(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第三のトランジスタのエミッター及び第四のトランジスタのエミッターを第一の電流源に接続し、前記第三或いは第四のトランジスタのベースを入力とし、前記第三或いは第四のトランジスタのうちの一方のコレクタだけを出力とする差動増幅回路において、第二のトランジスタのコレクタを前記第一の電流源とするカレントミラー回路は、
第一のトランジスタのコレクタに第二の電流源を接続し、前記第一のトランジスタのコレクタとベースとの間に第一の抵抗と第二の抵抗を直列に接続し、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗の接続点と第二のトランジスタのベースとの間に第三の抵抗を接続するとともに前記第二のトランジスタのベースとグランド間にコンデンサを接続し、
前記第一の抵抗と前記第三の抵抗と前記コンデンサで決まる時定数により前記第二の電流源で発生する雑音を除去するとともに、前記第一の抵抗と前記第三の抵抗の抵抗値の割り振りを変えることにより前記差動増幅回路の第一の電流源としての温度特性を調整できる構成としたカレントミラー回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に電流源から発生する雑音を除去することを目的とした半導体集積回路におけるカレントミラー回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路（以下ＩＣと呼ぶ）においてはカレントミラー回路を電流源に用いた差動増幅回路がよく用いられている。
【０００３】
図４に従来のカレントミラー回路の構成を示す。図４において、１は電源、２は電流源、３は第一のトランジスタ、４は雑音除去用のコンデンサ、５は第二のトランジスタ、６及び７は第三及び第四のトランジスタ、８及び９は負荷抵抗、１０及び１１は入力端子、１２は出力端子である。第一のトランジスタ３及び第二のトランジスタ５で構成される回路がカレントミラー回路であり、電流源２により供給される電流と同じ大きさの電流が第二のトランジスタ５のコレクタに流れる。すなわち等価的に第二のトランジスタ５の代りに電流源２が接続されていると考えることができる。第三のトランジスタ６及び第四のトランジスタ７で差動増幅回路を構成している。コンデンサ４は電流源２から発生する雑音を除去するためのコンデンサである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のカレントミラー回路では、電流源２から見た第一のトランジスタ３のコレクタ側のインピーダンスはたかだか数kオームの値しかない。そのため電流源２から発生する雑音を除去するためには第一のトランジスタ３のコレクタ側のインピーダンスである数kオームよりも十分小さなインピーダンスになるようコンデンサ４の値を大きくしなければならない。第三のトランジスタ６及び第四のトランジスタ７により構成される差動増幅回路の動作周波数が無線機の受信回路に用いられる中間周波数４５０kHzのような比較的低い周波数の場合コンデンサ４の値は１０００pFのように大きな値になってしまう。１０００pFのような大きな値はＩＣの中に内蔵することは不可能であり、コンデンサ４はＩＣの外に出さざるを得なかった。そのため、(1)コンデンサ４を取り付けるためにＩＣのピンが必要になり、ＩＣパッケージが大きくなる(2)外付けにコンデンサ４が必要であることからコストアップ及び形状が大きくなるという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、第三のトランジスタのエミッター及び第四のトランジスタのエミッターを第一の電流源に接続し、前記第三或いは第四のトランジスタのベースを入力とし、前記第三或いは第四のトランジスタのうちの一方のコレクタだけを出力とする差動増幅回路において、第二のトランジスタのコレクタを前記第一の電流源とするカレントミラー回路は、第一のトランジスタのコレクタに第二の電流源を接続し、前記第一のトランジスタのコレクタとベースとの間に第一の抵抗と第二の抵抗を直列に接続し、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗の接続点と第二のトランジスタのベースとの間に第三の抵抗を接続するとともに前記第二のトランジスタのベースとグランド間にコンデンサを接続し、前記第一の抵抗と前記第三の抵抗と前記コンデンサで決まる時定数により前記第二の電流源で発生する雑音を除去するとともに、前記第一の抵抗と前記第三の抵抗の抵抗値の割り振りを変えることにより前記差動増幅回路の第一の電流源としての温度特性を調整できるようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、第三のトランジスタのエミッター及び第四のトランジスタのエミッターを第一の電流源に接続し、前記第三或いは第四のトランジスタのベースを入力とし、前記第三或いは第四のトランジスタのうちの一方のコレクタだけを出力とする差動増幅回路において、第二のトランジスタのコレクタを前記第一の電流源とするカレントミラー回路は、第一のトランジスタのコレクタに第二の電流源を接続し、前記第一のトランジスタのコレクタとベースとの間に第一の抵抗と第二の抵抗を直列に接続し、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗の接続点と第二のトランジスタのベースとの間に第三の抵抗を接続するとともに第二のトランジスタのベースとグランド間にコンデンサを接続し、前記第一の抵抗と前記第三の抵抗と前記コンデンサで決まる時定数により前記第二の電流源で発生する雑音を除去するとともに前記第一の抵抗と前記第三の抵抗の抵抗値の割り振りを変えることにより前記差動増幅回路の第一の電流源としての温度特性を調整できる構成としている。そして、差動増幅回路の片方の出力からのみ信号を取り出した場合であっても、雑音の少ない増幅回路を実現できるとともに電流の温度特性の最適設計を行うことができる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のカレントミラー回路の回路図である。
【００１２】
図１において、１は電源、２は電流源、３は第一のトランジスタ、４は雑音除去用のコンデンサ、５は第二のトランジスタ、６及び７は第三及び第四のトランジスタ、８及び９は負荷抵抗、１０及び１１は入力端子、１２は出力端子である。１３はコンデンサ４から見た第一のトランジスタ３側のインピーダンスをあげるための抵抗である。第一のトランジスタ３及び第二のトランジスタ５で構成される回路がカレントミラー回路であり、電流源２により供給される電流と同じ大きさの電流が第二のトランジスタ５のコレクタに流れる。すなわち等価的に第二のトランジスタ５の代りに電流源２が接続されていると考えることができる。第三のトランジスタ６及び第四のトランジスタ７で差動増幅回路を構成している。
【００１３】
第一のトランジスタ３のコレクタに流れる電流は第一のトランジスタ３のベース電流のｈfe倍である。ｈfeを１００とすると第二のトランジスタ５に流れるベース電流を考慮しても抵抗１３には電流源２の電流の１／５０しか流れない。よって抵抗１３は大きな値にすることができる。電流源２で発生した雑音は抵抗１３を介して第一のトランジスタ３のベース電流を変化させようとする。
【００１４】
しかしながら抵抗１３とコンデンサ４で決まる時定数により雑音は除去され第一のトランジスタ３のベース電流は変化しない。そのため、第一のトランジスタのコレクタに流れる電流は雑音の影響がなく一定である。そして第二のトランジスタ５のコレクタに流れる電流も雑音のない電流となる。第三のトランジスタ６及び第四のトランジスタ７で構成される差動増幅回路の出力１２は差動出力として取り出していないため、第二のトランジスタ５に流れる電流に雑音があると出力１２に前記雑音が増幅されて出てきてしまう。
【００１５】
しかしながら上記説明のごとく、第二のトランジスタ５を流れる電流に雑音は発生していないため出力１２には雑音が生じない。電流源２の電流を１００μAとすると抵抗１３に流れる電流は２μAであり、抵抗１３の値を１００kオームとしても抵抗１３による電圧降下はたかだか０．２Vであり問題ないレベルである。よって抵抗１３を１００kオームのような大きな値にすることができる。差動増幅回路の動作周波数を４５０kHzとするとコンデンサ４の値が３０pFの場合でコンデンサ４のインピーダンスは約１０kオームとなる。よってコンデンサ４の値を３０pF程度にすれば電流源２で発生する雑音を１／１０に削減できる。そして３０pFは十分ＩＣに内蔵できる大きさの値である。
【００１６】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２のカレントミラー回路の回路図である。
【００１７】
図２において図１と同じ機能部品には同じ番号を付与している。図１と異なる点は、抵抗１３の代りに抵抗１４と抵抗１５を用いている点である。本実施例では第一のトランジスタ３のコレクタに流れる電流には電流源２で発生した雑音が乗っている。しかしながら抵抗１５とコンデンサ４で決まる時定数により第二のトランジスタ５のベース電流の雑音は除去される。そのため第二のトランジスタ５のコレクタ電流は雑音のない電流となる。
【００１８】
また実施例１の場合と同様の条件とすると、抵抗１４及び抵抗１５にはそれぞれ１μAづつ流れる。そして抵抗１４と抵抗１５は同じ大きさに選ばれる。実施例１の場合と同様抵抗での電圧降下を０．２Vまで許すとすると抵抗１４及び抵抗１５はそれぞれ２００kオームにすることができる。よってコンデンサ４が１５pFで実施例１と同じ雑音除去効果を得ることができる。もちろんＩＣに内蔵可能な値である。
【００１９】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３のカレントミラー回路の回路図である。
【００２０】
図３において図１あるいは図２と同じ機能部品には同じ番号を付与している。図１あるいは図２と異なる点は、抵抗１３、抵抗１４、抵抗１５と３つの抵抗を用いている点である。抵抗１４及び抵抗１５を大きくするとカレントミラー特性が悪化し、第二のトランジスタ５のコレクタを流れる電流の温度変化が大きくなる。しかしながら抵抗１４及び抵抗１５に流れる電流は抵抗１３に流れる電流の半分であるため、抵抗による電圧降下は抵抗１４及び抵抗１５の方が小さい。
【００２１】
すなわち同じ電圧降下を許容した場合、抵抗１４及び抵抗１５を大きくした方が雑音除去の効果が大きくなる。本実施例は第二のトランジスタ５のコレクタ電流の温度変化が許容できる範囲で抵抗１４及び抵抗１５を大きくし、残りの電圧降下分を抵抗１３に割り当てることにより雑音除去効果と電流の温度特性の最適設計を行うことができる。
【００２２】
また、抵抗１３と抵抗１５との接続点にコンデンサを追加することによりさらに雑音除去効果を増大させることができる。もちろんコンデンサ４及び抵抗１３と抵抗１５との接続点に追加するコンデンサは１５pF〜３０pF程度であり、ＩＣに内蔵可能である。
【００２３】
実施例１〜実施例３で示すカレントミラー回路は出力を差動出力として取り出さない差動増幅回路の電流源として使う場合、特に雑音除去という点で有益である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第二のトランジスタのコレクタに第三のトランジスタのエミッター及び第四のトランジスタのエミッターを接続し、前記第三あるいは第四のトランジスタのベースを入力とし、前記第三あるいは第四のトランジスタのコレクタを出力とした差動増幅回路の電流源としているため、差動増幅回路の片方の出力からのみ信号を取り出した場合であっても、雑音の少ない増幅回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のカレントミラー回路の電気回路図
【図２】本発明の実施例２のカレントミラー回路の電気回路図
【図３】本発明の実施例３のカレントミラー回路の電気回路図
【図４】従来のカレントミラー回路の電気回路図
【符号の説明】
２  電流源
３  第一のトランジスタ
４  コンデンサ
５  第二のトランジスタ
６  第三のトランジスタ
７  第四のトランジスタ
８、９  負荷抵抗
１０、１１  差動増幅回路の差動入力端子
１２  差動増幅回路の出力端子
１３、１４、１５  抵抗
【図１】
0003846055.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003846055.tif 000004
【図４】
0003846055.tif 000005