(57)【要約】【課題】低電源電圧で動作することが可能なカレントミラー回路を実現すること。【解決手段】カレントミラー回路において、入力側トランジスタの電流と等しい２つの電流を出力するカレントミラー部と、前記カレントミラー部から出力された一方の電流を増幅させて補償電流に変換し前記補償電流を前記カレントミラー部から出力された他方の電流に重畳させるベース電流補償部とを設ける。【選択図】                    図１
2008022297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カレントミラー回路において、
入力側トランジスタの電流と等しい２つの電流を出力するカレントミラー部と、
前記カレントミラー部から出力される一方の電流を増幅させて補償電流に変換し前記補償電流を前記カレントミラー部から出力される他方の電流に重畳させるベース電流補償部と
を備えたことを特徴とするカレントミラー回路。
【請求項２】
前記カレントミラー部が、
一端が負の電源電圧に接続される基準電流源と、
コレクタがベース及び前記基準電流源の他端に接続されエミッタが正の電源電圧に接続される第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ッタが正の電源電圧に接続されると共にコレクタから前記他方の電流を出力する第２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ッタは正の電源電圧に接続されると共にコレクタから前記一方の電流を出力する第３のトランジスタと
を備えたことを特徴とする請求項１記載のカレントミラー回路。
【請求項３】
前記ベース電流補償部が、
オペアンプ回路と、
一端が前記オペアンプ回路の非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続され他端が負の電源電圧にそれぞれ接続される第１及び第２の抵抗と、
前記一方の電流がエミッタに供給されベースが前記第２の抵抗の一端に供給されコレクタが負の電源電圧に接続される第１のトランジスタと、
コレクタが第１の抵抗の一端に接続されベースが前記オペアンプ回路の出力端子に接続されエミッタが正の電源電圧に接続される第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタとのエミッタ面積比が１対３でありベースが前記オペアンプ回路の出力端子に接続されエミッタは正の電源電圧に接続されると共にコレクタから出力される前記補償電流を前記他方の電流に重畳させる第３のトランジスタと
を備えたことを特徴とする請求項１記載のカレントミラー回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カレントミラー回路に関し、特に低電源電圧で動作することが可能なカレントミラー回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の低電源電圧で動作することが可能なカレントミラー回路に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−０８３９１１号
【特許文献２】特開２００５−１８４６５４号
【０００４】
図３は低電源電圧で動作する従来のカレントミラー回路の一例を示す回路図である。図３において、１及び４は抵抗、２、５及び６は電気的な特性が等しいトランジスタ、３は電流出力端子、７は基準電流源である。
【０００５】
抵抗１の一端はトランジスタ２のエミッタに接続され、抵抗４の一端はトランジスタ５のエミッタに接続される。
【０００６】
トランジスタ２のベースはトランジスタ５のベースとトランジスタ６のエミッタにそれぞれ接続され、トランジスタ２のコレクタは電流出力端子３に接続される。
【０００７】
トランジスタ５のコレクタはトランジスタ６のベースと基準電流源７の一端にそれぞれ接続される。
【０００８】
また、抵抗１の他端及び抵抗４の他端は図３中”ＶＣＣ”に示す正の電源電圧に接続され、トランジスタ６のコレクタ及び基準電流源７の他端は図３中”ＶＥＥ”に示す負の電源電圧に接続される。
【０００９】
ここで、図３に示す従来例の動作を説明する。図３中”ＶＣＣ”に示す正の電源電圧から抵抗１を介してトランジスタ２のエミッタに流れる電流を”ＩＥ１”とし、抵抗４を介してトランジスタ５のエミッタに流れる電流を”ＩＥ２”とする。
【００１０】
カレントミラー回路は定電流回路の一種であり、入力側トランジスタに流れる電流と同じ向きの電流が鏡に映したように出力側トランジスタに現れ、出力側トランジスタの電流の大きさが入力側トランジスタの電流と等しいもの及び一定の倍率で増幅したものとなる回路である。
【００１１】
また、トランジスタ６のベース電流は図３中”Ｉ２”に示す基準電流源７に流れる電流に与える影響が無視できるほど小さいものとする。さらに説明を簡単にするために、抵抗１及び抵抗４の電気的な特性は等しいものとする。
【００１２】
トランジスタ２及びトランジスタ５はベース同士が接続されているのでベース電位が同じになることから、
ＩＢ１＝ＩＢ２＝ＩＢ・・・（１）
が成り立つ。
【００１３】
トランジスタ２のベース電流を”ＩＢ１”とし、トランジスタ２のコレクタ電流を”ＩＣ１”とすると、図３中”Ｉ１”に示す電流出力端子３に流れる電流は
Ｉ１＝ＩＣ１＝ＩＥ１−ＩＢ１＝ＩＥ１−ＩＢ・・・（２）
となる。
【００１４】
一方、トランジスタ５のベース電流を”ＩＢ２”とし、トランジスタ５のコレクタ電流を”ＩＣ２”とすると、”ＩＣ２”は
ＩＣ２＝ＩＥ２−ＩＢ２＝ＩＥ２−ＩＢ・・・（３）
が成り立つ。
【００１５】
トランジスタ６のベース電流を”ＩＢ３”とすると、図３中”Ｉ２”に示す基準電流源７の出力電流は
Ｉ２＝ＩＣ２＋ＩＢ３＝ＩＥ２−ＩＢ＋ＩＢ３・・・（４）
が成り立つ。
【００１６】
トランジスタ６のベース電流は、図３中”Ｉ２”に示す基準電流源７の出力電流に与える影響が無視できるほど小さい（すなわち”Ｉ２＞＞ＩＢ３”）ことから、式（４）は
Ｉ２＝ＩＣ２＝ＩＥ２−ＩＢ ・・・（５）
となる。
【００１７】
また、抵抗１及び抵抗４の特性が同じものであり”ＩＥ１＝ＩＥ２”となることから式（２）と式（５）は等しくなり、”Ｉ１＝Ｉ２”となる。
【００１８】
この結果、カレントミラー回路において、２つのトランジスタのベース電流を受けて基準電流源にベース電流を重畳させるトランジスタを備えることにより、基準電流源の出力電流とのカレントミラー回路の出力電流の大きさが等しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ここで、図３に示す従来例の動作を図４を用いてより詳細に説明する。図４は従来例の”ＶＣＣ”と” ＶＥＥ”間の電圧を示す図である。トランジスタのベースエミッタ間に生じる電圧を”ＶＢＥ”とする。また、抵抗４における電圧降下は考慮しない。
【００２０】
基準電流源７の両端には図４中”Ｖｍｉｎ”に示す基準電流源７が動作に必要十分な電圧を確保する必要がある。
【００２１】
また、トランジスタ６のエミッタでは、図４中”Ｖｍｉｎ”に示す基準電流源７が動作に必要十分な電圧よりも図４中”ＶＢＥ”に示すベースエミッタ間電圧分だけ電圧が高い。
【００２２】
さらに、トランジスタ５のエミッタでは、図４中”Ｖｍｉｎ”に示す基準電流源７が動作に必要十分な電圧及びトランジスタ６における図４中”ＶＢＥ”に示すベースエミッタ間電圧との和よりも図４中”ＶＢＥ”に示すベースエミッタ間電圧分だけ電圧が高い。
【００２３】
すなわち、図４中”ＶＣＣ― ＶＥＥ”に示す正の電源電圧から負の電源電圧の間では”ＶＢＥ”が２個分と基準電流源７が動作に必要十分な電圧”Ｖｍｉｎ”との和である”２×ＶＢＥ＋Ｖｍｉｎ”分の電源電圧が必要となる。
【００２４】
これによって、図３に示す従来例が動作するためには最低限”２×ＶＢＥ＋Ｖｍｉｎ”以上の電源電圧を必要とし、低電源電圧での回路設計をおこなう際には制約になると言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、低電源電圧で動作することが可能なカレントミラー回路を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
カレントミラー回路において、
入力側トランジスタの電流と等しい２つの電流を出力するカレントミラー部と、前記カレントミラー部から出力される一方の電流を増幅させて補償電流に変換し前記補償電流を前記カレントミラー部から出力される他方の電流に重畳させるベース電流補償部とを備えたことにより、低電源電圧で動作することが可能になる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明であるカレントミラー回路において、
前記カレントミラー部が、一端が負の電源電圧に接続される基準電流源と、コレクタがベース及び前記基準電流源の他端に接続されエミッタが正の電源電圧に接続される第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ッタが正の電源電圧に接続されると共にコレクタから前記他方の電流を出力する第２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ッタは正の電源電圧に接続されると共にコレクタから前記一方の電流を出力する第３のトランジスタとを備えたことにより、低電源電圧で動作することが可能になる。
【００２７】
請求項３記載の発明は、
請求項１記載の発明であるカレントミラー回路において、
前記ベース電流補償部が、オペアンプ回路と、一端が前記オペアンプ回路の非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続され他端が負の電源電圧にそれぞれ接続される第１及び第２の抵抗と、前記一方の電流がエミッタに供給されベースが前記第２の抵抗の一端に供給されコレクタが負の電源電圧に接続される第１のトランジスタと、コレクタが第１の抵抗の一端に接続されベースが前記オペアンプ回路の出力端子に接続されエミッタが正の電源電圧に接続される第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタとのエミッタ面積比が１対３でありベースが前記オペアンプ回路の出力端子に接続されエミッタは正の電源電圧に接続されると共にコレクタから出力される前記補償電流を前記他方の電流に重畳させる第３のトランジスタとを備えたことにより、低電源電圧で動作することが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１、２及び請求項３の発明によれば、入力側トランジスタの電流と等しい２つの電流を出力するカレントミラー部と、カレントミラー部から出力された一方の電流を受けて増幅させて補償電流に変換し前記補償電流をカレントミラー部から出力された他方の電流に重畳するベース電流補償部とを備えることによって、トランジスタが１段構成となって最小限必要な電圧が”ＶＢＥ”１個分となることにより、低電源電圧で動作することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るカレントミラー回路の一実施例を示す構成図である。
【００３０】
図１において、８は基準電流源、９、１０、１１、１２、１６及び１７はトランジスタ、１３及び１５は抵抗、１４はオペアンプ回路、１８は電流出力端子である。
【００３１】
トランジスタ１１、トランジスタ１２、抵抗１３、オペアンプ回路１４、抵抗１５、トランジスタ１６及びトランジスタ１７はベース電流補償部５０を、基準電流源８、トランジスタ９及びトランジスタ１０はカレントミラー部５１をそれぞれ構成している。
【００３２】
また、トランジスタ９、トランジスタ１０及びトランジスタ１１のエミッタ面積は同じであり、トランジスタ１６とトランジスタ１７のエミッタ面積比は１対３である。
【００３３】
トランジスタ９のベースは基準電流源８の他端、トランジスタ９のコレクタ、トランジスタ１０のベース及びトランジスタ１１のベースにそれぞれ接続され、トランジスタ１０のコレクタは電流出力端子１８に接続される。
【００３４】
トランジスタ１１のコレクタはトランジスタ１２のエミッタに接続され、トランジスタ１２のベースは抵抗１３の一端及びオペアンプ回路１４の反転入力端子にそれぞれ接続される。
【００３５】
トランジスタ１６のベースはオペアンプ回路１４の出力端子及びトランジスタ１７のベースに接続され、トランジスタ１６のコレクタはオペアンプ回路１４の非反転入力端子及び抵抗１５の一端にそれぞれ接続される。また、トランジスタ１７のコレクタは電流出力端子１８に接続される。
【００３６】
トランジスタ９、トランジスタ１０、トランジスタ１１、トランジスタ１６及びトランジスタ１７のエミッタは図１中”ＶＣＣ”に示す正の電源電圧に接続される。
【００３７】
基準電流源８の一端、トランジスタ１２のコレクタ、抵抗１３及び抵抗１５の他端は図１中”ＶＥＥ”に示す負の電源電圧に接続される。
【００３８】
ここで、図１に示す実施例の動作を説明する。トランジスタ９、トランジスタ１０及びトランジスタ１１の電気的な特性は等しく、ベース同士が接続されておりベース電位が同じになることから、トランジスタ９、トランジスタ１０及びトランジスタ１１のベース電流はそれぞれ等しくなる。
【００３９】
トランジスタ９、トランジスタ１０及びトランジスタ１１のベース電流を”ＩＢ”とする。ただし、”ＩＢ”は基準電流源８及び電流出力端子１８に流れる電流に与える影響が無視できるほど小さいものである。トランジスタ９のコレクタ電流は、基準電流源９の電流を”Ｉｒｅｆ”とした場合、
Ｉｒｅｆ―３×ＩＢ・・・（５）
となる。また、トランジスタ１０及びトランジスタ１１のコレクタ電流は、式（５）と等しくなる。
【００４０】
トランジスタ１１のコレクタ電流が供給されるトランジスタ１２のベース電流は、トランジスタ１２がトランジスタ９、トランジスタ１０及びトランジスタ１１と電気的な特性が等しい、若しくは、電気的な特性が近いものであるので”ＩＢ “となる。
【００４１】
オペアンプ回路１４は負帰還がかかることによって、オペアンプ回路１４の非反転入力端子及び反転入力端子の電位は等しくなる。
【００４２】
抵抗１３に流れる電流を”Ｉｒ”とした場合、オペアンプ回路１４の反転入力端子へ流れる電流は”ＩＢ−Ｉｒ”となり、抵抗１５に流れる電流は抵抗１３に流れる電流と等しい”Ｉｒ”となる。
【００４３】
さらに、オペアンプ回路１４の非反転入力端子へ流れる電流は”ＩＢ−Ｉｒ”となり、トランジスタ１６のコレクタ電流は”ＩＢ”となる。
【００４４】
また、トランジスタ１６とトランジスタ１７のエミッタ面積は１対３であることによって、トランジスタ１７のコレクタ電流は”３×ＩＢ”となる。
【００４５】
トランジスタ１７のコレクタ電流”３×ＩＢ”はトランジスタ１０のコレクタ電流”Ｉｒｅｆ―３×ＩＢ”と重畳することによって、
（Ｉｒｅｆ−３×ＩＢ）＋３×ＩＢ＝Ｉｒｅｆ・・・（６）
となる。
【００４６】
式（６）からわかるように、トランジスタ１７のコレクタ電流はカレントミラー回路部にて生じる電流変化分である”３×ＩＢ”が相殺されて、基準電流源８の電流”Ｉｒｅｆ”と等しくなる。
【００４７】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いてより詳細に説明する。図２は本発明に係るカレントミラー回路の実施例の”ＶＣＣ”と” ＶＥＥ”間の電圧を示す図である。トランジスタのベースエミッタ間電圧を”ＶＢＥ”とする。
【００４８】
基準電流源８の両端には図２中”Ｖｍｉｎ”に示す基準電流源８が動作に必要十分な電圧を確保する必要がある。
【００４９】
また、トランジスタ９のエミッタでは、図２中”Ｖｍｉｎ”に示す基準電流源８が動作に必要十分な電圧よりも図２中”ＶＢＥ”に示すベースエミッタ間電圧分だけ電圧が高い。
【００５０】
すなわち、図２中”ＶＣＣ― ＶＥＥ”に示す正の電源電圧から負の電源電圧の間では”ＶＢＥ”が１個分と基準電流源８が動作に必要十分な電圧”Ｖｍｉｎ”との和である”ＶＢＥ＋Ｖｍｉｎ”分の電源電圧が必要となる。
【００５１】
これによって、図１に示す実施例が動作するためには最低限”ＶＢＥ＋Ｖｍｉｎ”以上の電源電圧を必要となる。
【００５２】
すなわち、図１に示す実施例はトランジスタが１段構成となることで従来例より”ＶＢＥ”が１個分少ない電圧で動作することが可能になる。
【００５３】
この結果、入力側トランジスタの電流と等しい２つの電流を出力するカレントミラー部と、カレントミラー部から出力される一方の電流を受けて増幅させて補償電流に変換し前記補償電流をカレントミラー部から出力される他方の電流に重畳するベース電流補償部とを備えることによって、トランジスタが１段構成となることで従来例と比べて動作に必要な電圧がＶＢＥ１個分改善されることにより、低電源電圧で動作することが可能になる。
【００５４】
なお、図１等に示す実施例では、トランジスタ９、トランジスタ１０、トランジスタ１１、トランジスタ１６及びトランジスタ１７はＰＮＰ型のトランジスタで構成されているが、特にこれに限定されるものではなく、ＮＰＮ型のトランジスタからなる構成であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るカレントミラー回路の一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明に係るカレントミラー回路の一実施例の”ＶＣＣ”と” ＶＥＥ”間の電圧を示す図である。
【図３】従来のカレントミラー回路の一実施例を示す回路図である。
【図４】従来のカレントミラー回路の一実施例の”ＶＣＣ”と” ＶＥＥ”間の電圧を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、４、１３、１５  抵抗
２、５、６、９、１０、１１、１２、１６、１７  トランジスタ
３、１８  電流出力端子
７、８  基準電流源
１４  オペアンプ回路
５０  ベース電流補償部
５１  カレントミラー部
【図１】
2008022297.tif 000003
【図２】
2008022297.tif 000004
【図３】
2008022297.tif 000005
【図４】
2008022297.tif 000006