JPS58115906A - 電流源回路 - Google Patents

電流源回路

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JPS58115906A
JPS58115906A JP57234957A JP23495782A JPS58115906A JP S58115906 A JPS58115906 A JP S58115906A JP 57234957 A JP57234957 A JP 57234957A JP 23495782 A JP23495782 A JP 23495782A JP S58115906 A JPS58115906 A JP S58115906A
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transistors
pair
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JP57234957A
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ハリ−・エイ・ギル・ジユニア−
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    • 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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561Voltage to current converters

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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】 (背景技術) 本発明は、電流源回路に関し、更に詳細には比較的高い
出力インピーダンスを有する電流源回路に関する。
当該技術分野において周知の如く、電流源はリニア集積
回路において幅広く応用されている。その−例として、
[ウィルソン(’Wilson)重R源JがIEEE 
Journal of 5olid−8tate C1
rcrb−(3) its、 1968年、12月、のGeorge A、
Wilson著「モノリシック接合FETn−p−n演
算増幅器」(AMonolithic Jrtncti
on FEAT n−p−n0perational 
Amplifier)に記載されている。
その電流源は、ベースが第1トランジスタのコレクタに
、エミッタがダイオードと第1トランジスタのベースと
の結合点に、接続された第2トラン・ジスタを付加する
ことによって、従来の電流源(ベースとエミッタとの間
に結合されたダイオードを有するトランジスタを含み、
ダイオードと該トランジスタのベースとの結合点に送ら
れる基準電流にほぼ等しい電流をトランジスタのコレク
タに供給する)を改善するものである。その構成によっ
て、第2トランジスタのコレクタの電流が、第1トラン
ジスタのコレクタと第2トランジスタのベースとの結合
点に流れる基準電流にほぼ等しくなる。
この「ウィルソン電流源」は広範囲に利用されるもので
あるけれども、比較的高い出力インピーダンスを有する
電流源が必要になる場合がある、(4) 例えばそのような電流源が他のトランジスタと共に使用
され、その電流源によって発生される電流を「追跡する
」(トラック)又は反映する」(ミラー)電流ミラーを
提供する場合である。電流源の出力インピーダンスを増
大する必要性は供給電圧に変動のある電流源によって発
生される変動を低減させるためである。
(発明の概要) 本発明によれば、一対の電流源と、共通ベースを有する
複数のトランジスタであって、マスク・トランジスタと
少なくとも1つのスレーブ・トランジスタとを含みその
エミッタが電圧源に電気的に接続される複数のトランジ
スタから成る電流ミラー回路と、一対のトランジスタか
ら成る差動増幅装置と、を有する電流源回路が提供され
る。その差動増幅装置の一対のトランジスタのエミッタ
は一対の電流源の一方(第1)に接続され、その一対の
トランジスタの一方(第1)のトランジスタのベースは
マスク・トランジスタのコレクタ及び一対の電流源の他
方(第2)に接続され、コレ(リ フタは電圧源に結合され、一対のトランジスタの他方C
m2)のトランジスタのコレクタは共通ベースに接続さ
れて、電流ミラー回路の複数のトランジスタの共通ベー
スに流れる全電流にほぼ等しい電流全第2トランジスタ
のコレクタに流し、マスク・トランジスタのコレクタに
流れる電流にほぼ比例する電流を少なくとも1つのスレ
ーブ・トランジスタのコレクタに流す。
この構成によって、電流ミラー回路のトランジスタのほ
ぼ全部のベース電流が差動増幅器の第2トランジスタの
コレクタによって与えられる比較的高い出力インピーダ
ンスを有する比較的簡単な電流源が提供される。マスク
・トランジスタのコレクタ電流の変動が差動増幅器の第
1トランジスタに流れるベース電流の変化として感知さ
れる。
ベース電流の変化は差動増幅器によって増幅され、マス
ク・トランジスタ及びスレーブ・トランジスタのベース
電流を高速にそして直接的に修正する。
(実施例の説明) 第1図において、電流源回路10は電流ミラー(す 回路12と差動増幅回路14ff:含む。電流ミラー回
路12はマスク・トランジスタQ1と少なくとも1つの
スレーブ・トランジスタ(ここでは複数のスレーブ・ト
ランジスタQ 2 (1・〜Q2n)k含む。マスタ・
トランジスタQ1と複数のスレーブ・トランジスタQ2
 a〜Q2?Zは共通のベース16を有する。
電流源回路12における複数のトランジスタQ1、Q2
a〜Q2nのエミッタは+Vcc電圧源に接続される。
トランジスタQ、のコレクタは差動増幅回路14と第1
基準電流源15とに図示の如く妾続され、電流源15は
電流Iを発生する。スレーブ・トランジスタQ2(L〜
Q2?Zのコレクタは各負荷(ここては抵抗R,〜Rn
として示される)に接続される。
差動増幅回路14は、一対のトランジスタQ3、Q4を
含み、トランジスタQ3のベースはトランジスタQ、の
コレクタ及び第1基準電流源15に接続される。トラン
ジスタQ4のベースは基準電圧源vRに、トランジスタ
Q4のコレクタは電流ミラー回路12の複数のトランジ
スタQ1、Q2a(7) 〜Q2nの共通ベース16に接続される。補償用コンデ
ンサC(ここでは10 pF)は回路10を安定化する
ために、トランジスタQ3のベースとトランジスタQ4
のコレクタとの間に接続される。トランジスタQ3のコ
レクタは+Vcc電源に接続される。トランジスタQ 
s 、Q 4のエミッタは一緒に接続されて第2基準電
流源17に結合され、この電流源は第1基準電流源15
に流れる電流のM倍の電流MIを発生する。
動作において、トランジスタQ3のベースの電圧は電圧
vRにほぼ等しい。更に、Ra−Rnで表ワサれる負荷
はトランジスタQ2(1〜Q2n(7)コレクタの電圧
が電圧VRにほぼ等しくなるように選定される。例えば
Vccが15ボルト、VRが1.2ボルト、電流m、1
5がここでは150マイクロアンペアに等しい電流I(
トランジスタQ1のコレクタの電流I、1にほぼ等しい
)を発生し、トランジスタQ 2 (1のエミッタ領域
がトランジスタQ、のエミッタ領域に等しいとすると、
Ra=8にΩとなる。
トランジスタQ 2 (1−Q 2 nのコレクタの電
圧がVR(8) に等しいとすると、そのコレクタ電流は、トランジスタ
Q、のエミッタ領域に対するトランジスタQ2a〜Q2
nのエミッタ領域の比によってトランジスタQ1のコレ
クタ電流に等しいか、又はそれに正比例する。もし電圧
十Vccが増加すると、トランジスタQ、のコレクタ電
流I、lはコレクタ出力インピーダンスの有限性のため
増加する傾向にあり、またトランジスタQ 2 a〜Q
2nのコレクタ電流も増加する傾向にあるが、コレクタ
電流I6.の増加はトランジスタQ3のベース電流(I
BQ3)’c増加させる。このトランジスタQ3のベー
ス電流IBQ3の増加はトランジスタQ3から電流源1
7に送られるエミッタ電流の一部を増加させ、トランジ
スタQ4から電流源171C流れるエミッタ電流分全減
少させる。トランジスタQ4に流れるエミッタ電流の減
少は、トランジスタQ4のコレクタ電流1cQ*に減少
させる傾向にある。電流ミラー12のトランジスタQ1
及びQ2a〜Q2nのほぼすべてのベース電流はトラン
ジスタQ4のコレクタを流れる(7cQ4)ので、ベー
ス電流の減少はト(9) ランジスタQ1及びQ2(Z−Q2?Zのコレクタ電流
を減少させる傾向にあり、そのコレクタ電流はほぼ一定
に保たれ電圧+Vccの変動には無関係となる。
トランジスタQ1のエミッタ領域がVでトランジスタQ
2a・〜Q27+、のエミッタ領域が夫々Ay−Nyと
すると、トランジスタQ2(1〜Q2nのコレクタ電流
ハAI6.〜N I6.となる。ここでI、1はトラン
ジスタQ、のコレクタ電流である。更に、トランジスタ
Q 2 a −Q 27+、の各々はトランジスタQ1
のコレクタ電流に比例したコレクタ電流で導通し、その
比例定数はトランジスタQ2a〜Q2?Zのエミッタ領
域のトランジスタQ1のエミッタ領域に対する比である
第2基準電流源17によって発生される電流MIは、第
1基準電流源15によって発生される基準電流Iの値と
トランジスタQ + 、Q2a−Q2nのベース・コレ
クタ間の最小電流利得Chfe)とに基づくある最小レ
ベルよりも大きくなければならない。ここで、トランジ
スタQ1、Q2cL〜Q2nは集積回路の一部として形
成されほぼ等しい電流利(lO) 得を有する。Mの最小値はトランジスタQ3のコレクタ
電流を零又は零付近とし、トランジスQ2、Q2α〜Q
2?Lのhfeをその最小値と仮定して決定される。そ
して、もしトランジスタQ3のコレクタ電流が零とする
と、第2基準電流源17の電流MlはトランジスタQ4
のコレクタ電流に等しくなる。更に、トランジスタQ3
のベース電流は零になり、トランジスタQ1のコレクタ
に流れる電流は第1電流源15による電流に等しくなる
CIc1=I)。故に、IcQ、1−(I6./hfe
)十(XIc1/hfe)  となり、ここでXIc1
はスレニブ・トランジスタQ2a〜Q2nの全コレクタ
電流である。そして、IcQ4−MllI、1−Iであ
るので、Mmin=(X+1 ) 、/ hf e m
inとなり、ここでMminは所定のhfem1n及び
Xの値を与えるために必要な最小値である。
ここで渠2図を参照すると1.:別の電流源回路10′
が示され、ここでは回路10’は、第1図に関連して説
明した電流ミラー12と同じ電流ミラー12と、第1図
に関連して説明した差動増幅器14とはダイオード接続
されたトランジスタQ。
を含む点で異なるが類似の構成を有する差動増幅器14
′と、を含む。トランジスタQ5のエミッタは+Vcc
電圧源に接続され、そのベースは、電流ミラー12の共
通ベースと、それ自体のコレクタと、トランジスタQ4
のコレクタとに接続される。
ここでも、電流ミラー 12のマスク・トランジスタQ
1とスレーブ・トランジスタQ 2 (1〜Q2nに流
れるベース電流のほぼ全部はトランジスタQ4のコレク
タに流れる(IcQ4)。しかし、トランジスタQ 5
のベース電流はトランジスタQ4のコレクタに流れる。
回路10′は回路IOと同様に動作し、電源電圧Vcc
の変化によるマスク・トランジスタQ、のコレクタ電流
の変化はトランジスタQ3のベース電流の変化として感
知される。この感知されたトランジスタQ3のベース電
流の変化は、トランジスタQ4のコレクタ電流CIcc
)、+)k反対方向に変化させ、それによってマスク・
トランジスタQ1のコレクタ電流1cIk最初の(元の
)レベルに変化させ、電流1cl従ってスレーブ・トラ
ンジスタQ2α〜Q 2 nのコレクタ電流を元のレベ
ルに維持する。しかし、第2基準電流源17′は最小電
流A/’ mi n I f発生し、ここでM’m1n
−(n (1十hfe min )十X+1 )/hf
e minでnはトランジスタQ1のエミッタ電流密度
に対するトランジスタQ、のエミッタ電流密度の比であ
り、Iは電流源15によって発生される電流である。
以−ヒ、本発明の実施例について説明したが、本発明の
範囲内で他の実施例が可能であることは当徒者には明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電流源回路の回路図である。 第2図は本発明による電流源回路の他の実施例の回路図
である。 (符号説明) 10:電流源回路 12:電流ミラー回路 14:差動増幅回路 15.17:基準電流源 (13)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)(イ)一対の電流源と、 (ロ) 共通ベースを有する複数のトランジスタであっ
    て、マスク・トランジスタと少なくとも1つのスレーブ
    ・トランジスタを含み、それらのエミッタが電圧源に電
    気的に接続される複数のトランジスタから成る電流ミラ
    ーと、H一対のトランジスタから成る差動増幅装置であ
    って、そのエミッタが前記一対の電流源の一方に接続さ
    れ、前記一対のトランジスタの一方のベースがマスター
    トランジスタのコレクタと前記電流源の他方に結合され
    、そのコレクタが前記電圧源tて結合され、前記一対の
    トランジスタの他方のコレクタが前記共通ベースに接続
    されて、共通ベースに流れる全電流にほぼ等しい電流を
    前記一対のトランジスタの他方のコレクタに発生させ、
    マスク・(1) トランジスタのコレクタに流れる電流にほぼ比例する電
    流を少なくとも1つのスレーブ・トランジスタのコレク
    タに発生させる差動増幅装置と、 から構成される電流源回路。 (2+  前記差動増幅装置の一対のトランジスタの他
    方のトランジスタのベースが基準電圧源に接続される特
    許請求の範囲第(1)項記載の回路。 (3)前記一対の電流源の一方がミラー電流MI”f発
    生17、ここでIは前記一対の電流源の他方によって発
    生される電流で、Mは少なくとも(X+1)/hfem
    1nに等しく、Xはマスク・トランジスタのコレクタ電
    流に対するスレーブ・トランジスタの全コレクタ電流の
    比であり、hfe minは電流ミラー回路の複数のト
    ランジスタの最小電流利得である、ところの特許請求の
    範囲第f11項記載の回路。 (4)前記差動増幅装置が、該装置の一対のトランジス
    タの他方のコレクタと電圧源との間に結合されるダイオ
    ード接続されたトランジスタを含み、(2) 前記一対の電流源の一方がミラー電流MIを発生し、こ
    こでIは前記一対の電流源の一方によって発生される電
    流であり、Mは少なくとも(nc l十hfe m1n
    )+X+1)/hfe minに等しく、nはマスク・
    トランジスタの電流密度に対するダイオード接続された
    トランジスタのエミッタ電流密度の比であり、Xはマス
    ク・トランジスタのコレクタ電流に対するスレーブ・ト
    ランジスタの全コレクタ電流の比であり、hfe m1
    ntri電流ミラ一回路の複数のトランジスタの最小電
    流利得である、ところの特許請求の範囲第(1)項記載
    の回路。
JP57234957A 1981-12-28 1982-12-24 電流源回路 Pending JPS58115906A (ja)

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