JPS5850443B2 - Voltage/current conversion circuit - Google Patents
Voltage/current conversion circuitInfo
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- JPS5850443B2 JPS5850443B2 JP53099660A JP9966078A JPS5850443B2 JP S5850443 B2 JPS5850443 B2 JP S5850443B2 JP 53099660 A JP53099660 A JP 53099660A JP 9966078 A JP9966078 A JP 9966078A JP S5850443 B2 JPS5850443 B2 JP S5850443B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は入力電圧に応じた出力電流を得るための電圧・
電流変換回路に関する。[Detailed Description of the Invention] The present invention provides voltage and
Related to current conversion circuits.
入力として与えられた電圧を電流に変換する方法(原理
)としては、
(イ)差動増幅器の相互コンダクタンスを利用するもの
(differential amplifier
)。Methods (principles) for converting voltage given as input into current include (a) a method that utilizes the mutual conductance of a differential amplifier;
).
(ロ)差動電圧ミラーによるもの(different
ialvoltage m1rror )。(b) Differential voltage mirror
ialvoltage m1rror).
←→ エミッタ退化増幅器によるもの(emitter
degenerated amplifier )。←→ Emitter degenerate amplifier
degenerated amplifier).
03つがある。There are 03.
これらはいずれも差動入力電圧を電流に変換する方法で
あるが、上記(イ)、(ロ)の方法は、入力電圧に比例
した電流が得られる範囲に制限があるため、小信号の入
力電力を扱うもののみに適している。All of these methods convert differential input voltage to current, but methods (a) and (b) above have a limit on the range in which a current proportional to the input voltage can be obtained, so Suitable only for those that handle electricity.
これに対し上記(/→の方法は、次に述べるように大信
号の入力電圧を扱うことが可能である。On the other hand, the above method (/→) can handle input voltages of large signals as described below.
即ち上記←→のemitter degenerat
edamplifier つまりエミッタ退化増幅器に
よるものは、第1図の回路例に示される如くエミッタ退
化抵抗R1を使用している。That is, the emitter degenerate of the above ←→
An edamplifier, ie, an emitter degeneration amplifier, uses an emitter degeneration resistor R1 as shown in the circuit example of FIG.
この回路において抵抗R1に流れる電流■′は次式から
求められる。In this circuit, the current ■' flowing through the resistor R1 is obtained from the following equation.
ただLVBE(T1)、VBE (T2) はトランジ
スタT1.T2のベース、エミッタ間電圧、■in1゜
■in2は入力電圧、vTは熱電圧で、このvTは30
00にで26mV程度である。However, LVBE (T1) and VBE (T2) are transistors T1. The voltage between the base and emitter of T2, ■in1゜■in2 is the input voltage, vT is the thermal voltage, and this vT is 30
It is about 26 mV at 00.
上記(1)式の数値解を、R1=10にΩ及びI=10
0μA1R1=100にΩ及びI−100μAの条件で
求めたものを第2図、第3図のグラフで示す。The numerical solution of the above equation (1) is set to R1=10, Ω and I=10
The results obtained under the conditions of 0μA1R1=100, Ω and I-100μA are shown in the graphs of FIGS. 2 and 3.
以上の結果から前記09項のものには、次のような性質
が具備される。From the above results, the item in item 09 has the following properties.
(1)入力として扱える電圧は、エミッタ電流■と抵抗
R1の積で決められる。(1) The voltage that can be used as an input is determined by the product of the emitter current ■ and the resistor R1.
即ち最大入力電圧1vin (max )は
(11)抵抗R1を充分大きくすればI>>I’として
よく、
となって、略入力電圧に出力電流■′が比例する。That is, the maximum input voltage 1vin (max) can be (11) if the resistor R1 is made sufficiently large, I>>I', and the output current ■' is approximately proportional to the input voltage.
つまり(1)式の右辺第2項が無視できる。In other words, the second term on the right side of equation (1) can be ignored.
(m) エミッタ退化増幅器の出力電流■1.■2は
、このような性質から、エミッタ退化増幅器は大信号の
入力電圧を扱うことが可能であるし、相互コンダクタン
ス(利得)も抵抗R□によって調整できる。(m) Output current of emitter degeneration amplifier■1. (2) Due to these properties, the emitter degeneration amplifier can handle input voltages of large signals, and the mutual conductance (gain) can also be adjusted by the resistor R□.
従ってこの増幅器は、アナログ信号の処理回路に使用さ
れる。This amplifier is therefore used in analog signal processing circuits.
その応用で一番よく知られているのは、乗算核(mul
tiplier core )回路と組合わせて4象
限乗算器(fourquadrantmultipli
er )として使用されたものである。Its best known application is the multiplicative kernel (mul
four-quadrant multiplier (four-quadrant multiplier)
er).
しかしながらエミッタ退化増幅器の欠点は、コンダクタ
ンスgmを太きくしようとすると、入力電圧と出力電流
間の誤差が大きくなることである。However, a drawback of the emitter degenerate amplifier is that increasing the conductance gm increases the error between the input voltage and the output current.
即ち出力電流を決める抵抗R1、電流■、入力電圧の最
大値”inの組合わせを考えた最適設計、例えばR1=
100にΩ、I=100μA% 、yvinloVで
も、数%の誤差が存在する。In other words, an optimal design considering the combination of resistance R1 that determines the output current, current ■, and the maximum value of input voltage "in," for example, R1 =
Even at 100 Ω, I=100 μA%, and yvinloV, there is an error of several percent.
このことは第3図のグラフからも推測できることである
。This can also be inferred from the graph in FIG.
上記入力電圧と出力電流との誤差を小さくするために工
夫された回路が、ファン・デ・プラシエ(van d
e plassche )によって示された。A circuit devised to reduce the error between the input voltage and output current was developed by van de Placier.
e plusche).
この回路はウィルソン・ソースをたくみに使った回路で
、その原理図は第4図に示される。This circuit makes clever use of the Wilson source, and its principle diagram is shown in Figure 4.
即ちトランジスタT3のコレクタ電位をV。That is, the collector potential of the transistor T3 is set to V.
0、トランジスタT6のコレクタ電位をV。0, the collector potential of transistor T6 is V.
2とすると、抵抗R1の両端にかかる電圧■。2, the voltage ■ applied across the resistor R1.
は、となり、正確に入力電位差が抵抗R1 る。becomes, and the input potential difference is precisely the resistance R1 Ru.
抵抗R1を流れる電流■′は、に伝えられ
であり、入力電圧以外の誤差は小さく、前記(1)式の
ものよりは改善されている。The current {circle around (1)} flowing through the resistor R1 is transmitted as follows, and errors other than the input voltage are small, which is improved over the equation (1).
しかして出力電流は、端子out1 、 out2から
取出される。Thus, the output current is taken out from the terminals out1 and out2.
即ちその電流■Ouj 1 ? ’ □Hj 2は・こ
れから差動出力電流■。That is, the current ■Ouj 1 ? ' □Hj 2 is the differential output current■.
utは、次の如く求め られる。ut is calculated as follows It will be done.
この第4図の回路は前述の(6)式から分るように、入
力電圧と出力電流の直線性(1inearity )は
、エミッタ退化増幅器の場合より改善され、また応答速
度の面でも良好な結果が得られる。As can be seen from equation (6) above, the circuit shown in Figure 4 has improved linearity between input voltage and output current compared to the case of an emitter degenerate amplifier, and also has good results in terms of response speed. is obtained.
一方、相互コンダクタンスGを大きくするには、抵抗R
1の値を小さくする必要があるが、この時同時に電流源
の■。On the other hand, in order to increase the mutual conductance G, the resistance R
It is necessary to reduce the value of 1, but at the same time, the current source ■.
も大きくする必要がある。この回路の入力電流■in1
.■in2は、トランジスタT1゜T2のPNP トラ
ンジスタ電流増幅率をβPとすれば、
である。also needs to be made larger. Input current of this circuit ■in1
.. ■in2 is as follows, assuming that the PNP transistor current amplification factor of transistors T1 and T2 is βP.
従って、相互コンダクタンスGを大きくすると、入力バ
イアス電流が増加してしまう。Therefore, if the mutual conductance G is increased, the input bias current will increase.
これがファン・デ・プラシエの回路で生じた新たな問題
である。This is a new problem that arose in Van de Plassie's circuit.
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、回路
の入力電圧と出力電流との間の直線性は、前述のエミッ
タ退化増幅器はもとよりファン・デ・プラシエの回路よ
り改善され、更にこのファン・デ・プラシエの回路に存
在した入力電流が大きくなるという欠点も克服できる電
圧・電流変換回路を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and the linearity between the input voltage and output current of the circuit is improved not only over the above-mentioned emitter degeneration amplifier but also over the Van de Plassie circuit. The present invention aims to provide a voltage-to-current conversion circuit that can overcome the disadvantage of the large input current that existed in Van de Plassier's circuit.
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第5図が同実施例の回路を示している。図中Ql、Q4
はエミッタを共通として対称配置される差動入力段トラ
ンジスタ、51はその共通エミッタに接続される定電流
源、52は負荷素子で、トランジスタQ2.Q3により
カレントミラーを構成する。FIG. 5 shows the circuit of the same embodiment. Ql, Q4 in the diagram
are differential input stage transistors arranged symmetrically with a common emitter, 51 is a constant current source connected to the common emitter, 52 is a load element, and transistors Q2. Q3 constitutes a current mirror.
Q5は出力用トランジスタで、そのベースはトランジス
タQ4のコレクタに、エミッタはQ4のベースに接続さ
れる。Q5 is an output transistor whose base is connected to the collector of transistor Q4 and whose emitter is connected to the base of Q4.
53はトランジスタQ5のエミッタに接続される定電流
源である。53 is a constant current source connected to the emitter of transistor Q5.
また同様にQs t Qtoは差動入力段トランジスタ
、55はその共通エミッタの定電流源、56はトランジ
スタQ7.Q9よりなる負荷素子で、このQ7.Q9は
カレントミラーを構成する。Similarly, Qs t Qto is a differential input stage transistor, 55 is a constant current source of its common emitter, and 56 is a transistor Q7. A load element consisting of Q9, this Q7. Q9 constitutes a current mirror.
Q6は出力用トランジスタ、57は定電流源、RはQ4
7Q8のベース間をつなぐ基準用抵抗である。Q6 is an output transistor, 57 is a constant current source, and R is Q4.
This is a reference resistor that connects the bases of 7Q8.
この第5図の左半部54は電圧フォロワ回路を構成する
。The left half 54 of FIG. 5 constitutes a voltage follower circuit.
つまりトランジスタQ1のベース電位■1n1(入力電
圧)がトランジスタQ5のエミッタに伝えられる。That is, the base potential ■1n1 (input voltage) of the transistor Q1 is transmitted to the emitter of the transistor Q5.
この■inとQ5のエミッタ電位の間の誤差は、差動ア
ンプのオフセット電圧程度である。The error between this ■in and the emitter potential of Q5 is about the offset voltage of the differential amplifier.
同様に右半部58は電圧フォロワ回路を構成する。Similarly, the right half 58 constitutes a voltage follower circuit.
つまりトランジスタQIOの入力電圧■in2をトラン
ジスタQ6のエミッタに伝える。In other words, the input voltage (in2) of the transistor QIO is transmitted to the emitter of the transistor Q6.
結局抵抗Rの両端の電位差V。After all, the potential difference between both ends of the resistor R is V.
は、であり、抵抗Rを流れる電流■′は、 として求める。is, and the current ■′ flowing through the resistor R is Find it as.
また回路出力はトランジスタQ5+Q6のコレクタから
電流■。Also, the circuit output is a current ■ from the collectors of transistors Q5+Q6.
utl、■out2 として取出す。Extract as utl, ■out2.
電流源53の電流を■ とすれば、差動出力電流” o
utは
ここでトランジスタQ1〜Q5で構成する差動アンプに
ついてのオフセット電圧V。If the current of the current source 53 is ■, then the differential output current "o"
Here, ut is the offset voltage V for the differential amplifier composed of transistors Q1 to Q5.
ffを求めてみる。Let's find ff.
これがこの回路の直線性に誤差を与えるものとなる。This causes an error in the linearity of this circuit.
即ちトランジスタQl、Q4のコレクタ電流をil、i
4とし、ラテラルPNP)ランジスタのエミッタ接地電
流増幅率をβp、NPNトランジスタのそれをβNとす
れば、この時次式が成立する。That is, the collector currents of transistors Ql and Q4 are expressed as il, i
4, the common emitter current amplification factor of the lateral PNP transistor is βp, and that of the NPN transistor is βN, then this equation holds true.
この(14)式を計算すれば
この(15)式から誤差を見積るために、次の例をとる
。The following example is used to estimate the error from equation (15) after calculating equation (14).
そしてオフセット電圧の最悪値は■。And the worst value of offset voltage is ■.
ut1=2■oの時であるから、この時の最大オフセッ
ト電圧voff (max )は
と求められる。Since this is the case when ut1=2■o, the maximum offset voltage voff (max) at this time can be obtained as follows.
の場合で考えると、 の時に となりs ■off (max ) でき、その誤差は として16.4mVを適用 となる。Considering the case of at the time of Next door s ■off (max) The error is Apply 16.4mV as becomes.
同じ状態におけるエミッタ退化増幅器の誤差は、(1)
式の数値解から1.3%と求められる。The error of the emitter degeneration amplifier under the same conditions is (1)
It is found to be 1.3% from the numerical solution of the equation.
つまり第5図の回路の誤差はエミッタ退化増幅器の場合
よりも1桁小さい。In other words, the error of the circuit of FIG. 5 is an order of magnitude smaller than that of the emitter degenerate amplifier.
更に第5図の回路の入力電流■1n1(トランジスタQ
1の入力電流)については、
この時■iniは
でほぼ一定である。Furthermore, the input current of the circuit shown in Fig. 5 is 1n1 (transistor Q
1 input current), at this time, ■ini is almost constant.
これに対し、第1図のエミッタ退化増幅器では、同じ場
合でI・ −0〜2μA(VBH1小→太)nl
の間で変化する。On the other hand, in the emitter degenerate amplifier shown in FIG. 1, I· changes between -0 and 2 μA (VBH1 small → thick) nl in the same case.
また第4図のファン・デ・プラシエの回路では、■in
1は同じ定数の場合で、(9)式より
となる。Also, in the Van de Plassie circuit shown in Figure 4, ■in
1 is the case of the same constant, which is obtained from equation (9).
ファン・デ・プラシエの回路で、トランジスタT1 を
サブストレー)PNP型とすれば、上記■in1は少し
小さくなるが、それも数μAより小さくはならない。In the Van de Plassie circuit, if the transistor T1 is of the substratum (PNP) type, the above-mentioned ``in1'' becomes a little smaller, but it does not become smaller than several μA.
つまり第5図の回路は、入力電流の面でファン・デ・プ
ラシエの回路より優れている。In other words, the circuit shown in FIG. 5 is superior to Van de Plassie's circuit in terms of input current.
またこのプラシエの回路の誤差は1mVかそれ以下であ
り、“同じ場合の16.4mVよりも良い。Also, the error of this Plassier circuit is 1 mV or less, which is better than 16.4 mV in the same case.
第5図の回路のオフセット電圧による誤差は第6図の回
路で改善できる。The error caused by the offset voltage in the circuit shown in FIG. 5 can be improved by the circuit shown in FIG.
この回路は差動アンプの負荷としてウィルソン・ソース
52’、56’を用いたものである。This circuit uses Wilson sources 52' and 56' as loads for a differential amplifier.
この回路のオフセット電圧 ☆☆Voff は、04)式の場合と同様に求められる。Offset voltage of this circuit ☆☆Voff is obtained in the same way as in the case of equation 04).
この(22)式から■。From this equation (22), ■.
ffは として求められる。ff is It is required as.
voff−0,422■T−10,9〔m■〕これは(
L5)式で求めたV。voff-0,422■T-10,9 [m■]This is (
L5) V determined by formula.
ff= 16.4 mVよりも小さくなり、改善されて
いる。ff=16.4 mV, which is an improvement.
ただしこれは、■out1−2■o1 Io−10■1
の最悪ケースであむ★る。However, this is ■out1-2■o1 Io-10■1
Amu★ru in the worst case.
更にオフセット電圧を改善するためには、第6図におけ
る出力用トランジスタQ5 、Qaを、第7図に示すよ
うにトランジスタQ13 t Ql4を追加することに
より、ダーリントントランジスタとすればよい。In order to further improve the offset voltage, the output transistors Q5 and Qa in FIG. 6 may be changed to Darlington transistors by adding transistors Q13 t Ql4 as shown in FIG.
この場合オフセット電圧■。ffは、(23)式を変形
すれば求められる。In this case, the offset voltage ■. ff can be found by transforming equation (23).
この■。This ■.
ffを(1勺式の場合で計算すると、Voff=0.0
205VT=0.53 (m’V)これは、ファン・デ
・プラシエの回路の誤差項(1mV以下)と略同じ桁の
誤差で変換が実現できることを示している。If ff is calculated using the 1-way formula, Voff=0.0
205VT=0.53 (m'V) This indicates that conversion can be achieved with an error of approximately the same order of magnitude as the error term of Van de Plassie's circuit (1 mV or less).
第5図において点線で示したトランジスタQ5/定電流
源53による回路、トランジスタQ6′、定電流源55
′による回路は、更に別のオフセット改善方法を示す。A circuit including transistor Q5/constant current source 53, transistor Q6', and constant current source 55 shown by dotted lines in FIG.
The circuit according to ' shows yet another offset improvement method.
即ち第5図の左半部54に着目してみれば、出力用トラ
ンジスタQ5のベース電流はトランジスタQ1のコレク
タ電流IC(Ql)に対しトランジスタQ4のコレクタ
電流IC(Q4)が、IC(Ql)−I。That is, if we pay attention to the left half 54 of FIG. 5, the base current of the output transistor Q5 is the collector current IC(Q4) of the transistor Q4, which is the collector current IC(Ql) of the transistor Q1, and the collector current IC(Q4) of the transistor Q1. -I.
(,4)となるのを阻害する原因(オフセット原因)と
なっている。(, 4) (offset cause).
そこでトランジスタQ5、定電流源53と対称となるQ
5’と定電流源53′の回路をトランジスタQ1のコレ
クタに接続し、’c (Ql)−’C(Q、) の関
係が得られるようにしている。Therefore, Q5, which is symmetrical to transistor Q5 and constant current source 53,
5' and a constant current source 53' are connected to the collector of the transistor Q1 so that the relationship 'c(Ql)-'C(Q,)' is obtained.
このことは、第6図のトランジスタQg、定電流源53
′の回路、Q6′、定電流源55′の回路についても同
様であり、また第7図ではトランジスタQ57Q13に
合わせて、トランジスタQ5’>Q13’もダーリント
ンしている。This means that the transistor Qg and constant current source 53 in FIG.
The same applies to the circuit of ', Q6', and the constant current source 55', and in FIG. 7, transistors Q5'>Q13' are also Darlington in accordance with transistors Q57Q13.
第8図は例えば第5図の電圧・電流変換回路にカレント
ミラー51,62,63を付加することにより、単一出
力電圧・電流変換回路に適用したものである。FIG. 8 shows, for example, the voltage/current conversion circuit shown in FIG. 5, which is applied to a single output voltage/current conversion circuit by adding current mirrors 51, 62, and 63.
カレントミラー61のトランジスタQ□5の入力端子は
出力用トランジスタQ5のコレクタに接続され、カレン
トミラー63のトランジスタQ200Å力端子は出力用
トランジスタQ6のコレクタに接続され、カレントミラ
ー62のトランジスタQ17 + Qtsのコレクタは
カレントミラー61,63のトランジスタQ1a 、Q
19のコレクタに接続されているので、出力電流■。The input terminal of the transistor Q□5 of the current mirror 61 is connected to the collector of the output transistor Q5, the input terminal of the transistor Q200A of the current mirror 63 is connected to the collector of the output transistor Q6, and the input terminal of the transistor Q17 + Qts of the current mirror 62 is connected to the collector of the output transistor Q6. The collectors are transistors Q1a and Q of current mirrors 61 and 63.
Since it is connected to the collector of 19, the output current is ■.
utは03)式の場合と同様に、 となる。As in the case of formula 03), ut is becomes.
即ちカレントミラー動作のために、トランジスタQ5の
エミッタ電流及びQ16のコレクタ電流は共にI。That is, due to current mirror operation, the emitter current of transistor Q5 and the collector current of transistor Q16 are both I.
+I’C−あり、またトランジスタQ6のエミッタ電流
とQ19のコレクタ電流とQ1□のコレクタ電流は共に
■。+I'C- is present, and the emitter current of transistor Q6, collector current of Q19, and collector current of Q1□ are all ■.
−■′であり、かつ抵抗Rの電流I′は だから、出力電流■。-■', and the current I' of the resistor R is So, the output current ■.
ut(2■′)は(251式として求まるものである。ut(2■') can be found as equation (251).
第9図は第8図のNpN入力をPNP入力形式としたも
ので、この場合釜トランジスタ形式は全て第8図とは反
対関係であるから、対応する個所には同ゴ符号を用いか
つこれにダッシュを付して説明を省略する。In Figure 9, the NpN input in Figure 8 is changed to a PNP input format. In this case, all the pot transistor formats are in the opposite relationship to those in Figure 8, so the same go signs are used for corresponding parts. Add a dash and omit the explanation.
この第8図、第9図の如き回路は、記号として第10図
aのように書ける。The circuits shown in FIGS. 8 and 9 can be written as a symbol as shown in FIG. 10a.
ここでとなる。Here it becomes.
この回路は単一出力型であるが、出力端に第10図すの
如く負荷抵抗RLを接続すれば、入力電圧に比例する出
力電圧V。This circuit is a single output type, but if a load resistor RL is connected to the output terminal as shown in Figure 10, the output voltage V will be proportional to the input voltage.
utが得られる。つまり二つの入力電圧の差に比例した
電圧が出力として得られる。ut is obtained. In other words, a voltage proportional to the difference between the two input voltages is obtained as an output.
これは簡単な引算回路として使用できる。This can be used as a simple subtraction circuit.
また第10図Cの構成とすれば となって、加算回路が得られるものである。Also, if the configuration is as shown in Figure 10C, Thus, an adder circuit is obtained.
ここで上記単一出力型の電圧・電流変換回路で用いたカ
レントミラーの誤差を第11図aで説明しておく。Here, the error of the current mirror used in the single output type voltage/current conversion circuit will be explained with reference to FIG. 11a.
即ちカレントミラーの入力電流ii、出力電流i。That is, the input current ii and the output current i of the current mirror.
は、カレントミラーは人、出力電流比i。is the current mirror, and the output current ratio is i.
/11=1であるのが理想であるが、第11図aのもの
では、2/βの誤差がある。Ideally, /11=1, but in the case of FIG. 11a, there is an error of 2/β.
これに対し第11図すに示すウィルソン・ソースでは、
この場合、人、出力電流比の誤差は2/β2で第11図
aのものより小さい(β) ■)。On the other hand, in the Wilson source shown in FIG. 11, the error in the output current ratio is 2/β2, which is smaller than that in FIG. 11a (β) (2).
つまりウィルソン・ソースは改良されたカレントミラー
である。In other words, the Wilson source is an improved current mirror.
このウィルソン・ソース52’、 56’。61’、6
3’を用いて、単一出力電圧・電流回路を構成したのが
、第12図である。This Wilson sauce 52', 56'. 61', 6
FIG. 12 shows a single output voltage/current circuit constructed using 3'.
次に二出力電圧・電流変換回路への適用例を説明する。Next, an example of application to a two-output voltage/current conversion circuit will be explained.
これは互に逆極性の出力電流を取り出す電圧・電流変換
回路である。This is a voltage/current conversion circuit that takes out output currents of opposite polarity.
前述の単一出力電圧電流変換回路に、トランジスタQ2
4〜Q27を追加しかつ逆極性の出力端子を設けたもの
を第13図に示す。Transistor Q2 is added to the single output voltage-current conversion circuit described above.
FIG. 13 shows a device in which Q4 to Q27 are added and output terminals of opposite polarity are provided.
この回路はV CT (voltage −t。cur
rent transactor )と呼ばれるもの
と機能が同じで、単一出力のものよりも広範囲な応用が
ある。This circuit has V CT (voltage −t. cur
It has the same functionality as what is called a rent transactor (rent transactor), but has a wider range of applications than the single output version.
第13図において、トランジスタQ24はカレントミラ
ー61でQ10とベースが共通接続され、トランジスタ
Q257 Q26はカレントミラー65を構成し、Q2
5のコレクタとQ24のコレクタが相接続され、Q26
t Q27のコレクタが相接続され、このQ27のベ
ースがQ20のベースと共通接続されているので、出力
電流I。In FIG. 13, transistor Q24 is a current mirror 61 whose base is commonly connected to Q10, transistors Q257 and Q26 constitute a current mirror 65, and transistors Q2
The collector of 5 and the collector of Q24 are connected in phase, and the collector of Q26
t Since the collector of Q27 is phase-connected and the base of Q27 is commonly connected to the base of Q20, the output current I.
utは、となる。ut becomes.
即ちカレントミラー動作により、トランジスタQ5 、
Q24 t Q16 + Q26の1vクタ電流は共に
■。That is, by the current mirror operation, the transistors Q5,
The 1V vector currents of Q24 t Q16 + Q26 are both ■.
+■′であり、またトランジスタQ1□。Q19 、Q
207 Q27のコレクタ電流は共に■。+■' and transistor Q1□. Q19, Q
207 Both collector currents of Q27 are ■.
−■′であり、かつ抵抗Rの電流■′は だから、出力電流■。-■', and the current of the resistor R is So, the output current ■.
ut (て求まるものである。ut (This is what you can find.
±2■′) は(31)式とし ☆ ☆ 上記VCTの記号を第14図に示す。±2■') is the formula (31) ☆ ☆ The symbol of the above VCT is shown in Fig. 14.
またカレントミラー回路をウィルソン・ソースで構成し
、かつ出力用トランジスタをダーリントントランジスタ
で構成した二出力電圧・電流変換回路を第15図に示す
。FIG. 15 shows a two-output voltage/current conversion circuit in which the current mirror circuit is constructed of a Wilson source and the output transistor is constructed of a Darlington transistor.
ここでQ28〜Qaoは新たに追加されたトランジスタ
である。Here, Q28 to Qao are newly added transistors.
次に公知の乗算核(multiplier core
)回路を第16図に示す。Next, a well-known multiplier core (multiplier core
) The circuit is shown in FIG.
ここで矢印で示す電流について次式が成立する。Here, the following equation holds true for the current indicated by the arrow.
トランジスタQ2A、Q2B のエミッタで電流の和を
とる。The sum of the currents is calculated at the emitters of transistors Q2A and Q2B.
同様にQ3A
+Q3Bについては
(32)式と(34)式より
これで電流の積(lxiy)の成分が現われたことが分
る。Similarly, regarding Q3A +Q3B, it can be seen from equations (32) and (34) that a component of the product of currents (lxiy) appears.
またエミッタ退化増幅器についてはすでに述べたが、こ
こではこの回路における電圧、電流の関☆☆係を第17
図のように定めてお(。Also, although I have already mentioned the emitter degenerate amplifier, I will explain the relationship between voltage and current in this circuit in the 17th section.
Define it as shown in the figure (.
するとこの(4つ式の右辺第2項を無視すれば
前記第16図の回路と、第17図の回路を一対用いれば
、第18図の如き乗算器
(variabletransconductance
multiplier )が形成される。Then, if we ignore the second term on the right-hand side of the equation (4) and use a pair of the circuit shown in FIG. 16 and the circuit shown in FIG.
multiplier) is formed.
この乗算器では出力電圧e。が★となる。In this multiplier, the output voltage e. becomes ★.
即ち差動アンプ710入力電圧を■8すれば、
と
(4つ式から(46)式を引くと
エミッタ退化増幅器の出力電流1yは(43)式で求め
たのと同様にして
(43)式、(48)式を(47)式に代入する。That is, if the input voltage of the differential amplifier 710 is , substitute equation (48) into equation (47).
即ち出力電圧e。That is, the output voltage e.
は2つの入力電圧(x。x2) ト(yt 72 )の積に比例することが分る。is the two input voltages (x.x2) It can be seen that it is proportional to the product of (yt 72 ).
この第18図の乗算器の欠点は、差動入力部の入力バイ
アス電流■inが太き(なることである。The disadvantage of the multiplier shown in FIG. 18 is that the input bias current (in) of the differential input section is large.
即ち■RXの値により、扱える入力電圧が決められ、従
って充分なアナログ入力電圧範囲を得るためには、電流
源■を太き(設定する必要があり、の関係から、入力バ
イアス電流■inは小さくならない。In other words, the input voltage that can be handled is determined by the value of ■RX, and therefore, in order to obtain a sufficient analog input voltage range, it is necessary to set the current source ■ to a large value. It doesn't get smaller.
また第18図の回路では、出力電圧e。の精度は、フル
スケール(1OV)で約1%程度である。Further, in the circuit of FIG. 18, the output voltage e. The accuracy is about 1% at full scale (1OV).
これは、エミッタ退化増幅器の電流変換の中に誤差項つ
まり(42)式の右辺の対数環が存在するためである。This is because an error term, that is, a logarithmic ring on the right side of equation (42), exists in the current conversion of the emitter degeneration amplifier.
第19図は上記欠点を改善するため、第5図の電圧・電
流変換回路を4象限アナログ乗算器(four−cua
udrant analog multiplier
)に適用したものである。In order to improve the above-mentioned drawbacks, FIG. 19 shows the voltage/current conversion circuit of FIG.
udrant analog multiplier
).
この乗算器は、第5図の個所でも説明した通り入力電流
は小さくし得るし、また電流変換の誤差は差動アンプの
入力オフセット電圧であり、これはエミッタ退化増幅器
の場合よりも小さく、しかも差動アンプの負荷素子をウ
ィルソン・ソース化したり、出力用トランジスタをダー
リントン構成とする等の簡単な操作をするだけで、上記
オフセット電圧を充分小さくすることもできる。In this multiplier, the input current can be made small as explained in Fig. 5, and the error in current conversion is the input offset voltage of the differential amplifier, which is smaller than in the case of an emitter degenerate amplifier. The offset voltage can be made sufficiently small by performing simple operations such as changing the load element of the differential amplifier to a Wilson source or changing the output transistor to a Darlington configuration.
なお本発明は上記各実施例のみに限定されるものではな
く、例えば第9図に示したようなNPN入力型式をPN
P入力型式に変更する操作を各実施例においても行なう
ことができるし、また第7図に示したような差動アンプ
の負荷素子をウィルソン・ソースとし、出力用トランジ
スタをダーリントン構成とし、またこの出力用トランジ
スタと対称の回路を付加してオフセット電圧を小とする
操作を、各実施例の回路にも適用することもでキル。Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. For example, the NPN input format as shown in FIG.
The operation of changing to the P input type can also be performed in each embodiment, and the load element of the differential amplifier shown in FIG. 7 can be made into a Wilson source, the output transistor can be made into a Darlington configuration, The operation of reducing the offset voltage by adding a circuit symmetrical to the output transistor can also be applied to the circuits of each example.
また差動アンプの定電流源を抵抗で構成される電流源と
したり、負荷素子をカレントミラー以外の構成としたり
、基準用抵抗Rとして実施例以外のインピーダンス素子
を用いたりすることもできる。Further, the constant current source of the differential amplifier may be a current source composed of a resistor, the load element may be of a structure other than a current mirror, and the reference resistor R may be an impedance element other than the embodiment.
以上説明した如く本発明によれば、差動増幅部の入力電
流を小にでき、また入力電圧に対する出力電圧の誤差も
極小化できるので、実用性のある電圧・電流変換回路が
提供できるものである。As explained above, according to the present invention, the input current of the differential amplifier section can be reduced, and the error in the output voltage with respect to the input voltage can be minimized, so that a practical voltage/current conversion circuit can be provided. be.
第1図はエミッタ退化増幅回路図、第2図、第3図は同
回路の特性図、第4図は同回路を改善したファン・デ・
プラシエの回路図、第5図は本発明の一実施例の回路図
、第6図ないし第9図は本発明の他の実施例の回路図、
第10図a〜Cは本発明の応用例を示す回路図、第11
図aはカレントミラーの回路図、同図すはウィルソン・
ソースの回路図、第12図ないし第15図は本発明の異
なる実施例の回路図、第16図は乗算枝回路図、第17
図はエミッタ退化増幅回路図、第18図は同回路を用い
た乗算回路図、第19図は本発明の応用例の回路図であ
る。
Ql、Q4.Q8.Qlo・・・・・・差動入力段素子
、Q5.Q6・・・・・・出力用トランジスタ、Q5′
、Q6′・・・・・・オフセット防止用トランジスタ、
51 、55・・・・・・定電流源、52・・・・・・
カレントミラー、53,57・・・・・・定電流源、R
・・・・・・抵抗、52’、56’・・・・・・ウィル
ソン・ソース、Ql3・・・・・・トランジスタ、61
゜62.63・・・・・・カレントミラー。Figure 1 is a diagram of the emitter degeneration amplifier circuit, Figures 2 and 3 are characteristic diagrams of the same circuit, and Figure 4 is an improved version of the same circuit.
Plassier's circuit diagram, FIG. 5 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention, FIGS. 6 to 9 are circuit diagrams of other embodiments of the present invention,
10a to 10C are circuit diagrams showing application examples of the present invention;
Figure a is a circuit diagram of a current mirror;
Source circuit diagrams, Figures 12 to 15 are circuit diagrams of different embodiments of the present invention, Figure 16 is a multiplication branch circuit diagram, and Figure 17 is a multiplication branch circuit diagram.
18 is a diagram of an emitter degeneration amplifier circuit, FIG. 18 is a multiplication circuit diagram using the same circuit, and FIG. 19 is a circuit diagram of an application example of the present invention. Ql, Q4. Q8. Qlo...Differential input stage element, Q5. Q6...Output transistor, Q5'
, Q6'...offset prevention transistor,
51, 55...constant current source, 52...
Current mirror, 53, 57... Constant current source, R
...Resistor, 52', 56'...Wilson source, Ql3...Transistor, 61
゜62.63・・・・・・Current mirror.
Claims (1)
2の差動入力段素子と、該素子の共通エミッタに接続さ
れる電流源と、前記差動入力段素子のコレクタ側に配置
される負荷素子と、前記第1の差動入力段素子のベース
、コレクタ間にエミッタ、ベースが接続される出力用ト
ランジスタと、該トランジスタのエミッタに接続される
定電流源とそれぞれ有した第1、第2の回路と、前記第
1、第2の回路の第20差動入力段素子のベース間に入
力電圧を印加する手段と、前記第1、第2の回路の出力
用トランジスタのエミッタ間に配置され、前記入力電圧
をその値に応じた電流に変換するためのインピーダンス
素子とを具備し、前記インピーダンス素子に流れる電流
に応じた電流を前記第11、第2の回路の出力用トラン
ジスタの少なくとも一方のコレクタから取り出すように
したことを特徴とする電圧・電流変換回路。 2 エミッタを共通として互に対称配置される第1、第
2の差動入力段素子と、該素子の共通エミッタに接続さ
れる電流源と、前記差動入力段素子のコレクタ側に配置
される負荷素子と、前記第1の差動入力段素子のベース
、コレクタ間にエミッタ、べ−7が接続される出力用ト
ランジスタと、該トランジスタのエミッタに接続される
定電流源とをそれぞれ有した第1、第2の回路と、前記
第1、第2の回路の第20差動入力段素子のベース間に
入力電圧を印加する手段と、前記第1、第2の回路の出
力用トランジスタのエミッタ間に配置され前記入力電圧
をその値に応じた電流に変換するためのインピーダンス
素子と、前記第1、第2の回路の出力用トランジスタの
コレクタ間に配置され前記インピーダンス素子に流れる
電流に応じた電流を取出すカレントミラー回路とを具備
したことを特徴とする電圧・電流変換回路。[Claims] 1. First and second differential input stage elements having a common emitter and arranged symmetrically to each other, a current source connected to the common emitter of the elements, and a current source of the differential input stage elements. a load element disposed on the collector side, a base of the first differential input stage element, an output transistor whose emitter and base are connected between the collectors, and a constant current source connected to the emitter of the transistor, respectively. means for applying an input voltage between the bases of the 20th differential input stage elements of the first and second circuits; an impedance element disposed between the emitters of the transistors for converting the input voltage into a current according to the value thereof, and a current corresponding to the current flowing through the impedance element is supplied to the eleventh and second circuits. A voltage/current conversion circuit characterized in that output is taken out from the collector of at least one of the output transistors. 2. First and second differential input stage elements having a common emitter and arranged symmetrically to each other, a current source connected to the common emitter of the elements, and a current source arranged on the collector side of the differential input stage element. A load element, an output transistor having an emitter and a base 7 connected between the base and collector of the first differential input stage element, and a constant current source connected to the emitter of the transistor, respectively. 1. A second circuit, means for applying an input voltage between the bases of the 20th differential input stage elements of the first and second circuits, and emitters of output transistors of the first and second circuits; an impedance element arranged between the collectors of the output transistors of the first and second circuits for converting the input voltage into a current according to the value thereof; A voltage/current conversion circuit comprising a current mirror circuit for extracting current.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53099660A JPS5850443B2 (en) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | Voltage/current conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53099660A JPS5850443B2 (en) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | Voltage/current conversion circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5526748A JPS5526748A (en) | 1980-02-26 |
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Family
ID=14253192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP53099660A Expired JPS5850443B2 (en) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | Voltage/current conversion circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5850443B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS589409A (en) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Toshiba Corp | Voltage-to-current converting circuit |
| JP2519809Y2 (en) * | 1987-06-22 | 1996-12-11 | 山洋電気 株式会社 | Differential input / output type amplifier circuit |
-
1978
- 1978-08-16 JP JP53099660A patent/JPS5850443B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5526748A (en) | 1980-02-26 |
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