JP4336702B2 - チェーン−チョッピング電流ミラー及び出力電流安定化方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流ミラー、特にチェーン-チョッピング(chain-chopping)電流ミラー及び出力電流を安定化する方法に関する。

増幅器、マルチチャネル定電流ドライバ等のような様々な用途の回路では、これら回路のバイアス回路として電流ミラーを必要とすることがよくある。図１は従来の電流ミラーの回路構成を示した図である。図１を参照するに、この電流ミラーは５個のトランジスタＭＰ１〜ＭＰ５を具えている。トランジスタＭＰ１は入力端子Ｉ１０１における入力電流に応じてそのゲートにバイアスを発生する。トランジスタＭＰ２〜ＭＰ５のゲートはトランジスタＭＰ１のゲートに結合されて、トランジスタＭＰ１及びトランジスタＭＰ２〜ＭＰ５のゲートバイアスをそれぞれ受け、且つこのゲートバイアスに準じて、トランジスタＭＰ２〜ＭＰ５のチャネルサイズに比例する電流を出力する。

幾つかの用途にとっては、トランジスタＭＰ２〜ＭＰ５の上述したチャネルサイズを互いに等しくする。これは各出力ノード（電流チャネルとも称する）ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４に同じ電流を出力する目的でそのように設計する。しかしながら、ＩＣ（集積回路）の不完全な処理過程のために、出力ノードＯＵＴ１〜ＯＵＴ４における実際の出力電流と、本来の所望される電流との間にずれが生じることがある。

どの電流チャネルを通過する電流も互いに等しくするために、従来は図２に示すような「クロス-チョッピング電流ミラー」と称する構成のものが提供されていた。図２を参照するに、この回路では、元の電流ミラーのトランジスタＭＰ１〜ＭＰ５に加えて、それぞれ２つの隣接するトランジスタと２つの隣接する出力端子との間にスイッチとして機能する２つの伝送ゲート、即ち全部で８個のトランジスタＳＷ１〜ＳＷ８をさらに配置している。第１クロック信号ＣＫと第２クロック信号ＣＫＢを用いることにより、この回路の伝送ゲートＳＷ１〜ＳＷ８は、ターン・オン又はターン・オフに制御され、ここに、第１クロック信号ＣＫ及び第２クロック信号ＣＫＢは互いに位相反転されている。

第１クロック信号ＣＫが論理高レベルをとると、第２クロック信号ＣＫＢは論理低レベルをとる。この期間に、出力ノードＯＵＴ１はトランジスタＭＰ２を通過する電流を出力し、出力ノードＯＵＴ２はトランジスタＭＰ３を通過する電流を出力し、出力ノードＯＵＴ３はトランジスタＭＰ４を通過する電流を出力し、出力ノードＯＵＴ４はトランジスタＭＰ５を通過する電流を出力する。第１クロック信号ＣＫが論理低レベルをとると、第２クロック信号ＣＫＢは論理高レベルをとる。この期間に、出力ノードＯＵＴ１はトランジスタＭＰ３を通過する電流を出力し、出力ノードＯＵＴ２はトランジスタＭＰ２を通過する電流を出力し、出力ノードＯＵＴ３はトランジスタＭＰ５を通過する電流を出力し、出力ノードＯＵＴ４はトランジスタＭＰ４を通過する電流を出力する。

上述したクロス‐チョッピング電流ミラーは、電流チャネルＯＵＴ１と電流チャネルＯＵＴ２の電流及び電流チャネルＯＵＴ３と電流チャネルＯＵＴ４の電流をそれぞれ平均化することができるが、上述した回路設計に伴う出力電流の変動は依然そのままである。本来の設計での所望電流をＩとし；集積回路の処理過程での影響で、トランジスタＭＰ２の実際の出力電流がＩ＋ａとなり、トランジスタＭＰ３の実際の出力電流がＩ＋ｂとなり、トランジスタＭＰ４の実際の出力電流がＩ-ｃとなり、トランジスタＭＰ５の実際の出力電流がＩ-ｄとなり、ここに、ａ，ｂ，ｃ及びｄはいずれも０よりも大きいものと仮定する。上述したクロス‐チョッピング電流ミラーのスキームを用いることにより、出力ノードＯＵＴ１及びＯＵＴ２における出力電流はＩ＋（ａ＋ｂ）/２となり、また出力ノードＯＵＴ３及びＯＵＴ４における出力電流はＩ-（ｃ＋ｄ）/２となり、従って、出力ノードＯＵＴ２とＯＵＴ３との間の出力電流の差は（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）/２となる。

本発明の目的は、従来の電流ミラーの性能を改善して、出力電流の同等性を向上させるチェーン-チョッピング電流ミラーを提供することにある。

本発明の他の目的は、出力電流を安定化して、隣接する電流チャネル間の電流差を低減させる方法を提供することにある。

本発明は、多数の出力ノードと、１つのバイアス源ユニットと、多数の電流ミラーリングユニットと、多数のスイッチ部品とを具えているチェーン-チョッピング電流ミラーを提供する。バイアス源ユニットは、その入力端子によって受信される電流に応じてその基準電圧端子に基準バイアスを供与する。各電流ミラーリングユニットはバイアス入力端子と出力端子とを有し、バイアス入力端子は基準電圧端子に結合されて基準バイアスを受け、出力電流はその基準バイアスに応じてその出力端子に出力される。各スイッチ部品は第１端子と、第２端子と、第３端子と、制御端子とを有しており；制御端子はクロック信号を受信し、第１端子が第２端子に結合されるのか、第３端子に結合されるのかは、クロック信号に応じて決定される。ｉ番目のスイッチ部品の第１端子がｉ番目の電流ミラーユニットの出力端子に結合される場合に、そのスイッチの第２端子はｉ番目の出力ノードに結合され、その第３端子は（ｉ＋１）番目の出力ノードに結合され、ここに、ｉは自然数である。

本発明の実施例にて述べるチェーン-チョッピング電流ミラーによれば、上述したバイアス源ユニットが第１トランジスタを具え、このトランジスタのゲート端子が当該第１トランジスタのドレインに結合され、第１トランジスタのソースが第１の電圧レベルに結合され、前記第１トランジスタのドレインがバイアス源ユニットの入力端子に結合され、且つ前記第１のトランジスタのゲートがバイアス源ユニットの基準電圧端子に結合されるようにする。他の実施例では、バイアス源ユニットがさらに第２トランジスタを具え、このトランジスタのゲートがバイアス電圧を受け、前記第２トランジスタのドレインがバイアス源ユニットの入力端子に結合され、第２トランジスタのソースが前記第１トランジスタのドレインに結合されるようにする。

本発明の実施例にて述べるチェーン-チョッピング電流ミラーによれば、上述した電流ミラーリングユニットの各々が第１トランジスタを具え、各電流ミラーリングユニットの第１トランジスタのゲートが基準電圧端子に結合されてバイアス電圧を受電し、各電流ミラーリングユニットの第１トランジスタのドレインが電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、各電流ミラーリングユニットの第３トランジスタのソースが第１の電圧レベルに結合されるようにする。他の実施例では、電流ミラーリングユニットの各々がさらに、第２トランジスタを具え、各電流ミラーリングユニットのゲートがバイアス電圧を受け、各電流ミラーリングユニットの第２トランジスタのソースが電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、各電流ミラーリングユニットの第２トランジスタのソースが前記第１トランジスタのドレインに結合されるようにする。

本発明の実施例にて述べるチェーン-チョッピング電流ミラーによれば、上述したクロック信号が第１クロック信号及び第２クロック信号を含み、各スイッチ部品が：第１制御端子、第２制御端子、第１伝送端子及び第２伝送端子を有し、第１制御端子が第１クロック信号を受信し、第２制御端子が第２クロック信号を受信し、第１伝送端子がスイッチ部品の第１端子に結合され、第２伝送端子がスイッチ部品の第２端子に結合される第１の伝送ゲートと；第１制御端子、第２制御端子、第１伝送端子及び第２伝送端子を有し、第１制御端子が第２クロック信号を受信し、第２制御端子が第１クロック信号を受信し、第１伝送端子がスイッチ部品の第１端子に結合され、第２伝送端子がスイッチ部品の第３端子に結合される第２の伝送ゲートとを具えるようにする。

本発明の実施例にて述べるチェーン-チョッピング電流ミラーによれば、第１トランジスタ及び第２トランジスタの各々をＰ形の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とする。

本発明は、次のようなステップを含む出力電流安定化方法も提供する。先ず、多数の出力ノードを用立てる。次いで、入力電流に応じて基準バイアスを供与する。その後、多数の電流ミラーリングユニットを用立て、各電流ミラーリングユニットが基準バイアスに応じて出力電流を出力し得るようにする。最初の期間には、ｉ番目の電流ミラーリングユニットの出力端子がｉ番目の出力ノードに結合されるように制御する。さらに、第２の期間には、ｉ番目の電流ミラーリングユニットの出力端子が（ｉ＋１）番目の出力ノードに結合されるように制御する。ここに、ｉは自然数とする。

本発明の実施例にて述べる出力電流安定化方法によれば、この方法がさらにクロック信号を供給するステップをさらに含み、このクロック信号の第１状態の時間を前記最初の期間とし、クロック信号の第２状態の時間を前記第２の期間とする。

本発明はＮ個の出力ノード、バイアス源ユニット、多数の電流ミラーリングユニット、及び多数のスイッチ部品を具えているチェーン-チョッピング電流ミラーも提供する。バイアス源ユニットは、その入力端子が受け取る電流に応じて、その基準電圧端子に基準バイアスを与える。各電流ミラーリングユニットはバイアス入力端子及び出力端子を有し、バイアス入力端子はバイアス源ユニットの基準電圧端子に結合されて基準バイアスを受け、出力端子には基準バイアスに応じて出力電流が出力される。スイッチ部品の各々は、１〜（Ｋ＋１）個の端子、即ち第１端子から（Ｋ＋１）番目の端子を有し、その第１端子は、Ｋ個のクロック信号、即ち第１クロック信号からＫ番目のクロック信号のうちの１つに応答して、Ｋ個の端子、即ち第２端子から（Ｋ＋１）番目の端子のうちの１つの端子に結合される。ｉ番目スイッチ部品の第１端子はｉ番目の電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、ｉ番目スイッチ部品の第ｍ端子は（ｉ＋ｍ−１）又は第ｉ+ｍ-1−Ｎ番目の出力ノードに結合され、ここに、Ｎが正の整数、ｉ，Ｋ，は自然数、ｍは２以上の自然数とし、ｉ+ｍ-1がＮ以下である時、ｉ番目スイッチ部品の第ｍ端がｉ+ｍ-１番目の出力ノードに接続し、ｉ+ｍ-1がＮより大きい時、ｉ番目のスイッチ部品の第ｍ端がｉ+ｍ-1−Ｎ番目の出力ノードに接続する。

本発明の実施例にて述べるチェーン-チョッピング電流ミラーによれば、上述したスイッチ部品の各々がＫ個のスイッチユニットを具え、これらの各スイッチユニットが制御端子、第１端子及び第２端子を有するようにする。（１〜Ｋ）番目のスイッチユニットの制御端子は（１〜Ｋ）番目のクロック信号をそれぞれ受信し、ａ番目のスイッチユニットの第１端子はスイッチ部品の第１端子に結合され、ａ番目のスイッチユニットの第２端子はスイッチ部品の（ａ＋１）番目の端子に結合される。クロック信号の各々は第１状態及び第２状態を包含し、それぞれのクロック信号の周波数は同じであり、（ｂ−１）番目のクロック信号とｂ番目のクロック信号との間には所定の位相差が有り、各クロック信号が第１状態を取る時間は互いに重複せず、ここに、０＜ａ又はｂ≦Ｋ、ａ，ｂは自然数とする。

本発明では、電流チャネルがすべてスイッチを経て互いに直列に接続され、多数の直列スイッチング動作が行われるから、出力電流の同等性を向上させる目的及び隣接する電流チャネル間の電流差を低減させる目的が達成される。

添付図面は本発明のさらなる理解に供するためのものであり、本明細書に組み入れられ、且つその一部を成すものである。図面は本発明の実施例を例証し、明細書と相俟って本発明の原理を説明するのに役立つものである。

図３は、本発明の実施例によるチェーン-チョッピング電流ミラー回路のブロック図である。図３を参照するに、この電流ミラーは、バイアス源ユニット３０１、多数の電流ミラーリングユニット３０２、多数のスイッチ部品３０３及び多数の出力ノードＯＵＴ１〜ＯＵＴＮを具えている。

バイアス源ユニット３０１は、入力端子Ｉ３０１にて受電した電流に従って基準電圧端子Ｒ３０１に基準バイアスＢ３０１を供与する。各電流ミラーリングユニット３０２はバイアス入力端子及び出力端子を有し、バイアス入力端子は基準電圧端子Ｒ３０１に結合されて基準バイアスＢ３０１を受ける。電流ミラーリングユニット３０２の出力端子は基準バイアスＢ３０１に応じて出力電流を出力する。各スイッチ部品３０３は、第１端子、第２端子、第３端子及び制御端子を有している。制御端子はクロック信号を受信し、このクロック信号はスイッチ部品の第１端子をその第２端子に結合するのか、又は第３端子に結合するのかを決定する。ここでは、第１スイッチ部品の第１端子が第１電極ミラーリングユニットの出力端子に結合され、このスイッチ部品の第２端子が第１出力ノードＯＵＴ１に結合され、その第３端子が出力ノードＯＵＴ２に結合され、以下同様に各スイッチ部品の各端子が接続されている。

なお、上述した実施例のチェーン-チョッピング電流ミラーは本発明を限定するものではないことに留意すべきである。製造者が特定の用途に適合させるようにスイッチ部品３０３の設計及び接続を変え得ることは当業者に明らかである。従って、スイッチ部品を用いて電流ミラーリングユニット３０２を直列に接続し、且つ多数の直列スイッチング動作をクロック信号ＣＬＫにより行なう限り、それは本発明の範疇又は精神に属するものと見做される。

以下、当業者が本発明を容易に実施し得る２〜３の実施例につき説明する。

図４は図３の本実施例の実現回路図である。この例では、バイアス源ユニット３０１をダイオード接続したトランジスタＭＰ１を用いて実現し、多数の電流ミラーリングユニット３０２を、トランジスタＭＰ２〜ＭＰ５を用いてそれぞれ実現し、各トランジスタＭＰ１〜ＭＰ５の第２のソース/ドレインを第１電圧レベルＶＤＤ（ここでは高めの電源電圧ＶＤＤ）に結合させる。簡単化のために、図４の例では、僅か４つの電流ミラーリングユニット３０２（ＭＰ２〜ＭＰ５）しか示してないが、本発明は電流ミラーリングユニットの数を限定するものではない。実際には、３つ又は４つ以上の電流ミラーリングユニット３０２（トランジスタ）を本発明の範囲又は精神を逸脱することなく配置することができる。

クロック信号ＣＬＫが、例えば論理高レベルをとると、スイッチ部品Ｓ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０３及びＳ４０４の第１端子と第２端子が接続し、トランジスタＭＰ２は第１出力ノードＯＵＴ１に結合され、トランジスタＭＰ３は第２出力ノードＯＵＴ２に結合され、トランジスタＭＰ４は第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ５は第４出力ノードＯＵＴ４に結合される。

クロック信号ＣＬＫが、例えば論理低レベルをとると、スイッチ部品Ｓ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０３及びＳ４０４の第１端子と第３端子が接続し、トランジスタＭＰ２は第２出力ノードＯＵＴ２に結合され、トランジスタＭＰ３は第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ４は第４出力ノードＯＵＴ４に結合され、トランジスタＭＰ５は第１出力ノードＯＵＴ１に結合される。このようなチェーン-チョッピング作動モードに基づくことから、本発明の電流ミラーは「チェーン-チョッピング」電流ミラーと称される。

本発明によって提供されるチェーン-チョッピング電流ミラーの性能を説明するために、設計上の公称出力電流をＩとし、製造プロセスによる影響で、トランジスタＭＰ２の実際の出力電流がＩ＋ａとなり、トランジスタＭＰ３の実際の出力電流がＩ＋ｂとなり、トランジスタＭＰ４の実際の出力電流がＩ−ｃとなり、トランジスタＭＰ５の実際の出力電流がＩ−ｄになるものと仮定する。上述した本実施例のチェーン-チョッピング電流ミラーを用いることにより、出力ノードＯＵＴ１の出力電流はＩ＋（ａ−ｄ）/２となり、出力ノードＯＵＴ２の出力電流はＩ＋（ａ＋ｂ）/２となり、出力ノードＯＵＴ３の出力電流はＩ＋（ｂ−ｃ）/２となり、出力ノードＯＵＴ４の出力電流はＩ−（ｃ＋ｄ）/２となる。上述した出力電流の式から明らかなように、各出力ノードの出力電流は従来と同じ「平均電流誤差」を有する。

さらに、２つの隣接する出力ノードの最大電流差は、ａ，ｂ，ｃ及びｄのいずれもが０よりも大きいと見做して評価される。簡単な計算から、出力ノードＯＵＴ１とＯＵＴ２の最大電流差は（ｂ＋ｄ）/２となり、出力ノードＯＵＴ２とＯＵＴ３の最大電流差は（ａ＋ｃ）/２となり、出力ノードＯＵＴ３とＯＵＴ４の最大電流差は（ｂ＋ｄ）/２となり、出力ノードＯＵＴ４とＯＵＴ１の最大電流差は（ａ＋ｃ）/２となることがわかる。２つの隣接する出力ノードＯＵＴ２とＯＵＴ３の最大電流差が（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）/２となる従来のクロス-チョッピング電流ミラーと比較するに、本発明の実施例のチェーン-チョッピング電流ミラーにおける２つの隣接する出力ノードの最大電流差の方が、従来のクロス-チョッピング電流ミラーよりも遥かに少ないことは明らかである。

上述した実施例では、Ｐ形のトランジスタを用いたが、本発明には図５に示すような他の実施用にＮ形のトランジスタを用いることもできる。本発明の実施例によれば、図６に示すように、各トランジスタＭＰ２〜ＭＰ５をトランジスタＭＰ６〜ＭＰ９にそれぞれ結合させ、出力ノードＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の出力電流を調整するためにトランジスタＭＰ６〜ＭＰ９の各ゲートにバイアス電圧ＶＢＢを供給することができる。さらに、図６に示す実施例は、その入力端子に結合されるトランジスタＭＰ１０を追加することによって図７に示すようなさらに別の実施例とすることができる。さらに、図６及び図７回路には別の方法としてＮ形のトランジスタを用いることもでき、これは当業者には分かることであり、その詳細は説明の簡単化のために省略する。

図８は図４に示した本実施例の別の実現回路図である。図８では、図４における各スイッチ部品Ｓ４０１〜Ｓ４０４を第１伝送ゲートＴＲ１及び第２伝送ゲートＴＲ２と置き換え、クロック信号ＣＬＫを第１クロック信号ＣＫと第２クロック信号ＣＫＢとに分け、これらのクロック信号ＣＫ及びＣＫＢを互いに位相反転させる。第１クロック信号ＣＫ及び第２クロック信号ＣＫＢは第１伝送ゲートＴＲ１及び第２伝送ゲートＴＲ２の第１制御端子及び第２制御端子にそれぞれ供給される。このようにして、上述したスイッチ部品Ｓ４０１〜Ｓ４０４は切り替えられる。

上述したスキームによって、異なる出力ノードにおける出力電流の差を減らすことができるが、トランジスタＭＰ１の製造プロセスによる誤差がある場合には、ＭＰ１がＭＰ２〜ＭＰ５に整合しなくなり、これが出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４に包括的な電流誤差をまねくことになる。入力電流と出力電流との間の誤差を低減させるために、本発明の他の実施例を提供する。図９は本発明の他の実施例によるチェーン-チョッピング電流ミラー回路の概略図である。図９を参照するに、これは上述した実施例と比較すると、入力端子に追加のスイッチ部品Ｓ４０５を加え、第１スイッチユニットＳＷ９１と第２スイッチユニットＳＷ９２とを用いるものである。

クロック信号ＣＬＫが、例えば論理高レベルをとると、スイッチ部品Ｓ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０３，Ｓ４０４及びＳ４０５の第１端子と第２端子が接続し、第１スイッチユニットＳＷ９１がオンし、第２スイッチユニットＳＷ９２がオフして、入力端子Ｉ３０１をトランジスタＭＰ１に結合させ、トランジスタＭＰ１のゲートがトランジスタＭＰ２〜ＭＰ５に供給するバイアス電圧を発生する。トランジスタＭＰ２は第１出力ノードＯＵＴ１に結合され、トランジスタＭＰ３は第２出力ノードＯＵＴ２に結合され、トランジスタＭＰ４は第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ５は第４出力ノードＯＵＴ４に結合されて、トランジスタＭＰ２〜ＭＰ５によって発生される電流が出力ノードＯＵＴ１〜ＯＵＴ４に供給される。

クロック信号ＣＬＫが、例えば論理低レベルをとると、スイッチ部品Ｓ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０３，Ｓ４０４及びＳ４０５の第１端子と第３端子が接続し、第１スイッチユニットＳＷ９１がオフし、第２スイッチユニットＳＷ９２がオンして、入力端子Ｉ３０１をトランジスタＭＰ５に結合させ、この際、トランジスタＭＰ５がトランジスタＭＰ１として機能し、トランジスタＭＰ５のゲートがトランジスタＭＰ１〜ＭＰ４に供給するバイアス電圧を発生する。トランジスタＭＰ１は第１出力ノードＯＵＴ１に結合され、トランジスタＭＰ２は第２出力ノードＯＵＴ２に結合され、トランジスタＭＰ３は第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ４は第４出力ノードＯＵＴ４に結合されて、トランジスタＭＰ１〜ＭＰ４によって発生される電流が出力ノードＯＵＴ１〜ＯＵＴ４に送られる。

上述した実施例をさらに変更して、入力電流チャネルがチェーン-チョッピング動作によっても制御されるようにすることができる。この変更回路の利点は、隣接するチャネル間の電流の同等性が改善さるばかりでなく、それぞれのレイヤで累積され、且つ不整合の入力トランジスタによって生じる電流差も低減することができることにある。図１０は、図９の例の実現回路図である。この実現回路では、全てのスイッチ部品Ｓ４０１〜Ｓ４０５を第１伝送ゲートＴＲ１及び第２伝送ゲートＴＲ２で置き換え、全てのスイッチユニットＳＷ９１〜ＳＷ９２を第３伝送ゲートＴＲ３と置き換え、且つクロック信号ＣＬＫを第１クロック信号ＣＫと第２クロック信号ＣＫＢとに分け、これらのクロック信号を互いに位相反転させる。このようにして、図９におけるスイッチング動作を行なう。

図９及び図１０では共にＰ形のトランジスタを用いている。しかしながら、本発明の実施例にはＰ形トランジスタの代わりにＮ形トランジスタを用いることもできることは当業者に明らかである。回路にＮ形のトランジスタを用いる場合には、第１電圧レベルを元の回路が必要とする高めの電源電圧ＶＤＤとする代わりに、低めの電源電圧ＶＳＳにする必要があり、これは周知のことであり、ここでは説明の簡単化のためにそれについての説明は省略する。伝送ゲートは図１１に似た構成を用いることによって実現し得ることは当業者に明らかである。さらに、それぞれの部品の動作も当業者によく知られているので、その詳細についての説明も省略する。

上述したそれぞれの実施例は２つの電流チャネルを切り替えるためのチェーン-チョッピング電流ミラー回路を開示したのであって、本発明はさらに多数のチャネルを切り替えるためのチェーン-チョッピング電流ミラー回路も提供する。図１２は本発明のさらに他の実施例によるチェーン-チョッピング電流ミラー回路の回路図である。図１２を参照するに、この回路はバイアス源ユニット１２０１、６つの電流ミラーリングユニット１２０２、６つのスイッチ部品１２０３及び６つの出力ノードＯＵＴ１〜ＯＵＴ６を具えており、スイッチ部品ＳＷ１２１〜ＳＷ１２６は５つの端子Ｔ１〜Ｔ５をそれぞれ具えている。各スイッチ部品はクロック信号ＣＫ１〜ＣＫ４に応じて端子Ｔ１を端子Ｔ２〜Ｔ５のいずれに結合させるのかを決定する。

図１３は図１２の本実施例の実現回路図である。図１３を参照するに、バイアス源ユニット１２０１はＰ形のトランジスタＭＰ１を用いることにより実現され、６つの電流ミラーリングユニット１２０２はＰ形のトランジスタＭＰ２〜ＭＰ７を用いることによりそれぞれ実現され、スイッチ部品ＳＷ１２１〜ＳＷ１２６の各々は４つのスイッチユニットＭ０１〜Ｍ０４を用いることにより実現され、これらのスイッチユニットＭ０１〜Ｍ０４の各々はＮ形のトランジスタを用いることにより実現される。

第１クロック信号ＣＫ１が例えば論理高レベルをとり、残りのクロック信号ＣＫ２〜ＣＫ４が論理低レベルをとる場合には、全てのスイッチユニットＭ０１がオンし、他のスイッチユニットＭ０２〜Ｍ０４はオフし、トランジスタＭＰ２が第１出力ノードＯＵＴ１に結合され、トランジスタＭＰ３が第２出力ノードＯＵＴ２に結合され、トランジスタＭＰ４が第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ５が第４出力ノードＯＵＴ４に結合され、トランジスタＭＰ６が第５出力ノードＯＵＴ５に結合され且つトランジスタＭＰ７が第６出力ノードＯＵＴ６に結合される。

第２クロック信号ＣＫ２が例えば論理高レベルをとり、残りのクロック信号ＣＫ１，ＣＫ３及びＣＫ４が論理低レベルをとる場合には、全てのスイッチユニットＭ０２がオンし、他のスイッチユニットＭ０１，Ｍ０３及びＭ０４はオフし、トランジスタＭＰ２が第２出力ノードＯＵＴ２に結合され、トランジスタＭＰ３が第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ４が第４出力ノードＯＵＴ４に結合され、トランジスタＭＰ５が第５出力ノードＯＵＴ５に結合され、トランジスタＭＰ６が第６出力ノードＯＵＴ６に結合され、トランジスタＭＰ７が第１出力ノードＯＵＴ１に結合される。

第３クロック信号ＣＫ３が例えば論理高レベルをとり、残りのクロック信号ＣＫ１，ＣＫ２及びＣＫ４が論理低レベルをとる場合には、全てのスイッチユニットＭ０３がオンし、他のスイッチユニットＭ０１，Ｍ０２及びＭ０４はオフし、トランジスタＭＰ２が第３出力ノードＯＵＴ３に結合され、トランジスタＭＰ３が第４出力ノードＯＵＴ４に結合され、トランジスタＭＰ４が第５出力ノードＯＵＴ５に結合され、トランジスタＭＰ５が第６出力ノードＯＵＴ６に結合され、トランジスタＭＰ６が第１出力ノードＯＵＴ１に結合され且つトランジスタＭＰ７が第２出力ノードＯＵＴ２に結合される。

第４クロック信号ＣＫ４が例えば論理高レベルをとり、残りのクロック信号ＣＫ１〜ＣＫ３が論理低レベルをとる場合には、全てのスイッチユニットＭ０４がオンし、他のスイッチユニットＭ０１〜Ｍ０３はオフし、トランジスタＭＰ２が第４出力ノードＯＵＴ４に結合され、トランジスタＭＰ３が第５出力ノードＯＵＴ５に結合され、トランジスタＭＰ４が第６出力ノードＯＵＴ６に結合され、トランジスタＭＰ５が第１出力ノードＯＵＴ１に結合され、トランジスタＭＰ６が第２出力ノードＯＵＴ２に結合され且つトランジスタＭＰ７が第３出力ノードＯＵＴ１に結合される。その後、チェーン-チョッピング動作の次のサイクルがクロック信号ＣＫ１〜ＣＫ４に従って繰り返される。

全てのスイッチユニットＭ０１〜Ｍ０４は、Ｐ形トランジスタを用いるか、又は図１１に示すような伝送ゲートを用いるような多数の手段によって実現し得ることは当業者にとっては周知のことである。これらの変形例に対してはクロック信号も変える必要がある。実施例によっては、本発明が限定するものではないＮ形のトランジスタを用いて上述したスイッチユニットを実現することもできる。同様に、実施例では、Ｐ形のトランジスタＭＰ１〜ＭＰ７を用いて上述したバイアス源ユニット１２０１及び電流ミラーリングユニット１２０２を実現したが、Ｐ形トランジスタＭＰ１〜ＭＰ７の代わりにＮ形のトランジスタでも実現でき、本発明はそれを限定するものではない。なお、上述した実施例ではチェーン-チョッピング電流ミラーを形成する模範例として４つの電流チャネルを用いたが、本発明の精神によれば、３つの電流チャネル、５つの電流チャネル又はそれ以上の電流チャネルを用いてチェーン-チョッピング電流ミラーを形成することができ、この電流チャネルの数は本発明によって限定されるものではない。

要するに、どの電流チャネルも直列スイッチング動作をする多数のスイッチを介して互いに直列に接続するから、本発明は出力電流の同等性を向上させることができ、従って隣接する電流チャネル間の電流差を減らすことができる。

本発明はその範疇又は精神を逸脱することなく種々の変更を加え得ることは当業者に明らかである。前述したことからして、本明細書では模範例のみを考慮したのであって、本発明の真の範囲及び精神は特許請求の範囲によって示されるものである。

従来の電流ミラー回路の構成図である。 従来のクロス-チョッピング電流ミラー回路の図である。 本発明の一実施例によるチェーン-チョッピング電流ミラー回路のブロック図である。 図３における本実施例の実現回路図である。 図４における本発明の実現回路の変形例を示す図である。 図３における本実施例の他の実現回路図である。 図３における本実施例のさらに他の実現回路図である。 図４における本実施例の他の実現回路図である。 本発明の他の実施例によるチェーン-チョッピング電流ミラー回路の概略図である。 図９における本実施例の実現回路図である。 本発明の実施例による伝送ゲートの実現回路図である。 本発明のさらに他の実施例によるチェーン-チョッピング電流ミラー回路の回路図である。 図１２における本実施例の実現回路図である。

Claims (20)

1. 複数の出力ノードと；
   入力端子及び基準電圧端子を有し、入力端子によって受電した電流に応じて基準電圧端子に基準バイアスを供与するのに用いられるバイアス源ユニットと；
   各々がバイアス入力端子及び出力端子を有し、バイアス入力端子が前記バイアス源ユニットの基準電圧端子に結合されて基準バイアスを受け、且つ出力端子に基準バイアスに応じて出力電流が与えられる、複数の電流ミラーリングユニットと；
   複数のスイッチ部品であって、その各々が第１端子、第２端子、第３端子及び制御端子を有し、制御端子がクロック信号を受信し、このクロック信号により、各スイッチ部品が、その第１端子をその第２端子に結合させるのか、第３端子に結合させるのかを決定する、複数のスイッチ部品と；
   を具えているチェーン-チョッピング電流ミラーであって；
   ｉ番目のスイッチ部品の第１端子がｉ番目の電流ミラーユニットの出力端子に結合され、ｉ番目のスイッチ部品の第２端子がｉ番目の出力ノードに結合され、且つｉ番目のスイッチ部品の第３端子が（ｉ＋１）番目の出力ノードに結合され、ここに、ｉは自然数とする、チェーン-チョッピング電流ミラー。
2. 前記バイアス源ユニットが：
   第１トランジスタを具え、前記第１トランジスタのゲートが前記第１トランジスタのドレインに結合され、前記第１トランジスタのソースが第１電圧レベルに結合され、前記第１トランジスタのドレインが前記バイアス源ユニットの入力端子に結合され、且つ前記第１トランジスタのゲートが前記バイアス源ユニットの基準電圧端子に結合される、請求項１に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
3. 前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタをＰ形の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｐ形ＭＯＳＦＥＴ）とする、請求項２に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
4. 前記電流ミラーリングユニットの各々が：
   第１トランジスタを具え、前記各電流ミラーリングユニットの第１トランジスタのゲートが前記基準電圧端子に結合されて基準バイアスを受け、前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタのドレインが前記各電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、且つ前記第１トランジスタのソースが前記第１電圧レベルに結合される、請求項２に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
5. 前記チェーン-チョッピング電流ミラーがさらに：
   前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのゲートとドレインとの間に結合させた第１スイッチユニット；及び
   ｋ番目の電流ミラーリングユニットの第１トランジスタのゲートとドレインとの間に結合させた第２スイッチユニット；
   を具え、ｋ番目のスイッチ部品の第１端子がｋ番目の電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、前記ｋ番目のスイッチ部品の第２端子がｋ番目の出力ノードに結合され、前記ｋ番目のスイッチ部品の第３端子が前記バイアス源ユニットの入力端子に結合され、（ｋ＋１）番目のスイッチ部品の第１端子が前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのドレインに結合され、該（ｋ＋１）番目のスイッチ部品の第２端子が前記バイアス源ユニットの入力端子に結合され且つ前記（ｋ＋１）番目のスイッチ部品の第３端子が第１出力ノードに結合され、ここに、ｋは自然数で、ｉよりも大きいとする、請求項４に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
6. 前記電流ミラーリングユニットの各々が：
   第１トランジスタを具え、前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタのゲートが前記基準電圧端子に結合されて基準バイアスを受け、前記各電流ミラーリングユニットの前記前記第１トランジスタのドレインが前記各電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、且つ前記各電流ミラーリングユニットの前記前記第１トランジスタのソースが第１電圧レベルに結合される、請求項２に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
7. 前記電流ミラーリングユニットの各々がさらに：
   第２トランジスタを具え、前記各電流ミラーリングユニットの第２トランジスタのゲートがバイアス電圧を受け、前記各電流ミラーリングユニットの前記第２トランジスタのドレインが前記電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、且つ前記電流ミラーリングユニットの前記第２トランジスタのソースが前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタのドレインに結合される、請求項２に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
8. 前記バイアス源ユニットがさらに：
   第２トランジスタを具え、前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタのゲートが前記バイアス電圧を受け、前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタのドレインが前記バイアス源ユニットの入力端子に結合され、前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタのソースが前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのドレインに結合される、請求項7に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
9. 前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタ及び第２トランジスタをＰ形ＭＯＳＦＥＴとする、請求項７に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
10. 前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタをＰ形ＭＯＳＦＥＴとする、請求項8に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
11. 前記クロック信号が第１のクロック信号と第２のクロック信号とを包含し、前記スイッチ部品の各々が：
    第１制御端子、第２制御端子、第１伝送端子及び第２伝送端子を有し、第１制御端子が第１クロック信号を受信し、第２制御端子が第２クロック信号を受信し、第１伝送端子がスイッチ部品の第１端子に結合され、且つ第２伝送端子がスイッチ部品の第２端子に結合される第１伝送ゲートと；
    第１制御端子、第２制御端子、第１伝送端子及び第２伝送端子を有し、第１制御端子が第２クロック信号を受信し、第２制御端子が第１クロック信号を受信し、第１伝送端子がスイッチ部品の第１端子に結合され、且つ第２伝送端子がスイッチ部品の第３端子に結合される第２伝送ゲートと；
    を具えている、請求項１に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
12. 出力電流を安定化する方法であって：
    複数の出力ノードを用立てるステップと；
    入力電流に応じて基準バイアスを提供するステップと；
    各々が前記基準バイアスに応じて出力電流を出力する複数の電流ミラーリングユニットを用立てるステップと；
    クロック信号を供給し、このクロック信号の第１状態の時間を最初の期間とし、クロック信号の第２状態の時間を第２の期間とするステップと；
    前記最初の期間に、ｉ番目の電流ミラーリングユニットの出力端子をｉ番目の出力ノードに結合させるステップと；
    前記第２の期間には、ｉ番目の電流ミラーリングユニットの出力端子を（ｉ＋１）番目の出力ノードに結合させるステップと；
    を含み、ここに、ｉは自然数とする、出力電流安定化方法。
13. Ｎ個の出力ノードと；
    入力端子及び基準電圧端子を有し、入力端子によって受電した電流に応じて基準電圧端子に基準バイアスを供与するのに用いられるバイアス源ユニットと；
    各々がバイアス入力端子及び出力端子を有し、バイアス入力端子がバイアス源ユニットの基準電圧端子に結合されて基準バイアスを受け、且つ出力端子に基準バイアスに応じて出力電流が与える、複数の電流ミラーリングユニットと；
    複数のスイッチ部品であって、その各々が（１〜Ｋ＋１）番目までの端子を有し、（１〜Ｋ）番目までのクロック信号により、各スイッチ部品が、（２〜Ｋ＋１）番目までの端子のいずれか１つを決定して第１端子に結合させる、複数のスイッチ部品と；
    を具えているチェーン-チョッピング電流ミラーであって；
    ｉ番目のスイッチ部品の第１端子がｉ番目の電流ミラーユニットの出力端子に結合され、ｉ番目のスイッチ部品のｍ番目の端子が（ｉ＋ｍ−１）又は第ｉ+ｍ−1−Ｎ番目の出力ノードに結合され、ここに、Ｎが正の整数、ｉ，Ｋ，は自然数、ｍは２以上の自然数とし、ｉ+ｍ−1がＮ以下である時、ｉ番目スイッチ部品の第ｍ端がｉ+ｍ−１番目の出力ノードに接続し、ｉ+ｍ−1がＮより大きい時、ｉ番目のスイッチ部品の第ｍ端がｉ+ｍ−1−Ｎ番目の出力ノードに接続する、チェーン-チョッピング電流ミラー。
14. 前記スイッチ部品の各々が：
    Ｋ個のスイッチユニットを有し、これらの各スイッチユニットが、制御端子、第１端子及び第２端子を有し、且つ（１〜Ｋ）番目までのスイッチユニットの制御端子がそれぞれ（１〜Ｋ）番目のクロック信号を受信し、
    ａ番目のスイッチユニットの第１端子がスイッチ部品の第１端子に結合され、ａ番目のスイッチユニットの第２端子がスイッチ部品の（ａ＋１）番目の端子に結合され、
    各クロック信号が第１状態及び第２状態を包含し、各クロック信号の周波数は同じで、（ｂ-１）番目のクロック信号とｂ番目のクロック信号との間には所定の位相差があり、各クロック信号が第１状態をとる時間は互いにオーバラップせず、ここに、０＜ａ，ｂ≦Ｋ、ａ，ｂは自然数とする、請求項１３に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
15. 前記バイアス源ユニットが：
    第１トランジスタを具え、前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのゲートが前記第１トランジスタのドレインに結合され、前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのソースが第１電圧レベルに結合され、前記第１トランジスタのドレインが前記バイアス源ユニットの入力端子に結合され、且つ前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのゲートが前記バイアス源ユニットの基準電圧端子に結合される、請求項１３に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
16. 前記バイアス源ユニットがさらに：
    第２トランジスタを具え、前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタのゲートが基準電圧端子に結合され、前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタのドレインが前記バイアス源ユニットの入力端子に結合され、前記バイアス源ユニットの前記第２トランジスタのソースが前記バイアス源ユニットの前記第１トランジスタのドレインに結合される、請求項１５に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
17. 前記バイアス源ユニットの前記第１及び第２トランジスタをＰ形ＭＯＳＦＥＴとする、請求項１６に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
18. 前記各電流ミラーリングユニットが：
    第１トランジスタを具え、前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタのゲートが基準バイアスを受電すべく基準電圧端子に結合され、前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタのドレインが前記電流ミラーリングユニットの出力端子に結合され、前記各電流ミラーリングユニットの前記第１トランジスタのソースが第１電圧レベルに結合される、請求項１５に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
19. 前記各スイッチユニットをトランジスタとし、該トランジスタのゲートを前記各スイッチユニットの前記制御端子とし、当該トランジスタのドレインを前記各スイッチユニットの前記第１端子とすると共に、ソースを前記各スイッチユニットの前記第２端子とする、請求項１４に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。
20. 前記トランジスタをＰ形のトランジスタとする場合には、前記第１状態が論理低レベルをとり；且つ前記トランジスタをＮ形のトランジスタとする場合には、前記第１状態が論理高レベルをとる、請求項１９に記載のチェーン-チョッピング電流ミラー。

Images