JPH0629758A - 電流可変回路 - Google Patents

電流可変回路

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JPH0629758A
JPH0629758A JP4184877A JP18487792A JPH0629758A JP H0629758 A JPH0629758 A JP H0629758A JP 4184877 A JP4184877 A JP 4184877A JP 18487792 A JP18487792 A JP 18487792A JP H0629758 A JPH0629758 A JP H0629758A
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JP
Japan
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current
bipolar transistor
terminal
mirror circuit
current mirror
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JP4184877A
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English (en)
Inventor
Naohito Oikawa
尚人 及川
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】多様な出力電流値を設定できるカレントミラー
回路を、最小限の素子占有面積でかつレイアウトも容易
に実現する。 【構成】カレントミラー対の電流入力側及び電流出力側
にそれぞれ複数個のトランジスタを具備し、これを選択
して第1のカレントミラー回路10を構成し、さらに第
1のカレントミラー回路10を構成するトランジスタと
反対の極性のトランジスタを入力側の回路及び出力側の
回路にそれぞれ複数個具備し、各トランジスタの数を選
択出来るように各トランジスタのベースを制御回路30
から制御して第2のカレントミラー回路20を構成し、
入力端子Iinと第1のカレントミラー回路10の電流
入力端Iin1とを接続し、電流出力端Iout1を第
2のカレントミラー回路の電流入力端Iin2に接続
し、さらに第2のカレントミラー回路20の電流出力端
Iout2を出力端子Ioutに接続して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電流可変回路に関し、特
に入力電流値に対して任意の出力電流値を得る電流可変
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、出力電流値を可変する電流可変回
路においては、カレントミラー回路の出力側にバイポー
ラトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)を複
数個具備しておき、これを選択することにより入力電流
の整数倍の電流値を得ている。
【0003】図3は従来の電流可変回路の一例を示す回
路図である。
【0004】図3に示すように、従来の電流可変回路は
入力端子Iinにベースとコレクタを接続するトランジ
スタQ1 と,出力端子Ioutにコレクタを接続したト
ランジスタQ2 からなるカレントミラー回路60と、ト
ランジスタQ1 ,Q2 と同一のエミッタサイズをもつ複
数個のトランジスタQ3 〜Qj を備え、また、トランジ
スタQ3 〜Qj のエミッタはトランジスタQ1 ,Q2
エミッタと、コレクタはトランジスタQ2 のコレクタと
それぞれ共通接続されており、ベースはスイッチS3
j によって第1の電源とトランジスタQ1 ,Q2 のベ
ースとに共通接続され、スイッチS3 〜Sj の切換えを
制御信号C3 〜Cj により行なう構成になっている。
【0005】次に第1の実施例の動作を図3を参照して
説明する。
【0006】かかる構成の電流可変回路においては、各
トランジスタQ3 〜Qj のオン・オフを制御することに
より、入力端子Iinからの入力電流に対して、整数倍
の出力電流を出力端子Ioutより得ることができる。
図3に示す例ではトランジスタQ3 及びQ4 がオンして
おり、トランジスタQ5 〜Qj がオフしている。
【0007】ここで、トランジスタのコレクタ電流Ic
は Ic =Is ・exp(gVBE/kT)……………(1) Is :飽和電流 VBE:ベース・エミッタ間電圧 g:電子の電荷量 k:ボルツマン定数 T:絶対温度 Is =gADn po/WB …………………………(2) A:エミッタ面積 Dn :電子の拡散定数 NPO:ベース中の電子の熱平衡度 WB :ベース幅 で近似できる。また、飽和電流Is はエミッタ面積に比
例する。図3の場合、各トランジスタのベータ・エミッ
タ間電圧が等しいので、このカレントミラー回路60を
含む電流可変回路の出力電流は入力電流に対してエミッ
タ面積の比である3倍だけ大きい電流となる。
【0008】また、出力電流に整数倍以外の多様性を持
たせる場合は、各トランジスタQ1〜Qj のエミッタサ
イズを異なった大きさに設定することにより所望の出力
電流を得ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電流可
変回路は、カレントミラー回路60の電流出力側に、電
流入力側のトランジスタQ1 のエミッタサイズと同一の
エミッタサイズのトランジスタを並列に接続するととも
に、選択手段を介して電流可変回路を構成するトランジ
スタ数を選択することにより、カレントミラー回路の入
力電流に対する出力電流を可変するように構成してい
る。
【0010】しかしながら、かかる電流可変回路におい
ては、入力電流の整数倍の出力電流しか得られないとい
う欠点があった。
【0011】また、電流可変回路の所望する出力電流値
に多様性をもたせるには、多種類のエミッタサイズのト
ランジスタをカレントミラー回路60の出力側に接続
し、これを選択して出力電流を可変することになるが、
この場合は多種類のエミッタサイズのトランジスタを備
える必要があるので、素子占有面積が大きくなる欠点が
ある。
【0012】本発明の目的は、多様な出力電流値を設定
できる電流可変回路を、最小限の素子占有面積で、かつ
レイアウトも容易に実現することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、外部か
ら入力信号を与える入力端子と、外部へ信号を出力する
出力端子と、入出力電流比の制御手段と、第1の電流入
力端と第1の電流出力端とを有し第1の極性のバイポー
ラトランジスタで構成された第1のカレントミラー回路
と、第2の電流入力端と第2の電流出力端とを有し第2
の極性のバイポーラトランジスタで構成された第2のカ
レントミラー回路とを備え、前記入力端子と前記第1の
電流入力端を接続し、前記第1の電流出力端を前記第2
の電流入力端に接続するとともに前記第2の電流出力端
を前記出力端子に接続して構成することにある。
【0014】また、前記第1のカレントミラー回路は、
エミッタを第1の電源端子に、コレクタを前記第1の電
流入力端に共通接続する第1のバイポーラトランジスタ
群と、エミッタを第1の電源端子に、コレクタを前記第
1の電流出力端に共通接続する第2のバイポーラトラン
ジスタ群とからなり、前記第1のバイポーラトランジス
タ群の初段のバイポーラトランジスタのベースとコレク
タと前記第2のトランジスタ群の初段のバイポーラトラ
ンジスタのベースとを接続するとともに、前記第1およ
び前記第2のバイポーラトランジスタ群のうち、初段の
バイポーラトランジスタ以外のバイポーラトランジスタ
群のベースを前記第1の電源端子または前記第1の電流
入力端のどちらか一方に選択接続することがそれぞれ単
独に設定できる前記入出力電流比の制御手段を備える。
【0015】さらに、前記第2のカレントミラー回路
は、エミッタを第2の電源端子に、コレクタを前記第2
の電流入力端に共通接続する第3のバイポーラトランジ
スタ群と、エミッタを第2の電源端子に、コレクタを前
記第2の電流出力端に共通接続する第4のバイポーラト
ランジスタ群とからなり、前記第3のバイポーラトラン
ジスタ群の初段のバイポーラトランジスタのベースとコ
レクタと前記第4のトランジスタ群の初段のバイポーラ
トランジスタのベースとを接続するとともに、前記第3
と前記第4のバイポーラトランジスタ群のうち、初段の
バイポーラトランジスタ以外のバイポーラトランジスタ
群のベースを前記第2の電源端子または前記第2の電流
入力端のどちらか一方に選択接続することがそれぞれ単
独に設定できる前記入出力電流比の制御手段を備える。
【0016】また、前記第1のカレントミラー回路は、
エミッタがそれぞれ抵抗を介して前記第1の電源端子に
接続されることでもよい。
【0017】またさらに、前記第2のカレントミラー回
路は、エミッタがそれぞれ抵抗を介して前記第2の電源
端子に接続されることでもよい。
【0018】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0019】図1は本発明の第1の実施例を示す電流可
変回路の回路図である。入力側及び出力側に複数個のト
ランジスタを具備する第1のカレントミラー回路10
と、第2のカレントミラー回路20と、前記第1、第2
のカレントミラー回路の電流比を各々選択する制御回路
30からなり、入力端子Iinは、第1のカレントミラ
ー回路10の(第1の)電流入力端Iin1と接続し、
第1のカレントミラー回路10の(第1の)電流出力端
Iout1は第2のカレントミラー回路20の電流入力
端Iin2に接続され、カレントミラー回路20の(第
2の)電流出力端Iout2は出力端子Ioutに接続
されている。
【0020】第1のカレントミラー回路10は、第1の
極性のトランジスタQ101 〜QK (第1のバイポーラト
ランジスタ群)及びQ201 〜QL を(第2のバイポーラ
トランジスタ群)備え、かつトランジスタQ101 〜QK
及びQ201 〜QL の各エミッタが第1の電源に接続され
ている。又、トランジスタQ101 〜QK のコレクタは入
力端子Iinに接続され、トランジスタQ201 〜QL
コレクタは第2のカレントミラー回路20の(第2の)
電流入力端Iin2に接続されている。又、トランジス
タQ102 〜QK ,Q202 〜QL のベースはそれぞれ独立
に制御回路のスイッチS101 〜SK-1 及びS201 〜S
L-1 によって、電流入力端Iin1あるいは第1の電源
端子40のいずれかに接続される。
【0021】第2のカレントミラー回路20は、第2の
極性のトランジスタQ301 〜QM (第3のバイポーラト
ランジスタ群)及びQ401 〜QN (第4のバイポーラト
ランジスタ群)を備え、かつトランジスタQ301 〜QM
及びQ401 〜QN のエミッタは第2の電源端子50に接
続され、かつトランジスタQ301 〜QM のコレクタは第
2のカレントミラー回路20の電流入力端Iin2に接
続されている。
【0022】さらにトランジスタQ401 〜QN のコレク
タは出力端子Ioutに接続され、かつトランジスタQ
302 〜QM , Q402 〜QN のベースはそれぞれ独立に制
御回路30のスイッチS301 〜SM-1 ,S401 〜SN-1
によって第2のカレントミラー回路20の電流入力端I
in2あるいは第2の電源端子40のいずれかに接続さ
れる。
【0023】さらに制御回路S301 〜SM-1 ,S401
N-1 ,S201 〜SL-1 の制御入力端は各々制御信号C
301 〜CM-1 ,C401 〜CN-1 ,C101 〜CK-1 ,C
201 〜CL-1 により制御される。
【0024】次に本実施例の動作について説明する。
【0025】一般にバイポーラトランジスタのコレクタ
電流IC は前記(1)式、(2)式で与えられる。
(1)式、(2)式において電子の拡散定数Dn ,ベー
ス中の電子の熱平衡度Npo,ベース幅WB は製造プロセ
スで決まる定数であり、ボルツマン定数k,電子の電荷
量gも定数である。
【0026】本実施例では全てのトランジスタのエミッ
タ面積を等しくするためエミッタ面積Aも定数である。
このため本実施例に示す各トランジスタに流れる電流は
ベース・エミッタ間電圧VBEのみに依存する。
【0027】図1においてトランジスタQ101 ,Q201
のベースは入力端子Iinに接続されており、トランジ
スタQ102 のベースも制御信号C101 に制御されるスイ
ッチS101 によって入力端子Iinに共通に接続されて
いる。さらに、トランジスタQ101 ,Q102 およびQ
201 のエミッタは第1の電源端子40に共通に接続され
ている。ゆえに、トランジスタQ101 ,Q102 ,Q201
の各トランジスタのベース・エミッタ間電圧VBEは等し
い。このためトランジスタQ101 ,Q102 ,Q201 の各
コレクタ電流も等しくなる。
【0028】一方、トランジスタQ103 〜QK ,Q202
〜QL のベースは制御信号C102 〜CK-1 およびC202
〜CL-1 によって制御されるスイッチS103 〜SK-1
よびS202 〜SL-1 によって第1の電源端子10に共通
に接続されている。さらにトランジスタQ104 (図示せ
ず)〜QK およびQ203 (図示せず)〜QL のエミッタ
も第1の電源に共通に接続されているため、VBE=0と
なりトランジスタQ103 〜QK およびQ202 〜QL には
コレクタ電流が流れない。同様に、トランジスタQ301
とQ401 はベースが出力端子Iinに、Q302 ,Q303
およびQ402 ,Q403 のベースは制御信号C301 〜C
302 およびC401 〜C403 によって制御されるスイッチ
301 ,S302 およびS401 〜S403 によって第1のカ
レントミラー回路10の出力端Iout1に共通に接続
されている。
【0029】さらにトランジスタQ301 〜Q303 および
401 〜Q404 のエミッタは第2の電源端子50に共通
に接続されているため各トランジスタのベース・エミッ
タ間電圧VBEは等しく、トランジスタQ301 〜Q303
401 〜Q404 の各コレクタ電流も等しくなる。
【0030】また、トランジスタQ304 (図示せず)〜
M およびQ405 (図示せず)〜QN のベースは、制御
信号C303 〜CM-1 ,C404 〜CN-1 によって制御され
るスイッチS303 〜SM-1 およびS404 〜SN-1 によっ
て第2の電源端子50に共通に接続されている。
【0031】さらにトランジスタQ304 〜QM およびQ
405 〜QN のエミッタも第2の電源端子50に共通に接
続されているためVBE=0となり、トランジスタQ306
〜QM およびQ408 〜QN にはコレクタ電流が流れな
い。
【0032】今、入力端子Iinに電流I0 が流れてい
るとすると、トランジスタQ101 〜Q102 にはそれぞれ
0 /2の電流が流れる。同様にトランジスタQ201
トランジスタQ101 とVBEが等しいのでそれぞれI0
2の電流が流れる。次に、このトランジスタQ201 のコ
レクタ電流I0 /2がトランジスタQ301〜Q303 に流
れる。また、トランジスタQ301 〜Q303 はVBEが等し
いので同じコレクタ電流が流れるため、トランジスタQ
301 〜Q303 にはそれぞれ(I0 /2)×(1/3)=
0 /6のコレクタ電流が流れる。
【0033】同様に、トランジスタQ401 〜Q404 もト
ランジスタQ301 とVBEが等しいのでそれぞれのコレク
タにI0 /6の電流が流れる。
【0034】よって出力端子Ioutに流れる電流はト
ランジスタQ401 〜Q403 のコレクタ電流の和即ち、4
0 /6となり入力電流に対して整数倍ではない任意の
電流を得ることができる。
【0035】このように、本実施例によれば、制御信号
101 〜CK-1 ,C201 〜CL-1 ,C301 〜CM-1 ,C
401 〜CN-1 によりトランジスタQ101 〜QK ,Q201
〜QL のベースを入力端子Iin又は第1の電源端子4
0のいずれかを選択することによってカレントミラー回
路を構成するトランジスタの数を任意に選択し、入力電
流に対して出力電流を多様に可変できるという特性をも
っている。
【0036】次に本発明の第2実施例について説明す
る。
【0037】図2は、本発明の第2の実施例の電流可変
回路の回路図である。機能は図1に示したものと同様で
あるが、各トランジスタのエミッタと第1あるいは第2
の電源端子40,50との間にエミッタ抵抗R101 〜R
K ,R201 〜RL ,R301 〜RM およびR401 〜RN
挿入している。本実施例では前記エミッタ抵抗により負
帰還がかかるため、より安定した出力電流を得ることが
できるという特徴をもっている。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電流可変
回路は、カレントミラー対の入力側及び出力側に用いら
れるトランジスタをそれぞれ複数個具備し、これを選択
して第1のカレントミラー回路を構成し、さらに第1の
カレントミラー回路を構成するトランジスタと反対の極
性のトランジスタをカレントミラー対の電流入力側及び
電流出力側にそれぞれ複数個具備し、これを選択して第
2のカレントミラー回路を構成し、入力電流を第1のカ
レントミラー回路によって可変し、さらに第1のカレン
トミラー回路の出力電流を第2のカレントミラー回路に
よって可変し入力するため、多様な出力電流値を最小限
の素子占有面積で得ることができるという効果を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す電流可変回路の回
路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す電流可変回路の回
路図である。
【図3】従来の電流可変回路の一例を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 電流可変回路 10 第1のカレントミラー回路 20 第2のカレントミラー回路 30 制御回路 40 第1の電源端子 50 第2の電源端子 Iin 入力端子 Iout 出力端子 Iin1 第1の電流入力端 Iout1 第1の電流出力端 Iin2 第2の電流入力端 Iout2 第2の電流出力端 Q101 〜QK ,Q201 〜QL 第1の極性のバイポー
ラトランジスタ Q101 〜QK 第1のバイポーラトランジスタ群 Q201 〜QL 第2のバイポーラトランジスタ群 Q301 〜QM ,Q401 〜QN 第2の極性のバイポー
ラトランジスタ Q301 〜QM 第3のバイポーラトランジスタ群 Q401 〜QN 第4のバイポーラトランジスタ群 C101 〜CK-1 ,C201 〜CL-1 ,C301 〜CM-1 ,C
401 〜CN-1 制御信号 S101 〜SK-1 ,S201 〜SL-1 ,S301 〜SM-1 ,S
401 〜SN-1 スイッチ Q101 〜QK , Q201 〜QL ,Q301 〜QM ,Q401
N 抵抗

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部から入力信号を与える入力端子と、
    外部へ信号を出力する出力端子と、入出力電流比の制御
    手段と、第1の電流入力端と第1の電流出力端とを有し
    第1の極性のバイポーラトランジスタで構成された第1
    のカレントミラー回路と、第2の電流入力端と第2の電
    流出力端とを有し第2の極性のバイポーラトランジスタ
    で構成された第2のカレントミラー回路とを備え、前記
    入力端子と前記第1の電流入力端を接続し、前記第1の
    電流出力端を前記第2の電流入力端に接続するとともに
    前記第2の電流出力端を前記出力端子に接続して構成す
    ることを特徴とする電流可変回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のカレントミラー回路は、エミ
    ッタを第1の電源端子に、コレクタを前記第1の電流入
    力端に共通接続する第1のバイポーラトランジスタ群
    と、エミッタを第1の電源端子に、コレクタを前記第1
    の電流出力端に共通接続する第2のバイポーラトランジ
    スタ群とからなり、前記第1のバイポーラトランジスタ
    群の初段のバイポーラトランジスタのベースとコレクタ
    と前記第2のバイポーラトランジスタ群の初段のバイポ
    ーラトランジスタのベースとを接続するとともに、前記
    第1および前記第2のバイポーラトランジスタ群のう
    ち、初段のバイポーラトランジスタ以外のバイポーラト
    ランジスタ群のベースを前記第1の電源端子または前記
    第1の電流入力端のどちらか一方に選択接続することが
    それぞれ単独に設定できる前記入出力電流比の制御手段
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の電流可変回
    路。
  3. 【請求項3】 前記第2のカレントミラー回路は、エミ
    ッタを第2の電源端子に、コレクタを前記第2の電流入
    力端に共通接続する第3のバイポーラトランジスタ群
    と、エミッタを第2の電源端子に、コレクタを前記第2
    の電流出力端に共通接続する第4のバイポーラトランジ
    スタ群とからなり、前記第3のバイポーラトランジスタ
    群の初段のバイポーラトランジスタのベースとコレクタ
    と前記第4のトランジスタ群の初段のバイポーラトラン
    ジスタのベースとを接続するとともに、前記第3と前記
    第4のバイポーラトランジスタ群のうち、初段のバイポ
    ーラトランジスタ以外のバイポーラトランジスタ群のベ
    ースを前記第2の電源端子または前記第2の電流入力端
    のどちらか一方に選択接続することがそれぞれ単独に設
    定できる前記入出力電流比の制御手段を備えることを特
    徴とする請求項1に記載の電流可変回路。
  4. 【請求項4】 前記第1のカレントミラー回路は、エミ
    ッタがそれぞれ抵抗を介して前記第1の電源端子に接続
    されることを特徴とする請求項1に記載の電流可変回
    路。
  5. 【請求項5】 前記第2のカレントミラー回路は、エミ
    ッタがそれぞれ抵抗を介して前記第2の電源端子に接続
    されることを特徴とする請求項1に記載の電流可変回
    路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7807956B2 (en) 2007-10-18 2010-10-05 Rohm Co., Ltd. Current detection circuit
JP2015171086A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 株式会社メガチップス 電流増幅器
CN118778757A (zh) * 2024-09-10 2024-10-15 杭州神络医疗科技有限公司 电流源电路以及神经刺激器

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