JPS5816206B2 - 定電流回路 - Google Patents
定電流回路Info
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- JPS5816206B2 JPS5816206B2 JP6598777A JP6598777A JPS5816206B2 JP S5816206 B2 JPS5816206 B2 JP S5816206B2 JP 6598777 A JP6598777 A JP 6598777A JP 6598777 A JP6598777 A JP 6598777A JP S5816206 B2 JPS5816206 B2 JP S5816206B2
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- Japan
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- voltage
- transistor
- current
- output
- input
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は入力端子に流れ込む(又は流れ出す)電流が
変化する場合、出力端子に流れ込む(又は流れ出す)電
流が正確に入力電流と比例関係を保ち、併せてその比例
定数が自由に設定できるようにした定電流回路に関する
ものである。
変化する場合、出力端子に流れ込む(又は流れ出す)電
流が正確に入力電流と比例関係を保ち、併せてその比例
定数が自由に設定できるようにした定電流回路に関する
ものである。
第1図は従来の定電流回路の一例を示すもので、1は入
力端子、2は出力端子、3は接地端子;4は駆動トラン
ジスタ、5は定電流出力トランジスタ、6,7は抵抗で
ある。
力端子、2は出力端子、3は接地端子;4は駆動トラン
ジスタ、5は定電流出力トランジスタ、6,7は抵抗で
ある。
この回路において入力電流■1と出力電流■2との関係
は次式の様になる。
は次式の様になる。
ここでq:電子電荷、K:ボルツマン定数、T:絶対温
度、 ■s1:トランジスタ4の飽和電流、I82 ”ランジ
スタ5の飽和電流、R1:抵抗6の抵抗値、R2:抵抗
7の抵抗値である。
度、 ■s1:トランジスタ4の飽和電流、I82 ”ランジ
スタ5の飽和電流、R1:抵抗6の抵抗値、R2:抵抗
7の抵抗値である。
なお(1)式ではトランジスタ4と5のベース電流IB
の効果は無視している。
の効果は無視している。
一般にN′PNトランジスタの直流電流増巾率(以下h
FEと呼ぶ)は100以上で高いので1B=oとしても
大きな誤差は出ない。
FEと呼ぶ)は100以上で高いので1B=oとしても
大きな誤差は出ない。
上記(1)式をまとめると(2)の式は対数の中と外に
12が入っているので簡単に12が決まらないが、今R
1,R2の電圧降下が大きいと仮定すると、左辺〈〈右
辺となって、次式の様にR1とR2の抵抗比で12が決
まる。
12が入っているので簡単に12が決まらないが、今R
1,R2の電圧降下が大きいと仮定すると、左辺〈〈右
辺となって、次式の様にR1とR2の抵抗比で12が決
まる。
従って第5図に示す様に11とI2の関係はR2を変化
させる事により比例係数が自由に変えられる。
させる事により比例係数が自由に変えられる。
ところが、11が変化する場合(例えば1μ八へ1mA
と変化する場合)には、どの電流領域においても同じ比
例係数を保つのは困難となる。
と変化する場合)には、どの電流領域においても同じ比
例係数を保つのは困難となる。
その理由は前述の(3)式を導くのに(2)式の左辺〈
〈右辺と仮定したが、その仮定が11が小さくなると成
立しなくなる為である。
〈右辺と仮定したが、その仮定が11が小さくなると成
立しなくなる為である。
つまり11が非常に小さくなると、逆に(2)式では左
辺〉〉右辺となるので となって、11と12の関係はトランジスタの面積によ
って決まずIs、という比例係数に固定され■Sす る。
辺〉〉右辺となるので となって、11と12の関係はトランジスタの面積によ
って決まずIs、という比例係数に固定され■Sす る。
従って11とI2の関係は第8図に示す様に11が大き
い領域のみR1とR2で決まる設定比(破線で示す。
い領域のみR1とR2で決まる設定比(破線で示す。
)に近づき、11が小さくなるに従って面積比器で決ま
る固定比に近づく。
る固定比に近づく。
このため第1図の定電流回路では入力電流11の広い範
囲にわたって一定の電流比を得ることができない。
囲にわたって一定の電流比を得ることができない。
第1図の他に従来回路として第2図〜第4図に示す様な
回路がよく使われるが、第1図と原理的には同じである
。
回路がよく使われるが、第1図と原理的には同じである
。
つまり、第2図は第1図NPNトランジスタ4,5の代
りにPNPトランジスタ4.5を使ったもので電流の向
きが変わる他は全く同じである。
りにPNPトランジスタ4.5を使ったもので電流の向
きが変わる他は全く同じである。
又、第3図は第1図においてトランジスタ4゜5のベー
ス電流IBの影響による誤差を小さくする為のもので、
トランジスタ9を追加する事によりトランジスタ4と5
ベース電流を電源端子8からトランジスタ9を介して供
給することにより、11に与える影響を第1図に比べて
トランジスタ9のhFE分の”hFE )になるように
したものである。
ス電流IBの影響による誤差を小さくする為のもので、
トランジスタ9を追加する事によりトランジスタ4と5
ベース電流を電源端子8からトランジスタ9を介して供
給することにより、11に与える影響を第1図に比べて
トランジスタ9のhFE分の”hFE )になるように
したものである。
第4図は11と12の設定比をより厳密に決める時に用
いられるもので、トランジスタ10を追加する事により
、面積比182安定度を増すようにし[ たものである。
いられるもので、トランジスタ10を追加する事により
、面積比182安定度を増すようにし[ たものである。
以上の如く、従来の回路は第1図〜第4図に示すような
いろいろな形があるが、第1図が基本となっているもの
で、いづれも抵抗R,、R2の電圧降下が■1,12の
値によって決まるので11.I2が小さくなると電圧降
下も小さくなり、11が広範囲に変化した場合一定の電
流比の出力電流I2を得られないという欠点がある。
いろいろな形があるが、第1図が基本となっているもの
で、いづれも抵抗R,、R2の電圧降下が■1,12の
値によって決まるので11.I2が小さくなると電圧降
下も小さくなり、11が広範囲に変化した場合一定の電
流比の出力電流I2を得られないという欠点がある。
本発明は上記のような点に鑑み、入力電流の広範囲の変
化に対しても所定の比例関係をもつ出力電流を得ること
ができ、しかもその比例定数を自由に設定できる定電流
回路を提供するものである。
化に対しても所定の比例関係をもつ出力電流を得ること
ができ、しかもその比例定数を自由に設定できる定電流
回路を提供するものである。
第7図は本発明の基本的実施例を示すもので、従来回路
の抵抗を除き、出力トランジスタ5のエミッタと接地端
子3間に電圧電源11を挿入したものである。
の抵抗を除き、出力トランジスタ5のエミッタと接地端
子3間に電圧電源11を挿入したものである。
しかしてこの回路において入力端子1より入力電流■1
を流し込んだ場合、出力電流I2との関係は次式で示さ
れる。
を流し込んだ場合、出力電流I2との関係は次式で示さ
れる。
ここで■は電圧源11の電圧である。
(5)式を整理して
ここでVが■−KTtnA(但しAは正のある定数)で
表わされる電圧であれば(6)式に代入してとなる。
表わされる電圧であれば(6)式に代入してとなる。
ここでIS2/ IStはトランジスタ4と5のエミツ
タ面積比に相当するもので、一度トランジスタを選定す
ればそのトランジスタで決まってしまう値である。
タ面積比に相当するもので、一度トランジスタを選定す
ればそのトランジスタで決まってしまう値である。
つまり11とI2の比例係数を自由に調整しようという
目的の手段としては使えなG)。
目的の手段としては使えなG)。
そこで残ったのはAという定数でこれを変えることによ
り、比例係数力軸由に調整できる。
り、比例係数力軸由に調整できる。
しかも(8)式をみると単純な一次関数になっており、
11およびI2の実用上の全範囲に対して適用できるた
め第5図に示した11とI2の一定の直線関係が広い電
流領域で保てる事になる。
11およびI2の実用上の全範囲に対して適用できるた
め第5図に示した11とI2の一定の直線関係が広い電
流領域で保てる事になる。
つまり、11が1 pJy 〜177LAといった広い
範囲において例えばI2−3×■1という比例関係が成
り立つ事になり、精度良<、?=3という比例係数が設
定でき調整もできる事になる。
範囲において例えばI2−3×■1という比例関係が成
り立つ事になり、精度良<、?=3という比例係数が設
定でき調整もできる事になる。
すなわち第7図に示す本発明の定電流回路によれば可変
電圧源11の出力を調整することにより11とI2の比
を、広い電流範囲において任意かつ正確に設定できる。
電圧源11の出力を調整することにより11とI2の比
を、広い電流範囲において任意かつ正確に設定できる。
更に第8図及至第12図は本発明の具体的実施例を示す
ものであり、以下詳細に説明する。
ものであり、以下詳細に説明する。
但し第7図においてトランジスタ4と5はNPNトラン
ジスタである場合を示したが、第7図は種々の形の定電
流回路の基本的な回路であり、第2図〜第4図及びその
組合せ回路のすべてに適用できる従って以下の説明は第
7図に示したNPNトランジスタの回路で行い、代表さ
せる事とする。
ジスタである場合を示したが、第7図は種々の形の定電
流回路の基本的な回路であり、第2図〜第4図及びその
組合せ回路のすべてに適用できる従って以下の説明は第
7図に示したNPNトランジスタの回路で行い、代表さ
せる事とする。
さて第8図は第7図の電圧源11を差動増巾器12を用
いて構成したものである。
いて構成したものである。
その出力電圧voは入力オフセット電圧Vioを増巾し
た値になり、Vioかに!’ An Aの形で表わされ
る事を利用している。
た値になり、Vioかに!’ An Aの形で表わされ
る事を利用している。
差動増巾器12の具体的な回路例を第9図に示す。
第9図において入力段はPNPトランジスタ22,23
の増巾トランジスタと負荷を構成するNPN トランジ
スタ25.26並びに定電流源24で構成されている。
の増巾トランジスタと負荷を構成するNPN トランジ
スタ25.26並びに定電流源24で構成されている。
抵抗27.28と可変抵抗15は入力オフセット電圧を
調整する為の抵抗である。
調整する為の抵抗である。
入力段のトランジスタ22.23のエミッタは共通に接
続され、定電流源24より電流が供給され後述するよう
な差動増巾動作をしている。
続され、定電流源24より電流が供給され後述するよう
な差動増巾動作をしている。
入力段の増巾出力はトランジスタ23のコレクタより取
り出され、NPNトランジスタ29のベースに伝えられ
る。
り出され、NPNトランジスタ29のベースに伝えられ
る。
トランジスタ29は抵抗30を負荷とするエミッタ接地
増巾器を成している。
増巾器を成している。
その出力はトランジスタ29のコレクタより取り出され
、NPNトランジスタ31と負荷32で構成されるエミ
ッタホロワ回路に伝えられる。
、NPNトランジスタ31と負荷32で構成されるエミ
ッタホロワ回路に伝えられる。
差動増巾器としての出力はNPN トランジスタ31の
エミッタから取り出される。
エミッタから取り出される。
この回路は一般的な回路であるので簡単な説明のみ行う
。
。
入力端子はPNP)ランジスタ22と23のベース端子
であり出力信号との位相関係で反転入力(−人力とする
。
であり出力信号との位相関係で反転入力(−人力とする
。
)と非反転入力(十入力とする)の2人力となっている
。
。
3つの入力端子の電圧が等しい場合はトランジスタ22
と23に流れる電流11とI2は等しくこの場合は出力
は零電位となる。
と23に流れる電流11とI2は等しくこの場合は出力
は零電位となる。
なお、電源端子13には正電圧、14には負電圧がかか
つているものとする。
つているものとする。
入力端子間に電圧が加えられた場合、つまり一人力より
十入力の方が電圧が高い様な場合には、トランジスタ2
3のベース電位が高イノで12が減り、11がその分だ
け増加する。
十入力の方が電圧が高い様な場合には、トランジスタ2
3のベース電位が高イノで12が減り、11がその分だ
け増加する。
この関係は次式で表わされる。
入力電圧差ΔV■=(十入力電圧)−(−入力端子)I
2が減るとトランジスタ23のコレクタ電位が下がり、
トランジスタ29のベース電圧が下がるのでコレクタ電
位は上がり出力電圧が上がる。
2が減るとトランジスタ23のコレクタ電位が下がり、
トランジスタ29のベース電圧が下がるのでコレクタ電
位は上がり出力電圧が上がる。
入力電圧と出力電圧の関係は電圧利得で決まる。
ここで、第8図に示す如く出力端子より一人力端子に抵
抗42.41で負帰還を施し、それらの抵抗値をそれぞ
れR,、R8とすると電圧利得はAV=五で決まる。
抗42.41で負帰還を施し、それらの抵抗値をそれぞ
れR,、R8とすると電圧利得はAV=五で決まる。
第9図において入力電圧を与える8
と(9)式で決まる如<■、とI2の差が生ずるが、逆
に11とI2を変えるとそれが入力電圧となって現われ
てくるとも言える。
に11とI2を変えるとそれが入力電圧となって現われ
てくるとも言える。
一般にはこの手法が入力オフセット電圧の調整に使用さ
れる。
れる。
その方法は第9図の半固定抵抗15を調整して行う。
抵抗15の摺動子を動かすと抵抗2T及び28に並列に
入る抵抗分が変化する為に、第1図で説明した理由によ
り11と12が変化する。
入る抵抗分が変化する為に、第1図で説明した理由によ
り11と12が変化する。
従って、(9)式で表わされる電圧が入力端子間に発生
する。
する。
これがVioである。第8図において差動増巾器12の
出力電圧Voは次式で表わされる。
出力電圧Voは次式で表わされる。
KT
上式をみると第7図において述べたV=−tnAにVo
が合致している事がわかる。
が合致している事がわかる。
勿論■込は五8
倍されてはいるが、これは増巾器の増中度でありv=”
!−tnAの本質的な形とは無関係で筆t0q
KT I ((10)式を変えればvo = −t。
!−tnAの本質的な形とは無関係で筆t0q
KT I ((10)式を変えればvo = −t。
(□2R8となリバ」tnAの形となる。
)以上述べた如く第9図に示す様な差動増巾器を使用し
、入力段の電流I2.I2を変えてオフセット調整を行
う方式ではオフセット調整が即ち、第8図のトランジス
タ4と5の電流11とI2の電流比を調整する事になる
。
、入力段の電流I2.I2を変えてオフセット調整を行
う方式ではオフセット調整が即ち、第8図のトランジス
タ4と5の電流11とI2の電流比を調整する事になる
。
第10図は同じく差動増巾器を用いて別の方法で行った
例である。
例である。
ダイオード18.19にはそれぞれI3.I4が流れて
おり、定電流源40により■3+14が供給されている
。
おり、定電流源40により■3+14が供給されている
。
差動増巾器12の出力端子と一人力はダイオード19の
インピーダンスで接続され、同時に負帰還がかかつてい
る。
インピーダンスで接続され、同時に負帰還がかかつてい
る。
負帰還作用により増巾器12の一人力と十入力の電位は
等しくなる。
等しくなる。
(但し、入力オフセット電圧は無視できる程小さいと仮
定する。
定する。
)抵抗16と17は一端が互に接続されている。
他の一端は差動増巾器12の両入力に接続されて、かつ
ダイオード18.19に接続されている。
ダイオード18.19に接続されている。
差動増巾器12の両入力の電位は等しいので、抵抗16
と17の両端にかかる電圧は等しい。
と17の両端にかかる電圧は等しい。
今増巾器12の入力電流が無視できる程小さいとすると
、抵抗16゜17に流れる電流■3.■4はそのままダ
イオード18.19を流れる。
、抵抗16゜17に流れる電流■3.■4はそのままダ
イオード18.19を流れる。
ダイオード18のカソード端子は接地端子3に接続され
ており、ダイオード18.19のアノード電位は増巾器
12の両入力電位が等しいので必然的に等しく、差動増
巾器12の出力にダイオード19のカソード端子が接続
されているので、出力電圧Voはダイオード18と19
の順方向電圧の差となり、次式で表わされる。
ており、ダイオード18.19のアノード電位は増巾器
12の両入力電位が等しいので必然的に等しく、差動増
巾器12の出力にダイオード19のカソード端子が接続
されているので、出力電圧Voはダイオード18と19
の順方向電圧の差となり、次式で表わされる。
ここでVD(18):ダイオード18の順方向電圧、V
D卸の:ダイオード19順方向電圧、■3.■4:ダイ
オード18.19に流れる電流、■s18.Is1.:
ダイオード18.19の飽和電流である。
D卸の:ダイオード19順方向電圧、■3.■4:ダイ
オード18.19に流れる電流、■s18.Is1.:
ダイオード18.19の飽和電流である。
(11)式のうチェ3.■4ハ抵抗16,17(7)抵
抗値R5゜R4で決まるので■3/ はR443で置
き換えられ、■4 次式の様になる。
抗値R5゜R4で決まるので■3/ はR443で置
き換えられ、■4 次式の様になる。
α1式も第7図のV−=7nAに合致しており、VOを
変えれば11と12の比が変えられる。
変えれば11と12の比が変えられる。
Voを変える手段としては第10図に示す通り、馬(又
は也)を可変抵抗とすればよい。
は也)を可変抵抗とすればよい。
・第11図は電圧源11に相当する電圧を他の回路のバ
イアス電圧源40から求める場合の回路で、差動増巾器
12をバッファアンプとして使用し、6 抵抗34を変える事により電圧利得A■−■(但しR5
:抵抗34の抵抗値、R6:帰還抵抗35の抵抗値)を
変えて、その出力電圧を変化させ■1と■2の電流比を
調整する。
イアス電圧源40から求める場合の回路で、差動増巾器
12をバッファアンプとして使用し、6 抵抗34を変える事により電圧利得A■−■(但しR5
:抵抗34の抵抗値、R6:帰還抵抗35の抵抗値)を
変えて、その出力電圧を変化させ■1と■2の電流比を
調整する。
第12図は同様の例で、差動増巾器12を固定の電圧利
得AV7七のバッファアンプとして使用し、他の回路の
バイアス電圧源40の電圧を可変抵抗36で分圧するこ
とにより■1と12の電流比を設定するものである。
得AV7七のバッファアンプとして使用し、他の回路の
バイアス電圧源40の電圧を可変抵抗36で分圧するこ
とにより■1と12の電流比を設定するものである。
以上述べた様にこの発明の定電流回路では、入力電流と
出力電流の電流比を広い電流範囲にわたって、精度良く
調整できる。
出力電流の電流比を広い電流範囲にわたって、精度良く
調整できる。
従って電流増巾器(あるいは減衰器)としても極めて有
効である。
効である。
第1図は従来の基本的な定電流回路を示す回路図、第2
図乃至第4図は従来の他の定電流回路を示す回路図、第
5図および第6図は定電流回路の入力電流と出力電流と
の関係を示す特性図で、第5図は理想的な場合を示し、
第6図は従来の回路における場合を示している。 第7図はこの発明の基本的な実施例を示す回路図、第8
はこの発明の具体的な実施例を示す回路図、第9図は第
8図における差動増巾器の一例を示す回路図、第10図
乃至第12図はそれぞれこの発明の他の具体的な実施例
を示す回路図である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・出力端子、3
・・・・・・接地端子、4・・・・・・駆動トランジス
タ、5・・・・・・出力トランジスタ、11・・・・・
・電圧源、12・・・・・・差動増巾器、40・・・・
・・他の回路のバイアス電源。
図乃至第4図は従来の他の定電流回路を示す回路図、第
5図および第6図は定電流回路の入力電流と出力電流と
の関係を示す特性図で、第5図は理想的な場合を示し、
第6図は従来の回路における場合を示している。 第7図はこの発明の基本的な実施例を示す回路図、第8
はこの発明の具体的な実施例を示す回路図、第9図は第
8図における差動増巾器の一例を示す回路図、第10図
乃至第12図はそれぞれこの発明の他の具体的な実施例
を示す回路図である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・出力端子、3
・・・・・・接地端子、4・・・・・・駆動トランジス
タ、5・・・・・・出力トランジスタ、11・・・・・
・電圧源、12・・・・・・差動増巾器、40・・・・
・・他の回路のバイアス電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 コレクタを入力端子とし、コレクタとベースとが互
いに接続されると共にエミッタが接地された5絹1のト
ランジスタと、コレクタを出力端子とし、ベースを上、
記第1のトランジスタのベースに接続された第2のトラ
ンジスタと、一端を上記第2のトランジスタのエミッタ
に接続され、他端を接地された電圧源とを備え、上記電
圧源の出力電圧を調整することにより上記入力端子と出
力端子とに流れる電流の比を変えるようにしたことを特
徴とする定電流回路。 2 電圧源は一1nk (但しq:電子電荷、K:ボル
ツマン定数、T:絶対温度、A:正の定数)に相当する
出力電圧を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の定電流回路。 3 電圧源を差動増巾器で構成したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項または第2項記載の定電流回路。 4 電圧源を人、力端子の一方に他の回努からのバイア
ス電圧が印加された差動増巾器で構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項ないし等3項記載の定電流回
路。 □
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6598777A JPS5816206B2 (ja) | 1977-06-03 | 1977-06-03 | 定電流回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6598777A JPS5816206B2 (ja) | 1977-06-03 | 1977-06-03 | 定電流回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54750A JPS54750A (en) | 1979-01-06 |
JPS5816206B2 true JPS5816206B2 (ja) | 1983-03-30 |
Family
ID=13302863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6598777A Expired JPS5816206B2 (ja) | 1977-06-03 | 1977-06-03 | 定電流回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5816206B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0237047Y2 (ja) * | 1980-12-16 | 1990-10-08 | ||
AT377585B (de) * | 1983-10-21 | 1985-04-10 | Supervis Ets | Rohrartiges gehaeuse fuer stossdaempfer, insbesondere teleskop-schwingungsdaempfer |
US4811377A (en) * | 1987-07-31 | 1989-03-07 | Motorola, Inc. | Secure transfer of radio specific data |
US4990864A (en) * | 1990-02-07 | 1991-02-05 | Texas Instruments Incorporated | Current amplifier circuit |
-
1977
- 1977-06-03 JP JP6598777A patent/JPS5816206B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS54750A (en) | 1979-01-06 |
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