カレントミラー
出力トランジスタの抵抗を高くするには、VDG ≥ 0 Vが必要である(こちらの書籍も参照のこと)。出力トランジスタがVDG = 0 Vを満たし、電流を出力している状態においては、これはミラー動作を行える最低出力電圧、つまり許容電圧がVOUT = VCV = VGSを満たすことを意味する。したがって、逆関数fを用いることで、以下を得る。
V C V = V G S ( for I D at V D G = 0 V ) = f − 1 ( I D ) ( with V D G = 0 ) {\displaystyle V_{\rm {CV}}=V_{\rm {GS}}({\text{for}}\ I_{\rm {D}}\ {\text{at}}\ V_{\rm {DG}}=0V)=f^{-1}(I_{\rm {D}})\ ({\text{with}}\ V_{\rm {DG}}=0)}
Shichman-Hodgesモデルにおいては、fは平方根の関数として近似することができる。
ソースから電流IXが流れ込んだ時のグラウンドまでの電圧降下の大きさは、キルヒホッフの法則より以下で与えられる。
V X = ( I X + β I b ) r o + ( I X − I b ) R E {\displaystyle V_{X}=(I_{X}+\beta I_{\rm {b}})r_{\rm {o}}+(I_{X}-I_{\rm {b}})R_{\rm {E}}}
Ibを代入し、式変形を行うことで、出力抵抗Routは以下のようになる。
R out = V X I X = r o ( 1 + β R E R E + r π A v + 1 ) + R E ‖ r π A v + 1 {\displaystyle R_{\text{out}}={\frac {V_{X}}{I_{X}}}=r_{\rm {o}}\left(1+\beta {\frac {R_{\rm {E}}}{R_{\rm {E}}+{\frac {r_{\pi }}{A_{v}+1}}}}\right)+R_{\rm {E}}\|{\frac {r_{\pi }}{A_{v}+1}}}
カレントミラー回路を特徴づけるものとしては、以下の3つの特性がある。
一つ目は、伝達比(電流増幅回路の場合)あるいは出力電流強度(定電流源の場合)である。
二つ目は、出力電流が負荷に対してどの程度変動するかを決定する交流出力抵抗である。
三つ目は、正常動作をするのに必要なミラー出力部における最低電圧降下である。この最低電圧は、ミラー回路の出力トランジスタがアクティブ動作を保つのに必要な電圧である。ミラー回路が正常動作する電圧範囲を許容範囲(コンプライアンス範囲)と呼び、回路が正常/不良動作をするその境界の電圧を許容電圧(コンプライアンス電圧)と呼ぶ。ミラー回路は、温度変化に対する安定性などのたくさんの二次的な性能を決める要因がある。