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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023087514
(43)【公開日】2023-06-23
(54)【発明の名称】定電流回路
(51)【国際特許分類】
G05F 3/26 20060101AFI20230616BHJP
【ＦＩ】
G05F3/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021201934
(22)【出願日】2021-12-13
(71)【出願人】
【識別番号】000191238
【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 晴彦
【テーマコード（参考）】
5H420
【Ｆターム（参考）】
5H420NA12
5H420NA16
5H420NA17
5H420NC02
5H420NC14
5H420NC23
5H420NC27
5H420NC38
5H420NE26
(57)【要約】
【課題】起動回路部の定常電流を低減した定電流回路を提供する。
【解決手段】制御回路３１は、トランジスタＭ１，Ｍ２の寄生容量に電流を供給するためのトランジスタＭ５のオンオフを制御する。トランジスタＭ６は、トランジスタＭ３にカレントミラー接続され、トランジスタＭ３に流れる電流を折り返す。抵抗器Ｒ２は、トランジスタＭ６に直列接続され、トランジスタＭ６に流れる電流が流れる。ディプリーション型のトランジスタＭ７が、抵抗器Ｒ２に電流が流れると負バイアスが印加される。
【選択図】図１
【解決手段】制御回路３１は、トランジスタＭ１，Ｍ２の寄生容量に電流を供給するためのトランジスタＭ５のオンオフを制御する。トランジスタＭ６は、トランジスタＭ３にカレントミラー接続され、トランジスタＭ３に流れる電流を折り返す。抵抗器Ｒ２は、トランジスタＭ６に直列接続され、トランジスタＭ６に流れる電流が流れる。ディプリーション型のトランジスタＭ７が、抵抗器Ｒ２に電流が流れると負バイアスが印加される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第１のトランジスタに流れる電流を折り返す第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタに直列接続された第３のトランジスタと、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返し、前記第１のトランジスタに直列接続された第４のトランジスタとを有する定電流発生部と、
電源投入時に前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの寄生容量に電流を供給して、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタをオンさせるための第５のトランジスタと、前記第５のトランジスタのオンオフを制御する制御回路とを有する起動回路部とを備えた定電流回路であって、
前記制御回路は、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返す第６のトランジスタと、前記第６のトランジスタに直列接続され、前記第６のトランジスタに流れる電流が流れる抵抗器と、前記抵抗器に電流が流れると負バイアスが印加されるディプリーション型の第７のトランジスタを有する、
定電流回路。
電源投入時に前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの寄生容量に電流を供給して、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタをオンさせるための第５のトランジスタと、前記第５のトランジスタのオンオフを制御する制御回路とを有する起動回路部とを備えた定電流回路であって、
前記制御回路は、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返す第６のトランジスタと、前記第６のトランジスタに直列接続され、前記第６のトランジスタに流れる電流が流れる抵抗器と、前記抵抗器に電流が流れると負バイアスが印加されるディプリーション型の第７のトランジスタを有する、
定電流回路。
【請求項2】
請求項１に記載の定電流回路において、
前記第５のトランジスタは、前記第３のトランジスタと直列接続され、前記第２のトランジスタと並列接続され、
前記制御回路は、前記第５のトランジスタのゲート・ソース間又はベース・エミッタ間に接続され、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続された第８のトランジスタと、前記第７のトランジスタと直列接続された第９のトランジスタと、前記第９のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第９のトランジスタに流れる電流を折り返す第１０のトランジスタとを有し、
前記第８のトランジスタと前記第１０のトランジスタとが直列接続された、
定電流回路。
前記第５のトランジスタは、前記第３のトランジスタと直列接続され、前記第２のトランジスタと並列接続され、
前記制御回路は、前記第５のトランジスタのゲート・ソース間又はベース・エミッタ間に接続され、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続された第８のトランジスタと、前記第７のトランジスタと直列接続された第９のトランジスタと、前記第９のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第９のトランジスタに流れる電流を折り返す第１０のトランジスタとを有し、
前記第８のトランジスタと前記第１０のトランジスタとが直列接続された、
定電流回路。
【請求項3】
請求項２に記載の定電流回路において、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタ及び前記第９のトランジスタに直列接続され、前記定電流発生部の起動時にオフし、起動後にオンされる第１１のトランジスタを有する、
定電流回路。
前記制御回路は、前記第７のトランジスタ及び前記第９のトランジスタに直列接続され、前記定電流発生部の起動時にオフし、起動後にオンされる第１１のトランジスタを有する、
定電流回路。
【請求項4】
請求項３に記載の定電流回路において、
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第５のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路。
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第５のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路。
【請求項5】
請求項３に記載の定電流回路において、
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第３のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路。
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第３のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路。
【請求項6】
請求項２～５の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記制御回路は、ゲート又はベースが前記第３のトランジスタのゲート・ドレイン又はベース・コレクタに接続され、ドレイン又はコレクタが前記第１０のトランジスタのゲートに接続された第１２のトランジスタを有する、
定電流回路。
前記制御回路は、ゲート又はベースが前記第３のトランジスタのゲート・ドレイン又はベース・コレクタに接続され、ドレイン又はコレクタが前記第１０のトランジスタのゲートに接続された第１２のトランジスタを有する、
定電流回路。
【請求項7】
請求項２～６の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記第８のトランジスタの閾値電圧が、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路。
前記第８のトランジスタの閾値電圧が、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路。
【請求項8】
請求項１に記載の定電流回路において、
前記第５のトランジスタは、前記第１のトランジスタに直列接続され、前記第４のトランジスタに並列接続され、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタに直列接続された第１３のトランジスタを有し、
前記第７のトランジスタ及び前記第１３のトランジスタのドレイン又はコレクタに、前記第５のトランジスタのゲート又はベースが接続された、
定電流回路。
前記第５のトランジスタは、前記第１のトランジスタに直列接続され、前記第４のトランジスタに並列接続され、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタに直列接続された第１３のトランジスタを有し、
前記第７のトランジスタ及び前記第１３のトランジスタのドレイン又はコレクタに、前記第５のトランジスタのゲート又はベースが接続された、
定電流回路。
【請求項9】
請求項８に記載の定電流回路において、
前記第１３のトランジスタの閾値電圧が、前記第３のトランジスタ及び前記第４のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路。
前記第１３のトランジスタの閾値電圧が、前記第３のトランジスタ及び前記第４のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路。
【請求項10】
請求項１～９の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記トランジスタの少なくとも１つが、バイポーラトランジスタから構成されている、
定電流回路。
前記トランジスタの少なくとも１つが、バイポーラトランジスタから構成されている、
定電流回路。
【請求項11】
請求項１～１０の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記トランジスタの少なくとも１つが、電界効果トランジスタから構成されている、
定電流回路。
前記トランジスタの少なくとも１つが、電界効果トランジスタから構成されている、
定電流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、定電流回路に関する。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化の原因は、ＣＯ２のような温暖効果ガスの濃度上昇により、大気の温室効果が強まったことによると考えられており、通信情報化社会の急速な進展に伴い、電子機器の低消費電力化も大きな課題になってきている。電子機器には多くの半導体集積回路が使用されており、本発明は、半導体集積回路に幅広く使われる定電流回路の消費電流を低減し、地球温暖化の抑制に貢献しようとするものである。
【0003】
半導体集積回路に用いられる定電流回路として、図６に示すような回路が知られている（例えば特許文献１、２など参照）。図６に示されている定電流回路１００は、定電流ＩＲＥＦを発生する定電流発生部１０１と、電源投入時に定電流発生部１０１を起動する起動回路部１０２とを有している。
【0004】
定電流発生部１０１は、カレントミラー接続されたトランジスタＭ１，Ｍ２と、カレントミラー接続されたトランジスタＭ３，Ｍ４と、抵抗器Ｒ１とを有している。
【0005】
起動回路部１０２は、トランジスタＭ５，Ｍ７，Ｍ８を有している。トランジスタＭ７，Ｍ８は、正電源端子Ｔ１，負電源端子Ｔ２間に直列接続されている。トランジスタＭ５は、トランジスタＭ３に直列接続され、トランジスタＭ２及び抵抗器Ｒ１に並列接続されている。トランジスタＭ５のゲートが、トランジスタＭ７，Ｍ８のドレインに接続されている。
【0006】
次に、上記構成の定電流回路１００について、その動作を説明する。電源投入後、トランジスタＭ１のゲート電位となる接合ノードＡの電位がトランジスタＭ８の閾値電圧より低い場合、トランジスタＭ８はオフ状態，トランジスタＭ７はオン状態となる。よって、トランジスタＭ５がオン状態となり、トランジスタＭ３から励起電流を引き抜く。トランジスタＭ３とトランジスタＭ４はカレントミラー接続されているため、トランジスタＭ４へ励起電流を発生させる。トランジスタＭ４による励起電流は、接合ノードＡと負電源端子Ｔ２との間の寄生容量を充電し、トランジスタＭ１，Ｍ２をオフ状態からオン状態に変化させる。
【0007】
ここで、接合ノードＡの電位がトランジスタＭ８の閾値電圧を超えると、トランジスタＭ８がオン状態となる。トランジスタＭ８がオン状態となると、トランジスタＭ５はオフ状態となり、励起電流の引き抜きが終了する。この時点でトランジスタＭ３，Ｍ４とトランジスタＭ１，Ｍ２には十分な電流が流れており、定電流発生部１０１は定常状態へと移行する。
【0008】
トランジスタＭ７のゲート電位は、トランジスタＭ１のゲート・ソース電位差で駆動され、トランジスタＭ８がオン状態となってもトランジスタＭ７はオフ状態とならない。トランジスタＭ７は常時オン状態であり、抵抗器と同様な動作となる。したがって、定電流発生部１０１が定常状態に移行した後も、トランジスタＭ７のドレイン電流は起動回路部１０２の定常電流として流れ続ける。
【0009】
また、トランジスタＭ１，Ｍ２がサブスレッショルド領域で動作した場合、ゲート・ソース電位差の変化に対しドレイン電流は指数関数的に変化する。定電流発生部１０１で生成される定電流ＩＲＥＦと、その温度係数ＴＣは、下記の式１、式２で表される。
【0010】
【数1】
【0011】
【数2】
【0012】
ここで、Ｋはアスペクト比（＝Ｗ／Ｌ）、Ｗはゲート幅、Ｌはゲート長、ＶＴは熱電圧（＝ｋＴ／ｑ）、ｋはボルツマン係数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の単位電荷、ηはサブスレッショルドスイング係数である。
【0013】
式１より定電流ＩＲＥＦは、電源電圧の変動に依存しない。また、式２より熱電圧ＶＴは、正の温度係数となるため、抵抗器Ｒ１を正の温度係数となる構成とすることで、温度の変動による定電流ＩＲＥＦの変化量を低減させることができる。
【0014】
トランジスタＭ７のオン抵抗をＲＭ７とした場合の定常電流ＩＭ８は式３で表される。
【0015】
【数3】
【0016】
ＶＤＤは正電源端子Ｔ１に供給される正電源電圧、ＶＳＳは負電源端子Ｔ２に供給される負電源電圧である。起動回路部１０２の定常電流ＩＭ８は、トランジスタＭ５をオンするために、トランジスタＭ８がオフ状態のリーク電流より大きな電流値に設定する必要がある。式３より起動回路部１０２の定常電流ＩＭ８は、電源電圧の変動や抵抗ＲＭ７の変動に大きく依存する。抵抗ＲＭ７は、製造プロセスのバラツキや温度変動により抵抗値が変動する。このため、定常電流ＩＭ８は、電源電圧、温度、製造バラツキなどの変動量を考慮して、ある程度大きなマージンを持たせた状態でトランジスタＭ８のリーク電流より大きな電流値に設計する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0017】
【特許文献1】特開２０１１－１１８５３２号公報
【特許文献2】特許第６３２９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
従来の定電流回路１００は、定電流発生部１０１が定常状態に移行した後も、起動回路部１０２に大きな定常電流ＩＭ８が流れ続けるため、消費電流が大きくなるという課題があった。
【0019】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、起動回路部の定常電流を低減した定電流回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
前述した目的を達成するために、本発明に係る定電流回路は、下記［１］～［１１］を特徴としている。
［１］
第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第１のトランジスタに流れる電流を折り返す第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタに直列接続された第３のトランジスタと、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返し、前記第１のトランジスタに直列接続された第４のトランジスタとを有する定電流発生部と、
電源投入時に前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの寄生容量に電流を供給して、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタをオンさせるための第５のトランジスタと、前記第５のトランジスタのオンオフを制御する制御回路とを有する起動回路部とを備えた定電流回路であって、
前記制御回路は、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返す第６のトランジスタと、前記第６のトランジスタに直列接続され、前記第６のトランジスタに流れる電流が流れる抵抗器と、前記抵抗器に電流が流れると負バイアスが印加されるディプリーション型の第７のトランジスタを有する、
定電流回路であること。
［２］
［１］に記載の定電流回路において、
前記第５のトランジスタは、前記第３のトランジスタと直列接続され、前記第２のトランジスタと並列接続され、
前記制御回路は、前記第５のトランジスタのゲート・ソース間又はベース・エミッタ間に接続され、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続された第８のトランジスタと、前記第７のトランジスタと直列接続された第９のトランジスタと、前記第９のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第９のトランジスタに流れる電流を折り返す第１０のトランジスタとを有し、
前記第８のトランジスタと前記第１０のトランジスタとが直列接続された、
定電流回路であること。
［３］
［２］に記載の定電流回路において、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタ及び前記第９のトランジスタに直列接続され、前記定電流発生部の起動時にオフし、起動後にオンされる第１１のトランジスタを有する、
定電流回路であること。
［４］
［３］に記載の定電流回路において、
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第５のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路であること。
［５］
［３］に記載の定電流回路において、
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第３のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路であること。
［６］
［２］～［５］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記制御回路は、ゲート又はベースが前記第３のトランジスタのゲート・ドレイン又はベース・コレクタに接続され、ドレイン又はコレクタが前記第１０のトランジスタのゲートに接続された第１２のトランジスタを有する、
定電流回路であること。
［７］
［２］～［６］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記第８のトランジスタの閾値電圧が、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路であること。
［８］
［１］に記載の定電流回路において、
前記第５のトランジスタは、前記第１のトランジスタに直列接続され、前記第４のトランジスタに並列接続され、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタに直列接続された第１３のトランジスタを有し、
前記第７のトランジスタ及び前記第１３のトランジスタのドレイン又はコレクタに、前記第５のトランジスタのゲート又はベースが接続された、
定電流回路であること。
［９］
［８］に記載の定電流回路において、
前記第１３のトランジスタの閾値電圧が、前記第３のトランジスタ及び前記第４のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路であること。
［１０］
［１］～［９］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記トランジスタの少なくとも１つが、バイポーラトランジスタから構成されている、
定電流回路であること。
［１１］
［１］～［１０］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記トランジスタの少なくとも１つが、電界効果トランジスタから構成されている、
定電流回路であること。
［１］
第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第１のトランジスタに流れる電流を折り返す第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタに直列接続された第３のトランジスタと、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返し、前記第１のトランジスタに直列接続された第４のトランジスタとを有する定電流発生部と、
電源投入時に前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの寄生容量に電流を供給して、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタをオンさせるための第５のトランジスタと、前記第５のトランジスタのオンオフを制御する制御回路とを有する起動回路部とを備えた定電流回路であって、
前記制御回路は、前記第３のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第３のトランジスタに流れる電流を折り返す第６のトランジスタと、前記第６のトランジスタに直列接続され、前記第６のトランジスタに流れる電流が流れる抵抗器と、前記抵抗器に電流が流れると負バイアスが印加されるディプリーション型の第７のトランジスタを有する、
定電流回路であること。
［２］
［１］に記載の定電流回路において、
前記第５のトランジスタは、前記第３のトランジスタと直列接続され、前記第２のトランジスタと並列接続され、
前記制御回路は、前記第５のトランジスタのゲート・ソース間又はベース・エミッタ間に接続され、前記第１のトランジスタにカレントミラー接続された第８のトランジスタと、前記第７のトランジスタと直列接続された第９のトランジスタと、前記第９のトランジスタにカレントミラー接続され、前記第９のトランジスタに流れる電流を折り返す第１０のトランジスタとを有し、
前記第８のトランジスタと前記第１０のトランジスタとが直列接続された、
定電流回路であること。
［３］
［２］に記載の定電流回路において、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタ及び前記第９のトランジスタに直列接続され、前記定電流発生部の起動時にオフし、起動後にオンされる第１１のトランジスタを有する、
定電流回路であること。
［４］
［３］に記載の定電流回路において、
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第５のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路であること。
［５］
［３］に記載の定電流回路において、
前記第１１のトランジスタのゲート又はベースは、前記第３のトランジスタのゲート又はベースに接続されている、
定電流回路であること。
［６］
［２］～［５］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記制御回路は、ゲート又はベースが前記第３のトランジスタのゲート・ドレイン又はベース・コレクタに接続され、ドレイン又はコレクタが前記第１０のトランジスタのゲートに接続された第１２のトランジスタを有する、
定電流回路であること。
［７］
［２］～［６］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記第８のトランジスタの閾値電圧が、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路であること。
［８］
［１］に記載の定電流回路において、
前記第５のトランジスタは、前記第１のトランジスタに直列接続され、前記第４のトランジスタに並列接続され、
前記制御回路は、前記第７のトランジスタに直列接続された第１３のトランジスタを有し、
前記第７のトランジスタ及び前記第１３のトランジスタのドレイン又はコレクタに、前記第５のトランジスタのゲート又はベースが接続された、
定電流回路であること。
［９］
［８］に記載の定電流回路において、
前記第１３のトランジスタの閾値電圧が、前記第３のトランジスタ及び前記第４のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
定電流回路であること。
［１０］
［１］～［９］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記トランジスタの少なくとも１つが、バイポーラトランジスタから構成されている、
定電流回路であること。
［１１］
［１］～［１０］の何れか１項に記載の定電流回路において、
前記トランジスタの少なくとも１つが、電界効果トランジスタから構成されている、
定電流回路であること。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、起動回路部の定常電流を低減した定電流回路を提供することができる。
【0022】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【0025】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態の定電流回路１について図１を参照して説明する。図１に示すように、定電流回路１は、定電流ＩＲＥＦを発生する定電流発生部２と、電源投入時に定電流発生部２を起動する起動回路部３とを有している。
まず、第１実施形態の定電流回路１について図１を参照して説明する。図１に示すように、定電流回路１は、定電流ＩＲＥＦを発生する定電流発生部２と、電源投入時に定電流発生部２を起動する起動回路部３とを有している。
【0026】
定電流発生部２は、トランジスタＭ１～Ｍ４と、抵抗器Ｒ１とを備える。トランジスタＭ１，Ｍ２は、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＭ３，Ｍ４は、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。
【0027】
トランジスタＭ１（＝第１のトランジスタ）は、ソースが負電源端子Ｔ２に接続されている。負電源端子Ｔ２には負電源電圧ＶＳＳが供給されている。トランジスタＭ２（＝第２のトランジスタ）は、ソースが抵抗器Ｒ１を介して負電源端子Ｔ２に接続され、ゲートがトランジスタＭ１のゲート及びドレインに接続される。すなわち、トランジスタＭ１，Ｍ２は、カレントミラー接続され、トランジスタＭ１に流れるドレイン電流がトランジスタＭ２のドレイン電流にコピーされ折り返される。
【0028】
トランジスタＭ３（＝第３のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続されている。正電源端子Ｔ１には、正電源電圧ＶＤＤが供給されている。トランジスタＭ３は、ドレイン及びゲートがトランジスタＭ２のドレインに接続されている。すなわち、トランジスタＭ２及びＭ３は、直列接続されている。トランジスタＭ４（＝第４のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続されている。
【0029】
トランジスタＭ４は、ゲートがトランジスタＭ３のゲート及びドレインに接続され、ドレインがトランジスタＭ１のドレインに接続されている。すなわち、トランジスタＭ３，Ｍ４は、カレントミラー接続され、トランジスタＭ３に流れるドレイン電流が、トランジスタＭ４のドレイン電流にコピーされ折り返される。また、トランジスタＭ１及びＭ４は、直列接続されている。
【0030】
起動回路部３は、電源投入時にトランジスタＭ１，Ｍ２の寄生容量に電流を供給して、トランジスタＭ１，Ｍ２をオンさせるためのトランジスタＭ５（＝第５のトランジスタ）と、トランジスタＭ５のオンオフを制御する制御回路３１とを有している。トランジスタＭ５は、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＭ５は、ソースが負電源端子Ｔ２に接続され、ドレインがトランジスタＭ２，Ｍ３のドレインに接続されている。トランジスタＭ５は、トランジスタＭ３と直列接続され、トランジスタＭ２及び抵抗器Ｒ１と並列接続される。
【0031】
制御回路３１は、トランジスタＭ６と、抵抗器Ｒ２と、トランジスタＭ７～Ｍ１１とを有している。トランジスタＭ６，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１は、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＭ７，Ｍ８は、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。
【0032】
トランジスタＭ６（＝第６のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続され、ゲートがトランジスタＭ３のゲートに接続される。トランジスタＭ６は、トランジスタＭ３にカレントミラー接続され、トランジスタＭ３に流れる電流を折り返す。抵抗器Ｒ２は、一端がトランジスタＭ６のドレインに接続され、他端が負電源端子Ｔ２に接続される。抵抗器Ｒ２には、トランジスタＭ６が折り返した電流が流れる。
【0033】
トランジスタＭ７（＝第７のトランジスタ）は、ゲートが負電源端子Ｔ２に接続され、ソースが抵抗器Ｒ２を介して負電源端子Ｔ２に接続される。トランジスタＭ７は、ディプリーション型のトランジスタから構成され、抵抗器Ｒ２にトランジスタＭ６が折り返した電流が流れると負バイアスが印加される。
【0034】
トランジスタＭ８（＝第８のトランジスタ）は、ドレインがトランジスタＭ５のゲートに接続され、ソースがトランジスタＭ５のソースに接続され、ゲートがトランジスタＭ１のゲートに接続されている。トランジスタＭ８は、トランジスタＭ１にカレントミラー接続され、トランジスタＭ１に流れる電流を折り返す。
【0035】
トランジスタＭ９（＝第９のトランジスタ）は、ドレインが自身のゲートとトランジスタＭ７のドレインに接続され、ソースが後述するトランジスタＭ１１を介して正電源端子Ｔ１に接続されている。すなわち、トランジスタＭ７及びＭ９は直列接続される。
【0036】
トランジスタＭ１０（＝第１０のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続され、ドレインがトランジスタＭ８のドレインに接続され、ゲートがトランジスタＭ９のゲートに接続されている。トランジスタＭ１０は、トランジスタＭ９にカレントミラー接続され、トランジスタＭ９に流れる電流を折り返す。トランジスタＭ８及びＭ１０は直列接続され、そのドレイン同士の接続点である接合ノードＣが上述したトランジスタＭ５のゲートに接続されている。
【0037】
トランジスタＭ１１（＝第１１のトランジスタ）は、ドレインがトランジスタＭ９のソースに接続され、ソースが正電源端子Ｔ１に接続されている。トランジスタＭ１１は、トランジスタＭ７，Ｍ９と直列接続されている。トランジスタＭ１１のゲートは、接合ノードＣに接続されている。
【0038】
次に、上述した構成の定電流回路１の動作について説明する。最初に、電源投入後、トランジスタＭ１のゲート電位となる接合ノードＡの電位がトランジスタＭ１，Ｍ２，Ｍ８の閾値電圧より低い場合の動作について説明する。この場合、トランジスタＭ１，Ｍ２，Ｍ８はオフ状態となっている。また、ディプリーション型トランジスタＭ７はオン状態となり、トランジスタＭ７のドレイン電位が低下するため、トランジスタＭ１０はオン状態となる。
【0039】
トランジスタＭ８がオフ状態、トランジスタＭ１０がオン状態の場合、接合ノードＣの電位がＨｉｇｈ状態となり、トランジスタＭ５がオン状態、トランジスタＭ１１がオフ状態となる。トランジスタＭ５がオン状態となると、トランジスタＭ５は、トランジスタＭ３からの励起電流を引き抜く。トランジスタＭ３，Ｍ４は、カレントミラー接続されているため、上記励起電流がトランジスタＭ４のドレイン電流にコピーされる。このトランジスタＭ４による励起電流は接合ノードＡと負電源端子Ｔ２との間の寄生容量を充電する。寄生容量を充電した結果、トランジスタＭ１，Ｍ２のゲート・ソース電位差が閾値電圧を超えると、トランジスタＭ１，Ｍ２がオフ状態からオン状態に変化する。
【0040】
また、寄生容量を充電した結果、トランジスタＭ８のゲート・ソース電位差が閾値電圧を超えると、トランジスタＭ８がオフ状態からオン状態に変化する。トランジスタＭ８がオン状態となると、接合ノードＣの電位はＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に変化し、トランジスタＭ５はオフ状態となり、励起電流の引き抜きが終了する。この時点でトランジスタＭ３，Ｍ４とトランジスタＭ１，Ｍ２には十分な電流が流れており、定電流発生部２は定常状態へと移行する。
【0041】
一方、起動回路部３では、接合ノードＣの電位がＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に変化すると（すなわち定電流発生部２が定常状態へ移行すると）、トランジスタＭ１１がオン状態となり、トランジスタＭ７，Ｍ９に電流が流れる。このとき、トランジスタＭ６のドレイン電流ＩＭ６が抵抗器Ｒ２を介して負電源端子Ｔ２に流れ込んでいる。このため、トランジスタＭ７に負バイアスがかかり、ディプリーション型トランジスタＭ７に流れる電流が低下する。トランジスタＭ９，Ｍ１１にはトランジスタＭ７と同じ電流が流れる。トランジスタＭ９，Ｍ１０はカレントミラー接続されているため、トランジスタＭ１０のドレイン電流はトランジスタＭ９に流れる電流に比例した電流がコピーされる。
【0042】
また、トランジスタＭ７のゲート・ソース電位差は、負の温度係数となるため、抵抗器Ｒ２を正の温度係数となる構造とすることで、温度の変動によるトランジスタＭ７と抵抗器Ｒ２で構成された定電流源の電流ＩＭ７の変化量を低減させることができる。
【0043】
このとき起動回路部３の定常電流は、トランジスタＭ７のドレイン電流ＩＭ７と、トランジスタＭ９にカレントミラー接続されたトランジスタＭ１０のドレイン電流ＩＭ１０と、トランジスタＭ６のドレイン電流ＩＭ６となる。トランジスタＭ７及びＭ１０のドレイン電流ＩＭ７、ＩＭ１０は、トランジスタＭ６のドレイン電流ＩＭ６とディプリーション型トランジスタＭ７との働きにより低減されている。このため、起動回路部３の定常電流としては、トランジスタＭ６のドレイン電流ＩＭ６が支配的となる。
【0044】
図６に示されているような従来の定電流回路１００の構成例におけるトランジスタＭ７のドレイン電流ＩＭ７は、式３より電源電圧や温度などの影響による変動量が大きい。しかしながら、第１実施形態における起動回路部３の定常電流として支配的なトランジスタＭ６のドレイン電流ＩＭ６は、定電流発生部２で生成された定電流ＩＲＥＦ＝ＩＭ１＝ＩＭ２と比例するため、式１，式２より電源電圧や温度などによる変動量は小さい。そのため、トランジスタＭ６のドレイン電流ＩＭ６は、トランジスタＭ５のリーク電流より大きな電流に設計する際に、電源電圧や温度などによる変動量によるマージンを取る必要がなく、起動回路部３の定常電流を低減させることができる。
【0045】
したがって、第１実施形態における定電流回路１では、起動回路部３の定常電流が電源電圧の変動や温度変動に対し影響を受け難い回路構成となっている。このため、起動回路部３の定常電流としては低く設計することができ、定電流回路１全体の消費電流を低減することが可能となる効果が得られるものとなっている。
【0046】
さらに、トランジスタＭ８に対して、定電流発生部２を構成するトランジスタＭ１，Ｍ２よりも閾値電圧の絶対値を低くすることで、トランジスタＭ８がオフ状態からオン状態に変化する時間が短縮され、起動回路部３の起動時間が改善される。
【0047】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の定電流回路１Ｂについて図２を参照して説明する。なお、図２において、図１に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第２実施形態の定電流回路１Ｂについて図２を参照して説明する。なお、図２において、図１に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0048】
同図に示すように、定電流回路１Ｂは、第１実施形態と同様に、定電流発生部２と、起動回路部３Ｂとを備えている。定電流発生部２は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0049】
第１実施形態の起動回路部３と第２実施形態の起動回路部３Ｂとで異なる点は、制御回路３１Ｂの構成である。制御回路３１Ｂは、第１実施形態と同様にトランジスタＭ６～Ｍ１１と、抵抗器Ｒ２とに加えて、トランジスタＭ１２を有している。トランジスタＭ１２は、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＭ１２（＝第１２のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続され、ドレインがトランジスタＭ９，Ｍ１０のゲートに接続され、ゲートがトランジスタＭ３，Ｍ４のゲートに接続されている。
【0050】
上述した構成の定電流回路１Ｂの動作は、後述する点を除けば、基本的には、第１実施形態と同様である。すなわち、先の第１実施形態においては、定電流発生部２が定常状態へ移行したときは、ドレイン電流ＩＭ７と、ドレイン電流ＩＭ１０と、ドレイン電流ＩＭ６が定常電流として流れる。これに対して、第２実施形態では、定電流発生部２が定常状態の場合、トランジスタＭ１２がオン状態となり、トランジスタＭ１０がオフ状態となるため、トランジスタＭ１０のドレイン電流ＩＭ１０が遮断される。このため、起動回路部３の定常電流は、ドレイン電流ＩＭ６と、ドレイン電流ＩＭ７とになる。
【0051】
したがって、第２実施形態における起動回路部３Ｂの定常電流は、第１実施形態における起動回路部３の定常電流に比べて、ドレイン電流ＩＭ１０分が低減される。
【0052】
しかして、この第２実施形態における定電流回路１Ｂでは、起動回路部３Ｂの定常電流が電源電圧変動や温度変動に対し影響が受け難い回路構成となっており、起動回路部３Ｂの定常電流が低減され、定電流回路１Ｂ全体の消費電流を低減することが可能となるという効果が得られるものとなっている。
【0053】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の定電流回路１Ｃについて図３を参照して説明する。なお、図３において、図１に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第３実施形態の定電流回路１Ｃについて図３を参照して説明する。なお、図３において、図１に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0054】
同図に示すように、定電流回路１Ｃは、第１実施形態と同様に、定電流発生部２と、起動回路部３Ｃとを備えている。定電流発生部２は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0055】
第１実施形態の起動回路部３と第３実施形態の起動回路部３Ｃとで異なる点は、制御回路３１Ｃを構成するトランジスタＭ１１のゲートの接続先である。第３実施形態のトランジスタＭ１１のゲートは、トランジスタＭ３，Ｍ４のゲートに接続されている。
【0056】
上述した構成の定電流回路１Ｃの動作は、後述する点を除けば、基本的には、第１実施形態と同様である。すなわち、電源投入時は、定電流発生部２が定常状態へ移行したとき、先の第１実施形態においては、接合ノードＣの電位はＬｏｗ状態のためトランジスタＭ１１はオン状態となり、トランジスタＭ９とトランジスタＭ１０はカレントミラー接続としての動作となる。これに対して、第３の実施形態においては、トランジスタＭ４に十分な電流が流れることでトランジスタＭ１１がオン状態となり、トランジスタＭ９とトランジスタＭ１０はカレントミラー接続としての動作となる。したがって、第３実施形態のトランジスタＭ１１のゲートの接続先は第１実施形態と異なるが、回路動作は同様となる。
【0057】
しかして、この第３実施形態における定電流回路１Ｃでは、起動回路部３Ｃの定常電流が電源電圧変動や温度変動に対し影響が受け難い回路構成となっており、起動回路部３Ｃの定常電流を低く設計でき、定電流回路１Ｃ全体の消費電流を低減することが可能となるという効果が得られるものとなっている。
【0058】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の定電流回路１Ｄについて図４を参照して説明する。なお、図４において、図２に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第４実施形態の定電流回路１Ｄについて図４を参照して説明する。なお、図４において、図２に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0059】
同図に示すように、定電流回路１Ｄは、第２実施形態と同様に、定電流発生部２と、起動回路部３Ｄとを備えている。定電流発生部２は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0060】
第２実施形態の起動回路部３Ｂと第４実施形態の起動回路部３Ｄとで異なる点は、制御回路３１Ｄを構成するトランジスタＭ１１のゲートの接続先である。第４実施形態のトランジスタＭ１１のゲートは、トランジスタＭ３，Ｍ４のゲートに接続されている。
【0061】
上述した構成の定電流回路１Ｄの動作は、後述する点を除けば、基本的には、第２実施形態と同様である。すなわち、定電流発生部２が定常状態へ移行したとき、先の第２実施形態においては、接合ノードＣの電位はＬｏｗ状態のためトランジスタＭ１１はオン状態となり、トランジスタＭ９とトランジスタＭ１０はカレントミラー接続としての動作となる。これに対して、第４の実施形態においては、トランジスタＭ４に十分な電流が流れることでトランジスタＭ１１がオン状態となり、トランジスタＭ９とトランジスタＭ１０はカレントミラー接続としての動作となる。したがって、第４実施形態のトランジスタＭ１１のゲートの接続先は第２実施形態と異なるが、回路動作は同様となる。
【0062】
しかして、この第４実施形態における定電流回路１Ｄでは、起動回路部３Ｄの定常電流が電源電圧変動や温度変動に対し影響が受け難い回路構成となっており、起動回路部３Ｄの定常電流を低く設計でき、定電流回路１Ｄ全体の消費電流を低減することが可能となるという効果が得られるものとなっている。
【0063】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の定電流回路１Ｅについて図５を参照して説明する。なお、図５において、図１に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
次に、第５実施形態の定電流回路１Ｅについて図５を参照して説明する。なお、図５において、図１に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0064】
同図に示すように、定電流回路１Ｅは、第１実施形態と同様に、定電流発生部２と、起動回路部３Ｅとを備えている。定電流発生部２は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0065】
第５実施形態の起動回路部３Ｅと第１実施形態の起動回路部３とで異なる点は、トランジスタＭ５Ｅの接続と、トランジスタＭ８～Ｍ１１に代えてトランジスタＭ１３を設けた点である。トランジスタＭ５Ｅ、Ｍ１３は、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。
【0066】
トランジスタＭ５Ｅ（＝第５のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続され、ドレインがトランジスタＭ１のドレインに接続されている。トランジスタＭ５Ｅは、トランジスタＭ１に直列接続され、トランジスタＭ３，Ｍ４に並列接続される。
【0067】
トランジスタＭ１３（＝第１３のトランジスタ）は、ソースが正電源端子Ｔ１に接続され、ドレインがトランジスタＭ７のドレインに接続され、ゲートがトランジスタＭ３，Ｍ４のゲートに接続されている。トランジスタＭ７，Ｍ１３は直列接続される。トランジスタＭ５Ｅのゲートは、トランジスタＭ７，Ｍ１３のドレイン同士の接続点である接合ノードＤに接続される。
【0068】
次に、上述した構成の定電流回路１Ｅの動作について説明する。最初に、電源投入後、
トランジスタＭ１のゲート電位となる接合ノードＡの電位がトランジスタＭ１，Ｍ２の閾値電圧より低い場合の動作について説明する。このとき、ディプリーション型トランジスタＭ７はオン状態となる。一方、トランジスタＭ３，Ｍ４には十分に電流が流れていないため、トランジスタＭ１３はオフ状態となる。
トランジスタＭ１のゲート電位となる接合ノードＡの電位がトランジスタＭ１，Ｍ２の閾値電圧より低い場合の動作について説明する。このとき、ディプリーション型トランジスタＭ７はオン状態となる。一方、トランジスタＭ３，Ｍ４には十分に電流が流れていないため、トランジスタＭ１３はオフ状態となる。
【0069】
トランジスタＭ７がオン状態、トランジスタＭ１３がオフ状態の場合、接合ノードＤの電位がＬｏｗ状態となるため、トランジスタＭ５Ｅがオン状態となる。トランジスタＭ５Ｅがオン状態となると、トランジスタＭ５Ｅを通じて接合ノードＡと負電源端子Ｔ２との間の寄生容量に電流が供給され、寄生容量を充電する。寄生容量を充電した結果、トランジスタＭ１，Ｍ２のゲート・ソース電位差が閾値電圧を超えると、トランジスタＭ１，Ｍ２がオフ状態からオン状態に変化し、定電流発生部２は定常状態へと移行する。
【0070】
一方、起動回路部３Ｅでは、定電流発生部２が定常状態となり、トランジスタＭ３，Ｍ４に十分に電流が流れるとトランジスタＭ１３がオン状態となり、トランジスタＭ５Ｅがオフ状態となると共に、トランジスタＭ７にドレイン電流ＩＭ７が流れる。
【0071】
第５実施形態においては、起動回路部３Ｅの定常電流は、ドレイン電流ＩＭ６と、ドレイン電流ＩＭ６により低減されたドレイン電流ＩＭ７となる。定常電流としては、ドレイン電流ＩＭ６が支配的となる。ドレイン電流ＩＭ６は、定電流発生部２で生成された定電流ＩＲＥＦと比例するため、電源電圧や温度などによる変動量は小さい。そのため、ドレイン電流ＩＭ６は、電源電圧や温度などによる変動量によるマージンを取る必要がなく、起動回路部３Ｅの定常電流を低く設計することができる。
【0072】
しかして、この第５実施形態における定電流回路１Ｅでは、起動回路部３Ｅの定常電流が電源電圧変動や温度変動に対し影響が受け難い回路構成となっており、起動回路部３Ｅの定常電流を低く設計でき、定電流回路１Ｅ全体の消費電流を低減することが可能となるという効果が得られるものとなっている。
【0073】
さらに、トランジスタＭ１３に対して、定電流発生部２を構成するトランジスタＭ３，Ｍ４よりも閾値電圧の絶対値を低くすることで、トランジスタＭ１３がオフ状態からオン状態に変化する時間が短縮され、起動回路部３Ｅの起動時間が改善される。
【0074】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【0075】
例えば、上述した第１～第５実施形態では、トランジスタＭ１～Ｍ４、Ｍ５（Ｅ）、Ｍ６～Ｍ１３は、電界効果トランジスタから構成されていたが、これに限ったものではない。Ｍ１～Ｍ４、Ｍ５（Ｅ）、Ｍ６～Ｍ１３の少なくとも一つ以上が、バイポーラトランジスタから構成されていてもよい。この場合、トランジスタのゲートをベースに、ソースをエミッタに、ドレインをコレクタに置き換えて説明することができる。
【符号の説明】
【0076】
１、１Ｂ～１Ｅ 定電流回路
２ 定電流発生部
３、３Ｂ～３Ｅ 起動回路部
３１、３１Ｂ～３１Ｅ 制御回路
Ｍ１ トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｍ２ トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｍ３ トランジスタ（第３のトランジスタ）
Ｍ４ トランジスタ（第４のトランジスタ）
Ｍ５、Ｍ５Ｅ トランジスタ（第５のトランジスタ）
Ｍ６ トランジスタ（第６のトランジスタ）
Ｍ７ トランジスタ（第７のトランジスタ）
Ｍ８ トランジスタ（第８のトランジスタ）
Ｍ９ トランジスタ（第９のトランジスタ）
Ｍ１０ トランジスタ（第１０のトランジスタ）
Ｍ１１ トランジスタ（第１１のトランジスタ）
Ｍ１２ トランジスタ（第１２のトランジスタ）
Ｍ１３ トランジスタ（第１３のトランジスタ）
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗器
２ 定電流発生部
３、３Ｂ～３Ｅ 起動回路部
３１、３１Ｂ～３１Ｅ 制御回路
Ｍ１ トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｍ２ トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｍ３ トランジスタ（第３のトランジスタ）
Ｍ４ トランジスタ（第４のトランジスタ）
Ｍ５、Ｍ５Ｅ トランジスタ（第５のトランジスタ）
Ｍ６ トランジスタ（第６のトランジスタ）
Ｍ７ トランジスタ（第７のトランジスタ）
Ｍ８ トランジスタ（第８のトランジスタ）
Ｍ９ トランジスタ（第９のトランジスタ）
Ｍ１０ トランジスタ（第１０のトランジスタ）
Ｍ１１ トランジスタ（第１１のトランジスタ）
Ｍ１２ トランジスタ（第１２のトランジスタ）
Ｍ１３ トランジスタ（第１３のトランジスタ）
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】