JPS6369324A - 可変電流源 - 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〕 本発明は可変電流源、例えばデジタル・アナログ変換器
（ＤＡＣ）等に使用する可変人力基準信号に比例する１
以上の可変出力電流を得る回路に関する。

〔従来技術とその問題点〕

ＤＡＣは一般にＮ個の出力電流とＮＭｉのスイッチとを
有し、各出力電流とスイッチとは対応する電圧又は電流
に変換されるＮビットの入力デジタルワード各ビットに
対応する。各スイッチは出力電流の１つを、対応するビ
ットが真のとき負荷抵抗に供給し、その結果負荷抵抗に
供給される総合電流の大きさが入力デジタルワードの総
ての真のビットに対応する大きさの和になるようにする
。各出力電流の大きさが入力デジタルワードの対応ビッ
トの重み付は値に比例すると、負荷抵抗を流れる電流の
大きさはＮビットワードの埴に比例する。

例えば、標準の二進エンコーディングでは、上位から下
位に向って１，２．・・・、Ｎデータビットとすると、
Ｐビット（ここでＰは１乃至Ｎ間の任意整数）の値は（
Ｐ＋１）ビットの値の２倍である。

従って、Ｐ番目のビットの出力電流は、１．／２’−’
で表わされる。ここで１０は基準電流の大きさとする。

よって、負荷抵抗を流れる電流の総和は、入力デジタル
ワードと■。／２Ｎ−’　との積で表わすことができる
。

、掛算（マルチプライング）　ＤＡＣの場合、基準電流
Ｉ０の大きさが外部発生の基準信号に比例して調節可能
である。即ち、負荷抵抗両端の出力電圧は通常デジタル
ワードと基準信号との積に比例する。

以下、多電流源使用のＤＡＣの従来例を第３図を参照し
て簡単に説明する。ＤＡＣＱｌは電流源アレイωを使用
してＮ個の出力電流り、Ｉｔ、・・・＋ＩＮを生じる。

ここで、各出力電流と基準電流■□、との比は独立して
調整可能である。各出力電流Ｔ、−１，は電子スイッチ
ＳＷ、−３Ｗ、により２個の負荷抵抗ＲＬＩ−ＲＬ２の
いずれか一方に供給される。各スイッチの状態はＮピン
トのデジタルワードの各ビットＢｔＪＨにより制御され
る。各出力電流１．乃至ＩＮは夫々ベースが共通制ｉｎ
Ｍ圧Ｖ、に接続され、エミッタが可変エミッタ抵抗Ｒｔ
ｌ−Ｒ１Ｎを介して共通電位源Ｖａｔに接続されたＮＰ
Ｎ　　）ランジスタ（以下ＴＲと略す）　Ｑｌ−ＱＮの
コレクタに得られる。入力デジタルワードのビン）Ｂｌ
−８％が真（高レベル）であれば、そのビットで制御さ
れるスイッチＳＷ＋−５１１ｍは対応する電流ＩＩ−Ｉ
ＮをＲＬ＋に流し、そのピントが偽（低レベル）の場合
には電流はＲＬ２に流れる。電流＋　＋　−１ｓの大き
さは、対応するビットＢＩ−８，の重み付けに比例する
よう校正される０例えば、もし入力ワードとしてＢ、力
ＱＩＳＢ（ｉ上位）でＢＮがＬＳＢ（最下位）ピント　
（即ちビットＢ、はピントＢｚの２倍の重み、ピッ）Ｂ
ｚはＢ、の２倍、・・・）の標準二進符号化法を用いる
と、電流１１はＩ２の大きさの２倍で、ＩｚはＩ３の２
倍、・・・である、よって、負４４　ＲＬ　１に流れる
全電流及びＲＬ、の両端電圧は、入力データワードの大
きさに比例する。

スイッチＳＷｉ　は１対のＴＲＱ、＾−Ｑｌｌ＋より成
り、両丁ＲのエミッタはＴＲＱ、のコレクタに接続され
る。

ＴＲＱｌｍ−Ｑｌｍのコレクタは夫々負荷抵抗ＲＬ、、
　ＲＬｚを介して正電圧源ＶＲに接続される。入力デジ
タルワードのＭＳＢであるＢ、は［１＋ａのベースを駆
動し、他方０１１１のベースには基準電圧Ｖ。が印加さ
れる。

Ｂ１が真のとき、■□より高くなるので、ＱＩＡがオン
、Ｑｌｌがオフとなり、電流■１は口、Ａを介してＲＬ
。

に流れる。逆に、Ｂ、が偽の場合には、ｖｍＩ以下にな
り、Ｑｌｍがオン、Ｑｌｍがオフとなるので、電流１１
は口、、を介してＲＬ、へ送られる。他のスイッチｓｗ
、−ｓｗ、についてもＳＷＩ　と同様に動作するが、５
６−５Ｗ−は夫々ビットＢ２−８１により制御される。

また、スイッチ籏ｚ−ｓＷｓのＴＲＱｇａ−ＱｓＡ及び
Ｑｌｍ　−ＱＮＩの各共通エミッタは夫々ＴＲＱｌ−Ｑ
Ｎのコレクタに接続されて電流ｌ２−Ｉｓを切換える。

各ＴＲＱｌ−ＱＮのベースに印加されるｆｉ制御電圧Ｖ
Ｃは閏利得、高入力インピーダンスの演算増幅器＾。

で発生する。また、■、は別のＮＰＮ型ＴＲロ。のベー
スにも印加する。そのエミッタは抵抗Ｒｔｏを介してｖ
ｔｔに印加され、コレクタはＮＰＮ型ＴＲＱａのエミッ
タに接続する。ＱＡのベースにはベースバイアス電圧Ｖ
□Ａ３が印加され、コレクタはＡ１の非反転入力に接続
される。これによりＱ、及びＱＡを介してＡ、の負帰還
ループを形成する。外部可変基準電圧源Ｖ□Ｆを八、の
非反転入力に抵抗Ｒ，を介して接続し、Ａ、の反転入力
は接地する。この構成により、Ａ１の反転及び非反転入
力は共に略接地電位として、基準電流Ｉ□Ｆ（・Ｖ□ｙ
／Ｒ＋）がＲ３を介してＱＡのコレクタに流入するよう
にする。そこで、ＱＡは略■□、と等しいエミッタ電流
■。をＱ、のコレクタに流す、負８１！還ループにより
、Ａ＋はＱｏのベース電流１□。が１゜をＱ、の電流利
得で除した値と等しくなるようにする大きさの制御電圧
出力ＶＣを生じる。特に、出力電圧Ｖ、はｖｃとｖｏの
差ｖ８が路次式で表される値となる。

Ｖｍ　−Ｖｃ−ｈｔ＝　ＩｏＸＲ２ｏ＋Ｖｓｉ。

ここでＶ□。はＴＲＱｏのベース・エミッタ間電圧であ
る。　Ｑ、−Ｑ、のベース・エミッタ間電圧がＱｏのベ
ース・エミッタ間電圧と略等しいと仮定すると、Ｑｌ−
ＱＨのエミッタはＱ、のエミッタと略同電位である。従
って、Ｉｐ／Ｉ。の値はＲｏ。／Ｒア、と略等しい、よ
って、ＤＡＣｆｉｌが標準の二進符号化入力ワードを変
換するよう構成されていると仮定すると、ＲＥＩ”Ｒｆ
。となるようＲｌＩを調整して１１＝１゜とする。

またＲ１・２Ｒｚ。として、Ｉｇ＝Ｉ＊／２．・・・の
如＜　　ａｔｒ。

Ｒｏ、・・・、Ｒｏを調整する。

しかし、ＴＲＱｏ−Ｑ−のベース・エミッタ電圧が等し
いという仮定は、常に有効ではない、　ＴＲＱａ−Ｑ、
をＩＣ化することによりその値を略等しくすることは可
能であるが、その場合には各ＴＲのエミッタ面積を流す
電流に比例して設計する必要があり、これが更に各Ｔｌ
？のベース・エミッタ間電圧のバラツキを制限し、製造
工程のバラツキ及び不純物誤差等から各ＴＲ間のベース
・エミッタ電圧の不揃を避けることができなくなる。従
って、Ｉｏに対するＬ−１ｓの比はＲ２゜とエミッタ抵
抗Ｒ□−１１ｔｉ＋の比に精密に対応しない、更に、低
電流レベルでは、ベース・エミッタ電圧の不揃はＲ１１
−ＲｌＮとＲｔｌｌの比を正しく定めてもＩ＋−１ｓと
１０の比に比較的大きい不揃が生じる。また、Ｒ１゜−
１１ｔｉ＋が固定していれば（調整不能）、これらは製
造工程の許容誤差により設計値から僅かに外れることと
なる。従って、高精度が好ましい場合には、Ｒ□−ＲＩ
Ｍは可変抵抗とすることが必要であるｅ　　Ｒｔｌ−Ｒ
ｔ、Ｉ７！ｌ＜調整されると、ビットＢ１を真とし抵抗
Ｒ□を調整してＩ、の値がＲＬＩの両端に正しい電圧が
測定できるよう１１を校正する。同様にしてＩ！−ＩＮ
も順次Ｂｔ−Ｂｓを高レベルとしてＲ１！４ｔＮを調整
し、ｌ？Ｌ、両端に正しい出力電圧が現れるようにする
。′：４流電流レイ叩の出力電流１＋−１ｘをこのよう
に校正すると、従来のＤＡＣＱｌは各ＴＲのベース・エ
ミッタ電圧が異なる場合でも、基準電圧’ｂｔｒが一定
で電流源プレイ亜が校正され、Ｒｔｌ−ＲｔＮｉＱ端の
電圧降下；ｌ’ｌ’Ｑ＠−Ｑ、ｌ　（７）ベース・エミ
ッタ電圧の不揃い値に比して十分大きければ、相当高精
度とすることが可能である。

応用例によっては、このＤＡＣＱｌの基準電圧Ｖ□。

を変化さセて掛算型ＤＡＣとしてＤＡＣＱｌを使用した
い場合もある。　ＲＬ、の両端電圧は通常Ｖｗｉｐ　　
（又はＬｅｖｙ　）と入力デジタルワードの大きさの積
に比例するので、こ０ＤＡＣＱｌはマルチプライヤとし
て動作する０例えば、ＶＲｔＷは別のＤＡＣを用いて入
力データワードに比例して発生し、第２のデータワード
をＤＡＣ（ｌΦの入力データとして印加してもよい。こ
の構成により、ＲＬＩ　の両端電圧は２つの大男データ
ワードの積に比例する。従来の電流源プレイ（２）を用
いて掛算型ＤＡＣを得る場合の１つの問題はＴＲＱｌ−
ＱＮのベース・エミッタ電圧は一般にＴＲＱｏのそれと
は同じではない。Ｒ□−Ｒｔ、Ｉは調節して上述したと
おり電流源の校正時にベース・エミッタ電圧差を補償す
ることができるが、この補償は校正プロセスで使用する
基準電圧の特定の値及び校正を行う特定温度で可能であ
るのみである。例えば、ＴＲ口、のベース・エミッタ電
圧がＱ。

のそれより大きいと、ＲｔｌをＲ１゜より幾分小さい値
に調整してＩｏ・１１　となるようにする必要がある。

しかし、Ｑ、とＱｌのベース・エミッタ電圧差を補償す
るに要するＲえ、の減少量は、Ｒｔｌを流れる電流りに
依存する。もし１１が大きいと、必要とする抵抗の減少
量は１１が小さい場合よりも減少する。その結果、出力
電流ｌｌ−ｌ１ｌがｖｍｙｙを変化することにより校正
値から増減する場合には、出力電流１ｌ−ＩＮと電ｆｉ
Ｉｏの比の比例関係と１．−１．間の比の比例関係とは
変化し、よって［ｌＡＣの精度を低下する。

よッテ、Ｉ＋−１＋ｔとＩｏｃＤ比はｖｏ、（又はＩ＋
＋ｉｐ　）の特定の１つの値につき正確に調整できるが
、Ｖ□、をその校正値から増減すると、この比は一定に
ならないので、ＤＡＣの精度が低下する。また、温度が
変化すると、Ｑｏ−Ｑｔ＋間のベース・エミッタ電圧差
が変わり、Ｌ−１ｓ間の比を変更する。従って、基準信
号電圧を変化しても、また温度が変化しても複数の出力
Ｔ４電流の比が一定関係になる可変？ｉｔ流源が必要と
なる。

（発明の目的〕 従って、本発明の１つの目的は可変基準信号に比例する
大きさの１以上の出力電流を生しる電流源を捷供するこ
とである。

本発明の他の目的は基準信号と出力電流の大きさの比が
基準信号の大きさの変化に対して略一定にとどまる可変
電流源を堤供することである。

本発明の別の目的は出力電流の大きさが温度変化に殆ん
ど影響を受けない可変電流源を捷供することである。

〔発明の概要〕

本発明の１つの側面に依ると、電流源はＮ１１個のＴＲ
を使用して、可変基準電流に比例する大きさのＮ個の出
力電流を生じる。各ＴＲのエミッタは別のエミッタ抵抗
を介して共通電位に結合し、各ＴＲのベースを共通制御
電圧を各ＴＲ毎に個別に調整可能な量だけオフセットし
て駆動する。制御電圧ｖｃは反転入力が接地され、非反
転入力が第１ＴＲのコレクタに接続されると共に抵抗を
介して可変基準電圧源に接続された演算増幅器により得
る。基準電圧は対応する基準？ｉｔ流を第１ＴＲのコレ
クタに流し、残りのＮ個のＴＲの各々はそのコレクタに
Ｎ個の出力電流の１つを流す、各出力電流の基準電流に
対する比は出力ｔｔＩＬを供給するＴＨのエミッタ抵抗
を調整することにより制御する。各ＴＲベースの制御電
圧オフセットは、総てのＴＲのエミッタが略同じ電位で
ＴＲ間のベース・エミッタ電圧の差を補償し、各出力電
流と基準電流の比が基準電流の大きさの可変範囲全体に
わたり略一定にとどまるように調節される。

本発明の他の側面によると、各ＴＨの制御電圧オフセッ
トは電流源の絶対温度に比例し、ＴＲのベース・エミッ
タ電圧が温度と共に変化するのを補償する。これにより
、ＴＲコレクタ電流が電流源の温度変化に拘わらす略一
定に維持されることを保証する。

〔実施例〕

第１図は本発明に依る可変電流源を有するＤＡＣ（至）
の回路図を示す、このＤＡＣ（至）は第３図の従来ＤＡ
Ｃａ１と類似するが、第３図の従来電流源アレイ（２）
を変更して本発明による改良された可変電流源アレイ（
２２）を使用している。電流源アレイ（２２）では、Ｔ
ＲＱ、−ＱＮのベースは、増幅器Ａｔの制御電圧出力Ｖ
Ｃに直接接続されず、対応するベース抵抗Ｒ１゜−Ｒｗ
ｓを介して制御電圧ｖｃに接続されている。更に、別の
電流源Ｉ、。−ＩＳＮを各ＴＲＱＯ−ＱＮのベースとｖ
０間に挿入している。各電流源Ｉ、。−１３％と対応す
るベース抵抗Ｒ，。−ＲＩＭが協力してベース抵抗Ｒｍ
。−Ｒ１ｌ１間にオフセット電圧を生じ、対応するＴＲ
Ｑｏ−ＱＮのベースに印加する前に制御電圧ＶＣをオフ
セットし、ＴＲＱｅ−ＱＨのベース電流１．。−１゜を
駆動する。各ベース抵抗Ｒ□−Ｒｓ＋ｉ両端間に生じる
オフセット電圧の大きさはベース抵抗ＲＩＩ４ｍＮを調
節することにより３１１節される。

ベース抵抗Ｒｓ＋４ｍ＋ｉ両端のオフセット電圧を調節
して各ＴＲＱ、−Ｑ、のベース・エミッタ間とＴＲＱ。

のベース・エミッタ電圧間の差を補償し、その結果、各
ＴＲＱＯ−ＱＮが基１！電圧ＶＩｌＫＦ及び基準電流Ｉ
０の任意の値に対して同じ値としている−　　ＱＯ−Ｑ
Ｎのエミッタ電位はＶＲｌＦが変化すると変化するが、
変化量は同じであるので、■、に対する出力電流！。

−ＩＮの比は一定に維持される。従って、エミッタ抵抗
Ｒｔｌ−ＲｔＮはベース・エミッタ電圧差を補償する為
に！ｌ！整する必要がなく、■。に対するＩＩ−ＩＮの
比を設定する為にＲ１゜とＲ１１４１％の比を予め設定
しておけばよい、その結果、これらの比はＩ□。

の変化によりエミッタ抵抗を流れる電流の変化に影響さ
れない。

多数の電流源アレイ（２２）を校正するには、ＶｌｌＦ
を最初低い値に設定して、Ｒｔ１１４２Ｎ両端の電圧降
下が大きくない（例えば１．とＲｉｏの積が好ましくは
約１ｍＶ以下になる）ように、電流１ｏ−１ｓを十分小
さい値にする。ビットＬを高レベルとし、負荷抵抗ＲＬ
＋を流れる電流が既知の１ｍ１ｔＦ入力値とデジタル入
力ワード（即ちＢ、が真でＢｔ−ＢＮが偽）値に対して
正しい大きさとなるようＲ□を（ＩＣのレーザトリミン
グ等により）調整する。これにより次式が成立すること
となる。

Ｖｍｘｏ＋（Ｉｓ＋＋＋Ｉｍｓ）Ｒｓｏ−Ｖｍｘ＋＋（
１３＋＋Ｉｇ＋）Ｒｍ＋ここで、■□。はＵ、のベース
・エミッタ電圧でアリ、Ｖ□１はＱ、のベース・エミッ
タ電圧である。

次に、ピントＢ２を高レベルとし、Ｒ１□をｉｌＪ整し
てＲＬ、を流れる電流が、ピッ）ＢＺが真でビットＢ１
と８３−ＢＮが偽である場合の正しい値に設定する０以
上のプロセスを入力ワードの８．−ＢＮの各ビットにつ
き行い、総てのベース抵抗Ｒ□−ＲＩＮのｉｌ！整を同
様に行う、ベース抵抗Ｒ□−ＲＩＭの校正が完了すると
、各ベース抵抗両端のオフセット電圧はベース抵抗Ｒ１
１の両端電圧からオフセットしており、そのオフセット
量は、各ＴＲＱｌ−ＱＮのベース・エミッタ電圧とＴＲ
Ｑｅのベース・エミッタ電圧の差を補償する異なる値で
あり、その結果Ｑｏ−（１＋の総てのエミッタ電圧はあ
らゆるＩ□、の値に対して殆んど同電位になる＊　　Ｒ
ｔｌ−Ｒｉｌ１両端電位は総て無視できるので、Ｒｔｌ
−ＲｔＨの値が理想設定値から多少外れていてもＲ□−
ＲＩＭの調整精度には大きな影響はない。

次に基準電圧Ｖ□、をフルスケール値（ｉｔ大値）に増
加して、エミッタ抵抗ＲＩ１４ＩＮを順次各Ｂ＋−Ｂｓ
ビットを真とし、対応するエミッタ抵抗Ｒ□−１１ｔｘ
を調整し、負荷抵抗ＲＬＩを流れる電流が入力データワ
ードとフルスケールのＶ＊ＨＦに対する正しい大きさと
なるよう校正する。その結果、１＋−１，４の比は相互
に希望した二進重み付は値に正確に設定されることとな
る。第１図の電流源アレイ（２２）を上述の如く校正す
ると、■、とｌｌ−１，１間の比は、ＴＲＱｏ−Ｑ、間
のベース・エミッタ電圧にバラツキがあっても、Ｖｌｌ
！Ｆのフルスケールレンジにねたり略一定に維持される
。よって、第１図のＤＡＣｅｌは本発明による改良され
た多電流源アレイ（２２）を用いており、従来回路より
一店正確であり、掛算型ＤＡＣとして使用するのに適し
ている。即ち、第３図の従来の電流源アレイの場合の如
＜ＩＩＩＥＦが変化すると電流比が校正値からずれるこ
とがない。

次に温度特性につき検討する。第３図の［ｌＡＣ０１に
使用した電流源アレイ儲では、Ｑｅ−ＱＮの各ベース・
エミッタ電圧はＴＨの絶対温度に反比例するので、回路
素子の温度が変化するとＱｓ−Ｑｓのベース・エミッタ
電圧が変化し、その結果ＩＩ−ＩＮとＩｏの比が変化し
た。しかし、第１図の本発明による電流源アレイ（２２
）では、電流源！、。−１３１１はベース抵抗Ｒ１＊−
ＲＩＭを流れる電流が絶対温度に比例する。

この絶対温度に比例する電流はＲ１＠−Ｒ□の両端のオ
フセン）電圧も絶対温度に比例するので、温度変化によ
り生じるＴＲＱｅＪｗのベース・エミッタ間電圧はＲ１
゜−Ｒ□両端にオフセット電圧の補償変化を生じる。こ
れにより、各ベース・エミッタ電圧と対応する絶対温度
に比例する可変オフセット電圧との和は温度変化に関係
なく実質的に一定となる。もし、Ｒ１゜−１１ｔ、が希
望する比に調整されていれば、Ｑｓ４ｘのコレクタ電流
比も温度変化及びＶ□、の変化に関係なく所定比である
。

第２図につき説明する。同図は第１図の出力電流１．。

−１，８を発生する回路の詳細回路図を示す。

１３゜−１３Ｎの各発生回路は１＆Ｉｌの同様のＮＰＮ
型ＴＲＱ、。−ＱｉＮを含んでいる。各ＴＲＱｍｏ−Ｑ
ｉＮのエミッタは夫々対応するエミッタ抵抗１？ｓｏ−
！ｔｓＭを介して第１図の基準電圧源Ｖｔａに接続し、
各ベースは高利得の演算増幅ＨＡ２の出力Ｖ、で駆動さ
れる。増幅器＾２の出力は抵抗Ｒ４を介してＮＰＮ型Ｔ
ＲＱｒと直接Ｑ。

のベースにも接続している＊　　Ｑｌｌのエミッタはエ
ミッタ抵抗Ｒ３を介してＶ、に接続し、そのコレクタは
抵抗Ｒ１を介して制御電圧Ｖｃ　　（第１図のＡ、で発
生）に結合されると共に直接他のＮＰＮ型ＴＲＱ、のベ
ースに゛も接続される。Ｑｔのエミッタは抵抗Ｒ０を介
してＶ□に接続する。ＱｏのコレクタはＮＰＮ型ＴＲＱ
Ｊのエミッタに接続し、ＱＪのコレクタは電圧ＲＶｃｃ
に接続している。

ＴＲＱｔとＱＪとは第１図のＴＲｌｏと同様であり、抵
抗Ｒ１とＲ１は夫々第１図の抵抗Ｒ１゜とＲ８，と同じ
抵抗値を有する。よって、Ｑ、に供給されるベース電流
！、と０□に供給されるベース電流ｌｅｍとは第１図の
ＴＲＱ・に供給されるベース電流■、。

と実質的に等しい大きさである。ベース電流１ｍＡはこ
れと等しい大きさの出力電流Ｉｍｓ及びＩｍＣを生じる
電流ミラー（３０）から供給される。これは第１図の電
流！、。とも等しい大きさである。電流１１ＣはＴＲＱ
ｙのベース及び抵抗Ｒ４の接続点に供給する。

ＱＦのベース電流は小さいので、Ｒ４両端の電圧降下は
実質的にＩｎｃ　Ｘ　Ｒａに等しい。

Ｑ、のコレクタはｙｅｃに接続されｓ　　ＱＦのエミッ
タは２つの直列抵抗Ｒｓ４＊を介してｖｗｉに接続され
る。１対のＮＰＮ型ＴＲＱｃ＋と［ｌｃｉのコレクタが
夫々増幅器Ａｍの非反転及び反転入力と等しい抵抗Ｒｚ
ａ−Ｒａｍを介してＶＣＣに接続される＊　　［ｌｃ＋
と［ｌｃｔのエミッタは共通接続して電流源（３２）を
介して１１ｔｘに接続される。ＲＳの両端電圧をＱＣＩ
と（ｌｃｉのベースに印加する。ＱＣＩとＯＣＺのエミ
ッタ面積は（夫々ＡＲＥＡＩ％ＡＲＥＡ２で）異なり、
Ｒｓ両端に電位差Ｖ、を生じる。■、の大きさは、次式
で制御される。

Ｖｔ　＝　Ｖａｔ（Ｑｃｉ）　　Ｖａｔ（Ｑｃｔ）ここ
でＶａｔ（Ｑｃｘ）、　ＶＩＥ（ＱＣＩ）は夫々ＴＲＱ
ｃｚ、Ｑｃｔのベース・エミッタ間電圧である。　　Ｖ
ＩＥ（ＱＣＩ）は（に・Ｔ／ｑ）　１　＊（１ｃ＋／１
ｓｔ）であり、ここでＩＣＩはＱＣｔのコレクタ電流、
Ｉｌｌは飽和電流、Ｋはポルツマン定数、Ｔは回路の絶
対温度、ｑは電子の！荷である。同様に、Ｖａｔ（Ｑｃ
ｔ）は（Ｋ−Ｔ八）　１−（ｌｅｔ／ｌ５ｉ）である、
ここでＩＣ１と１゜とは＋ｌｃｉのコレクタ及び飽和電
流である。よって、次式が成立する。

Ｖｔ＝（Ｋ−Ｔ／ｑ）　ｊ！　ａ（Ｉｃｙ／ｌ５ｘ）−
（Ｋ４／ｑ）　Ｉｔ　、（Ｉｃ＋／Ｉｇ＋）ここでＩｃ
１ｌ！ｌＩＣ！であるので、ＶｔＪＬＴ／ｑ）　ｌ　＊
（Ｉｌｌ／１ｓｔ）また、■１と１ｓｔとは［ｌｃ＋と
Ｑｃ！のエミッタ面積ＡＲＥＡ＋、ＡＲＥＡｘに比例す
るので、ＶＴ＝（Ｋ−Ｔ／Ｑ）　Ｉｔ　１１（ＡＲＥＡ
Ｉ／ＡＲＥＡｔ）上式から明らかなとおり、ＶＴは絶対
温度Ｔに比例する。ＲＳを流れる絶対温度に比例する電
流ｂＴＡアはＶＴ／Ｒ５である。ＱＣＩの微小ベース電
流を無視すると共にＲ３とＲ４の比をＲｓ＋Ｒｉ・Ｒ１
とすると、Ｒ２及びＲ６両端の電圧Ｖｐｔｈｔ・ｂｖａ
ｔ　Ｘ　Ｒａ　トナル。

増幅器Ａ２の出力電圧Ｖ、は次のようになる。

Ｖｏ−Ｖｔｔ＋Ｖｐｒａｔ＋Ｖｍｔ−（Ｉｍｏ　Ｘ　Ｒ
４）ここでＶＩＥはＩＩＩＦのベース・エミッタ間電圧
であり　Ｉａｏ□Ｉｍｃであるｅ　ＶｌｌはＱｌｌｌ−
ＱＩＮとＱ、のベースに接続される。ＴＲＱｓ。−Ｔｏ
ｌｌはＱ、と類似し、同様のベース・エミッタ電圧Ｖ、
と類似し、抵抗Ｒ８゜−Ｉ？ｓｍはいずれもＲ４と同じ
大きさの抵抗である。

上述の式を書き換えると、各抵抗Ｒ３゜４ｓＮ両端電圧
は、 Ｖｅ−Ｖｍｇ−Ｖｉｔ・Ｖｒｙａｔ−（Ｉｍｏ　Ｘ　Ｒ
４）各抵抗Ｒ３゜−ＲＡＮの債がＲ４と等しい限り、対
応する抵抗Ｒ８゜−Ｒ２Ｈを流れて供給される各ＴＲＱ
ｌ。−Ｑいのエミッタ電流は対応する抵抗両端電圧をＲ
４で除して計算でき、よってＶｒｔａｙ／Ｒａ−１ｍ。

と等しい。

Ｒｓ＋Ｒｈ＝Ｒ＊テあり、ＶｐｖＡｙ／　（Ｒｓ＋Ｒ４
：Ｊ４ｐｔａｔであるので、ＶｐｖＡｙ／Ｒｎ□Ｉ　ｐ
ｉａｙ　テある。従−ｙて、各ＴＲＱｌ。

−ＱＩＮのエミッタ電流は対応する抵抗Ｒ８゜−１？ｓ
ｓから供給され、ｈＴｋ１４Ｎ。である、Ｑ、。−０，
、Ｉのコレクタ１を流は対応するエミッタ電流と　（約
１％の差で）実質的に等しい、従って、各ＴＲＱｌ。−
０１Ｍのコレクタ１塊は実質的にＩＰＴＡ？−１１゜と
等しい。

第１図において、ＴＲＱｌが供給するベース電流は■３
ｅであり、Ｑ、に供給するベース電流１□は１、。であ
る、従って、もしＩｓｅとＩｌｌとが１□１４ｍ５に等
しければ、Ｒ３゜とＲ□を流れる電流はｂｖａｔと等し
い＊　　ＩＰＴＡＴＯ値を第２図のＲｓ、Ｒａ及び／又
はＴＲＱｃｌとＣｌｅｗのエミツタ面積比を選択するこ
とによりＲ１＠ＸＩデ？ＡＴが約５乃至２０ｍＶのレン
ジとなるようにすると、温度変化によるＴＲＱｌ−ＱＮ
間のベース・エミッタ電圧差の変化は、Ｒｍ。

−Ｒ□が調整されＱ、−Ｑ、のベース・エミッタ電圧差
を補償した後では、ＩＰＴｉｎの変化によりもたらされ
るＲ１１１４１Ｎのオフセット電圧の変動により実質的
に補償することができる。

第１図の０２に供給されるベース電流は、Ｉ８・１．／
２であるので、Ｑ、又はＱｌに供給されるベース電流の
大きさ１．。の約半分である。その結果、Ｒ□の電流が
Ｉ□１である為には、ＬｓｚはＩｐｔａｔ−１ｍ。／２
でなければならない、第２図において、Ｑｏのコレクタ
電流は、Ｑ、・とＱａＮが同様でありＲ３゜とＲｓｚが
同様であるので、Ｑｓ、のコレクタ電流！、。と同じ大
きさくＩｐｙａｙ−１ｓｏ）を存する。Ｉｓｉ□Ｉｒｔ
ａｔ−１ｍ、／２とする為に、１つ。／２の値を有する
電流Ｉ□、をＱｌ！のコレクタ電流に加算する。同様に
、第１図のＴＲＱ３−ＱＮに供給されるベースＴＬｆＬ
は１．ｚノ２ト１と略等しい、ここで、ＰはＴＲの番号
である。よって、Ｉｔｓｐ　−１１＠（１−２’−’） の大きさを有する電流１ｍｍｇ−１□、が第２図のＴＲ
Ｑ■−Ｑ□のコレクタ電流に加算されてｌ５ｚ−１ｓＮ
を生じる。ｉｔ流Ｉ□ｆｆ１−１１１ＮはＮＰＮ型ＴＲ
Ｑ＋ｚ−ＱＩＮより成る拡大カレントミラー（３４）で
作られ、そのコレクタに電流１ａｓｇ−１ｓｉｎを生じ
るｅ　　Ｑ＋ｔ−ＱＩＮのエミッタは１＆Ｉｌの抵抗Ｒ
Ｘ！−ＲＸＮを介してＶｔｔに結合され、Ｑｌ□−ＱＩ
ＮのベースはＴＲＱ、のベースとＴＲＱｏのエミッタに
接続される。ＱＧのコレクタはＶＣＣに接続され、Ｑ、
のエミッタは抵抗Ｒ，を介してＶ、に接続され、Ｏｏの
コレクタはＱＧのベースに接続される。カレントミラー
（３０）の電流出力１ｍｌはＱ、とＱ。のベース・コレ
クタ接続点に供給する。カレントミラー（３２）は周知
の方法で動作して、次式により１５．の関数で電流Ｉ□
、を生じる。

■、□−１ｓｍ　Ｒｗ／Ｒ＋＋＊ 電流ｒａｍｓ−１ｍｌ）Ｉの大きさはＲＸ！をＲ１＋３
−ＲＭＮの各々と置換することにより上式と同様にして
決定できる。　！□・■、。であるので、■、、！はＲ
Ｘ！を２Ｒ９としてＩ、。／２に設定してもよい、同様
に、１１１３はＲＸ３・４１１９／３として、３１ｍ。

／４としてもよい、他の抵抗ＲＸ４−ＲＸＮについても
＋１１４−１１１％が１．。の分数値となり、電流１ｓ
ａ−１ｓＮが正しい値となるよう保証するよう調整でき
るｅ　　Ｑｌ□−〇ＩＮのエミッタ面積は、ＱＨのエミ
ッタ面積を既知の方法でスケールしてＱｌｚ−Ｑｌｓの
ベース・エミッタ電圧がＱＮのベース・エミッタ電圧と
等しくなるようにする。

よって、第１図の電流源アレイ（２２）は入力基準信号
（Ｖ　＊　ｔ　Ｆ又はＩ＋＋ｉｐ　）に対し及び相互に
、入力基準信号の大きさの全レンジにわたり、Ｑｅ−Ｑ
ｓのベース・エミッタ電圧差に関係なく、実質的に一定
比を有する多くの出力電流ＩＩ−ＩＮを生じる。その理
由は、Ｒ１１−Ｒ８８両端に生じるオフセット電圧を調
整することにより、補償した為である。更に、電流源１
！ｌ−ｌ５Ｎを用い、抵抗Ｒ１゜−ＲＩＭを流れる電流
を絶対温度に比例させて、Ｒ１゜−Ｒ□両端のオフセッ
ト電圧が回路の温度変化により口。−〇、のベース・エ
ミッタ電圧変化を自動的に補償し、温度変化に関係なく
あるＶ□、に対して実質的に一定に維持されるのを保証
する。

第１図に示す如＜ＴＲ口、−ＯＮと　、エミッタ抵抗Ｒ
１１４ｆｌｌで構成した重み付は電流源アレイは同じ大
きさの電流源と重み付は抵抗回路網とにより構成できる
ことが理解されよう。

また、第１図及び第２図のＮＰＮ型バイポーラＴＲはＰ
ＮＰＮＰＮバイポーラＴＲ、ＭＯＳＦＥＴ、　ＭＥＳＦ
［７等ベース又はゲートに制御信号が印加され、エミッ
タ　（ソース）とコレクタ　（ドレイン）に１対の負部
抵抗が接続される型式の任意の半導体デバイスを使用し
てもよい、しかし、回路の抵抗と電圧とはバイアス要件
に応じて適当に調整する必要がある。従って、本発明は
これら変形変更を含むものと解すべきである。

〔発明の効果〕

本発明の可変電流源は各エミッタに重み付は抵抗を有し
コレクタから出力電流を出力する多数（Ｎ個）の電流源
ＴＲを有し、各ＴＲのベース電圧を可変制御電圧を調整
可能なオフセットを生じさせて得ることにより、各ＴＨ
のベース・エミッタ電圧のバラツキを補償すると共に、
エミッタ抵抗をトリミング等により正確に調整する。こ
れにより、基準電圧が大幅に変化しても、また回路温度
が変化しても各出力電流の比例関係を予め定めた所定関
係に維持することができるので、所定比関係にある複数
の出力電流を必要とする電流源アレイとして実用上の効
果が顕著である。特に掛算型ＤＡＣ用？２を流源として
実用上の効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変電流源を使用するＤＡＣの一
実施例の回路図、第２図は第１図の可変電流源の付属回
路の詳細回路図、第３図は従来の電流源を使用するＤＡ
Ｃの回路図を示す。 Ｑａ、Ｑｌ　・・・Ｑ、は夫々トランジスタ、ｖｌＦは
基準電圧、Ｒ１（ＩＩＲＩＩ・・・ＲＩＮは夫々ベース
抵抗、Ｒ１゜。 Ｒ□・・・ＲＩＭは夫々エミッタ抵抗、　■、。、Ｉ□
・・・ｒｓｓは夫々電流源、ＲＬＩ、　ＲＬＩは夫々負
荷抵抗、Ｑａはトランジスタ、ＳＷ、、Ｓｌｈ・・・Ｓ
Ｗ、は夫々電子スイッチである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、夫々共通電極を抵抗を介して共通電圧源に接続した
   第１及び第２トランジスタと、基準信号に応答し上記第
   １及び第２トランジスタの制御電極を制御する制御信号
   電圧を得る手段と、該手段の制御信号電圧をオフセット
   して上記第２トランジスタの制御電圧をオフセットする
   オフセット手段とを具え、上記第１トランジスタの出力
   電極は上記基準信号に結合され上記第２トランジスタの
   出力電極から上記第１トランジスタの出力電極電流と所
   定比関係且つ上記基準信号に比例する出力を得るように
   した可変電流源。 ２、上記第２トランジスタとして同様構成の複数のトラ
   ンジスタを使用する特許請求の範囲第１項記載の可変電
   流源。