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JP2861346B2 - 電流ミラー回路 - Google Patents

電流ミラー回路

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Publication number
JP2861346B2
JP2861346B2 JP2255458A JP25545890A JP2861346B2 JP 2861346 B2 JP2861346 B2 JP 2861346B2 JP 2255458 A JP2255458 A JP 2255458A JP 25545890 A JP25545890 A JP 25545890A JP 2861346 B2 JP2861346 B2 JP 2861346B2
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JP
Japan
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current mirror
mirror element
output
coupled
input
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JP2255458A
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JPH03119814A (ja
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ミッチェル・ジョン・ガイ
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Motorola Solutions Inc
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Motorola Inc
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors
    • G05F3/265—Current mirrors using bipolar transistors only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34—DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343—DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電流ミラーに関する。さらに詳しくは、バ
イポーラ技術において実現できる低電圧電流ミラーに関
する。
（従来の技術） 単一の電流ミラー、たとえば第１図に示す単一電流ミ
ラーは、当業によく知られている。しかし、このような
配列は、精度が不十分である場合が多く、特に、２個の
横型pnpトランジスタ４と６のような低ゲイン素子と共
に用いられるときは、精度が低い。電流ミラー素子２の
出力電流I2の、入力電流I1に対する比率は、以下の式で
与えられる： ただし、βはpnpトランジスタの電流ゲインである。こ
のように、小さなβの値に対しては、電流ミラー素子の
精度は低い。
この問題を解決するために通常用いられる、２種類の
回路10及び20を、第2a図及び第2b図に示す。しかし、こ
れらの回路は、入力ノードにおいて、２つのベース／エ
ミッタ接合が直列になっているという、大きな欠点を持
っている。たとえば、第2a図のトランジスタ12及び14の
ベース／エミッタ接合は、第１図の電流ミラー素子と比
較して、必要な入力電圧が２倍になる。
さらに、第2a図の電流ミラー10は、トランジスタ14
を、トランジスタ12及び16のベース電流によってのみバ
イアスさせているので、電流ミラー10はスルー・レート
（slew−rate）の問題が起きる。
（発明の概要） 本発明の目的は、上記の欠点を克服する改良された電
流ミラーを提供することである。
本発明に従った電流ミラー回路は以下の要素から構成
される。
入力ノード； 第１半導体型の第１の電流ミラー素子であって、前記
入力ノードに結合された入力と、出力とを有する第１電
流ミラー素子； 第２の半導体型の第２の電流ミラー素子であって、前
記第１電流ミラー素子の前記出力に結合された入力と、
出力とを有する第２電流ミラー素子； 前記第１半導体型の第３電流ミラー素子であって、前
記第２電流ミラー素子の前記出力に結合された入力と、
前記入力ノードに結合された出力とを有する、第３電流
ミラー素子；および 前記第２電流ミラー素子に結合された出力ノードであ
って、前記第２電流ミラー素子の共通端子内に流れる入
力電流及び出力電流との和を受ける出力ノード。
好適な実施例においては、第１及び第３電流ミラー素
子はpnp型バイポーラ・トランジスタによって構成さ
れ、第２電流ミラー素子はnpn型バイポーラ・トランジ
スタによって構成される。しかし、これらの反対型のト
ランジスタを、各電流ミラー素子に対して用いることが
できる。
（実施例） 第３図の電流ミラー回路28は、第１電流ミラー素子3
0、第２電流ミラー素子32及び第３電流ミラー素子34と
によって構成されている。好適な実施例においては、第
１電流ミラー素子30と第３電量ミラー素子34とは、pnp
型であり、第２電流ミラー素子32はnpn型である。
第１電流ミラー30は、第１及び第2pnp型トランジスタ
36,38によって構成されている。第１トランジスタ36
は、ダイオードとして結合されている。第１トランジス
タ36のエミッタ電極は、第２トランジスタのエミッタ電
極と共に、正の供給ライン40に結合されており、第１及
び第２トランジスタの両ベース電極は、互いに結合され
ている。第１トランジスタ36のコレクタ電極は、第１電
流ミラー素子30の入力を形成しており、これは入力ノー
ド29に結合されている。また、第２トランジスタ38のコ
レクタ電極は、第１電流ミラー素子30の出力を形成して
おり、これはノード33において第２電流ミラー素子32の
入力に結合されている。
第２電流ミラー素子32は、第３および第4npn型トラン
ジスタ42,44によって構成されている。第３トランジス
タ42は、ダイオードとして結合されている。第３トラン
ジスタ42のエミッタ電極は、第４トランジスタ44のエミ
ッタ電極と共に、出力ノード31に接続されている共通端
子37に結合されている。第３及び第４トランジスタの両
ベース電極は、互いに結合されている。第３トランジス
タ42のコレクタ電極は、第２電流ミラー素子32の入力を
形成しており、第４トランジスタ44のコレクタ電極は、
第２電流ミラー素子32の出力を形成していて、これは、
ノード35において第３電流ミラー素子34の入力に結合さ
れている。
第３電流ミラー素子34は、第５及び第6pnp型トランジ
スタ46,48によって構成されている。第５トランジスタ4
6は、ダイオードとして結合されている。第５トランジ
スタ46のエミッタ電極は、第６トランジスタ48のエミッ
タ電極と共に、正の供給ライン40に結合されており、第
５及び第６トランジスタの両ベース電極は、互いに結合
されている。第５トランジスタ46のコレクタ電極は、第
３電流ミラー素子34の入力を形成しており、第６トラン
ジスタ48のコレクタ電極は、第３電流ミラー素子34の出
力を形成していて、これは入力ノード29に結合されてい
る。
初歩的な分析により、ミラー素子30,32及び34の電流
ゲインが、それぞれM1,M2及びM3であるとすると、全体
の電流ゲイン、すなわち、回路28の出力電流I2の入力電
流I1に対する比率は、以下の式によって与えられること
がわかる： pnpおよびnpn型電流ミラーのゲインが、それぞれ： であれば、回路の全体的なゲインは： となる。
これを配列しなおすと、以下の式が得られる： このように、ゲイン誤差は、単一ミラー（式（１））
に比較すると、以下の式で表される因子だけ低くなる： 第３図を調べると、出力ノード31において印加される
電圧の変動はすべて、トランジスタ38および44とエミッ
タ端子とコレクタ端子との間にのみ現れることがわか
る。第１電流ミラー素子30及び第２電流ミラー素子32の
ゲインM1,M2は結果としてそれぞれ、初期効果により、
出力ノード31に印加される電圧に反応して変調され、そ
の結果、回路は有限な出力インピーダンスを持つように
なる。式（２）を参照して、好適な実施例の場合と同様
に、電流ミラーが均一の公称ゲインを有するとすると
（すなわち、M1,M2,M3＝１）、M2の変動は、全体のゲイ
ンに対してはほとんど影響を及ぼさず、全体のゲインを
M1の変動による約1/2だけ変動させることがわかる。そ
れゆえに、回路の出力インピーダンスは、第１電流ミラ
ー素子30のインピーダンスの約２倍になることになる。
第１電流ミラー素子30は、入力電流I1の約1/2の電流で
動作して、第２及び第３電流ミラー素子32及び34も同様
なので、電流ミラー回路28の出力インピーダンスは、第
１図に示される電流ミラー素子２の出力インピーダンス
の約４倍になることになる。
本発明による電流ミラー回路は、フィードバック・ル
ープの開ループ・ゲインが均一なので、無条件に安定で
ある。さらに、全ての素子が、入力電流の約1/2におい
て動作するために、スルー・レートの問題は起きない。
まとめると、本発明は、低入力電圧を必要とし、高出
力インピーダンスを有する電流ミラー回路を提供する。
本発明のフィードバック配列により、ゲイン誤差が小さ
くなり、そのために、出力電流が入力電流をさらに正確
に反映する、改良された電流ミラー回路を可能にする。
本発明は、第１及び第３電流ミラー素子がpnp型で、
第２電流ミラー素子がnpn型である場合の解説がなされ
ているが、pnp型電流ミラーをnpn型電流ミラーに、npn
型電流ミラーをpnp型電流ミラーに置き換えても、本発
明が同様に実現できることを、当業者であれば理解でき
るであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、既知の電流ミラー素子回路である。 第2a図及び第2b図は、複雑な従来技術の電流ミラー回路
を示す；および 第３図は、本発明に従った電流ミラー回路を示す。 28……電流ミラー回路、 29,31,33,35……ノード、 30,32,34……電流ミラー素子、 36,38,42,44,46,48……トランジスタ、 37……端子、 40……供給ライン。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電流ミラー回路であって： 入力ノード； 前記入力ノードに結合された入力と、出力とを有する、
    第１半導体型の第１電流ミラー素子； 前記第１電流ミラー素子の前記出力に結合された入力
    と、出力とを有する、第２半導体型の第２電流ミラー素
    子； 前記第２電流ミラー素子の前記出力に結合された入力
    と、前記入力ノードに結合された出力とを有する、前記
    第１半導体型の第３電流ミラー素子；および 前記第２電流ミラー素子に結合された出力ノードであっ
    て、共通端子内を流れる前記第２電流ミラー素子の入力
    と出力電流との和を受ける出力ノード； によって構成されることを特徴とする電流ミラー回路。
  2. 【請求項２】前記第１電流ミラー素子が共通ベース電極
    を有する第１及び第２トランジスタによって構成され、
    前記第１トランジスタのコレクタ電極が前記共通ベース
    電極に結合しかつ当該第１電流ミラー素子の入力を形成
    し、前記第２トランジスタのコレクタ電極が当該第１電
    流ミラー素子の出力を形成し、前記第１及び第２トラン
    ジスタのエミッタ電極が共に第１基準電位ラインに結合
    されている、ところの請求項１記載の電流ミラー回路。
  3. 【請求項３】前記第２電流ミラー素子が共通ベース電極
    を有する第３及び第４トランジスタによって構成され、
    前記第３トランジスタのコレクタ電極が前記共通ベース
    電極に結合しかつ当該第２電流ミラー素子の入力を形成
    し、前記第４トランジスタのコレクタ電極が当該第２電
    流ミラー素子の出力を形成し、前記第３及び第４トラン
    ジスタのエミッタ電極が前記共通端子に共に結合され、
    その共通端子が当該電流ミラー回路の前記出力ノードに
    結合されている、ところの請求項１または２記載の電流
    ミラー回路。
  4. 【請求項４】前記第３電流ミラー素子が共通ベース電極
    を有する第５及び第６トランジスタによって構成され、
    前記第５トランジスタのコレクタ電極が前記共通ベース
    電極に結合しかつ当該第３電流ミラー素子の入力を形成
    し、前記第６トランジスタのコレクタ電極が当該第３電
    流ミラー素子の出力を形成し、前記第５及び第６トラン
    ジスタのエミッタ電極が共に第２基準電位ラインに結合
    されている、ところの請求項1,2または３記載の電流ミ
    ラー回路。
JP2255458A 1989-09-27 1990-09-27 電流ミラー回路 Expired - Lifetime JP2861346B2 (ja)

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GB8921799.6 1989-09-27
GB8921799A GB2236444A (en) 1989-09-27 1989-09-27 Current mirror

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JPH03119814A JPH03119814A (ja) 1991-05-22
JP2861346B2 true JP2861346B2 (ja) 1999-02-24

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EP (1) EP0419819B1 (ja)
JP (1) JP2861346B2 (ja)
KR (1) KR940006365B1 (ja)
DE (1) DE69001795T2 (ja)
GB (1) GB2236444A (ja)
HK (1) HK183495A (ja)

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