JPH0330828B2

JPH0330828B2 -

Info

Publication number: JPH0330828B2
Application number: JP11010782A
Authority: JP
Inventors: Harunori Sato; Ryuichi Sakano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1991-05-01
Also published as: JPS58225358A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、電気信号について、各種演算操作
時において、しばしば必要とされるその絶対値を
得るための絶対値回路に関するものである。

従来、種々の絶対値回路が提案されているが、
演算増幅器などを用いたものが多く、したがつて
使用回路素子が増えIC化には不適であつた。

この発明は、演算増幅器を用いずに簡単な回路
構成で、IC化に適した高い精度の絶対値回路を
提供することを目的としている。以下、この発明
を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、
T₁，T₂はそれらの間に交番入力信号が印加され
る入力端子、T₃は出力端子、Q₁，Q₂，Q₃，Q₄は
それぞれ前記入力端子T₁およびT₂に接続された
入力トランジスタ、Q₅，Q₆，Q₇はPNPカーレン
トミラー（以下第１のカーレントミラーCM₁と
いう）を構成するトランジスタ、Q₈，Q₉はNPN
カーレントミラー（以下第２のカーレントミラー
CM₂という）を構成するトランジスタ、Q₁₀，
Q₁₁，Q₁₂はPNPカーレントミラー（以下第３の
カーレントミラーCM₃という）を構成するトラ
ンジスタ、Q₁₃，Q₁₄はNPNカーレントミラー
（以下第４のカーレントミラーCM₄という）を構
成するトランジスタ、Q₁₅，Q₁₆は出力トランジ
スタ、R₁は入力信号に比例した電流を流すため
の抵抗器、R₂は前記抵抗器R₁に相当する抵抗器、
R₃は出力抵抗器、Ｂは定電圧電源で、その電圧
はE_Bである。

第２図はこの回路の動作を説明するための入出
力波形図であり、横軸は時間ｔを示す。第２図に
おいて、ａは入力端子T₁，T₂が加わる入力信号
v₁，V₂の差を示す入力信号v_iの波形であり、ｂは
出力電圧v₀を示す。以下、第２図を参照しながら
第１図の回路の動作を説明する。

第２図ｂに示す時点t₀において、定電圧電源Ｂ
が接続され、時点t₁に入力端子T₁，T₂にそれぞ
れ入力信号v₁，v₂が供給され、端子間にv_i＝v₁−
v₂の入力電圧が第２図ａに示されるように印加さ
れる。

第１図、第２図において、時点t₁〜t₂の間は、
v₁＞v₂、すなわちv_i＞０であるので、トランジス
タQ₁，Q₂の各エミツタ電位v₁₀，v′₁₀およびトラ
ンジスタQ₃，Q₄の各エミツタ電位v₃₀，v′₃₀の関
係は、下記第(1)式となる。

v₁₀＞v₃₀ v′₁₀＞v′₃₀ ……(1) また、このとき、v′₁₀＞v₃₀であるので、トラン
ジスタQ₃は、カツトオフになりそのエミツタ電
流I₃は０となり、抵抗器R₂には電流は流れない。

次に前記第(1)式で説明したように、抵抗器R₁
の両端子間の電圧v′_iは、 v′_i＝v₁₀−v′₃₀＝（v₁−kT／ｑι_oI₁／I_S
）−（v₂−kT／ｑι_oI₄／I_S）＝v₁−v₂＝v_i……(2) ただし、ｋ：ボルツマン定数Ｔ：絶対温度ｑ：電子の電荷 I_S：トランジスタの逆方向飽和電流 I₁：トランジスタQ₁のエミツタ電流 I₄：トランジスタQ₄のエミツタ電流である。

また、ここで、トランジスタQ₁，Q₄のエミツ
タ電流I₁，I₄の後述のごとく等しくなるように設
定してある。

ここで、抵抗器R₁を流れる電流I₁＝v_i／R₁は、
トランジスタQ₁のエミツタ電流となり、第１の
カーレントミラーCM₁を構成するトランジスタ
Q₅，Q₆，Q₇のベース側入力端子の電流として流
れ、トランジスタQ₆のコレクタ電流I₆は、下記第
(3)式となる。

I₆＝Ｘ・I₁＝Xv_i／R₁ Ｘ＝C₆／C₅ ……(3) ただし、C₅，C₆はトランジスタQ₅，Q₆のコレ
クタ面積である。

次に、このコレクタ電流I₆は、第２のカーレン
トミラーCM₂を構成するトランジスタQ₈，Q₉の
ベース側の入力端子電流として流れ、トランジス
タQ₈のコレクタ電流I₈は、下記第(4)式となる。

I₈＝Ｙ・I₆＝XY・v_i／R₁ Ｙ＝E₈／E₉ ……(4) ただし、E₈，E₉はトランジスタQ₈，Q₉のエミ
ツタ面積であり、上記第(4)式で、XY＝２に設定
すると、下記第(5)式となる。

I₈＝２・v_i／R₁ ……(5) 前記エミツタ電流I₁、コレクタ電流I₈よりトラ
ンジスタQ₄のエミツタ電流I₄は、 I₄＝I₈−I₁＝v_i／R₁ ……(6) I₄＝I₁＝v_i／R₁＝I₈／２ ……(7) 上記第(6)、(7)式となり、トランジスタQ₁，Q₄
のエミツタ電流I₁，I₄は等しくなり、前記第(2)式
を満たし、かつトランジスタQ₉には入力信号に
比例した電流が流れることが分る。

次に時点t₂〜t₃の間は、v₁＞v₂、すなわちv_i＞
０であるので前記時点t₁〜t₂の説明と同様に v₁₀＜v₃₀ v′₁₀＜v′₃₀ ……(8) と、上記第(8)式の条件となり、トランジスタQ₁，
Q₂はカツトオフとなり、抵抗器R₁には電流は流
れない。トランジスタQ₃，Q₄は順バイアスとな
り、抵抗器R₂端子間の電圧v″_iは、下記第(9)式と
なる。

v″_i＝v₃₀−v′₁₀＝（v₂−kT／ｑι_oI₃／I_S
）−（v₁−kT／ｑι_oI₂／I_S）＝v₂−v₁＝v_i……(9) ただし、ここでもトランジスタQ₃，Q₂のエミ
ツタ電流I₃，I₂は後述するように等しく設定して
ある。

また、前記時点t₁〜t₂の説明と同様に I₃＝v_i／R₂ ……(10) I₆＝Ｘ・I₃＝Ｘ・v_i／R₂ Ｘ＝C₁₀／C₁₁ ……(11) ただし、C₁₀，C₁₁はトランジスタQ₁₀，Q₁₁のコ
レクタ面積である。

次にトランジスタQ₁₄のコレクタ電流I₁₄は、下
記第（12）式となる。

I₁₄＝Ｙ・I₆＝XY・v_i／R₂ Ｙ＝E₁₄／E₁₃ ……(12) ただし、E₁₃，E₁₄はトランジスタQ₁₃，Q₁₄のエ
ミツタ面積であり、上記第（12）式で、XY＝２
に設定すると、下記第（13）式となる。

I₁₄＝２v_i／R₂ ……(13) 前記I₃，I₁₄より、トランジスタQ₂のエミツタ
電流I₂は、 I₂＝I₁₄−I₃v_i／R₂ ……(14) I₂＝I₃＝v_i／R₂＝I₁₄／２ ……(15) 上記式（14）、（15）式となり、トランジスタ
Q₃，Q₂のエミツタ電流I₃，I₂は各々等しく、前記
第(9)式を満たし、かつトランジスタQ₁₃には入力
信号v_iに比例した電流が流れることが分る。

時点t₃〜t₄の間ではv₁＞v₂となり、時点t₁〜t₂の
動作と同じであることは明らかである。また、第
３、第４のカーレントミラーCM₃，CM₄がそれ
ぞれ第１、第２のカーレントミラーCM₁，CM₂
にそれぞれ対応し、また、電流I₁₃はI₆に対応する
ものである。

出力トランジスタQ₁₅，Q₁₆は、上記入力信号
に比例した電流を流すトランジスタQ₉，Q₁₃の
各々ベースに接続されているので、そのコレクタ
電流I₁₅，I₁₆は入力信号v_iに比例し、かつ時点t₁〜
t₂の間で、コレクタ電流I₁₅が、時点t₃〜t₄の間で
コレクタ電流I₁₆が流れる。

出力抵抗器R₃には、コレクタ電流I₁₅とI₁₆の加
算した電流が流れるため、出力端子T₃の電位V₀
は、下記第（16）式となる。

V₀＝E_B−R₃（I₁₅＋I₁₆）＝E_B−R₃（I₉＋I₁₄）＝E_B−R
₃・v_i・Ｘ（１／R₁＋１／R₂）＝E_B−v_i・2X・R₃／R₁…
…(16) 第（16）式は、第２図ｂの曲線を示すことが分
る。

以上詳細に説明したように、この発明による絶
対値回路によれは、演算増幅回路等を用いること
なく、簡潔な回路で高精度の絶対値出力を得ら
れ、また、IC化にも適し、利用範囲も広い利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成
図、第２図はその動作説明のための波形図であ
る。図中、T₁，T₂は入力端子、T₃は出力端子、Q₁
〜Q₄は入力トランジスタ、Q₅〜Q₁₄はトランジス
タ、Q₁₅，Q₁₆は出力トランジスタ、CM₁〜CM₄
は、第１〜第４のカーレントミラー、Ｂは定電圧
電源、R₁〜R₃は抵抗器である。なお、図中の同
一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１入力信号v₁，v₂が印加される入力端子T₁，
T₂と、これらの入力端子T₁，T₂にそれぞれベー
スが接続された入力トランジスタQ₁，Q₂，Q₃，
Q₄と、これらの入力トランジスタQ₁，Q₃のエミ
ツタに接続された抵抗器R₁，R₂とを有し、前記
入力信号v₁，v₂の関係が（v₁＞v₂）のとき、前記
抵抗器R₁に入力信号v₁−v₂に比例する電流I₁を流
すように前記入力トランジスタQ₄のエミツタを
前記抵抗器R₁に接続し、前記入力信号v₁，v₂の
関係が（v₁＜v₂）のとき、前記抵抗器R₂に前記
入力信号v₂−v₁に比例する電流I₃を流すように前
記入力トランジスタQ₂のエミツタを前記抵抗器
R₂に接続し、さらに、前記電流I₁をベース端子側
に流し電流比が（１：Ｘ）に設定され、コレクタ
側に電流I₆を流すトランジスタQ₅，Q₆，Q₇で構
成された第１のカーレントミラーCM₁と、前記
電流I₆をベース端子側に流し、電流比が（１：
Ｙ）に設定され、かつ（XY＝２）とされたトラ
ンジスタQ₈とQ₉からなる第２のカーレントミラ
ーCM₂とこのカーレントミラーCM₂のベースに
そのベースを接続し、コレクタを出力端子T₃に
接続した出力トランジスタQ₁₅と、前記電流I₃を
ベース端子側に流し電流比が（１：Ｘ）に設定さ
れ、コレクタ側に電流I₁₃を流すトランジスタ
Q₁₀，Q₁₁，Q₁₂で構成された第３のカーレントミ
ラーCM₃と、前記電流I₁₃をベース端子側に流し、
電流比が（１：Ｙ）に設定され、かつ（XY＝
２）とされたトランジスタQ₁₃，Q₁₄からなる第
４のカーレントミラーCM₄と、このカーレント
ミラーCM₂のベースにそのベースを接続し、コ
レクタを前記出力端子T₃に接続した出力トラン
ジスタQ₁₆とを備えたことを特徴とする絶対値回
路。