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JPH071471B2 - 定電流回路 - Google Patents
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JPH071471B2 - 定電流回路 - Google Patents

定電流回路

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JPH071471B2
JPH071471B2 JP63243183A JP24318388A JPH071471B2 JP H071471 B2 JPH071471 B2 JP H071471B2 JP 63243183 A JP63243183 A JP 63243183A JP 24318388 A JP24318388 A JP 24318388A JP H071471 B2 JPH071471 B2 JP H071471B2
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emitter
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はいわゆるバンドギャップタイプの定電流回路に
関する。
<従来の技術> 定電流源として従来から使用されている回路の1つに、
第3図に示す回路がある。この回路においては、トラン
ジスタQ16に流れる電流値に等しい定電流の供給源とし
て動作するトランジスタQ14、15を介して、トランジス
タQ12、11のコレクターに電流を流しているので、双方
のトランジスタQ12、11には同じ値のコレクター電流が
流れる。しかしトランジスタQ12のエミッターの大きさ
はトランジスタQ11のエミッターより大きく形成されて
いて、トランジスタQ12のエミッターの大きさのQ11のそ
れに対する比率をM(M>1)とすると、トランジスタ
Q12のベースエミッター間の電圧とQ11のそれとの間には (KT/q)×ln M によって示される電圧の差異が発生する(Kはボルツマ
ン定数、Tは絶対温度、q電子の電荷を示す)。
その結果、トランジスタQ14、Q15のコレクター電流をI1
1とし、抵抗R1の値をr11とすると (KT/q)×ln M=I11×r11 なる関係が成立するように、トランジスタQ13のコレク
ターに流れる電流の制御が行われる。そのため、トラン
ジスタQ17は、そのコレクター出力が、上記関係を満足
する電流値I11の出力を行う定電流源となるように動作
する。
<発明が解決しようとする課題> 上記回路の出力となる定電流の値は、K、T、qが定数
であるため、トランジスタQ11、12のエミッターの大き
さの比率Mと抵抗R11の値r11によって一義的に決まるの
であるが、抵抗R11に流れる電流を詳細に検討すると、
その値は、トランジスタQ14に流れる電流からトランジ
スタQ11のベースに流れる電流を減じた値となる。
つまりトランジスタQ17の出力電流の値(この値はトラ
ンジスタQ14に流れる電流値I11に等しい)は、KT/qをA
で示すと A×ln M=(I11−IB11)×r11 の関係を満足する値となる(IB11はトランジスタQ11に
流れるベース電流を示す)。この式を式とする。
一方ベース電流IB11の値は、トランジスタQ11の電流増
幅率をhfe9で示すと I11/hfe9 ・・・ として示される(トランジスタQ14のコレクター電流とQ
15のコレクター電流は等しい)。
上記の式に式を代入すると式は A×ln M=I11(1-1/hfe9)×r11 として示される。つまり I11=、A×ln M/((1-1/hfe9)×r11) となる(上記式を式とする)。
一方、ICの製造時においては、2つのトランジスタのエ
ミッターの大きさの比率および抵抗値の制御は極めて正
確に行うことが可能になっているが、電流増幅率の制御
は不充分にしか行うことができない。そのため、トラン
ジスタQ11の電流増幅率hfe9の値が、例えば100から200
の範囲にばらついたときには、トランジスタQ17の出力
電流値が式によって定まるため、その値がパーセント
に近いオーダーでばらつくという問題点があった。
本発明は上記課題を解決するため創案されたものであ
り、その目的は、トランジスタの電流増幅率のばらつき
の出力電流の値に対する影響を減少させることのできる
定電流回路を提供することにある。
<課題を解決するための手段> 本発明に係る定電流回路は、エミッタ接地されたNPN型
の第1のトランジスタと、エミッタの大きさが第1のト
ランジスタのn倍であり、コレクタがベース及び第1の
トランジスタのベースに接続される一方、エミッタが基
準抵抗を介して接地されたNPN型の第2のトランジスタ
とからなる第1のカレントミラーと、 エミッタが抵抗を介して接地されており、ベースが第1
のトランジスタのコレクタに接続されたNPN型の第5の
トランジスタと、 第5のトランジスタのコレクタ電流と等しい電流を生成
するとともに第1、第2のトランジスタのコレクタ及び
負荷に各々供給する回路であって、ベースがコレクタ及
び第5のトランジスタのコレクタに接続されたPNP型の
第6のトランジスタと、ベースが第6のトランジスタの
ベースに接続される一方、コレクタが第1のトランジス
タのコレクタに接続されたPNP型の第7のトランジスタ
と、ベースが第6のトランジスタのベースに接続される
一方、コレクタが第2のトランジスタのコレクタに接続
されたPNP型の第8のトランジスタと、ベースが第6の
トランジスタのベースに接続される一方、コレクタが前
記負荷に接続されたPNP型の第9のトランジスタとから
なる第2のカレントミラーと、 から構成された定電流回路を前提としており、 第1のカレントミラーにおける第2のトランジスタのコ
レクタをベース及び第1のトランジスタのベースに接続
する代わりに、 エミッタが第1、第2のトランジスタのベースに接続さ
れる一方、コレクタがベース及び第2、第8のトランジ
スタのコレクタに接続されるNPN型の第4のトランジス
タと、エミッタが第1、第2のトランジスタのベースに
接続され、ベースが第4のトランジスタのベースに接続
され、コレクタがプラス電源側に接続されたNPN型の第
3のトランジスタとからなる第3のカレントミラーを設
けたことを特徴としている。
<作用> 第3、第4のトランジスタとで第3のカレントミラーが
構成されているので、第3、第4のトランジスタの各エ
ミッタ電流は互いに等しくなる。このエミッタ電流の総
和が第1、第2のトランジスタの各ベース電流となり、
これらのベース電流により第1のカレントミラーが動作
する。
その結果、第1、第2のトランジスタの電流増幅率のば
らつきに関係なく、第2のトランジスタのエミッタ電
流、言い換えると、基準抵抗に流れる電流と第1のトラ
ンジスタのコレクタ電流とが略等しくなる。
<実施例> 第1図は本発明の一実施例の電気的構成を示す回路図で
ある。
エミッタ接地された第1のトランジスタQ1と、エミッタ
が抵抗R1(基準抵抗)を介して接地された第2のトラン
ジスタQ2とでカレントミラー(第1のカレントミラーに
相当する)が構成されている。
このカレントミラーの出力側には、抵抗R2を介してエミ
ッタ接地された第5のトランジスタQ5が接続されてい
る。
一方、トランジスタQ23(第6のトランジスタ)、Q21
(第7のトランジスタ)、Q22(第8のトランジス
タ)、Q24(第9のトランジスタ)とでカレントミラー
(第2のカレントミラーに相当する)が構成されてい
る。このカレントミラーは、第5のトランジスタQ5のコ
レクタ電流と等しい電流を生成し、第1、第2のトラン
ジスタQ1、Q2のコレクタ及び図外の負荷(トランジスタ
のQ24のコレクタ側に接続されている)に各々供給する
ようになっている。
また第3のトランジスタQ3と第4のトランジスタQ4とで
カレントミラー(第3のカレントミラーに相当する)が
構成されている。本願発明はこのカレントミラーを設け
た点に大きな特徴がある。以下、更に詳しく説明する。
図において、同一構成の4つのPNPトランジスタQ21〜Q2
4は、それぞれのエミッターが互いに接続されると共に
プラス電源Pに接続されており、それそれのベースは、
同様に互いに接続されると共に、トランジスタQ23のコ
レクターに接続されている。そしてトランジスタQ23の
コレクターは、そのエミッターが抵抗R2を介して接地さ
れた第5のトランジスタQ5のコレクターに接続されてい
る。
トランジスタQ21のコレクターは、そのエミッターが接
地された第1のトランジスタQ1のコレクターと、第5の
トランジスタQ5のベースに導かれている。
トランジスタQ22のコレクターは、抵抗R1を介してその
エミッターが接地された第2のトランジスタQ2のコレク
ターと、第4のトランジスタQ4のコレクターとに接続さ
れている。そして第4のトランジスタQ4のベースはそれ
自身のコレクターに接続されると共に、第3のトランジ
スタQ3のベースに接続されており、第3および第4のト
ランジスタQ3、Q4のエミッターは、共に第1および第2
のトランジスタQ1、Q2のベースに導かれている。そのた
め第1のトランジスタQ1と第2のトランジスタQ2とは、
そのベースが互いに接続された構成となっている。また
第3のトランジスタQ3のコレクターはプラス電源Pに接
続されている。
そして第1のトランジスタQ1と第2のトランジスタQ2の
構成については、第2のトランジスタQ2が、第1のトラ
ンジスタQ1と同一規模のエミッターの大きさを有するト
ランジスタを10個並列に接続した構成となっているの
で、第2のトランジスタQ2のエミッターの大きさは、第
1のトランジスタQ1のエミッターの10倍の大きさとなっ
ている。
また第1から第5の5つのトランジスタQ1〜Q5には、同
図に示すように、NPNトランジスタが用いられている。
以上の構成からなる本発明の一実施例の動作について以
下に説明する。
第2図は、主要部に流れる電流を示す説明図である。以
下においては必要に応じて第2図を参照しつつ説明を進
める。
トランジスタQ21、Q22は、トランジスタQ23に対するカ
レントミラーとして動作することから、それぞれのコレ
クターより流れ出す電流I1、I2の値は同一である。
またトランジスタQ22からの電流I2は、第2のトランジ
スタQ2のコレクターに流れる電流I14と、第4のトラン
ジスタQ4のコレクターに流れる電流I16と、第3および
第4のトランジスタQ3、Q4のベースに流れる電流I13と
の和にその値が等しい。
一方、第3のトランジスタQ3と第4のトランジスタQ4と
はカレントミラーを構成するることから I11=I16 となる。また第3のトランジスタQ3と第4のトランジス
タQ4との電流増幅率の差異を無視すると、それぞれのエ
ミッターが互いに接続されると共に、第1、第2のトラ
ンジスタQ1、Q2のベースに接続されていることから、そ
れぞれのエミッターに流れる電流I18、I19は I18=I19 となる。また第3のトランジスタQ3のエミッター電流I1
9は I19=I11+I17 であり、第4のトランジスタQ4のエミッターに流れる電
流I18は I18=I16+I13−I17 となる。
第1のトランジスタQ1の電流増幅率をhfe1とすると hfe1×I19=I21 となる。また第3のトランジスタQ3の電流増幅率をhfe3
とすると I17×hfe3=I19 となる。つまり第3のトランジスタQ3のベースに流れる
電流I17は I17=I21/(hef1×hfe3) となる。そのため第2のトランジスタQ2のエミッターに
流れる電流I15は I15 =I2−I17 =I2−I21/(hef1×hfe3) となる。
一方、第1のトランジスタQ1のエミッターに流れる電流
I22は I22=I1−I20+I19 となるが I1=15が常に成立するため、第1のトランジスタQ1と第
5のトランジスタQ5の電流増幅率の差異を無視すると I19=I20 となる。そのため I22=I1 となる。
以上説明した値の電流が第2のトランジスタQ2のエミッ
ターと第1のトランジスタQ1のエミッターとに流れる。
一方、トランジスタの物理的性質から、コレクターに流
れる電流をIC、逆方向飽和コレクター電流をIO、ボルツ
マン定数をK、絶対温度をT、電荷の値をqとし、ベー
スとエミッターとの間に発生する電圧をVBEとすると VBE=(K+T/q)×ln(IC/IO) なる関係が成立する。
そのため、第1のトランジスタQ1のベースエミッター間
に発生する電圧と、第1のトランジスタQ1のエミッター
に比して10倍の大きさに形成されたエミッターを有する
第2のトランジスタQ2のベースエミッター間に発生する
電圧とには (K×T/q)×ln10 なる差異が生じる。
この差異の電圧が、抵抗R1の両端に発生する電圧に等し
くなるように第2のトランジスタQ2に流れる電流が変化
するが、第1のトランジスタQ1と第2のトランジスタQ2
とには、トランジスタQ21、Q22により等しい電流が流れ
る構成となっているため、第2のトランジスタQ2に流れ
る電流の変化は第1のトランジスタQ1に流れる電流を変
化させ、第5のトランジスタQ5のベースに流れる電流に
変化を生じさせる。
その結果、第5のトランジスタQ5に流れるコレクター電
流が変化して、第1、第2、第5のトランジスタQ1、Q
2、Q5に流れる電流が等しくなったところでバランスす
る。
つまりトランジスタQ21、Q22に流れる電流の値は、抵抗
R1の両端に発生する電圧によって決定される構成となっ
ている。そのため、トランジスタQ21、Q22と同様のカレ
ントミラーの動作を行うトランジスタQ24の出力の電流
値も、抵抗R1の両端の電圧により決定される。
上記のように、定電流源となるトランジスタQ24の出力
電流値を決定する抵抗R1に流れる電流について検討する
と、その電流I15は I2−I21/(hfe1×hfe3) となっていて I21/(hfe1×hfe3) によっで示される電流値は極めて微小な電流となってお
り、電流増幅率hfe1とhfe3のそれぞれが、値100から値2
00の間にばらついたとき、抵抗R1に流れる電流の変化量
は、I2とI21とがほぼ等しい値となっているため I2×(1−1/10000) の値から I2×(1−1/40000) の範囲にあり、そのばらつきは0.1%以下となってい
る。
なお本発明は上記実施例に限定されず、第1のトランジ
スタQ1と第2のトランジスタQ2のエミッターの大きさの
比率については10倍に限定されることなく、その他の倍
率として、例えば20倍等の比率とする構成が可能であ
る。
<発明の効果> 以上、本発明に係る定電流回路による場合、第1、第2
のトランジスタの電流増幅率のばらつきに関係なく、第
2のトランジスタのエミッタ電流、言い換えると、基準
抵抗に流れる電流と第1のトランジスタのコレクタ電流
とが略等しくなるような構成となっているので、第1、
第2のトランジスタの電流増幅率のばらつきの出力電流
の値に対する影響を小さくすることができる。しかも第
1、第2のトランジスタに流れる電流が等しい値となる
ため、定電流の動作がより安定した動作になるという効
果を併せ持つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の電気的構成を示す回路図、
第2図は、主要部に流れる電流を示す説明図、第3図は
従来の技術の電気的接続を示す回路図である。 Q1……第1のトランジスタ Q2……第2のトランジスタ Q3……第3のトランジスタ Q4……第4のトランジスタ Q5……第5のトランジスタ R1……抵抗 P……プラス電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エミッタ接地されたNPN型の第1のトラン
    ジスタと、エミッタの大きさが第1のトランジスタのn
    倍であり、コレクタがベース及び第1のトランジスタの
    ベースに接続される一方、エミッタが基準抵抗を介して
    接地されたNPN型の第2のトランジスタとからなる第1
    のカレントミラーと、 エミッタが抵抗を介して接地されており、ベースが第1
    のトランジスタのコレクタに接続されたNPN型の第5の
    トランジスタと、 第5のトランジスタのコレクタ電流と等しい電流を生成
    するとともに第1、第2のトランジスタのコレクタ及び
    負荷に各々供給する回路であって、ベースがコレクタ及
    び第5のトランジスタのコレクタに接続されたPNP型の
    第6のトランジスタと、ベースが第6のトランジスタの
    ベースに接続される一方、コレクタが第1のトランジス
    タのコレクタに接続されたPNP型の第7のトランジスタ
    と、ベースが第6のトランジスタのベースに接続される
    一方、コレクタが第2のトランジスタのコレクタに接続
    されたPNP型の第8のトランジスタと、ベースが第6の
    トランジスタのベースに接続される一方、コレクタが前
    記負荷に接続されたPNP型の第9のトランジスタとから
    なる第2のカレントミラーと、 から構成された定電流回路において、 第1のカレントミラーにおける第2のトランジスタのコ
    レクタをベース及び第1のトランジスタのベースに接続
    する代わりに、 エミッタが第1、第2のトランジスタのベースに接続さ
    れる一方、コレクタがベース及び第2、第8のトランジ
    スタのコレクタに接続されるNPN型の第4のトランジス
    タと、エミッタが第1、第2のトランジスタのベースに
    接続され、ベースが第4のトランジスタのベースに接続
    され、コレクタがプラス電源側に接続されたNPN型の第
    3のトランジスタとからなる第3のカレントミラーを設
    けたことを特徴とする定電流回路。
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