JPH03169107A - Current mirror circuit - Google Patents

Current mirror circuit

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JPH03169107A
JPH03169107A JP1310099A JP31009989A JPH03169107A JP H03169107 A JPH03169107 A JP H03169107A JP 1310099 A JP1310099 A JP 1310099A JP 31009989 A JP31009989 A JP 31009989A JP H03169107 A JPH03169107 A JP H03169107A
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JP
Japan
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transistor
collector
voltage
resistors
emitter
Prior art date
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Pending
Application number
JP1310099A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Iida
尚志 飯田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To avoid an error of an input and output current due to the Early's effect by adding a voltage division circuit comprising two series resistors for deciding a base voltage of a 1st transistor(TR) to a conventional three-transistor current mirror circuit. CONSTITUTION:Two resistors R1, R2 are connected in series between a positive voltage power supply V+ at a power terminal 1 and an emitter of a transistor(TR) Q3 and a common connecting point between the resistors R1, R2 is connected to a common base connecting point of TRs Q1, Q2. Since the collector.emitter voltage of the TR Q1 at the input side is accurately decided by the ratio of the two resistors R1, R2 only, the collector.emitter voltage of the TR Q1 is made equal to that of the output TR Q2 by having only to select the resistance of the resistors R1, R2 properly. Thus, the error in the input output current by the Early's effect is not caused.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カレントミラー回路に関し、特にバイボーラ
トランジスタ集積回路に用いられるカレントミラ−回路
に関する. 〔従来の技術〕 従来のカレントミラー回路の一例を第2図に示す. カレントミラ−回路とは、周知のように、バイポーラト
ランジスタの出力抵抗を利用した定電流源回路である. 第2図を参照すると、2個のPNP}ランジスタQl,
Q2は、それぞれのベースが共通接続され、エミッタが
それぞれ電源端子1の正電圧電源V+に接続されている
.さらにもう一個のPNPトランジスタQ3のエミッタ
はQl、Q2の共通接続されたベースに、ベースはQ1
のコレクタにそれぞれ接続され、同じくコレクタは接地
されている,Qlのコレクタは入力端子2に、Q2のコ
レクタは出力端子3にそれぞれ接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a current mirror circuit, and particularly to a current mirror circuit used in a bibolar transistor integrated circuit. [Prior art] Figure 2 shows an example of a conventional current mirror circuit. As is well known, a current mirror circuit is a constant current source circuit that uses the output resistance of a bipolar transistor. Referring to FIG. 2, two PNP} transistors Ql,
The bases of Q2 are commonly connected, and the emitters of Q2 are connected to the positive voltage power supply V+ of the power supply terminal 1. The emitter of yet another PNP transistor Q3 is connected to the commonly connected bases of Ql and Q2, and the base is connected to the commonly connected base of Q1.
The collector of Ql is connected to the input terminal 2, and the collector of Q2 is connected to the output terminal 3.

これは、周知の3トランジスタカレントミラー回路で、
入力電流IINと出力電流1 0LITとの関係は次式
で示される. I IN= r out  [ ( 2/β(β+1 
) } + 1 1−1ここで、βはトランジスタの電
流増幅率である.これより、入出力の電流誤差IERは
次のようになる. I ER= 2 r OUT /β(β+1)・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・2従って、βが充
分大きければ、Itλは極めて小さくなり無視すること
が出きる. 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来のカレントミラー回路は、入出力の電流誤
差が、2式に示す通りであり、これだけならばさほど問
題とはならない.しかし2式は、誤差の要因としてβの
みを考慮しているが、実際には、さらにトランジスタの
アーり効果を考慮する必要がある. バイボーラトランジスタの出力抵抗は、コレクタ・ベー
ス接合に印加される電圧によって空乏層の幅が変化する
ことにより、エミッタ・ベース接合の電圧またはベース
電流を一定にしても、コレクタ電流が変化するために有
限の値を持つ。これがアーり効果である。この出力抵抗
は、ほぼ、コレクタ電流に反比例するため、これら両者
の積は一定となる.この積をアーり電圧といい、一般的
なアナログ集積回路に用いられるPNP トランジスタ
では、数十V程度の値を持つ。
This is a well-known three-transistor current mirror circuit.
The relationship between input current IIN and output current 10LIT is shown by the following equation. I IN= r out [(2/β(β+1
) } + 1 1-1 Here, β is the current amplification factor of the transistor. From this, the input/output current error IER is as follows. I ER = 2 r OUT / β (β + 1)...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2 Therefore, if β is sufficiently large, Itλ becomes extremely small and can be ignored. [Problems to be Solved by the Invention] The conventional current mirror circuit described above has an input/output current error as shown in equation 2, and this alone is not a big problem. However, although Equation 2 only considers β as an error factor, in reality, it is necessary to take into account the round effect of the transistor as well. The output resistance of a bibolar transistor is due to the fact that the width of the depletion layer changes depending on the voltage applied to the collector-base junction, so even if the emitter-base junction voltage or base current is constant, the collector current changes. has a finite value. This is the ar effect. This output resistance is approximately inversely proportional to the collector current, so the product of both is constant. This product is called the earth voltage, and for PNP transistors used in general analog integrated circuits, it has a value of about several tens of volts.

次にアーり電圧を考慮した場合の誤差について説明する
. トランジスタのコレクタ電流ICは、アーり電圧V^を
考慮して、次式に示される。
Next, we will explain the error when considering the earth voltage. The collector current IC of the transistor is expressed by the following equation in consideration of the earth voltage V^.

I  c  =  I  s   {  exP(Vi
+g/Vr)  )  (1+Vci/VA)−−・・
・ 3ここで、I.は飽和電流、VBEはベース・エミ
ッタ間電圧、v丁は熱電圧、VCEはコレクタ・エミッ
タ間電圧である。
I c = I s { exP(Vi
+g/Vr) ) (1+Vci/VA)---
・3 Here, I. is the saturation current, VBE is the base-emitter voltage, V is the thermal voltage, and VCE is the collector-emitter voltage.

第2図において、トランジスタのβが充分大きく、2式
で示されるβによる電流誤差が無視出きれば、入出力電
流は次式で表される。
In FIG. 2, if β of the transistor is sufficiently large and the current error due to β expressed by the 2 equations can be ignored, the input/output current is expressed by the following equation.

?rI1 = I ct= I s1( exp(VB
Et/Vt)}  (1+VcE1/VA)Iout=
 I C2= I 52 { eXP(Vmi2/Vr
)}  (1+VCE2/VA)ここでICI 、r.
l、vagx、VCE 1、はQ1のコレクタ電流、飽
和電流、ベース・エミッタ間電圧、コレクタ・エミッタ
間電圧を、IC2、IS2、VIE■、V’C E 2
、はQ2のコレクタ電流、飽和電流、べ−ス・エミッタ
間電圧、コ七クタ・エミッタ間電圧をそれぞれ示す. 従って、アーり電圧を考慮した入出力電流の関係は次式
で示される. fou丁/I r s= (1+Vctz/V^)/(
1+Vcts/VA)  − − − − 44式より
明らかなように、トランジスタQ1、Q2のコレクタ・
エミッタ電圧が等しければ、アーり電圧V^による誤差
は生じない.しかし、第2図の回路では、Q1のコレク
タ・エミッタ間電圧VCtlは、Q3とQ1のそれぞれ
のベース・エミッタ間電圧の和であるから、約0.7V
+0.7V=1.4Vテあるのに対し、Q2のコレクタ
・エミッタ間電圧VCE2は、負荷条件等の外部の要因
によって決まるので、一般には異なる値となる。
? rI1 = I ct = I s1 (exp(VB
Et/Vt)} (1+VcE1/VA)Iout=
I C2= I 52 { eXP(Vmi2/Vr
)} (1+VCE2/VA) where ICI, r.
l, vagx, VCE 1, is the collector current, saturation current, base-emitter voltage, collector-emitter voltage of Q1, IC2, IS2, VIE ■, V'C E 2
, represent the collector current, saturation current, base-emitter voltage, and capacitor-emitter voltage of Q2, respectively. Therefore, the relationship between the input and output currents considering the earth voltage is expressed by the following equation. fou ding/I r s= (1+Vctz/V^)/(
1+Vcts/VA) - - - - As is clear from formula 44, the collectors and
If the emitter voltages are equal, there will be no error due to the earth voltage V^. However, in the circuit shown in FIG. 2, the collector-emitter voltage VCtl of Q1 is approximately 0.7V since it is the sum of the base-emitter voltages of Q3 and Q1.
+0.7V=1.4V, whereas the collector-emitter voltage VCE2 of Q2 is determined by external factors such as load conditions, and therefore generally takes a different value.

例えば、VA = 5 0 V , Vciz= 5 
Vとすると、VCEIは、前述のように1.4Vである
から、4式より入出力電流の比は1.07,すなはち7
%もの誤差を発生することになる。
For example, VA = 50 V, Vciz = 5
Since VCEI is 1.4V as mentioned above, the input/output current ratio is 1.07 from equation 4, which is 7.
% error will occur.

以上説明したように、第2図に示す従来のカレントミラ
−回路は、アーり効果による入出力電流の誤差が発生す
るという欠点がある。
As explained above, the conventional current mirror circuit shown in FIG. 2 has the disadvantage that errors in input and output currents occur due to the rounding effect.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のカレントミラー回路は、互にベースが共通接続
されエミッタが異なる電源端子の一方の電源端子にそれ
ぞれ接続された第1及び第2のトランジスタと、ベース
が前記第lのトランジスタのコレクタに接続されコレク
タが異なる電源端子の他方の電源端子に接続された第3
のトランジスタと、前記第1及び第2のトランジスタの
ベース共通接続点と前記第1及び第2のトランジスタの
エミッタが接続されている側の電源端子との間に接続さ
れた第1の抵抗器と、前記第1及び第2のトランジスタ
のベース共通接続点と前記第3のトランジスタのエミッ
タとの間に接続された第2の抵抗器とを具備し、前記第
lのトランジスタのコレクタを入力端子とし前記第2の
トランジスタのコレクタを出力端子とするものである。
The current mirror circuit of the present invention includes first and second transistors whose bases are commonly connected to each other and whose emitters are respectively connected to one of different power supply terminals, and whose base is connected to the collector of the first transistor. and the collector is connected to the other power terminal of the different power terminals.
a first resistor connected between a base common connection point of the first and second transistors and a power supply terminal to which the emitters of the first and second transistors are connected; , a second resistor connected between a base common connection point of the first and second transistors and an emitter of the third transistor, the collector of the first transistor being an input terminal; The collector of the second transistor is used as an output terminal.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する. 第1図は、本発明の一実施例を示す回路図である.第1
図を参照すると、2個のPNP}ランジスタQ1とQ2
のベースが共通接続され、それぞれのエミッタが電源端
子1の正電圧電源V+に接続されている,Qlのコレク
タは入力端子2に接続され、Q2のコレクタは出力端子
3に接続されている.さらに、もう1個のPNP}ラン
ジスタQ3のベースはQ1のコレクタに接続され、コレ
クタは接地されている.電源端子1の正電圧電源■+と
Q3のエミッタとの間に、2個の抵抗器R1とR2が直
列に接続され、R1とR2の共通接続点は、Q1とQ2
のベース共通接続点に接続されている. これは、第2図に示す従来の3トランジスタカ?ントミ
ラー回路に、Q1のベース電圧決定用の2個の直列抵抗
器からなる電圧分割回路を付加した構成と考えることが
出きる。
Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. 1st
Referring to the figure, two PNP} transistors Q1 and Q2
The bases of Q1 are connected in common, and the emitters of each are connected to the positive voltage power supply V+ of power supply terminal 1, the collector of Ql is connected to input terminal 2, and the collector of Q2 is connected to output terminal 3. Furthermore, the base of another PNP transistor Q3 is connected to the collector of Q1, and the collector is grounded. Two resistors R1 and R2 are connected in series between the positive voltage power supply ■+ of power supply terminal 1 and the emitter of Q3, and the common connection point of R1 and R2 is between Q1 and Q2.
It is connected to the base common connection point of. This is similar to the conventional three-transistor circuit shown in Figure 2. It can be thought of as a configuration in which a voltage divider circuit consisting of two series resistors for determining the base voltage of Q1 is added to the mirror circuit.

次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

PNP}ランジスタQ3のエミッタ電流IE3は、抵抗
器R2を経て、R1及びQl,Q2のベースに流れる。
PNP} The emitter current IE3 of the transistor Q3 flows through the resistor R2 to R1 and the bases of Ql and Q2.

ここで、IZ3の値がQl,Q2のベース電流IB1+
IB2に比し十分大きければ、IE3の大部分がR1に
流れることになる。従って、入力側トランジスタQ1の
コレクタ・エミッタ間電圧VQE lは、次式で示され
る。
Here, the value of IZ3 is Ql, the base current IB1+ of Q2
If it is sufficiently larger than IB2, most of IE3 will flow to R1. Therefore, the collector-emitter voltage VQE1 of the input transistor Q1 is expressed by the following equation.

VCE■= I13Rl + Ig3R2 + Vat
s・旧・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5こ
こで、VBE3はQ3のベース・エミッタ間電圧である
.また、Q1のベース・エミッタ間電圧VBE■”=I
tJ1であるから、5式は次のようになる。
VCE■=I13Rl + Ig3R2 + Vat
s・Old・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5 Here, VBE3 is the base-emitter voltage of Q3. Also, the base-emitter voltage VBE of Q1 = I
Since tJ1, Equation 5 becomes as follows.

VCE■=VB!■( 1 + R2/Rl ) + 
VBε3・・・・・・・・・・・・・・・・・・6ここ
で、VagxL5Vags# 0 . 7 V テア7
) ノテ、6式は次のようになる。
VCE■=VB! ■(1 + R2/Rl) +
VBε3・・・・・・・・・・・・・・・・・・6 Here, VagxL5Vags# 0. 7 V tear 7
) Note, equation 6 is as follows.

VCE1=0.7  ( 2 +R2/Rl )・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7
すなはち、入力側トランジスタQ1のコレクタ・エミッ
タ間電圧VCE1は、抵抗器R1とR2との値の比で決
まる。
VCE1=0.7 (2 +R2/Rl)...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7
That is, the collector-emitter voltage VCE1 of the input transistor Q1 is determined by the ratio of the values of the resistors R1 and R2.

従って、〔発明が解決しようとする課題〕のところの4
式に示すように、アーり電圧による入出力電流の誤差を
無くすためには、入力側トランジスタQ1のコレクタ・
エミッタ間電圧VCE tと出力側トランジスタQ2の
コレクタ・エミッタ間電圧VCE2が等しくなればよい
から、抵抗器R1とR2の値の比を適切に選び、”/C
KIをVet2に等しくすることによって達成出きる. なお、以上の説明は、PNPトランジスタを用いた回路
を例として行ったが、NPNトランジスタを用いても、
本発明の主旨を逸脱しない限り適用出きることは、勿論
である. 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、入力側のトランジ
スタのコレクタ・エミッタ間電圧が、2個の抵抗器の値
の比のみで正確に決定出きるので、これらの抵抗器の値
を適切に選ぶことにより、出力側トランジスタのコレク
タ・エミッタ間電圧と等しく出きるので、アーり効果に
よる入出力電流の誤差を無くすることが出きるという効
果がある.
Therefore, 4 in [Problem to be solved by the invention]
As shown in the formula, in order to eliminate errors in input/output current due to earth voltage, the collector of input side transistor Q1
Since it is sufficient that the emitter voltage VCE t and the collector-emitter voltage VCE2 of the output side transistor Q2 are equal, select the ratio of the values of the resistors R1 and R2 appropriately, and select "/C
This can be achieved by making KI equal to Vet2. Note that the above explanation was given using a circuit using a PNP transistor as an example, but even if an NPN transistor is used,
Of course, the invention can be applied as long as it does not depart from the spirit of the invention. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the voltage between the collector and emitter of the transistor on the input side can be determined accurately only by the ratio of the values of the two resistors. By appropriately selecting the value of , it can be made equal to the collector-emitter voltage of the output side transistor, which has the effect of eliminating input/output current errors due to the earth effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は従来
のカレントミラー回路の一例を示す図である. 1・・・電源端子、2・・・入力端子、3・・・出力端
子、Ql.Q2.Q3・・・PNP トランジスタ、R
l,R2・・・抵抗器
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional current mirror circuit. 1...Power terminal, 2...Input terminal, 3...Output terminal, Ql. Q2. Q3...PNP transistor, R
l, R2...Resistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 互にベースが共通接続されエミッタが異なる電源端子の
一方の電源端子にそれぞれ接続された第1及び第2のト
ランジスタと、ベースが前記第1のトランジスタのコレ
クタに接続されコレクタが異なる電源端子の他方の電源
端子に接続された第3のトランジスタと、前記第1及び
第2のトランジスタのベース共通接続点と前記第1及び
第2のトランジスタのエミッタが接続されている側の電
源端子との間に接続された第1の抵抗器と、前記第1及
び第2のトランジスタのベース共通接続点と前記第3の
トランジスタのエミッタとの間に接続された第2の抵抗
器とを具備し、前記第1のトランジスタのコレクタを入
力端子とし前記第2のトランジスタのコレクタを出力端
子とすることを特徴とするカレントミラー回路。
first and second transistors whose bases are commonly connected to each other and whose emitters are different, each connected to one of the power supply terminals, and the other whose base is connected to the collector of the first transistor and whose collectors are different; between a third transistor connected to the power supply terminal of the transistor, and a power supply terminal on the side to which the base common connection point of the first and second transistors and the emitters of the first and second transistors are connected. a second resistor connected between a base common connection point of the first and second transistors and an emitter of the third transistor; A current mirror circuit characterized in that the collector of the first transistor is used as an input terminal, and the collector of the second transistor is used as an output terminal.
JP1310099A 1989-11-28 1989-11-28 Current mirror circuit Pending JPH03169107A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7859339B2 (en) 2007-10-10 2010-12-28 Elpida Memory, Inc. Differential amplification circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7859339B2 (en) 2007-10-10 2010-12-28 Elpida Memory, Inc. Differential amplification circuit

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