아지므로, Iref도 작아진다. Iref is generated by the voltage across RE1. As the temperature rises, the value of RE1 decreases, so that Iref also decreases.

Iref는 Q1과 Q2의 전류 미러로 구성되는 제2 전류 생성부(43)에 의해 제2 바이어스 전류(Ibias2)로 나타난다. 결과적으로 온도 상승에 따라 Ibias2는 감소한다. Iref is represented as a second bias current I bias2 by the second current generator 43 composed of current mirrors of Q1 and Q2. As a result, I bias2 decreases with increasing temperature.

제1 전류 생성부(33)는 Q5,Q6 및 RE3으로 구성된다. Q5의 게이트 입력단의 전압을 Vx라 하고, Q4,Q5,Q6의 베이스-이미터간 전압을 각각 Vbe4, Vbe5, Vbe6이라 하면, The first current generator 33 is composed of Q5, Q6 and RE3. If the voltage at the gate input of Q5 is Vx, and the base-emitter voltages of Q4, Q5, and Q6 are Vbe4, Vbe5, and Vbe6, respectively,

Vx = Vbe4 + Vbe5이고,Vx = Vbe4 + Vbe5,

제1 바이어스 전류(Ibias1)는,The first bias current I bias1 is

Ibias1 = (Vbe4+Vbe5-Vbe6) / RE3I bias1 = (Vbe4 + Vbe5-Vbe6) / RE3

이 된다.Becomes

여기서, Vbe4≒Vbe5≒Vbe6 이므로,Where Vbe4 ≒ Vbe5 ≒ Vbe6,

Ibias1 = Vbe6 / RE3I bias1 = Vbe6 / RE3

이 된다.Becomes

회로 동작에 따라, 온도가 상승하면, 저항값 RE3은 하강하므로, 결과적으로 Ibias1은 증가한다.According to the circuit operation, when the temperature rises, the resistance value RE3 falls, and as a result, I bias1 increases.

Q5는 제1 바이어스 전류를 생성하는 역할을 하는 이외에 제2 전류 생성부 (34)에 의해 발생되는 제2 바이어스 전류를 보상하는 역할도 한다. 도5a 및 도5b는 Q5의 역할을 설명하는 도면이다.In addition to generating the first bias current, Q5 also serves to compensate for the second bias current generated by the second current generator 34. 5A and 5B illustrate the role of Q5.

도5a 및 도5b는 각각 Q4와 Q7로 구성되는 전류 미러에서 Q5가 없는 경우와 있는 경우를 나타낸다.5A and 5B show a case where there is no Q5 in the current mirror composed of Q4 and Q7, respectively.

도5a와 같이 Q5가 없는 경우에, 이상적으로는 Q4에 흐르는 전류 Iref와 동일한 크기의 IE가 Q7에 흘러야 하지만 실제적으로는, In the case where there is no Q5 as shown in FIG. 5A, ideally, I E having the same magnitude as the current Iref flowing in Q4 should flow in Q7.

Iref = IE + 2IB I ref = I E + 2 I B

가 된다.Becomes

즉, Q4에는 Q7보다 2IB 만큼의 전류가 더 흐르게 된다. 여기서 IB는 Q4와 Q7의 베이스 단자 전류이다. That is, QI flows by 2 I B more than Q7. Where I B is the base terminal current of Q4 and Q7.

도5b와 같이 Q5가 존재하는 경우에는, Q5의 증폭계수를 β라 하면,In the case where Q5 is present as shown in Fig. 5B, amplification coefficient of Q5 is β,

Iref = IE + 2IB/βI ref = I E + 2I B / β

가 되는데, 2IB << β이므로,Becomes 2I B << β,

Iref ≒ IE I ref ≒ I E

이 된다.Becomes

전류 합성부(35)는 Q3 및 Q4로 구성되는 전류 미러이다. 제1 바이어스 전류 및 제2 바이어스 전류는 전류 합성부(35)에 의해 Ibias로 출력된다. The current combiner 35 is a current mirror composed of Q3 and Q4. The first bias current and the second bias current are output as I bias by the current combiner 35.

결과적으로, 위와 같은 구성에 의해, 온도가 상승함에 따라 제1 바이어스 전류는 증가하고 제2 바이어스 전류는 감소하므로, Ibias 전류는 온도 상승에 따라 일정하게 된다.As a result, with the above configuration, since the first bias current increases and the second bias current decreases as the temperature rises, the I bias current becomes constant as the temperature rises.

도6a는 본 발명에 따른 온도 독립 전류원 회로에 있어서, 온도 변화에 따른 제1 바이어스 전류(61) 및 제2 바이어스 전류(62)의 크기 변화를 나타내고, 도6b는 바이어스 전류(63)의 크기 변화를 나타낸다. 온도가 증가하여도 바이어스 전류 (Ibias)가 소정 값 이하로 제한되는 것을 알 수 있다.FIG. 6A shows the magnitude change of the first bias current 61 and the second bias current 62 according to the temperature change in the temperature independent current source circuit according to the present invention, and FIG. 6B shows the magnitude change of the bias current 63. Indicates. It can be seen that even when the temperature increases, the bias current I bias is limited to a predetermined value or less.

본 발명은 동작에 따라 주위 온도 변화가 증가하여도 일정한 전류를 공급할 수 있는 전류원 회로를 제공할 수 있다.

The present invention can provide a current source circuit capable of supplying a constant current even if the ambient temperature change increases with operation.

Claims (2)

전압 신호를 입력하는 독립 전원부;An independent power supply unit for inputting a voltage signal; 상기 독립 전원부로부터 입력된 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 전압 전류 변환부;A voltage current converting unit converting the voltage signal input from the independent power supply unit into a current signal; 상기 전압 전류 변환부로부터 전류 신호를 수신하여 온도에 따라 상승하는 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 전류 생성부;A first current generator configured to receive a current signal from the voltage current converter and generate a first bias current rising according to a temperature; 상기 전압 전류 변화부로부터 전류 신호를 수신하여 온도에 따라 감소하는 제2 바이어스 전류를 생성하는 제2 전류 생성부; 및A second current generator configured to receive a current signal from the voltage current changer to generate a second bias current that decreases with temperature; And 상기 제1 전류 생성부 및 제2 전류 생성부로부터 수신한 바이어스 전류를 합성하여 출력하는 전류 합성부;A current synthesizer for synthesizing and outputting a bias current received from the first current generator and the second current generator; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도독립 전류원 회로.Temperature independent current source circuit comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 전류 생성부는 상기 제2 전류 생성부의 제2 바이어스 전류를 보상하는 것을 특징으로 하는 온도독립 전류원 회로.And the first current generator compensates for the second bias current of the second current generator.
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