JPH0669734A - カレントミラー回路 - Google Patents

カレントミラー回路

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JPH0669734A
JPH0669734A JP4140214A JP14021492A JPH0669734A JP H0669734 A JPH0669734 A JP H0669734A JP 4140214 A JP4140214 A JP 4140214A JP 14021492 A JP14021492 A JP 14021492A JP H0669734 A JPH0669734 A JP H0669734A
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JP
Japan
Prior art keywords
transistor
collector
diode
output terminal
terminal
Prior art date
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JP4140214A
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English (en)
Inventor
Yutaka Sada
裕 佐田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】カレントミラー回路において、入出力間にダイ
オードを入れて、消費電力を増加させることなく出力端
子電圧をクランプして、いかなる負荷条件でも、トラン
ジスタが飽和しないカレントミラーを実現する。 【構成】トランジスタ1および2のエミッタは、定電圧
源5に接続され、ベースは、トランジスタ3のエミッタ
に接続される。トランジスタ1のコレクタはトランジス
タ3のベースと入力端子6とダイオード4のカソードに
接続される。トランジスタ2のコレクタは、出力端子と
ダイオード4のアノードに接続される。入力端子6には
定電流源7が、出力端子8には抵抗9がそれぞれ接続さ
れる。定電流源7の電流が増えるか、抵抗9の抵抗値が
増えることにより、出力端子8の電圧が増加しても、ダ
イオード4がクランプするので、トランジスタ2は飽和
しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカレントミラー回路に関
し、特にバイポーラトランジスタの飽和を防止した、カ
レントミラー回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4,5,6は従来のカレントミラー回
路の回路図である。
【0003】図4に示すカレトミラー回路では、PNP
トランジスタ1及び2のコレクタは共通に接続されて定
電圧源5の出力端に接続され、ベースは共通に接続され
て、コレクタが接地されたPNPトランジスタ3のエミ
ッタに接続されている。またPNPトランジスタ1のコ
レクタはPNPトランジスタ3のベース及び入力端子6
に接続され、PNPトランジスタ2のコレクタは、出力
端子8に接続されている。そして図4では、このカレン
トミラー回路の入力端子6に定電流源7が、出力端子8
に他端が接地された負荷としての抵抗9の一端が接続さ
れた状態を示している。
【0004】このカレントミラー回路では、PNPトラ
ンジスタ2のエミッタ・コレクタ間電圧をVEC、抵抗9
の抵抗値をRL 、定電圧源5の電圧をVCC、出力端子8
の出力電流をIO とすると、VEC=VCC−RL O とな
る。このとき、RL O の積がある一定値よりも大きな
値になれば、PNPトランジスタ2は、飽和することに
なる。
【0005】図5は、図4に示すカレトミラー回路の入
力端子6に定電流源7が、出力端子8にスイッチ20を
介して定電流源21が接続された状態を示している。
【0006】この場合、スイッチ20が開いているとき
は、常にPNPトランジスタ2は飽和する。また、スイ
ッチ20が閉じているときでも、定電流源21の出力電
流の大きさが、PNPトランジスタ2が飽和していない
ときのカレントミラー回路の出力電流よりも小さいと
き、PNPトランジスタ2は飽和する。
【0007】以上、図4,5に示す従来のカレント・ミ
ラー回路では、いずれも、負荷条件によって、PNPト
ランジスタ2は飽和していた。一般にPN接合分離によ
る半導体集積回路においては、トランジスタが飽和する
と、それに供って半導体基板上に寄生トランジスタが発
生し、作動するので、回路の動作が不安定になる。そこ
で、トランジスタの飽和を防止する為、従来から図6に
示す回路が用いられてきた。
【0008】図6に示す回路では、図4に示すカレント
・ミラー回路において、PNPトランジスタ2の飽和を
防ぐクランプ回路が付加されている。即ち、PNPトラ
ンジスタ2のエミッタに、カソードがダイオード24の
アノードに接続されたダイオード23のアノードが接続
され、コレクタにダイオード22のアノードが接続さ
れ、ダイオード22,24のカソードは共通に接続され
て、抵抗25を介して接地されている。
【0009】この回路においては、ダイオード22に電
流を流すことによって、PNPトランジスタ2のコレク
タの電圧VO が大きくなるのを防いでいる。即ち、定電
圧源5の電圧をVCC、ダイオードの順方向電圧をVF
すると、ダイオード23,24,22の電圧を考えて、
PNPトランジスタ2のコレクタ電圧VO は、VCC−V
F よりも大きくならず、従ってPNPトランジスタ2は
コレクタ接合が常に逆バイアスとなり、飽和しない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のカレントミラー
回路は、負荷条件によってはトランジスタが飽和してお
り、このため、集積化した場合には寄生トランジスタが
発生して、回路全体の動作が不安定になる恐れがあっ
た。
【0011】また、トランジスタの飽和を防ぐために従
来用いられていたクランプ回路は、常に大きな電流を流
しておく必要があり、消費電力が大きいという問題があ
った。即ち、図6のクランプ回路で、出力端子に接続さ
れる負荷である抵抗9が非常に大きな値を持ち、PNP
トランジスタ2のコレクタ電流I1 がほとんどすべてダ
イオード22を流れる場合でも、クランプ回路は正常に
動作する必要がある。そのためには、すべてのダイオー
ドが順バイアスでなければならない。従って、抵抗25
の抵抗値RC は、RC ≦(VCC−2VF )/I1 を満た
すほど、小さくなければならず、常に大きな電流が抵抗
25を介して、接地点へ流れ込んでいた。さらに、従来
のクランプ回路では、多くのダイオードを必要とし、集
積化に際し、困難を生じるという問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、エミッ
タが第1の定電圧源に、コレクタが入力端子にそれぞれ
電気的に接続された第1のトランジスタと、エミッタが
第1の定電圧源に、ベースが第1のトランジスタのベー
スに、コレクタが出力端子にそれぞれ電気的に接続され
た第2のトランジスタと、コレクタが第2の定電圧源
に、エミッタ及びベースが第1のトランジスタのベース
及びコレクタにそれぞれ電気的に接続された第3のトラ
ンジスタと、PN接合を形成する半導体領域のうち第2
のトランジスタのコレクタと同一導電型の半導体領域の
側の端子が出力端子に、他方の側の端子が入力端子にそ
れぞれ電気的に接続されたダイオードとを有するカレン
トミラー回路を得る。
【0013】
【実施例】本発明について図面を参照して説明する。
【0014】図1は本発明の第1の実施例である、カレ
ントミラー回路の回路図である。
【0015】PNPトランジスタ1のエミッタは定電圧
源5の出力端及びPNPトランジスタ2のエミッタに、
ベースはPNPトランジスタ2のベース及びコレクタが
接地されたPNPトランジスタ3のエミッタに、コレク
タはPNPトランジスタ3のベース,ダイオード4のカ
ソード及び入力端子6にそれぞれ接続されている。また
PNPトランジスタ2のコレクタはダイオード4のアノ
ード及び出力端子8に接続されている。なお、図1で
は、このカレントミラー回路の入力端子6に接続された
定電流源7及び、出力端子8に負荷として接続された、
一端が接地された抵抗9も示されている。
【0016】次に動作について説明する。定電圧源5の
出力電圧をVCC、PN接合の順方向電圧をVF 、出力端
子8の電圧をVO 、抵抗9の抵抗値をRL 、出力端子8
から出力される電流をIO とすると、ダイオード4のカ
ソード電圧はVCC−2VF なので、ダイオード4のアノ
ード電圧である出力端子電圧VO がVO <VCC−VF
なるときは、ダイオード4はオフしており、従って、通
常のカレントミラー回路として動作する。
【0017】抵抗値RL または出力電流IO が増加し
て、VO =VCC−VF になると、ダイオード4がオンす
ることによって、PNPトランジスタ2のコレクタ電流
1 の一部は、ダイオード4に流れ、かつ、これにより
PNPトランジスタ1及び2のベース電流の増加が抑制
されて、電流I1 の値そのものが増加しにくくなるの
で、出力電圧VO の増大は抑制される。出力端子8が開
放の場合、即ち抵抗値RLが無限大の場合には、PNP
トランジスタ2のコレクタ電流はすべてダイオード4に
流れ、出力電圧VO はVCC−VF にクランプされる。
【0018】従って、出力端子8の電圧VO はVCC−V
F より大きくなることがなく、PNPトランジスタ2は
コレクタ接合が順バイアスされることがないので、飽和
しない。また、ダイオード4を流れる電流は、カレント
ミラー回路の入力6へ帰還されて、カレントミラー回路
の動作電流の増加を少なくする作用を持っており、この
ダイオード4が接続されることによって、消費電力が増
加するということはない。
【0019】図3は、図1に示すカレントミラー回路に
おいて、電圧VCCと抵抗値RL を一定として、定電流源
7の電流値を変化させたときの、出力電流IO 、出力電
圧VO の変化を示したものである。出力電圧VO がVCC
−VF でクランプされることが示されている。
【0020】図2は、本発明の第2の実施例である、カ
レントミラー回路の回路図である。
【0021】NPNトランジスタ1のエミッタは接地さ
れ、ベースはエミッタが接地さたNPNトランジスタ2
のベース及びコレクタ、並びにNPNトランジスタ10
のエミッタに、コレクタはNPNトランジスタ10のベ
ース及びダイオード13のカソードにそれぞれ接続され
ている。ダイオード13のアノードは入力端子6及びダ
イオード12のアノードに接続され、また、NPNトラ
ンジスタ10のコレクタは、ダイオード12のカソード
及び出力端子8に接続されている。なお、図2では、こ
のカレントミラー回路の入力端子6に接続された定電流
源7、及び出力端子8に負荷として接続された、一端が
定電流源5に接続された抵抗9も示されている。
【0022】次に動作について説明する。PN接合の順
方向電圧をVF 、出力端子8の電圧をVO 、とすると、
ダイオード12のアノード電圧は3VF なので、ダイオ
ード12のカソード電圧でもある出力端子電圧VO がV
O >2VF のときは、ダイオード12はオフとなり、通
常のカレントミラー回路として動作する。
【0023】電圧VO が小さくなって、VO =2VF
なると、ダイオード12がオンとなり、NPNトランジ
スタ10のコレクタ電流I2 の一部は、ダイオード12
を流れ、かつ、これによりコレクタ電流I2 の値そのも
のが増加しにくくなることになるので、出力端子電圧V
O の減少は抑制される。出力端子8が開放されたときに
も、同様にして、電圧VO はVO =2VF に保たれる。
【0024】従って、出力端子8の電圧VO は2VF
り大きくなることがないので、NPNトランジスタ10
はコレクタ接合が順バイアスされず、飽和しない。ま
た、ダイオード12を流れることになる電流は、カレン
トミラー回路の入力端子6へ帰還されてカレントミラー
回路の動作電流の増加を抑える作用を持つので、このダ
イオード12が接続されることによって消費電力が増大
するということもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のカレント
ミラー回路では、トランジスタのコレクタが接続された
出力端子に、そのコレクタと同一極性の側のダイオード
の一端を接続して、出力端子の電圧を制限するととも
に、そのダイオードの他端を入力端子に接続することに
よって、ダイオードを流れる電流にカレントミラー回路
の動作電流そのものの増加を少量に抑える作用を持たせ
ているので、効率よく出力電流を抑制して出力端子電圧
を制限し、トランジスタの飽和を防ぐことができる。
【0026】また、ダイオードを流れる電流を入力端子
に帰還しているために、回路全体の消費電力は、このダ
イオードを接続することによっては、増加しない。
【0027】さらに本発明のカレントミラー回路では、
トランジスタの飽和を防ぐために、たかだか1個か2個
のダイオードを接続すればよく、容易に集積化が可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例であるカレントミラー回
路の回路図
【図2】本発明の第2の実施例であるカレントミラー回
路の回路図
【図3】本発明の第1の実施例であるカレントミラー回
路の入出力特性のグラフ
【図4】従来のカレントミラー回路の回路図
【図5】従来のカレントミラー回路の回路図
【図6】従来のカレントミラー回路の回路図
【符号の説明】
1,2,3,10 トランジスタ 4,12,13 ダイオード 5 定電圧源 6 入力端子 7 定電流源 8 出力端子 9 抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタが第1の定電圧源に、コレクタ
    が入力端子にそれぞれ電気的に接続された第1のトラン
    ジスタと、エミッタが前記第1の定電圧源に、ベースが
    前記第1のトランジスタのベースに、コレクタが出力端
    子にそれぞれ電気的に接続された第2のトランジスタ
    と、コレクタが第2の定電圧源に、エミッタ及びベース
    が前記第1のトランジスタのベース及びコレクタにそれ
    ぞれ電気的に接続された第3のトランジスタと、PN接
    合を形成する2つの半導体領域のうち前記第2のトラン
    ジスタのコレクタと同一導電型の半導体領域の側の端子
    が前記出力端子に、他方の側の端子が前記入力端子にそ
    れぞれ接続されたダイオードとを有することを特徴とす
    るカレントミラー回路。
  2. 【請求項2】 エミッタが定電圧源に、コレクタが第1
    の入力端子にそれぞれ電気的に接続された第1のトラン
    ジスタと、エミッタが前記定電圧源に、ベースが前記第
    1のトランジスタのベースにそれぞれ電気的に接続され
    た第2のトランジスタと、エミッタが前記第2のトラン
    ジスタのベース及びコレクタに、ベースが前記第1の入
    力端子に、コレクタが出力端子にそれぞれ電気的に接続
    された第3のトランジスタと、PN接合を形成する2つ
    の半導体領域のうち、前記第3のトランジスタのコレク
    タと同一導電型の半導体領域の側の端子が前記出力端子
    に、他方の側の端子が、第2の入力端子にそれぞれ接続
    された第1のダイオードと、PN接合を形成する2つの
    半導体領域のうち、前記第3のトランジスタのコレクタ
    と同一導電型の半導体領域の側の端子が前記第1の入力
    端子に、他方の側の端子が前記第2の入力端子にそれぞ
    れ接続された第2のダイオードとを有することを特徴と
    するカレントミラー回路。
JP4140214A 1992-06-01 1992-06-01 カレントミラー回路 Pending JPH0669734A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023157289A (ja) * 2022-04-14 2023-10-26 日清紡マイクロデバイス株式会社 プッシュプル出力回路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS537235A (en) * 1976-07-07 1978-01-23 Fuji Photo Film Co Ltd Image formation
JPH03243005A (ja) * 1990-02-21 1991-10-30 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd トランジスタの飽和防止回路

Patent Citations (2)

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JP2023157289A (ja) * 2022-04-14 2023-10-26 日清紡マイクロデバイス株式会社 プッシュプル出力回路

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980526