JPH033403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、差動増幅器を用いて電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路に係り、特に、その変
換電流値の最大値加減調整に関する。

従来の技術 差動増幅器を用いた電圧電流変換回路は、第５
図に示すように、一対のトランジスタ２，４のエ
ミツタを共通に接続し、このエミツタ側に定電流
源６を設置し、トランジスタ２のコレクタを正側
電位ラインに接続するとともに、トランジスタ４
のコレクタ側に出力電流を取り出すためにトラン
ジスタ８，１０からなる電流ミラー回路を設置し
たものである。トランジスタ２のベースと接地ラ
インとの間には可変電圧源１２が接続され、トラ
ンジスタ４のベースと接地ラインとの間には、定
電圧源１４によつて一定の基準バイアス電圧が設
定される。そして、正側電位ラインと接地ライン
との間には、駆動用電源が接続され、V_CCはその
電圧である。

このような電圧電流変換回路において、トラン
ジスタ２のエミツタ面積をトランジスタ４のエミ
ツタ面積のａ倍に設定し、定電流源６で与えられ
る定電流をI_A、定電圧源１４で設定される電圧を
V_Bとすれば、可変電圧源１２の電圧V_Iを加減す
ると、電圧V_Iと電圧V_Bとの差電圧（V_I−V_B）に
応じてトランジスタ２，４に流れる電流が振り分
けられ、トランジスタ４側に流れる電流I_Oがトラ
ンジスタ１０から取り出される。

この電流I_Oと、差電圧（V_I−V_B）との関係は、
第６図に示すような関係で与えられる。

発明が解決しようとする問題点 この電圧電流変換回路の場合、入力電圧に対す
る上限電流値は、定電流源６の定電流値I_Aで固定
され、その上限電流値は回路条件で定まり、上限
電流値を任意の値に調整することができない。

そこで、この発明は、変換電流値の上限を任意
に調整できるようにするとともに、上限電流値を
精緻に設定できるようにした電圧電流変換回路を
提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、入力電圧に応じて出力電流が加減
される第１および第２の差動増幅器と、出力電流
が加減可能にされた可変定電流源と、第１の差動
増幅器の出力側に前記可変定電流源の出力を加え
る第１の電流ミラー回路と、この第１の電流ミラ
ー回路から差動増幅器に与えられる電流と第１の
差動増幅器の出力電流との差電流を取り出す第２
の電流ミラー回路と、この第２の電流ミラー回路
からの電流と第２の差動増幅器の出力電流との差
電流を出力する第３の電流ミラー回路とから構成
したものである。

作用 入力電圧に応じて第１および第２の差動増幅器
が所定の出力電流を発生する。これに対して、可
変定電流源は所望の定電流を発生し、この定電流
は、第１の電流ミラー回路によつて第１の差動増
幅器の出力電流と合成され、その差電流が第２の
電流ミラー回路を介して第２の差動増幅器の出力
電流に合成され、第２の差動増幅器の出力電流と
第２の電流ミラー回路からの電流との差電流が、
第３の電流ミラー回路から出力される。

したがつて、入力電圧に対応した電流が第３の
電流ミラー回路から出力されるとともに、その上
限電流値は、可変電流源によつて加減され、所望
の値に調整される。

実施例 以下、この発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

第１図はこの発明の電圧電流変換回路の実施例
を示している。

第１図において、この電圧電流変換回路には、
第１および第２の差動増幅器２０Ａ，２０Ｂが設
置されている。すなわち、トランジスタ２２，２
４および定電流源２６によつて第１の差動増幅器
２０Ａが構成され、また、トランジスタ２８，３
０および定電流源３２によつて第２の差動増幅器
２０Ｂが構成されている。

トランジスタ２２のエミツタ面積は、トランジ
スタ２４のエミツタ面積のａ倍に設定するととも
に、トランジスタ２８のエミツタ面積も、トラン
ジスタ３０のエミツタ面積のａ倍に設定する。

各トランジスタ２２，２８のベースには、共通
に可変電圧源３４が接続され、所望の値のバイア
ス電圧V_Iが加減設定され、また、各トランジス
タ２４，３０のベースには、共通に電圧源３６が
接続され、一定の基準バイアス電圧V_Bが設定さ
れている。

トランジスタ２２，２８のコレクタは共通に正
側電位ラインに接続され、トランジスタ２８のコ
レクタ側には、第１の電流ミラー回路３８が設置
されている。第１の電流ミラー回路３８は、トラ
ンジスタ４０，４２からなり、可変電流源４４に
流れる定電流を反転して第１の差動増幅器２０Ａ
の出力側に加える。

また、トランジスタ２４，３０のコレクタ間に
は、第２の電流ミラー回路４６が設置されてい
る。この第２の電流ミラー回路４６は、トランジ
スタ４８，５０から構成され、トランジスタ２４
が引き込む電流とトランジスタ４２から供給され
る電流との差電流を反転してトランジスタ３０の
コレクタ側に供給する。

そして、トランジスタ３０のコレクタ側には、
トランジスタ３０が引き込む電流とトランジスタ
５０から供給される電流との差電流を取り出すた
めに、第３の電流ミラー回路５２が設置されてい
る。この第３の電流ミラー回路５２は、トランジ
スタ５４，５６から構成され、トランジスタ５４
に流れる前記差電流は、トランジスタ５６のコレ
クタから外部に取り出される。

以上の構成に基づきその動作を説明する。

定電流源２６，３２に流る定電流をI_A、可変電
流源４４に流れる定電流をI_Bとし、定電流I_A，I_B
の大小関係をI_A≧I_Bとする。

トランジスタ２２，２８に可変電圧源３４によ
つて電圧V_I＝０が設定されるとき、トランジス
タ２４，３０に電流I_Aが流れるものとする。

このとき、可変電流源４４に流れる電流I_Bは、
第１の電流ミラー回路３８を介してトランジスタ
４２からトランジスタ２４に流れ込み、トランジ
スタ２４に流れる電流I_Aと合成される。すなわ
ち、（I_A−I_B）で与えられる差電流が生じる。電
流I_Aが電流I_Bより小さい場合（I_A＜I_B）には、ト
ランジスタ４２は飽和する。

トランジスタ２４のコレクタ側に生じた差電流
（I_A−I_B）は、第２の電流ミラー回路４６を介し
てトランジスタ３０のコレクタ側に供給され、ト
ランジスタ３０に流れる電流I_Aと合成される。

トランジスタ３０のコレクタ側には、I_A−（I_A
−I_B）で与えられる差電流が生じ、この差電流I_A
−（I_A−I_B）＝I_Bは、第３の電流ミラー回路５２で
反転され、トランジスタ５６のエミツタから出力
電流I_Oとして取り出される。

すなわち、電圧V_I＝０のとき、出力電流I_Oは、
I_Bとなり、出力電流I_Oの最大値は、可変電流源４
４の電流I_Bで与えられる。したがつて、その値
は、第２図にａ，ｂ，ｃおよびｄで示すように、
可変電流源４４で任意に調整される。

また、電圧V_I＝０から増加させると、電圧
（V_I−V_B）に応じた出力電流I_Oが取り出されるこ
とは、第５図に示す従来の電圧電流変換回路と同
様である。すなわち、これは、トランジスタ２
４，３０のコレクタに流れる電流をI_Cとすると、
電圧V_Iの値に応じて、I_O≧I_Bの領域ではI_C＝I_B、I_C
＜I_Bの領域ではI_O≧I_Cとなることから明らかであ
る。

そして、前記可変電流源４４は、第３図に示す
ように、トランジスタ５３、抵抗５５および差動
増幅器５８から電圧電流変換器４５で構成しても
良い。すなわち、差動増幅器５８の非反転入力端
子（＋）に形成された電圧設定端子６０に制御電
圧V_Cが設定されると、差動増幅器５８はトラン
ジスタ５３に制御電圧V_Cに応じた電流を流し込
み、トランジスタ５３には制御電圧V_Cに応じた
電流が流れる。この電流は抵抗５５に電圧降下を
生じさせ、この電圧降下は差動増幅器５８の反転
入力端子（−）に帰還され、制御電圧V_Cに応じ
た定電流がトランジスタ４０，５３に流れる。

このような電圧電流変換器４５によれば、出力
電流の最大値を電圧設定端子６０に加える電圧に
よつて調整し、任意の値に正確に設定できる。

第４図はこの発明の電圧電流変換回路の応用例
を示し、第１図および第３図に示す実施例と共通
部分には同一符号を付してある。

この実施例は、この発明の電圧電流変換回路を
増幅器の利得制御に用いたものであり、電圧設定
端子６０に加えられた電圧は、電流に変換された
後、増幅器６２の動作電流となるので、電圧設定
端子６０に加えられる電圧に応じた増幅利得を増
幅器６２に設定することができる。

すなわち、電圧電流変換器４５の出力は、トラ
ンジスタ６４，６６からなる電流ミラー回路を介
して第１の電流ミラー回路３８に加えられてお
り、第１の差動増幅器２０ＡはPNP型トランジ
スタ２３，２５および定電流源２７で構成され、
第２の差動増幅器２０ＢはPNP型トランジスタ
２９，３１および定電流源３３で構成されてい
る。第１の電流ミラー回路３８はNPN型トラン
ジスタ４１，４３、第２の電流ミラー回路４６は
NPN型トランジスタ４９，５１、また、第３の
電流ミラー回路５２はPNP型トランジスタ５７，
５９でそれぞれ構成され、各回路は、実施例とは
反対導電型のトランジスタで構成されている。

そして、利得可変型の増幅器６２は、トランジ
スタ６８，７０，７２，７４，７６，７８，８
０，８２、抵抗８４および電圧源８５で構成され
ている。トランジスタ６８，７０で差動増幅器が
構成され、トランジスタ６８に形成された入力端
子８６に、例えば、オーデイオ信号が加えられる
と、任意に調整された利得に基づいて増幅され、
その増幅出力は出力端子８８から外部に出力され
る。

このような利得可変型の増幅器に対して、この
発明の電圧電流変換回路を結合することにより、
所望の増幅利得を電圧によつて任意に正確に設定
でき、所望の信号増幅が実現できるとともに、最
大利得を調整し、正確に設定できる。

発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、次の
ような効果が得られる。

(1) 電圧電流変換において、変換電流値の最大値
を所望の値に調整し、正確に設定することがで
きる。

(2) 変換電流値の最大値は、入力電圧とは無関係
に可変電流源の操作によつて、容易にかつ正確
に調整でき、また、可変電流源を電圧で加減し
ても操作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電圧電流変換回路の実施例
を示す回路図、第２図はその動作を示す説明図、
第３図はこの発明の電圧電流変換回路の他の実施
例を示す回路図、第４図はこの発明の電圧電流変
換回路の応用例を示す回路図、第５図は従来の電
圧電流変換回路を示す回路図、第６図はその動作
を示す説明図である。 ２０Ａ…第１の差動増幅器、２０Ｂ…第２の差
動増幅器、３８…第１の電流ミラー回路、４４…
可変電流源、４６…第２の電流ミラー回路、５２
…第３の電流ミラー回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力電圧に応じた出力電流が加減される第１
   および第２の差動増幅器と、出力電流が加減可能
   にされた可変定電流源と、第１の差動増幅器の出
   力側に前記可変定電流源の出力を加える第１の電
   流ミラー回路と、この第１の電流ミラー回路から
   差動増幅器に与えられる電流と第１の差動増幅器
   の出力電流との差電流を取り出す第２の電流ミラ
   ー回路と、この第２の電流ミラー回路からの電流
   と第２の差動増幅器の出力電流との差電流を出力
   する第３の電流ミラー回路とから構成したことを
   特徴とする電圧電流変換回路。