JPS5897911A - カレントミラ−回路 - Google Patents

カレントミラ−回路

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JPS5897911A
JPS5897911A JP56197531A JP19753181A JPS5897911A JP S5897911 A JPS5897911 A JP S5897911A JP 56197531 A JP56197531 A JP 56197531A JP 19753181 A JP19753181 A JP 19753181A JP S5897911 A JPS5897911 A JP S5897911A
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JP
Japan
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transistor
current
collector
emitter
base
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JP56197531A
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Hiroshi Mizuguchi
博 水口
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only

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  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はきわめて低い電源電圧のもとて安定に動作する
カレントミラー回路を提供するものである。
第1図は従来よりよく知られているカレントミラー回路
の結線図である。同図において、入力端子Xを介してト
ランジスタ1のコレクタ側から基4電流が供給され、ト
ランジメタ2,3.4のコレクタから、それぞれ出力端
子Y1. Y2. Y3を介して基準電流に比例した出
力電流を取り出す様に構成されている。
ところで、第1図において、トランジスタ6は入力電流
と出力電流のマツチングを出来る限り向上させる目的で
用いられている。例えば前記トランジスタ6を用いない
場合にはトランジスタ1のベースとコレクタを接続する
ことによって最も一般的なカレントミラー回路が構成出
来る訳であるが、その場合には基準入力電流の多くがト
ランジスタ1.2,3.4のベース電流となってしまい
、例えば各トランジスタの直流電流増幅率を10とする
と基準電流を100μA与えて各出力端子から100μ
への出力電流を取り出そうとしても、実際には70μA
しか取り出すことが出来ず、しかも入力電流と出力電流
の比率が各トランジスタの直流電流増幅率に左右される
ので、精密さを要求される様なカレントミラー回路では
前記トランジスタ5は不可欠であった。
ところが、前記トランジスタ6を用いることによって、
プラス側給電端子Bに印加される電源電圧の下限値が上
昇してしまうという問題があった。
例えば、トランジスタ1のベースとコレクタを接続した
形では電源電圧が1v以下になっても充分に動作するが
、トランジスタ6を用いた場合には電源電圧が1.4v
よシも低くなると、トランジスタ6およびトランジスタ
1のベース電流が流れなくなってしまい、動作しなくな
るという問題があった。
入力電流と出力電流のマツチングを向上させたカレント
ミラー回路としては第1図の回路の他に有名なウィルソ
ン型カレントミラー回路があるが、この回路も電源電圧
としてトランジスタのベース・エミッタ間電圧の2倍以
上を必要とし、同様の問題があった。
本発明のカレントミラー回路は以上の様な問題を解消す
るものである。
第2図は本発明の一実施例に係′るカレントミラー回路
の回路結線図である。第2図において、トランジスタ1
のベースとコレクタが接続され、同コレクタは基準電流
入力端子Xに接続され、同エミッタは抵抗6を介してプ
ラス側給電線路Baに接続されている。前記トランジス
タ1のベースにはトランジスタ2のベースが接続され、
前記トランジスタ2のエミッタは抵抗7を介してプラス
側給電線路Ba に接続され、同コレクタは前記トラン
ジスタ1および前記トランジスタ2と相補型のNPNト
ランジスタ8のベースに接続されている。
また、前記トランジスタ2のエミッタにはトランジスタ
9のエミッタが接続され、前記トランジスタ9のベース
は前記トランジスタ8のコレクタに接続され、同コレク
タは第1の電流出力端子Y1 に接続されている。前記
トランジスタ9のベースにはトランジスタ1oおよびト
ランジスタ11のベースが接続され、前記トランジスタ
10.11のエミッタは、それぞれ抵抗12.13を介
してプラス側給電線路Ba に接続され、前記トランジ
スター0.11のコレクタはそれぞれ第2.第3の電流
出力端子Y2.Y3に接続されている。
なお、前記トランジスタ8のエミッタはマイナス側給電
線路C&に接続されている。
さて、第2図の回路において、抵抗6,7゜12.13
の抵抗値がそれぞれR61R71R121R13であり
、トランジスター 、2,8,9,10.11の直流電
流増幅率がそれぞれβ1.β2.β8.β9゜β10’
β1.で、ベース・エミッタ間電圧がそれぞれvBEl
l  BE2+vBE81vBE91vBE101vB
E11■ で、コレクタ電流がそれぞれI4.I、、 I8.I9
,11゜。
I11であったとすると、基準電流入力端子Xから吸い
込まれる基準電流l工と、第1.第2.第3の電流出力
端子Y1.Y2.Y3から流し出される出力電流Iア1
.Iア2.!ア。(各出力端子には負荷が接続されてい
るものとする。)の関係は次の様にし!2β8 =18
          ・・・°・°・・・・・°・川・
・°・パ・′川・・・(3)(3) 、 (4)式より
、 (1) # (2) t (7) 、 (10)式より
、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・曲(
11)(1) 、 (2) 、 (5) 、 (8) 
、 (10)式よシ、・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・−・・(12)(1) 、 (2) 
、 (5) j (9) l (10)式より16.1
0161901.・1.・、・、、・・・(13)ここ
で、β2.β8.β9.β1゜、β1.はいずれも10
よりも大きく、トランジスタ9,10.11のエミッタ
電流密度がほぼ等しくなる様にそれぞれのエミッタ面積
が設定されているものとすると、第2図において、トラ
ンジスタ2のエミッタ電流密度をトランジスタ1のそれ
と同じにすることによって、(14) 〜(1,8)式
ノvBE、トvBE2ヲ等シくすることが出来る。徊え
ば第3図に示す様にトランジスタ80ペース・エミッタ
間に抵抗を接続したり、第4図の様にトランジスタ2の
コレクタ電流の一部を別の定電流回路によって引き込む
ことによってvBElとvBE2の差を零にすることが
出来るし、トランジスタ1とトランジスタ2のエミッタ
面積を異ならせることによっても可能である。
いま、説明を簡単にするためにvBE、=vBE2が成
立しているものとすると、R6=R7=R42=R13
に設定して、β9.β1゜、β11 がいずれも1oで
あると仮定し光場合、I!が1ooμAであれば、出力
電流Iア1.Iア2.エア。はいずれも90μAとなり
、第1図のトランジスタ1のベース・コレクタ間を短絡
した場合に比べて(先に述べた様に、その場合は100
μAの入力電流に対して70μAの出力電流となる。)
、マツチングが良くなっている。
また、(14) +、(16) l (16)式からも
明らかな様に本発明のカレントミラー回路では、抵抗7
 、12゜13の抵抗値を抵抗6の抵抗値の数分の1に
設定して出力電流を入力電流の数倍以上にしたとしても
、入力基準電流l!に対する出力電流のマツチングが悪
くなることはない。
これは、トランジスタ9,10.11にとって必要なベ
ース電流が入力基準電流から直接供給されるのではなく
て、トランジスタ8を介して供給されるためである。
さて、第2図の回路において、例えば抵抗7の両端に1
00mVの電圧降下をもたせ次としても、トランジスタ
90ベース・エミッタ間電圧が0.66V程度であり、
トランジスタ8の飽和電圧が0.2V以下であるから、
電源電圧が1vよりも低くなったとしても充分に動作す
る。
なお、第2図においては3個の電流出力端子が設けられ
ているが、これらは必、要に応じて増設することも可能
であるし、トランジスタ10,11゜抵抗12.13を
省いて1個の電流出力端子とすることも可能である。
第3図は本発明の別の実施例を示したもので、ここでは
トランジスタ1とトランジスタ1oの工らにトランジス
タ2とトランジスタ9のエミッタ電流密度がほぼ同じに
なる様に設定されている。
すなわち、(12)式において、 vBEl−vBE2=vBE10−vBE9  ”””
””””’(”)が成立するので、vBElとvBE2
の差電圧によるミスマツチングが解消される。
また、第3図の回路ではトランジスタ9のコレクタ電流
を出力電流として利用してい永いが、必要に応じて、出
力電流として取り出すことも出来る。
第4図もまた本発明の別の実施例を示す回路結線図で、
電流出力トランジスタ10,11.14のエミッタ面積
を3対2対2の広さに設定して出力端子Y2.Y3.Y
4 から取り出すことの出来る電流値を決めており、さ
らにトランジスタ9のコレクタ電流の半分の値の電流を
トランジスタ2のコレクタから、トランジスタ15によ
って吸い込む様に構成されている。また、基準電流のほ
ぼ3分の1の電流をトランジスタ1のペースにそのペー
スが接続されたトランジスタ16のコレクタから出力端
子Y0を介して取り出す様に構成されている。
ところで、第2図、第3図、第4図に示した本発明の実
施例は、いずれも電流電圧が1vよりも低くなっても動
作するが、本発明の応用範囲は必らずしも1v以下の電
源電圧のもとで動作させるカレントミラー回路に限定さ
れる訳ではなく、第1図に示した従来のカレントミラー
回路に本発明を適用することによって、さらにマツチン
グ精度を向上させることも出来る。     −例えば
、D−Aコンバータなどにしばしば見られる様に微少基
準電流をもとにして、多くの出力端子に精度の良い定電
流出力を供給する場合には本発明のカレントミラー回路
を適用することにより、きわめて高いマツチング精度を
実現することが出来る。
第6図は本発明の更に別の実施例として10ビツトのD
−Aコンバータ用のカレントミラー回路の構成例を示し
たもので、すでに説明した様に。
トランジスタ1のエミッタ電流密度とトランジスタ10
,11.17,18,19,20,21 。
22.23.24のエミッタ電流密度が同じになる様に
設定し、さらにトランジスタ2のエミッタ電流密度と、
トランジスタ9のエミッタ電流密度が同じになる様に設
定しておくことによって、それぞれのトランジスタのペ
ース・エミッタ間電圧の差を零にすることが出来、しか
もトランジスタ1およびトランジスタ2のペース電流は
トランジスタ6によって供給され、トランジスタ9〜1
1゜17〜24のベース電流はトランジスタ8によって
供給さ・れるので、基準入力電流の殆んどがトランジス
タ1のコレクタに供給され、出力端子Y2〜Y11から
非常にマツチング精度の良い出力電流を取り出すことが
出来る。
なお、第2図〜第5図に示した本発明の実施例では、い
ずれも出力トランジスタとしてPNP )ランジスタを
用いているが、これらをすべてNPNトランジズタに置
き換え、トランジスタ8,16などをP N P、 )
ランジスタに置き換えても同様の効果が期待出来ること
はいうまでもない。
以上をまとめると、本発明はコレクタ側から入力端子(
前述の実施例のXに相当)を介して基準電流が供給され
、エミッタが一方の給電線路に接続された第1のトラン
ジスタ(同1に相当)と、ベースが前記第1のトランジ
スタのベースに接続され、エミッタが抵抗(同7に相当
)を介して前記給電線路に接続された第2のトランジス
タ(同2に相当)と、前記第1および第2のトランジス
タと相補型であって、ペース電流が前記第2のトランジ
スタのコレクタから給電される第3のトランジスタ(同
8に相当)と、エミッタが前記第2のトランジスタのエ
ミッタに接続され、ベース電流が前記第3のトランジス
タのコレクタから給電される第4のトランジスタ(同9
に相当)を備えたことを特徴とするもので、実施例では
、さらに。
ベースが前記第4のトランジスタのベースに接続゛され
、エミッタが前記給電線路に接続された第5のトランジ
スタ(同1oに相当)と、ベースが前、記第4のトラン
ジスタのベースに接続され、エミッタが前記給電線路に
接続された第6のトランジスタ(同11に相当)、同様
構成の第7〜第14のトランジスタを備えている。
また、第2図の実施例では前記第4.第6.第6のトラ
ンジスタのコレクタから出力電流を取り出す様に構成さ
れているが、第3図の実施例では前記第4のトランジス
タのコレクタにはマイナス側給電線路Caから給電する
様に構成されている。
この様に本発明のカレントミラー回路は第2のトランジ
スタのコレクタ電流を相補型の第3のトランジスタのベ
ースに供給し、前記第3のトランジスタのコレクタ電流
を少なくとも第4のトランジスタのベース電流として供
給する様に構成されているので、きわめて低い電源電圧
のもとてマツチング精度を高めることが出来るだけでな
く、比較的高い電源電圧のもとで使用した場合にも、高
精度のマツチン・グを維持しつつ、少ない基準電流をも
とに多くの出力電流を得ることが出来るなど、大なる効
果誉奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す回路結線図、第2図、第3図、第
4図および第6図は、それぞれ本発明の各実施例に係る
カレントミラー回路の回路結線図である。 1.2,8,9,10,11.14〜24・・・・・・
トランジスタ、7・・・・・・抵抗、Ba ・旧・・プ
ラス側給電線路、Ca・・・・・・マイナス側給電線路
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 ×y’、    Yz  Y3

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  コレクタ側から基準電流が供給され、エミッ
    タが一方の給電線路に接続された第1のトランジスタと
    、ベースが前記第1のトランジスタのペースに接続され
    、エミッタが抵抗を介して前記給電線路に接続された第
    2のトランジスタと、前記第1および第2のトランジス
    タと相補型であって、ペース電流が前記第2のトランジ
    スタのコレクタから給電される第3のトランジスタと、
    エミッタが前記第2のトランジスタのエミッタに接続さ
    れ、ベース電流が前記第3のトランジスタのコレクタか
    ら給電される第4のトランジスタを備え、前記第4のト
    ランジスタのコレクタから出力電流を取り出すように構
    成したことを特徴とするカレントミラー回路。
  2. (2)  コレクタ側から基準電流が供給され、エミッ
    タが一方の給電線路に接続された第1のトランジスタと
    、ペースが前記第1のトランジスタのベースに接続され
    、エミッタが抵抗を介して前記給電線路に接続された第
    2のトランジスタと、前記第1および第′2のトランジ
    スタと相補型であって、ベース電流が前記第2のトラン
    ジスタのコレクタから給電される第3のトランジスタと
    、エミッタが前記第2のトランジスタのエミッタに接続
    され、ベース電流が前記第3のトランジスタのコレクタ
    から給電される第4のトランジスタと、ペースが前記第
    4のトランジスタのベースに接続され、エミッタが前記
    給電線路に接続された第6のトランジスタを備え、前記
    第4のトランジスタのコレクタには他方の給電線路から
    給電するとともに、前記第6のトランジスタのコレクタ
    から出力電流を取り出すように構成したことを特徴とす
    るカレントミラー回路。
JP56197531A 1981-12-07 1981-12-07 カレントミラ−回路 Granted JPS5897911A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904976A (en) * 1974-04-15 1975-09-09 Rca Corp Current amplifier

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US3904976A (en) * 1974-04-15 1975-09-09 Rca Corp Current amplifier

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