JPH0115201B2 - - Google Patents

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JPH0115201B2
JPH0115201B2 JP58053947A JP5394783A JPH0115201B2 JP H0115201 B2 JPH0115201 B2 JP H0115201B2 JP 58053947 A JP58053947 A JP 58053947A JP 5394783 A JP5394783 A JP 5394783A JP H0115201 B2 JPH0115201 B2 JP H0115201B2
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transistors
mirror circuit
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JP58053947A
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Juichi Hitomi
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to DE3411507A priority patent/DE3411507C2/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/4508—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45174—Mirror types
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34—DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343—DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/282—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
    • H03K3/2821—Emitters connected to one another by using a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45176—A cross coupling circuit, e.g. consisting of two cross coupled transistors, being added in the load circuit of the amplifying transistors of a differential amplifier

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、複数個のトランジスタのコレクタの
いずれかに入力電流が供給されると、そのトラン
ジスタとベース同士が共通接続されているトラン
ジスタのコレクタより出力電流が得られるカレン
ト・ミラー回路に関する。 [発明の技術的背景とその問題点] 上記の複数入力端を有するカレント・ミラー回
路は、例えば、コンデンサーに充放電を行うこと
により発振出力を得るマルチバイブレータの発振
周波数を電流制御する場合等に用いられている。
第1図は、2入力端を有するカレント・ミラー回
路1をマルチバイブレータ2の発振出力制御に用
いた場合の、模式的な構成図である。図において
カレント・ミラー回路1は、それぞれのベース同
士が接続された2組のトランジスタ対、Q1とQ2
およびQ3とQ4を有し、トランジスタQ1,Q2,
Q3,Q4の各エミツタは、それぞれ抵抗R1,R2,
R3,R4を介して接地されている。また、トラン
ジスタQ1とQ2およびQ3とQ4のそれぞれにベース
電流を供給するために、この例ではトランジスタ
Q1のコレクタとベース同士を接続し、同様に、
トランジスタQ4のコレクタとベース同士を接続
している。またトランジスタQ2,Q3のコレクタ
間には、コンデンサ7が接続されている。 上記のカレント・ミラー回路1では、トランジ
スタQ1,Q2のコレクタが各々入力端5,6と接
続されており、それぞれの入力端5,6に対応す
る出力端8,9は各々トランジスタQ2,Q3のコ
レクタに接続されている。 この出力端8,9に接続するコンデンサ7の両
端電圧波形4aは、出力電流I2,I3により制御さ
れる。第2図aに上記コンデンサ7の両端電圧波
形4aの波形図を示す。両端電圧波形4aの立ち
上り期間t1と立ち下り期間t2はそれぞれ、 t1=8CVref/I2 t2=8CVref/I3 と定められる。ここでVrefはマルチバイブレー
タ2内の基準電圧であり、Cはコンデンサ7の容
量値を示すものである。 上記の如く、両端電圧波形4aの立ち上り期間
t1、立ち下り期間t2はそれぞれカレント・ミラー
回路1の出力電流I2,I3に存在している。マルチ
バイブレータ2は、この両端出力波形4aを基に
第2図bに示す発振信号4bを出力する。両端電
圧波形4aの振動値は一定であるため、発振信号
4bのデユーテイ比a:bは、出力電流I2,I3の
値によつて決定される。すなわち、デユーテイ比
a:bは、期間t1,t2内における信号の傾斜の度
合により決定されるが、この度合は出力電流I2,
I3に依存してあるのである。ここで、上記の発振
信号4のデユーテイ比は1であることが望まし
い。すなわち、出力電流I2,I3の値が両者等しい
ことが要求される。 次に、カレント・ミラー回路1の動作説明に移
る。 カレント・ミラー回路1の入力端5,6には、
切換回路3を介して、交互に発振制御電流Iが供
給される。いま、切換回路3内の切換スイツチが
入力端5側に倒されているとすると、トランジス
タQ1のコレクタに制御電流I1(=)が供給され
る。このときトランジスタQ1とQ2のベースは共
通接続されており、かつトランジスタQ1のコレ
クタとベース同士もまた接続されているため、ト
ランジスタQ1に発生するベース電圧VBE1とトラ
ンジスタQ2のベース電圧VBE2が等しくなる。こ
れにより、トランジスタQ2のコレクタには出力
電流I2が流れることになる。以上の動作は、入力
端6に制御電流I4(=)が供給された場合も全
く同様であり、トランジスタQ4のコレクタに入
力電流I4を流すことで、トランジスタQ3のコレク
タに出力電流I3が流れる。 さて、トランジスタQ1とQ2の特性ならびにQ3
とQ4の特性、および抵抗R1とR2ならびにR3とR4
の抵抗値が各々等しい場合には、入力電流I1と出
力電流I2ならびに入力電流I4と出力電流I3とはそ
れぞれ等しいものとなる。このとき、第1図に示
した例では、I1=I4(=)であるから、I2=I3と
なり、所望の通り、マルチバイブレータ2より得
られる発振出力4のデユーテイ比は1となる。 ところが、実際においては抵抗R1とR2および
R3とR4の抵抗値を各々厳密に一致させることは
難しく、抵抗値にばらつきが生じるのを認めざる
を得ない。この抵抗値のばらつきにより、入力電
流I1とI4の値を等しくしたとしても、出力電流で
あるI2とI3の相互の値は必ずしも等しくはならな
い。 例えば、抵抗R1とR2間の抵抗値のばらつき、
ならびに抵抗R3とR4間の抵抗値のばらつきを共
に3%とした場合、最悪の状態を想定し、 I2/I1=R2/R1=0.97、I3/I4=R4/R3=1.03 とすると、 I2/I3=R1/R2・R4/R3=1.03/0.97=1.06 となる。よつて、出力電流I2,I3間には6%のば
らつきが生じることになる。 また、上述の如く、抵抗値を厳密に一致させる
のが難しいように、実際には、トランジスタQ1
とQ2間の特性ならびにトランジスタQ3とQ4間の
特性を各々等しくすることも困難である。しかし
ながら、このトランジスタの特性のばらつきによ
る出力電流I2,I3のばらつきは、上記の抵抗値の
ばらつきによるものと比較してその影響は無視し
得るものとなつている。 すなわち、トランジスタQ1,Q2のベース電圧
VBE1、VBE2相互間のばらつきと、トランジスタ
Q3,Q4のベース電圧VBE3、VBE4相互間のばらつ
きを共に3mVとし、各トランジスタQ1〜Q4のエ
ミツタ電位VEを0.6Vとして、ベース電圧のばら
つきによる出力電流I2,I3のばらつきを考える
と、ベース電圧のばらつきは、エミツタ電位VE
に対し影響を与えるため、最悪の状態を想定し、 I2/I1=VE/|VBE1−VBE2|+VE=600/603=0.995 I3/I4=|VBE3−VBE4|+VE/VE=603/600=1.005 とすると、 I3/I2=I3/I4・I1/I2=1.005/0.995=1.01 となる。よつて、トランジスタの特性のばらつき
による出力電流I2,I3のばらつきは、最悪の場合
でも1%にとどまり、この値は、抵抗値のばらつ
きによる出力電流I2,I3のばらつき値である6%
に比較し、無視し得るものとなつている。 以上説明してきたように、従来のカレント・ミ
ラー回路1では、入力電流I1とI4を等しくしたと
しても、それぞれの入力電流I1,I4に対応して出
力される出力電流I2,I3の値が等しくならず、例
えば、このカレント・ミラー回路1をマルチバイ
ブレータ2に接続して使用した場合には、マルチ
バイブレータ2の発振出力4のデユーテイ比を所
望の値である1とすることができなかつた。 [発明の目的] 本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもの
で、入力電流が各々等しい場合には、抵抗のばら
つきに何ら影響されずに、各々の入力電流に対応
して出力される出力電流の値が等しくなるカレン
ト・ミラー回路を提供することを目的とする。 [発明の概要] 本発明のカレント・ミラー回路は、入力電流が
供給される各トランジスタのエミツタに接続され
る抵抗を共通のものとすると共に、出力電流を供
給する各トランジスタのエミツタに接続される抵
抗を共通のものとしたカレント・ミラー回路であ
る。 [発明の実施例] 第3図に本発明のカレント・ミラー回路の一実
施例の回路構成図を示す。本発明のカレント・ミ
ラー回路10の構成と従来のカレント・ミラー回
路1の構成の相異点は、従来、入力電流I1,I4が
供給されるトランジスタQ1,Q4の各エミツタに
個別に接続されていた抵抗R1,R4を共通のもの
とし、ひとつの抵抗R5とした点と、従来、出力
電流I2,I3を供給するトランジスタQ2,Q3の各エ
ミツタに個別に接続されていた抵抗R2,R3を共
通のものとし、ひとつの抵抗R6とした点にある。 以下、このカレント・ミラー回路10の動作説
明明を行う。カレント・ミラー回路10は入力端
11,14のそれぞれに交互に入力電流が供給さ
れて動作する。そこでまず、入力端11に入力電
流I1が供給された場合を考える。この場合には、
そのベース同士が共通接続されているトランジス
タQ1とQ2のみが動作状態にあり、トランジスタ
Q3,Q4はいずれも非動作状態にある。そこで、
このときのカレント・ミラー回路10の等価回路
20を第4図aに示す。 第4図aにおいてトランジスタQ1,Q2のベー
ス電圧VBEをそれぞれVBE1,VBE2とすると、 VBE1+R5I1=VBE2+R6I2 ………(1) となる。ところで、一般にトランジスタのコレク
タ電流Icとベース電圧VBEとの関係は、 VBE=VTloIc/Is ………(2) と表わされる。ここでVT=kT/q(q;単位電荷、 k;ボルツマン定数、T;絶対温度)、Is;飽和
電流である。上記の(1)、(2)式より出力端12より
出力される出力電流I2は、 I2=R5/R6I1+VT/R6loI1/I2 ………(3) と表わされる。 次に、入力端14に入力電流I4が供給された場
合を考える。この場合には、トランジスタQ3,
Q4が動作状態にあり、トランジスタQ1,Q2は非
動状態になる。したがつて、このときのカレン
ト・ミラー回路10の等価回路30は第4図bに
示すものとなる。等価回路30は対称形ではある
が、前述の等価回路20と全く等しい。したがつ
て、出力端13より出力される出力電流I3は、 I3=R5/R6I4+VT/R6lnI4/I3 ………(4) と表わされることになる。 したがつて、本発明のカレント・ミラー回路1
0は、入力電流I1を入力端11より供給すること
により、出力端12に(3)式に示す出力電流I2を、
また入力電流I4を入力端14より供給することに
より、出力端13に(4)式に示す出力電流I3をそれ
ぞれ得ることができる。 [発明の効果] 上記の如く、本発明のカレント・ミラー回路1
0では、それぞれ(3)、(4)式に示した出力電流I2,
I3が得られるが、ここでI1=I4とした場合には、
(3)式に示す入力電流I1と出力電流I2、ならびに(4)
式に示す入力電流I4と出力電流I3の関係は両者全
く等しいため、従来問題であつた抵抗値のばらつ
きの影響は全く受けずに、出力電流I2とI3は等し
いものとなる。 なお、本発明のカレント・ミラー回路10にお
いても、トランジスタQ1〜Q4の特性のばらつき
の影響による出力電流I2とI3の値のばらつき(不
一致)は、従来のカレント・ミラー回路1と同様
に存在するが、このばらつきは先に示した如く非
常に少く、問題とはならない。また、このばらつ
きは、単にトランジスタQ1〜Q4のエミツタ電位
VEを高く設定することにより容易に軽減し得る
ものである。 以上の如く、本発明のカレント・ミラー回路1
0は、非常に簡単な構成により、従来問題となつ
ていた出力電流I2,I3間の値のばらつきを解消す
ることに成功しており、その効果は絶大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のカレント・ミラー回路をマルチ
バイブレータの発振出力制御に用いた場合の適用
例を示す概略構成図、第2図は上記マルチバイブ
レータの発振出力の波形図、第3図は本発明のカ
レント・ミラー回路の一実施例を示す回路構成
図、第4図は本発明のカレント・ミラー回路を動
作させた場合の等価回路図である。 Q1,Q2,Q3,Q4……トランジスタ、I1,I4…
…入力電流、I2,I3……出力電流、R5,R6……抵
抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 各々のベース同士が接続されている第1、第
    2のトランジスタと、同じく各々のベース同士が
    接続されている第3、第4のトランジスタと、前
    記第1、第2のトランジスタおよび第3、第4の
    トランジスタのベースに各々電流を供給する第
    1、第2のベース電流供給手段と、一端が前記第
    1、第4のトランジスタのエミツタに接続され他
    端が接地されている第1の抵抗と、一端が前記第
    2、第3のトランジスタのエミツタに接続され他
    端が接地されている第2の抵抗とを有し、第1の
    入力電流を前記第1のトランジスタのコレクタに
    供給し前記第2のトランジスタのコレクタより第
    1の出力電流を得、第2の入力電流を前記第4の
    トランジスタのコレクタに供給し前記第3のトラ
    ンジスタのコレクタより第2の出力電流を得るカ
    レント・ミラー回路。
JP58053947A 1983-03-31 1983-03-31 カレント・ミラ−回路 Granted JPS59181803A (ja)

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US06/593,307 US4596960A (en) 1983-03-31 1984-03-26 Current mirror circuit
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JP (1) JPS59181803A (ja)
DE (1) DE3411507C2 (ja)
GB (1) GB2139030B (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB8406736D0 (en) 1984-04-18
DE3411507C2 (de) 1986-03-06
GB2139030B (en) 1986-04-30
US4596960A (en) 1986-06-24
GB2139030A (en) 1984-10-31
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