JPS6136816A

JPS6136816A - 集積定電流源

Info

Publication number: JPS6136816A
Application number: JP15586685A
Authority: JP
Inventors: ウルリツヒ、ラハマン; エルウイン、クルーク
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1984-07-16
Filing date: 1985-07-15
Publication date: 1986-02-21
Also published as: DE3565328D1; ATE37619T1; EP0169388B1; KR860001374A; US4651083A; EP0169388A1

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、集積された定電流源に関する。

〔従来の技術〕

第２図には上記の種類の集積定電流源が示されている。

このような定電流源は、反転入力端に供給された参照電
圧Ｕｒｅｆを参照抵抗Ｒｒｅｌにおける電圧降下と比較
する１つの演算増幅器ＯＰを含んでいる。この電圧降下
を生じさせるために演算増幅器ＯＰの出力端に、演算増
幅器の出力電圧を相応の電流に変換する１つのトランジ
スタ段Ｔ１が接続されている。このトランジスタ段Ｔ１
のＩＣＩで示されているコレクタ電流が参照抵抗Ｒｒｌ
’ｌを経て流れて、この参照抵抗に電圧降下を生じさせ
、この電圧降下が演算増幅器ｏｐの非反転入力端に帰還
される。演算増幅器ｏｐにより行われる比較に基づいて
トランジスタＴ１は、参照電圧Ｕｒｅｆと参照抵抗Ｒｒ
ｅｌにおける電圧降下とが等しくなるように駆動される
。それによってトランジスタ段Ｔ１のコレクタ電流ＩＣ
＋と参照抵抗Ｒｒｅｆとの積は参照電圧Ｕ、と等しくな
る。このことはコレクタ電流ＩＣ＋も一定であることを
意味する。

第２図中に概要を示されているように、トランジスタ段
Ｔ１のエミッタと後でまた説明するトランジスタ段Ｔ２
のエミッタとは１つの供給電圧に接続されている。上記
の定電流源では、供給電圧を電位基準として一定の電流
が取り出され得る。

しかし、上記の定電流源の多くの用途では、基準電位（
接地電位）を電位基準として一定の電流を取り出すこと
が望まれている。

この目的で演算増幅器ｏｐの出力端にもう１つのトラン
ジスタ段Ｔ２が接続されており、そのコレクタ−エミツ
タ間バスから基準電位（接地電位）に通ずる回路内にト
ランジスタＴ３、Ｔ４により形成された１つの電流ミラ
ーが接続されている。この電流ミラーは、ダイオードと
して接続されてトランジスタＴ２のコレクタ−エミツタ
回路内に接続されている基準トランジスタＴ３と、それ
により制御されるトランジスタＴ４とにより形成されて
おり、後者のトランジスタＴ４と定電流源の出力端Ａと
を経て一定の出力電流Ｉ８が、出力端Ａに接続されてい
る負荷（図示せず）を経て流れる。

トランジスタＴ２のＩＣ２で示されているコレクタ電流
について、従ってまた、電流ミラーＴ３、Ｔ４の公知の
機能に基づいて、出力電流１ａについて、トランジスタ
段Ｔ１のコレクタ電流１ｃ＋ニついて説明した関係と同
一の関係が成り立つ。

しかし電流、特に出力電流１ａの一定性は一次近似での
み成り立つ。電流関係を千分率の範囲で一層詳細に考察
すれば、出力電流■８の一定性は多くの用途に対して十
分ではないことがわかる。

すなわち、トランジスタ段Ｔ２がら供給されるコレクタ
電流ＩＣ２から、電流ミラー・トランジスタＴ３、Ｔ４
の駆動のためのベース電流ＩＢ３および１１４の形態の
駆動電流として必要な一部分が失われる。特に上記のベ
ース電流は電流ミラー・トランジスタＴ３、Ｔ４の著し
く偏差し得る電流増幅率に関係し、この偏差が相応に出
力電流Ｉａに影響する。この影響は、所与の出方電流１
ａの設定のために電流ミラー内でトランジスタＴ３およ
びＴ４に対して１：ｎのエミツタ面積比および（または
）コレクタ面積比が選定されるならば、すなわちトラン
ジスタＴ１のエミッタ面積および（または）コレクタ面
積がトランジスタＴ３のエミッタ面積および（または）
コレクタ面積よりもｎ倍大きければ、一層強められる。

さらに、出力電流の一定性はいわゆるアーリー効果によ
っても不利に影響される。すなわち、トランジスタの特
性曲線領域の能動的部分内でコレクタ電流がコレクタ−
エミツタ電圧に無関係に水平に延びずにコレクタ−エミ
ツタ電圧の増大につれて同じく上昇する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、冒頭に記載した種類の集積定電流源に
おいて、電流ミラー内のベース電流により惹起される出
力電流の変動を補償し、同時に７−リー効果をも補償し
得る回路を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項に
靴載の集積定電流源により達成される。

本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲第２項ない
し第４項に示されている。

〔実施例〕

以下、第１図に示されている実施例により本発明を一層
詳細に説明する。第１図には、第２図による集積定電流
源を本発明により拡張した集積定電流源の回路図が示さ
れており、第１図および第２図中の同一の要素には同一
の参照符号が付されている。

演算増幅器部分、参照回路’ｒ＋、Ｒｒｌおよび電流ミ
ラー回路Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に関しては第１図による回路
装置は第２図による回路装置と一致しているので、先の
第２図の説明が第１図にもあてはまる。

第１図による回路装置はもう１つの電流ミラーＴ７、Ｔ
８を含んでおり、この電流ミラーの制御されるトランジ
スタＴ７のコレクターエミンタ回路内ニ、ベースで参照
抵抗Ｒｒｅ？に接続されている１つのトランジスタＴ６
が接続されている。参照抵抗Ｒｒｅｆにおける電圧降下
を相応の電流に変換するこのトランジスタＴ６を介して
、電流ミラーＴ７、Ｔ８が、同じくトランジスタエア、
Ｔ８のベース電流により惹起される誤差に入る１つの電
流を得る。この誤差電流は第１図中にＩＦで示されてい
る。第１の電流ミラーのトランジスタＴ３、Ｔ４の特性
とトランジスタＴ７、Ｔ８の特性とが一致しているとい
う前提条件のもとに、第２の電流ミラーＴ７、Ｔ８内に
ベース電流により惹起される誤差は第１の電流ミラーＴ
３、Ｔ４内のベース電流１８３．１８４により惹起され
る誤差と同一である。モノリシック集積技術では、前記
トランジスタの特性が本質的に互いに一致しているとい
う条件が実際上宿に満足されている。少なくとも、第１
の電流ミラーのトランジスタＴ　３　ｓ　Ｔ　４または
第２の電流ミラーのトランジスタＴ２、Ｔ８が十分に特
性の揃った対を成していない集積回路を相応に鋭敏な測
定により非常にわずかな不良率で排除することは可能で
ある。

トランジスタＴ１から参照抵抗ＲｒＷに流れるコレクタ
電流ＩＣＩから、すなわち参照電流から、電流ミラーＴ
７、Ｔ８内のベース電流に相応して誤差電流が差し引か
れるので、出力電流Ｉ８には非常に小さい誤差しか生じ
ない。前記の回路装置において、１つの電流ミラー内の
ベース電流により惹起される誤差に対しては単にトラン
ジスタＴ６をトランジスタＴ、−Ｔ２、Ｔ５と同じく供
給電圧に接続することにより補償を行い得るであろう。

しかし、本発明による第１図の回路装置は、電流ミラー
内のベース電流により惹起される前記誤差の補償と共に
簡単な仕方で同時に、電流ミラーのトランジスタのアー
リー効果により惹起される誤差の補償も可能であるとい
う別の利点をも有する。この誤差は、第１の電流ミラー
のトランジスタＴ３、Ｔ４がアーリー効果に基づいて種
々の電位を有し得ることにより生ずるものである。

この誤差を同時に補償するために、はぼ一定ではあるが
アーリー効果に基づく誤差をなお伴っている出力電流Ｉ
ａを流すトランジスタＴ４が、電圧ホロワ−として接続
されているもう１つの演算増幅器ＯＰ＋を介して、参照
抵抗Ｒｒｅｆに接続されているトランジスタ段Ｔ６に接
続されている。その際、このトランジスタＴ６はそのコ
レクタ−エミツタ間バスで第２の電流ミラーＴ６、Ｔ７
の鏡像的電流を流すトランジスタ段Ｔ７の回路内に、ま
たそのベースで参照抵抗Ｒ，に接続されている。電圧ホ
ロワ−として（その出力を反転入力端に帰還することに
り）接続されている演算増幅器は電圧増幅率１を有する
ので、トランジスタＴ６のコレクタには第１の電流ミラ
ーＴ３、Ｔ４の出力電流１ａを流すトランジスタＴ４に
かかる電圧と等しい電圧がかかっており、従ってトラン
ジスタＴ６に同一のアーリー効果が生じ、それによって
アーリー効果により出力電流１．内に惹起される誤差の
補償が実現されている。

冒頭に第２図の回路装置により説明したように出力電流
１．の所与の値を設定するために、ダイオードとして接
続された基準トランジスタＴ３とそれにより制御され且
つ（鏡像的な）一定の出力電流１ａを流すトランジスタ
Ｔ１とがｌ：ｎのエミツタ面積比および（または）コレ
クタ面積比を有する第１の電流ミラーＴ３、Ｔ４が選定
されるならば、本発明の実施例では、この面積比を考慮
に入れて、参ＷＡ抵抗Ｒ，および演算増幅器ＯＰ＋に接
続されているトランジスタＴ６が第１の電流ミラーＴ３
、Ｔ４の基準トランジスタＴ３のエミッタ面積および（
または）コレクタ面積を基準としてｎ倍のエミッタ面積
および（または）コレクタ面積を有し、また第２の電流
ミラーＴ７、Ｔ８のダイオードとして接続されており基
準トランジスタとして作用するトランジスタＴ８と鏡像
的な電流を流すトランジスタＴ７とは１　：　　（ｎ＋
１）のエミツタ面積比および（または）コレクタ面積比
を有する。それによって補償作用は比ｎにより定められ
る出力電流１．に対しても有効に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により拡張された集積定電流源の回路図
、第２図は公知の集積定電流源の回路図である。Ａ・・・出力端、ｈａ・・・出力電流、１８３．１８４
・・・ベース電流、ＩＣＩ〜ＩＣ３・・・コレクタ電流
、ＩＦ・・・誤差電流、ｏｐ、ｏｐビ・・演算増幅器、
Ｒｒｅｆ・・・参照抵抗、Ｔ１〜Ｔ＠・・・トランジス
タ、ｕｒｍ・・・参照電圧。

Claims

【特許請求の範囲】１）反転入力端（−）に参照電圧（Ｕ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）を
与えられ、また出力端でその出力電圧を電流（Ｉ＿ｃ＿
１）に変換する第１の段（Ｔ＿１）に接続されている１
つの演算増幅器（ＯＰ）と、前記第１の段（Ｔ＿１）の回路内に接続されており、前
記電流（Ｉ＿ｃ＿１）による電圧降下を前記演算増幅器
（ＯＰ）の非反転入力端に帰還するための１つの参照抵
抗（Ｒ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）と、前記演算増幅器（ＯＰ）の出
力端に接続されており、その出力電圧を電流（Ｉ＿ｃ＿
２）に変換する第２の段（Ｔ＿２）と、前記第２の段（Ｔ＿２）の回路内に接続されており、一
次近似で一定な出力電流（Ｉ＿ａ）を供給する第１の電
流ミラー（Ｔ＿３、Ｔ＿４）とを含んでいる集積された
定電流源において、前記演算増幅器（ＯＰ）の出力端に
接続されており、その出力電圧を電流（Ｉ＿ｃ＿５）に
変換する第３の段（Ｔ＿５）と、前記第３の段（Ｔ＿５
）の回路内に接続されている第２の電流ミラー（Ｔ＿７
、Ｔ＿８）と、前記参照抵抗（Ｒ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）に接続
されており、前記第２の電流ミラー（Ｔ＿７、Ｔ＿８）
の鏡像的な電流を流す段（Ｔ＿７）の回路内に接続され
ている１つの段（Ｔ＿６）とを含んでいることを特徴と
する集積定電流源。２）前記第１の電流ミラー（Ｔ＿３、Ｔ＿４）の前記一
定の出力電流（Ｉ＿ａ）を供給する段（Ｔ＿４）が、電
圧ホロワーとして接続されたもう１つの演算増幅器（Ｏ
Ｐ＿１）を介して、前記参照抵抗（Ｒ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）に
接続されている前記段（Ｔ＿６）に接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集積定電流源
。３）前記参照抵抗（Ｒ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）に接続されている
前記段（Ｔ＿６）が、コレクタ−エミツタ間バスで前記
第２の電流ミラー（Ｔ＿７、Ｔ＿８）の鏡像的な電流を
流す段（Ｔ＿７）の回路内に、またベースで前記参照抵
抗（Ｒ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）に接続されている１つのトランジ
スタにより形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の集積定電流源。４）前記第１の電流ミラー（Ｔ＿３、Ｔ＿４）内で、ダ
イオードとして接続された基準トランジスタ（Ｔ＿３）
と、それにより制御されて（鏡像的な）一定の出力電流
（Ｉ＿ａ）を供給するトランジスタ（Ｔ＿４）とが１：
ｎのエミツタ面積比および（または）コレクタ面積比を
有しており、前記参照抵抗（Ｒ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）および前
記もう１つの演算増幅器（ＯＰ＿１）に接続されている
トランジスタ（Ｔ＿６）が前記第１の電流ミラー（Ｔ＿
３、Ｔ＿４）の前記基準トランジスタ（Ｔ＿３）のエミ
ツタ面積および（または）コレクタ面積に対してｎ倍の
エミツタ面積および（または）コレクタ面積を有し、ま
た前記第２の電流ミラー（Ｔ＿７、Ｔ＿８）のダイオー
ドとして接続された基準トランジスタ（Ｔ＿８）と鏡像
的な電流を流すトランジスタ（Ｔ＿７）とが１：（ｎ＋
１）のエミツタ面積比および（または）コレクタ面積比
を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれか１項に記載の集積定電流源。