JPS5925484B2 - current mirror circuit - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流ミラー回路、さらに詳しくは直流電掘と
、出力電流を供給する出力トランジスタと、直流電源お
よび出力トランジスタに接続された第１の抵抗と、直流
電掘に接続された第２の抵抗とを含む電流ミラー回路に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a current mirror circuit, more specifically, a DC current source, an output transistor for supplying an output current, a first resistor connected to a DC power source and the output transistor, and a first resistor connected to the DC source. and a second resistor.

当業者に周知のように電流ミラー回路は、回路内のある
素子に流れている電流と実質的に等しい［直のまたはそ
の電流に対して所望の比（伝達比）を有する直の電流を
出力側に伝達する回路である。As is well known to those skilled in the art, a current mirror circuit outputs a direct current that is substantially equal to or has a desired ratio (transfer ratio) to the current flowing through some element in the circuit. This is a circuit that transmits information to the side.

従来の電流ミラー回路は、一対の同一極性のトランジス
タを使用し、その一方のトランジスタはコレクタとベー
スを共通に接続したダイオード接続とし、双方のベース
は共通に接続し、双方のエミッタはそれぞれ抵抗を介し
、または直後、電源に接続する構成をとっている。A conventional current mirror circuit uses a pair of transistors of the same polarity, one transistor is diode-connected with its collector and base connected in common, both bases are connected in common, and both emitters are each connected to a resistor. The configuration is such that the power supply is connected to the power supply through or immediately afterward.

これは双方のトランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖ
ＢＥに応じた電流がそれぞれ他方のトランジスタに流れ
ることを利用している。This is the base-emitter voltage V of both transistors.
This utilizes the fact that a current corresponding to BE flows through each transistor on the other side.

そのために、エミッタ抵抗による電流帰還効果が十分期
待できないような小電流領域においては、両トランジス
タＶＢＥオフセットが電流ミラー効果の伝達比を太き（
左右する。Therefore, in a small current region where the current feedback effect by the emitter resistance cannot be expected sufficiently, the VBE offset of both transistors increases the transfer ratio of the current mirror effect (
Left and right.

たとえば、よく整合のとれた素子を使用しても±２０％
程度の電流のばらつきは許容せざるを得ない。For example, even with well-matched elements, ±20%
It is necessary to accept some degree of variation in current.

一般に、電流オフセットはＶＢＦ、オフセットについて
指数関数的に増大するので、従来の電流ミラー回路にお
いては微小なＶＢＥオフセットでも大きな電流オフセッ
トを与えるという欠点がある。In general, current offset increases exponentially with respect to VBF and offset, so conventional current mirror circuits have the disadvantage that even a small VBE offset gives a large current offset.

このように、負帰還ループを流れる電流はその帰還ルー
プに含まれる素子自体の特性によって太き（影響される
ので１回路の出力として電流そのものを得ようとする場
合、出力電流の直線性を小電流を含めた全電流領域にわ
たって維持するのは困難である。In this way, the current flowing through the negative feedback loop is influenced by the characteristics of the elements included in the feedback loop, so when trying to obtain the current itself as the output of one circuit, it is necessary to reduce the linearity of the output current. It is difficult to maintain this over the entire current range including current.

本発明の目的は、このような従来の欠点を有さない電流
ミラー回路を提供することにある。The object of the present invention is to provide a current mirror circuit that does not have these conventional drawbacks.

つまシ、小電流領域をも含む広範囲な電流領域にわたっ
て回路素子のばらつきによる影響を受けにく（出力特性
に良好な直線性を有する電流ミラー回路を提供する。To provide a current mirror circuit that is not affected by variations in circuit elements (has good linearity in output characteristics) over a wide current range including a small current range.

本発明による電流ミラー回路は、直流電源に接続された
第２の抵抗の電圧に応動して出力トランジスタのベース
の電圧を制御し、第１の抵抗の電圧を第２の抵抗の電圧
に実質的に等しくするように接続された高利得増幅器を
含む。The current mirror circuit according to the present invention controls the voltage at the base of the output transistor in response to the voltage of the second resistor connected to the DC power supply, and substantially changes the voltage of the first resistor to the voltage of the second resistor. includes a high gain amplifier connected to make it equal to .

本発明による電流ミラー回路の実施例を、添付の図面を
参照しながら以下詳細に説明する。Embodiments of a current mirror circuit according to the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第１図は本発明による電流ミラー回路の原理を説明する
ための機能図である。FIG. 1 is a functional diagram for explaining the principle of a current mirror circuit according to the present invention.

この電流ミラー回路１０において、基準電源１に抵抗Ｒ
１およびＲ２が接続され、抵抗Ｒ１の他方の端子は高利
得増幅器３の非反転入力端側とこの電流ミラー回路１０
０入力電流（被電達電流） ’Ｉ ｏ″４ｒ：示す電流
源５に接続されている。In this current mirror circuit 10, a resistor R is connected to the reference power supply 1.
1 and R2 are connected, and the other terminal of the resistor R1 is connected to the non-inverting input terminal side of the high gain amplifier 3 and this current mirror circuit 10.
0 input current (current supplied) 'Io''4r: Connected to the current source 5 shown.

この抵抗Ｒ１はこれを流れる電流によって増幅器３の入
力端子（ト）に入力電圧を与えるためのものである。This resistor R1 is used to apply an input voltage to the input terminal (G) of the amplifier 3 by a current flowing through it.

増幅器３の出力端子７は電流ミラー回路１０の出力電流
（伝達電流）Ｉｘを発生する電流源として機能する出力
トランジスタＱ１ のベースに接続され、出力トランジ
スタＱ、のエミッタは抵抗Ｒ２の他端と高利得増幅器３
０反反転入力端子に接続されている。The output terminal 7 of the amplifier 3 is connected to the base of an output transistor Q1 that functions as a current source that generates the output current (transfer current) Ix of the current mirror circuit 10, and the emitter of the output transistor Q is connected to the other end of the resistor R2. gain amplifier 3
Connected to the 0 anti-inverting input terminal.

出力電流ＩＸはトランジスタＱ１のコレクタから出力端
子９に取シ出される。Output current IX is taken out from the collector of transistor Q1 to output terminal 9.

電流ミラー回路１０の小電流領域における動作を考察す
る。The operation of the current mirror circuit 10 in a small current region will be considered.

増幅器３の入力電流が無視し得るほど十分に小さいとす
ると、非反転入力端子（ト）には基準電源１の基準電圧
ＥＲから電流源５の入力端子ＩＱの抵抗Ｒ１による電圧
降下分を減じた電圧Ｅ１が印加される。Assuming that the input current of amplifier 3 is sufficiently small to be ignored, the voltage drop at the non-inverting input terminal (G) is calculated by subtracting the voltage drop due to resistor R1 of input terminal IQ of current source 5 from the reference voltage ER of reference power supply 1. A voltage E1 is applied.

すなわち。Ｅ、 ＝Ｅ −Ｉ Ｒ，・・・・・・・
・・（１）６ 一方、トランジスタＱ１ のベース電流は十分小さいと
考えてよいから、増幅器３の利得ＡＣ＞＞１）トランジ
スタＱｌ のベース接地電流増幅率をαとすると、トラ
ンジスタＱ１ のコレクタの電流Ｅ２は ■ − で与えられる。Namely. E, =E −IR,・・・・・・・・・
...(1)6 On the other hand, since the base current of the transistor Q1 can be considered to be sufficiently small, the gain of the amplifier 3 AC>>1) If the common base current amplification factor of the transistor Ql is α, the current of the collector of the transistor Q1 is E2 is given by ■ -.

増幅器３の出力電圧Ｅ、０はで与えられるが、増幅器３
は両入力端子（ト）および（→の電圧がほぼ等しくなる
ように出力電圧を変化させ、抵抗Ｒ２にはそのような電
圧降下をもた・らすような電流が流れるから、平衡状態
において、はＥ１キＥ２ であシ、このとき式（１）お
よび（２）より式（４）で定まる電流が加力端子９より
出力される。The output voltage E,0 of amplifier 3 is given by
changes the output voltage so that the voltages at both input terminals (g) and (→ become almost equal, and a current flows through resistor R2 that causes such a voltage drop, so in an equilibrium state, is E1 and E2, and at this time, a current determined by equation (4) from equations (1) and (2) is output from the force terminal 9.

つまシ、出力電流の大きさは抵抗Ｒ１およびＲ７の比に
依存する。Finally, the magnitude of the output current depends on the ratio of resistors R1 and R7.

このように、小電流領域においてトランジスタＱ１ の
ベース・エミッタ間の電圧−電流特性に非直線性があっ
ても、増幅器３の負帰還によってそれが直線化されるの
で、小電流領域での直線性・が改善される。In this way, even if there is nonlinearity in the voltage-current characteristic between the base and emitter of transistor Q1 in the small current region, it is linearized by the negative feedback of amplifier 3, so linearity in the small current region・Improved.

第２図は本発明による電流ミラー回路を検波器に適用し
た実施例を示す。FIG. 2 shows an embodiment in which the current mirror circuit according to the present invention is applied to a detector.

第１図と同一の構成要素は同一の符号で示す。Components that are the same as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

図から明らかなように、基準電源１は抵抗Ｒ２１および
Ｒ２□ 、ダイオードＤ２．およびトランジスタＱ２１
で構成され、トランジスタＱ２１ が抵抗Ｒ４およびＲ
２に基準電圧を供給する。As is clear from the figure, the reference power supply 1 includes resistors R21 and R2□, diodes D2. and transistor Q21
transistor Q21 is connected to resistors R4 and R
A reference voltage is supplied to 2.

トランジスタＱ２４〜Ｑ２□で高利得増幅器３を構成し
、トランジスタＱ２５のコレクタとトランジスタＱ２７
のコレクタの共通接続点２１から増幅器３の出力が出力
トランジスタＱ１のベースに与えられる。Transistors Q24 to Q2□ constitute a high gain amplifier 3, and the collector of transistor Q25 and transistor Q27
The output of the amplifier 3 is applied from a common connection point 21 of the collectors of the amplifier 3 to the base of the output transistor Q1.

トランジスタＱ２５０ベース２３は増幅器３の反転入力
端子として抵抗Ｒ２と出力トランジスタＱ、のエミッタ
に接続され、トランジスタＱ２４のベース２５は増幅器
３の非反転入力端子として抵抗Ｒ１と入力電流を与える
電流源５に接続されている。The base 23 of the transistor Q250 is connected as an inverting input terminal of the amplifier 3 to the resistor R2 and the emitter of the output transistor Q, and the base 25 of the transistor Q24 is connected as the non-inverting input terminal of the amplifier 3 to the resistor R1 and the current source 5 which provides the input current. It is connected.

電流源５は、図式的に示した入力信号源２７と。The current source 5 is shown schematically with an input signal source 27.

トランジスタＱ２２およびＱ２３と、キャパシタＣ２，
。Transistors Q22 and Q23 and capacitor C2,
.

抵抗Ｒ２４とで構成され、信号源２７によるトランジス
タＱ２２のコレクタ電流の変化が、抵抗Ｒ１により増幅
器３に非反転入力電圧として与えられる。A change in the collector current of the transistor Q22 caused by the signal source 27 is applied to the amplifier 3 as a non-inverting input voltage by the resistor R1.

増幅器３は、抵抗Ｒ２の電圧降下が抵抗Ｒ１のそれと実
質的に等しくなるように、トランジスタＱ、のベース電
圧を変化させてトランジスタＱ１のコレクタ電流を制御
する。Amplifier 3 controls the collector current of transistor Q1 by varying the base voltage of transistor Q, such that the voltage drop across resistor R2 is substantially equal to that across resistor R1.

この回路の出力電流は端子９から取シ出される。The output current of this circuit is taken out from terminal 9.

なお抵抗Ｒ２３はトランジスタＱ２４およびＱ２５ Ｋ
電流を供給するもので、この電流はトランジスタＱ２□
のコレクタ電流に応じて変化する。Note that resistor R23 is connected to transistors Q24 and Q25K.
This current is supplied to the transistor Q2□
varies depending on the collector current.

このように本発明によれば、微小電流領域をも含む全電
流領域にわたって回路素子のばらつきによる影響の少な
い、出力特性に良好な直線性を有する電流ミラー回路が
提供できる効果がある。As described above, the present invention has the advantage that it is possible to provide a current mirror circuit that is less affected by variations in circuit elements over the entire current range including the minute current range and has good linearity in its output characteristics.

また１本発明による電流ミラー回路は、広範囲な直線検
波器へ応用でき、交流増幅器においては歪率を低（する
ことができる。Furthermore, the current mirror circuit according to the present invention can be applied to a wide range of linear detectors, and can lower the distortion factor in AC amplifiers.

また集積回路化に容易に適合し、個別部品によって組立
立てても従来の電流ミラー回路よシ良好な小電流領域特
性を得ることができるなどの効果がある。Furthermore, it is easily adaptable to integrated circuits, and even when assembled from individual components, it has the advantage of being able to obtain better small current region characteristics than conventional current mirror circuits.

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

第１図は本発明による電流ミラー回路の原理を説明する
ための機能図、第２図は本発明による電流ミラー回路を
検波器に適用した実施例を示す回路図である。 主な符号の説明、１・・・・・・直流電源、３・・・・
・・高利得増幅器、１０・・・・・・電流ミラー回路、
Ｑｌ・・・・・・出力トランジスタ、Ｒ１・・・・・・
第２の抵抗、Ｒ２・・・・・・第１の抵抗。FIG. 1 is a functional diagram for explaining the principle of a current mirror circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment in which the current mirror circuit according to the present invention is applied to a detector. Explanation of main symbols, 1...DC power supply, 3...
...High gain amplifier, 10...Current mirror circuit,
Ql... Output transistor, R1...
Second resistor, R2...First resistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 直流電源と、第１の抵抗Ｒ２を介して前記直流電源
から出力電流を導出する出力トランジスタと、該直流電
源の出力電圧が一端に印加されかつ入力電流が流れるよ
うに接続された第２の抵抗Ｒ１と、該第２の抵抗の両端
電圧に応動して該出力トランジスタの制御端子の電圧を
制御し該第１の抵抗の両端電圧を該第２の抵抗の両端電
圧に実質的に等しくするように接続された高利得増幅器
とを含むことを特徴とする電流ミラー回路。 ２ 第１の抵抗の電圧を第２の抵抗の電圧に実質的に等
しくする高利得増幅器は、負帰還増幅回路を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電流ミラー回路
。 ３ 第１の抵抗の電圧を第２の抵抗の電圧に実質的に等
しくする高利得増幅器は、その非反転入力端子を該第２
の抵抗に接続して入力信号を与えその反転入力端子を該
第１の抵抗および出力トランジスタのエミッタに接続し
、その出力端子を該出力トランジスタのベースに接続し
、該出力トランジスタのコレクタから出力電流を取り出
すように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の電流ミラー回路。[Claims] 1. A DC power supply, an output transistor that derives an output current from the DC power supply via a first resistor R2, and an output transistor to which an output voltage of the DC power supply is applied and an input current flows. A connected second resistor R1 controls the voltage at the control terminal of the output transistor in response to the voltage across the second resistor, and changes the voltage across the first resistor to the voltage across the second resistor. and a high gain amplifier connected to substantially equal the current mirror circuit. 2. The current mirror circuit according to claim 1, wherein the high gain amplifier that makes the voltage of the first resistor substantially equal to the voltage of the second resistor includes a negative feedback amplifier circuit. 3. A high gain amplifier that makes the voltage on a first resistor substantially equal to the voltage on a second resistor connects its non-inverting input terminal to the second resistor.
The inverting input terminal is connected to the first resistor and the emitter of the output transistor to provide an input signal, the output terminal is connected to the base of the output transistor, and the output current is output from the collector of the output transistor. Claim 1 characterized in that it is configured to take out the
Current mirror circuit described in section.