JPH01311706A - 乗算回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は乗算回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、乗算回路において、２つの入力信号を電流
入力とするとともに、一方の入力信号は対数圧縮して乗
算することにより、低い電源電圧で直線性の良い乗算出
力が得られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

周波数変換やステレオ復關などに使用できる乗算回路と
して第４図〜第６図に示すような回路がある。

そして、これらの乗算回路においては、いずれもバラン
ス型の入力信号電圧ｅ１＋８２が供給されてバランス型
の乗算出力電流ｉ３が取り出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、一般に、トランジスタのベース電圧対コレク
タ電流特性は指数関数特性であるにもがかわらず、第４
図の乗算回路においては、信号電圧１３１　、ｅ２がそ
のままトランジスタのベースに供給されている。したが
って、この乗算回路においては、信号電圧６１　＋　８
２が数ｍＶ〜数十数十ｍ上以上ると、直線性が悪くなっ
てしまう。

その点、第５図の乗算回路においては、入力端子ｅ１に
対しては抵抗器Ｒにより負帰還がかかって直線性が改善
されているとともに、入力端子ｅ２が矩形波とされるこ
とにより、この電圧ｅ２が供給されるトランジスタは完
全にオンオフ制御されているので、出力電流ｉ３の直線
性は改善される。

しかし、この乗算回路においては、入力電圧ｅ２が矩形
波であり、多くの同調波成分を含んでいるので、出力型
ｆＲＩ　３も多くの高ｍ波成分を含むことになり、その
高調波成分を除去するために、カットオフ特性のよいロ
ーパスフィルタが必要となってしまう。

さらに、第６図の乗算回路は、入力電圧ｅ１に対しては
負帰還により直線性が改善されているとともに、入力電
圧ｅ２は対数圧縮されてからトランジスタのベースに供
給されているので、出力電流Ｉ３の直線性は改善される
。

しかし、この乗算回路においては、破線で示すように、
電源ラインと接地との間に、トランジスタのベース・エ
ミッタ間の２個と、コレクタ・エミッタ間の１個とが直
列に接続されるので、電源電圧＋Ｖｃｃは、少なくとも
、 Ｖｃｃ≧０．７　Ｖ　ｘ　２　＋０．２　ｖ−１，６Ｖ でなければならない。したがって、この乗算回路は、例
えば１本の単３電池で働くラジオ用のＩＣに使用するこ
とはできない。

この発明は、以上のような問題点を解決しようとするも
のである。

〔ＸＩＩ！題を解決するだめの手段〕

このため、この発明においては、２つの入力信号を電流
入力とするとともに、一方の入力信号は対数圧縮して乗
算を行う。

〔作用〕

′ｄＬ源電圧電圧くても直線性の良好な乗算出力が取り
出される。

〔実施例〕

第１図において、トランジスタＱ１．Ｑ２のエミッタと
接地との間に、定電流源用のトランジスタＱｃのコレク
タ・エミッタ間が接続されて差動アンプ（１）が構成さ
れるとともに、トランジスタＱ３　。

Ｑ４のエミッタと接地との間に、定電流源用のトランジ
スタＱ９のコレクタ・エミッタ間が接続されて差動アン
プ（２）が構成される。

また、トランジスタＱｌ　、Ｑ３のコレクタが互いに接
続されるとともに、トランジスタＱ２　、Ｑ。

のコレクタが互いに接続されて１対の出力端とされる。

さらに、トランジスタＱｅ　、Ｑｓによりそれぞれカレ
ントミラー回路（３１、（４）が構成されるとともに、
これらカレントミラー回路（３）、（４）により電圧電
流変換回路（５）が構成される。

すなわち、トランジスタＱεのベースがトランジスタＱ
５のベースに接続され、このトランジスタＱ５のエミッ
タが接地されるとともに、そのコレクタとベースとの間
に、同相アンプ（６）が接続されて接地を基準電位点と
するカレントミラー回路（３）が構成される。そして、
第１の入力信号電圧ｅ１の信号湘Ｓ１と、トランジスタ
Ｑ５のコレクタとの間に、抵抗器Ｒ１が接続されるとと
もに、トランジスタＱ５のコレクタに定電流源（８）が
接続され、これから一定の直流電流Ｉが出力される。

また、トランジスタＱ９のベースがトランジスタＱ１１
のベースに接続され、このトランジスタＱ８のエミッタ
が接地されるとともに、そのコレクタとベースとの間に
、同相アンプ（７）が接続されて接地を基準電位点とす
るカレントミラー回路（４）が構成される。

そして、トランジスタＱｅのベースにトランジスタＱ７
のベースが接続され、このトランジスタＱ７のコレクタ
がトランジスタＱ８のコレクタに接続され、そのエミッ
タが接地されるとともに、トランジスタＱｖ　、Ｑｓの
コレクタに定電流源（９）が接続され、これから電流２
Ｉが出力される。

さらに、アンプ（１１）及びトランジスタＱｔｔに゛よ
り対数圧縮特性の電流電圧変換回路（１０）が構成され
る。すなわち、アンプ（１１）の出力端がトランジスタ
ｃｔｔｉのベースに接続され、そのコレクタが電源端子
′ｌ゛１に接続され、そのエミッタがアンプ（１１）の
反転入力端に接続され、アンプ（１１）の非反転入力端
と端子゛１゛１との間に、数十ｍＶのバイアス電圧ｆｉ
Ｖｒが接続される。

また、アンプ（２１）及びトランジスタＱ２１により同
様にして対数圧縮特性の電流電圧変換回路（２０）が構
成される。

さらに、第２の入力信号電圧ｅ２の信号源Ｓ２に電圧電
流変換回路（５０）が接続される。この変換回路（５０
）は、変換回路（５）と同様に構成されているものであ
り、トランジスタＱ　５ｇ　、　Ｑ　ｓｓはトランジス
タＱｅ　、Ｑｓに対応する。そして、これらトランジス
タＱ　６ｓ　、　Ｑ　ｓｓの各コレクタ・エミッタ間が
、トランジスタＱ　１１　、　Ｑ　２１の各エミッタと
接地との間に、それぞれ接続される。

また、トランジスタＱ１１のベースがトランジスタＱ１
．Ｑ４のベースに接続されるとともに、トランジスタＱ
２ＬのベースがトランジスタＱ２　、　Ｑ３のベースに
接続される。

なお、対応するトランジスタは、等しい特性ないし相似
な特性とされる。

第２図は変換回路（１０）の−例を示す。すなわち、ト
ランジスタＱＬＩのエミッタがトランジスタＱＬ２のベ
ースに接続され、このトランジスタＱ１２のエミッタが
端子１゛１に接続され、そのコレクタと接地との間に、
定電流源Ｑ１４が接続される。さらに、トランジスタＱ
１２のコレクタがトランジスタＱ１３のベースに接続さ
れ、このトランジスタＱ１３のコレクタが接地され、そ
のエミッタが抵抗器Ｒ１１を通じて端子′Ｉ゛１に接続
されるとともに、トランジスタＱ　１１のベースに接続
される。なお、抵抗器ＲＬｔの端子電圧が、電圧Ｖｒで
ある。また、変換回路（２０）　も変換回路（１０）　
と同様に構成される。

このような構成によれば、トランジスタＱ５には、アン
プ（６）により　１００％の電圧負帰還がかかっている
ので、抵抗器Ｒ【からトランジスタＱ５を見たときのト
ランジスタＱ５の出力インピーダンスは十分に小さく、
抵抗器Ｒ１の値に比べて無視できる。したがって、抵抗
器Ｒ１には、ｉｚ　＝ｅｔ　／Ｒｚ　　　　”　（ｉ）
で示される信号電流１五が流れ、電圧ｅ１は電流１１に
リニアに電圧電流変換される。

そして、トランジスタＱｓ　＋　Ｑｃ及びアンプ（６）
が、トランジスタＱ５を入力端としてカレントミラー回
路（３）を構成しているとともに、抵抗器Ｒ１を流れる
信号電流１１と、定電流源（８）からの直流′１１ｓｉ
流■とが、トランジスタＱ６を流れるので、トランジス
タＱ６のコレクタには電流（１＋ｉｒ）が流れる。

また、このとき、トランジスタＱ７もトランジスタＱε
と同じバイアス条件なので、トランジスタＱ７のコレク
タにも定電流源（９）から電流（１＋ｉ１）が流れる。

そして、定電流源（９）の出力電流は電流２■であると
ともに、トランジスタＱ８゜Ｑ９及びアンプ（９）がカ
レントミラー回路（４）を構成しているので、トランジ
スタＱ８のコレクタに、電流２Ｉと電流（１＋４１）と
の差の電流（１−１１）が流れ、これによりトランジス
タＱ９のコレクタに電流（ｌ　　ｉｚ）が流れる。

すなわち、差動アンプ（１１，＋２１の定電流源用のト
ランジスタＱｓ　、Ｑｓには、入力信号電圧ｅ１にリニ
アに比例した信号電流±１１及び直流電流ｌを有する電
流（１＋ｋｔ）、（１−ｔｌ）が流れる。

また、変換回路（５０）においても同様にして、トラン
ジスタＱ　ｓｓ　、　Ｑ　５９には、入力信号電圧θ２
にリニアに比例した信号電流±１２及び直流電流１を有
する電流（１＋１２）、（１−１２）が流れる。

そして、この電流（１＋１２）＋　　（１１２）はトラ
ンジスタＱ　１１１　Ｑ　２１の各エミッタ電流でもあ
るからトランジスタＱ　ｕ　＋　Ｑ　２１のベース・エ
ミッタ間には、電流（１＋＋２）、（Ｉ　　ｉ２）か、
ら電流電圧変換されるとともに、対数圧縮された１対の
電圧（Ｖ　＋　Ｖ２　）　＋　　（Ｖ−ｖｔ　）が得ら
れる。ただし、このとき、トランジスタＱ　１１　、　
Ｑ　２１には、アンプ（１１，）　、　　（１２）によ
り　１００％の電圧負帰還がかかっているとともに、ア
ンプ（１１）　。

（１２）には電圧（Ｖｃｃ−Ｖｒ）が供給されているの
で、 Ｖ　＝　Ｖ　ｃｃ　−Ｖ　ｒ Ｖ２−　＜ｋ’ｒ／ｑ）ｉｎ　（（１＋ｉ）／Ｉ）・・
・・（ｉｉ） となる。

そして、この対数圧縮された電圧（Ｖ＋Ｖ２）。

（Ｖ　　Ｖ２）が、トランジスタＱｌ、Ｑ４及びＱ２　
。

Ｑ３の各ベースに供給されるので、トランジスタＱｌ、
Ｑ４及びＱ２　、Ｑ３のコレクタ電流は、電流（１＋ｔ
２）＋　　（１’２）にしたがってリニアに変化する。

そして、このとき、トランジスタＱｌ　、Ｑ４及びＱ２
　、Ｑ３のコレクタ電流は、それらのエミッタ電流（１
＋ｉｚ）、（ｌ　　ｉｌ）によってもリニアに変化する
ので、トランジスタＱｘ　、　Ｑ３　及びＱ２　、Ｑ：
ｌの各コレクタには、１対のバランス型の乗算出力型ｆ
Ｒ（１＋ｉ３）、（１−１３）が得られる。

そして、電流（ｌｆｉｌ）、（１±ｉｔ）は、（ｉ）式
に示すように、変換回路（５１、（５０）において入力
信号電圧ｅ１　、ｅ２がリニアに電圧電流変換されたも
のであるから、出力電流（信号分）±１３は、入力信号
電圧ｅｌ　、６２の乗算出力であるとともに、入力信号
電圧θ１．ｅ２に灯して直線性のすぐれたものとなる。

なお、この場合、電流１２の振幅が電流Ｉに等しいとす
れば、（ｉｉ　）式における信号電圧ｖ２は、電流１２
の瞬時値に対して、 １２＝ｌのとき・・・・・・ｖ２ζ１８ｍ　Ｖｉ２＝０
のとき・・・・・・ｖｔ−Ｏ Ｌ２−１のとき・・・・ｖｔ−〇〇 のように対数圧縮された値となるが、これは理想値であ
り、実際には、回路の構成上、 １２＝−１のとき”　”　ｖ　＃　７００ｍ　Ｖとなり
、第３図に示す特性となる。従って、入力信号電圧ｅ２
に対して、信号電流１２は、その振幅が電流Ｉにほぼ等
しくなるダイナミックレンジを持つことができる。

また、信号電圧ｖ２は、無信号時（ｅ２＝Ｑのとき、つ
まり、１２＝０のとき）に比べ、１２＝１のときにｌ１
３ｍＶまで上昇するだけであり、これが、Ｈｋ高値であ
るから、電圧Ｖｒは上述のように数十ｍＶでよい。そし
て、端子１゛１と接地との間には、電圧Ｖｒと、トラン
ジスタＱ１１のベース・エミッタ間と、トランジスタＱ
５Ｇのコレクタ・エミッタ間とが直列に入るだけである
から、電源電圧Ｖｃｃは、 Ｖｃｃ≧数十ｍＶ　＋ｏ、’ｙ　Ｖ　＋０．２　Ｖ″＝
０．９Ｖ となる、したがって、１本の単３電池で動作するＩＧに
、この乗算回路を使用した場合、その電池が消耗して定
格電圧１．５ｖの６０％程度にまで低下しても、この乗
算回路はほぼ止木に動作できる。

〔発明の効果〕

上述のように、この発明においては、第１の入力信号電
圧ｅ１を信号電流１１にリニアに変換し、この電流１１
を差動アンプ（ｌｂ、（２１のエミッタ電流として供給
するとともに、第２の入力信号電圧ｅ２を信号電流ｉ２
にリニアに変換し、この電流１２を電圧ｖ２に変換及び
対数圧縮し、この電圧ｖ２を差動アンプ（１１，（２１
にベース電圧として供給しているので、差動アンプ１１
）、（２）からは入力信号電圧ｅｌ＋’３２の乗算出力
電流ｉ３を得ることができるとともに、その出力電流ｉ
３は直線性の良好なものとなる。

また、信号電流ｉ２を信号電圧ｖ２に変換及び対数圧縮
するとき、その変換回路（１０）　、　　（２０）を、
トランジスタＱｓ工、Ｑ１２及び負帰還用のアンプ（１
１）　、　　（１２）により構成しているので、電源電
圧Ｖｃｃを低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の接続図、第２図はその一部の
一例の接続図、第３図〜第６図はその説明のための図で
ある。 （Ｌ）、［２＋は差動アンプ、（５）　、　　（５０）
は電圧電流変換回路、（１０）　、　　（２０）は電流
電圧変換回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　第１及び第２の差動アンプと、 第１の入力信号電圧を１対の第１の信号電流にリニアに
   変換する第１の電圧電流変換回路と、第２の入力信号電
   圧を１対の第２の信号電流にリニアに変換する第２の電
   圧電流変換回路と、１対のトランジスタと、 この１対のトランジスタにそれぞれ負帰還を行う１対の
   アンプとを有し、 上記第１の差動アンプを構成する第１及び第２のトラン
   ジスタの各ベースと、上記第２の差動アンプを構成する
   第２及び第１のトランジスタの各ベースとがそれぞれ互
   いに接続され、 上記第１の差動アンプの上記第１及び第２のトランジス
   タの各コレクタと、上記第２の差動アンプの上記第１及
   び第２のトランジスタの各コレクタとがそれぞれ互いに
   接続され、上記第１の電圧電流変換回路からの上記１対
   の第１の信号電流が、上記第１及び第２の差動アンプに
   それらの定電流源の電流としてそれぞれ供給され、 上記第２の電圧電流変換回路からの上記１対の第２の信
   号電流が、上記１対のトランジスタのエミッタにそれぞ
   れ供給されて対数圧縮された１対の信号電圧に電流電圧
   変換され、この電流電圧変換された１対の信号電圧が上
   記第１及び第２の差動アンプの上記各第１及び第２のト
   ランジスタの互いに接続されたベースにそれぞれ供給さ
   れ、 上記第１及び第２の差動アンプの上記各第１及び第２の
   トランジスタの互いに接続されたコレクタから、上記第
   １及び第２の入力信号電圧の乗算出力電流が取り出され
   る乗算回路。