JPS61150505A - 増幅回路 - Google Patents

増幅回路

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JPS61150505A
JPS61150505A JP59278402A JP27840284A JPS61150505A JP S61150505 A JPS61150505 A JP S61150505A JP 59278402 A JP59278402 A JP 59278402A JP 27840284 A JP27840284 A JP 27840284A JP S61150505 A JPS61150505 A JP S61150505A
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transistor
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trs
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Hidehiko Aoki
英彦 青木
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
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    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、カレントミラー回路に係シ、特に低電源電
圧動作可能でベース電流補正(以下β補正という)及び
アーリー効果対策を施すとともに、入力電流が大きく変
動する場合に好適し得るようKしたものに関する。
〔発明の技術的背景〕
周知のように、カレントミラー回路は、従来より、第4
図に示すように構成されている。すなわち、図中Q、は
PNP形のトランジスタで、そのエミッタは電源電圧V
CCの印加された電源ライン11に接続され、コレクタ
は信号源12を介して接地されている。また、このトラ
ンジスタQ1のペースは、他のPNP形のトランジスタ
Qzのペースに接続されるとともに、自らのコレクタに
接続されている。このトランジスタQ!のエミッタは上
記電源ライン11に接続され、コレクタは図示しない負
荷回路に接続されている。
そして、上記信号源12から入力電流Iinが発生され
ることによシ、トランジスタQ2のコレクタから出力電
流Ioutを得るよう罠なされている。この場合、各ト
ランジスタQl −Q雪のベースエミッタ間電圧VIK
が等しければ、11n ” Iout になるものである。
ところで、実際のカレントミラー回路では、トランジス
タQs  lQzのペース電流11による誤差や、アー
リー効果等の働きによシ、入力電流11nと出力電流I
outとが等しくならないものである。すなわち、ペー
ス電流誤差とアーリー効果とを考慮した場合、入力電流
11nと出力電流Ioutとの関係は、 io、B=        ’−−一一一一一一一−I
inVム β:トランジスタQ1sQ2の電流増幅率vC11sV
C!! : )ランノスタQ1−Q2のコレクターエミ
ッタ間電圧 Vム:アーリー電圧 となるものである。
そこで、従来よシ、β補正及びアーリー効果対策を施し
たカレントミラー回路として、第5図に示すようなもの
が出現している。すなわち、前記トランジスタQlのコ
レクタは、 NPN形のトランジスタQ3のペースに接
続されている。
このトランジスタQsのエミッタは、他のNPN形のト
ランジスタQ4のエミッタと共通接続され、コレクタは
前記電源ライン11に接続されている。また、上記トラ
ンジスタQ4のコレクタは、トランジスタQ1#Qlの
ペース共通接続点に接続され、ペースは定電圧源13を
介して接地されている。さらに、上記トランジスタQs
=Qaのエミッタ共通接続点は、定電流源14を介して
接地されている。そして、トランジスタQ3.Q4及び
定電流源14は、差動回路15を構成しているものであ
る。
このような構成によれば、通常トランジスタQsaQa
のペース電位は略等しい(例えばO〜100mV程度の
違い)ので、定電圧源13の出力電圧vrをトランジス
タQ!のコレクタ出力の受は側(つまシ負荷回路)の電
位と等しくすることにより、トランジスタQl eQz
のコレクターエミッタ間電圧Vc鳶1+VclI3は、
略等しくなる。このため、トランジスタQ1−Q*に関
しては、アーリー効果が生じないことになる。
また、 NPN形のトランジスタQs=Q4の7−9−
電圧は十分大きいので、トランジスタQs、Qaによる
アーリー効果は無視して考えることができる。このため
、定電流源14の出力電流をIOとし、PNP形のトラ
ンジスタQ1 。
Q!の電流増幅率をβpとし、NPN形のトランジスタ
Q z  e Q aの電流増幅率をβNとすると、第
5図に示す回路の入力電流Ijnと出力電流Ioutと
の関係は、 a と&)、βpの影響が極めて小さいことがわかる。
また、上記■弐には、定電流源14の出力電流■@が誤
差成分として表われているが、この出力電流1.を適切
な値に設定すれば、通常βXはβpよシもかなシ大きい
ので、出力電流1.を含む項は無視できるようになる。
したがって、第5図に示す回路は、第4図に示す回路に
比して、ペース電流1.による誤差とアーリー効果の影
響が、tlとんどなくなっているものである。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、上記のようにβ補正及びアーリー効果対
策を施したカレントミラー回路では、入力電流11nが
大きく変動する場合に、次のような問題が生じる。すな
わち、定電流源14の出力電流1.は、いかなる場合で
も、トランジスタQx+Qxのベース電流111+I’
llの和よシも大きく、つまシ、 IH+Im冨 (I。
でなければならず、入力電流Ilnが変動する場合、そ
の最大値Ijn(m^x)Kよりて決まシ1、iyp とする必要がある。
ところが、上記のように、入力電流11nの最大値11
n(igムりから、出力電流■、を決定すると、入力電
流Ilnが小さい場合にも出力電流!0は一定値である
から、この場合出力電流I6のうちのほとんどが無駄に
消費されていることKなる。
また、上記0式から明らかなように、 IIn<I。
となると、出力電流1.が与える誤差の影響も大きくな
るものである。このため、85図に示す回路は、入力電
流11nが大きく変動するような場合には、適さないも
のである。
〔発明の目的−〕
この発明は上記事情を考慮してなされたもので、低電源
電圧動作可能で、β補正及びアーリー効果対策が施され
るとともに、入力電流が大きく変動しても無駄電流や誤
差等の生じない極めて曳好なカレントミラー回路を提供
することを目的とする。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明に係るカレントミラー回路は、第1
の被制御電極に入力電流が供給され第2の被制御電極が
第1の基準電位点に接続された第1のトランジスタと、
この第1のトランジスタと同極性で制御電極同志が共通
接続され第1の被制御電極から出力電流を取り出し第2
の被制御電極が前記第1の基準電位点に接続された第2
のトランジスタと、この第2のトランジスタと逆極性で
制御電極が前記第1のトランジスタの第1の被制御電極
に接続され第10被同極性で第1の被制御電極が前記第
1及び第2のトランジスタの制御電極共通接続点に接続
され制御電極が第2の基準電位点に接続され第2の被制
御電極が前記第3のトランジスタの第2の被制御電′!
MIC接続された第4のトランジスタと、前記第3及び
第4のトランジスタの第2の被制御電極共通接続点に所
定電流を供給する電流供給回路とを具備し、前記電流供
給回路の出力電流を前記入力電流の大きさに応じて変化
させるようKすることによシ、低電源電圧動作可能で、
β補正及びアーリー効果対策が施されるとともに、入力
電流が大きく変動しても無駄電流や誤差等が生じないよ
うにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
第1図において、第5図と同一部分には同一記号を符し
て示し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すな
わち、信号源120入力電流Ilnの大きさに応じて、
定電流源14の出力電流1.の大きさを変化させるよう
にしたことが、従来と異なる部分である。
この場合、トランジスタQs−Qaの各コレクタ電流が
等しければ、つまシ、トランジスタQ1gQ1のベース
電流の和が、定電流源14の出力電流1.の14ならば
、トランジスタQ3 。
Q4のベース電位は等しくなっている。また、トランジ
スタQs*Qaのコレクタ電流が等しくなくても、トラ
ンジスタQ3#Q4のベース電位の差はあt#)生じな
いものである0例えば、トランジスタQsaQaの各コ
レクタ電流IC3aIC4の比が、 であっても、トランジスタQl#Q4のベース−エミッ
タ間電圧の差ΔVmNは、 AVmW中120 mV 程度である。
とのため、トランジスタQ!のコレクタ出力の受は側(
つまり前記負荷回路)の電位と、定電圧源13の出力電
圧vrとを等しくすれば、vCm l 中VC! ! となフ、トランジスタQtsQzのアーリー効果は生じ
ないととKなる。また、NPN形のトランジスタQsy
Q4のアーリー電圧は十分大きいので、該トランジスタ
Qs−Qaのアーリー効果は無視して考えることができ
る。このため、入力電流11nと出力電流Ioutとの
関係は、となシ、前述したの式と全く同じ形となる。
しかしながら、■式においては、定電流源14の出力電
流IOは、固定ではなく、入力電流11nに応じて変化
するので、入力電流11n−が小さいときは出力電流h
aも小さく、入力電流11nが大きくなると出力電流1
.Oも大きくなる。このため、従来のように、入力電流
11nが小さくなった場合、出力電流Ioのほとんどが
無駄に消費されたり、出力電流1.による誤差が大きく
なるという不都合が防止されるものである。tた、電源
電圧VCCとしては、1〔v〕以下の低電圧まで動作し
得るものである。
第2図は、上記信号源12及び定電流源14を具体的な
回路素子で構成した一例を示すものである。すなわち、
信号源12がNPN形のマルチェミッタトランノスタQ
lで構成され、定電流源14がNPN形のトランジスタ
Q6で構成されている。そして、両トランジスタQs 
 、Q・のベースは、共通接続されている。
ここで、トランジスタQs−Q・のエミツタ面積比を、 N:1 とすると、 Iin : Io = N : 1 となシ、これよシ上記■式の1.をI I y、で置き
換えると、 となり、入力電流fimが小さくなっても、従来のよう
に無駄電流や誤差が生じることがないことがわかるもの
である。
ここにおいて、前述したように、トランジスタQ1eQ
*のペース電流111@Im雪の和よりも、トランジス
タQ・のコレクタ電流IC・=i0の方が大きく、つま
り、 111 + I勤3(Ic@ なる範囲に規定される。この場合、実際に−pのばらつ
きを考慮して、その最小値βP(Ml)l)をなる範囲
に規定する必要がある。
ここで、第3図は、第1図に示すカレントミラー回路を
用いて、電力増幅回路を構成した一例を示すものである
。すなわち、信号源16の出力は、コンデンサC1を介
して、トランジスタ98〜9口及び抵抗R1〜R3よシ
なる差動回路77に供給される。この差動回路17の出
力電流のうちの一方極性の電流成分は、トランジスタQ
sを介した後、トランジスタQ1・〜Q1雪よシなるカ
レントミラー回路18を介して負荷であるスピーカ19
に供給される。また、上記差動回路17の出力電流のう
ちの他方極性の電流成分は、トランジスタQ1mを介し
た後、トランジスタQ14〜Q1テよシなるカレントミ
ラー回路20を介してスピーカ19に供給される。
この場合、上記カレントミラー回路20のうちトランジ
スタQ1・のコレクタ電流は、トランジスタQlfを含
むトランジスタQll〜Qssよ’)なるカレントミラ
ー回路21の入力電流Iinとなりている。そして、こ
のカレントミラー回路21の出力電流Iout、つまシ
トランジスタQ8゜のコレクタ電流は、上記カレントミ
ラー回路18のトランジスタQllのコレクタに供給さ
れるとともに、抵抗R4,R,及びコンデンサC!よシ
なる帰還回路22を介して上記差動回路17VC−帰還
されるものである。なお、上記カレントミラー回路21
のトランジスタQ1gのペースには、トランジスタロ2
!、抵抗R,,R。
及び定電流源23よシなる基準電圧生成回路24で生成
される基準電圧が印加されるものである。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
〔発明の効果〕
したがって、以上詳述したようにこの発明によれば、低
電源電圧動作可能で、β補正及びアーリー効果対策が施
されるとともに、入力電流が大きく変動しても無駄電流
や誤差等の生じない極めて良好なカレントミラー回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るカレントミラー回路の一実施例
を示す回路構成図、第2図は同実施例の要部を具体的に
示す回路構成図、第3図は同実施例の適用式れた電力増
幅回路を示す回路構成図、第4図及び第5図はそれぞれ
従来のカレントミラー回路を示す回路構成図である。 11・・・電源ライン、12・・・信号源、13・・・
定電圧源、14・・・定電流源、15・・・差動回路、
16・・・信号源、17・・・差動回路、18・・・カ
レントミラー回路、19・・・スピーカ、20・・・カ
レントミラー回路、21・・・カレントミラー回路、2
2・・・帰還回路、23・・・定電流源、24・・・基
準電圧生成回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1の被制御電極に入力電流が供給され第2の被制御電
    極が第1の基準電位点に接続された第1のトランジスタ
    と、この第1のトランジスタと同極性で制御電極同志が
    共通接続され第1の被制御電極から出力電流を取り出し
    第2の被制御電極が前記第1の基準電位点に接続された
    第2のトランジスタと、この第2のトランジスタと逆極
    性で制御電極が前記第1のトランジスタの第1の被制御
    電極に接続され第1の被制御電極が所定の電位点に接続
    された第3のト ランジスタと、この第3のトランジスタと同極性で第1
    の被制御電極が前記第1及び第2のトランジスタの制御
    電極共通接続点に接続され制御電極が第2の基準電位点
    に接続され第2の被制御電極が前記第3のトランジスタ
    の第2の被制御電極に接続された第4のトランジスタと
    、前記第3及び第4のトランジスタの第2の被制御電極
    共通接続点に所定電流を供給する電流供給回路とを具備
    し、前記電流供給回路の出力電流を前記入力電流の大き
    さに応じて変化させるようにしてなることを特徴とする
    カレントミラー回路。
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