JPH088664A - 電流供給回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定電流バイアスが与えられたバイポーラトラン
ジスタのベース電流分に相当する電流を、電源電圧に依
存せずに供給し得る電流供給回路を提供する。 【構成】コレクタが第１電源ノードに接続されたＮＰＮ
型の第１のトランジスタＮ１と、第１のトランジスタと
差動対をなし、ベースに基準電位が与えられるＮＰＮ型
の第２のトランジスタＮ２と、第１、第２のトランジス
タの共通エミッタと第２電源ノードとの間に接続され、
バイアス電位により定まる電流が流れる定電流源１１
と、第１電源ノードと第１のトランジスタのベースとの
間にエミッタ・コレクタ間が接続され、ベースが第２の
トランジスタのコレクタに接続されたＰＮＰ型の第３の
トランジスタＰ３と、第３のトランジスタとベース相互
が接続され、エミッタが第１電源ノードに接続され、コ
レクタから電流出力が取り出されるＰＮＰ型の第４のト
ランジスタＰ４とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に形成
される電流供給回路に係り、特に定電流バイアスが与え
られたバイポーラトランジスタのベース電流分に相当す
る電流を供給する電流供給回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のバイポーラモノリシック
回路に形成される電流供給回路６０の一例を示してい
る。この電流供給回路６０において、電源ノードと接地
ノードとの間にＮＰＮトランジスタＮ１のコレクタ・エ
ミッタ間および定電流源回路６１が直列に接続されてお
り、上記電源ノードと上記トランジスタＮ１のベースと
の間に第１のＰＮＰトランジスタＰ１のエミッタ・コレ
クタ間が接続されている。この第１のＰＮＰトランジス
タＰ１は、ベース・コレクタ相互が接続されており、こ
の第１のＰＮＰトランジスタＰ１のエミッタ・ベースに
対応して第２のＰＮＰトランジスタＰ２のエミッタ・ベ
ースが接続されており、上記２個のＰＮＰトランジスタ
はカレントミラー回路を形成している。

【０００３】上記構成の電流供給回路６０において、Ｎ
ＰＮトランジスタＮ１は、定電流源回路６１の定電流Ｉ
によりバイアスが与えられており、そのベース電流ＩB
分はカレントミラー回路の第１のＰＮＰトランジスタＰ
１から供給される。このカレントミラー回路において、
２個のＰＮＰトランジスタＰ１、Ｐ２のエミッタ面積比
が１：１に設定されていれば、第１のＰＮＰトランジス
タＰ１のコレクタ電流と第２のＰＮＰトランジスタＰ２
のコレクタ電流とは電流値が等しいので、第２のＰＮＰ
トランジスタＰ２のコレクタから前記第１のＰＮＰトラ
ンジスタＰ１のコレクタ電流（ＮＰＮトランジスタＮ１
のベース電流ＩB 分）に相当する電流を出力する（他の
回路に供給する）ことが可能になる。

【０００４】ここで、上記電流供給回路６０を、例えば
図６中に示すように差動増幅回路入力段７０の差動対ト
ランジスタの一方にベース電流を供給するためのベース
電流補正回路として使用する場合を考える。

【０００５】上記差動増幅回路入力段７０は、差動対を
なすＮＰＮトランジスタＮ３、Ｎ４と、この差動対トラ
ンジスタＮ３、Ｎ４のエミッタ共通接続ノードに接続さ
れた定電流源回路７１と、上記差動対トランジスタのベ
ース相互間に接続された入力抵抗素子Ｒｉとを具備し、
上記差動対トランジスタの一方のトランジスタＮ４のベ
ースに基準電圧Ｖref が与えられ、他方のトランジスタ
Ｎ３のベースには信号源７２から結合容量Ｃｉを介して
入力信号が与えられる。

【０００６】上記差動増幅回路入力段７０においては、
入力抵抗素子Ｒｉに基準電圧Ｖref源からＮＰＮトラン
ジスタＮ３のベース電流が流れて電圧降下が発生し、差
動対トランジスタＮ３、Ｎ４のベース電位間に直流的な
電圧オフセットが生じるので好ましくない。

【０００７】そこで、前記したように電流供給回路６０
から差動増幅回路入力段７０の差動対トランジスタの他
方のトランジスタＮ３のベース（信号入力ノード）にＮ
ＰＮトランジスタＮ３のベース電流分を供給することに
より、ベース電流を補正するようにしている。

【０００８】しかし、上記した従来の電流供給回路６０
においては、ＮＰＮトランジスタＮ１のベース電位が電
源電圧Ｖccに依存し、供給出力電流が電源依存性を持つ
ので、電源電圧Ｖccの変動時には上記ＮＰＮトランジス
タＮ１と差動増幅回路入力段７０の差動対トランジスタ
Ｎ３、Ｎ４との動作条件が異なるようになり、差動増幅
回路入力段７０のベース電流を正確に補正することが不
可能になり、差動増幅回路入力段７０の動作に誤差が生
じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
電流供給回路は、供給出力電流が電源電圧に依存するの
で、差動増幅回路入力段にベース電流を供給するための
ベース電流補正回路として使用すると電源変動時に差動
増幅回路入力段の動作に誤差が生じるという問題があっ
た。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、定電流バイアスが与えられたバイポーラトラ
ンジスタのベース電流分に相当する電流を、電源電圧に
依存せずに供給し得る電流供給回路を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電流供給回路
は、コレクタが第１の電源ノードに接続された第１極性
を有するバイポーラ型の第１のトランジスタと、この第
１のトランジスタとエミッタが共通接続されて差動対を
なし、ベースに固定基準電位が与えられる第１極性を有
するバイポーラ型の第２のトランジスタと、上記差動対
をなす２個のトランジスタのエミッタ共通接続ノードと
第２の電源ノードとの間に接続され、バイアス電位によ
り定められる定電流が流れる第１の定電流源回路と、前
記第１の電源ノードと前記第１のトランジスタのベース
との間にエミッタ・コレクタ間が接続され、ベースが前
記第２のトランジスタのコレクタに接続され、前記第１
極性型とは逆の第２極性を有するバイポーラ型の第３の
トランジスタと、この第３のトランジスタとベース相互
が接続され、エミッタが前記第１の電源ノードに接続さ
れ、コレクタから電流出力が取り出される第２極性を有
するバイポーラ型の第４のトランジスタとを具備するこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】第１のトランジスタのベース電流ＩB1はＩ／β
n （βn は第１のトランジスタの電流増幅率）であり、
第２のトランジスタのコレクタ電流（第３のトランジス
タのベース電流ＩB2）はＩB1／βm （βm は第３のトラ
ンジスタの電流増幅率）である。即ち、第２のトランジ
スタに流れるバイアス電流は第１のトランジスタに流れ
るバイアス電流に比べて十分小さく、第１のトランジス
タに流れるバイアス電流はほぼ第１の定電流源回路に流
れる定電流Ｉに等しいものと見なせる。

【００１３】第１の電源ノードの電位変動に依存して第
１のトランジスタのベースの電位が変動して第１のトラ
ンジスタのコレクタ電流の大きさが変化した場合、この
変化に見合う分だけ第２のトランジスタのコレクタ電流
が逆方向に変化し、これにより第３のトランジスタのコ
レクタ電流が第１のトランジスタのコレクタ電流の変化
を抑制する方向に変化する。つまり、第３のトランジス
タのコレクタ電位により第１のトランジスタのベースを
負帰還制御するように動作する。第３のトランジスタと
第４のトランジスタとはベースを共通とするカレントミ
ラー回路を形成しているので、第４のトランジスタのコ
レクタから第３のトランジスタのコレクタ電流（第１の
トランジスタのベース電流分）に相当する電流を出力す
る（他の回路に供給する）ことが可能になる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の電流供給回路の一実施例
を示している。この電流供給回路１０は、コレクタが第
１の電源ノードに接続された第１極性を有するバイポー
ラ型（本例ではＮＰＮ型）の第１のトランジスタＮ１
と、この第１のトランジスタＮ１とエミッタが共通接続
されて差動対をなし、ベースに固定の基準電位Ｖref が
与えられる第１極性を有するバイポーラ型の第２のトラ
ンジスタＮ２と、上記差動対をなす２個のトランジスタ
Ｎ１、Ｎ２のエミッタ共通接続ノードと第２の電源ノー
ドとの間に接続された第１の定電流源回路１１と、前記
第１の電源ノードと前記第１のトランジスタＮ１のベー
スとの間にエミッタ・コレクタ間が接続され、ベースが
前記第２のトランジスタＮ２のコレクタに接続され、前
記第１極性型とは逆の第２極性を有するバイポーラ型
（本例ではＰＮＰ型）の第３のトランジスタＰ３と、こ
の第３のトランジスタＰ３とベース相互が接続され、エ
ミッタが前記第１の電源ノードに接続され、コレクタか
ら電流出力が取り出される第２極性を有するバイポーラ
型の第４のトランジスタＰ４とを具備する。

【００１５】上記構成の電流供給回路１０において、第
１のトランジスタＮ１のベース電流ＩB1はＩ／βn （β
n は第１のトランジスタＮ１の電流増幅率）であり、第
２のトランジスタＮ２のコレクタ電流（第３のトランジ
スタＰ３のベース電流ＩB2）はＩB1／βm （βm は第３
のトランジスタＰ３の電流増幅率）である。即ち、第２
のトランジスタＮ２に流れるバイアス電流は第１のトラ
ンジスタＮ１に流れるバイアス電流に比べて十分小さ
く、第１のトランジスタＮ１に流れるバイアス電流はほ
ぼ第１の定電流源回路１１に流れる定電流Ｉに等しいも
のと見なせる。

【００１６】いま、電源電位Ｖccの変動に依存して第１
のトランジスタＮ１のベースの電位が変動して第１のト
ランジスタＮ１のコレクタ電流の大きさが変化した場
合、この変化に見合う分だけ第２のトランジスタＮ２の
コレクタ電流が逆方向に変化し、これにより第３のトラ
ンジスタＰ３のコレクタ電流が第１のトランジスタＮ１
のコレクタ電流の変化を抑制する方向に変化する。つま
り、第３のトランジスタＰ３のコレクタ電位により第１
のトランジスタＮ１のベースを負帰還制御するように動
作する。第３のトランジスタＰ３と第４のトランジスタ
Ｐ４とはベースを共通とするカレントミラー回路を形成
しているので、第４のトランジスタＰ４のコレクタから
第３のトランジスタＰ３のコレクタ電流（第１のトラン
ジスタＮ１のベース電流ＩB1分）に相当する電流ＩB1を
出力する（他の回路に供給する）ことが可能になる。

【００１７】次に、上記したような電流供給回路１０
を、例えば図２に示すように差動増幅回路入力段２０の
差動対トランジスタにベース電流を供給するためのベー
ス電流補正回路として使用する場合について説明する。
なお、ここでは、第１の電源ノードと第１のトランジス
タＮ１のコレクタとの間に抵抗素子Ｒ１が挿入接続され
ている。また、第１の定電流源回路１１は、例えばＮＰ
ＮトランジスタＮ５が用いられており、そのベースに与
えられるバイアス電位Ｖbiasにより定められる定電流が
流れる。

【００１８】図２に示した差動増幅回路入力段２０は、
差動対をなす第１極性を有するバイポーラ型のＮＰＮト
ランジスタＮ３、Ｎ４と、この差動対トランジスタＮ
３、Ｎ４のエミッタ共通接続ノードに接続された第２の
定電流源回路２１（例えばＮＰＮトランジスタＮ６から
なる）と、上記差動対トランジスタＮ３、Ｎ４のベース
相互間に接続された入力抵抗素子Ｒｉとを具備し、上記
差動対トランジスタの一方のトランジスタＮ４のベース
に基準電圧Ｖref が与えられ、他方のトランジスタＮ３
のベースには信号源２２から結合容量Ｃｉを介して入力
信号が与えられる。

【００１９】ここで、上記差動対トランジスタの一方の
トランジスタＮ４のベースに与えられる基準電圧Ｖref
は、前記電流供給回路１０の差動対トランジスタの一方
のトランジスタＮ２のベースに与えられる基準電圧Ｖre
f と等しく設定されている。

【００２０】また、前記第２の定電流源回路２１は、バ
イアス電位Ｖbiasにより定められる定電流が流れるもの
であるが、前記電流供給回路１０の第１の定電流源回路
１１と共通のバイアス電位Ｖbiasが与えられる。

【００２１】また、上記第２の定電流源回路２１は、前
記第１の定電流源回路１１に流れる定電流Ｉの２倍の定
電流２Ｉが流れるように電流源用のＮＰＮトランジスタ
Ｎ６のエミッタ面積が設定されており、この電流源用ト
ランジスタＮ６と前記電流供給回路１０の第１の定電流
源回路１１の電流源用トランジスタＮ５とは、特性が揃
うように（ペア性が良好なように）形成されている。

【００２２】また、差動増幅回路入力段２０の信号入力
用トランジスタＮ３と電流供給回路１０の差動対トラン
ジスタのうちの第１のトランジスタＮ１とは、特性が揃
うように（ペア性が良好なように）形成されている。

【００２３】図２に示したような回路によれば、電源電
位Ｖccの変動に依存して差動増幅回路入力段２０の信号
入力用トランジスタＮ３のベース電流が変化しても、差
動増幅回路入力段２０の差動対トランジスタにバイアス
電流を与える第２の定電流源回路２１と電流供給回路１
０の差動対トランジスタにバイアス電流を与える第１の
定電流源回路１１とは等しいバイアス電位が与えられる
ので、上記ベース電流の変化に対応して電流供給回路１
０の出力電流が変化するようになり、差動増幅回路入力
段２０のベース電流の補正を少ない誤差で実現すること
ができる。

【００２４】図３は、図１の電流供給回路１０の変形例
を示している。この電流供給回路１０ａは、図１に示し
た電流供給回路１０に対して、第１の電源ノードとカレ
ントミラー回路の第３のトランジスタＰ３、第４のトラ
ンジスタＰ４の各エミッタとの間にそれぞれ抵抗素子Ｒ
２、Ｒ３が挿入接続され、第１の電源ノードと第１のト
ランジスタＮ１のコレクタとの間に抵抗素子Ｒ１が挿入
接続されたものである。これにより、カレントミラー回
路のカレントミラー性が向上する。

【００２５】図４に示す電流供給回路１０ｂは、図１の
電流供給回路１０における各トランジスタの極性および
電源ノード、接地ノードとの接続関係を逆転させたもの
であり、Ｐ１、Ｐ２はＰＮＰトランジスタ、Ｎ７、Ｎ８
はＮＰＮトランジスタ、１１は定電流源である。

【００２６】図５に示す電流供給回路１０ｃは、図４の
電流供給回路１０ｂに対して、カレントミラー回路の第
３のトランジスタＮ７、第４のトランジスタＮ８の各エ
ミッタと接地ノードとの間にそれぞれ抵抗素子Ｒ２、Ｒ
３が挿入接続され、第１のトランジスタＰ１のコレクタ
と接地ノードとの間に抵抗素子Ｒ１が挿入接続されたも
のである。これにより、カレントミラー回路のカレント
ミラー性が向上する。

【００２７】

【発明の効果】上述したように本発明の電流供給回路に
よれば、定電流バイアスが与えられたバイポーラトラン
ジスタのベース電流分に相当する電流を電源電圧に依存
せずに供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電流供給回路の一実施例を示す回路
図。

【図２】図１の電流供給回路の応用例を示す回路図。

【図３】図１の電流供給回路の一変形例を示す回路図。

【図４】図１の電流供給回路の他の変形例を示す回路
図。

【図５】図４の電流供給回路の変形例を示す回路図。

【図６】従来の電流供給回路の一例を示す回路図。

【符号の説明】

１０…電流供給回路、１１、２１…定電流源回路、２０
…差動増幅回路入力段、Ｎ１〜Ｎ８…ＮＰＮトランジス
タ、Ｐ１〜Ｐ４…ＰＮＰトランジスタ、Ｖref…基準電
位、Ｖbias…バイアス電位、Ｒ１〜Ｒ３、Ｒｉ…抵抗素
子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コレクタが第１の電源ノードに接続され
   た第１極性を有するバイポーラ型の第１のトランジスタ
   と、この第１のトランジスタとエミッタが共通接続され
   て差動対をなし、ベースに基準電位が与えられる第１極
   性を有するバイポーラ型の第２のトランジスタと、上記
   差動対をなす２個のトランジスタのエミッタ共通接続ノ
   ードと第２の電源ノードとの間に接続され、バイアス電
   位により定められる定電流が流れる第１の定電流源回路
   と、前記第１の電源ノードと前記第１のトランジスタの
   ベースとの間にエミッタ・コレクタ間が接続され、ベー
   スが前記第２のトランジスタのコレクタに接続され、前
   記第１極性とは逆の第２極性を有するバイポーラ型の第
   ３のトランジスタと、 この第３のトランジスタとベー
   ス相互が接続され、エミッタが前記第１の電源ノードに
   接続され、コレクタから電流出力が取り出される第２極
   性を有するバイポーラ型の第４のトランジスタとを具備
   することを特徴とする電流供給回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電流供給回路において、
   さらに、前記第４のトランジスタのコレクタからベース
   電流が供給される第１極性を有するバイポーラ型の第５
   のトランジスタと、この第５のトランジスタとエミッタ
   が共通接続されて差動対をなし、ベースに前記基準電位
   が与えられる第１極性を有するバイポーラ型の第６のト
   ランジスタと、上記差動対をなす２個のトランジスタの
   エミッタ共通接続ノードと前記第２の電源ノードとの間
   に接続され、前記バイアス電位により前記第１の定電流
   の２倍の第２の定電流が流れるように制御される第２の
   定電流源回路と、上記差動対をなす２個のトランジスタ
   のベース相互間に接続されて入力抵抗素子とを具備する
   ことを特徴とする電流供給回路。