JPS60165112A - カレントミラ−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】 〔発明の技術分野〕 本発明はカレントミラー回路に係わり、特に使用トラン
ジスタのエミッタ接地直流電流増幅率（ｈｒりのばらつ
きによってミラー特性が不均等にならないようにしたカ
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〕

一般にこの種回路は入力側と出力側とで対をなすトラン
ジスタ同士のベース・エミッタ間電圧を一定に保持して
、各トランジスタのコレクタ点における電流の関係を鏡
像のようにする回路である。

そして、入力側と出力側とに設けるトランジスタの数を
１対１にすれば入力電流と出力電流との比（以下電流比
という）を略１対１とすることができ、更に、入力側と
出力側でトランジスタの数を異らせるか、エミツタ面積
比を異らせることにより、上記電流比を所定の比に設定
することも可能であり、この電流比を利用して、例えば
増幅器の利得変化範囲を広げたり、雑音を抑圧して次段
に供給する定電流回路等としての役割を果たしている。

ところで、上記カレントミラー回路の電流比は、入力側
および出力側トランジスタの共通ベースから入力側トラ
ンジスタのコレクタ点への電流を同トランジスタのコレ
クタ電流に対して無視した比率であるため、上記電流比
を一定にするためには、共通ベースから入力側トランジ
スタのコレクタ点へ流れ込む電流を小さくすることが望
ましい。ところが、これはトランジスタのエミッタ接地
直流電流増幅率（以下単にｈＦＥという）のばらつき（
回路の製造上のばらつきおよび環境変化を含む）或いは
温度による変化等によって入力側トランジスタのコレク
タ電流が増減し、ｈ　Ｆ　Ｅが低下した場−合は前記共
通ベースからの電流が無視できなくなり、所定の電流比
が崩れるおそれがあった。

すなわち、第１図は従来のカレントミラー回路を示す回
路図であり、入力側のトランジスタに対し出力側にル個
のトランジスタを設けたものである。同図において、ト
ランジスタＱ１は入力側を構成し、そのベース・コレク
タ間は短絡されるとともに、エミッタは電圧源端子Ｖｃ
ｃに接続され、同コレクタには入力電流Ｉｉｎが供給さ
れるようになっている。出力側は、Ｎ個の並列接続され
たトランジスタＱ、１．　Ｑ、２．・・・、Ｑ２−Ｎ　
から成り、同トランジスタＱ、、、Ｑ、２．・・・、　
Ｑ２−Ｎ　のベースは共通に接続され、かつ、入力側ト
ランジスタＱ１のコレクタに接続されて゛いる。そして
、出力側トランジスタＱ、、、Ｑ、２．・・・、　Ｑ２
−Ｎの各エミッタは電圧源端子Ｖｃｃに接続されるとと
もに、出力電流１０ＵＴ　は各コレクタの共通接続点よ
り取り出されるようになっている。

上記において、入力電流Ｉｉｎは各トランジスタＱ１＊
　Ｑ２−１ｊ　Ｑ、−２，・・・、Ｑ２−Ｎ　の個々の
ベース電流■、和　（以下共通ベース電流という）と入
力側トランジスタＱ、のコレクタ電流■。□との和とな
り、次式のように示される。

Ｉｃ１＝　Ｉｉｎ　（Ｎ　＋　１　’）　Ｉｎ　・−−
・・（１）（ＩｃｘはトランジスタＱｘのコレクタ電流
以下同じ）また、トランジスタＱ、のコレクタ電流は同
ベース電流との間に Ｉ、□＝　ｈｒｚ　ｘ　Ｉ、　・・・・・・・・・（２
）という関係がある（　ｈｒＦ＋は入力側と出力側で等
しいとする）。

一方、出力電流■。ＩＪＴは、トランジスタＱ、のコレ
クタ電流の略ル倍が出力側トランジスタＱ、、。

Ｑ２−２．・・・、Ｑ２−Ｎ　のコレクタ電流として出
力されるので、 ＩｏＩＪＴ＝　Ｎ　Ｘ　Ｉ、　Ｘ　ｈｐｇ　−＝−−−
−−（３）となり、（１）〜（３）式より入力電流と出
力電流の関係は、 となる。

この（４）式から明らかなように上記電流比は１１ＦＫ
お山びＮにより大きく変動し、特性誤差の少いカレント
ミラー回路を得−るためには、ｈＥＦの精度を向上させ
なければならず、これを製造技術の改良により解決しふ
うとしても到底不可能である。

そこで、ｈＦＦ−のばらつきを補正する回路的手段が必
要となる。第２図は上記補正手段を付加した従来のカレ
ントミラー回路を示す回路図゛であって、トランジスタ
Ｑ、がトランジスタＱ、に、トランジス１ りＱ４−１ｐ　Ｑ４−２ｓ・・・＋　Ｑ４−Ｎ　がトラ
ンジスタＱ２−１゜Ｑ２−２．・・・１Ｑ２−Ｈにそれ
ぞれ対応して同一構成である。そして、入力側トランジ
スタＱ、の′ベース・コレクタ間短絡の代わりに、別途
補正手段としてのトランジスタＱ、を設け、同トランジ
スタｑのベースをトランジスタＱ３のコレクタに、同エ
ミッタをトランジスタＱ３のベースに接続し、トランジ
スタＱ、のコレクタは基準電圧端に接続しである。

上記回路は、ｈＦＥが低下してトランジスタＱ３（Ｑｌ
つのコレクタ電流が低下してもトランジスタＱ、のベー
ス電流を増加するようにして、言換えれ、ば（１）式の
コレクタ電流増減による共通ベース電−流が電流比に影
響しないように入力電流Ｉｉｎを一定に維持しようとす
るものであり、入力電流ＩｉｎはトランジスタＱ、のコ
レクタ電流と１〜ランジスタＱ１１のベース電流■Ｕｓ
との和となる。この１−ランジスタＱ、のベース電流’
Ｂｓは、 ＩＦ５−（Ｎ　＋　１　）　■ａ　・・・・・・・・・
（５）（ＩｇｓはトランジスタＱ、のエミッタ電流）よ
り となり、（１）式に対応するトランジスタＱ８のコレク
タ電流と入力電流との関係は、 で示される。この（７）式と（１）式を比較すると。

ｈｖｗ　＋　１　だけ共通ベース電流を抑えることがで
きる。

また１、 Ｉｏ３＝　ｈｙｚ　ｘ　Ｉ８　・・・・・・・・・（８
）より、出力電流■。ｕ’ｒは、 ｌ０ＵＴ　＝Ｎ　ｘ　ＩＩ　Ｘ　ｈＩＰｙ＋となり、（
７）式の関係を利用して となる。この（１０）式では、（４）式の場合より上記
電流比はｈｙｚの誤差変動に対して２次関数的な特性に
改善されるが、Ｎが大きくなるとＮ＋１・Ｉ。

ｈＦｒ＋＋１ の項から推察されるように共通ベース電流の影響が大き
くなり、これはｈｙｇの低下によって更に大きなものと
なる。もし、ｈｙＥが製造上ばらつけば、回路ごとに異
った電流比となり、回路の品質を低下させる原因となる
。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、へ出力側
トランジスタの共通ベースに流れる共通ベース電流を入
力電流に合流して引き込む手段を有したカレントミラー
回路において、上記手段とは別に前記共通ベース電流を
吸い込むことができ、入力側トランジスタのベース−コ
レクタ間の接続路に流れる電流を従来より更に小さく抑
えるようにすることのでき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〕

すなわち、本発明はそれぞれ少なくとも１つの入力−ト
ランジスタと出力側トランジスタとのベース−エミッタ
間電圧を一定に保持して、各トランジスタのコレクタ点
における入力電流と出力電流との比率を一定にするとと
もに、前記入力側トランジスタのベースΦコレクタ間に
共通ベース電流を吸い込み前記入力電流に合流する第１
０吸込手段を設けたカレントミラー回路において、前記
第１の吸込手段の電流を反転増幅することにより前記各
トランジスタの共通ベースに流れる電流を第１の吸込手
段とは別の経路から吸い込む第２の吸込手段を設けた回
路であり、この第２の吸込手段で吸い込む電流分集１の
吸込手段の吸込電流を減らして入力電流に対する共通ベ
ース電流の割合をｈＦｙ＋、の変化にかかわらず小さく
するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

′Σ、、以下本発明を図示の実施例について具体的に説
明する。第３図は本発明の基本構成を示す回路図である
。同図において、入力側トランジスタＱ６は、Ｎ個の出
力側トランジスタＱ７−１　ｔ　Ｑ？−１ｙ・・・、Ｑ
７．−Ｎとそれぞれベースが共通に接続されるとともに
、各トランジスタＱ６　ｙ　Ｑ？　−１＋　Ｑ７−２　
ｐ・・・、　Ｑ７−Ｎ　のエミッタは電圧源端子Ｖｃｃ
に接続されている。また、入力側トランジスタＱ、のベ
ースおよびコレクタには、トランジスタＱ、のエミッタ
およびベースがそれぞれ接続されている。このトランジ
スタＱ８は、前記各トランジスタＱ６１　Ｑ７−１１　
Ｑ７−ｚｔ・・・、　Ｑ、−Ｎの共通ベースに流れる共
通ベース電流をそのエミッタより吸い込み、入力側トラ
ンジスタＱ、ｌのコレクタ点における入力電流Ｉｉｎに
合流させるための第１の吸込手段を構成し、第２図と同
様にｈｒｇのばらつきによる同トランジスタｑのコレク
タ電流■ｃ６の増減を補正するようにしている。そして
、前″記名トランジスタＱａ　、Ｑｒ−□ｔＱ、−２ｓ
・・・Ｐ　Ｑ？−Ｈの共通ベースと前記トランジスタＱ
８のコレクタとの間には、同コレクタ電流■ａｓを入力
して反転増幅する電流反転増幅器Ａが接続されている。

この、電流反転増幅器Ａは第２の吸込手段を構成し、そ
の反転増幅作用で前記共通ベース電流を吸込む役割を果
たしている。一方、出力電流Ｉ。ＵＴ　は出力側トラン
ジスタＱ７−、、　Ｑ、、、・・・ｊ　Ｑ？−Ｎ　の共
通コレクタより導出されるようになっている。

上記のように電流反転増幅器Ａを設けることにより、同
増幅器Ａは、各トランジスタＱ６．Ｑ、、。

Ｑｌ−２ｐ・−・、Ｇ７−Ｎ　の共通ベース電流を吸い
込むことができ、その吸込電流Ｉａは、利得Ｇに応じて
設定可能となる。これにより、第１の吸込手段としての
トランジスタＱ８の吸込電流（エミッタ電流）工。８を
小さくすることができ、入力電流Ｉｉｎに合流されるト
ランジスタＱ８のベース電流■Ｂ８を小さくして、同ベ
ース電流ＩＩｓの入力電流に占める割合を抑え電流比の
変化を抑制する。

すなわち、各トランジスタＱａｔ　Ｑ、−１，Ｇ７−１
ｙＱ７−、の共通ベース電流（Ｎ＋１）ＩＢは、電流反
転増幅器ＡおよびトランジスタＱ８によって吸い込まれ
次式のようになる。

（Ｎ＋１　）　ＩＢ”　■ｚｇ　＋　Ｉａｓ　ＸＧ　・
・・・・・山（］１）（Ｉｃｅは１〜ランジスタＱ８の
コレクタ電流）この（１１）式において、Ｇ　Ｉ、８は
電流反転増幅器Ａの吸込電流Ｉａに相当する。

また、トランジスタＱ６の性質により、コレクタ電流お
よびベース電流は で表わ′される。

さらに、（７）式、（８）式に対応する式として入力側
トランジスタＱ６のコレクタ電流■ｃ６は、Ｉｃ６＝　
Ｉｉｎ　−ＩＢ８＝＝　ｂｙｇ　ｘ　Ｉ、　−−−−−
−−−・（１４）一方、出力電流Ｉ。ＴＪＴは、 ｌ０ＵＴ、＝Ｎ　Ｘ　ｈＦｇ　Ｘ　ＩＢ　・・・・・・
・・・（１５）であるから、（１５）式より （１３）式、　（１４）式および（１６）式よりこの（
１７）式と（１２）式より となる。上記（１６）　、　（１７）　、　（１８）式
を（１１）式に代入して整理すると となる。この（１９）式においてｑを大きくすればすの
で本発明による電流反転増幅器Ａによって、１１ＦＥ　
Ｉ）製造上のばらつき、或いはｈｒｚの温度変化等に関
係無く電流比を一定（Ｎ）にすることができる。

第６図は１１ＦＥの変化に対する電流比の特性を本発明
と第１図および第２図の場合の従来特性（１）。

（２）とを比較して示す特性図であって、縦軸は電判る
ように、ｈＦＥが１０程度に低下した場合、第１図の従
来特性（１）によれば電流比が略０．５になり、第２図
の従来特性（２）であっても略帆９になってしま・うが
、本発明の特性によればｌｘｙｇが５程度にばらついて
も略電流比は１を維持しており、非常に高精度のカレン
１ヘミラ一回路を実現する。

次に、第３図に基づき具体的な能動素子を用いて構成し
た本発明の一実施例を第４図に示す。同図において、第
３図に対応する部材は同一符号を記す。この実施例は、
電流反転増幅器Ａとして各トランジスタＱ’　＊　Ｑｌ
　−１ｖ　Ｇ７−２ｔ・・・、　Ｑｙ−ｒｒ　およびＱ
、とは極性の異るトランジスタＱ、を用い、同トランジ
スタＱ、のコレクタを共通ベースに接続し、同エミッタ
を基準電圧端ＧＮＤに接続するとともに、同ベースはト
ランジスタＱ、のコレクタに接続し、かつ、利得Ｇ１１
ｌ整用の抵抗Ｒ４を介して基準電圧端ＧＮＤに接続した
ものである。

この回路のトランジスタＱ、は、トランジスタＱ。

のコレクタ電流によって駆動され、同トランジス／ りＱｌｌにベース電流■。が流れる。これにより、トラ
ンジスタＱ、はそのコレクタより共通ベース電流な吸込
電流Ｉａとして吸い込み、トランジスタＱ８のエニーミ
ッタ電流エラ、を減少させ第３図と同様にトラン′：１ 一ジスタＱ、のベース電流ＩＢ８を小さくすることがで
きる。

また、本発明の電流反転増幅器Ａは第５図のように構成
１．することもできる。すなわち、第５図は本発明の他
の実施例を示し、第３図に対応する部材には同一符号を
記しである。同図において、トランジスタＱ、ＯとＱｌ
、とはカレントミラー回路を構成し、トランジスタＣＪ
ｔｏのベース・コレクタ間が短絡されるとともに、各ト
ランジスタＱ１゜、ｑ８のエミッタはそれぞれ抵抗−２
Ｒ１を介して基準電圧端ＧＮＤに接続されている。そし
て、トランジスタＱ、のコレクタ電流かにランジスタＱ
、０のコレクタ点への入力電流として供給され、トラン
ジスタＱ、１　のコレクタ電流が各゛トランジスタＱ　
５ｔＱｙ−ｘｔＱ、−、、・・・ｔ　Ｑ７−Ｎ　の共通
ベース電流の吸込電流Ｉａとして導出されるようになっ
ている。

上記のような回路によっても、トランジスタＱ１ｏ　ｅ
Ｑｌｌ　とトランジスタＱ６等との極性が異なれば、ト
ランジスタＱ・のコレクタ電流を反転してトランジスタ
Ｑ３．のコレクタに導出し、共通ベース電流を吸込むこ
とができる。なお、この電流反転増幅器Ａの入力電流（
トランジスタＱ、のコレクタ電流）と出力電流（吸込電
流Ｉａ　）とは抵抗Ｒｔ−Ｒｉによってその大きさを設
定することができる。

なお、更に他の実施例として第５図において点線にて示
すようにトランジスタＱ８．を接続してもよい◎このト
ランジスタＱｌｔは、各トランジスタＱ６Ｑｙ−ｘｍ　
Ｑ７−ｚｙ・・・、Ｑ？−８と同極性のトランジスタで
あって、そのエミッタ・ベース間はトランジスタＱ８等
のエミッターベース間電圧と同等に設定され、かつ、コ
レクタ・ベース間は短絡されている。

このような回路によっても第３図ないし第５図の実線回
路と同様の効果を奏す。

以上の説明では、カレントミラー回路の本質的構成部の
トランジスタはＰＮＰ型トランジスタを用いたが、基・
準電圧端ＧＮＤ側に各エミッタを接続して構成するよう
なＮＰＮ型トランジスタを用いても良い事は勿論である
。また、入力側と出力側トランジスタとは各複数設けて
もよく、さらに、マルチエミッタ型トランジスタで構成
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、入力側トランジス
タのベース・コレクタ接続路を通して入力電流に中流す
る電流を小さく抑えるように、共通ベースの電流を吸い
込む吸込手段を設けたので、ｈｒｘのばらつき或いは温
度による変化等に無関係に入力電流と出力電流の比を一
定に設定することができ、高品質のカレントミラー回路
を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のカレントミラー回路を示す
回路図、第３図は本発明に係る基本構成のカレントミラ
ー回路を示す回路図、第４図は本発明の具体的一実施例
を示す回路図、第５図は本発明の他の実施例および更に
他の実施例を示す回路図、第６図は本発明による１ｕｐ
ｉ＋の変化に対する電流比の特性を示す特性図である。 Ａ・・・電流反転増幅器（Ｑ、〜Ｑ１１・・・トランジ
スタ、Ｒ８−Ｒ３・・・抵抗）、 Ｑｅ・・・入力側トランジスタ、 Ｑ？　−３，Ｑ７−２　ｔ・・・、Ｑ７−Ｎ・・・出力
側トランジスタ、Ｑ、・・・トランジスタ（第１の吸込
手段）。 代理人ブ「埋土　則近憲佑（ほか１名）第１図　第２図 第３図　第４１ヱ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ少なくとも１つの入力側トランジスタおよび出
   力側トランジスタのベースを共通接続するとともに、各
   エミッタを基準電圧端にそれぞれ接続し、かつ、前記入
   力側トランジスタのベース・コｂクタ間に前記共通接続
   路の電流を吸い込み、前記入力側ｌ−ランジスタのコレ
   クタへ供給される入力電流に合流させる第１、の吸込手
   段を設け、前記出力側トランジスタのコレクタより出力
   電流を取り出すようにしたカレントミラー回路において
   、前記第１の吸込手段の電流を受け、これを反転増幅す
   ることにより前記共通接続路の電流を前記第１の吸込手
   段とは別に吸い込む第２の吸込手段を設けたことを特徴
   とするカレントミラー回路。