[发明专利]恒电流电路、和使用了它的反相器及振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及恒电流电路。

背景技术

在很多电子电路中，使用即便温度、电源电压发生变动也生成恒定的恒电流的恒电流电路。恒电流电路例如可以通过不具有温度依赖性的生成基准电压的基准电压产生电路(band gap reference circuit)和将基准电压转换成电流的电压电流转换电路来构成。例如，非专利文献1的图4.50中记载了这样的结构的恒电流电路。通过该恒电流电路，能够得到不依赖于温度的非常稳定的恒电流。

另一方面，在钟表等电池驱动型的电子设备中，从电池寿命的观点考虑，希望能将电路的消耗电流降低到极限。即，根据使用恒电流电路的应用(application)，有时需要尽量减少晶体管等的元件数量，并且降低电路的消耗电流。在这样的情况下，一般使用非专利文献1的图4.41中所记载的那样的利用热电压的偏置电流源。

非专利文献1：P.R.Gray等著，“用于系统LSI的模拟集成电路设计技术 上卷 原著第4版”培风馆，2003年7月10日，pp356～381

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

但是，使用热电压的偏置电流源虽然电路结构简易、消耗电流较少，但在温度特性上要劣于上述的基准电压产生电路。

本发明是鉴于这样的课题完成的，其目的之一在于提供一种结构简单且温度特性优良的恒电流电路。

〔用于解决课题的手段〕

为解决上述课题，本发明的一个方案的恒电流电路，包括：偏置电流源，通过对电流生成用电阻施加与热电压成比例的电压，生成恒电流；温度补偿电路，通过对温度补偿电阻施加相当于双极型晶体管的基-射间电压的电压，生成温度补偿电流。该恒电流电路输出由偏置电流源生成的恒电流与由温度补偿电路生成的温度补偿电流的和。

热电压Vt和双极型晶体管的基-射间电压Vbe分别具有正和负的温度依赖性。因此，通过对由偏置电流源生成的恒电流和由温度补偿电路生成的温度补偿电流乘以预定系数并相加，能够消除热电压Vt的温度依赖性和基-射间电压Vbe的温度依赖性，能生成温度依赖性较小的恒电流。

温度补偿电路可以包括：串联设置在由偏置电流源生成的恒电流的路径上，且基-集间相连接的第1双极型晶体管和第2双极型晶体管；与第2双极型晶体管形成电流镜电路的第3双极型晶体管；以及基极与第1双极型晶体管的基极相连、集电极与第3双极型晶体管的集电极相连、射极连接温度补偿电阻的第4双极型晶体管；并且输出第3双极型晶体管和第4双极型晶体管的集电极电流的和。

温度补偿电阻被施加从第1、第2双极型晶体管的基-射间电压的和(Vbe1+Vbe2)减去第3双极型晶体管的基-射间电压Vbe3后的电压(Vbe1+Vbe2-Vbe3)。现在，假定Vbe1＝Vbe2＝Vbe3＝Vbe，则温度补偿电阻成了被施加电压Vbe，温度补偿电阻和第4双极型晶体管中流过的电流Ix在设温度补偿电阻的电阻值为R1时，由Ix＝Vbe/R1给出。另一方面，第3双极型晶体管中流过由偏置电流源生成的恒电流。根据该方案，利用第4双极型晶体管中流过的电流Ix的温度特性，抵消由偏置电流源生成的恒电流的温度特性，由此能够生成温度依赖性小的恒电流。

温度补偿电路可以包括：串联设置在由偏置电流源生成的恒电流的路径上，且基-集间相连接的第1双极型晶体管和第2双极型晶体管；与第2双极型晶体管形成电流镜电路的第3双极型晶体管；基极与第1双极型晶体管的基极相连，射极连接温度补偿电阻的第4双极型晶体管；以及基极与第1双极型晶体管的基极相连、射极与第3双极型晶体管的集电极相连的第5双极型晶体管；并且输出第5双极型晶体管和第4双极型晶体管的集电极电流的和。

根据该方案，通过在上述的温度补偿电路基础上再设置第5双极型晶体管，能够使第3、第5双极型晶体管中流过的电流逼近由偏置电流源生成的恒电流。

偏置电流源可以包括：基-集间相连接的第6双极型晶体管；基极与第6双极型晶体管的基极相连、在射极与固定电位间连接有电流生成用电阻的第7双极型晶体管；以及连接于第6、第7双极型晶体管的集电极的电流镜负载；并且输出与流过电流镜负载的电流成比例的电流。

由于电流生成用电阻上产生与热电压Vt成比例的电压，所以通过该偏置电流源，生成与热电压成比例的电流。