【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力電流に応じた一定の電流を出力する電流ミラー回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の電流ミラー回路の一構成例を示す回路図である。

【０００３】この電流ミラー回路は、回路の＋側電源電圧Ｖccに接続された定電流源１を有し、その定電流源１
には、入力側電流ミラー用のＮＰＮ型トランジスタ（以下、ＴＲという）２のベース及びコレクタと、出力側電流ミラー用のＮＰＮ型ＴＲ３のベースとが接続されている。 各ＴＲ２，３のエミッタが−側電源電圧Ｖ _ccに接続され、そのＴＲ３のコレクタが負荷回路４に接続されている。

【０００４】この電流ミラー回路は、定電流源１の電流Ｉ _inを、コレクタ・ベース間を短絡した入力側電流ミラーＴＲ２のコレクタ側へ印加し、そのコレクタ及びベースを出力側電流ミラーＴＲ３のベースに接続しているので、定電流源１の電流Ｉ _inに応じた一定の電流を出力側電流ミラーＴＲ３のコレクタから出力できる。

【０００５】この電流ミラー回路において、各ＴＲ２，
３のコレクタ電流をそれぞれＩ _c2 ，Ｉ _c3 、電流増幅率をそれぞれｈ _fe2 ，ｈ _fe3 、ベース・エミッタ間電圧をそれぞれＶ _be2 ，Ｖ _be3 、ベース・コレクタ間電圧をそれぞれＶ _cb2 ，Ｖ _cb3 、エミッタ・コレクタ間電圧をそれぞれＶ _ce2 ，Ｖ _ce3 、アーリー（Ｅａｒｌｙ）電圧をそれぞれＶ _a2 ，Ｖ _a3 、飽和電流をそれぞれＩ _s2 ，Ｉ _s3とする。 また、各ＴＲ２，３の特性は各々等しいとして、ｈ
_fe2 ＝ｈ _fe3 ＝ｈ _fe 、Ｖ _a2 ＝Ｖ _a3 ＝Ｖ _a 、Ｉ _s2 ＝Ｉ _s3 ＝
Ｉ _sとすると、次式が成立する。

【０００６】

【数１】

【０００７】通常、ｈ _fe ≫１のため、（１）式は次式で示される。 Ｉ _c2 ≒Ｉ _in・・・（２） また、ＴＲ特性の一般式より、次式でも表わすことができる。

【０００８】

【数２】

【０００９】（３），（４）式中のＶ _tは、Ｖ _t ＝（ｋ
／ｑ）・Ｔであり、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷、Ｔは絶対温度であり、温度が一定ならば、このＶ _t
が一定値となる。 さらに、（３）式を変形してＶ _be2で表わすと、次式が得られる。

【００１０】

【数３】

【００１１】また、ＴＲ２，３のベースが共通接続されているため、ベース・エミッタ間電圧がＶ _be3 ＝Ｖ _be2
となり、（４）式のＶ _be3に（５）式を代入すると、Ｉ
_c3は次式で示される。

【００１２】

【数４】

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の電流ミラー回路では、次のような課題があった。 従来の電流ミラー回路のコレクタ電流（出力電流）Ｉ _c3は、Ｖ
_cb2 ＝Ｖ _cb3であれば、（６）式より、Ｉ _c3 ＝Ｉ _inとなり、定電流源１の電流値と等しい理想的な出力電流が得られる。 ところが、この電流ミラー回路のＶ _cb2とＶ
_cb3は、ＴＲ３の負荷回路４の電圧降下電圧をＶ _Lとすると、次式（７），（８）が得られる。 Ｖ _cb2 ＝Ｖ _ce2 −Ｖ _be2・・・（７） Ｖ _cb3 ＝Ｖ _ce3 −Ｖ _be3 ＝Ｖ _cc −Ｖ _L −Ｖ _be3・・・（８） ＴＲ２は、コレクタ・ベース間が短絡されているので、
Ｖ _ce2 ＝Ｖ _be2となり、またＴＲ２とＴＲ３のベースが共通接続されているため、Ｖ _be2 ＝Ｖ _be3 ＝Ｖ _beとすると、（７），（８）式は次式（９），（１０）で示される。 Ｖ _cb2 ＝０ ・・・（９） Ｖ _cb3 ＝Ｖ _cc −Ｖ _L −Ｖ _be・・・（１０） この（９），（１０）式から明らかのように、回路の電源電圧Ｖ _ccがＶ _cc ＝Ｖ _L ＋Ｖ _beの条件が満たされたときのみ、Ｖ _cb2 ＝Ｖ _cb3となり、コレクタ電流（出力電流）がＩ _c3 ＝Ｉ _inとなる。 また、（９），（１０）式を（６）式に代入すると、次式（１１）が得られる。

【００１４】

【数５】

【００１５】（１１）式から明らのなように、この電流ミラー回路を用いると、コレクタ電流（出力電流）Ｉ _c3
は電源電圧Ｖ _ccの電圧上昇に伴ない増加する。 通常、アーリー電圧Ｖ _aは５０Ｖ位であり、例えばこの電流ミラー回路で電源電圧Ｖ _cc ＝５Ｖで用いたときと、２０Ｖで用いたときとでは、コレクタ電流（出力電流）Ｉ _c3は１
５Ｖ／５０Ｖの差があり、３０％も変わってしまうことになる。 特に、オペアンプ等といった広範囲の電源電圧Ｖ _ccを用いる用途、あるいは負荷回路４の電圧降下電圧Ｖ _Lが異なる用途に対し、コレクタ電流（出力電流）Ｉ
_c3が大きく変わってしまうという問題があり、それを解決することが困難であった。

【００１６】本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、電源電圧Ｖ _ccの変化や、負荷回路の電圧降下電圧が変わると、出力電流が大きく変わってしまうという点について解決した電流ミラー回路を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題を解決するために、ベースが共通接続された入力側電流ミラーＴＲ及び出力側電流ミラーＴＲを有し、前記入力側電流ミラーＴＲのコレクタに流れる入力電流に応じた一定の電流を前記出力側電流ミラーＴＲのコレクタから出力する電流ミラー回路において、前記出力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出した電圧を前記入力側電流ミラーＴ
Ｒのコレクタへ帰還する電圧帰還手段とを、設けている。

【００１８】第２の発明では、第１の発明の電圧検出手段及び電圧帰還手段をそれぞれトランジスタで構成している。

【００１９】

【作用】第１の発明によれば、以上のように電流ミラー回路を構成したので、出力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧は、電圧検出手段によって電圧帰還手段へ伝えられ、該電圧帰還手段によって入力側電流ミラーＴＲのコレクタへ帰還される。 これにより、入力側電流ミラーＴ
Ｒのコレクタ電圧は、出力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧と等しくなり、回路の電源電圧の変化や、負荷回路の電圧降下電圧が変わっても、出力側電流ミラーＴＲの出力電流を一定に保てる。

【００２０】第２の発明では、出力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧が電圧検出用のトランジスタで検出され、
その検出電圧が電圧帰還用のＴＲを介して入力側電流ミラーＴＲのコレクタへ帰還される。 従って、前記課題を解決できるのである。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示す電流ミラー回路の回路図であり、従来の図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 この電流ミラー回路では、従来の電流ミラー回路に、出力側電流ミラーＴＲ３
のコレクタ電圧を検出する電圧検出手段（例えば、電圧検出用のＮＰＮ型ＴＲ）５と、該ＴＲ５で検出された電圧を入力側電流ミラーＴＲ２のコレクタへ帰還する電圧帰還手段（例えば、電圧帰還用のＰＮＰ型ＴＲ）６とが付加されている。 さらに、電圧検出用ＴＲ５のバイアス電流供給用のバイアス用抵抗７が設けられている。

【００２２】即ち、この電流ミラー回路では、定電流源１が、入力側電流ミラーＴＲ２のコレクタ及び電圧帰還用のＴＲ６のエミッタに接続されている。 電圧帰還用Ｔ
Ｒ６のコレクタは、ベースが共通接続された入力側電流ミラーＴＲ２及び出力側電流ミラーＴＲ３のベースに接続され、そのＴＲ２，３にベース電流を供給している。
電圧検出用ＴＲ５のベースは、出力側電流ミラーＴＲ３
のコレクタに接続され、該ＴＲ５のコレクタが電源電圧Ｖ _ccに接続されている。 ＴＲ５のエミッタは、ＴＲ６のベース及びバイアス用抵抗７に接続されている。

【００２３】この電流ミラー回路では、出力側電流ミラーＴＲ３のコレクタ電圧が、電圧検出用ＴＲ５のエミッタに伝えられ、その電圧が、電圧帰還用ＴＲ６を介して入力側電流ミラーＴＲ２のコレクタへ帰還される。 これにより、入力側電流ミラーＴＲ２のコレクタ電圧は、出力側電流ミラーＴＲ３のコレクタ電圧と等しくなる。 この電流ミラー回路において、各ＴＲ５，６のベース・エミッタ間電圧をそれぞれＶ _be5 ，Ｖ _be6とし、他の回路素子が従来の図２のものと同様であるとすると、電流ミラーＴＲ２，３のベース・コレクタ電圧Ｖ _cbは、次式（１２），（１３）で示される。 Ｖ _cb3 ＝Ｖ _cc −Ｖ _L −Ｖ _be3・・・（１２） Ｖ _cb2 ＝Ｖ _cc −Ｖ _L −Ｖ _be5 ＋Ｖ _be6 −Ｖ _be2・・・（１３） ここで、電流ミラーＴＲ２と３のベースが相互に接続されているため、Ｖ _be2 ＝Ｖ _be3 ＝Ｖ _beとし、またＴＲ５
のＶ _be5及びＴＲ６のＶ _be6もおよそ０．７Ｖ程度で等しいため、（１２），（１３）式は次式で示される。 Ｖ _cb3 ＝Ｖ _cc −Ｖ _L −Ｖ _be・・・（１４） Ｖ _cb2 ＝Ｖ _cc −Ｖ _L −Ｖ _be・・・（１５） （１４），（１５）式を（６）式に代入すると、出力側電流ミラーＴＲ３のコレクタ電流（出力電流）Ｉ _c3は、
次式（１６）のように表わせる。

【００２４】

【数６】

【００２５】従来の回路でのコレクタ電流（出力電流）
Ｉ _c3の（１１）式と前記（１６）式を比べれば明らかのように、本実施例の回路でのコレクタ電流（出力電流）
Ｉ _c3は、電源電圧Ｖ _ccや、負荷回路４の電圧降下電圧Ｖ
_Lに影響されずに、コレクタ電流（入力電流）Ｉ _inに応じた一定の電流を出力することができる。

【００２６】即ち、電流ミラーＴＲ２と３の特性を同一にすることにより、電流Ｉ _inと同一の電流値のコレクタ電流Ｉ _c3 、あるいは該ＴＲ２と３の特性を変えることにより、電流Ｉ _inを定数倍したコレクタ電流Ｉ _c3を出力することが可能となる。

【００２７】図３は、従来と本実施例との電源電圧Ｖ _cc
に対するコレクタ電流（出力電流）Ｉ _c3の特性図である。 この図から明らかなように、従来の特性１１では、
出力電流が電源電圧Ｖ _ccの上昇に伴ない増加するが、本実施例の特性１２では、電源電圧Ｖ _ccが変わっても常に一定の出力電流が得られることがわかる。 従って、広範囲な電源電圧Ｖ _ccで電流ミラー回路を用いる場合、該電源電圧Ｖ _ccによる出力電流の変動のない、入力電流のみに応じた一定の出力電流が簡単な回路構成で、精度よく得られる。

【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々変形が可能である。 その変形例としては、例えば次のようなものがある。 （ａ） 図１では、電流ミラーＴＲ２，３をＮＰＮ型トランジスタで構成したが、それらをＰＮＰ型トランジスタ等といった他のトランジスタで構成してもよい。 この際、それに応じて電源電圧Ｖ _ccの極性を変えればよい。

【００２９】（ｂ） 電圧検出用ＴＲ５は、ＮＰＮ型トランジスタで構成したが、これをＰＮＰ型トランジスタやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等とった他のトランジスタ等で構成してもよい。 同様に、電圧帰還用ＴＲ６
は、ＰＮＰ型トランジスタで構成したが、これをＮＰＮ
型トランジスタやＦＥＴのような他のトランジスタ等で構成してもよい。 この際、これらの素子構造の変更に伴ない、電源電圧Ｖ _ccの極性や、バイアス用抵抗７等の回路素子の接続関係をそれに応じて変更すればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、出力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧を電圧検出手段で検出し、その検出電圧を電圧帰還手段を介して入力側電流ミラーＴＲのコレクタに帰還するようにしたので、該入力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧が出力側電流ミラーＴＲのコレクタ電圧と等しくなる。 そのため、回路の電源電圧の変化や、負荷回路の電圧降下電圧の影響を受けずに、入力電流に応じた常に一定の出力電流が、比較的簡単な回路構成で、的確に得られる。 従って、例えば広範囲な回路の電源電圧で電流ミラー回路を用いる場合、電源電圧による出力電流の変動のない、入力電流のみに応じた一定の出力電流が得られる。

【００３１】第２の発明によれば、電圧検出手段及び電圧帰還手段をそれぞれトランジスタで構成したので、該トランジスタの持つ増幅特性を利用してコレクタ電圧の検出と、該検出電圧の入力側電流ミラーＴＲのコレクタへの帰還が、簡単かつ的確に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す電流ミラー回路の回路図である。

【図２】従来の電流ミラー回路の回路図である。

【図３】従来と本実施例における電源電圧−出力電流特性図である。

【符号の説明】

１ 定電流源 ２ 入力側電流ミラーＴＲ ３ 出力側電流ミラーＴＲ ４ 負荷回路 ５ 電圧検出用ＴＲ ６ 電圧帰還用ＴＲ