JPH04138507A - 定電流回路 - Google Patents

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〉 本発明はモノシリツク集積回路における帰還形の定電流
回路に関する。

〈従来の技術〉 この種の定電流回路の従来例として第２図に示すような
ものがある。

トランジスタＱ９、Ｑｌｌはカレントミラー回路Ｃであ
って、入力側であるトランジスタＱ９のエミッタ側には
抵抗Ｒ４が接続されている。カレントミラー回路Ｃの出
力段には帰還回路Ｂが接続されている。帰還回路りにつ
いて説明すると、カレントミラー回路Ｃの出力電流の一
部はトランジスタＱ１３のベースに導かれている。トラ
ンジスタＱ１３のエミッタは抵抗Ｒ５を介して接地され
ている一方、コレクタはカレントミラー回路ＤＩにおけ
る入力側のトランジスタＱ１２に接続されている。カレ
ントミラー回路Ｄ１はトランジスタＱ１２、Ｑ８、Ｑ１
０１Ｑ１４から構成されており、トランジスタＱ８、Ｑ
ＩＯによりカレントミラー回路Ｃの所定電流を規制する
ことで帰還がかけられている。また、定電流回路として
の出力電流は、トランジスタＱ１４のエミッタから出力
されるようになっている。

即ち、トランジスタＱ９とトランジスタＱｌｌの電流密
度の比をｎとすると、両者におけるベース・エミッタ間
電圧の差はΔＶｂｅ＝（ｋＴ／ｑ）　ｆｆ１ｎ　ｎ　（
ｋＴ／ｑ　：熱電圧）として表され、この電圧に応した
電流が流れる訳であるが、°帰還回路已により帰還がか
けられているので、Ｉｃ　（Ｑ８）＝Ｉｃ　（ＱＩＯ）
＝Ｉｃ　（Ｑｌ４）−（（ｋＴ／ｑ）ｉｎ　ｎ）／Ｒ４
という電流で安定するようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のような回路をモノシリツク集積回
路で構成した場合には、シート抵抗のばらつきとフォト
エツチングに起因するパターン線幅のばらつきという２
つの要因により、抵抗Ｒ４がばらつき、これに起因して
出力電流の絶対値のばらつきが大きいという欠点があり
、回路の高精度化を推進する上で大きな問題となってい
た。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その
目的とするところは、抵抗のばらつきが大きくても出力
電流に影響しないように改良した定電流回路にを提供す
ることにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明にかかる定電流回路は、モノシリツク集積回路で
構成された定電流集積回路であって、入力側であるトラ
ンジスタのエミッタに抵抗Ｒ１を接続し且つ当該トラン
ジスタのベースとコレクタとの間に抵抗Ｒ２を接続して
あるカレントミラー回路と、カレントミラー回路の入出
力間に設けてある帰還回路とを具備しており、且つ抵抗
Ｒ１、抵抗Ｒ２の基板上の線幅が異なるようにしてある
。

く作用〉 第２図中の従来回路において示す抵抗Ｒの代わりに第１
図に示すように抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２という線幅の異なる
ものを使用すると、線幅による誤差が相殺される。詳し
いことは実施例中において説明する。

〈実施例〉 以下、本発明にかかる定電流回路の実施例を図面を参照
して説明する。第１図は実施例回路の回路図である。

ここに掲げる定電流回路はモノシリツクで構成されたア
ナログ集積回路に定電流源として数多く備えられている
回路であって、第１図に示すような回路構成となってい
る。本実施例では、第２図で示した従来回路の一部分だ
けを改良した回路構成となっている。従来回路の説明と
重複する部分もあるが、以下、その回路構成について詳
しく説明する。

図中Ａはカレントミラー回路であって、トランジスタＱ
２、Ｑ４、抵抗Ｒ１、Ｒ２等から構成されている。入力
側のトランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ２を介して接
地されている一方、ベースは抵抗Ｒ１を介してコレクタ
に接続されている。

なお、図示されていないが、この抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２に
相当する基板上のパターンはその線幅が異なるように形
成されている。

トランジスタＱ２のコレクタは、出力側のトランジスタ
Ｑ４のベースに接続されている。トランジスタＱ４のエ
ミッタは接地されている一方、コレクタは帰還回路りに
おけるトランジスタＱ６のベースに接続されている。

なお、トランジスタＱ４のベースとコレクタとの間には
コンデンサＣ１が接続されている。

次に、帰還回路Ｂについて説明すると、トランジスタＱ
６のエミッタは抵抗Ｒ３を介して接地されている一方、
コレクタはカレントミラー回路Ｂ１における入力側のト
ランジスタＱ５に接続されている。

カレントミラー回路Ｂ１はトランジスタＱ５、Ｑｌ、Ｑ
３、Ｑｌから構成されている。トランジスタＱ５のベー
ス・コレクタ間は短絡されているとともに、トランジス
タＱ１、Ｑ３、Ｑｌのベースに夫々接続されている。ま
た、トランジスタＱ５、Ｑｌ、Ｑ３、Ｑｌの各エミッタ
は電源ラインに接続されている。更に、トランジスタＱ
ｌのコレクタには、カレントミラー回路Ａのトランジス
タＱ２のベース及び抵抗Ｒ１の一端側が、トランジスタ
Ｑ３のコレクタには、同じくトランジスタＱ４のコレク
タ及びコンデンサＣ１の一端側が、トランジスタＱ７の
コレクタには（定電流回路の出力に相当する）、図外の
後段回路が夫々接続されている。

以上のように構成された定電流回路の基本動作について
説明する。

まず、トランジスタＱ４、Ｑ２のコレクタ電流をＩｏと
し、トランジスタＱ１のコレクタ電流をｒｃとする。す
ると、トランジスタＱ４のベース電位は次の式で示され
る。

（ｋＴ／ｑ）ｉｎ　　（Ｉｃ／Ｉ。）・・・■但し、ｋ
Ｔ／ｑは熱電圧である。

一方、トランジスタＱ２のコレクタ電圧の近位値は次の
式で示される。

（ｋＴ／ｑ）ｉｎ　　（Ｉ　ｃ／　（ｎ−１ｏ　））十
■ｃ−Ｒ２−ＩＣ−Ｒ１・・・■ 但し、ｎはトランジスタＱ２に対するトランジスタＱ４
の電流密度の比である。

帰還回路Ｂにより、トランジスタＱ４のベース電位とト
ランジスタＱ２のコレクタ電圧とが等しくなるように、
帰還がかけられるから、結局として安定時におけるＩｃ
Ｏ値は式■＝式■から導くと次式で示される。

Ｉ　ｃ＝　Ｃ（ｋＴ／ｑ）ｉｎ　ｎｌ／　（Ｒ２−Ｒ１
）］　　・・・■ 定電流回路としての出力電流はトランジスタＱ７のコレ
クタ電流であるが、カレントミラー回路Ｂ１の働きによ
り、これはトランジスタＱ１のコレクタ電流と等しくな
るので、式■として示されることになる。

次に、抵抗Ｒ１、Ｒ２にばらつきがあってもこれが出力
電流には影響しないことの原理について説明する。

まず、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１に相当する基板上のパターン
の線幅の設計値が夫々Ａ、Ｂであるとし、設計段階では
Ａ、Ｂであるべきものが、製造段階での様々な要因によ
り、パターン作成後にはＡ十ｘ、Ｂ＋ｘに変化したと仮
定する。このときの抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１の変化後の抵抗
値を夫々Ｒ２’、Ｒ１゛　とすると、これらは次式で示
される。

Ｒ２’　　”＝　（Ａ／（Ａ＋ｘ））Ｒ２−・−■Ｒ１
°＝ＣＢ／（Ｂ＋ｘ））Ｒ１・−、■ココで、ｘ＜＜Ａ
、ｘ＜＜Ｂとすると、Ｒ２’、Ｒ１゛　は夫々次のよう
に近似される。

Ｒ２”：［（Ａ−ｘ）／Ａ）Ｒ２−■ Ｒ１’＃（（Ｂ−ｘ）／Ｂ）Ｒ１−−・■式■、式■に
より次式が成立する。

Ｒ２’　−Ｒ１’　＝Ｒ２−Ｒ１＋　（（Ｒ１／Ｂ）（
Ｒ２／Ａ））ｘ　　・・・■ 即ち、Ｒ１・Ａ＝Ｒ２・Ｂの関係が成立するならば、式
■の２項が０となり、Ｒ２’　−Ｒ１＝Ｒ２−Ｒ１とな
る。言い換えると、設計段階の線幅Ａ、Ｂが抵抗Ｒ１、
抵抗Ｒ２に反比例しているならば（これは抵抗Ｒ１、抵
抗Ｒ２に相当する基板上のパターンの線幅が異なること
を意味している）、抵抗Ｒ１，Ｒ２のバラツキは相殺さ
れ、その結果、式■により、抵抗Ｒ１、Ｒ２のバラツキ
が出力を流に影響を与えないことになる。

集積回路の製造工程上、抵抗Ｒ１、Ｒ２のバラツキはあ
る程度避けることができないが、この場合であっても、
本実施例の定電流回路による場合には、出力電流の絶対
値のバラツキがない。しかも若干の回路の設計変更のみ
で上記メリットを得ることができるので、アナログ集積
回路の高精度化及び低コスト化を推進する上で非常に大
きな意義がある。

〈発明の効果〉 以上、本発明にかかる定電流回路による場合には、抵抗
Ｒ１、抵抗Ｒ２の誤差が相違されるように構成されてい
るので、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２のばらつきが大きくても出
力電流に影響しない。また、製造工程についてはそのま
まで回路についての若干の設計変更のみで良いので、回
路の高性能化及び低コスト化を推進することができると
いうメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる定電流回路の実施例を説明する
ための回路図、第２図は従来の定電流回路を説明するた
めの第１図に対応する図である。 Ａ・・・カレントミラー回路 Ｒ１、Ｒ２・・・抵抗 Ｑ２、 Ｑ４ トランジスタ ・帰還回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノシリック集積回路で構成された定電流集積回
   路において、入力側であるトランジスタのエミッタに抵
   抗Ｒ１を接続し且つ当該トランジスタのベースとコレク
   タとの間に抵抗Ｒ２を接続してあるカレントミラー回路
   と、カレントミラー回路の入出力間に設けてある帰還回
   路とを具備しており、且つ、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２に相当
   する基板上のパターンはその線幅が異なるように形成し
   てあることを特徴とする定電流回路。
2. （２）帰還回路がカレントミラー回路であることを特徴
   とする請求項１記載の定電流回路。