JPS632363B2 - - Google Patents

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で安定に
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図は従来からよく知られているカレントミ
ラー回路の結線図であり、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準電流が供給さ
れ、トランジスタ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５は入
力電流と出力電流のマツチングをできるかぎり向
上させる目的で用いられている。

たとえば、前記トランジスタ５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
ることによつて最も一般的なカレントミラー回路
が構成できるわけであるが、その場合には基準入
力電流の多くがトランジスタ１〜４のベース電流
となつてしまい、たと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100μAを与えて
各出力端子から100μA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でき
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は不可欠であつた。

ところが、前記トランジスタ５を用いることに
よつて、プラス側給電端子Ａ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つ
た。

たとえば、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以下になつても
充分に動作するが、トランジスタ５を用いた場合
には電源電圧が1.4Vよりも低くなるとトランジ
スタ１およびトランジスタ５のベース電流が流れ
なくなつてしまい動作しなくなると言う問題があ
つた。

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
有名なウイルソン型カレントミラー回路がある
が、その回路も電源電圧としてトランジスタのベ
ース・エミツタ間電圧の２倍以上を必要とし、同
様の問題があつた。

本発明のカレントミラー回路は以上の様な問題
を解消するようにしたものである。

第２図は本発明の一実施例におけるカレントミ
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
エミツタは抵抗６を介してプラス側給電線路ａに
接続され、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のエミツタは抵抗７を介してプラス側給電線
路ａ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８１のコレクタに接続されている。

また、前記トランジスタ８１のコレクタは同ベ
ースに接続されているとともに前記トランジスタ
８１と同型のNPNトランジスタ８２のベースに
接続され、前記トランジスタ８１および８２のエ
ミツタはマイナス側給電線路ｂに接続されてい
る。

また、前記トランジスタ２のエミツタにはトラ
ンジスタ９のエミツタが接続され、前記トランジ
スタ９のベースは前記トランジスタ８２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、前記トランジスタ９のベースに
はトランジスタ１０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
エミツタはそれぞれ、抵抗１２，１３を介してプ
ラス側給電線路ａに接続され、前記トランジスタ
１０，１１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。

さて、第２図の回路において、抵抗６，７，１
２，１３の抵抗値がそれぞれR₆、R₇、R₁₂、R₁₃
であり、トランジスタ１，２，８１，８２，９，
１０，１１の直流電流増幅率がそれぞれβ₁、β₂、
β₈₁、β₈₂、β₉、β₁₀、β₁₁で、ベース・エミツタ間
電圧がそれぞれV_BE1、V_BE2、V_BE81、V_BE82、
V_BE9、V_BE10、V_BE11で、コレクタ電流がそれぞれ
I₁、I₂、I₈₁、I₈₂、I₉、I₁₀、I₁₁であるとすると、基
準電流入力端子Ｘから吸い込まれる基準電流I_x
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_y1、I_y2、I_y3（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て求めることができる。

I_x＝I₁（１＋１／β₁）＋I₂／β₂ ………(1) R₆I₁（１＋１／β₁）＋V_BE1 ＝R₇｛I₂（１＋１／β₂）＋I₉（１＋１／β₉）｝＋V_B
E2 ………(2) I₂＝I₈₁（１＋１／β₈₁）＋I₈₂／β₈₂ ………(3) I₈₁＝I₈₂ ………(4) I₈₂＝I₉／β₉＋I₁₀／β₁₀＋I₁₁／β₁₁ ………(5) R₇｛I₂（１＋１／β₂）＋I₉（１＋１／β₉）｝＋V_BE9 ＝R₁₂I₁₀（１＋１／β₁₀）＋V_BE10 ………(6) R₁₂I₁₀（１＋１／β₁₀）＋V_BE10 ＝R₁₃I₁₁（１＋１／β₁₁）＋V_BE11 ………(7) I₉＝I_y1 ………(8) I₁₀＝I_y2 ………(9) I₁₁＝I_y3 ………(10) (3)、(4)式より I₂＝I₈₂（１＋１／β₈₁＋１／β₈₂） ………(11) ここで、いま １＋１／β₈₁＋１／β₈₂＝１／γ ………(12) とおくと、 (11)、(12)式より I₂＝I₈₂／γ ………(13) (5)、(13)式より I₂＝１／γ（I₉／β₉＋I₁₀／β₁₀＋I₁₁／β₁₁）………(
14) (1)、(2)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(14)式よりI_y
1、
I_y2、I_y3を求めると、 となる。ここで、β₂、β₈₁、β₈₂、β₉、β₁₀、β₁₁は
いずれも10よりも大きく、トランジスタ９，１
０，１１のエミツタ電流密度がほぼ等しくなる様
にそれぞれのエミツタ面積が設定されているもの
とすると、 (12)式より γ≒１ ………(18) であり、また、 となる。

第２図において、トランジスタ２のエミツタ電
流密度をトランジスタ１のそれと同じにすること
によつて、(19)〜(21)式のV_BE1とV_BE2を等しくする
ことができる。

いま、説明を簡単にするためにV_BE1＝V_BE2が成
立しているものとすると、R₆＝R₇＝R₁₂＝R₁₃に
設定して、β₉、β₁₀、β₁₁がいずれも10であると仮
定した場合、I_xが100μAであれば出力電流I_y1、
I_y2、I_y3はそれぞれ、およそ70μA、90μA、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（先に述べたよう
に、その場合は100μAの入力電流に対して出力電
流はいずれも70μAとなる。）、マツチングが良く
なつている。

これは、トランジスタ９，１０，１１にとつて
必要なベース電流が基準入力電流から直接供給さ
れるのではなく、トランジスタ８１，８２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、たとえば抵抗７
の両端に100ｍＶの電圧降下をもたせたとしても、
トランジスタ９のベース・エミツタ間電圧が
0.65V程度であり、トランジスタ８２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
くなつたとしても充分に動作する。

なお、第３図において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、
第３図ではトランジスタ１とトランジスタ１０の
エミツタ電流密度がほぼ同じになる様に設定し、
さらにトランジスタ２とトランジスタ９のエミツ
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、(16)式において V_BE1−V_BE2＝V_BE10−V_BE9 ………(22) が成立するので、V_BE1とV_BE2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
クタ電源を出力電流として利用していないが、必
要に応じて、出力電流として取り出すこともでき
る。

また、第２図および第３図の回路において、ト
ランジスタ８１を用いず、トランジスタ２のコレ
クタをトランジスタ８２のベースに接続した回路
に比べて、本発明の回路の場合にはトランジスタ
８１，８２における利得が小さいため発振しにく
いという利点も有している。

なお、第２図および第３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トランジスタを用いているが、これらをす
べてNPNトランジスタに置き換え、トランジス
タ８１，８２をPNPトランジスタに置き換えて
も同様の効果が期待できることは言うまでもな
い。

以上の様に本発明のカレントミラー回路は、コ
レクタ側から入力端子Ｘを介して基準電流が供給
され、エミツタが一方の給電線路に接続された第
１のトランジスタ（前記実施例の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、エミツタが抵抗（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
タと相補型であつて、コレクタ電流が前記第２の
トランジスタのコレクタから供給され、エミツタ
が他方の給電線路に接続された第３のトランジス
タ（同８１に相当）と、ベースが前記第３のトラ
ンジスタのベースに接続され、エミツタが前記他
方の給電線路に接続された前記第３のトランジス
タと同型である第４のトランジスタ（同８２に相
当）と、エミツタが前記第２のトランジスタのエ
ミツタに接続され、ベース電流が前記第４のトラ
ンジスタのコレクタから給電される第５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５
のトランジスタのベースに接続され、エミツタが
前記給電線路に接続された第６のトランジスタ
（同１０に相当）と、ベースが前記第５のトラン
ジスタのベースに接続され、エミツタが前記給電
線路に接続された第７のトランジスタ（同１１に
相当）を備えている。

また、第２図の実施例では前記第５、第６、第
７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５のトランジスタのコレクタにはマイナス
側給電線路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では第２
のトランジスタのコレクタ電流を相補型の第３お
よび第４のトランジスタを介して、前記第４のト
ランジスタのコレクタ電流として供給し、該コレ
クタ電流を少くとも第５のトランジスタのベース
電流として供給する様に構成しているので、きわ
めて低い電源電圧のもとで動作し、発振しにく
く、かつ、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
ができるなど大なる効果を有ずる。

【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図およ
び第３図はそれぞれ本発明の実施例にかかるカレ
ントミラー回路の回路結線図である。 １……第１のトランジスタ、２……第２のトラ
ンジスタ、３，４，５……トランジスタ、６，
７，１２，１３……抵抗、８１……第３のトラン
ジスタ、８２……第４のトランジスタ、９……第
５のトランジスタ、１０……第６のトランジス
タ、１１……第７のトランジスタ、Ａ……プラス
側給電端子、ａ……プラス側給電線路、ｂ……マ
イナス側給電線路、Ｘ……入力端子、Y₁，Y₂，
Y₃……出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コレクタ側から基準電流が供給され、ベース
   とコレクタが接続されて、エミツタが一方の給電
   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のトランジスタのベースに接続され、
   エミツ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
   トランジスタの相補型であつて、コレクタ電流が
   前記第２のトランジスタのコレクタから供給さ
   れ、ベースとコレクタが接続されて、エミツタが
   他方の給電線路に接続された第３のトランジスタ
   と、該第３のトランジスタと同型であつて、ベー
   スが前記第３のトランジスタのベースに接続さ
   れ、エミツタが前記他方の給電線路に接続された
   第４のトランジスタと、エミツタが前記第２のト
   ランジスタのエミツタに接続され、ベース電流が
   前記第４のトランジスタのコレクタから給電され
   る第５のトランジスタを備え、前記第５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 コレクタ側から基準電流が供給され、ベース
   とコレクタが接続されて、エミツタが一方の給電
   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のトランジスタのベースに接続され、
   エミツ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つて、コレクタ電流が
   前記第２のトランジスタのコレクタから供給さ
   れ、ベースとコレクタが接続されて、エミツタが
   他方の給電線路に接続された第３のトランジスタ
   と、該第３のトランジスタと同型であつて、ベー
   スが前記第３のトランジスタのベースに接続さ
   れ、エミツタが前記他方の給電線路に接続された
   第４のトランジスタと、エミツタが前記第２のト
   ランジスタのエミツタに接続され、ベース電流が
   前記第４のトランジスタのコレクタから給電され
   る第５のトランジスタと、ベースが前記第５のト
   ランジスタのベースに接続され、エミツタが前記
   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５のトランジスタのコレクタには前記
   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。