JPH03214804A - 対数増幅回路 - Google Patents

対数増幅回路

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JPH03214804A
JPH03214804A JP2009563A JP956390A JPH03214804A JP H03214804 A JPH03214804 A JP H03214804A JP 2009563 A JP2009563 A JP 2009563A JP 956390 A JP956390 A JP 956390A JP H03214804 A JPH03214804 A JP H03214804A
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resistor
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、対数増幅回路に係り、特にレベルシフトや温
度補償が容易な集積回路化に適した対数増幅回路に関す
る。
(従来の技術) 第3図は、従来の対数増幅回路を示しており、30は人
力信号端子、R1は電圧電流変換用抵抗、A1は差動増
幅器、D1はダイオード、31は出力信号端子である。
上記電圧電流変換用抵抗R1は入力信号端子30と差動
増幅器A1の反転(逆相)入力端(−)との間に接続さ
れ、上記ダイオードD1のアノードおよびカソードは差
動増幅器A1の反転入力端(−)および出力端に対応し
て接続され、差動増幅器A1の非反転(正相)入力端(
+)は接地電位GNDに接続され、差動増幅器A1の出
力端は出力信号端子31に接続されている。
第4図は、さらに別の従来の対数増幅回路を示しており
、第3図の差動増幅器(第1の差動増幅器)AIの出力
端と出力信号端子31との間に、第2のダイオードD2
、第2の差動増幅器A2、抵抗R2およびR3、定電流
源32からなる増幅回路が付加されている。即ち、第1
の差動増幅器A1の出力端に第2のダイオードD2のカ
ソードが接続され、この第2のダイオードD2のアノー
ドは第2の差動増幅器A2の非反転入力端(+)に接続
され、この第2の差動増幅器A2の反転入力端(−)は
抵抗R2を介して接地電位に接続されると共に抵抗R3
を介して出力端に接続されている。また、Vcc電源端
子と第2の差動増幅器A2の非反転入力端(+)との間
に定電流源32が接続されている。
第3図の対数増幅回路においては、差動増幅器の帰還作
用によりその反転入力端(−)は接地電位になるので、
入力信号端子の入力電圧v1は抵抗R1により電流入力
に変換される。この変換電流はダイオードD1に流れ、
このダイオードD1の順方向電圧VFIにより対数圧縮
され、差動増幅器A1の出力端から出力電圧■。1が得
られる。この出力電圧VOIは、入力電圧Viと同様に
接地電位を基準に得られ、 kT −−     ((l  nV  i  1  n  
C1s+XR+  )}q (1) となる。ここで、qは電荷、kはボルツマン定数、Tは
絶対温度、LSIはダイオードD1の飽和電流である。
上式(1)から、出力電圧VOIは、係数kT/qによ
る温度変化を生じ、第2項の151の大きな温度依存性
のために、温度特性が悪いという問題かある。
また、第4図の対数増幅回路においては、第1の差動増
幅器A1の出力端からの出力電圧VOIが第2のダイオ
ードD2の順方向電圧VF2だけ上昇した電圧か第2の
差動増幅器A2により増幅され、この第2の差動増幅器
A2の出力端から出力電圧V。2が得られる。この場合
、第2のダイオードD2の電流は定電流源32からの定
電流I。となるので、 Nnlo)                ・・・ 
(2)となる。
ここで、I Sl”” I 82とし、抵抗R2および
R3に異なる温度係数の抵抗を用いると、係数kT/q
による温度依存性を打ち消すことができる。
しかし、この場合も、出力電圧VO2は入力電圧Viと
同様に接地電位を基準に得られるので、レベルシフトを
行ったり、出力電圧V02の基準電位を変更したい場合
には、温度補償された複雑なレベルシフト回路が新たに
必要になる。また、対数増幅回路の入力抵抗は、前記電
圧電流変換用抵抗R1で決まるので、入力抵抗の自由な
選択や高抵抗化が不可能であるという問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 上記したように従来の対数増幅回路は、温度特性が悪い
という問題があり、あるいは、レベルシフトを行ったり
、出力電圧の基準電位を変更したい場合に、温度補償さ
れた複雑なレベルシフト回路が新たに必要になり、入力
抵抗の自由な選択や高抵抗化が不可能であるという問題
がある。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、簡単な回路構成でありながらレベルシフト機
能を実現でき、温度特性を改善でき、入力抵抗の自由な
選択や高抵抗化が可能になる対数増幅回路を提供するこ
とにある。
また、本発明の他の目的は、完全に温度補償され、かつ
、1ノベルシフトを自由に行うことが可能で集積回路化
に適した対数増幅回路を提供することにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 第1の発明の対数増幅回路は、入力信号端子に非反転入
力端が接続された差動増幅器と、二〇差動増幅器の非反
転入力端と接地電位との間に接続された入力抵抗と、こ
の差動増幅器の反転入力端と接地電位との間に接続され
た第1の抵抗と、上記差動増幅器の出力端にベースが接
続され、エミッタが前記差動増幅器の反転入力端に接続
された第1のトランジスタと、コレクタ・ベース相互が
接続され、エミッタが基準電圧源に接続されノ,二上記
第1のトランジスタと同種の第2のトランジスタと、電
源端子と上記第2のトランジスタのコレクタとの間に接
続された定電流源と、上記電源端子と前記第1のトラン
ジスタのコレクタとの間にコレクタ・エミッタ間が接続
され、ベースが前記第2のトランジスタのベースに接続
された上記第1のトランジスタと同種の第3のトランジ
スタとを具備することを特徴とする。
また、第2の発明の対数増幅回路は、上記第1の発明の
対数増幅回路におけ名第1のトランジスタのコレクタに
非反転入力端が接続された第2の差動増幅器と、この第
2の差動増幅器の反転入力端と前記基準電圧源との間に
接続された第2の抵抗と、第2の差動増幅器の反転入力
端と出力端との間に接続された第3の抵抗とをさらに具
備することを特徴とする。
(作用) 第1の発明の対数増幅回路においては、第2のトランシ
スタおよび第3のトランジスタの特性が揃うように形成
しておけば、第2のトランジスタには一定のバイアス電
流が流れ、第3のトランジスタには差動増幅器と第1の
1・ランジスタと第1の抵抗からなる全帰還バッファ回
路により変換された電流か流れるので、出力信号端子の
出力電圧のトランジスタ飽和電流依存性がなくなる。ま
た、第2のトランジスタのエミッタは基準電圧源に接続
されているので、出力電圧のレベルシフトも可能になっ
ている。
また、第2の発明の対数増幅回路においては、第20差
動増幅器の帰還作用により、その反転入力端には非反転
入力端の入力電圧(第10差動増幅器の出力電圧)と同
じ電圧が現われる。従って、第2の差動増幅器の出力電
圧は、第2の抵抗と第3の抵抗との比率に依存するよう
になり、この2つの抵抗に異なる温度係数の抵抗を用い
ると、係数kT/qによる温度依存性を打ち消すことが
できる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図は、対数増幅回路の第1実施例を示しており、入
力信号端子10は差動増幅器A1の非反転(正相)入力
端(+)に接続され、この非反転入力端(+)は抵抗R
iを介して接地電位GNDに接続されている。上記差動
増幅器A1の出力端はNPNトランジスタQ】のベース
に接続され、このトランジスタQ1のエミッタは差動増
幅器A1の反転(逆相)入力端(−)に接続され、この
反転入力端(−)は抵抗R1を介して接地電位に接続さ
れている。一方、Q2はコレクタ・ベース相互が接続さ
れたNPNトランジスタであり、このトランジスタQ2
のエミッタは基準電圧源V REFに接続されており、
VCC電源端子と上記トランジスタQ2のコレクタとの
間に定電流源]1が接続されている。また、Vcc電源
端子と上記トランジスタQ1のコレクタとの間にNPN
 トランジスタQ3のコレクタ・エミッタ間が接続され
、二のトランジスタQ3のベースは前記トランジスタQ
2のベースに接続されている。そして、前記トランジス
タQ1のコレクタとトランジスタQ3のエミッタとの接
続点が出力信号端子12に接続されている。
次に、上記対数増幅回路の動作を説明する。入力信号端
子10には接地電位を基準とする入力電圧Viか印加さ
れる。差動増幅器AI,  トランジスタQ1および抵
抗R1は、全帰還バッファ回路を構成しており、入力電
圧を電流変換する。即ち、差動増幅器A1の帰還作用に
より、入力電圧Viと同し電圧が差動増幅器A1の反転
入力端(−)に現われ、入力電圧Viは抵抗R1により
Vi/R1の電流に変換されてトランジスタQ1のエミ
ッタ電流I EQlとなる。また、普通、差動増幅器A
1の入カインピーダンスは十分に大きいので、抵抗Ri
が回路の入力抵抗となる。
上記トランジスタQ1のベース接地電流増幅率αが十分
大きいと、トランジスタQ1のエミッタ電流I RQ+
はトランジスタQ3のエミッタ電流■,Q,と同じにな
る。トランジスタQ2には定電流I。が流れるので、ト
ランジスタQ2の飽和電流1s2−トランジスタQ3の
飽和電流IS3とし、トランジスタQ2のベース・エミ
ッタ間電圧をV BEQ2、トランジスタQ3のベース
・エミッタ間電圧をV BEQ3で表わせば、出力電圧
VOIは、V 01 ” V REF + V BEQ
2  V BEQ3?fl  nR1   1  nl
■)         +++  (3)となる。ここ
で、上式(3)の第1項は基準電圧V REPであり、
自由に基準電圧V REFのレベルシフトを行うことが
できる。また、トランジスタQ2およびQ3の特性が揃
うように形成しておけば、出力電圧Voのトランジスタ
飽和電流依存性がなくなる。また、上式(3)の(Il
nVi−j)nRI  Nnl,))内の第2項は抵抗
、第3項は定電流となるので、出力電圧V。1の温度特
性はほほ係数kT/qで決まる。
第2図は、本発明の第2実施例を示しており、第1図の
トランジスタQ3のエミッタと出力信号端子12との間
に、第2の差動増幅器A2、抵抗R2およびR3からな
る増幅回路が付加されており、その他の部分は第1実施
例と同じであるので同一符号を付している。即ち、トラ
ンジスタQ3のエミッタは第20差動増幅器A2の非反
転入力端(+)に接続され、この第2の差動増幅器A2
の反転入力端(−)は抵抗R2を介して前記基準電圧源
V REFに接続されると共に抵抗R3を介して出力端
に接続されている。ここで、抵抗R3以外の部分は集積
回路に形成され、この集積回路に抵抗R3が外付け接続
されている。
上記第2実施例の対数増幅回路においては、第2の差動
増幅器A2の帰還作用により、その反転入力@(−)に
は非反転入力端(+)の入力電圧(前記出力電圧Vow
)と同じ電圧が現われる。従って、第2の差動増幅器A
2の出力電圧VO2は、Rnlo)) −47nI(1)                 
・・・ (4)となる。
上式(4)は前式(3)の第2項にR3/R2を乗じた
ものであり、第1実施例の効果に加えて、抵抗R2およ
びR3に異なる温度係数の抵抗を用いると、係数kT/
qによる温度依存性を打ち消すことができる。即ち、係
数kT/Qの温度係数は約+3300ppm/”Cであ
るので、R3/R2の温度係数が約−3300ppm/
’Cとなるように設定すればよい。
[発明の効果] 上述したように本発明の対数増幅回路によれば、大きな
容量や大きな抵抗を特に必要とせずに直流結合された簡
単な回路構成でありながらレベルシフト機能を実現でき
、トランジスタ飽和電流依存性が無い温度特性の改善さ
れた出力電圧が得られ、入力抵抗の自由な選択や高抵抗
化が可能になる対数増幅回路を実現することができる。
また、本発明の対数増幅回路によれば、2つの抵抗とし
て集積回路内部の抵抗と集積回路外部の抵抗とを用いて
それぞれの温度係数を異ならせることにより、完全に温
度補償され、かつ、レベルシフトを自由に行うことが可
能になり、集積回路化に適した対数増幅回路を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の対数増幅回路の第1実施例を示す回路
図、第2図は本発明の対数増幅回路の第2実施例を示す
回路図、第3図および第4図はそれぞれ従来の対数増幅
回路を示す回路図である。 10・・・入力信号端子、11・・・定電流源、12・
・・出力信号端子、Al,A2・・・差動増幅器、Ql
lQ2.Q3・・・トランジスタ、Ri,Rl ,R2
R3・・・抵抗、V RFP・・・基準電圧源。 第 1 図 第 2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号端子に非反転入力端が接続された差動増
    幅器と、 この差動増幅器の非反転入力端と接地電位との間に接続
    された入力抵抗と、 この差動増幅器の反転入力端と接地電位との間に接続さ
    れた第1の抵抗と、 上記差動増幅器の出力端にベースが接続され、エミッタ
    が前記差動増幅器の反転入力端に接続された第1のトラ
    ンジスタと、 コレクタ、ベース相互が接続され、エミッタが基準電圧
    源に接続された上記第1のトランジスタと同種の第2の
    トランジスタと、 電源端子と上記第2のトランジスタのコレクタとの間に
    接続された定電流源と、 上記電源端子と前記第1のトランジスタのコレクタとの
    間にコレクタ、エミッタ間が接続され、ベースが前記第
    2のトランジスタのベースに接続された上記第1のトラ
    ンジスタと同種の第3のトランジスタ とを具備することを特徴とする対数増幅回路。
  2. (2)請求項1記載の対数増幅回路の第1のトランジス
    タのコレクタに非反転入力端が接続された第2の差動増
    幅器と、この第2の差動増幅器の反転入力端と前記基準
    電圧源との間に接続された第2の抵抗と、上記第2の差
    動増幅器の反転入力端と出力端との間に接続された第3
    の抵抗とをさらに具備することを特徴とする対数増幅回
    路。
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