(57)【要約】【課題】適切なベース電流補償を行う。【解決手段】一対のトランジスタ１０，１２からなり、両ベース間が接続され、一方側のトランジスタ１０のコレクタベース間が短絡され、この一方側のトランジスタ１２に流れる電流に対応した電流を他方側に流すカレントミラー回路を有する。このカレント回路からの電流をそれぞれ供給される一対の差動トランジスタ２０，２６を含む差動増幅回路を含むとともに、一対のコントロール電流に応じたベース電流を前記増幅回路の差動トランジスタのベースにそれぞれ供給するカレントマルチプライヤ回路を含む。そして、このカレントマルチプライヤ回路の一方のコントロール電流にカレントミラー回路におけるベース電流の差に相当する補償電流を加算する。【選択図】図２
2009111866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のトランジスタからなり、両ベース間が接続され、一方側のトランジスタのコレクタベース間が短絡され、この一方側のトランジスタに流れる電流に対応した電流を他方側に流したカレントミラー回路と、
このカレント回路からの電流をそれぞれ供給される一対の差動トランジスタを含む差動増幅回路と、
一対のコントロール電流を有しこの一対のコントロール電流に応じたベース電流を前記増幅回路の差動トランジスタのベースに供給するカレントマルチプライヤ回路と、
このカレントマルチプライヤ回路の一方のコントロール電流に、前記カレントミラー回路におけるベース電流の差に相当する補償電流を加算する補償電流供給回路と、
を含むことを特徴とするベース電流補償回路。
【請求項２】
請求項１に記載のベース電流補償回路であって、
前記カレントミラー回路の一対のトランジスタはＰＮＰトランジスタであり、
前記補償電流供給回路は、前記コントロール電流の２倍の電流を流すＰＮＰの補償トランジスタを有し、この補償トランジスタのベース電流を前記カレントマルチプライヤ回路のコントロール電流に加算することを特徴とするベース電流補償回路。
【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おけるベース電流の影響を補償するベース電流補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力電流により、フィルタの中心周波数（ｆｏ）を自由に可変できる回路としてバイクァッドフィルタが知られている。このバイクァッドにおいては、コンダクタンスアンプが使用され、このコンダクタンスアンプｇｍを可変とすることで、フィルタの入力電流を変更して中心周波数ｆ０を制御している。
【０００３】
ここで、コンダクタンスアンプでは、その回路の一部としてカレントミラー回路が用いる場合が多い。このカレントミラー回路は、ベース電流に応じた誤差が生じることが知られており、これを改善する回路も知られている。基本的なカレントミラー回路では、コレクタベース間を短絡するが、ここにトランジスタを配置し、ベース電流による誤差を１／ｈｆｅ（トランジスタの増幅率）にする回路が広く利用されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０７５８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１２９２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のように、カレントミラー回路にベース電流補償用のトランジスタを追加すると、この追加のトランジスタにおける電圧降下分を見込まなければならず、ダイナミックレンジが狭くなるという問題がある。また、バイクァッドフィルタにおいては、追加のトランジスタがあるために回路が発振してしまう可能性が高くなる。さらに、フィルタのＱをあげるには、追加のトランジスタがない方がよい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一対のトランジスタからなり、両ベース間が接続され、一方側のトランジスタのコレクタベース間が短絡され、この一方側のトランジスタに流れる電流に対応した電流を他方側に流すカレントミラー回路と、このカレント回路からの電流をそれぞれ供給される一対の差動トランジスタを含む差動増幅回路と、一対のコントロール電流を有しこの一対のコントロール電流に応じたベース電流を前記増幅回路の差動トランジスタのベースに供給するカレントマルチプライヤ回路と、このカレントマルチプライヤ回路の一方のコントロール電流に、前記カレントミラー回路におけるベース電流の差に相当する補償電流を加算する補償電流供給回路と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、前記カレントミラー回路の一対のトランジスタはＰＮＰトランジスタであり、前記補償電流供給回路は、前記コントロール電流の２倍の電流を流すＰＮＰの補償トランジスタを有し、この補償トランジスタのベース電流を前記カレントマルチプライヤ回路のコントロール電流に加算することが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明によれば、補償電流供給回路を設け、ここから補償電流をカレントマルチプライヤ回路に供給することで、カレントミラー回路におけるベース電流に起因する誤差を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１０】
「基本形態」
通常バイクァッドフィルタは、コンデンサ、コンダクタンスアンプ、バッファなどによって構成される。図１にバイクァッドフィルタのダブルバランス型コンダクタンスアンプの構成を示す。ダブルバランス型は、Ｄレンジの広いコンダクタンスアンプであり、バイクァッドフィルタによく使用される。
【００１１】
この回路は、固定ｇｍ回路、可変ｇｍ回路、コントロール回路、カレントミラー回路から構成される。
【００１２】
カレントミラー回路は、エミッタが電源Ｖｃｃに接続された一対のＰＮＰトランジスタ１０，１２を有し、トランジスタ１０，１２のベースは共通接続されている。また、ＰＮＰトランジスタ１４が設けられ、このトランジスタ１４のエミッタは、トランジスタ１０，１２のベースに接続され、ベースはトランジスタ１０のコレクタに接続され、コレクタはグランドに接続されている。従って、２つのトランジスタ１０，１２は、カレントミラーとして動作し、両者のエミッタ面積が同一であれば、基本的に同一の電流を流す。また、トランジスタ１０，１２のベース電流は、トランジスタ１４を介しグランドに流れ、トランジスタ１０のコレクタに流れ込むのは、トランジスタ１４のベース電流となる。このため、トランジスタ１０のコレクタベース間を短絡した場合に比べ、ベース電流の誤差は、１／ｈｆｅ（ｈｆｅトランジスタ１４の増幅率）となる。
【００１３】
トランジスタ１０のコレクタには、ＮＰＮトランジスタ１６のコレクタが接続され、このトランジスタ１６のエミッタは電流Ｉ０を流す定電流源ＣＳ１を介しグランドに接続されている。トランジスタ１２のコレクタには、ＮＰＮトランジスタ１８のコレクタが接続され、このトランジスタ１８のエミッタは電流Ioを流す定電流源ＣＳ２を介しグランドに接続されている。そして、このトランジスタ１６，１８のベースに一対の相補的入力信号Ｖｉｎ＋と、Ｖｉｎ−がそれぞれ供給される。
【００１４】
トランジスタ１０のコレクタには、ＮＰＮトランジスタ２０，２２のコレクタが接続され、トランジスタ１２のコレクタには、ＮＰＮトランジスタ２４，２６のコレクタが接続されている。そして、トランジスタ２０，２４のエミッタが共通接続され、トランジスタ２２，２６のエミッタが共通接続されており、これらトランジスタ２０，２４のエミッタには、ＮＰＮトランジスタ２８のコレクタが接続され、このトランジスタ２８のエミッタは電流Ioを流す定電流源ＣＳ３を介しグランドに接続されている。また、トランジスタ２２，２６のエミッタが共通接続され、これらトランジスタ２２，２６のエミッタが共通接続されており、トランジスタ２０，２４のエミッタには、ＮＰＮトランジスタ２８のコレクタが接続され、このトランジスタ２８のエミッタは電流Ioを流す定電流源ＣＳ４を介しグランドに接続されている。また、トランジスタ２８，３０のベースに一対の相補的入力信号Ｖｉｎ＋と、Ｖｉｎ−がそれぞれ供給される。
【００１５】
さらに、トランジスタ１６，１８のエミッタ間は、抵抗値Ｒｅの抵抗Ｒｅ１で接続され、トランジスタ２８，３０のエミッタ間は、別の抵抗値Ｒｅの抵抗Ｒｅ２で接続されている。
【００１６】
従って、トランジスタ１６，１８、抵抗Ｒｅ２が固定ｇｍ回路を構成し、トランジスタ２８，３０、抵抗Ｒｅ１が可変ｇｍ回路を構成する。
【００１７】
また、トランジスタ２０，２６のベースは共通接続され、コレクタベース間が短絡されたＮＰＮトランジスタ３２のコレクタに接続されている。一方、トランジスタ２２，２４のベースが共通接続され、コレクタベース間が短絡されたＮＰＮトランジスタ３４のコレクタに接続されている。また、トランジスタ３２，３４のエミッタは共通接続され、電源Ｖ０を介しグランドに接続されている。そして、トランジスタ３２，３４には、基本的には、両者とも電流Ｉが流れるように設定されている。このトランジスタ３２，３４電流Ｉを変更することで、可変ｇｍ回路のｇｍを調整することができる。トランジスタ３２，３４および電源Ｖ０を有し、電流Ｉを流しこれをトランジスタ２０，２２，２４，２６のベースを制御する回路がカレントマルチプライヤ回路を構成する。
【００１８】
トランジスタ２０，２２，２４２，２６およびトランジスタ３２，３４電源Ｖ０からなる電流Ｉを流す回路がコントロール回路を構成する。
【００１９】
このような図１の回路の理想的なｇｍ（Ｇｍと記す）は以下のようになる。
Gm＝[２／｛（２Vt／Io）+Re｝]+[ [２／｛（２Vt／Io）+Re｝]*C]・・・（１）
なお、C：コントロール係数(コントロール回路によりコントロールする量)、Vt：熱電圧である。また、＾２は、二乗を示す。
ここで（１）式は、Ｃ＝０の場合に、
Gm＝２／｛（２Vt／Io）+Re｝・・・（２）
となる。
【００２０】
しかし、図１のミラー回路部分のミラー比は、式（３）のようになる。
ミラー比＝１：［１−｛２／（hfe＾２｝］・・・（３）
なお、hfe：順方向電流利得である。
【００２１】
このため、式（３）から、図１の回路のｇｍは以下のようになる。
gm＝[［２−｛２／（hfe＾２）｝］／｛（２Vt／Io）+Re｝]
+[[［２−｛２／（hfe＾２）｝］／｛（２Vt／Io）+Re｝]*C]・・・（４）
ここで（４）式は、Ｃ＝０の場合に、
gm＝[２−｛２／（hfe＾２）｝]／｛（２Vt／Io）+Re｝・・・（５）
となる。
式（５）に式（２）を代入すると
gm=Gm*[１−｛１／（hfe＾２）｝]・・・（６）
となる。
【００２２】
このような図１の回路ではカレントミラー回路において、トランジスタ１４を有しており、上述したような問題点がある。
【００２３】
「実施形態」
本実施形態では、カレントミラー回路を図２にのような構成にする。すなわち、トランジスタ１４を削除し、トランジスタ１０のコレクタベース間を短絡する。そして、コントロール回路のトランジスタ３４のコレクタにＰＮＰトランジスタ３６のベースを接続する。このトランジスタ３６のエミッタは、グランドに接続され、エミッタは電流２Ｉを流す定電流源ＣＳ５を介し電源Ｖｃｃに接続されている。
【００２４】
このように、トランジスタ１０のコレクタベース間を短絡した場合は、ミラー比は以下のようになる。
ミラー比＝１：｛１−（２／hfe）｝・・・（７）
この式（７）から、図２の回路のｇｍは以下のようになる。
gm＝｛２−（２／hfe）｝／｛（２Vt／Io）+Re｝
+[[｛２−（２／hfe）｝／｛（２Vt／Io）+Re｝]*C]・・・（８）
ここで、式（２）を代入すると、次のようになる。
gm＝Gm−（Gm／hfe）+[｛Gm−（Gm／hfe）｝*C]・・・（９）
【００２５】
図２の回路のミラー比を改善するためには、コントロールがセンタ、すなわちトランジスタ３２，３４に流れる電流がともにＩである場合に式（２）＝式（９）となるようにＣにオフセットを持たせておけば良い。このため、Co：コントロールセンタの場合のコントロール係数は、次のようになる。
Co＝１／（hfe−1）・・・（１０）
【００２６】
図１、２において、コントロール回路は、トランジスタ３２，３４を含むカレントマルチプライヤを用いている。このため、Ｃは次のように表される。
C＝i／（２I）
ここで、i：電流変化量である。
コントロールがセンタの場合は、
Co＝i／（２I）・・・（１１）
となる。
式（１０）に式（１１）を代入すると、
i＝（２I）／（hfe−１）・・・（１２）
となる。
通常、hfeは１よりも十分大きい値をとるので、
i＝（２I）／hfe・・・（１３）
となる。
【００２７】
本実施形態では、トランジスタ３６のベース電流としてi＝（２I）／hfeの電流が、トランジスタ３６からトランジスタ３４に流れる。従って、上述したオフセットをトランジスタ３６によって達成することができる。
【００２８】
ここで、式（９）・（１１）・（１３）を用いて図２の回路のｇｍを計算すると、
gm＝Gm*[１−｛１／（hfe＾２）｝]・・・（１４）
となり、式（６）で示した図１の回路のｇｍに一致する。
【００２９】
よって、ミラー回路を図２のような回路構成にし、図２に示すようなベース電流補償回路を付加することで、図１の回路の問題点を解決し、さらにＰＮＰ−Ｔｒの製造上のバラツキの回路への影響が図１と同じにできる。
【００３０】
また、トランスコンダクタンスを構成している電流Ｉｏとは無関係の電流Ｉによりベース電流を補償するために、回路の安定度が高い。
【００３１】
なお、図１および図２のアンプの出力は、トランジスタ１０または１２のコレクタ側であり、例えばトランジスタ１２のコレクタ側である。そして、トランジスタ３２，３４に供給する電流ＩをＩ＋ｉ、Ｉ−ｉのように、任意に変更することで、可変ｇｍ回路のＧｍを変更してバイクァッドフィルタの特性を変更することができる。
【００３２】
なお、図３に一般的なカレントマルチプライヤ回路の構成を示す。この回路の出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２は以下のようになる。
Iout1＝（Io／２）+[（Io／２I）*i]
Iout2＝（Io／２）−[（Io／２I）*i]
【００３３】
このように、電流ｉを制御することによって、Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】基本形態の構成を示す回路図である。
【図２】実施形態の構成を示す回路図である。
【図３】カレントマルチプライヤ回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０〜３６  トランジスタ、ＣＳ１〜ＣＳ５  定電流源、Ｒｅ１，Ｒｅ２  抵抗。
【図１】
2009111866.tif 000003
【図２】
2009111866.tif 000004
【図３】
2009111866.tif 000005