JP2740650B2 - Constant current generation circuit - Google Patents

Constant current generation circuit

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JP2740650B2 JP63154900A JP15490088A JP2740650B2 JP 2740650 B2 JP2740650 B2 JP 2740650B2 JP 63154900 A JP63154900 A JP 63154900A JP 15490088 A JP15490088 A JP 15490088A JP 2740650 B2 JP2740650 B2 JP 2740650B2
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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LSI内部で使用する定電流源に関するもので
あり、特に外部低電位電源近傍で定電流を発生するのに
有効な定電流発生回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant current source used inside an LSI, and particularly to a constant current generating circuit effective to generate a constant current near an external low potential power supply. About.

[従来の技術] 外部低電位電源(VEE=−5.2V)近傍で定電流を発生
する従来の定電流発生回路には例えば特願昭62−52080
に示されたものがある。これを第6図に示す。
[Prior Art] A conventional constant current generating circuit that generates a constant current near an external low-potential power supply (V EE = −5.2 V) is disclosed in Japanese Patent Application No. 62-52080.
There is what was shown in. This is shown in FIG.

第6図の定電流発生回路は、第1の定電流源1、MOS
カレントミラー回路2、およびバイポーラ・カレントミ
ラー回路3で構成される。
The constant current generating circuit shown in FIG.
It comprises a current mirror circuit 2 and a bipolar current mirror circuit 3.

第1の定電流源1では、抵抗R2と直列接続されたダイ
オードD1〜D3の一定の両端電圧がVEEとバイポーラトラ
ンジスタQ4のベースとの間に与えられることにより定電
流I0を発生している。定電流I0の電流値は、バイポーラ
トランジスタQ4のエミッタに接続された抵抗R1により調
整できる。
In the first constant current source 1, a constant voltage I 0 is supplied by applying a constant voltage between both ends of the diodes D 1 to D 3 connected in series with the resistor R 2 between V EE and the base of the bipolar transistor Q 4. Has occurred. The current value of the constant current I 0 can be adjusted by resistor R 1 connected to the emitter of the bipolar transistor Q 4.

カレントミラー回路は、例えば同一電源に結線された
入力,出力のトランジスタのゲート同志を接続し、また
入力トランジスタのゲートとドレインを接続するなどに
より、入力トランジスタに所要電流を流すに伴い出力ト
ランジスタの電流を所定電流に制御することを可能にす
るものである。
The current mirror circuit connects the gates of input and output transistors connected to the same power supply, and connects the gate and drain of the input transistor. Can be controlled to a predetermined current.

第6図におけるMOSカレントミラー回路2はMOSトラン
ジスタT2に流れる電流I0をMOSトランジスタT1に伝達
し、MOSトランジスタT1により定電流I1をバイポーラト
ランジスタQ1に供給する。
MOS current mirror circuit 2 in FIG. 6 will conduct current I 0 flowing through the MOS transistor T 2 to the MOS transistors T 1, supplies a constant current I 1 to the bipolar transistor Q 1 by MOS transistor T 1.

バイポーラ・カレントミラー回路3は、バイポーラト
ランジスタQ1に流れる電流I1をバイポーラトランジスタ
Q2に伝達し、バイポーラトランジスタQ2のコレクタより
定電流I2を発生する。
Bipolar current mirror circuit 3, a bipolar transistor the current I 1 flowing through the bipolar transistor Q 1
Transmitted to Q 2, it generates a constant current I 2 from the collector of the bipolar transistor Q 2.

しかし所定電流の定電流を得るのに好適な上記の定電
流回路にも次のような問題があり、その解決を要する課
題があった。
However, the above-described constant current circuit suitable for obtaining a constant current of a predetermined current also has the following problem, and there is a problem that needs to be solved.

[発明が解決しようとする課題] 上記の回路において、MOSカレントミラー回路を構成
するMOSトランジスタT1、T2の電流・電圧特性(ドレイ
ン電流対ドレイン電圧)が飽和領域において傾きを持つ
場合、MOSトランジスタT2のドレイン電圧V2がMOSトラン
ジスタT1のドレイン電圧V1より大きくなると、各MOSト
ランジスタのチャネル幅を等しくしても、MOSトランジ
スタT1に流れる電流I1がMOSトランジスタT2に流れる電
流I0に等しくならなくなり、所定電流による定電流源を
得るうえで不都合な問題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] In the above circuit, when the current-voltage characteristics (drain current vs. drain voltage) of the MOS transistors T 1 and T 2 constituting the MOS current mirror circuit have a slope in the saturation region, the MOS transistor When the drain voltage V 2 of the transistor T 2 is greater than the drain voltage V 1 of the MOS transistors T 1, even if equal channel widths of the MOS transistors, current flows I 1 flowing through the MOS transistor T 1 is a MOS transistor T 2 This is not equal to the current I 0, and there is an inconvenience in obtaining a constant current source with a predetermined current.

この問題はカレントミラー回路にMOSトランジスタを
用いた場合に限らない。
This problem is not limited to the case where MOS transistors are used in the current mirror circuit.

本発明はトランジスタのカレントミラー回路における
このような問題を解決し、変動の小さい定電流源を外部
低電源近傍で得る定電流発生回路を提供することを目的
とする。
It is an object of the present invention to solve such a problem in a current mirror circuit of a transistor and to provide a constant current generating circuit that obtains a constant current source with small fluctuation near an external low power supply.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明では、トランジス
タで構成したカレントミラー回路の入力に定電流源を接
続し、該カレントミラー回路の出力に定電流出力を供給
する定電流発生回路において、上記カレントミラー回路
の出力側トランジスタの電流出力部に直列に接続された
所定の負荷素子を介して定電流出力を得る構成とした。
ここで、出力側トランジスタの電流出力部とは例えば第
1図または第3図におけるドレイン電圧V1が発生する点
を示すもので、カレントミラー回路の出力と次段との接
続点を指す。
[Means for Solving the Problems] In the present invention for achieving the above object, a constant current source is connected to an input of a current mirror circuit composed of a transistor, and a constant current output is supplied to an output of the current mirror circuit. In the constant current generating circuit, a constant current output is obtained via a predetermined load element connected in series to the current output section of the output transistor of the current mirror circuit.
Here, the current output of the output-side transistor indicates a point where the drain voltage V 1 is generated in the first view or Figure 3 for instance, refers to the connection point between the output and the next-stage current mirror circuit.

負荷素子は、外部電源電圧の電圧変動や温度変動また
はその組合せ等に対応して所定の定電流出力を得るため
に抵抗やダイオード素子を用いるなど適宜選択し得る。
The load element can be appropriately selected, for example, using a resistor or a diode element in order to obtain a predetermined constant current output in response to a voltage fluctuation of an external power supply voltage, a temperature fluctuation, or a combination thereof.

[作 用] 本発明でトランジスタで構成したカレントミラー回路
の出力を負荷素子を介して出力することとしたことは、
カレントミラー回路の入力および出力トランジスタの電
圧・電流特性を同一条件に設定することを可能にするも
ので、したがってカレントミラー回路の入力電流を定電
流にすることで出力を所定電流の定電流にすることを可
能にするものである。
[Operation] In the present invention, the output of the current mirror circuit constituted by the transistor is output via the load element.
It is possible to set the voltage and current characteristics of the input and output transistors of the current mirror circuit under the same conditions. Therefore, by setting the input current of the current mirror circuit to a constant current, the output is set to a constant current of a predetermined current. Is what makes it possible.

負荷素子として、外部電源電圧の電圧変動や温度変動
またはその組合せ等に対応して所定の定電流出力を得る
ために抵抗やダイオード素子を用いるなど適宜選択する
ことにより所要の上記の設定が可能になる。
The required setting can be made by appropriately selecting a load element such as a resistor or a diode element in order to obtain a predetermined constant current output corresponding to a voltage fluctuation or a temperature fluctuation of an external power supply voltage or a combination thereof. Become.

[実施例] 第1図は外部低電位電源近傍で定電流を発生する定電
流発生回路への本発明の実施例であって、負荷素子を抵
抗R3で実現した回路である。
[Example] FIG. 1 is an embodiment of the present invention to the constant current generating circuit for generating a constant current with an external low potential power source near a circuit that realizes the load element by the resistance R 3.

第1の定電流源1、MOSカレントミラー回路2、およ
びバイポーラ・カレントミラー回路3からなる。
It comprises a first constant current source 1, a MOS current mirror circuit 2, and a bipolar current mirror circuit 3.

第1の定電流源1およびMOSカレントミラー回路2は
従来回路と同一回路であり、バイポーラトランジスタQ2
のコレクタがMOSトランジスタT1、T2のゲートおよびMOS
トランジスタT2のドレインに接続されている。MOSトラ
ンジスタT1のドレインは抵抗R3に接続され、抵抗R3を介
してバイポーラ・カレントミラー回路のバイポーラトラ
ンジスタQ1のコレクタに定電流I1′を供給している。バ
イポーラ・カレントミラー回路3も従来回路と同一回路
であり、バイポーラトランジスタQ1に流れる電流I1′を
バイポーラトランジスタQ2に伝達し、バイポーラトラン
ジスタQ2のコレクタより定電流I2′を発生している。
The first constant current source 1 and the MOS current mirror circuit 2 are the same circuit as the conventional circuit, and the bipolar transistor Q 2
Of the MOS transistors T 1 , T 2 and the MOS
It is connected to the drain of the transistor T 2. MOS drain of transistor T 1 is connected to the resistor R 3, through a resistor R 3 supplies a constant current I 1 'to the collector of the bipolar transistor to Q 1 bipolar current mirror circuit. Is the same circuit as the conventional circuit also bipolar current mirror circuit 3 'transmits the bipolar transistor Q 2, the constant current I 2 from the collector of the bipolar transistor Q 2' current I 1 flowing through the bipolar transistor Q 1 to generate I have.

第1図において本発明の動作説明を行なう。 The operation of the present invention will be described with reference to FIG.

以下では、バイポーラトランジスタQ1、Q2のエミッタ
面積が等しい場合について説明する。バイポーラトラン
ジスタのエミッタ面積が異なる場合は、供給電流はエミ
ッタ面積比に比例するため同様に説明できる。
Hereinafter, a case where the emitter areas of bipolar transistors Q 1 and Q 2 are equal will be described. If the emitter areas of the bipolar transistors are different, the same can be explained because the supply current is proportional to the emitter area ratio.

第1の定電流源1で定電流I0が発生すると、MOSカレ
ントミラー回路のダイオード接続されたMOSトランジス
タT2のドレイン電圧V2が、しきい値電圧近傍に設定され
る。このときMOSトランジスタT1のゲート電圧にも、MOS
トランジスタT2のゲート電圧が印加される。MOSトラン
ジスタT1のドレインには、抵抗R3が接続されているた
め、MOSトランジスタT1のドレイン電圧V1がMOSトランジ
スタT2のドレイン電圧V2と等しくなるように抵抗値を設
定すれば、MOSトランジスタT1に流れる電流I1′をMOSト
ランジスタT2に流れる電流I0に等しくすることができ
る。バイポーラトランジスタQ2に流れる電流I2′は、カ
レントミラー接続によりバイポーラトランジスタQ1に流
れる電流I1′に等しい電流を発生することができる。
When the first constant current I 0 in the constant current source 1 is generated, the drain voltage V 2 of the MOS transistor T 2 which is connected in a diode MOS current mirror circuit is set to the threshold voltage near. Also the gate voltage of the MOS transistor T 1 At this time, MOS
The gate voltage of the transistor T 2 is applied. The drain of the MOS transistors T 1, since the resistor R 3 is connected, by setting the resistance value as the drain voltage V 1 of the MOS transistor T 1 is equal to the drain voltage V 2 of the MOS transistor T 2, it can be equal to the current I 0 flowing through MOS transistor current I 1 flowing through the T 1 'to the MOS transistor T 2. Current I 2 ′ flowing in bipolar transistor Q 2 can generate a current equal to current I 1 ′ flowing in bipolar transistor Q 1 by current mirror connection.

第2図は抵抗R3を挿入した場合のMOSカレントミラー
回路の電流値の外部電源変動依存性を示したものであ
る。縦軸は、MOSカレントミラー回路の出力電流値I1
と入力電流値I0の誤差を示したものであり、横軸は、外
部電源電圧を示したものである。第2図よりMOSカレン
トミラー回路とバイポーラ・カレントミラー回路の間に
抵抗R3を挿入することにより、MOSカレントミラー回路
の電流伝達誤差を10%以下に抑えることができる。
Figure 2 shows the external power supply variation dependency of the current value of the MOS current mirror circuit in the case of a resistor R 3. The vertical axis represents the output current value I 1 ′ of the MOS current mirror circuit.
And shows the error of the input current value I 0 and the horizontal axis shows the external power supply voltage. By inserting a resistance R 3 between the MOS current mirror circuit and the bipolar current mirror circuit from Figure 2, the current transmission error of MOS current mirror circuits can be suppressed to 10% or less.

第3図は本発明の第2の実施例であって、温度変動に
よる定電流源の変動を抑えるために、負荷素子として直
列接続されたダイオードD4〜D5を接続した回路である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which is a circuit in which diodes D 4 to D 5 connected in series as load elements are connected in order to suppress fluctuations in the constant current source due to temperature fluctuations.

まず、温度が低温側に変動した場合を説明する。 First, a case where the temperature fluctuates to a lower temperature will be described.

第1の定電流源1の電流値I0は、ダイオードD1〜D3
接合電圧が大きくなるため増加する。定電流源I0が増加
すると、MOSカレントミラー回路のMOSトランジスタT2
ドレイン電圧およびMOSトランジスタT1、T2のゲート電
圧V2が負側に大きくなる。このとき、MOSトランジスタT
1のドレインに接続されたダイオードD4、D5の接合電圧
が大きくなるため、MOSトランジスタT1のドレイン電圧V
1の負電圧が小さくなり、MOSトランジスタT1に流れる電
流が抑制される。
First current value I 0 of the constant current source 1 increases the junction voltage of the diode D 1 to D 3 is increased. The constant current source I 0 is increased, the gate voltage V 2 of the drain voltage and the MOS transistors T 1, T 2 of the MOS transistor T 2 of the MOS current mirror circuit increases to the negative side. At this time, the MOS transistor T
Since the junction voltage of the diodes D 4 and D 5 connected to the drain of the MOS transistor T 1 increases, the drain voltage V
Negative voltage 1 is reduced, the current flowing through the MOS transistors T 1 can be suppressed.

つぎに、温度が高温側に変動した場合を説明する。 Next, a case where the temperature fluctuates to the high temperature side will be described.

第1の定電流源1の電流値I0は、ダイオードD1〜D3
接合電圧が小さくなるため減少する。定電流源I0が減少
すると、MOSカレントミラー回路のMOSトランジスタT2
ドレイン電圧およびMOSトランジスタT1、T2のゲート電
圧V2の負電圧小さくなる。このとき、MOSトランジスタT
1のドレインに接続されたダイオードD4、D5の接合電圧
が小さくなるため、MOSトランジスタT1のドレイン電圧V
1が負側に大きくなり、MOSトランジスタT1に流れるI1
が増加する。
First current value I 0 of the constant current source 1 is reduced since the junction voltage of the diode D 1 to D 3 is reduced. The constant current source I 0 is reduced, the negative voltage becomes smaller the MOS of the MOS transistor T 2 of the current mirror circuit the drain voltage and the MOS transistors T 1, T 2 of the gate voltage V 2. At this time, the MOS transistor T
Since the junction voltage of the diodes D 4 and D 5 connected to the drain of the MOS transistor T 1 decreases, the drain voltage V
1 increases to the negative side, and I 1 ′ flowing to the MOS transistor T 1
Increase.

第4図はMOSカレントミラー回路の電流値の温度変動
依存性を示したものである。縦軸は、MOSカレントミラ
ー回路の出力電流値I1′と入力電流値I0の誤差を示した
ものであり、縦軸は温度を示したものである。第4図よ
り、MOSカレントミラー回路とバイポーラ・カレントミ
ラー回路の間にダイオードを挿入することにより誤差が
小さくなり、温度変動によるMOSカレントミラー回路の
電流伝達特性を約5%以下に抑えられることがわかる。
また、ダイオードを挿入することにより、誤差が正の傾
きを持つことがわかる。これは、第1の定電流源I0が温
度の上昇とともに減少するため、カレントミラー電流
I1′が定電流を発生していることを意味している。
FIG. 4 shows the temperature variation dependence of the current value of the MOS current mirror circuit. The vertical axis indicates the error between the output current value I 1 ′ of the MOS current mirror circuit and the input current value I 0 , and the vertical axis indicates the temperature. From FIG. 4, it can be seen that the error is reduced by inserting a diode between the MOS current mirror circuit and the bipolar current mirror circuit, and the current transfer characteristic of the MOS current mirror circuit due to temperature fluctuation can be suppressed to about 5% or less. Recognize.
Also, it can be seen that the error has a positive slope by inserting a diode. This is because the first constant current source I 0 decreases as the temperature rises,
It means that I 1 ′ is generating a constant current.

第5図は、第3図に示す定電流発生回路の定電流値
I2′の電源電圧・温度変動依存性を示したものである。
縦軸は、バイポーラ・カレントミラー回路の出力電流値
I2′と第1の定電流源I0の誤差を示したものであり、横
軸は温度を示したものであり、パラメータは電源電圧で
ある。第3図の定電流発生回路を用いることにより、第
1の定電流源との誤差を15%以内に抑えることができ
る。
FIG. 5 shows a constant current value of the constant current generating circuit shown in FIG.
This shows the dependency of I 2 ′ on power supply voltage and temperature fluctuation.
The vertical axis is the output current value of the bipolar current mirror circuit
It shows the error between I 2 ′ and the first constant current source I 0 , the horizontal axis shows temperature, and the parameter is the power supply voltage. By using the constant current generating circuit shown in FIG. 3, an error from the first constant current source can be suppressed within 15%.

なお、第1図におけるトランジスタの使い方は図示の
ものに限るものではない。例えばカレントミラー回路3
はNMOSトランジスタで置き換えられるし、カレントミラ
ー回路2はPNPバイポーラトランジスタで置き換えられ
る。また定電流発生回路としてはカレントミラー回路3
を省略することもできる。
Note that the usage of the transistor in FIG. 1 is not limited to the illustrated one. For example, the current mirror circuit 3
Is replaced by an NMOS transistor, and the current mirror circuit 2 is replaced by a PNP bipolar transistor. A current mirror circuit 3 is used as a constant current generating circuit.
Can also be omitted.

[効 果] 以上説明したように、本発明によれば、トランジスタ
のカレントミラー回路により、変動の小さな定電流源が
得られる。本回路は、外部電源電圧が小さくなった場合
のバイポーラ差動増幅回路の定電流源として有用であ
る。
[Effects] As described above, according to the present invention, a constant current source with small fluctuations can be obtained by using a transistor current mirror circuit. This circuit is useful as a constant current source of a bipolar differential amplifier circuit when the external power supply voltage is reduced.

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

第1図は本発明の第1の実施例であり、第2図は第1図
に示す定電流発生回路の電流値の電源変動依存性を示し
たものである。第3図は本発明の第2の実施例であり、
第4図、第5図は第3図に示す定電流発生回路の電流値
の温度・電源変動依存性を示したものであり、第6図は
従来の定電流発生回路である。 1……第1の定電流源 2……MOSカレントミラー回路 3……バイポーラ・カレントミラー回路 T1〜T2……MOSトランジスタ Q1〜Q2……バイポーラトランジスタ R1〜R3……負荷抵抗 D1〜D5……ダイオード VEE(−5.2V)……外部低電位電源
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the power supply fluctuation dependency of the current value of the constant current generating circuit shown in FIG. FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
4 and 5 show the dependence of the current value of the constant current generating circuit shown in FIG. 3 on temperature and power supply fluctuation, and FIG. 6 shows a conventional constant current generating circuit. 1 First constant current source 2 MOS current mirror circuit 3 Bipolar current mirror circuit T 1 to T 2 MOS transistors Q 1 to Q 2 Bipolar transistors R 1 to R 3 Load resistance D 1 to D 5 ...... diode V EE (-5.2V) ...... external low potential

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】トランジスタで構成したカレントミラー回
路の入力に定電流源を接続し、該カレントミラー回路の
出力に定電流出力を供給する定電流発生回路において、
上記カレントミラー回路の出力側トランジスタの電流出
力部に直列に接続された負荷素子を介して定電流出力を
得ることを特徴とする定電流発生回路。
A constant current generating circuit for connecting a constant current source to an input of a current mirror circuit constituted by transistors and supplying a constant current output to an output of the current mirror circuit.
A constant current generating circuit for obtaining a constant current output via a load element connected in series to a current output section of an output transistor of the current mirror circuit.
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