JPH0851322A

JPH0851322A - 多出力カレントミラー

Info

Publication number: JPH0851322A
Application number: JP7123625A
Authority: JP
Inventors: Gee Heng Loh; ジー・ヘン・ロー; Mario Santi; マリオ・サンティ
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics Pte Ltd; SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics Pte Ltd; STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-02-20
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: EP0684537A1; EP0684537B1; JP2841034B2; DE69427961D1; US5627732A

Abstract

(57)【要約】【目的】入力電流が変化しても安定した、優れたミラ
ー比を有する多出力カレントミラーを提供する。【構成】多出力カレントミラーは、ベースが第１のノ
ードに接続された少なくとも３つのミラー接続されたＰ
ＮＰトランジスタ、および少なくとも３つのカスコード
接続されたトランジスタを含み、各カスコードトランジ
スタは１つのミラートランジスタに関連し、電流入力は
第１のカスコードトランジスタのコレクタに対応し、ミ
ラー出力はその他２つのカスコードトランジスタのコレ
クタに対応する。カレントミラーはさらに、各ミラート
ランジスタのベース電流を検出するためおよび各ミラー
トランジスタが関連づけられるカスコードトランジスタ
のコレクタにベース電流を再発生するための手段を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明は、多出力カレントミラーに関
する。このようなカレントミラーは一般的にモノリシッ
ク集積回路において、たとえば能動負荷、電流源、また
は電流極性インバータとして用いられる。

【０００２】

【関連技術の説明】カレントミラーは、少なくとも１つ
の出力で入力電流を再発生する。この目的において、カ
レントミラーは、共通のエミッタを有し、そのベースが
互いにおよび入力電流を与えるトランジスタのコレクタ
に接続される、たとえばＰＮＰといったバイポーラトラ
ンジスタを用いる。基本的には、同一のチップ上に形成
された全く同じトランジスタのエミッタベース電圧Ｖｂ
ｅは同一であると考えられる。同一のエミッタ表面を有
する２つのトランジスタは、実質的に同一の飽和電流を
有するであろう。したがって、トランジスタは共通のエ
ミッタに接続され、相互接続されたベースを有するた
め、コレクタ電流もまた同一であろう。

【０００３】カレントミラーは、様々な動作パラメータ
により特徴づけることができ、それらは、 −１つの出力で再発生された電流と入力電流との比に対
応するミラー比、 −出力インピーダンス、 −周波数の安定性、 −構成するトランジスタの利得の変化への感度、および −一定のミラー比に対する電流の動作範囲である。

【０００４】多出力カレントミラーに対し、２つのさら
なるパラメータが考慮され、それらは、 −ミラーの２つの出力で再発生される電流間の比に対応
する出力整合比、および −出力の数のミラー比に対する効果である。

【０００５】図１は、２つの出力を有し、共通のエミッ
タを有する３つのＰＮＰトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３
を含む、基本的なカレントミラーを示す。３つのトラン
ジスタのエミッタは、電源電圧Ｖｃｃに接続される。ト
ランジスタのベースは、トランジスタＴ１のコレクタに
接続されたノードＡに接続されている。ミラーの出力で
再発生される入力電流Ｉｉｎは、ノードＡ、すなわちト
ランジスタＴ１のコレクタから発生し、その出力はトラ
ンジスタＴ１およびＴ２のコレクタ電流に対応する。

【０００６】所与の入力電流Ｉｉｎに対し、トランジス
タＴ１のコレクタ電流は、電流Ｉｉｎマイナストランジ
スタＴ１、Ｔ２およびＴ３の３つのベース電流に等し
い。３つのトランジスタが同じエミッタ表面を有すると
仮定すれば、このことはそのそれぞれのベース電流Ｉｂ
は同一であることを意味する。そのため、トランジスタ
Ｔ１のコレクタ電流Ｉｃ１は、Ｉｃ１＝Ｉｉｎ−３Ｉｂ
である。トランジスタＴ１のエミッタ電流Ｉｅ１は、Ｉ
ｅ１＝Ｉｉｎ−２Ｉｂである。トランジスタＴ１、Ｔ
２、Ｔ３は、同じベースエミッタ電圧Ｖｂｅを有するた
め、これらのトランジスタは同じエミッタ電流を有す
る。したがって、トランジスタＴ２、Ｔ３のエミッタ電
流Ｉｅ２およびＩｅ３はまた、Ｉｉｎ−２Ｉｂに等し
い。トランジスタＴ２およびＴ３のコレクタ電流Ｉｏ１
およびＩｏ２はしたがって、Ｉｉｎ−３Ｉｂに等しい。

【０００７】このようなカレントミラーのミラー比はし
たがって、各出力に対して同一である。このミラー比は
１−３／βに等しく、βはトランジスタの電流利得、す
なわちＩｃ／Ｉｂである。最初の概算においてこの比は
一般的に１に等しいと考えられるため、実際のミラー比
は、３／βに等しい“エラー”を示すと考えられる。Ｐ
ＮＰトランジスタに対しては通常的である、β＝５０の
場合、この“エラー”は、６％に等しく、ミラー比は
０．９４に等しい。

【０００８】このような回路は、出力電圧がアーリー効
果のために変化するとき出力に電流の変化を生じさせ
る、低出力インピーダンスを表わす。さらに、ミラー比
はノードＡにおけるベース電流Ｉｂの数を考慮に入れる
ため、トランジスタの数が増加するとき、この比は減少
する。加えて、動作温度に伴いトランジスタの利得が変
化するため、このような回路は狭い電流範囲でしか動作
できない。

【０００９】図２は、アーリー効果を制限し、非常に高
い出力インピーダンスを提供するためのカスコード構成
を用いるカレントミラーを示す。この回路はまた、ミラ
ー比を向上させる。各ミラートランジスタＴ１、Ｔ２お
よびＴ３は、カスコードＰＮＰトランジスタに関連づけ
られる。第１のカスコードトランジスタＴ４のエミッタ
はノードＡに接続され、そのコレクタは第２のノードＢ
を構成する。ノードＢは、トランジスタＴ４およびその
他の２つのＰＮＰトランジスタＴ５とＴ６とのベース電
流Ｉｂを受取る。トランジスタＴ６のエミッタは、トラ
ンジスタＴ３のコレクタに接続される。回路の出力電流
Ｉｏ１およびＩｏ２は、カスコードトランジスタＴ５お
よびＴ６のコレクタ電流に対応し、一方入力電流Ｉｉｎ
は、第１のカスコードトランジスタＴ４のコレクタから
発生する。この回路の動作は、図１の回路の動作と同様
である。

【００１０】所与の入力電流Ｉｉｎに対し、トランジス
タＴ４のコレクタ電流Ｉｃ４は、Ｉｉｎマイナストラン
ジスタＴ４、Ｔ５、Ｔ６の３つのベース電流に等しい。
カスコードトランジスタＴ４、Ｔ５、Ｔ６は同じエミッ
タ表面領域を有すると仮定すれば、これらのベース電流
は同一である。したがって、Ｉｃ４＝Ｉｉｎ−３Ｉｂで
ある。トランジスタＴ４のエミッタ電流Ｉｅ４は、Ｉｅ
４＝Ｉｉｎ−２Ｉｂである。電流Ｉｅ４はまた、トラン
ジスタＴ１のコレクタ電流Ｉｃ１とトランジスタＴ１、
Ｔ２、Ｔ３の３つのベース電流との総和に等しい。

【００１１】ミラートランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のエ
ミッタ表面領域が、カスコードトランジスタＴ４、Ｔ
５、Ｔ６のエミッタ表面領域と等しいと仮定すれば、各
ベース電流はＩｂに等しい。したがって、Ｉｃ１＝Ｉｅ
４−３Ｉｂ＝Ｉｉｎ−５Ｉｂである。トランジスタＴ１
のエミッタ電流Ｉｅ１は、Ｉｅ１＝Ｉｉｎ−４Ｉｂであ
る。トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のエミッタベース電
圧Ｖｂｅは等しいため、エミッタ電流も等しい。したが
って、トランジスタＴ２およびＴ３のエミッタ電流Ｉｅ
２およびＩｅ３は、Ｉｅ２＝Ｉｅ３＝Ｉｅ１＝Ｉｉｎ−
４Ｉｂである。これらのコレクタ電流Ｉｃは、エミッタ
電流Ｉｅマイナス１つのベース電流Ｉｂに対応し、Ｉｉ
ｎ−５Ｉｂに等しい。これらコレクタ電流Ｉｃ２および
Ｉｃ３はそれぞれ、トランジスタＴ５およびＴ６のエミ
ッタ電流Ｉｅ５およびＩｅ６と同一である。トランジス
タＴ５およびＴ６のコレクタ電流に対応する出力電流Ｉ
ｏ１およびＩｏ２は、したがって、Ｉｏ１＝Ｉｏ２＝Ｉ
ｉｎ−６Ｉｂである。

【００１２】アーリー効果の制限は、ミラートランジス
タＴ１、Ｔ２、Ｔ３のコレクタ−エミッタ電圧は、Ｖｂ
ｅに等しい同一の値で設定されるという事実のためであ
る。したがって、カスコードトランジスタを用いること
により、出力Ｉｏ１およびＩｏ２は、電源電圧Ｖｃｃお
よび負荷の変化に対して感度が低くなり、出力は高イン
ピーダンスを有する。しかしながら、上記のように、こ
の回路においては、ミラー比は１−６／βであり、すな
わち“エラー”は図１の例の２倍になる。図１との関連
で述べたこの点における欠点はしたがって増大する。

【００１３】図３は、ウィルソン型カレントミラーを示
す。この回路は図２の回路に対応するが、トランジスタ
Ｔ１、Ｔ２およびＴ３のベースの接続ノードＡは、トラ
ンジスタＴ１のコレクタではなく、トランジスタＴ２の
コレクタに対応する。したがって、ベース電流Ｉｂの効
果は、第１の出力Ｉｏ１では補償されるが、ミラー比は
その他の出力に対しては劣る。

【００１４】所与の入力電流Ｉｉｎに対し、トランジス
タＴ４のコレクタ電流Ｉｃ４は上記のように、この電流
ＩｉｎマイナストランジスタＴ４、Ｔ５、Ｔ６の３つの
ベース電流に等しい。これらのベース電流は同一であ
り、Ｉｃ４＝Ｉｉｎ−３Ｉｂ、Ｉｅ４＝Ｉｃ４＋Ｉｂ＝
Ｉｉｎ−２Ｉｂ、およびＩｅ１＝Ｉｉｎ−Ｉｂとなる。
トランジスタＴ１、Ｔ２およびＴ３のベースエミッタ電
圧Ｖｂｅは同じであるため、Ｉｉｎ−Ｉｂに等しい同一
のエミッタ電流を有する。これらのコレクタ電流Ｉｃ
は、そのエミッタ電流Ｉｅマイナスそのベース電流Ｉｂ
に対応し、Ｉｉｎ−２Ｉｂに等しい。トランジスタＴ５
のエミッタ電流Ｉｅ５は、このコレクタ電流プラストラ
ンジスタＴ１、Ｔ２およびＴ３の３つのベース電流に等
しく、すなわちＩｉｎ＋Ｉｂである。したがって、第１
の出力電流Ｉｏ１に対応するトランジスタＴ５のコレク
タ電流は、Ｉｉｎに等しい。しかしながら、第２の出力
Ｉｏ２の電流に対応するトランジスタＴ６のコレクタ電
流は、Ｉｉｎ−３Ｉｂに等しい。

【００１５】したがって、この回路は、第１の出力で優
れたミラー比を提供するが、第２の出力では劣ったミラ
ー比を提供する。整合比は１−３／βに等しく、満足の
いくものではない。

【００１６】図４は、整合比を１に等しいものとして維
持する一方で、トランジスタの利得βのミラー比に与え
る影響を低減するための、別の回路を示す。この回路
は、図３の回路に類似するが、トランジスタＴ１、Ｔ２
およびＴ３のベースの接続ノードＡは、マルチコレクタ
トランジスタＴ７のエミッタに対応する。トランジスタ
Ｔ７は、ミラートランジスタＴ１、Ｔ２およびＴ３のコ
レクタ電流を補償することを目的とする。トランジスタ
Ｔ７のベースは、カスコードトランジスタＴ４、Ｔ５お
よびＴ６のベースの接続ノードＢに接続される。トラン
ジスタＴ７の２つのコレクタはそれぞれ、トランジスタ
Ｔ５のコレクタおよびトランジスタＴ６のコレクタに接
続される。

【００１７】上記のように、所与の入力電流Ｉｉｎに対
し、Ｉｅ１＝Ｉｅ２＝Ｉｅ３＝Ｉｉｎ−Ｉｂが得られ
る。カスコードトランジスタＴ５およびＴ６のコレクタ
電流Ｉｃ５およびＩｃ６は、Ｉｃ５＝Ｉｃ６＝Ｉｉｎ−
３Ｉｂとなる。（トランジスタＴ７のベース電流Ｉｂ７
がトランジスタＴ１のコレクタ電流Ｉｃ１の値に与える
影響は無視されるが、これはこのベース電流はＩｂに関
して二次的なものであり、トランジスタＴ７はミラート
ランジスタＴ１、Ｔ２およびＴ３の３つのベース電流に
より供給されるという事実のためである。）トランジス
タＴ７のコレクタは同じ表面を有する。したがって、エ
ミッタ電流Ｉｅ７は、コレクタ間で分割される。Ｉｅ７
＝３ＩｂおよびトランジスタＴ７のベース電流は無視さ
れるため、各コレクタの電流は１．５Ｉｂである。した
がって、出力電流Ｉｏ１およびＩｏ２の値は、Ｉｏ１＝
Ｉｏ２＝Ｉｉｎ−１．５Ｉｂである。

【００１８】そのため、図４の回路は、整合比を１に等
しくしたままで、先の回路に関するミラー比を向上させ
る。すべての出力に対しミラー比が実質的に１に等しい
多出力ミラー電流を得るための別の回路は、図５におい
て示される。

【００１９】この回路は、３つのミラートランジスタＴ
１、Ｔ２およびＴ３ならびに３つのカスコードトランジ
スタＴ４、Ｔ５およびＴ６を含む。この回路はまた、そ
れぞれが電流発生器１および２に関連づけられた２つの
トランジスタの対Ｔ７、Ｔ８およびＴ９、Ｔ１０を含
む。トランジスタＴ７およびＴ９は、ＮＰＮトランジス
タであり、そのコレクタは電源電圧Ｖｃｃに接続され
る。そのエミッタは、それぞれ１および２である電流源
の第１の端子に接続され、その他の端子は接地される。
エミッタはまたＰＮＰトランジスタＴ８およびＴ１０の
それぞれのベースに接続される。トランジスタＴ８およ
びＴ１０のコレクタは接地される。そのそれぞれのエミ
ッタは、カスコードトランジスタＴ４、Ｔ５、Ｔ６およ
びミラートランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれのベ
ースノードＢおよびＡに接続される。トランジスタＴ７
のベースは、トランジスタＴ４のコレクタに接続され、
トランジスタＴ９のベースはトランジスタＴ２のコレク
タに接続される。

【００２０】入力Ｉｉｎに対し、トランジスタＴ４のコ
レクタ電流Ｉｃ４は、トランジスタＴ７のベース電流Ｉ
ｂ７を無視し、Ｉｉｎに等しい。そのため、Ｉｃ１＝Ｉ
ｉｎ＋ＩｂおよびＩｅ１＝Ｉｅ２＝Ｉｅ３＝Ｉｉｎ＋２
Ｉｂとなる。したがって、トランジスタＴ５およびＴ６
のコレクタ電流、すなわち出力電流Ｉｏ１およびＩｏ２
は、Ｉｉｎに等しい。

【００２１】この結果は、ベース電流Ｉｂ７およびＩｂ
９の、トランジスタＴ４およびＴ２のコレクタ電流Ｉｃ
４およびＩｃ２に対する効果を無視して得られる。した
がって、このような回路は、電流Ｉｉｎが高いときには
適切な特性を有する。しかしながら、広範囲の入力電流
に対する正確性は劣る。これは、入力電流が低いときに
は、ベース電流Ｉｂ７およびＩｂ９はもはや無視できな
いという事実による。この場合、これらのベース電流
は、図４のトランジスタＴ７に対するように、二次的な
ベース電流ではなく、電流源により提供される電流であ
る。このような欠点は、ＡＣ電流に対し出力電流の変形
が生じるように、Ｉｉｎが大きな変化にさらされるとき
には、特に意味を持つ。

【００２２】この発明の目的は、１に等しく、入力電流
が変化するときにも安定した、優れたミラー比を有する
多出力カレントミラーを提供することである。

【００２３】この発明のさらなる目的は、たとえ出力の
数が増加しても、多出力カレントミラーに対して同一の
ミラー比を提供することである。

【００２４】

【発明の概要】これらおよびその他の目的を達成するた
めに、この発明の１つの例示の実施例において、多出力
カレントミラーを提供し、カレントミラーは、ベースが
第１のノードに接続された少なくとも３つのミラー接続
されたＰＮＰトランジスタと、少なくとも３つのカスコ
ード接続されたトランジスタとを含み、各カスコードト
ランジスタは１つのミラートランジスタに関連づけら
れ、電流入力は第１のカスコードトランジスタのコレク
タに対応し、ミラー出力はその他２つのカスコードトラ
ンジスタのコレクタに対応し、ミラー電流はさらに、ミ
ラー出力端子の各々の出力電流は実質的に入力電流に等
しく、入力電流からは独立しており、ミラー出力端子の
１つのミラー比により乗算されることを確実にするため
の手段を含む。

【００２５】この発明のさらなる実施例に従えば、ベー
ス電流検出手段は、マルチコレクタトランジスタを含
み、このマルチコレクタトランジスタのエミッタは第１
のノードに接続され、そのベースは第１のカスコードト
ランジスタのベースおよびコレクタに接続され、マルチ
コレクタトランジスタのコレクタの表面領域間の比は、
ミラートランジスタのエミッタの表面領域間の比に対応
する。

【００２６】この発明のさらなる実施例に従えば、ミラ
ートランジスタのエミッタの表面領域間の比は、関連づ
けられたカスコードトランジスタのエミッタの表面領域
間の比に等しい。

【００２７】この発明のさらなる実施例に従えば、ベー
ス電流再発生手段は、電流発生器を含み、その１つの入
力は第１のミラートランジスタのベース電流に等しい電
流を受取り、その１つの出力は、出力電流を提供するカ
スコードトランジスタのベースの相互接続に対応する第
２のノードからの電流を引き、電流発生器の電流利得
は、出力ミラートランジスタの表面領域の総和と入力ミ
ラートランジスタのエミッタの表面領域との間の比より
も高い。

【００２８】この発明のさらなる実施例に従えば、電流
発生器は２つのＮＰＮトランジスタを含み、そのベース
は第１のトランジスタのコレクタに接続され、そのエミ
ッタは接地され、第１のトランジスタのコレクタは第１
のミラートランジスタのベース電流の値を与えるマルチ
コレクタトランジスタの第１のコレクタに接続されてお
り、第２のトランジスタのコレクタは出力電流を与える
カスコードトランジスタのベースの接続の第２のノード
に接続されている。

【００２９】この発明のさらなる実施例に従えば、多出
力カレントミラーはさらに、ミラートランジスタのコレ
クタエミッタ電圧を同一の値に設定するための手段をさ
らに含む。優先的に、前記手段はＮＰＮトランジスタを
含み、そのコレクタは電圧電源に接続され、そのベース
はミラートランジスタのベースの第１のノードに接続さ
れ、そのエミッタは出力カスコードトランジスタのベー
スの第２のノードに接続される。

【００３０】この発明のこれらの目的、特徴、利点その
他は、添付の図面との関連で示される実施例において、
以下より詳細に述べられる。

【００３１】

【詳細な説明】図６に示されるカレントミラーは、ミラ
ー接続されたＰＮＰトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、お
よびカスコード接続されたＰＮＰトランジスタＴ４、Ｔ
５、Ｔ６を含む。トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のエミ
ッタは、電源電圧Ｖｃｃに接続され、トランジスタＴ
１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれのコレクタは、トランジスタ
Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６のそれぞれのエミッタに接続される。
トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のベースは、第１のノー
ドＡに接続される。第１のカスコードトランジスタＴ４
のベースは、そのコレクタに接続される。ミラーの入力
Ｉｉｎは、トランジスタＴ４のコレクタに対応する。ト
ランジスタＴ５、Ｔ６のベースは、ノードＢに接続され
る。トランジスタＴ１ないしＴ６は、同じエミッタ表面
領域を有する。

【００３２】マルチコレクタＰＮＰトランジスタＴ７の
エミッタは、ノードＡに接続される。トランジスタＴ７
のベースは、第１のカスコードトランジスタＴ４のベー
スに接続される。マルチコレクタトランジスタＴ７は、
ミラー出力の数プラス１に等しい数のコレクタを有す
る。トランジスタＴ７の２つのコレクタはそれぞれ、そ
れぞれＴ５およびＴ６であるカスコードトランジスタの
コレクタに接続され、ミラーの出力Ｉｏ１およびＩｏ２
を形成する。トランジスタＴ７の第１のコレクタは、バ
イアス電流発生器３の入力端子に接続される。発生器３
の出力端子は、ノードＢに接続される。ノードＢはま
た、ＮＰＮトランジスタＴ８のエミッタに接続される。
トランジスタＴ８のコレクタは、電源電圧Ｖｃｃに接続
され、そのベースはノードＡに接続される。

【００３３】バイアス電流発生器３は２つのミラー接続
されたＮＰＮトランジスタＴ９およびＴ１０を含む。ト
ランジスタＴ９のコレクタは、発生器の入力端子、すな
わちトランジスタＴ７の第１のコレクタに接続される。
トランジスタＴ１０のコレクタは、発生器の出力端子、
すなわちノードＢに接続される。トランジスタＴ９およ
びＴ１０のエミッタは接地され、一方それぞれのベース
はトランジスタＴ９のコレクタに接続される。

【００３４】入力電流Ｉｉｎに対し、トランジスタＴ４
のコレクタ電流Ｉｃ４は、Ｉｉｎ−Ｉｂに等しく、Ｉｂ
はトランジスタＴ４のベース電流Ｉｂ４である。この例
において、ミラーおよびカスコードトランジスタのベー
ス電流Ｉｂ１、Ｉｂ２、Ｉｂ３、Ｉｂ４、Ｉｂ５、Ｉｂ
６は、同じ値Ｉｂを有する。トランジスタＴ４のエミッ
タ電流Ｉｅ４は、そのコレクタ電流とそのベース電流と
の総和、Ｉｉｎに等しい。したがって、Ｉｃ１＝Ｉｅ４
＝ＩｉｎおよびＩｅ１＝Ｉｉｎ＋Ｉｂである。

【００３５】ミラートランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のベ
ースの相互接続のため、トランジスタＴ２およびＴ３の
エミッタ電流Ｉｅ２、Ｉｅ３はまた、Ｉｉｎ＋Ｉｂに等
しい。コレクタ電流Ｉｃ２、Ｉｃ３はしたがって、Ｉｉ
ｎに等しい。トランジスタＴ５、Ｔ６のコレクタ電流
は、Ｉｉｎ−Ｉｂに等しい。出力電流Ｉｏ１およびＩｏ
２はしたがって、それぞれ、コレクタ電流Ｉｃ５、Ｉｃ
６の総和、およびトランジスタＴ７のコレクタの電流Ｉ
ｂ２、Ｉｂ３の総和に等しい。ノードＡから発生する、
トランジスタＴ７のエミッタ電流Ｉｅ７は、３つのベー
ス電流（３Ｉｂ）の総和に等しい。したがって、トラン
ジスタＴ７の各々のコレクタの電流は、もしこれら３つ
のコレクタが同じ表面領域を有し、Ｉｏ１＝Ｉｏ２＝Ｉ
ｉｎであれば、Ｉｂに等しい。

【００３６】トランジスタＴ７およびＴ８のベース電流
は、Ｉｂ１、Ｉｂ２およびＩｂ３に関して無視できる
が、これはこれらが常に、Ｉｂ１、Ｉｂ２およびＩｂ３
に関して二次的なもの（これらはオーダが２低い）から
である。

【００３７】この発明の１つの利点（Ｉｉｎがどんな値
であっても、Ｉｏ１＝Ｉｏ２＝Ｉｉｎ）は、電流発生器
３とマルチコレクタトランジスタＴ７とを関連づけるこ
とにより得られる。電流発生器３は、トランジスタＴ４
から発生する入力電流を増幅することにより、トランジ
スタＴ７にバイアス電流を与える。この電流はミラート
ランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のベース電流に比例するた
め、これは入力電流の値Ｉｉｎ次第である。

【００３８】実際に、トランジスタＴ７の各コレクタ電
流の値はＩｂに等しく、また３つのコレクタを含むた
め、そのベース電流Ｉｂ７は、Ｉｂ７＝３Ｉｂ／βであ
る。βは、トランジスタの電流利得である。ＩｂはＩｉ
ｎ／βに等しいため、トランジスタＴ７のベース電流Ｉ
ｂ７の値はしたがって、３Ｉｉｎ／β２に等しい。

【００３９】電流発生器３の出力電流は、発生器の電流
利得により乗算されたトランジスタＴ７の第１のコレク
タの電流に等しい。図示されている例においては、この
利得は、トランジスタＴ９およびＴ１０のエミッタ表面
領域の比により固定され、たとえば５に等しいものとし
て選択される。したがって、トランジスタＴ８のエミッ
タ電流Ｉｅ８は、Ｉｅ８＝５Ｉｂ−２Ｉｂ＝３Ｉｂであ
る。ベース電流は、Ｉｂ８＝３Ｉｂ／β＝３Ｉｉｎ／β
２である。

【００４０】上記から導かれる結果として、ベース電流
Ｉｂ７およびＩｂ８は常に、たとえ入力電流Ｉｉｎの値
が低くとも、Ｉｂに対して無視できる。したがって、こ
の発明に従うカレントミラーは、入力電流が広範囲にわ
たって変化しても、満足に動作する。トランジスタＴ８
は飽和されるべきでないことに注意されたい。この目的
において、電流発生器３は、２Ｉｂよりも高い電流を与
える電流利得を有する。言い換えれば、その利得は２よ
りも大きく、この数字はミラーの出力の数に対応する。

【００４１】各ミラートランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３
は、同じコレクタエミッタ電圧Ｖｃｅ＝Ｖｂｅを有す
る。これは以下のようにして導くことができる。ノード
Ａの電位はＶｃｃ−Ｖｂｅに等しく、トランジスタＴ４
のベース電位はＶｃｃ−２Ｖｂｅである。トランジスタ
Ｔ１のコレクタ電位は、Ｖｃｃ−Ｖｂｅである。したが
って、Ｖｃｅ１＝Ｖｂｅである。トランジスタＴ８を通
して、ノードＢの電圧はまた、Ｖｃｃ−２Ｖｂｅに等し
い。したがって、トランジスタＴ２、Ｔ３のコレクタ電
圧は、Ｖｃｃ−ＶｂｅおよびＶｃｅ２＝Ｖｃｅ３＝Ｖｂ
ｅに等しい。つまり、トランジスタＴ８により、ミラー
トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のすべてのコレクタエミ
ッタ電圧は、同じ値Ｖｂｅに固定される。

【００４２】したがって、トランジスタＴ７が存在する
ため、トランジスタＴ８により１つのベースエミッタ電
圧Ｖｂｅの補償が可能となる。このトランジスタはカス
コードトランジスタＴ５、Ｔ６のベースに同じバイアス
電圧を発生し、この電圧は、Ｖｃｃ−２Ｖｂｅに等し
い。

【００４３】マルチコレクタトランジスタＴ７は、ミラ
ートランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のベース電流を検出す
る機能を有し、出力トランジスタＴ５、Ｔ６のコレクタ
で、回路で消費されるベース電流の補償を与える。

【００４４】上記の原理は、３つ以上の出力を有するカ
レントミラーに適用される。この場合、回路は、分岐Ｔ
２、Ｔ５およびＴ３、Ｔ６と類似するさらなる分岐を含
み、トランジスタＴ７のコレクタの数は、電流発生器３
の電流利得と同様増加する。

【００４５】したがって、この発明は出力の数がいくつ
であっても、１に等しいミラー比および整合比を有す
る、多出力カレントミラーを提供する。このミラーの出
力は、非常に高いインピーダンスを有し、これらの特徴
は、入力電流の値が何であっても維持される。

【００４６】図７は、先に開示されたカレントミラーの
いくつかの基本的な特徴を示す表である。この表は、各
出力に対するミラー比（Ｉｏ１／ＩｉｎおよびＩｏ２／
Ｉｉｎ）、整合比（Ｉｏ２／Ｉｏ１）、高出力インピー
ダンスの有無を示している。この表はまた、使用される
トランジスタの数、出力の数に伴なうミラー比の変化、
および様々な入力電流に対するミラー比の変化を表わ
す。この最後の特徴は、図５および図６の回路に対して
のみ示される。

【００４７】表からわかるように、この発明はトランジ
スタの数を減少させたカレントミラーのすべての特徴を
最適化する。

【００４８】ミラートランジスタのベース電流の値を、
関連するカスコードトランジスタのコレクタで再発生す
ることにより、ミラー出力でのベース電流の補償は向上
する。

【００４９】異なるチップ上に設けられた２つのミラー
の選択された特徴の再生性は改良される。実際に、カス
コードトランジスタで補償されるベース電流の値は効果
的に、ミラートランジスタのベースより発生する。これ
は、たとえば図５に示される型の回路に対しては得られ
なかったものである。したがって、１つのチップから別
のチップへとトランジスタの利得がもし変化すれば、補
償は、トランジスタの利得を組入れる、各ミラートラン
ジスタのベース電流の値で行なわれるだろう。

【００５０】単一の電流発生器に関連づけられたマルチ
コレクタトランジスタを用いることにより、ミラー比を
損なうことなく様々な出力での入力電流の再生性が、向
上する。

【００５１】使用されるトランジスタの数は制限され
る。この発明に従うミラーの構造により、再生性および
信頼性のすべての特徴を維持する一方で、異なる出力電
流を提供する多出力ミラーを形成することが可能とな
る。

【００５２】この発明はより特定的には、チャージポン
プ回路に応用される集積カレントミラー、または電流制
御型発振器回路に関する。このような回路においては、
カレントミラーの電気的な特徴が重要である。

【００５３】この発明はまた、図６に類似する配置を用
いることにより、異なる値を有する出力を備えたカレン
トミラーを製造することを可能にする。いくつかのトラ
ンジスタのエミッタおよびコレクタ表面領域のみが変更
される。

【００５４】この発明のそのような変形は、図６と関連
づけて以下に開示される。マルチコレクタトランジスタ
Ｔ７は、コレクタ電流Ｉｃ５またはＩｃ６に加えられね
ばならないベース電流の比を決定する、異なる表面領域
を備えたコレクタを有する。これらの比はトランジスタ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４、Ｔ５、Ｔ６のエミッタ表
面領域間に存在する比に対応する。この例において、ト
ランジスタＴ１およびＴ４は、単位エミッタ表面領域を
有すると仮定される。トランジスタＴ２およびＴ５は、
トランジスタＴ１およびＴ４のエミッタ表面領域に対
し、比ｍを有するエミッタ表面領域を有する。トランジ
スタＴ３およびＴ６は、トランジスタＴ１およびＴ４に
対して比ｎを示すエミッタ表面領域を有する。ベース電
流Ｉｂ１、Ｉｂ４は値Ｉｂを有すると仮定すれば、ベー
ス電流Ｉｂ２、Ｉｂ５は値ｍＩｂを有し、ベース電流Ｉ
ｂ３、Ｉｂ６は値ｎＩｂを有するであろう。トランジス
タＴ７は、１に等しい第１のコレクタ表面領域、第２の
コレクタ表面領域ｍ、および第３のコレクタ表面領域ｎ
を有する。

【００５５】したがって、所与の入力電流Ｉｉｎに対
し、トランジスタＴ４のコレクタ電流Ｉｃ４は、Ｉｉｎ
−Ｉｂに等しい。エミッタ電流Ｉｅ４＝Ｉｉｎであり、
エミッタ電流Ｉｅ１＝Ｉｉｎ＋Ｉｂであり、Ｉｅ２＝ｍ
（Ｉｉｎ＋Ｉｂ）、およびＩｅ３＝ｎ（Ｉｉｎ＋Ｉｂ）
である。Ｉｃ２およびＩｃ３はそれぞれ、ｍＩｉｎおよ
びｎＩｉｎに等しい。同様に、Ｉｃ５＝ｍ（Ｉｉｎ−Ｉ
ｂ）、Ｉｃ６＝ｎ（Ｉｉｎ−Ｉｂ）である。トランジス
タＴ７のコレクタの表面領域間の比は、ミラートランジ
スタＴ１、Ｔ２およびＴ３のエミッタ表面領域の比に対
応するように選択される。そのため、トランジスタＴ７
はそのコレクタにおいてそれぞれの電流Ｉｂ、ｍＩｂ、
ｎＩｂを与える。したがって、Ｉｏ１＝ｍＩｉｎであ
り、Ｉｏ２＝ｎＩｉｎである。

【００５６】上記のように、電流発生器３は、トランジ
スタＴ１０のコレクタを通し、ベース電流Ｉｂ５とＩｂ
６との総和よりも高い電流を吸収する。すなわち、電流
発生器３の電流利得は、ｍ＋ｎよりも大きくなるはずで
ある。この利得は、トランジスタＴ９およびＴ１０のエ
ミッタ表面間の比により決定される。

【００５７】この場合に得られるミラー比は、第１の出
力に対しｍであり、第２の出力に対しｎであり、出力Ｉ
ｏ２およびＩｏ１間の整合比は、ｎ／ｍである。

【００５８】この発明は、様々な態様で実現可能である
ことが当業者には明らかになるであろう。特に、開示さ
れた構成部品の各々は、同じ機能を有する１つまたは複
数の要素により代替することができる。たとえば、２つ
のＮＰＮトランジスタを含むものとして開示された電流
発生器３は、たとえばレジスタおよびトランジスタを関
連づけるといったその他の手段により、製造できる。

【００５９】このようにしてこの発明の少なくとも１つ
の例示的な実施例が述べられてきたが、当業者には様々
な代替形、変形、および改良が容易に考案されるであろ
う。そのような代替形、変形および改良は、この発明の
精神および範囲内であることが意図される。したがっ
て、上記の説明は例示のためのみであり、制限を意図す
るものではない。この発明は、前掲の特許請求の範囲に
おいて、規定されたものおよびその等価物によりのみ制
限を受ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】当該技術の状態および解決されるべき問題を示
す図である。

【図２】当該技術の状態および解決されるべき問題を示
す図である。

【図３】当該技術の状態および解決されるべき問題を示
す図である。

【図４】当該技術の状態および解決されるべき問題を示
す図である。

【図５】当該技術の状態および解決されるべき問題を示
す図である。

【図６】この発明に従う多出力カレントミラーの実施例
を示す図である。

【図７】様々なカレントミラーの性能を比較する表を示
す図である。

【符号の説明】

３電流発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マリオ・サンティシンガポール共和国、シンガポール 1025、タマン・ナコーダ・ビラ・デル・ローズ、36・エイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多出力カレントミラーであって、ベースが第１のノード（Ａ）に接続された、少なくとも
３つのミラー接続された、ＰＮＰトランジスタ（Ｔ１、
Ｔ２、Ｔ３）と、少なくとも３つのカスコード接続されたトランジスタ
（Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）とを含み、各カスコードトランジ
スタは１つのミラートランジスタに関連づけられ、さら
に、第１のカスコードトランジスタ（Ｔ４）のコレクタに対
応する電流入力（Ｉｉｎ）と、その他２つのカスコードトランジスタ（Ｔ５、Ｔ６）の
コレクタに対応するミラー出力（Ｉｏ１、Ｉｏ２）とを
含み、各ミラートランジスタ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のベース電
流（Ｉｂ１、Ｉｂ２、Ｉｂ３）を検出するため、および
各ミラートランジスタが関連づけられるカスコードトラ
ンジスタのコレクタにベース電流を再発生するための手
段をさらに含むことを特徴とする、多出力カレントミラ
ー。
【請求項２】前記ベース電流検出手段は、マルチコレ
クタトランジスタ（Ｔ７）を含み、このマルチコレクタ
トランジスタのエミッタは前記第１のノード（Ａ）に接
続され、そのベースは第１のカスコードトランジスタ
（Ｔ４）のベースとコレクタとに接続され、マルチコレ
クタトランジスタのコレクタの表面領域間の比は、ミラ
ートランジスタのエミッタの表面領域間の比に対応する
ことを特徴とする、請求項１に記載の多出力カレントミ
ラー。
【請求項３】ミラートランジスタ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３）のエミッタの表面領域間の比は、それらが関連づけ
られるカスコードトランジスタ（Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）の
エミッタの表面領域間の比と同一であることを特徴とす
る、請求項１または２に記載の多出力カレントミラー。
【請求項４】前記ベース電流再発生手段は、電流発生
器（３）を含み、その１つの入力は、第１のミラートラ
ンジスタ（Ｔ１）のベース電流に等しい電流を受取り、
その１つの出力は、出力電流（Ｉｏ１、Ｉｏ２）を与え
るカスコードトランジスタ（Ｔ５、Ｔ６）のベースの相
互接続に対応する第２のノード（Ｂ）から電流を引き、
前記電流発生器の電流利得は、出力ミラートランジスタ
（Ｔ２、Ｔ３）の表面領域の総和と入力ミラートランジ
スタ（Ｔ１）のエミッタの表面領域との間の比よりも大
きいことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに
記載の、多出力カレントミラー。
【請求項５】電流発生器（３）は２つのＮＰＮトラン
ジスタ（Ｔ９、Ｔ１０）を含み、そのベースは第１のト
ランジスタ（Ｔ９）のコレクタに接続され、そのエミッ
タは接地され、第１のトランジスタ（Ｔ９）のコレクタ
は、第１のミラートランジスタ（Ｔ１）のベース電流の
値を与えるマルチコレクタトランジスタ（Ｔ７）の第１
のコレクタに接続され、第２のトランジスタ（Ｔ１０）
のコレクタは、出力電流（Ｉｏ１、Ｉｏ２）を与えるカ
スコードトランジスタ（Ｔ５、Ｔ６）のベースの接続の
第２のノード（Ｂ）に接続されることを特徴とする、請
求項３および４に記載の多出力カレントミラー。
【請求項６】ミラートランジスタ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３）のコレクタエミッタ電圧を同じ値に設定するための
手段をさらに含むことを特徴とする、請求項４または５
に記載の多出力カレントミラー。
【請求項７】前記手段はＮＰＮトランジスタ（Ｔ８）
を含み、そのコレクタは電圧電源（Ｖｃｃ）に接続さ
れ、そのベースはミラートランジスタ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３）のベースの第１のノード（Ａ）に接続され、そのエ
ミッタは出力カスコードトランジスタ（Ｔ５、Ｔ６）の
ベースの第２のノード（Ｂ）に接続されることを特徴と
する、請求項６に記載の多出力カレントミラー。