JPS5928709A - 電流ミラ−回路 - Google Patents

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】 この発明は、′Ｉ！ｉ流ばラー回路に関する。

従来より、第１図に示す工うな電流ミラー回路か公知で
ある。

この回路においては、入力電流工、か小さな値である場
合は人力１ＪＬ流工１に正確に°比例し７ｔａｌ力′螺
流工ｚｋ傅ることかできるか、入力電流工、か大きな値
となると人力’ＷＬＵ’ｔｔ工龜に正確に比例した出力
電流工２ｒ＃ることかできない。

本発明者はこの現象ｒ検討した結果、この現象の原因ケ
下肥のように解明した〇 ’ｉ電流ミラー回路ｎｐｎ）ランジスタＱｔ、Ｑ２のＸ
子寸法（％にエミッタサイズ）か互いに等しく、その特
性も互いに等しいと仮定する。両トランジスタＱ＋　　
、Ｑｇのペース曇エミッタ接合は並列に接続されている
ので、両トランジスタＱ＋　　＋Ｑ１のベースには互い
に等しいベース゛酩流工、か流れる。両トランジスタＱ
Ｉ　、Ｑ２のエミッタ接地゛亀流増１陥４＜ｋｈ、、と
すれば、入力電流Ｉ、ｌ出力岨流工２　、電流比ＯＲは
それぞれ下式のように求められる。

ソ：、　　　工　直　＝（」ヒコ’ＦＢ　　＋　２　）
　　’　　Ｉ　Ｂ　　　　　　　　　　　　　　’　・
・・−（１）■、＝ｈ　　　・工　　　　　　　　　　
・・・・・・（２）ＦＩＣＢ 両トランジスタＱ＋、Ｑｓの１に流増ｌ１Ｉｉｉｌ率％
Ｋか２ニジ極めて大＠な値ｒ有する場合は、上記（３）
式は下式の如く近似されることかでき入力電流１゜と夷
雀的に等しい出力電流工！ｒ得ることかできる。

Ｃ，−□キｌ　　　　　　・・・・・・（４）２ １＋− ＦＫ 一方、当業者間で周知なように、トランジスタのＩｊｆ
ｌ＆増幅率り、、はコレクタ電ｔＡｔ工。に依存し、コ
レクタ醸流■。か太さな値となるンこ従って【在流増幅
軍ｈＦＥＯ値は低下する。

従って、１ＪＬ流ミラ一回路の入力′町流工１の値か大
となることＶｃよ、り両トランジスタＱ＋、Ｑａの電流
増幅率鳴、が低下するため、上記（３）式より明らかな
ように電流比Ｃ□か低下して入力′低光Ｉ。

に正蓚に比例した出力策流工２？伺ることかできなくな
る。

一方、当栗者間で周知のように、トランジスタのコレク
タ領域の不純ｆ吻礎度は比戟的低いため、トランジスタ
はそのコレクタ佃城中にＵ＋（視でさなめ直列抵抗ｒＢ
ｏ’ｃ等価的にＭすることになる。

従って、第１区（の１６流εラ一回路の靜価回路は第２
図の卯〈示さｎることかでき、両トランジスタＱ＋、Ｑ
ａはコレクタ直列抵抗ｒ。８７有している。向、第２図
において、Ｅはエミッタ電極、Ｂはベース’Ｍ４に、Ｏ
１ｑコレクタ′ｌ′ｌｆ極であるｏ　ｉ’ｉ７　ＶＣ１
入力奄流工１か増大してトランジスタＱ＋のコレクタ電
流か増加するとトランジス！９Ｑ＋　のコレクタ直列抵
抗ｒ６ｏにおける電圧降下か犬とな弘　トランジスタＱ
、＋のペース層と活性コレクタｒｖＩＯＡとの間のＰＮ
接合は順方１１」バイアス妊れ、トランジスタＱ、Ｉは
飽和領域に駆動芒几るようになる。

一方、飽和領域で動作するトランジスタのエミッタ接地
′声０毘増幅率ｈ　Ｆ−−ｊ活性領域で動作するトラン
ジスタのエミッタ接地電流率ｈＦＦ、と比Ｗ２シて著し
く小芯な１１ｒＩとなる。

従って、第１図に示した公知の電流ミラー回路において
は人力″ｔＭ、　Ｕ３　工ｒか増大すると、ペース電極
Ｂとコレクタ電極Ｃとが短絡σｎたダイオード接続トラ
ンジスタＱ＋　かそのコレクタ直タリ抵抗ｒ６ｏＶＣお
ける電圧１枠下に工って飽オ目翅域シて駆虫υさｔして
、トランジスタＱ＋　のエミッタ接地Ｋ　Ｋ　Ｑ冑１削
２４ｈＦ、か著しく低下するため−ｖ１ｅεラー回路の
電流比ＣＲか低下し人力電流１１に比例した用力璽流ｆ
ｘｋ得ることかできなくなる。

この発明は上述の如き発明者による検討結原ｒ基になδ
７″ＬｆＣものであり、その目的と下るところＩｒｉ動
作范流範ｖＪ（の拡大？図った電流ミラー回路ｒ提供す
ることにおる。

この発明の他の目的に、以下の都１明及び図面から明ら
かになるであろう。

第３図μ、この発明の一実施例による電流ミラー回路會
示す回路図である。

トランジスタＱＩ　＋　Ｑ２のベース電体Ｂ及びエミッ
タ電極Ｅか七１Ｌぞｎ共通接続て扛でいる。七のコレク
タ１匡極Ｃから入力電流１監か供給ζｎる入力倶］トラ
ンジスタＱＩのベース１４ｆ極Ｂ、コレクタ１匡極０間
には、抵抗ＲＢが設けら扛ている。セして、出力１１リ
トランジスタＱ２のコレクタから出力電流■！？祷るも
のでるる。

この冥流例において、特に制限てｔないか、トランジス
タＱ１．Ｑｚ　として、前述の工うにｎｐΩ型小（ｇ号
トランジスタ？用いて、七のコレクタｌ１ｃ（ｌｔｔか
約１０ｍＡ（ミリアンペア）筐で入力トランジスタＱｔ
　ｋ飽訂Ｉさせることなく動作σせる場合、上記抵抗Ｒ
Ｂの抵抗値は次のようにして求められる。

１ｄ’ｉ流ミラ一回路の入力ｖｉ、流工五の最大値か工
１ｍａｘ　（例えば約ｔｏｍＡ）に設定はれ、／ハつト
ランジスタＱ、の工εツタサイズかトランジスタＱＩの
エミッタサイズのＮ倍（例えばｔｉ＝９）に設定でｎで
いるとする。トランジスタＱｔのペース屯流紫工ゎ　、
トランジスタＱｌ、Ｑ２のエミッタ接地電流増幅率か等
しいね−。なる値と丁ｎは、次式か成立する。

工Ｉ＝（ｈ、、＋Ｉ＋Ｎ）・Ｉ　、　　　　　−−−−
−（５１ｘ　２＝ｈＦＥ−Ｎ　＠　Ｉ　Ｂ　　　　　　
　　・・＝（６）＝□　　　　　　　　　・・・・・（
７）１＋Ｎ １＋− ＦＩＩＣ 入力電離■ｌか最大イ１バエｌ　１１１ａＸの場合もｌ
　−１−Ｎ＜　ｈ　Ｆ　Ｋの条件か／１ｈ足芒ｎ６よう
に工はツタ接地畦流増幅率ｈＦＦＩ　ｋ設定することに
より、上記（７）式で与えられるｖＬ流比ＣＦｉは下式
のように近似され、入力電流■ｌに比例した出力逝流工
！？得ることができる。

ｈＦＥ 次に第４図に示した第３図の等価回路？参照して、入力
電流１．か最犬値工１　ｍａＸの時にトランジスタＱＩ
か飽和領域に駆動式れないような抵抗ＲＢの抵抗ｆぽ設
定全下記ＶＣ説明する。

上記、第（５）式より、次式か祷られる。

ｔ　　ＩｎａＸ より一□・・・・・・（９） ｈＦ、＋Ｉ十Ｎ 従って、この時１　＋Ｎ　＜　ｈＦＥの条件か満足さｎ
ているのでトランジスタＱＩのコレクタ′亀流工。、１
は、次式で例えられる。

ｌｌＦＥ士１士貨 ｈＦＥ 次にトランジスタＱＩのペース成極Ｂの電圧ＶＢ　、コ
レクタ電極Ｃの電圧Ｖ。、活性コレクタ／ｍＯＡの電圧
Ｖ。Ａは下ａ己のように求めらｎる。

Ｖｏ−ＶＢ＋ＲＢ（１＋Ｎ）・ｘ　、　　　　−・・・
ｑ２ｖＯＡ＝ＶＯ−ｒＢｏ”工０Ｑｌｌ＝ｖＯ”Ｃ８・
”ＦＥ”　より・・・・・・ａ３ ただし、■　　　にトランジスターのベース・ＫＱＩ 工ばツタ電圧、にはボルツマン定数、ＴはＰ差［’１度
、ｑｕ酸子を向、■。、１はトランジスタＱ１のエミッ
タ屯ζ／ＩＣ４，■ｓはトランジスタＱＩの飽和電流で
ある。

トランジスタＱＩのベース）曽と活性コレクタ層ＯＡと
の間のＰＮ接合か順方同バイアス芒ｎ飽オ］Ｊ餠城に駆
動ざｎること紫防止するためｅこはＶ。、〉■８の条件
葡満丁必安がめり、抵抗Ｒゎの抵抗１１０に関し次の設
定条件か与えられる。

ＲＢ（１＋Ｎ）・工、＞ｒＢｏ＠ｈＰＩ・工ゎ一方、ト
ランジスタＱＩのエミッタ接地ｘｉ増幅率ｈＦＥは第５
図の曲線ｔに示すようにそのコレクタ電流■。の増加に
伴なって減少する傾向？示す。芒らに、モノリシック牛
導体乗檀回路のｉＬ８！造バラツキによってトランジス
タのエミッタ接地α姫増幅率ｈＦＥＯ値もバラツキｒ有
する。従って、第５図りこ示す工うに、人力′醒流最大
値工ｔ　ｍａｘ　にほぼ等しいコレクタ′妊流かトラン
ジスタＱ、か流ｎｆｃ時、）ランジスタＱＩのエミッタ
接地電流増幅率ｈＦ　ｙ２　ｉｄバラツキの最大ｆｔ＆
　ｈ　ＦＢエエトハラソキの最小値ｈＦＦ、ｍｉ。との
間の値？Ｍする。人力亀流最大値工Ｉｍａｘか流れたト
ランジスタＱＩのエミッタ接地電流増幅率ｈＦＢか最大
値ｈＦＥｍａＸと最小値ｈＦ！Ｄｍｉ。との［口」に分
布する全ての場合にトランジスタＱｉか飽和状態に駆動
ざ扛ること葡防止するｋめ、抵抗Ｒゎは仄の設定条件に
従ってその抵抗値か定めらｎている。

従って、ｒ８ｏか０．２にΩ１ｈｏＩｒｌａｘが１００
　。

Ｎか９と憇定すると、抵抗ＲＢは２にΩ以上の抵抗値に
定めら扛て−る。

このように、入力倶］トランジスタＱ、のベース。

工εツタ間に抵抗ＲＢ？挿入テるという惨めで藺単な手
法［よジ、電流ミラー回路における動作嵐ηｌ範囲の拡
大ｒ図ることかでさる。この場合、使用するトランジス
タの電流増幅”Ｊｓ　ｈ　ＦＦ、がほぼフラットになる
限界付近１て、その動作ｔＬ流範囲？拡大でさるため、
特に１ｊ１］限ざｎなｌ、−＋７１ｉ、この夷加力ＶＣ
９ＦＮる吐θ＋ｔ　ｉラー回路ｒモノリシソクエＣに」
画用した場合には、使用するトランジスターサイズの／
」−型化〃１図られるから、果イ貞度の向上４図ること
もできる。丁なわち、必要と芒ｎる動作篭随馳ｔｚＪｊ
２得るための「ル流ピラー回路？憎りにするトランジス
タのサイズか小型化できるものとなる。

第６図ＶＣは、この発明？モータ扇動回路に応用しｆｃ
場合の一実施例七示す回路図か示されている。

この回路は、相補的に動作する出力トランジスタＱ６．
Ｑｓ及びＱｉ’　、Ｑｓ’の出力端子ＯＵＴ、。

及びＯＵＴ、間にモータＭかブリッジ形態に接続さｎて
いる。丁なわち、モータＭＫはトランジスタＱ６とトラ
ンジスタＱａ’　ｋ通して一方向１（駆動電流か供給さ
ｎｌ　トランジスタＱ、ｌとトランジスタＱ６を通して
他方同に駆動電流が供給嘔ｎる。

この場合、接地電位側田力トランジスタＱａ及びＱａ’
は、飽和領域で動作させるために、そのペースに供給δ
ｎる駆ｍ篭流乞形戟する電流増ｌ崩回路として、Ｒａ把
実施例に示した電流ミラー回路か用いらｎる。丁なわち
、人力信号ｌＮＩＣよってトランジスタＱｓ、Ｑ＜か動
作（２駆動′屯流が形成きれる。

トランジスタＱ４で形成でｎ、ｆＣＩＩＡ動電流は動電
力トランジスタＱ５のペースに供給芒ｎるため、このト
ランジスタＱ５かオンする。−万、トランジスタＱｓ　
で形放さｎｆｃ躯動菟流は、トランジスタＱｔ’　＋　
Ｑ＊’及び抵抗Ｒ１′で侮＠　Ｇ　Ａ　ｆｃ　’ｍＪ　
６ｒ２　’ｔ　Ｍｅミラー回路によって電流増幅さｎ１
出力トランジスタＱａ’のペースに供給さｎるため、ト
ランジスタＱａ’かオンする。したがって、出力端子Ｏ
ＵＴ。

から出力端子０ＵＴ２に向ってｕ１力醒流〃・流ｎるこ
とになる。この場合、接地電位１ｌｔｌｌの出力トラン
ジスタＱｓ’には、上記電流ミラー回路によって電流増
幅きれｆｃ駆動電流によってオンするため、飽和領域で
動作することになる。

なお、上ｄ己成流増幅作用？行なうために、電流ミラー
回路ｉ　構ｈＸするトランジスタＱ＋’　　＋　Ｑ２’
のエミッタ１ｍ槓比力ｔｗｒ定の比？もって設定ざｎて
いる。

ま皮、モータＭに逆方向に電流に流子場合には、入力信
号ＩＮによってトランジスタＱｓ’　、　Ｑ４’り１駆
動し、上記同憚な駆動電流か形成きｎる。したかつて、
上記同様にトランジスタＱａトトランジスタＱｓ’かオ
ン下ることによって、上記逆方向の田力篭流刀為形灰式
ｎる。

この工うなモータ駆動回路に適用した場合、負荷のｆｗ
Ｊに応じて変動する用力奄ｒＭ、に見合った駆動匿流ケ
広い範囲にわたって供給することができる。

この発明は、前記実施例に限定されない。

入力側トランジスタのペース、エミッタ間に設けられる
抵抗の抵抗値は、使用するトランジスタの電流増１１μ
率、ペース、エミッタ間回圧及びコレクタ直列抵抗ｒ　
ｓ　ｏ等のトランジスタの＃Ｉ　％　Ｇ　ト、必袂とさ
れるコレクタ電流との関連で辿ばｎるものでるる。

この発８Ａは、電流ミラー回路として広く利用できるも
のでめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来エリ公知の電流ミラー回路の回路図ｒ示し
、 第２図は第１図の回路の等価回路忙示し、第３図は本発
明の一実施例による電流ミラー回路の回路図を示し、 第４図に第３図の回路の等価回路？示し、第５図はトラ
ンジスタのｈＰＩ−工。特性ｒ示し、第６図は本発明の
応用実施例によるモータｙｉＩＡＩＪＪＪ回路の冥施例
ｒ示す。 代理人　弁理士　薄　出　オＩＩ　　縞　　１．；）第
　　１　　図 第　　２　　図 １、−（ｈＦｌｆｚＨａ　　　Ｔｚ−ＡＰＥｌｌｌ第　
　３　　図　　　　　　　　第　　４　　。 第　　５　図 第　　６　　図 ｃｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 七のコレクタに入力ｉｌｌか供給される入力トランジス
   タＱ＋　　と、そのコレクタから出力ｖＬ流金得る出力
   トランジスタＱ寓とのベース、エミッタかそれぞれ共通
   接続され、上記入力トランジスタＱｔのコレクタと共通
   ベース間に抵抗ＲＢが挿入ざ几るものであることに％徴
   とする［流ずラー回路。