JPH0633076U - ２出力差動電流発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２出力間に線形性誤差がなく、正確な比例関
係を有する２出力差動電流発生器を実現する。 【構成】 ２つの差動出力を発生する２出力差動電流発
生器において、２つの差動出力を発生する第１及び第２
の差動回路と、一方の出力が第１及び第２の差動回路の
一方のトランジスタのベースに接続され、他方の出力が
第１の差動回路の他方のトランジスタのベースに接続さ
れた電圧源と、第１及び第２の差動回路のトランジスタ
の各エミッタの電圧がそれぞれ入力され、出力が第２の
差動回路の他方のトランジスタのベースに接続される制
御手段とを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、２出力の差動電流発生器に関し、特に前記２出力間の線形性誤差を 除去することのできる２出力差動電流発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

２出力差動電流発生器は、例えば、基準電圧源若しくは基準電流源などに用い られる。図２はこのような従来の２出力差動電流発生器の一例を示す回路図であ る。図２において、１，２，３及び４はトランジスタ、５及び６は定電流源、７ 及び８は負荷、９は電圧源である。ここで、１，２，５及び７は差動回路５０を 、３，４，６及び８は差動回路５１をそれぞれ構成している。

【０００３】 トランジスタ１及び３のベースには電圧源９の一端が接続され、トランジスタ ２及び４のベースには電圧源９の他端が接続される。トランジスタ１のエミッタ はトランジスタ２のエミッタ及び定電流源５の一端に接続され、トランジスタ１ 及び２のコレクタは負荷７の第１及び第２の端子に接続される。また、トランジ スタ３のエミッタはトランジスタ４のエミッタ及び定電流源６の一端に接続され 、トランジスタ３及び４のコレクタは負荷８の第１及び第２の端子に接続される 。さらに、負荷７及び８の第３、第４の端子は正電圧源”Ｖ_CC”に、定電流源３ 及び６の他端は負電圧源”Ｖ_EE”にそれぞれ接続される。

【０００４】 ここで、２出力差動電流発生器の２出力”Ｉ_OUT1”、”Ｉ_OUT2”はトランジス タ１〜４のコレクタ電流をそれぞれ”Ｉ_C1”、”Ｉ_C2”、”Ｉ_C3”及び”Ｉ_C4” とすれば、”Ｉ_OUT1＝Ｉ_C1−Ｉ_C2”、”Ｉ_OUT2＝Ｉ_C3−Ｉ_C4”として取り出され ることになる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、トランジスタ１〜４の接合飽和電流”Ｉ_S ”にばらつきがある場合、 トランジスタ１〜４のベース・エミッタ間電圧を”Ｖ_BE1 ”、”Ｖ_BE2 ”、”Ｖ _BE3 ”及び”Ｖ_BE4 ”、熱起電圧を”Ｖ_T ”とすれば、トランジスタ１〜４のコ レクタ電流は、 Ｉ_Cn＝Ｋ_n・Ｉ_S・exp(Ｖ_BEn／Ｖ_T) (1) となる。但し”Ｋ_n ”は定数で、”ｎ”は１〜４でトランジスタ１〜４を示して いる。

【０００６】 また、電圧源９の出力電圧を”Ｖ_id”、定電流源５及び６の出力電流が等しく 、電流値を”Ｉ_b ”とすれば、以下の関係式が成り立つ。 Ｖ_id＝Ｖ_BE1−Ｖ_BE2＝Ｖ_BE3−Ｖ_BE4 (2) Ｉ_b ＝Ｉ_C1＋Ｉ_C2＝Ｉ_C3＋Ｉ_C4 (3)

【０００７】 ここで、前記２出力差動電流発生器の２出力”Ｉ_OUT1”、”Ｉ_OUT2”は、 Ｉ_OUT1＝Ｉ_C1−Ｉ_C2＝(Ｉ_b−Ｉ_C2)−Ｉ_C2 ＝Ｉ_b−２・Ｉ_C2 (4) Ｉ_OUT2＝Ｉ_C3−Ｉ_C4＝(Ｉ_b−Ｉ_C4)−Ｉ_C4 ＝Ｉ_b−２・Ｉ_C4 (5) となる。従って、２出力間の誤差”ΔＩ_OUT ”は、 ΔＩ_OUT＝Ｉ_OUT1−Ｉ_OUT2 ＝Ｉ_b−２・Ｉ_C2−(Ｉ_b−２・Ｉ_C4) ＝２(Ｉ_C4−Ｉ_C2) (6) となる。

【０００８】 ｎ＝１〜４に対して式（１）を変形して、 Ｉ_C1Ｉ_C4／Ｉ_C2Ｉ_C3 ＝Ｋ₁Ｋ₄／Ｋ₂Ｋ₃・exp(Ｖ_BE1−Ｖ_BE2−(Ｖ_BE3−Ｖ_BE4)) ＝Ｋ₁Ｋ₄／Ｋ₂Ｋ₃・exp(Ｖ_id−Ｖ_id) ＝Ｋ₁Ｋ₄／Ｋ₂Ｋ₃ (7) が求まり、式（７）を”１／Ａ”とし、式（３）を用いて”Ｉ_C1”及び”Ｉ_C3” を消去すると、 Ｉ_C4＝Ｉ_C2・Ｉ_b／(Ａ・Ｉ_b＋(１−Ａ)・Ｉ_C2) (8) となる。

【０００９】 一方、式（３）及び（４）より、 Ｉ_C2＝(Ｉ_b−Ｉ_OUT1)／２ (9) が求まり、式（９）を”Ｂ／２”として、式（６）に式（８）を代入し、さらに 式（９）を代入すると、 ΔＩ_OUT＝２Ｉ_bＢ／(２Ａ・Ｉ_b＋(１−Ａ)／Ｂ)−Ｂ ＝((１−Ａ)・(Ｉ_b ²−Ｉ_OUT1 ²))／(２Ａ・Ｉ_b＋(１−Ａ)・Ｂ) ＝((１−Ａ)・(Ｉ_b ²−Ｉ_OUT1 ²)) ／(２Ａ・Ｉ_b＋(１−Ａ)・(Ｉ_b−Ｉ_OUT1)) (10) となる。この結果、式（１０）より”ΔＩ_OUT ”は”Ｉ_OUT1”には比例していな いので、２出力間に線形性誤差が生じることになる。 従って本考案の目的は、２出力間に線形性誤差がなく、正確な比例関係を有す る２出力差動電流発生器を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するために、本考案では、 ２つの差動出力を発生する２出力差動電流発生器において、 前記一方の差動出力を発生させる第１の差動回路と、 前記他方の差動出力を発生させる第２の差動回路と、 一方の出力が前記第１及び第２の差動回路の一方のトランジスタのベースに接 続され、他方の出力が前記第１の差動回路の他方のトランジスタのベースに接続 された電圧源と、 前記第１及び第２の差動回路のトランジスタの各エミッタの電圧がそれぞれ入 力され、出力が前記第２の差動回路の他方のトランジスタのベースに接続される 制御手段と を備えたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】

制御手段である演算増幅器が２つの差動回路のトランジスタのベース・エミッ タ間電圧を等しくするように制御する。

【００１２】

【実施例】

以下本考案を図面を用いて詳細に説明する。図１は本考案に係る２出力差動電 流発生器の一実施例を示す構成回路図である。ここで、１〜６及び９は図２と同 一符号を付してある。図１において１０及び１１は電流ミラー回路、１２は負荷 、１３は電流測定器、１４は演算増幅器である。ここで、１，２，５，１０は差 動回路５０ａを、３，４，６，１１は差動回路５１ａを、演算増幅器１４は制御 手段５２をそれぞれ構成しており、また、図１は出力電流のモニター機能を有す る基準電流源を構成している。

【００１３】 トランジスタ１のベースには電圧源９の一端が接続され、トランジスタ２及び ４のベースには電圧源９の他端が接続される。トランジスタ１のエミッタはトラ ンジスタ２のエミッタ、定電流源５の一端及び演算増幅器１４の非反転入力端子 に接続され、トランジスタ１のコレクタは電流ミラー回路１０の第１の端子に、 トランジスタ２のコレクタは電流ミラー回路１０の第２の端子及び負荷１２の一 端にそれぞれ接続される。

【００１４】 また、トランジスタ３のエミッタはトランジスタ４のエミッタ、定電流源６の 一端及び演算増幅器１４の反転入力端子に接続され、トランジスタ３のコレクタ は電流ミラー回路１１の第１の端子に、トランジスタ４のコレクタは電流ミラー 回路１１の第２の端子及び電流測定器１３の一端にそれぞれ接続される。

【００１５】 さらに、演算増幅器１４の出力はトランジスタ３のベースに接続され、電流ミ ラー回路１０及び１１の第３、第４の端子は正電圧源”Ｖ_CC”に、定電流源３及 び６の他端、負荷１２の他端、電流測定器１３の他端は負電圧源”Ｖ_EE”にそれ ぞれ接続される。

【００１６】 ここで、図１に示す実施例の動作を説明する。コレクタ電流”Ｉ_C1”及び”Ｉ _C2 ”は電流ミラー回路１０に、コレクタ電流”Ｉ_C3”及び”Ｉ_C4”は電流ミラー 回路１１にそれぞれ接続されているので、 Ｉ_C1＝Ｉ_C2 (11) Ｉ_C3＝Ｉ_C4 (12) という関係であり、従って負荷１２に流れる電流”Ｉ_DUT ”及び電流測定器１３ に流れる”Ｉ_mon ”は Ｉ_DUT＝Ｉ_C1−Ｉ_C2 (13) Ｉ_mon＝Ｉ_C3−Ｉ_C4 (14) と表される。また、前記式（３）及び式（６）の関係も成立する。

【００１７】 一方、制御手段５２である演算増幅器１４は２つの差動回路５０ａ及び５１ａ のトランジスタのエミッタの電圧である図１中”イ”及び”ロ”の電圧が等しく なるようにトランジスタ３のコレクタ電流”Ｉ_C3”を制御する。即ち、トランジ スタ２及び４のベース・エミッタ間電圧”Ｖ_BE2 ”及び”Ｖ_BE4 ”が等しくなる ように制御することになる。この結果、式（１）より、 Ｉ_C2／Ｉ_C4＝(Ｋ₂／Ｋ₄)・exp(Ｖ_BE2−Ｖ_BE4) ＝Ｋ₂／Ｋ₄ (15) となる。式（３）及び式（１３）から、 Ｉ_C2＝(Ｉ_b−Ｉ_DUT)／２ (16) が求まり、従って、式（１５）に代入することにより、 Ｉ_C4＝(Ｋ₄／Ｋ₂)・(Ｉ_b−Ｉ_DUT)／２ (17) となる。

【００１８】 前記式（６）に式（１６）及び式（１７）を代入すると、 ΔＩ_OUT＝(Ｋ₄／Ｋ₂)・(Ｉ_b−Ｉ_DUT)−(Ｉ_b−Ｉ_DUT) ＝(Ｋ₄／Ｋ₂−１)・(Ｉ_b−Ｉ_DUT) (18) が求まる。この結果、式（１８）より電流”ΔＩ_OUT ”は電流”Ｉ_DUT ”に比例 するので２出力である電流”Ｉ_DUT ”と電流”Ｉ_mon ”との間には線形性誤差が 生じないことになる。この場合、電流”Ｉ_mon ”を測定することにより間接的に 電流”Ｉ_DUT ”を線形性誤差なく測定できることになる。即ち、出力電流のモニ ター機能を有する基準電流源が実現できる。

【００１９】 なお、トランジスタ１及び２のコレクタとトランジスタ３及び４のコレクタに は電流ミラー回路１０及び１１を接続しているが、抵抗等を負荷として接続し、 ２出力の差動電圧として取り出すことも可能である。 また、図１において電圧源９として交流電圧源を用いていいるが、直流の可変 電圧源等を用いても良い。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したことから明らかなように、本考案によれば次のような効果がある 。 演算増幅器により２つの差動回路のトランジスタのベース・エミッタ間電圧が 等しくなるように制御することにより、２出力間に線形性誤差がなく、正確な比 例関係を有する２出力差動電流発生器が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る２出力差動電流発生器の一実施例
を示す構成回路図である。

【図２】従来の２出力差動電流発生器の一例を示す回路
図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ トランジスタ ５，６ 定電流源 ７，８，１２ 負荷 ９ 電圧源 １０，１１ 電流ミラー回路 １３ 電流測定器 １４ 演算増幅器 ５０，５０ａ，５１，５１ａ 差動回路 ５２ 制御手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの差動出力を発生する２出力差動電流
   発生器において、 前記一方の差動出力を発生させる第１の差動回路と、 前記他方の差動出力を発生させる第２の差動回路と、 一方の出力が前記第１及び第２の差動回路の一方のトラ
   ンジスタのベースに接続され、他方の出力が前記第１の
   差動回路の他方のトランジスタのベースに接続された電
   圧源と、 前記第１及び第２の差動回路のトランジスタの各エミッ
   タの電圧がそれぞれ入力され、出力が前記第２の差動回
   路の他方のトランジスタのベースに接続される制御手段
   とを備えたことを特徴とする２出力差動電流発生器。