JPS6126848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、待機状態での消費電力が零であり、
かつ少数の素子で構成できる高増幅率の電流増幅
器に関するものである。

一定の増幅率を有する電流増幅器としては、従
来第１図に示されるものがある。同図ａは、カレ
ント・ミラー回路として知られているもので、ト
ランジスタQ₁とQ₂のエミツタ・サイズの比n₁
と、抵抗Ｒ_E2とＲ_E1の比n₂とを等しくすることに
より、入力電流Ｉ_ioと出力電流Ioutの比をn₁にで
きる電流増幅器である。しかしこの回路では入力
電流Ｉ_io＝０のときのスタンバイ・パワーが０と
いう長所があるものの、Ｉ_ioとIoutの比、即ち電
流増幅率Ｇを大きく取ろうとすると、トランジス
タQ₁，Q₂のベース電流成分が電流増幅率を設計
値のn₁から、くるわせてしまい、精度良く電流増
幅率が設定できるのは、n₁として数倍程度である
という欠点がある。

一方、第１図ｂの回路は、演算増幅器（オペア
ンプ）OP１を用い、演算増幅器の正相入力と反
転入力が仮想接地されることを利用して、抵抗Ｒ
_E3とＲ_E4の電圧降下を等しくさせ、トランジスタ
Q₃のｈ_FEが高いとすると、電流増幅率Ｇは抵抗
Ｒ_E4とＲ_E3の比でのみ決まる。この回路では、Ｒ
_E4とＲ_E3の比精度さえ取れれば、電流増幅率とし
て数桁取ることが可能という長所があるが、入力
電流が０でも、演算増幅器OP１で電力損失があ
るという欠点がある。

本発明は、これらの欠点を無くし、精度良く電
流増幅率Ｇが設定でき、かつ、待機状態での消費
電力、即ちスタンバイ・パワーが０の電流増幅回
路を提供するものである。

第２図ａは本発明の第１の実施例であつて、１
は電流入力端子、２はカレント・ミラー回路、３
は電位差検出回路、４は参照電位、５は電流出力
端子であり、他に抵抗Ｒ_E5，Ｒ_E6、トランジスタ
Q₄，Q₅からなる。カレント・ミラー回路２の具
体的回路例を第３図ａ，ｂに示し、第３図ａは、
１：ｎ：ｎの２出力型の公知のカレント・ミラー
回路、第３図ｂは、ミラー比精度を向上させるた
めに、トランジスタ、Q₁₄を追加したカレント・
ミラー回路であり、端子６は電源に、電流入力端
子７はカレント・ミラー回路の入力１に、電流出
力端子８，９は電位差検出回路３に、それぞれ接
続される。ここでは、簡単化のために、１：１：
１のカレント・ミラーとする。

又、電位差検出回路３の具体的回路例を第４図
に示す。第４図のａ，ｂ，ｃとも、電圧入力端子
１２と１３を短絡すれば公知の１：１のカレン
ト・ミラー回路となり、I₁≒I₃となるが、電圧入
力１３の電位が電圧入力端子１２の電位より高い
とI₃＜I₁、逆に電圧入力端子１３の電位が電圧入
力端子１２の電位より低いと、I₃＞I₁となり、第
４図の回路は、電圧入力端子１２，１３の電位差
が検出できることになる。

第２図ａの回路の動作を説明すると、入力電流
Ｉ_ioはカレント・ミラー回路２で、Ｉ_ioに等しい
２つの電流を発生させ、１つは電位差検出回路３
の端子１０へ、他の１つは、トランジスタQ₄の
ベース１４と、電流出力端子１１に接続されてい
る。いま、電圧入力端子１３の電位が電圧入力端
１２の電位より低いとすると、I₁＜I₃であるか
ら、pnpトランジスタQ₄のベースからは、I₃―I₂
の電流が流出し、その電流は、トランジスタ
Q₄，Q₅で電流増幅されて、Ioutが抵抗器Ｒ_E6に流
れ、電圧入力端子１３の電位を持ち上げる。逆
に、電圧入力端子１３の電位が電圧入力端子１２
の電位より高いと、逆の現象となり、電圧入力端
子１３の電位を引き下げる。従つて、トランジス
タQ₄，Q₅のｈ_FEが充分高いとすると、トランジ
スタQ₄のベース電流は充分小さく、I₂―I₃≒０、
又、I₁＝I₂＝Ｉ_ioであることから、I₁＝I₃となり、
この状態になる端子１２と１３の関係は、電位差
０の場合であるから、この回路の安定点は、端子
１２と端子１３の電位が等しいときであることが
分かる。このとき、I₁≒I₄，I₃≒I₅となることか
ら、 Ｒ_E5Iin≒Ｒ_E6（Iin＋Iout） (1) となり、電流増幅率Ｇは、 Ｇ＝Ｒ_Ｅ５＋Ｒ_Ｅ６／Ｒ_Ｅ６ (2) となり、抵抗比のみで与えられることが分かる。

又、この回路を動作させる電流I₁とI₂は、Iinと
等しいため、入力電流Iinが０となると、I₁＝I₂＝
０となり、スタンバイ・パワーは０となる。

このようにして、この電流増幅回路は、スタン
バイ・パワー０かつ、抵抗比精度で決まる高い電
流増幅率が得られる。

第２図ｂは、本発明の第２の実施例であつて、
同図ａとの相異点は、トランジスタQ₄がpnpトラ
ンジスタであるのに対し、トランジスタQ₆はnpn
トランジスタ、電圧入力端子１２と１３の抵抗Ｒ
_E5とＲ_E6への接続が逆である点である。この回路
の安定点は、同図ａの説明と全く同じ理由で、(1)
式で与えられ、電流増幅率は(2)式で与えられる。
又、スタンバイ・パワーも同様の理由で０とな
る。

第２図の実施例で用いた、トランジスタの極性
や、電源の極性を反転させた回路でも全く同様に
動作することは明かである。又、バイポーラトラ
ンジスタをFETトランジスタに置換しても同様
の動作をすることは明かである。

以上説明したように、本発明の電流増幅回路で
は、抵抗の比精度で電流増幅率が決まることか
ら、高い増幅率でも精度よく実現できること、内
部の回路が、入力電流と等しいI₁，I₂で駆動され
ていることから、入力電流が０のときの回路の消
費電力は０になるという利点がある。また、第１
図ｂのような演算増幅器を用いると、演算増幅器
の同相入力電圧範囲の制限により、演算増幅器の
電源を適切に選ばないと、入力電流が小さいとき
動作不能となることがあるが、本発明の回路で
は、入力電流が微小でも動作するという利点があ
る。本発明の具体的実施例として交換機と電話加
入者とのインターフエース機能を担う加入者回路
の直流給電回路が挙げられる。この回路には100
倍程の電流増幅率をもつ電流増幅回路が使用され
るが、加入者回路は、大部分の時間は、スタンバ
イ状態にあるため、電流増幅回路のスタンバイ・
パワーを減らすことは、システムとしての平均消
費電力を大巾に減らし、省エネルギー、信頼性の
向上に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電流増幅回路で、ａは、カレン
ト・ミラー回路、ｂは、演算増幅器を用いた電流
増幅回路である。第２図ａ，ｂは、それぞれ本発
明の実施例である。第３図は、第２図の回路２の
具体的回路例を示すカレント・ミラー回路、第４
図は、第２図の電位差検出回路３の具体的回路例
である。 １……入力電流端子、２……カレント・ミラー
回路、３……電位差検出回路、４……参照電位、
５……出力電流端子、Ｒ_E5，Ｒ_E6……電流増幅率
を与える抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力電流Iinに比例する２つのほぼ等しい電
   流を発生し、これらの電流を第１および第２の電
   流出力端子８，９から出力するカレントミラー回
   路と、 前記カレントミラー回路の第１の電流出力端子
   ８に接続された電流入力端子１０、第２の電流出
   力端子９に接続された電流出力端子１１、および
   第１および第２の電圧入力端子１２，１３を有
   し、それらの第１および第２の電圧入力端子１
   ２，１３間の電位差の正負に応じて、電流出力端
   子１１から出力される電流の、電流入力端子１０
   から入力された電流に対する、大小関係が決まる
   電位差検出回路と、 前記電位差検出回路の第２の電流出力端子９に
   接続された電流入力端子１４に流入又は流出する
   電流を増幅し、この増幅電流を電流出力端子１
   ５，１６から出力する主電流増幅回路と、 前記電位差検出回路の第１の電圧入力端子１２
   と電源端子間に接続された第１の抵抗器Ｒ_E5と、
   前記電位差検出回路の第２の電圧入力端子１３と
   前記主電流増幅回路の出力端子１６との接続点
   と、電源端子との間に接続された第２の抵抗器Ｒ
   _E6と、を備えたことを特徴とする電流増幅回路。