JPS6374323A

JPS6374323A - 電流源回路

Info

Publication number: JPS6374323A
Application number: JP22033886A
Authority: JP
Inventors: Makoto Imamura; 誠今村
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1988-04-04

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】イ、「発明の目的」〔産業上の利用分野〕本発明は、出力インピーダンスを高めた電流源回路に関
するものである。

〔従来の技術〕

本発明に係る電流源回路は、通常、各種の電気回路の構
成要素として用いられるものであり、電流源回路を単独
で説明するより、具体的に成る回路に適用した場合で説
明した方が分りやすいと思われる。そこで、本明細書で
は、電流出力形ＯＡ変換器に本発明の電流源回路が用い
られたとして説明する。

第２図は、電流出力形ＤＡ変換器の基本構成を示すブロ
ック図であり、第３図は第２図のうち、１ビット分の構
成を示した従来の電流源回路とスイッチの構成を示した
図である。

第２図においては、変換対象のデジタル信号（ピット信
号）によりカレント・スイッチＳ１〜ｓｎをオン・オフ
し、予め重み付けされた電流源８１〜その結果、アナロ
グ変換信号としての電流ｔｏを得ている。なお、ここで
論じているＤ△変換器は電流出力形で、出力端子の電圧
レベルは常にＯ■に保たれているとする。

第３図においては、トランジスタＱ管とダイオードＤで
カレント・スイッチ（第２図の例えばスイッチｓ１）を
構成している。即ち、トランジスタＱｌのベースに変換
対象のデジタル信号の１ピット分を加えることで、ダイ
オードＤをオン・オフ制御している。

直流電源Ｖｒと増幅器ＡとＦＥＴＪＴと抵抗Ｒｒとで電
流源１０（第２図の例えば電流ＵＡａ１）を構成する。

即ち、増幅器Ａの出力はＦＥＴ　　ＪＴのゲートに接続
され、ＪＴのソースは、この増幅器Ａの反転入力端子に
接続されるとともに抵抗Ｒｒを介してマイナス電位ＶＥ
に接続される。また、増幅器Ａの非反転入力端子とマイ
ナス電位Ｖεの間に直流電源Ｖｒが接続される。

（発明が解決しようとする問題点）以上のような第３図の電流源１０において、電流源から
取出される電流をＩｏとすれば、１ｏ＝Ｖｒ／Ｒｒ　　
である。高精度の電流出力形ＤＡ変換器を構成するには
、この電流源１０の出力電流ＩＯが安定であることが必
要である。もし外乱により出力電流１ｏが変化したとす
れば、この変化は増幅器へによるフィードバックのため
、やがて打消されて出力電流Ｉｏは一定になる。しかし
、増幅器Ａは一般に精度を要求されるので低速であり、
出力電流１ｏが安定するまで時間がかかる。

従って、第３図の点線内に示したような構成の電流源１
０を用いたＤＡ変換器は、Ｍ流源１０における出力電流
１ｏの安定性特性に起因して、高速化に一定の限界があ
った。

ここで外乱の原因について考えてみると、出力インピー
ダンスがＺの電流源１０におけるＦＥＴＪｌのドレイン
電圧の変化分ΔＶｏが主因で、ドレイン電流■０がΔＩ
ｏだけ変化したとすると、（１）式の関係がある。

ΔＩｏ−ΔＶｏ／Ｚ　　　　　　　　　　　（１）第３
図では、ドレイン電圧の変化へＶｏはカレントスイッチ
Ｄ、Ｑ＋のオン・オフによって生じる。

Ｍ流源１０の出力電流は、第３図のＦＥＴＪＴのドレイ
ン電流ＩＯと同じである。高速・高精度のＤＡ変換器を
実現するためには、出力電流の変動分ΔＩｏを小さい値
にすることが必要であるが、それにはドレイン電圧の変
化分ΔＶｏを小さくするか、又は電流源１０の出力イン
ピーダンス２を大きくするのが有効である。

従来このような観点から電流源１０の出力インピーダン
スを大きくするため、第４図に示すように電流源１０の
ＦＥＴ　　ＪＴへ直列にＦＥＴを多段カスコード接続す
る手段が案出されている。しかし、このような手段は、
電ｉ電圧が非常に大きくなり、また、ゲート接地は不安
定になり易いという問題がある。

本発明の目的は、多段のカスコード接続を用いることな
く出力インピーダンスを大きくすることで出力電流の変
動分を小さくした電流源回路を提供することである。

口、「発明の構成」Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明は、上記問題点を解決するために電流源（１０）
と、この電流源（１０）に直列に接続されたカスコードＦＥ
Ｔ　（Ｊ２　）と、このカスコード接続下（Ｊ２）のソースから高周波成分
を取出すコンデンサと、この高周波成分を前記カスコードＦＥＴ　（Ｊ２　）の
ゲートにフィードバックする手段＜Ｔｒ＋）と、からな
る要素を備えるようにしたものである。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明に係る電流源回路の構成例を示した図
である。第１図の電流源回路は、第３図に示した電流源
１０へ新たな構成要素を付加したものである。しかし、
この電流源１０の構成は第１図に示した構成に限定する
わけではない。第１図回路を電流出力形ＤＡ変換器に使
用する場合は、第３図の電流源１０の部分に置換えて使
用する。第１図において、ＪＴ、Ｊ２はＦＥＴ、Ｔｒ＋
はトランジスタ、Ａは増幅器１．Ｒ１−Ｒ３、Ｒｒは抵
抗、Ｃ０はコンデンサ、ＶＴは直流電源である。

増幅器ＡとＦＥＴ　　ＪＴと抵抗Ｒｒと直流電源Ｖｒの
部分の構成は第３図に示した電流源１０と同じであり、
その構成説明を省略する。しかし、上述したように電流
ｍ１０部の構成はこの点線内に示した構成に限らず、一
定な電流を発生する構成であれば、どのようなものであ
ってもよい。

以下に説明する構成部分が本発明で新たに付加した所で
ある。

Ｊ２は前記ＦＥＴ　　Ｊ＋のドレインへ直列に接続され
たカスコードＦＥＴであり、このカスコードＦＥＴ　　
Ｊ２のドレインから電流源回路の出力電流ｉｏが取出さ
れる。Ｊ２のソースにはコンデンサＣ１が接続されＪ２
のソースに現れる高周波成分が取出される。この高周波
成分はコンデンサＣ１を介してトランジスタｖｒ＋のベ
ースに加えられる。Ｔｒ＋のベースには、抵抗Ｒ２を介
して直流バイアス電圧Ｖａが加えられる。Ｔｒ＋のエミ
ッタはコンデンサＣ２と抵抗Ｒ３の並列回路を介して電
圧ＶＥに接続される。Ｔｒ＋は１個の増幅回路を構成し
ており、このコレクタ（出力）はカスコードＦＥＴ　　
Ｊ２のゲートにフィードバックされるとともに抵抗Ｒ１
を介して回路アースに接続される。

以下、第１図回路の動作を説明する。

まず、トランジスタＴ’ｒ＋で構成されたフィードバッ
ク回路がなく、カスコードＦＥＴ　　Ｊ２のゲートが一
定電位にバイアスされている場合を説明する。カスコー
ドＦＥＴ　　Ｊ２の出力インピーダンスをＺＪ１相互コ
ンダクタンスをＧｔとすると、Ｊ２のドレイン電圧の変
化分ΔＶｏは、カスコードＦＥＴ　Ｊ２のゲート電圧が
一定であるからソースにわずかの電圧レベル変化δＶｓ
を与える。

ＦＥＴ　　Ｊ２には次の関係がある。

δｖｓ−ＱＩＬ−ΔＩ。

ΔＶｏ−Δ■Ｄ−２Ｊ以上よりδＶｓは（２）式で与えられる。

δＶｓ−ΔＶｏ　／　（ＺＪ　’　Ｑ＊　）　　　　　
（２）この電圧レベル変化δＶｓは、ＦＥＴ　　Ｊ＋の
ドレイン電圧の変化を意味し、（１）式から分るように
増幅器Ａ、ＦＥＴＪ＋等かうなる電流源１０に影響を与
え、出力電流の安定性を悪化させていた。

本発明では、電流源１０が応答できない高い周波数成分
のみをコンデンサＣＩで取出し、これをトランジスタＴ
ｒ＋で増幅して、カスコードＦＥＴＪ２ヘフィードバッ
クしている。

コンデンサＣ１はトランジスタＴｒ＋のベースに加わる
直流電流成分をカットし、コンデンサＣ２はＴｒ＋のエ
ミッタを交流的にマイナス電位Ｖ［と同電位にする動作
を行なう。また、直流的には、抵抗Ｒ＋　、　Ｒ２、Ｒ
３、ｌ＜イ７ス’Ｒ圧Ｖｔｓ　Ｉｐ−よりトランジスタ
Ｔｒ＋のコレクタ電位（カスコードＦＥＴ　　Ｊ２のゲ
ート電位）を適当なレベルに設定できる。即ち、カスコ
ードＦＥＴ　　Ｊ２のＶＢＥニドランシスターｒ１のベ
ース・エミッタ間電圧トランジスタＴｒ＋の相互コンダクタンスをＱｔａＴ　
ＳＣ２は充分大きいとすると、このＴｒ＋とコンデンサ
Ｃ１からなるフィードバック回路による出力インピーダ
ンスの改善力は、周波数Ｉが（即ち、Ｃ＋　、Ｒ２によ
るカットオフ２てＲ’２Ｃ１周波数）より大きな領域において、ｇｌｌＴ−２Ｌ　である。

Ｓ−Ｊ　・　２π・　ＩＣｓはＴｒ＋のコレクタ＋Ｊ２ゲートのノードの浮遊容
量である。

バイポーラトランジスタは一般にＦＥＴに比べてＯｓを
かなり大きくとれるので、ＦＥＴ　　Ｊ＋へ直列に単に
カスコードＦＥＴを接続するより出力インピーダンスを
上げるのが容易である。。

なお、上述では、フィードバック回路にトランジスタＴ
ｒ＋を用いた例で説明したが、ｇｍの大きなＦＥＴがあ
れば、これをＦＥＴで構成してもよい。

ハ、ｒ本発明の効果」以上述べたように、本発明によれば、次の効果が得られ
る。

■　高い周波数成分のみをＴｒ＋にてローカルにフィー
ドバックしているので周波数応答の良い電流源１０を用
いなくても、出力インピーダンスを増加させることがで
きる。

■　カスコード段数を増加させることに比べ、電ｍ電圧
を低くすることができる。

■　比較的簡単な構成である。

■　増幅器Ａのノイズが出力電流１ｏに現れないように
、例えば、増幅器Ａの出力端子とマイナス電位ＶＥの間
にコンデンサＣｐ　（図示せず）を設け、ノイズ成分を
カットしても、ローカルフィードバックの帯域を適当に
選べば出力インピーダンスの低下を防ぐことができる。

即ち、増幅３八に特別のローノイズのものを使用しなく
ても、ローノイズの電流源を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電流源回路の構成例を示す図、第
２図は電流出力形ＤＡ変換器の基本的ブロック図、第３
図と第４図は従来例を示す図である。１０・・・電流源、Ｊ２・・・ＦＥＴ、Ｔｒ　＋・・・
トランジスタ、Ｒ７−Ｒ３・・・抵抗、Ｃ＋・・・コン
デンサ。第１図Ｌ　　　　　　−−１−、、−Ｊ１０釦を究第２図ｎ第３図１−−−−−ｍ＝＋　　　　　　　　　＋−−」第４図

Claims

【特許請求の範囲】電流源（１０）と、この電流源（１０）に直列に接続されたカスコードＦＥ
Ｔ（Ｊ＿２）と、このカスコードＦＥＴ（Ｊ＿２）のソースから高周波成
分を取出すコンデンサと、この高周波成分を前記カスコードＦＥＴ（Ｊ＿２）のゲ
ートにフィードバックする手段（Ｔ＿ｒ＿１）と、を備
えたことを特徴とする電流源回路。