JP2552007B2 - 電流ミラー回路 - Google Patents

電流ミラー回路

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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回路に関し、特に入出力間の電流
比の精度を改善した複合電流ミラー回路に関する。
〔従来の技術〕
従来の電流ミラー回路の一例を第4図に示す。第4図
において、pnp型トランジスタ7,8のエミッタを互いに接
続し、その共通点が電流供給源1に接続され、pnp型ト
ランジスタ7のベースとコレクタとをショートした交点
の一つは電流入力端子2へ、もう一つはpnp型トランジ
スタ8のベースに接続されている。またpnp型トランジ
スタ8のコレクタは、電流出力端子3へ接続されてい
る。
ここで、pnp型トランジスタ7,8のエミッタ電流をI
E7-4,IE8-4,ベース電流をIB7-4,IB8-4と定義する。さら
に、pnp型トランジスタ7,8の電流増幅率hFE7-4,hFE8-4
が等しいとすると、次式となる。
IE7-4=IE8-4 …(1) IB7-4=IB8-4 …(2) hFE7-4=hFE8-4 …(3) 電流入力端子2,電流出力端子3に流れる電流を各々I
2-4,I3-4と定義する。
I2-4=IE7-4+IB7-4 …(4) I3-4=IE8-4−IB8-4 …(5) 前記(1),(2)式より、前記(5)式は、次式と
なる。
I3-4=IE7-4−IB7-4 …(6) ここで、pnp型トランジスタ7のベース電流IB7-4は、
次のように表わせる。
通常、hFE7-4>>1であるので、前記(7)式よりわ
かる様に、pnp型トランジスタ7のベース電流IB7-4は無
視することができる。故に前記(4),(6)式は、次
式となる。
I2-4≒I3-4 …(8) 即ち、入出力電流が等しくなる。
従来の電流ミラー回路のもう一例を第5図に示す。第
5図において、pnp型トランジスタ7,8のエミッタを互い
に接続し、その共通点が電流供給源1に接続され、この
トランジスタ7,8の互いのベースにpnp型トランジスタ14
のエミッタが接続されている。pnp型トランジスタ14の
ベースとpnp型トランジスタ7のコレクタは、互いに電
流入力端子2へ接続されている。PnP型トランジスタ8
のコレクタは電流出力端子3へ接続され、pnp型トラン
ジスタ14のコレクタは接地されている。
ここで、pnp型トランジスタ7,8のエミッタ電流をI
E7-5,IE8-5、ベース電流をIB7-5,IB8-5と定義する。さ
らにpnp型トランジスタ7,8の電流増幅率hFE7-5,hFE8-5
が等しいとすると、次式となる。
IE7-5=IE8-5 …(9) IB7-5=IB8-5 …(10) hFE7-5=hFE8-5 …(11) 電流入力端子2,電流出力端子3に流れる電流を各々I
2-5,I3-5,pnp型トランジスタ14の電流増幅率をhFE14-5
と定義する。
前記(10)式より、前記(12)式は、次式となる。
I3-5=IE8-5−IB8-5 …(14) 前記(9),(10)式より、前記(14)式は、次式と
なる。
I3-5=IE7-5−IB7-5 …(15) ここで、pnp型トランジスタ7のベース電流IB7-5は、
次のように表わせる。
通常、hFE7-5>>1であるので、前記(16)式よりわ
かる様に、pnp型トランジスタ7のベース電流IB7-5は無
視することができる。故に、前記(13),(15)式か
ら、次式となる。
I2-5≒I3-5 …(17) 即ち、入出力電流が、従来例の第4図と同様に等しく
なる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した従来の電流ミラー回路の一例を示す第4図
は、pnp型トランジスタ7,8のベース電流、電流増幅率h
FEの低下により無視できない時、前記(3),(5)式
よりわかる様に、電流入力端子2および電流出力端子3
に流れる電流I2-4,I3-4は等しくならず、次式のよう
に、誤差が生じるという欠点がある。
I2-4−I3-4=2IB7-4 …(18) 次に、前述した従来の電流ミラー回路のもう一例を示
す第5図は、第4図の欠点があるpnp型トランジスタ7,8
のベース電流が、pnp型トランジスタ14により吸収され
る。前記(13),(15)式より、次式となる。
前記(18)式,(19)式の誤差を比較すると、前記
(19)式の方が、 となっている。この結果〔hFE14-5>>1〕なので、ベ
ース電流の影響は軽減されている。
しかし、電流出力端子3の電位が通常電流入力端子2
の電位と同一にならないので、pnp型トランジスタ7,8の
コレクタ・エミッタ間電圧VCE7-5,VCE8-5がそれぞれ異
なる。この結果、アーリー効果により、同一のトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧VBEに対し、コレクタ電
流が異なる。
また、電流出力端子3には、通常負荷回路が接続さ
れ、電流入力端子2に流れる交流電流や負荷の状態によ
っては、出力端子3の電位が交流的に変動する場合が多
いので、厳密にトランジスタのコレクタ・エミッタ間電
圧VCEを合わせて、電流比の精度を確保することは難し
いという欠点がある。
本発明の目的は、前記欠点が解決され、入力電流と出
力電流とが常に等しくなるように、特にベース電流に影
響されず、高精度を保つようにした電流ミラー回路を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の電流ミラー回路の構成は、ベースおよびエミ
ッタを各々互いに接続して、その共通エミッタを電流供
給源とした第1のトランジスタおよび第2のトランジス
タと、前記共通ベースに共通端子を接続してなる電流ミ
ラー回路本体と、前記電流ミラー回路本体の入力端子に
コレクタを出力端子にベースを接続した第3のトランジ
スタとを備え、前記第1のトランジスタのコレクタと前
記第3のトランジスタのエミッタとの接続点を電流入力
端子とし、前記第2のトランジスタのコレクタと前記第
3のトランジスタのベースとの接続点を電流出力端子と
したことを特徴とする。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の電流ミラー回路を示す回
路図第2図・第3図は第1図の具体例を示す回路図であ
る。
第1図において、本実施例の複合電流ミラー回路は、
pnp型トランジスタ7,8のベースが共通で、そこから電流
ミラー回路本体17の共通端子4に接続され、pnp型トラ
ンジスタ7,8のエミッタを互いに接続した交点が、電流
供給源1へ接続されている。電流ミラー回路本体17の入
力端子5は、npn型トランジスタ9のコレクタへ接続さ
れ、電流ミラー回路本体17の出力端子6は、npn型トラ
ンジスタ9のベースとpnp型トランジスタ8のコレクタ
とに接続して、その交点から電流出力端子3へ接続され
ている。npn型トランジスタ9のエミッタは、pnp型トラ
ンジスタ7のコレクタに接続して、この交点から電流入
力端子2へ接続されている。pnp型トランジスタ7,8のエ
ミッタ電流を各々IE7-1,IE8-1、ベース電流を各々
IB7-1,IB8-1,npn型トランジスタ9のコレクタおよびエ
ミッタ電流をIC9-1,IE9-1、pnp型トランジスタ7,8を電
流増幅率をhFE7-1,hFE8-1,npn型トランジスタ9の電流
増幅率をhFE9-1,電流ミラー回路本体17の入力端子5,出
力端子6に流れる電流を各々I5-1,I6-1,電流入力端子2,
電流出力端子3に流れる電流を各々I2-1,I3-1と定義す
る。
ここで、電流供給源1から一定の電流が供給され、か
つpnp型トランジスタ7,8の電流増幅率が等しく、電流ミ
ラー回路本体17の入力端子5と出力端子6とに流れる電
流比を1:1とすると、次式が得られる。
IE7-1=IE8-1 …(20) IB7-1=IB8-1 …(21) hFE7-1=hFE8-1 …(22) I5-1=I-6-1 …(23) ここで、電流ミラー回路17の共通端子4に流れる電流
をI4-1とすると、次式が得られる。
I4-1=IB7-1+IB8-1 …(24) 前記(21)より、前記(24)式は、次式となる。
I4-1=2IB7-1 …(25) npn型トランジスタ9のコレクタ電流IC9-1は、次式と
なる。
前記(25)式より、前記(26)式は、次式となる。
IC9-1=IB7-1 …(27) pnp型トランジスタ7のコレクタ電流IC7-1、npn型ト
ランジスタ9のエミッタ電流をIE9-1とすると、次式が
得られる。
IC7-1=IE7-1−IB7-1 …(28) 前記(27)式より、前記(29)式は、次式となる。
また、電流入力端子2に流れる電流I2-1は、次式とな
る。
I2-1=IC7-1+IE9-1 …(31) 前記(28),(30)式より、前記(31)式は、次式と
なる。
一方、電流出力端子3に流れる電流I3-1は、次式とな
る。
I3-1=2IE7-1−I2-1 …(33) 前記(32)式より、前記(33)式は、次式となる。
さらに、電流入力端子2と電流出力端子3に流れる電
流差は、前記(32),(34)式より、次式となる。
〔hFE9-1>>1〕であることより、従来例の第5図で
述べたように、ベース電流の影響を軽減する効果があ
る。また,pnp型トランジスタ7,8のコレクタ・エミッタ
間電圧をVCE7-1,VCE8-1、nPn型トランジスタ9のベース
・エミッタ間をVBE9-1とすると、次式が成り立つ。
VCE7-1=VCE8-1+VBE9-1 …(36) すなわち、入力電流または負荷状態によって、出力端
子電位が変動しても、VCE7-1とVCE8-1との間の関係を一
定に保たせる効果がある。
次に、実際電流ミラー回路17の電流比が正確には1:1
でない場合について、以下の2つの具体例により説明す
る。
第1図の複合電流ミラー回路の一具体例である第2図
の回路は、pnp型トランジスタ7,8のベースが共通で、そ
こからpnp型トランジスタ10,11のエミッタが互いに接続
され、pnp型トランジスタ7のエミッタは、抵抗15を介
して、電流供給源1へ、またpnp型トランジスタ8のエ
ミッタは、抵抗16を介して、電流供給源1へ接続されて
いる。pnp型トランジスタ10のコレクタとベースがショ
ート、その交点の一つはpnp型トランジスタ11のベース
へ、もう一つはnpn型トランジスタ9のコレクタへ接続
され、同トランジスタ9のエミッタはpnp型トランジス
タ7のコレクタと電流入力端子2に接続し、そこから電
流源18が接続されている。またnpn型トランジスタ9の
ベースはpnp型トランジスタ8,11の各々のコレクタと電
流出力端子3とに接続し、そこから負荷回路19が接続さ
れている。
ここで、pnp型トランジスタ7,8のエミッタ電流を各々
IE7-2,IE8-2,ベース電流を各々IB7-2,IB8-2,npn型トラ
ンジスタ9のコレクタおよびエミッタ電流をIC9-2,I
E9-2、pnp型トランジスタ7,8,10,11の電流増幅率をh
FE7-2,hFE8-2,hFE10-2,hFE11-2,npn型トランジスタ9の
電流増幅率をhFE9-2,電流入力端子2,電流出力端子3に
流れる電流を各々I2-2,I3-2と定義する。ここで電流供
給源1から一定の電流が供給される。かつpnp型トラン
ジスタ7,8の電流増幅率が互いに等しく、またpnp型トラ
ンジスタ10,11の電流増幅率も互いに等しいとすると、
次式が得られる。
IE7-2=IE8-2 …(37) IB7-2=IB8-2 …(38) hFE7-2=hFE8-2 …(39) hFE10-2=hFE11-2 …(40) pnp型トランジスタ10,11のエミッタ電流をIE10-2,I
E11-2とすると、次式が得られる。
IE10-2=IE11-2 …(41) pnp型トランジスタ7,8のベース電流の和は、pnp型ト
ランジスタ10,11で構成される電流ミラー回路に流れ込
む電流と等しい。
IB7-2+IB8-2=IE10-2+IE11-2 …(42) 前記(37),(41)式より前記(42)式は、次式とな
る。
IE10-2=IB7-2 …(43) pnp型トランジスタ10,11のコレクタ電流IC10-2,I
C11-2、ベース電流IB10-2,IB11-2とすると、次式が得ら
れる。
IE10-2=hFE10-2IB10-2+IB10-2 …(44) IE11-2=hFE11-2IB11-2+IB11-2 …(45) 前記(40),(41),(44),(45)式から、次の関
係が成り立つ。
IB10-2=IB11-2 …(46) 前記(44)式より,pnp型トランジスタ10のベース電流
は、次式となる。
pnp型トランジスタ10のコレクタ電流は、次式とな
る。
IC10-2=hFE10-2IB10-2 …(48) 前記(47)式より、前記(48)式は、次式となる。
npn型トランジスタ9のコレクタ電流は、次式とな
る。
IC9-2=IC10-2+2IB10-2 …(50) 前記(47),(49)式より、前記(50)式は、次式と
なる。
npn型トランジスタ9のエミッタ電流は、次式とな
る。
前記(43),(51)式より、前記(52)式は、次式と
なる。
pnp型トランジスタ7のコレクタ電流は、次式とな
る。
IC7-2=IC7-2−IB7-2 …(54) また、電流入力端子2に流れる電流は、次式となる。
I2-2=IC7-2+IE9-2 …(55) 前記(53),(54)式より、前記(55)式は、次式と
なる。
一方、電流出力端子3に流れる電流は、次式となる。
I3-2=2IE7-2−I2-2 …(57) 前記(56)式より、前記(57)式は、次式となる。
電流入力端子2と電流出力端子3とに流れる電流差
は、前記(56),(58)式より、次式となる。
〔hFE10-2>>1〕であることより、従来例の第5図
で述べたように、ベース電流の影響を軽減する効果があ
る。また、pnp型トランジスタ7,8のコレクタ・エミッタ
間電圧をVCE7-2,VCE8-2npn型トランジスタ9のベース・
エミッタ間をVBE9-2とすると、次式が成り立つ。
VCE7-2=VCE8-2+VBE9-2 …(60) 第1図で説明したことと同様の効果がある。
次に第1図の複合電流ミラー回路の別の具体例である
第3図の回路は、pnp型トランジスタ7,8に流れるエミッ
タ電流比を1:2とし、第2図の破線で囲ってある電流ミ
ラー回路をpnp型マルチコレクタトランジスタ12に置換
した場合である。pnp型トランジスタ7,8のベースを互い
に接続した交点に、pnp型マルチ・コレクタ・トランジ
スタ12のエミッタが接続されている。pnp型マルチ・コ
レクタ・トランジスタ12の1つのコレクタとベースは共
通接続され、さらにnpn型トランジスタ9のコレクタに
接続されている。pnp型マルチ・コレクタ・トランジス
タ12の残りの2つのコレクタと、npn型トランジスタ9
のベースとpnp型トランジスタ8のコレクタは互いに接
続され、その交点から電流出力端子3へ接続されてい
る。pnp型トランジスタ7のコレクタはダイオード13の
アノードへ、ダイオード13のカソードはnpn型トランジ
スタ9のエミッタと電流入力端子2とへ接続されてい
る。
pnp型トランジスタ7,8のエミッタ電流を各々IE7-3,I
E8-3、ベース電流を各々IB7-3,IB8-3、npn型トランジス
タ9のコレクタ及びエミッタ電流をIC9-3,IE9-3、pnp型
トランジスタ7,8の電流増幅率hFE7-3,hFE8-3、npn型ト
ランジスタ9の電流増幅率をhFE9-3、電流入力端子2,電
流出力端子3に流れる電流を各々I2-3,I3-3と定義す
る。ここで、pnp型トランジスタ7,8のエミッタ面積比を
1:2、抵抗15,16の抵抗比を2:1、pnp型マルチ・コレクタ
・トランジスタ12のコレクタ面積比を1:1:1、pnp型トラ
ンジスタ7,8の電流増幅率が互いに等しいとすると、次
式が成り立つ。
hFE7-3=hFE8-3 …(63) 本例の回路を、第2図と同様に計算すれば、次式が得
られる。
I2-3=(IE7-3−IB7-3)+IE9-3 …(65) 前記(64)式より、前記(65)式、次式となる。
本構成におけるI2-3とI3-3の関係は、前記(66),
(67)式より、次式となる。
よって、第1図と同様に、〔hFE12-3>>1〕である
ので、ベース電流の影響が軽減されている。また、pnp
型トランジスタ7,8のコレクタ・エミッタ間電圧をV
CE7-3,VCE8-3、ダイオード13の発生電圧をVD13、npn型
トランジスタのベース・エミッタ間電圧をVBE9-3とする
と、次式が得られる。
VD13≒VBE9-3 …(69) VCE7-3+VD13=VCE8-3+VBE9-3 …(70) 前記(69)式より前記(70)式は、次の関係が成り立
つ。
VCE7-3≒VCE8-3 …(71) 即ち、アーリー効果による影響も小さくなり、入力電
流または負荷状態によって、出力端子電位が変動して
も、VCE7-3とVCE8-3との間の関係を一定に保もつことが
できる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明は、電流増幅率h
FEの低下に対するベース電流の補償ができ、また互いに
対応するトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧VCE
のバランスを常にとることができるので、入力電流、負
荷回路、電源電圧などにより、電圧VCEのバランスがず
れて電流比の誤差を生じることを防ぐという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の電流ミラー回路を示す回路
図、第2図は第1図の一具体例を示す回路図、第3図は
第1図の他の具体例を示す回路図、第4図および第5図
はいずれも従来の電流ミラー回路を示す回路図である。 1……電流供給源、2……電流入力端子、3……電流出
力端子、4……共通端子、5……入力端子、6……出力
端子、7,8,10,11,14……pnp型トランジスタ、9……npn
型トランジスタ、12……pnp型マルチ・コレクタ・トラ
ンジスタ、13……ダイオード、15,16……抵抗、17……
電流ミラー回路本体、18……電流源、19……負荷回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースおよびエミッタを各々互いに接続し
    て、その共通エミッタを電流供給源とした第1のトラン
    ジスタおよび第2のトランジスタと、前記共通ベースに
    共通端子を接続してなる電流ミラー回路本体と、前記電
    流ミラー回路本体の入力端子にコレクタを出力端子にベ
    ースを接続した第3のトランジスタとを備え、前記第1
    のトランジスタのコレクタと前記第3のトランジスタの
    エミッタとの接続点を電流入力端子とし、前記第2のト
    ランジスタのコレクタと前記第3のトランジスタのベー
    スとの接続点を電流出力端子としたことを特徴とする電
    流ミラー回路。
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