JPS6355110B2 - - Google Patents
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- JPS6355110B2 JPS6355110B2 JP58069718A JP6971883A JPS6355110B2 JP S6355110 B2 JPS6355110 B2 JP S6355110B2 JP 58069718 A JP58069718 A JP 58069718A JP 6971883 A JP6971883 A JP 6971883A JP S6355110 B2 JPS6355110 B2 JP S6355110B2
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- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor
- G06G7/24—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor for evaluating logarithmic or exponential functions, e.g. hyperbolic functions
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は各種の測定回路などに応用してその用
途を拡大するのに用いられる対数増幅器の改良に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to an improvement in a logarithmic amplifier used to expand its uses by applying it to various measurement circuits.
対数増幅器は従来からトランジスタのPN接合
の指数特性を利用したものが一般的であるが、温
度による特性の変化をいかに補償するかが課題と
なつていた。第1図は従来実用化されている対数
増幅器の1例である。基準電流をIRとしたとき
の、電流入力ICに対する対数変換回路1の出力
Vp1は
Vp1=−(kT/q)ln(I/IR)
k:ボルツマン定数
q:電子の電荷
T:絶対温度(〓)
で表わされ、スケール・フアクタがトランジスタ
Q1,Q2の絶対温度Tに比例してしまう。そこで
増幅回路2ではサーミスタなど温度によつて抵抗
値の変化する素子RSを利用してゲインが1/T
に比例するようにし、前段の出力Vp1の温度特性
を補正した出力Vp2を得ている。
Logarithmic amplifiers have traditionally utilized the exponential characteristics of the PN junction of transistors, but the challenge was how to compensate for changes in characteristics due to temperature. FIG. 1 shows an example of a logarithmic amplifier that has been put into practical use. Output of logarithmic conversion circuit 1 for current input I C when reference current is I R
V p1 is expressed as V p1 = - (kT/q) ln (I/I R ) k: Boltzmann constant q: electron charge T: absolute temperature (〓), and the scale factor is transistor
It is proportional to the absolute temperature T of Q 1 and Q 2 . Therefore, the amplifier circuit 2 uses an element R S whose resistance value changes depending on the temperature, such as a thermistor, to increase the gain to 1/T.
The output V p2 is obtained by correcting the temperature characteristics of the output V p1 of the previous stage.
しかし、上記のような構成の対数増幅器はIC
化に向いておらず、素子間で温度係数のマツチン
グや温度均一性が得にくく、温度に対する補正が
充分でないという問題点がある。 However, the logarithmic amplifier with the above configuration is
There are problems in that it is difficult to match temperature coefficients between elements and achieve temperature uniformity, and temperature correction is not sufficient.
本発明は上記の問題点を解消するためになされ
たもので、IC化に適し、リニアリテイおよび温
度特性の優れた対数増幅器を実現することを目的
としている。
The present invention was made to solve the above problems, and aims to realize a logarithmic amplifier that is suitable for IC implementation and has excellent linearity and temperature characteristics.
本発明によれば、対数変換部と差動増幅部とを
組み合わせ、対数変換部の温度特性を差動増幅部
の温度特性で補償することにより上記の目的を達
成できる。
According to the present invention, the above object can be achieved by combining a logarithmic conversion section and a differential amplification section and compensating the temperature characteristics of the logarithm conversion section with the temperature characteristics of the differential amplification section.
以下図面にもとづいて本発明を説明する。 The present invention will be explained below based on the drawings.
第2図は本発明の基本構成を示すブロツク図で
ある。3は入力電流ICを対数変換する対数変換
部、4はこの対数変換部からの出力V1およびV2
を入力してその差を求める差動増幅部でその差が
V1−V2に比例するような2つの電流I1、I2を出力
する。 FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention. 3 is a logarithmic conversion unit that logarithmically converts the input current I C , and 4 is the output V 1 and V 2 from this logarithm conversion unit.
The differential amplification section calculates the difference by inputting
It outputs two currents I 1 and I 2 that are proportional to V 1 −V 2 .
第3図は対数変換部3の一実施例を示す電気回
路図である。5は入力電流ICが加えられる入力端
子、6は基準電流IRが加えられる基準入力端子、
Q31,Q32はそのコレクタ端子が前記端子5,6
にそれぞれ接続しベースがコモンに接続する対数
変換用トランジスタ、A1,A2はこのトランジス
タQ31,Q32のコレクタ端子にその反転入力端子
が接続し、その非反転入力端子がコモンに接続
し、その出力端子が前記トランジスタのエミツタ
端子にそれぞれ接続する演算増幅器、7,8はこ
の演算増幅器の出力端子がそれぞれ接続する出力
端子である。この場合、入力電流ICと出力電圧V1
との間には、次式のような関係がある。 FIG. 3 is an electrical circuit diagram showing one embodiment of the logarithmic conversion section 3. 5 is an input terminal to which input current I C is applied; 6 is a reference input terminal to which reference current I R is applied;
Q 31 and Q 32 have their collector terminals connected to the terminals 5 and 6.
The logarithmic conversion transistors A 1 and A 2 have their inverted input terminals connected to the collector terminals of these transistors Q 31 and Q 32 , and their non-inverted input terminals connected to the common. , operational amplifiers whose output terminals are respectively connected to the emitter terminals of the transistors, and 7 and 8 are output terminals to which the output terminals of these operational amplifiers are respectively connected. In this case, the input current I C and the output voltage V 1
There is a relationship as shown in the following equation.
V1=−kT/q(lnIC−lnIS1) (1)
IS1:トランジスタQ31のエミツタ飽和電流
同様に、基準電流IRと出力電圧V2との間にも次
のような関係がある。 V 1 = −kT/q (lnI C −lnI S1 ) (1) I S1 : Emitter saturation current of transistor Q 31 Similarly, the following relationship exists between reference current I R and output voltage V 2 . be.
V2=−kT/q(lnIR−lnIS2) (2)
IS2:トランジスタQ32のエミツタ飽和電流
このように出力電圧V1,V2はそれぞれ入力電
流IC、基準電流IRの対数関数として表わされると
同時に絶対温度に比例している。なお対数変換部
3として、第1図の対数変換回路1を同様に用い
ることができる。 V 2 = −kT/q (lnI R −lnI S2 ) (2) I S2 : Emitter saturation current of transistor Q 32 Thus, the output voltages V 1 and V 2 are the logarithms of the input current I C and reference current I R, respectively. It is expressed as a function and at the same time is proportional to absolute temperature. Note that the logarithmic conversion circuit 1 shown in FIG. 1 can be similarly used as the logarithmic conversion section 3.
第4図は前記差動増幅部4の一実施例を示す電
気回路図である。9,10は対数変換部3の電圧
出力V1,V2を入力する差動入力端子、Q41,Q42
はそのベース端子がこの差動入力端子9,10に
それぞれ接続する入力トランジスタ、13はこの
入力トランジスタQ41,Q42のエミツタ端子が接
続する定電流源、11,12は前記入力トランジ
スタQ41,Q42のコレクタ端子にそれぞれ接続す
る出力電流端子である。 FIG. 4 is an electrical circuit diagram showing one embodiment of the differential amplifier section 4. As shown in FIG. 9 and 10 are differential input terminals for inputting the voltage outputs V 1 and V 2 of the logarithmic conversion section 3, Q 41 and Q 42
are input transistors whose base terminals are connected to the differential input terminals 9 and 10, 13 is a constant current source to which the emitter terminals of the input transistors Q 41 and Q 42 are connected, and 11 and 12 are the input transistors Q 41 and These are output current terminals connected to the collector terminals of Q42 respectively.
この場合、出力電流の差I1−I2と差動入力電圧
の差V1−V2との間には次の公知の関係がなりた
つ(工業調査会「アナログ応用ハンドブツク」
P68)。 In this case, the following known relationship exists between the output current difference I 1 - I 2 and the differential input voltage difference V 1 - V 2 (Industrial Research Association "Analog Application Handbook").
P68).
Ip4:定電流源13を流れる電流
VBE1:トランジスタQ41のベース・エミツタ間電
圧
VBE2:トランジスタQ42のベース・エミツタ間電
圧
(3)式をマクローリン展開すると
I1−I2=Ip4(x/2−x3/24+x5/240−…) (4)
となり、x≪1すなわちV1−V2≪kT/q26m
V(27℃において)であれば、
I1−I2Ip4q/2kT(V1−V2) (5)
となり、ゲインが1/Tに比例する。 I p4 : Current flowing through constant current source 13 V BE1 : Voltage between the base and emitter of transistor Q 41 V BE2 : Voltage between base and emitter of transistor Q 42 Maclaurin expansion of equation (3) gives I 1 − I 2 = I p4 (x/2−x 3 /24+x 5 /240−…) (4), and x≪1, that is, V 1 −V 2 ≪kT/q26m
V (at 27° C.), I 1 −I 2 I p4 q/2kT (V 1 −V 2 ) (5), and the gain is proportional to 1/T.
第3図の対数変換部においてトランジスタ
Q31,Q32のマツチングがとれていれば、
IS1=IS2
であるから、次の式が成り立つ。 In the logarithmic conversion section of Figure 3, the transistor
If Q 31 and Q 32 are matched, I S1 = I S2 , so the following equation holds true.
V1−V2=−kT/qlnIC/IR (6)
(6)式を(5)式に代入すると、
I1−I2−Ip4/2lnIC/IR (7)
となり、出力電流の差I1−I2は絶対温度Tと無関
係になる。このようにして、第3図の対数変換部
からの出力の差V1−V2がもつ温度特性を上記の
差動増幅回路で補償することができる。この回路
はサーミスタのような特別な素子を用いないので
IC化に向いている。 V 1 −V 2 = −kT/qlnI C /I R (6) Substituting equation (6) into equation (5), I 1 −I 2 −I p4 /2lnI C /I R (7) and the output The current difference I 1 −I 2 becomes independent of the absolute temperature T. In this way, the temperature characteristic of the difference V 1 -V 2 between the outputs from the logarithmic converter shown in FIG. 3 can be compensated for by the differential amplifier circuit described above. This circuit does not use special elements such as thermistors, so
Suitable for IC.
しかし、一般にはx>1となる(例えば第3図
における入力範囲を±3デイケードとするとV1
−V2=±180mV)ことも多く、その場合には充
分なリニアリテイおよび温度補償効果を得ること
ができない。 However, in general x>1 (for example, if the input range in Figure 3 is ±3 days, then V 1
-V 2 =±180 mV), in which case sufficient linearity and temperature compensation effects cannot be obtained.
また第3図の対数変換部においてトランジスタ
Q1,Q2の寄生インピーダンス(エミツタ抵抗+
β×ベース拡散抵抗)を考慮した等価回路図を第
5図に示す。寄生インピーダンスは等価的にエミ
ツタ抵抗re1,re2で表わされる。この場合に(6)式
は
V1−V2=−kT/qlnIC/IR−re1IC+re2IR (8)
となり、寄生インピーダンスの影響が出力誤差と
なつてあらわれることを示している。 In addition, in the logarithmic conversion section of Fig. 3, the transistor
Parasitic impedance of Q 1 and Q 2 (emitter resistance +
FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram taking into account β×base diffusion resistance). Parasitic impedance is equivalently represented by emitter resistances r e1 and r e2 . In this case, equation (6) becomes V 1 −V 2 = −kT/qlnI C /I R −r e1 I C +r e2 I R (8), indicating that the influence of parasitic impedance appears as an output error. ing.
第6図は本発明の第2の実施例を構成する、リ
ニアリテイおよび温度補償効果を改善した差動増
幅部を示す電気回路図である。14,15は前記
対数変換部3からの出力電圧V1,V2をそれぞれ
入力する差動入力端子、QA11,QB11およびQB21,
QA21はそのベース端子が前記差動入力端子14,
15にそれぞれ接続する入力トランジスタ、QA12
〜QA1N,QB12〜QB1M,QB22〜QB2M,QA22〜QA2Nは
それぞれが、そのコレクタおよびベース端子が前
段のエミツタ端子に順次接続された直列接続の分
圧用トランジスタで分圧手段を構成し、トランジ
スタQA12,QB12,QB22,QA22のベースおよびコレ
クタ端子は前記入力トランジスタQA11,QB11,
QB21,QA21のエミツタ端子にそれぞれ接続する。
16,17は前記分圧用トランジスタQA1N,
QA2NおよびQB1M,QB2Mのエミツタ端子にそれぞ
れ接続する定電流源、18,19は前記入力トラ
ンジスタQA11,QB21およびQB11,QA21のコレクタ
端子がそれぞれ接続する電流出力端子である。な
おトランジスタQA11〜QA1N,QA21〜QA2N、定電流
源16およびトランジスタQB11〜QB1M,QB21〜
QB2M、定電流源17はそれぞれ差動増幅回路を
構成している。それぞれの差動増幅回路の入力ト
ランジスタのコレクタ端子は出力端子18,19
に互いに交差接続されている。 FIG. 6 is an electrical circuit diagram showing a differential amplifier with improved linearity and temperature compensation effect, which constitutes a second embodiment of the present invention. 14 and 15 are differential input terminals for inputting the output voltages V 1 and V 2 from the logarithmic conversion section 3, respectively; Q A11 , Q B11 and Q B21 ,
Q A21 has its base terminal as the differential input terminal 14,
15, respectively connected input transistors, Q A12
〜Q A1N , Q B12 〜Q B1M , Q B22 〜Q B2M , Q A22 〜 Q A2N are voltage dividing means using series-connected voltage dividing transistors whose collectors and base terminals are sequentially connected to the emitter terminal of the previous stage. The base and collector terminals of the transistors Q A12 , Q B12 , Q B22 , Q A22 are connected to the input transistors Q A11 , Q B11 ,
Connect to the emitter terminals of Q B21 and Q A21 , respectively.
16 and 17 are the voltage dividing transistors Q A1N ,
Constant current sources 18 and 19 are respectively connected to the emitter terminals of Q A2N and Q B1M and Q B2M , and current output terminals 18 and 19 are connected to the collector terminals of the input transistors Q A11 and Q B21 and Q B11 and Q A21 , respectively. Note that transistors Q A11 ~ Q A1N , Q A21 ~Q A2N , constant current source 16 and transistors Q B11 ~ Q B1M , Q B21 ~
Q B2M and constant current source 17 each constitute a differential amplifier circuit. The collector terminals of the input transistors of each differential amplifier circuit are output terminals 18 and 19.
are cross-connected to each other.
図中のトランジスタの特性が全て揃つている
(IC化などで可能)とすれば、同一の列にあるト
ランジスタはエミツタ電流が等しいのでベース・
エミツタ間電圧VBEも全て等しくなる。トランジ
スタQA11〜QA1N,QB11〜QB1M,QB21〜QB2M,QA21
〜QA2NのVBEをそれぞれVBEA1,VBEB1,VBEB2,
VBEA2とすると、次の関係が成り立つ。 Assuming that all the transistors in the figure have the same characteristics (possible by using ICs, etc.), transistors in the same column have the same emitter current, so the base and
The emitter-to-emitter voltages V BE are also all equal. Transistors Q A11 ~ Q A1N , Q B11 ~ Q B1M , Q B21 ~ Q B2M , Q A21
~Q A2N 's V BE is V BEA1 , V BEB1 , V BEB2 ,
Assuming V BEA2 , the following relationship holds.
すなわち差動入力V1−V2は分圧比1/N、
1/Mで分圧される。また各電流の間には次の関
係がある。 In other words, the differential input V 1 - V 2 has a voltage division ratio of 1/N,
The partial pressure is 1/M. Moreover, the following relationship exists between each current.
I1=IA1+IB2 I2=IA2+IB1
IA1+IA2=IA IB1+IB2=IB
以上の関係を用いると、出力電流差I1−I2は次
式のようになる。I 1 = I A1 + I B2 I 2 = I A2 + I B1 I A1 + I A2 = I A I B1 + I B2 = I B Using the above relationship, the output current difference I 1 − I 2 is as follows: .
I1−I2=(IA1+IB2)−(IA2+IB1)=(IA1−IA2)−
(IB1−IB2)
={IA/1+exp(−x/N)−IA/1+exp(x/N
)}−{IB/1+exp(−x/M)−IB/1+exp(x/
M)}
=IA(x/2N−x3/24N3+x5/240N5−…)−IB(x
/2M−x3/24M3+x5/240M5−…)
=x/2(IA/N−IB/M)−x3/24(IA/N3−IB/
M3)+x5/240(IA/N5−IB/M5)+…(10)
ここで定電流IA、IBの値をIB=IAM3/N3となる
ように選べば、(10)式の第2項がゼロとなり次式が
得られる。I 1 − I 2 = (I A1 + I B2 ) − (I A2 + I B1 ) = (I A1 − I A2 ) −
(I B1 - I B2 ) = {I A /1 + exp (-x/N) - I A /1 + exp (x/N
)}−{I B /1+exp(-x/M)−I B /1+exp(x/
M)} =I A (x/2N−x 3 /24N 3 +x 5 /240N 5 −…)−I B (x
/2M−x 3 /24M 3 +x 5 /240M 5 −…) =x/2(I A /N−I B /M)−x 3 /24(I A /N 3 −I B /
M 3 ) + x 5 / 240 (I A / N 5 - I B / M 5 ) +... (10) Here, set the values of constant current I A and I B so that I B = I A M 3 / N 3 If you choose , the second term of equation (10) becomes zero and the following equation is obtained.
I1−I2=IA(1−M2/N2){1/2(x/N)+
1/240・(−N2/M2)・(x/N)5+…}(11)
(11)式を(4)式と比較すると、入力電圧範囲がN/
(1−M2/N2)倍となり、ノンリニアリテイも
小さくなる。(11)式の第2項の影響は(4)式の第3項
の影響に比べて(−N2/M2)倍となり、これを
小さくするにはMN−1の範囲でMの値を大き
くすればよい。(11)式においてN、Mの値の各組合
わせに対するリニアリテイ誤差をシミユレーシヨ
ンで求めた結果を第7図に示す。図が示すよう
に、M=0すなわちトランジスタQB11〜QB1M,
QB21〜QB2Mを使用しない場合はNが大きくなるに
つれてリニアリテイが向上し、M≠0とすると
N、Mを大きくするにつれてさらにリニアリテイ
が向上する。なお本回路も第1の実施例と同様に
IC化に向いている。 I 1 - I 2 = I A (1-M 2 /N 2 ) {1/2 (x/N) +
1/240・(−N 2 /M 2 )・(x/N) 5 +…}(11) Comparing equation (11) with equation (4), the input voltage range is N/
(1-M 2 /N 2 ) times, and the non-linearity also becomes smaller. The influence of the second term in equation (11) is (-N 2 /M 2 ) times as large as the influence of the third term in equation (4), and to reduce this, the value of M must be adjusted within the range of MN-1. Just make it bigger. FIG. 7 shows the results obtained by simulation of the linearity error for each combination of the values of N and M in equation (11). As the figure shows, M=0, i.e. transistors Q B11 ~ Q B1M ,
When Q B21 to Q B2M are not used, linearity improves as N increases, and when M≠0, linearity further improves as N and M increase. Note that this circuit is also similar to the first embodiment.
Suitable for IC.
第8図は第6図の差動増幅部において、トラン
ジスタの寄生インピーダンスを考慮した等価回路
図である。各寄生インピーダンスには対応するト
ランジスタの符号を用いている。この図において
(9)式に対応する式を求めると次のようになる。 FIG. 8 is an equivalent circuit diagram in consideration of the parasitic impedance of the transistor in the differential amplification section of FIG. 6. The symbol of the corresponding transistor is used for each parasitic impedance. In this diagram
The equation corresponding to equation (9) is found as follows.
(12)式から明らかなように寄生インピーダンスre
の影響があると、第8図の差動増幅部のゲインは
完全には1/Tに比例しなくなる。 As is clear from equation (12), the parasitic impedance r e
If there is an influence of 1/T, the gain of the differential amplifier shown in FIG. 8 will not be completely proportional to 1/T.
第9図は対数変換部3として第3図の回路にお
ける寄生インピーダンス誤差の補正を行なつた回
路を使用し、差動増幅部4として第6図の回路に
おける寄生インピーダンス誤差の補正を行なつた
回路を使用して対数増幅器を構成した、本発明の
第3の実施例を示す電気回路図である。第3図お
よび第6図と同一の部分には同一符号を付して説
明を省略する。対数変換部20においてQC1,
QC2は互いにその一方のベース端子が他方のコレ
クタ端子に接続し、そのベースおよびエミツタ端
子がトランジスタQ31,Q32のベースおよびエミ
ツタ端子にそれぞれ接続してカレントミラー回路
を構成するトランジスタ、R1,R2はこのトラン
ジスタQC1,QC2のベース端子とコモンの間にそ
れぞれ接続する抵抗値REの抵抗である。差動増
幅部21において、R3,R4はその一端が対数変
換部20のトランジスタQ31の前記エミツタ端子
に接続し、他端がトランジスタQA11,QB11にそれ
ぞれ接続する、抵抗値がそれぞれNRE,MREの
補償抵抗、R5,R6はその一端が対数変換部20
のトランジスタQ32の前記エミツタ端子に接続
し、他端がトランジスタQA21,QB21にそれぞれ接
続する、抵抗値がそれぞれNRE,MREの補償抵
抗、QcA1,QcB1,QcB2,QcA2はそのコレクタ端子
か前記補償抵抗R5,R6,R4,R3の前記他端にそ
れぞれ接続し、そのベースおよびエミツタ端子が
トランジスタQA1N,QB1M,QB2M,QA2Nのベース
およびエミツタ端子に接続してカレントミラー回
路を構成するトランジスタ、24はこのトランジ
スタQcA1およびQcA2のエミツタ端子に接続する電
流値2IAの定電流源、25は前記トランジスタ
QcB1およびQcB2のエミツタ端子に接続する電流値
2IBの定電流源である。 In FIG. 9, a circuit that corrects the parasitic impedance error in the circuit of FIG. 3 is used as the logarithmic conversion section 3, and a circuit that corrects the parasitic impedance error in the circuit of FIG. 6 as the differential amplifier section 4. FIG. 7 is an electrical circuit diagram showing a third embodiment of the present invention in which a logarithmic amplifier is constructed using the circuit. The same parts as in FIGS. 3 and 6 are designated by the same reference numerals, and their explanation will be omitted. In the logarithmic conversion unit 20, Q C1 ,
Q C2 is a transistor R 1 whose one base terminal is connected to the collector terminal of the other, and whose base and emitter terminals are respectively connected to the base and emitter terminals of transistors Q 31 and Q 32 to form a current mirror circuit. , R 2 are resistors with a resistance value R E connected between the base terminals and common of the transistors Q C1 and Q C2 , respectively. In the differential amplifier section 21, one end of R 3 and R 4 is connected to the emitter terminal of the transistor Q 31 of the logarithmic conversion section 20, and the other end is connected to the transistor Q A11 and Q B11 , respectively. The compensating resistors of NR E and M E , R 5 and R 6 have one end connected to the logarithmic conversion section 20.
Compensation resistors Q cA1 , Q cB1 , Q cB2 , Q cA2 with resistance values N E and M E are connected to the emitter terminal of the transistor Q 32 and the other ends are connected to the transistors Q A21 and Q B21 , respectively. are connected to their collector terminals or the other ends of the compensation resistors R 5 , R 6 , R 4 , R 3 respectively, and their base and emitter terminals are connected to the bases and emitters of transistors Q A1N , Q B1M , Q B2M , Q A2N. A transistor connected to the terminal to form a current mirror circuit, 24 a constant current source with a current value of 2I A connected to the emitter terminals of the transistors Q cA1 and Q cA2 , 25 the transistor
Current value connected to emitter terminals of Q cB1 and Q cB2
2I B constant current source.
対数変換部20においてカレントミラー回路を
構成するトランジスタQ31とQc1、Q32とQc2は等し
いコレクタ電流が流れる。したがつて抵抗R2に
は電流ICが流れ、抵抗R1に電流IRが流れる。トラ
ンジスタQ31のエミツタ端子出力電圧V1は第5図
の寄生インピーダンスfe1を考慮すると次のよう
に表わされる。 In the logarithmic conversion unit 20, equal collector currents flow through transistors Q 31 and Q c1 and Q 32 and Q c2 that constitute a current mirror circuit. Therefore, current I C flows through resistor R 2 and current I R flows through resistor R 1 . The emitter terminal output voltage V 1 of the transistor Q 31 is expressed as follows, taking into account the parasitic impedance f e1 shown in FIG.
V1=−kT/qlnIC/IS1−REIR−re1IC (13)
同様にしてトランジスタQ32のエミツタ端子出
力電圧は
V2=−kT/qlnIR/IS2−REIC−re2IR (14)
となる。(13)式と(14)式の差をとると、
V1−V2=−kT/qlnIC/IR+(re2−RE)IR+
(RE−re1)IC (15)
RE=re1=re2=reとなるように抵抗値を選べば、
(15)式は
V1−V2=−kT/qlnIC/IR (16)
となり、出力電圧差V1−V2は寄生インピーダン
スの影響を受けなくなる。 V 1 = -kT/qlnI C /I S1 -R E I R -r e1 I C (13) Similarly, the emitter terminal output voltage of transistor Q32 is V 2 = -kT/qlnI R /I S2 -R E I C −r e2 I R (14). Taking the difference between equations (13) and (14), we get V 1 −V 2 = −kT/qlnI C /I R + (r e2 − R E ) I R + (R E − r e1 ) I C ( 15) If the resistance values are chosen so that R E = r e1 = r e2 = r e ,
Equation (15) becomes V 1 −V 2 =−kT/qlnI C /I R (16), and the output voltage difference V 1 −V 2 is no longer affected by parasitic impedance.
差動増幅回路21において、カレントミラー回
路を構成するトランジスタQA1NとQcA1,QB1Mと
QcB1,QcB2とQB2M,QcA2とQA2Nに流れるコレクタ
電流はそれぞれ等しいから、トランジスタQcA1、
QcB1、QcB2、QcA2のコレクタ電流はそれぞれIA1,
IB1,IB2,IA2となる。補償抵抗R3,R4,R5,R6
の前記他端の電圧をそれぞれV11,V12,V21,
V22とおいて、(9)式と同様の式を求めると次のよ
うになる。 In the differential amplifier circuit 21, transistors Q A1N , Q cA1 , Q B1M and
Since the collector currents flowing through Q cB1 , Q cB2 and Q B2M , and Q cA2 and Q A2N are equal, the transistors Q cA1 ,
The collector currents of Q cB1 , Q cB2 , and Q cA2 are I A1 and Q cA2 , respectively.
I B1 , I B2 , I A2 . Compensation resistance R 3 , R 4 , R 5 , R 6
The voltages at the other end of V 11 , V 12 , V 21 ,
When V 22 is set, an equation similar to equation (9) is found as follows.
ここで
の関係を(17)式にそれぞれ代入し、RE=reの関
係を用いると次式が得られる。 here By substituting each of the relationships into equation (17) and using the relationship R E = r e , the following equation is obtained.
この結果出力電流差I1−I2は(11)式で表わされ、
寄生インピーダンスreの影響を受けなくなる。 As a result, the output current difference I 1 − I 2 is expressed by equation (11),
No longer affected by parasitic impedance r e .
すなわち第9図の差動増幅器によれば、入出力
特性に対する寄生インピーダンスの影響が補正さ
れるので、第6図の回路に比べてリニアリテイお
よび温度特性が向上する。また前記実施例と同様
サーミスタなどの特殊な素子を用いないのでIC
化に向いている。 That is, according to the differential amplifier shown in FIG. 9, the influence of parasitic impedance on the input/output characteristics is corrected, so that the linearity and temperature characteristics are improved compared to the circuit shown in FIG. 6. Also, like the previous embodiment, since special elements such as a thermistor are not used, the IC
suitable for becoming
第10図は本発明の第4の実施例を示す電気回
路図で、第9図の差動増幅部の分圧手段として抵
抗分割回路を用いたものである。図において対数
変換部20など第9図と同一部分には同一符号を
付してある。差動増幅部28において、抵抗(N
−1)R,2R,(M−1)Rは抵抗分割回路を
構成し、差電圧V11−V21を分圧比1/Nで、差
電圧V12−V22を分圧比1/Mで分圧している。
QA1,QA2,QB1,QB2は第9図のトランジスタ
QA11,QA21,QB11,QB21に対応する入力トランジ
スタである。第9図の回路で複数の分圧用トラン
ジスタQA12〜QA1N,QB12〜QB1M,QB22〜QB2M,
QA22〜QA2Nにより得られた入力範囲拡大の効果は
上記の抵抗分割によつて同様に得られる。但し、
第6図、第9図の場合と同様IB=IAM3/N3とす
る。トランジスタQcA1,QcA2,QcB1,QcB2は第9
図の場合と同様に寄生インピーダンスreの補正に
用いられている。このように第10図のような構
成の回路を用いることにより、第9図と同様の効
果を得ることができる。 FIG. 10 is an electrical circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, in which a resistive divider circuit is used as the voltage dividing means of the differential amplification section of FIG. In the figure, the same parts as in FIG. 9, such as the logarithmic conversion unit 20, are given the same reference numerals. In the differential amplifier section 28, a resistor (N
-1) R, 2R, (M-1)R constitute a resistor divider circuit, and the differential voltage V 11 -V 21 is divided by a voltage division ratio of 1/N, and the differential voltage V 12 -V 22 is divided by a voltage division ratio of 1/M. There is partial pressure.
Q A1 , Q A2 , Q B1 , Q B2 are the transistors in Fig. 9
These are input transistors corresponding to Q A11 , Q A21 , Q B11 , and Q B21 . In the circuit of Fig. 9, multiple voltage dividing transistors Q A12 ~Q A1N , Q B12 ~ Q B1M , Q B22 ~ Q B2M ,
The effect of expanding the input range obtained by Q A22 to Q A2N can be similarly obtained by the above-mentioned resistance division. however,
As in the case of FIGS. 6 and 9, it is assumed that I B =I A M 3 /N 3 . Transistors Q cA1 , Q cA2 , Q cB1 , Q cB2 are the ninth
As in the case shown in the figure, it is used to correct the parasitic impedance r e . By using the circuit having the configuration shown in FIG. 10 in this way, the same effect as shown in FIG. 9 can be obtained.
なお第6図、第9図、第10図の各実施例にお
いて、差動増幅回路を更に追加して5次項以降の
誤差項を除去するように構成することもできる。 In each of the embodiments shown in FIGS. 6, 9, and 10, a differential amplifier circuit may be further added to remove error terms after the fifth order term.
以上述べたように本発明によれば、IC化に適
し、リニアリテイおよび温度特性の優れた対数増
幅器を実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a logarithmic amplifier that is suitable for IC implementation and has excellent linearity and temperature characteristics.
第1図は対数増幅器の従来例を示す電気回路
図、第2図は本発明の基本構成を示すブロツク
図、第3図は本発明の一実施例における対数変換
部を示す電気回路図、第4図は本発明の一実施例
における差動増幅部を示す電気回路図、第5図は
第3図の回路の等価回路を示す電気回路図、第6
図は本発明の第2の実施例における差動増幅部を
示す電気回路図、第7図は第6図の回路のリニア
リテイ特性を示す特性曲線図、第8図は第6図の
回路の等価回路を示す電気回路図、第9図は本発
明の第3の実施例を示す電気回路図、第10図は
本発明の第4の実施例を示す電気回路図である。
3,20……対数変換部、4,21,28……
差動増幅部、11,12,18,19,26,2
7,33,34……出力端子、16,17,2
4,25,31,32……定電流源、V1,V2…
…差動入力電圧、Q41,Q42,QA11,QB11,QB21,
QA21,QA1,QA2,QB1,QB2……入力トランジス
タ、QA12〜QA1N,QB12〜QB1M,QB22〜QB2M,QA22
〜QA2N……分圧用トランジスタ、R3,R4,R5,
R6……補償抵抗。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a conventional example of a logarithmic amplifier, FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention, and FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a logarithmic conversion section in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a differential amplifier section in an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an electric circuit diagram showing an equivalent circuit of the circuit in FIG. 3, and FIG.
The figure is an electric circuit diagram showing the differential amplifier section in the second embodiment of the present invention, Figure 7 is a characteristic curve diagram showing the linearity characteristics of the circuit in Figure 6, and Figure 8 is the equivalent of the circuit in Figure 6. FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an electric circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention. 3, 20... Logarithmic conversion section, 4, 21, 28...
Differential amplifier section, 11, 12, 18, 19, 26, 2
7, 33, 34...output terminal, 16, 17, 2
4, 25, 31, 32...constant current source, V 1 , V 2 ...
…Differential input voltage, Q 41 , Q 42 , Q A11 , Q B11 , Q B21 ,
Q A21 , Q A1 , Q A2 , Q B1 , Q B2 ... Input transistor, Q A12 ~ Q A1N , Q B12 ~ Q B1M , Q B22 ~ Q B2M , Q A22
~Q A2N ... Voltage dividing transistor, R 3 , R 4 , R 5 ,
R6 ... Compensation resistance.
Claims (1)
用し、出力電圧の差が温度にほぼ比例する温度特
性を有する対数変換部と、この対数変換部に接続
し出力電流の差が温度にほぼ反比例する温度特性
を有する差動増幅部とを具備し、前記対数変換部
の温度特性を前記差動増幅部の温度特性で補償す
るようにしたことを特徴とする対数増幅器。 2 差動増幅部が、入力トランジスタに差動で加
わる入力電圧を分圧する分圧手段と、その分圧比
に対応した電流の定電流源とを有し、前記入力電
圧が共通に加わるとともに、前記入力トランジス
タのコレクタ端子を出力端子に互いに交差接続し
た複数の差動増幅回路を備えた特許請求の範囲第
1項記載の対数増幅器。 3 分圧手段として分圧比に対応した数の分圧用
トランジスタを入力トランジスタに直列に前段の
エミツタ端子を次段のベース端子およびコレクタ
端子に順次接続して用いる特許請求の範囲第2項
記載の対数増幅器。 4 分圧手段として抵抗分割回路を用いた特許請
求の範囲第2項記載の対数増幅器。 5 差動増幅部が、その一端に差動入力信号が接
続し、その他端が入力トランジスタのベース端子
に関連して接続する補償抵抗と、前記入力トラン
ジスタと互いに差動の関係にある入力トランジス
タのコレクタ電流と同一の電流を前記補償抵抗に
流すカレント・ミラー回路とを有する差動増幅回
路を備えた特許請求の範囲第1項記載の対数増幅
器。[Claims] 1. A logarithmic conversion section that utilizes the voltage-current characteristics of a PN junction of a transistor and has a temperature characteristic in which the difference in output voltage is approximately proportional to temperature; 1. A logarithmic amplifier comprising: a differential amplifier section having a temperature characteristic substantially inversely proportional to temperature; and wherein the temperature characteristic of the logarithmic conversion section is compensated by the temperature characteristic of the differential amplifier section. 2. The differential amplifier section includes voltage dividing means for dividing the input voltage differentially applied to the input transistors, and a constant current source of a current corresponding to the voltage division ratio, and the input voltage is commonly applied and the 2. The logarithmic amplifier according to claim 1, comprising a plurality of differential amplifier circuits in which collector terminals of input transistors are cross-connected to output terminals. 3. The logarithm according to claim 2, which uses as voltage dividing means a number of voltage dividing transistors corresponding to the voltage dividing ratio in series with the input transistor and sequentially connecting the emitter terminal of the previous stage to the base terminal and collector terminal of the next stage. amplifier. 4. The logarithmic amplifier according to claim 2, which uses a resistance dividing circuit as the voltage dividing means. 5 The differential amplifier section includes a compensation resistor, one end of which is connected to a differential input signal, and the other end of which is connected to the base terminal of the input transistor, and an input transistor that is in a differential relationship with the input transistor. 2. The logarithmic amplifier according to claim 1, further comprising a differential amplifier circuit having a current mirror circuit that causes the same current as the collector current to flow through the compensation resistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069718A JPS59195773A (en) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | Logarithmic amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069718A JPS59195773A (en) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | Logarithmic amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195773A JPS59195773A (en) | 1984-11-06 |
| JPS6355110B2 true JPS6355110B2 (en) | 1988-11-01 |
Family
ID=13410887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58069718A Granted JPS59195773A (en) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | Logarithmic amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195773A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8004341B1 (en) * | 2010-04-30 | 2011-08-23 | Analog Devices, Inc. | Logarithmic circuits |
-
1983
- 1983-04-20 JP JP58069718A patent/JPS59195773A/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MODERN ELECTRONIC CIRCUITS REFERENCE MANUAL=1980 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59195773A (en) | 1984-11-06 |
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