JP2661138B2

JP2661138B2 - 電流増幅回路

Info

Publication number: JP2661138B2
Application number: JP63127887A
Authority: JP
Inventors: 大和岡信
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH01296804A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は電流増幅回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、電流増幅回路において、主トランジスタ
に対して補助のトランジスタを所定の関係に接続するこ
とにより、諸特性を改善したものである。

〔従来の技術〕

電流増幅回路の１つとしてカレントミラー回路があ
る。

第２図はカレントミラー回路の基本的な構成を示す。
すなわち、トランジスタ（11），（12）によりカレント
ミラー回路が構成されるとともに、その入力側のトラン
ジスタ（11）に、前段の回路（２）の出力用トランジス
タ（21）からその出力電流（Ｉ＋ｉ）が供給される。た
だし、電流Ｉは直流分、電流ｉは交流分（信号電流）で
ある。

したがって、トランジスタ（11），（12）の特性が互
いに等しく、かつ、トランジスタ（11），（12）のベー
ス電流がコレクタ電流に比べて十分に小さいとすれば、
トランジスタ（11），（12）のベースバイアス条件は互
いに等しいので、トランジスタ（11），（12）のコレク
タ電流は互いに等しくなり、出力側のトランジスタ（1
2）から入力電流（Ｉ＋ｉ）に等しい出力電流（Ｉ＋
ｉ）が得られる。

ところで、単３電池１本で働くようなヘッドホンステ
レオやラジオ受信機においては、電池が消耗してその出
力電圧が定格値の1.5Vから1V程度に低下しても、全体が
ほぼ正常に動作する必要がある。

しかし、第２図のカレントミラー回路においては、入
力点、すなわち、Ａ点の電位がトランジスタ（11），
（12）のベース・エミッタ間電圧に等しい0.7Vになるの
で、このカレントミラー回路を使用する場合には、電池
の電圧の低下を考慮すると、前段の回路（20）の電圧配
分の自由度が小さくなり、その構成に制約を受けてしま
う。

そこで、第３図あるいは第４図に示すような回路が考
えられている。すなわち、第３図の回路においては、ト
ランジスタ（11），（13）によりカレントミラー回路が
構成され、定電流源（14）によりトランジスタ（13）に
定電流2Iが流されてトランジスタ（11）に電流2Iが流さ
れる。したがって、前段のトランジスタ（21）から電流
（Ｉ＋ｉ）が供給されると、トランジスタ（12）からは
出力電流（Ｉ−ｉ）が得られる。

そして、この回路によれば、トランジスタ（12）のベ
ース電位を1V程度とすれば、Ａ点の電位は、トランジス
タ（12）のベース・エミッタ間電圧である0.7Vだけ低い
0.3V程度となるので、電源電圧が低くても前段の回路
（20）の電圧配分の自由度が大きくなり、構成の自由度
が高くなる。

しかし、この回路においては、定電流源（14）を必要
とし、第２図の回路に比べて電流2Iだけ消費電流が増加
してしまう。また、出力電流（Ｉ−ｉ）においては、交
流分が位相反転されてしまう。

一方、第４図の回路においては、トランジスタ（1
1），（12）のベースバイアス条件が等しいので、前段
のトランジスタ（21）からトランジスタ（11）に電流
（Ｉ＋ｉ）が供給されると、トランジスタ（12）に出力
電流（Ｉ＋ｉ）が得られる。

そして、この回路によれば、定電流源（14）からの定
電流I₁₄が抵抗器（15）を流れることにより、抵抗器（1
5）に電圧降下を生じるので、Ａ点の電位は、トランジ
スタ（11），（12）のベース電位よりも抵抗器（15）に
おける電圧降下分だけ低くなり、例えば0.3Vにできる。
したがって、やはり前段の回路（20）の構成の自由度が
大きくなる。

しかし、この回路においては、定電流源（14）の出力
電流I₁₄の一部は、トランジスタ（11），（12）のベー
ス電流になるとともに、トランジスタ（11）の電流増幅
率のばらつきにしたがってそのベース電流がばらつくの
で、抵抗器（15）に流れる電流がばらつくことになり、
Ａ点の電位がばらついてしまう。

このＡ点の電位のばらつきをなくすには、電流I
₁₄を、トランジスタ（11）のベース電流のばらつきを無
視できる程度に十分に大きくすればよいが、これではや
はり消費電流が増加してしまう。

さらに、抵抗器（15）に変えてショットキーダイオー
ドを接続することもあるが、この場合には、ショットキ
ーダイオードがIC化に適さないという問題を生じてしま
う。

また、第２図〜第４図のどの回路においても、トラン
ジスタ（11），（12）の各コレクタ・エミッタ間電圧の
違いが大きいと、アーリー効果により入出力電流に対す
る利得が変化してしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、第２図の回路においては、前段の回路
（20）の電圧配分の自由度が小さくなり、その構成に制
約を受けてしまう。また、第３図及び第４図の回路にお
いては、消費電流が大きい。

あるいは、第４図の回路においては、入力点Ａの電位
にばらつきを生じてしまう。さらに、いずれの回路もア
ーリー効果により、利得が変化することがある。

この発明はこれらの問題点を解決しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

このため、この発明においては、例えば第１図に示す
ような接続とする。

〔作用〕

前段の回路の設計の自由度が高くなるとともに、諸特
性が改善される。

〔実施例〕

第１図において、トランジスタ（１），（２）のベー
スが互いに接続されるとともに、それらのエミッタが所
定の電位点、この例においては接地に共通に接続され
る。また、トランジスタ（３），（４）のベースがバイ
アス電源（６）に共通に接続され、それらのエミッタが
トランジスタ（１），（２）のコレクタにそれぞれ接続
される。さらに、トランジスタ（３）のコレクタが定電
流源（５）に接続されるとともに、トランジスタ
（１），（２）のベースが定電流源（５）に接続され
る。

また、トランジスタ（１）のコレクタが前段の回路、
例えば回路（20）のトランジスタ（21）のコレクタに接
続され、このトランジスタ（21）から電流（Ｉ＋ｉ）が
供給される。

なお、トランジスタ（１），（２）の特性は互いに等
しくされるとともに、トランジスタ（３），（４）の特
性も互いに等しくされる。また、バイアス電源（６）の
出力電圧は、例えば1V程度とされる。

このような構成において、 I_B:トランジスタ（１）〜（４）の各ベース電流 I₅:定電流源（５）の出力電流とすれば、トランジスタ（１），（２）は特性が互いに
等しく、かつ、ベースバイアス条件も互いに等しいの
で、トランジスタ（１），（２）のコレクタ電流は互い
に等しくなる。したがって、トランジスタ（21）から電
流（Ｉ＋ｉ）が出力されるとき各部の電流配分は図示の
ようになり、トランジスタ（４）の出力電流I₄は、 I₄＝Ｉ＋ｉ＋I₅−2I_B ……（ｉ）となる。

そして、このとき、トランジスタ（１）〜（４）の電
流増幅率が十分に大きく、例えば100とすれば、（ｉ）
式におけるベース電流I_Bは無視できる。また、電流I₅が
電流Ｉよりも十分に小さく、例えば、 I₅≒I/10 ……（ii）とすれば、（ｉ）式における電流I₅も無視できる。

したがって、（ｉ）式は、 I₄＝Ｉ＋ｉ＋I₅−2I_B≒Ｉ＋ｉとなり、入電流（Ｉ＋ｉ）にほぼ等しくなり、特に、交
流分ｉは変化しない。つまり、トランジスタ（４）のコ
レクタには、トランジスタ（21）の出力電流に等しい電
流出力が得られる。

〔発明の効果〕

そして、この場合、特にこの発明によれば、バイアス
電源（６）の電圧を1Vとすれば、Ａ点の電位は、それよ
りもトランジスタ（３）のベース・エミッタ間電圧だけ
低い0.3V程度となるので、電流電圧が低くても前段の回
路（20）の電圧配分の自由度が大きくなり、構成の自由
度が高くなる。

また、トランジスタ（１），（２）に対して負帰還が
かかっているので、アーリー効果による電流利得の変化
がほとんどない。すなわち、トランジスタ（３）のベー
ス電位は、バイアス電源（６）により一定の電圧とされ
ているので、トランジスタ（21）からトランジスタ
（１）に流れ込む電流Ｉが例えば増加してそのコレクタ
・エミッタ間電圧が上昇しようとすると、トランジスタ
（３）のベース・エミッタ間電圧が低下してそのベース
電流I_Bが減少し、これによりトランジスタ（３）のエミ
ッタ電流が減少してトランジスタ（１）のコレクタ電流
が減少することになり、したがって、トランジスタ
（１）のコレクタ電流は一定に保たれ、そのコレクタ・
エミッタ間電圧も変化しない。

また、同様にしてトランジスタ（２）のコレクタ電流
及びコレクタ・エミッタ間電圧も変化しないとともに、
そのコレクタ・エミッタ間電圧は、トランジスタ（１）
のそれに等しい。

したがって、アーリー効果によりトランジスタ
（１），（２）の電流利得が変化することがない。ま
た、その負帰還作用により他の特性も向上する。

さらに、定電流源（５）を必要とするが、トランジス
タ（１）の電流増幅率が十分に大きく、例えば100とす
れば、トランジスタ（１）のベース電流I_Bは、そのコレ
クタ電流の1/100となり、このベース電流の10倍程度を
電流I₅としておけばよいので、結果として（ii）式に示
すように、電流I₅は電流Ｉの1/10程度となる。したがっ
て、定電流源（５）の電流I₅は、電流Ｉに比べて無視で
きる大きさであり、消費電流はほとんど増加しない。

また、ショットキーダイオードのようにIC化に適さな
い素子が不要であり、前段の回路（２）などと一体に容
易にIC化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の接続図、第２図〜第４図はそ
の説明のための図である。（１）〜（４）はトランジスタ、（５）は定電流源であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２のトランジスタのエミッタが
所定の電位点に共通に接続され、これら第１及び第２のトランジスタのベースが定電流源
に接続され、上記第１及び第２のトランジスタのコレクタに、第３及
び第４のトランジスタのエミッタがそれぞれ接続され、上記第３のトランジスタのコレクタが定電流源に接続さ
れ、上記第３及び第４のトランジスタのベースにそれぞれバ
イアス電圧が供給され、上記第１のトランジスタのコレクタと上記第３のトラン
ジスタのエミッタとの接続点に入力電流が供給されると
ともに、上記第４のトランジスタのコレクタから上記入力電流に
したがった出力電流が取り出されるようにした電流増幅
回路。