JPS58101310A - 電流制御回路 - Google Patents

電流制御回路

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JPS58101310A
JPS58101310A JP56199764A JP19976481A JPS58101310A JP S58101310 A JPS58101310 A JP S58101310A JP 56199764 A JP56199764 A JP 56199764A JP 19976481 A JP19976481 A JP 19976481A JP S58101310 A JPS58101310 A JP S58101310A
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JP
Japan
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transistor
current
collector
power supply
pace
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JP56199764A
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English (en)
Inventor
Katsumi Nagano
克己 長野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/265Current mirrors using bipolar transistors only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

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】 本発明祉出力電流を制御する電流制御回路に関する。
一般に絶対温度に比例した電流を出力する電流源は、 
PTAT (Prepertielal To Abs
+e1wtst@mp@ratmr・)電流源と呼ばれ
ている。このPTATllfiilは、九とえば第1図
に示すようにトランジスタQs@〜Qn・と抵抗R南と
を有している。この回路で得られる出力電流■、は次式
で与えられる。
々ツタ両種 上記(1)式において、工建ツタ面積は一定であるから
対数項は定数である。を九、抵抗1!toeの温度係数
を一定とすると、上記電流X、は絶対温度に比例すゐこ
とになる。すなわち である。
本発明は、上述したPTAT電流源回路の特性に着目し
、絶対温度に比例した電流を出力する電流源を入出力ト
ランジスタの両方に利用し、入力電流を入力トランジス
タのコレクタ電流と等しくさせると共に入出力トランジ
スタのペース電位を勢しくさせるような制御を行なう回
路構成とすることによって、増幅率を任意に可変でき、
簡単な回路構成にて喪好な精度を得る電流制御回路を提
供することを目的とする。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
2図に示す電流制御回路は前述したPTAT電流源を用
いてパイー−ラトランジスタの出力電流を制御するもの
である0本回路は入力電流11.、を供給し、一端が圧
電11Km!絖され為入力電流源!1.fと、この入力
電流源!2.fの他端にコレクタが接続され、エンツタ
が負電源に接続される第1トランジスタ(入力トランジ
スタ)Qlと、コレクタが出力電流!。を得る出力端子
OUT$Cii続され、ニオツタが上記負電源に**声
れる第2トランジスタ(出方トランジスタ)Qsと、こ
れら第1.第2トランジスタQ鳳−QmOペースにそれ
ぞれの一端が接続され、他端が魚篭INK共通接続され
る@1及び第2のPTA?電流源Zt、e ftzと、
これら電流源I、、 、 I、。
〇一端及び第1.第2トランジスタQr−Q嘗のペース
にそれぞれ一端が接続され、他端が共通接続される第1
.第2抵抗R凰、魁と、これら第1.第2抵抗1.凰諺
の共通接続点にニオツタが接続され、コレクタが正電源
に、ペースが電流源’ratと第1トツンジスタQ1の
相互接続点に接続され、この第1トランジスタQsのコ
レクタ電流を入力電流I、、、 K等しくする丸めの第
3トランジスタQsを具備している。
上記電流制御回路によれば、出力電流! は・ 入力電流I、、、 K比例することになる0次に、上記
回路の動作の解析を行なうと、第3トランジスタQsの
工々νりの電圧は2つの系統から求められる。その1つ
紘図中ム点の電圧でTo〕、これ社第1トランジスタQ
sのペース・工tνり間電圧V□(ql)と第1抵抗]
11の電圧降下との和であシ、他の1つは図中B点の電
圧であ〕、これは第2トランジスタQsのペース・工t
yタ間電圧v@H(Qs )と第2抵抗R,の電圧降下
との和であるiこれらA、B点両方の電圧は等しいから
、VB(Qt )+ IyI Rt −Vll(Qm 
)+ IB Rt ”・・(3)と表わせる。ζこで、
電流源!、夏  はP’FAT!1!2 電流源であ)、その電流は前記(2)式で表わされ声量
電圧は次式で示される。
ζヒで、!8社逆ノ譬イアス飽和電流、A重、ム嘗はト
ランジスタQ1−Qsのエミッタ面積である。上記(4
)、(5)式を(3) * K代入して出力電流−を求
めると、 鵞九−工書ツタ両種ム廖aA1の比ム嘗/ム暑も一定と
なぁ、i!1らに、抵抗比R1/R南、RsZ鼠−一一
定と考えてよいからαも定数となる・従うて、出力電流
!、は入力電流!1.fに比−することになる、上配ニ
オツタ画積比ムl/ム1と前述した定数に1、抵抗比”
/Lm、R嘗/R増を造画に選べば出力電流り、を入力
電流”r*fよ〕大きくも小さくもすることができる。
っま)、増幅率Gは(7)式%式% 上記回路によれば、増幅率Gを任意に可変できるばかり
でなく、増幅率温度係数が無く、簡単な回路にて嵐好な
精度を得ることができる。
第3図は、前述した第2図の回路における第3トランジ
スタQ3を点線で示すような回路に変形した電流制御回
路を示している。すなわち、この回路は、それぞれのコ
レクタが正電源KI[I続され、ペースが相互接続され
て第1トランジスタQ1と入力電流源”r+efとの相
互接続点にIIt#!されたカレント2ラ一回路を構成
するトランジスタQu−Q話と、これらトランジスタQ
u eQuのそれぞれのニオツタと前記抵抗R1,Bs
とO他端間に設けられ、ペース・コレクタが相互にえす
き掛けされたトランジスタQ錦、Q14とで構成される
。第3図の回路においては、トランジスタQst =Q
uのペース・工建ツタ間電圧をV□(Qss ) + 
Vll(Qts) y %’H11(Qts) s V
lB(Qsn)?表わせば、 Vll(Qs )+Rs ・Iy1+VB(Qts)+
V、、(Qts)”” vlg(Q寓)十Rs ・Iy
2+Vll(Ql4)+Vll(Qst)=・<8)が
成立する。この回路ではトランジスタ。1凰とQu(D
各wvクタ電流が等しく、トランゾxpQ1sと914
の各コレクタ電流が尋しいので、V□(Qst)=V□
(Qu) VIB(Qn) −Vll(Ql4) であ)、これを上式(8)に代入すると前述し九(3)
式と同じKnる。っtシ、トランジスタ。錦とQl4の
エンツタ電圧は等しいことが分る。なお、この回路の動
作は前記実施例と同様であ〕、その効果もまた同様であ
る。
第4図は本発Ij1の他の実施例に係る電流制御回路で
あり、この回路は、電圧比較回路AIを用いて出力電流
!。管制御するようになっている。
この回路で社、前記第2図の回路に比べてトランジスタ
Qsが省略され、電流、源!?2の一端が正電源に変更
接続されておシ、さらに新たにエイツタがA点に、コレ
クタが正電源に、ペースが入力電流源I  と第1トラ
ンジスタQ、の相互接r@f 読点にそれぞれ接続されるトランジスタQvsと、A点
に反転入力端子が、B点に非反転入力端子が接続される
電圧比較器AIと、この電圧比較器ム星の出力端子にそ
のペースが接続され、工2ツタが負電源に接続されるト
ランジスタq幼と、このトランジスタQaのコレクタに
その一端が接続され、他端が正電源に接続される電流源
!dと、この電流源■6とトランジスタQlのコレクタ
との相互接続点に峙−スが接続され、前記第2トランジ
スタQ3にダーリントン接続されるトランジスタQss
 とが設けられている・上記回路におりて、いま出力電
流I が大きく・ なりてV□(Ql)が大きくなり、m点の電圧がA点の
電圧より大きくなって V、、(Ql )+I、2−Rs>V、、(Ql )+
I、、−R1−−−−−−(9)となると、電圧比較回
路AIの出力はハイレベル′mHmとなシ、トランジス
タQWをオンさせ、トランジスタQuのペース電流を減
らして第2トランジスタQ嘗の出力電流!・。を減少さ
せ、上式(9)の不等号を反転させる。
逆に、出力電流I0が小さくなってvam(Qs )が
小さくなシ、B点の電圧がA点の電圧よシ小さくなりて VB((b )+Iy24m<VB(Qt )+Iy1
・Rsとなると、電圧比較回路A1の出力はローレベル
@L#となシ、トランジスタQ!Iをオフさせ、第2ト
ランジスタQsの出力電流!。を増加させようと動作す
る0本回路における平衡条件もA点、B点の電位が等し
いという前記(3)式にて与えられ、前述の実施例と同
様の効果を有する。
上記第4図の電圧比較回路A、の異体的回路を第5図に
示す、この電圧比較回路ム1は、A点およびB点にそれ
ぞれのペースが接続され、エンツタが相互接続されて電
流源!1を介して正電源に接続されるトランジスタQs
stQ鰭と、このトランジスタQstOコレクタ及びト
ランジスタQlのペースにそのコレクタが接続され、二
2ツタが負電源Kn続されるトランジスタQss と、
このトランジスタQlのペースにそのペースが相互接続
され、エミッタが負電源に、コレクタが誼ペース及び前
記トランジスタQssのコレクタにそれぞれ接続される
トランジスタQuを有している。?:、の回路動作は前
述の通シであるのでその説明は省略する。
第6図は、ノ奢ワートランジスタQsの出力電流!、を
検出して制御する電流制御回路を示している0本回路は
、前記第3図の回路において入力電流源!1..を除去
し、電流源”22の一端を正電源に変更接続し、出力ト
ランジスタQmにI−リントン接続されるトランジスタ
Qnを設けると共に1このトランジスタQssのペース
に出力電流!。管制御するための出力制御回路C8を設
けている。この回路では、出力電流!。に比例する電流
が第1トランジスタQ1のコレクツから得られる。従っ
て、第1トランジスタQ1のコレクタから信号を取シ出
してトランジスタQssに帰還させれば、出力トランジ
スタQmの電流を制限することができ、本回路鉱・9ワ
ートランジスタQ■の出力制御回路として動作する。仁
の回路を簡略化した回路を第7図に示す。トランジスタ
QtseQxsをトランジスタQaで置き換えると共に
、トランジスタQl、Q14をトランジスタQBlKて
置き換えるようにしている。第6図、第7図の回路も前
述と同様の効果を有するものである。
以上説明したように本発明によれば、絶対温度に比例し
九i′流を出力する電流源を入出力トランジスタの両方
に利用し、入力電流を入力トランジスタのコレクタ電流
と等しくさせると共に入出力トランジスタのペース電位
を等しくさせるような制御を行なう回路構成としている
ので、増幅率を任意に可変でき、簡単な回路構成にて良
好な精度を得る電流制御回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は絶対温度に比例した電流を出力する電流源回路
の構成図、第2図は本発明の一実施例に係る電流制御回
路の構成図、第3図は第2図の回路の一部を変更し要電
流制御回路の構成図、第4図は本発明の他の実施例に係
る電流制御回路の構成図、第5Eは第4図の電圧比較同
第1膿 路を一興体例に置き換えた電流制御回路の構成図、第6
図は本発明の異なる実施例に係る電流制御回路の構成図
、第7図は第6図の回路を簡略化し要電流制御回路の構
成図である。 Qt・・・入力トランジスタ、Ql・・・出力トランジ
スタs  Qs *Qn −Qta * Qm ′Ql
l I Qms −Qh ”°トランジスタ’  ”r
ef費1tt e Iyt + I4 a 11…電流
源、RM、R1・・・抵抗、0UT−・・出力端。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦\、 第211 第311 第41I 第5図 第61m

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  入力電流を供給する入力電流源と、この入力
    電流源0*1mWCIレクタが接続されエンツタが第2
    電1[KIim!される入力用の第1トランジスタと、
    コレクタが出力電流を得る出力端にニオツタが前記第3
    電源にそれぞれ接続される出力用O第2トランジスタと
    、他端が前記第1トランジスタOペースに接続され絶対
    温度に比例した電流を出力する第1電流源と、同じく他
    端が前記第2トランジスタのペースに!I続され絶対温
    度に比例した電流を出力する第2電流源と、前記第1.
    第2トツンジスタのペースに対応して一端が接続される
    第1.第2抵抗と、これらの第1.第2抵抗の他端シよ
    び前記第1トランジスタIQmレクタに!I[吉れこの
    第1トランジスタのコレクタ電流を前記入力電流に等し
    く微意すると共に前記第1.第2抵抗の舎他端O電圧を
    等しく設定する制御手段とを具備してす〕、前記第1ト
    ランジスタのコレクタ電流と前記第2トランジスタの出
    力電流との関係を所定制御するようにし九ことを411
    11とする電流制御回路。
  2. (2)  前記制御手段は、コレクタが第1電源にペー
    スが前記第1トランジスタのコレクタにニオツタが前記
    第1#第2抵抗の各他端にそれぞれ接続されるトランジ
    スタQsであ〕、前記第3電流源の一端は前記第2電源
    に接続されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の電流制御回路。
  3. (3)前記制御手段は、;レクタが前記第1電源にペー
    スが前記第1トランジスタのコレクタに接続されるトラ
    ンジスタQ11 と、このトランジスタ(btのペース
    にそのペースが相互接続されコレクタが上記第1電源に
    接続されるトランジスタQ錦と、これらトランジスタQ
    o  eQuそれぞれの工電ツタと前記第1.第2抵抗
    の他端とOMKそO−レクタ・工電ツタ通路が設けられ
    ペース・;レクタが互いにたすき掛けされるトランジス
    タQss  eQsm とを具備してなり、前記第2電
    流源の一端は前記#I2電Il[K接続されてなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電流制御回路
  4. (4)  前記制御手段は、;レクタが第1電源にペー
    スが前記第1トランジスタのコレクタに工建ツタが前記
    第1抵抗O他端に接続されるトランジスタQ鵬と、前記
    第1抵抗の他端にその反転入力端子−1JAII続され
    前記第2抵抗の他端にその非反転入力端子が接続される
    電圧比較回路と、この電圧比較回路の出力端子にそのペ
    ースが接続されニオツタが第2電源にコレクタが電流源
    !4を介して前記第1電源にそれぞれ接続されるトラン
    ジスタQlと、このトランジスタQmのコレクタにそ0
    −1−スが接続され前記第2トランジスタにダーリント
    ン接続されるトランジスタQ−とを具備してな)、前記
    第2電流源の一端は前記第1電源に接続されてなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電流制御回(
    5)前記電圧比較回路は、それぞれのペースが前記第1
    .第2抵抗の他端に接続され工建ツタが相互接続される
    トランジスタQm  eQsmと、これらトランジスタ
    Qsx−Q謔のエミッタ相互接続点に一端が接続され他
    端が前記第1電源に接続される電流源11と、上記トラ
    ンジスタQmのコレクタ及び前記トランジスタQuのペ
    ースにそのコレクタが接続されニオツタが第2電源に接
    続されるトランジスタQu と、このトランジスタQs
    mのペースにそのペースが相互接続されエミッタが第2
    電源にコレクタが該ペース及び上記トランジスタQuの
    コレクタに接続されるトランジスタQu とを具備して
    なることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の電流
    制御回路。
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