(57)【要約】【課題】カレントミラー回路において、目的とするカットオフ周波数によって高周波ノイズを除去する場合と、ローパスフィルタをスルーする場合を高速に切り替える回路を提供する。【解決手段】カレントミラーを構成する入力トランジスタと出力トランジスタの制御電極の間に、電圧フォロワを介して抵抗と容量で構成されるローパスフィルタを接続し、ローパスフィルタをスルーする場合と通す場合を選択するためのトランジスタによるスイッチを接続する。このことによって、入力負荷の影響を受けないローパスフィルタを構成する事ができ、ローパスフィルタによって高周波ノイズを除去する場合とローパスフィルタをスルーする場合とを高速で切り替える事が出来る。【選択図】図１
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【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トランジスタの制御電極と、出力トランジスタの制御電極の間に、
第１の入力端子が前記入力トランジスタの制御電極に接続され、出力端子と第２の入力端子が接続された電圧フォロワを備え、
一方の端子が前記電圧フォロワの出力端子に接続された抵抗と、
前記抵抗のもう一方の端子と前記出力トランジスタの制御電極の間に電流経路をなすように接続され、制御電極に外部からの二値制御信号が入力される第１のスイッチングトランジスタと、
前記第１のスイッチングトランジスタの電流入出力端子と前記抵抗の端子の間に一方の端子を接続し、もう一方の端子が接地されたコンデンサと、
前記入力トランジスタと前記出力トランジスタの制御端子の間に電流経路をなすように接続され、制御電極に外部からの二値制御信号が入力される第２のスイッチングトランジスタを有する事を特徴とするカレントミラー回路。
【請求項２】
請求項１に記載のカレントミラー回路において、第１のスイッチングトランジスタと、第２のスイッチングトランジスタの導通状態とを互いに相反するように制御信号を入力する事を特徴とするカレントミラー回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路に関し、特にローパスフィルタを用いてノイズなどの高周波成分を除去する場合と、ローパスフィルタをスルーする場合とを高速で切り替え可能なカレントミラー回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路において、定電流を供給する回路としてカレントミラー回路が広く用いられている。図５にＮチャネルMOSトランジスタを用いた基本的なカレントミラー回路を示す。
【０００３】
このカレントミラー回路では入力トランジスタＱ５１のソースが接地され、ゲートとドレインが接続されたダイオード結合をなしているので、飽和領域で動作している。そして、そのドレイン−ソース間には、
Ｉｄｓ＝Ｋ＊（Ｗ／Ｌ）＊（Ｖｇｓ−Ｖｔ）2
で表される電流が流れる。ここで、Ｋはデバイスに依存する定数、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｖｇｓはゲート・ソース間電圧、Ｖｔはしきい値電圧である。また、上式ではアーリ効果は無視している。
【０００４】
ここで、出力トランジスタＱ５２のゲートは入力トランジスタのゲートと接続されているため、ゲート・ソース間には入力トランジスタＱ５１と同じＶｇｓがかかり、入力トランジスタとＫ，Ｗ，Ｌが等しい場合、出力トランジスタにも同じＩｄｓが流れる事になる。また、入力トランジスタと出力トランジスタのＷ／Ｌの比を調節する事で、入力電流に比例した電流を出力トランジスタＱ５２に流す事ができる。
【０００５】
このカレントミラー回路において、入力負荷からノイズが混入した場合、入力トランジスタと出力トランジスタのゲート電位が揺れ、そのためＶｇｓがノイズによって変化し、出力電流にもノイズがのる事になってしまう。
【０００６】
以下、図６を参照しながら、特公平７−３６４６号公報に示されており、バイポーラトランジスタを用いたカレントミラー回路のノイズを除去する方法について説明する。
【０００７】
この回路では、バイアス電圧源６１と出力トランジスタＱ６２のベースとの間に直列に第一の抵抗Ｒ６１を接続し、かつ前記第一の抵抗Ｒ６１と前記出力トランジスタＱ６２のベースとの間に一端が接地されたコンデンサＣ６１を接続し、かつ前記第一の抵抗Ｒ６１と前記入力トランジスタＱ６１のベースとの間に前記第一の抵抗Ｒ６１との抵抗比が前記エミッタ面積の比と実質的に同一比になる第二の抵抗Ｒ６２を接続している。ここで、前記第一の抵抗Ｒ６１とコンデンサＣ６１によってローパスフィルタ６４を形成し、前記バイアス電圧源６１からの高周波ノイズを除去している。
【特許文献１】特公平７−３６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこの場合、抵抗Ｒ６１と入力負荷Ｒ６５は直列に接続されており、カットオフ周波数が抵抗Ｒ６１と容量Ｃ６１で決まる値とずれを生じる事になる。
【０００９】
さらに入力電流を任意に変化させ、それに対し出力電流が高速で応答する必要がある場合でもローパスフィルタが常に動作するため、カットオフ周波数よりも高速に応答させる事ができない。
【００１０】
前記に鑑み、本発明は入力側の負荷の影響を無くし、目的とするカットオフ周波数を抵抗と容量で設定する事ができるローパスフィルタを有し、さらにローパスフィルタをスルーする場合とを高速に切り替え可能なカレントミラー回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明はカレントミラー回路において、入力トランジスタの制御電極と、出力トランジスタの制御電極の間に、第１の入力端子が前記入力トランジスタの制御電極に接続され、出力端子と第２の入力端子が接続された電圧フォロワと、一方の端子が前記電圧フォロワの出力端子に接続された抵抗と、前記抵抗のもう一方の端子と前記出力トランジスタの制御電極の間に電流経路をなすように接続され、制御電極に外部からの二値制御信号が入力される第１のスイッチングトランジスタと、前記第１のスイッチングトランジスタの電流入出力端子と前記抵抗の端子の間に一方の端子を接続し、もう一方の端子が接地されたコンデンサと、前記入力トランジスタと前記出力トランジスタの制御端子の間に電流経路をなすように接続され、制御電極に外部からの二値制御信号が入力される第２のスイッチングトランジスタを有する事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るカレントミラー回路は、入力負荷の影響を無くし、ノイズなどの高周波成分を除去するローパスフィルタのカットオフ周波数を抵抗と容量で設定する事ができ、またスイッチによってローパスフィルタをスルーさせる事も可能である。
【００１３】
また、ローパスフィルタをスルーしている状態でもコンデンサは充電されているため、ローパスフィルタを通す場合とスルーさせる場合の切り替えにおいて、ＲＣの時定数に無関係に高速切り替えが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るカレントミラー回路について、図１を参照しながら説明する。
【００１５】
ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１１（以下ＮｃｈＭＯＳトランジスタ）はドレインとゲートが接続され、カレントミラー回路において入力トランジスタとして動作している。この入力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートに第１の入力を接続し、第２の入力と出力を接続した電圧フォロワ１３を接続する。なお、電圧フォロワの入力インピーダンスは高く、出力インピーダンスは低いものとする。この時、第１と第２の入力端子は仮想接地されているとみなすと同じ電位となり、電圧フォロワの出力は入力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートと同じ電位にバイアスされていることになる。
【００１６】
この電圧フォロワ１３の出力に抵抗Ｒ１１と容量Ｃ１１からなるローパスフィルタ１４を形成すれば、カレントミラーの入力側の負荷は電圧フォロワ１３によってインピーダンス変換されているのでローパスフィルタ１４のカットオフ周波数には影響を及ぼさない。
【００１７】
このため、本発明では目的のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを抵抗Ｒ１１と容量Ｃ１１の時定数ＲＣで形成する事が可能である。
【００１８】
さらに、このローパスフィルタ１４を形成する抵抗Ｒ１１および容量Ｃ１１と出力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートの間に電流経路をなすようにＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１４を接続し、入力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１１のドレイン・ゲートと出力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートの間にも電流経路をなすようにＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１３を接続する。これらのＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１３およびＱ１４はスイッチとして動作し、どちらかの電流経路が導通している時、他方のスイッチは非導通となっている。
【００１９】
スイッチＱ１４がオンしている時は入力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１１と出力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１２の間のローパスフィルタ１４が有効となり、ノイズなどの高周波成分を除去する事ができる。
【００２０】
また、スイッチＱ１３がオンしている時は入力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートと出力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートがスイッチＱ１３を介して接続される事になる。この時はローパスフィルタ１４をスルーする事になり、通常のカレントミラーと同様の動作をする。このため、例えば入力電流が変化し、それに対して出力電流を高速に変化させる必要がある場合にも対応する事が可能である。
【００２１】
さらにスイッチＱ１３がオンし、ローパスフィルタ１４をスルーしている場合でもコンデンサＣ１１は入力ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートと同じ電位にバイアスされている。そのため、ローパスフィルタ１４をスルーしている状態で入力電流を高速で変化させて目的の電流値に設定し、その後スイッチＱ１４をオフし、スイッチＱ１３をオンしてローパスフィルタ１４を有効にした場合でもコンデンサＣ１１を充電する必要が無く、ローパスフィルタをスルーする場合とローパスフィルタがオンする場合を高速で切り替え可能であり、設定した電流値を保ったままでノイズなどの高周波成分を除去するといった事が可能である。
【００２２】
なお、前記実施の形態ではＮｃｈＭＯＳトランジスタを用いているが、ＰｃｈＭＯＳトランジスタを用いた場合でも構成する事ができ、実施の形態を図２に示す。
【００２３】
また、バイポーラトランジスタを用いても同様に構成する事ができ、実施例を図３と図４に示す。バイポーラトランジスタを用いた場合、ベース電流を考慮する必要があるので入力トランジスタＱ３１及びＱ４１のベースと電圧フォロワ３３及び３４の間に抵抗Ｒ３３およびＲ４３を挿入する。この抵抗Ｒ３３及びＲ４３はカレントミラーの入力トランジスタＱ３１及びＱ４１と出力トランジスタＱ３２及びＱ４２のエミッタ面積が１：ｎ（Ｑ３１：Ｑ３２及びＱ４１：Ｑ４２）の時、ローパスフィルタ３４及び４４を構成する抵抗Ｒ３１及びＲ４１とｎ：１（Ｒ３３：Ｒ３１及びＲ４３：Ｒ４１）となるようにし、抵抗による電圧降下が等しくなるようにする必要がある。
【００２４】
抵抗Ｒ３４及びＲ４４はローパスフィルタをスルーする場合に、上記と同様の役割を果たすものであり、抵抗Ｒ３１及びＲ４１と同じ値にするのが望ましい。また、図３及び図４では入力トランジスタＱ３１及びＱ４１のコレクタとベースを抵抗Ｒ３３及びＲ４３を介して接続しているが、ここにカレントミラー回路におけるベース電流の影響を小さくするための、ベースが入力トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ３３及びＲ３４と電圧フォロワ３３及びローパスフィルタ３４の間に接続されるトランジスタを用いた構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上説明したように、本発明は、入力側の負荷の影響を受けないローパスフィルタを有し、高周波成分を除去するためにローパスフィルタを用いる場合とローパスフィルタをスルーする場合とを高速に切り替えるカレントミラー回路において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＮｃｈＭＯＳトランジスタを用いた本発明の一実施形態を示す図
【図２】ＰｃｈＭＯＳトランジスタを用いた本発明の一実施形態を示す図
【図３】ＮＰＮトランジスタを用いた本発明の一実施形態を示す図
【図４】ＰＮＰトランジスタを用いた本発明の一実施形態を示す図
【図５】ＮｃｈＭＯＳトランジスタを用いた基本的なカレンミラー回路を示す図
【図６】従来のバイポーラトランジスタを用いた例を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１１，２１，３１，４１，５１  電流源
６１  バイアス電圧源
１２，２２，３２，４２  入力端子
１３，２３，３３，４３  電圧フォロワ
１４，２４，３４，４４，６４  ローパスフィルタ
１５，２５，３５，４５  インバータ
１６，２６，３６，４６，５６，６６  出力端子
Ｑ１１〜Ｑ６２  トランジスタ
Ｒ１１〜Ｒ６５  抵抗
Ｃ１１〜Ｃ６１  容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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