説明

電流源回路

【課題】回路面積が小さな電流源回路を提供する。
【解決手段】この電流源回路では、直流電圧V1に応じた値の参照電流I1を生成し、その電流I1のうちの電流IrをダイオードD1に流し、残りの電流I1−IrをダイオードD2に流し、ダイオードD1,D2のアノードの電圧VR1,VR2を差動増幅回路のトランジスタQ1,Q2のベースに与える。また、直流電圧V2に応じた値の参照電流I2を生成し、その電流I2を差動増幅回路の駆動電流とする。トランジスタQ1のコレクタに流れる定電流Io=Ir・(V2/V1)が電流源回路の出力電流Ioとなる。したがって、外付け用の端子および外部抵抗器が不要となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は電流源回路に関し、特に、一定の電流を発生する電流源回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体装置では、半導体装置内の抵抗値の変動や温度特性などの影響を受けない電流源が必要となる場合、外付け用の端子と接地電圧のラインとの間に外部抵抗器を接続し、外付け用の端子に電圧を印加して参照電流を発生する電流源回路が設けられる。この構成によれば、外部抵抗器として精度や温度特性の良いものを使用することにより、所望の温度特性の定電流が得られる(たとえば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2003−177830号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、従来の半導体装置では、外付け用の端子および外部抵抗器を電流源回路毎に設けていたので、回路面積が大きくなると言う問題があった。
【0005】
それゆえに、この発明の主たる目的は、回路面積が小さな電流源回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る電流源回路は、第1の参照電流を発生する第1の電流源と、それらのカソードがともに基準電圧を受ける第1および第2のダイオードと、第1の参照電流のうちの第2の参照電流を第1のダイオードのアノードに流すとともに、残りの第3の参照電流を第2のダイオードのアノードに流す分流回路と、第4の参照電流を発生する第2の電流源と、それらのベースがそれぞれ第1および第2のダイオードのアノード電圧を受け、それらのエミッタが互いに接続された第1および第2のトランジスタを含み、第4の参照電流によって駆動される差動増幅回路と、第1のトランジスタに流れる電流に応じたレベルの定電流を出力する出力回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明に係る電流源回路では、外付け用の端子および外部抵抗器が不要となるので、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施の形態による電流源回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図2】本実施の形態の応用例を示す回路ブロック図である。
【図3】本実施の形態の変更例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
この発明の一実施の形態による電流源回路は、図1に示すように、参照電圧発生回路1と定電流発生回路11を備える。参照電圧発生回路1は、演算増幅器2、PチャネルMOSトランジスタ3,4、NチャネルMOSトランジスタ5〜7、カレントミラー回路8、抵抗素子9,10、およびダイオードD1,D2を含む。
【0010】
トランジスタ3,5および抵抗素子9は、電源電圧VCCのラインと接地電圧VSSのラインとの間に直列接続される。トランジスタ3のゲートは、そのドレインに接続される。演算増幅器2の非反転入力端子(+端子)は直流電圧V1を受け、その反転入力端子(−端子)はトランジスタ5のソース(ノードN5)に接続される。演算増幅器2は、ノードN5が直流電圧V1になるようにトランジスタ5のゲート電圧を制御する。抵抗素子9の抵抗値をR1とすると、トランジスタ3,5および抵抗素子9に流れる参照電流I1は、I1=V1/R1となる。
【0011】
トランジスタ4,6は、電源電圧VCCのラインと接地電圧VSSのラインとの間に直列接続される。トランジスタ4のゲートは、トランジスタ3のゲートに接続される。トランジスタ6のゲートは、トランジスタ7のゲートに接続される。トランジスタ7のゲートおよびドレインはカレントミラー回路8の入力ノード8aに接続され、そのソースは接地電圧VSSのラインに接続される。
【0012】
ダイオードD1のアノードはカレントミラー回路8の出力ノード8bに接続され、そのカソードはノードN10に接続される。ダイオードD2のアノードはトランジスタ4のドレインに接続され、そのカソードはノードN10に接続される。抵抗素子10は、ノードN10と接地電圧VSSのラインとの間に接続される。
【0013】
トランジスタ4には参照電流I1が流れ、トランジスタ6,7、カレントミラー回路8およびダイオードD1には参照電流Irが流れる。ダイオードD2には、参照電流I1−Irが流れる。ダイオードD1,D2のアノードの電圧をそれぞれVR1,VR2とすると、次式(1)が成り立つ。
VR1−VR2∝Ir/(I1−Ir) …(1)
参照電圧VR1,VR2は、定電流発生回路11に与えられる。定電流発生回路11は、演算増幅器12、PチャネルMOSトランジスタ13〜16、NチャネルMOSトランジスタ17〜21、抵抗素子22、NPNバイポーラトランジスタQ1,Q2、および出力端子23を含む。
【0014】
トランジスタ13,17および抵抗素子22は、電源電圧VCCのラインと接地電圧VSSのラインとの間に直列接続される。トランジスタ13のゲートは、そのドレインに接続される。演算増幅器12の非反転入力端子(+端子)は直流電圧V2を受け、その反転入力端子(−端子)はトランジスタ17のソース(ノードN17)に接続される。演算増幅器12は、ノードN17が直流電圧V2になるようにトランジスタ17のゲート電圧を制御する。抵抗素子22の抵抗値をR2とすると、トランジスタ13,17および抵抗素子22に流れる参照電流I2は、I2=V2/R2となる。
【0015】
トランジスタ14,18は、電源電圧VCCのラインと接地電圧VSSのラインとの間に直列接続される。トランジスタ14のゲートは、トランジスタ13のゲートに接続される。トランジスタ18のゲートは、そのドレインに接続される。
【0016】
トランジスタQ1のベースは参照電圧VR1を受け、そのコレクタはトランジスタ15を介して電源電圧VCCのラインに接続され、そのエミッタはトランジスタ19を介して接地電圧VSSのラインに接続される。トランジスタ15のゲートは、そのドレインに接続される。トランジスタ19のゲートは、トランジスタ18のゲートに接続される。
【0017】
トランジスタQ2のベースは参照電圧VR2を受け、そのコレクタは電源電圧VCCのラインに接続され、そのエミッタはトランジスタQ1のエミッタに接続される。ダイオードD1とD2のサイズの比(たとえば、1)と、トランジスタQ1とQ2のサイズの比(たとえば、1)は等しい。トランジスタQ1,Q2,19は、差動増幅回路を構成する。トランジスタ19に流れる参照電流I2は、差動増幅回路の駆動電流となる。
【0018】
トランジスタ16,20は、電源電圧VCCのラインと接地電圧VSSのラインとの間に直列接続される。トランジスタ16のゲートは、トランジスタ15のゲートに接続される。トランジスタ20のゲートは、そのドレインに接続される。トランジスタ21は出力端子23と接地電圧VSSのラインとの間に接続され、そのゲートはトランジスタ20のゲートに接続される。
【0019】
トランジスタ14,18,19には、参照電流I2が流れる。トランジスタQ1に流れる電流をIoとすると、トランジスタ16,20,21にも電流Ioが流れ、電流Ioが電流源回路の出力電流となる。また、トランジスタQ2に流れる電流はI2−Ioとなる。トランジスタQ1,Q2のベースにそれぞれダイオードD1,D2のアノードが接続されているので、次式(2)が成り立つ。
Ir/(I1−Ir)=Io/(I2−Io) …(2)
したがって、Io=Ir・(I2/I1)となる。ここで、I1=V1/R1,I2=V2/R2となり、R1とR2を同じ値にした場合、Io=Ir・(V2/V1)となる。直流電圧V1とV2が同じ温度特性を有する場合、出力電流IoはV2とV1の比に依存した値となり、参照電流Irの特性を備えた定電流となる。
【0020】
この実施の形態では、外付け用の端子および外部抵抗器が不要となるので、回路面積の低減化を図ることができる。
【0021】
図2は、本実施の形態の応用例を示す回路ブロック図である。図2において、この応用例では、電流源回路はデジタルカメラに搭載される。電流源回路は、1つの参照電圧発生回路1と、複数(図では3つ)の定電流発生回路11とを備える。参照電圧発生回路1で生成された参照電圧VR1,VR2は、複数の定電流発生回路11に供給される。各定電流発生回路11は、定電流Ioを流す。
【0022】
デジタルカメラは、電流源回路に加え、それぞれ複数の定電流発生回路11に対応して設けられた複数のホール素子30と、それぞれ複数のホール素子30に対応して設けられた複数の差動増幅器31とを備える。各ホール素子30には、電源電圧Vaが与えられ、対応の定電流発生回路11の定電流Ioが流される。各ホール素子30は、定電流Ioによって印加された磁束密度に比例した電圧を出力する。各ホール素子30の出力電圧は、デジタルカメラの位置変化に応じて変化する。
【0023】
各差動増幅器31は、演算増幅器32と抵抗素子33〜36で構成され、対応のホール素子30の出力電圧を増幅する。デジタルカメラの制御回路(図示せず)は、複数の差動増幅器31の出力電圧Voに基づいて、手ブレ補正を行なう。この応用例では、複数の定電流発生回路11で1つの参照電圧発生回路1を共用するので、回路面積の縮小化を図ることができる。
【0024】
図3は、本実施の形態の変更例を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。図3の電流源回路が図1の電流源回路と異なる点は、定電流発生回路11が定電流発生回路40で置換されている点である。定電流発生回路40は、定電流発生回路11にNPNバイポーラトランジスタQ3、NチャネルMOSトランジスタ41、および電流参照回路42を追加したものである。
【0025】
トランジスタQ3のコレクタは電源電圧VCCのラインに接続され、そのベースは電流参照回路42に接続され、そのエミッタはトランジスタ41を介して接地電圧VSSのラインに接続される。トランジスタ41のゲートは、トランジスタ18,19のゲートに接続されている。電流参照回路42は、トランジスタQ3のベース電流を参照し、参照したベース電流に応じた値の電流をトランジスタQ1,Q2のエミッタに供給する。この変更例では、トランジスタQ1,Q2のベース電流に起因する誤差を低減することができ、参照電流Irの特性の再現性の向上を図ることができる。
【0026】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0027】
1 参照電圧発生回路、2,12,32 演算増幅器、3,4,13〜16 PチャネルMOSトランジスタ、5〜7,17〜21,41 NチャネルMOSトランジスタ、8 カレントミラー回路、9,10,22,33〜36 抵抗素子、11,40 定電流発生回路、23 出力端子、30 ホール素子、31 差動増幅器、32 演算増幅器、42 電流参照回路、D1,D2 ダイオード、Q1〜Q3 NPNバイポーラトランジスタ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の参照電流を発生する第1の電流源と、
それらのカソードがともに基準電圧を受ける第1および第2のダイオードと、
前記第1の参照電流のうちの第2の参照電流を前記第1のダイオードのアノードに流すとともに、残りの第3の参照電流を前記第2のダイオードのアノードに流す分流回路と、
第4の参照電流を発生する第2の電流源と、
それらのベースがそれぞれ前記第1および第2のダイオードのアノード電圧を受け、それらのエミッタが互いに接続された第1および第2のトランジスタを含み、前記第2の参照電流によって駆動される差動増幅回路と、
前記第1のトランジスタに流れる電流に応じたレベルの定電流を出力する出力回路とを備える、電流源回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−129850(P2012−129850A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−280407(P2010−280407)
【出願日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【出願人】(302062931)ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】