JPH0544845B2 - - Google Patents
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- JPH0544845B2 JPH0544845B2 JP59054578A JP5457884A JPH0544845B2 JP H0544845 B2 JPH0544845 B2 JP H0544845B2 JP 59054578 A JP59054578 A JP 59054578A JP 5457884 A JP5457884 A JP 5457884A JP H0544845 B2 JPH0544845 B2 JP H0544845B2
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- transistors
- transistor
- voltage
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は高精度電圧−電流変換器に関し、特
に、低電圧用の高精度電圧−電流変換器に関す
る。
に、低電圧用の高精度電圧−電流変換器に関す
る。
電子技術は種々の分野を含んでおり、その中に
は低電圧で作動させる必要があるものがある。そ
の一つは電話器の分野であり、この分野では回路
を作動させることができるラインの長さが長くな
るほど電圧が低くなる。
は低電圧で作動させる必要があるものがある。そ
の一つは電話器の分野であり、この分野では回路
を作動させることができるラインの長さが長くな
るほど電圧が低くなる。
このような用途においては、回路を低電圧に対
して特に適合させることが明らかに必要である。
して特に適合させることが明らかに必要である。
本発明は、特に電圧−電流変換器に注目してな
されたものであり、現在知られている種類のう
ち、低電圧用のものは高い精度を保証できないと
いうことに注目してなされたものである。
されたものであり、現在知られている種類のう
ち、低電圧用のものは高い精度を保証できないと
いうことに注目してなされたものである。
従来、共通端子間に結合抵抗を有する2個のト
ランジスタが対に並べられた差動回路の使用に基
づく公知の種類の変換器が存在しており、これら
の変換器では入力信号は2個のトランジスタのベ
ース間に印加される電圧によつて制定され、出力
信号は前記2個のトランジスタのうちの1個を流
れる電流によつて制定されるようになつている。
ランジスタが対に並べられた差動回路の使用に基
づく公知の種類の変換器が存在しており、これら
の変換器では入力信号は2個のトランジスタのベ
ース間に印加される電圧によつて制定され、出力
信号は前記2個のトランジスタのうちの1個を流
れる電流によつて制定されるようになつている。
この公知の変換器は精度が不充分であり、これ
はとりわけ変換器の変換比が、均質でない抵抗、
例えば一方では前記結合抵抗(静的種類)であ
り、他方では2個のトランジスタの内部抵抗(動
的種類)であるような抵抗、の抵抗値の合計に左
右されるためである。
はとりわけ変換器の変換比が、均質でない抵抗、
例えば一方では前記結合抵抗(静的種類)であ
り、他方では2個のトランジスタの内部抵抗(動
的種類)であるような抵抗、の抵抗値の合計に左
右されるためである。
さらに、2個のトランジスタの供給電流のいか
なる変化、同トランジスタの内部抵抗の変化に相
当する変化も含めて、はそれらが変換比の精度に
対して否定的に影響するのである。
なる変化、同トランジスタの内部抵抗の変化に相
当する変化も含めて、はそれらが変換比の精度に
対して否定的に影響するのである。
本発明の目的は、特に低電圧で使用する場合に
適応した電圧−電流変換器の精度を相当に向上さ
せるために、上述の変換器の回路構成を変更し
て、変換器の変換比が結合抵抗のような静的抵抗
に依存するようにし、トランジスタの内部抵抗の
ような動的抵抗の影響を可及的に低減することに
よつて、これらの動的抵抗に殆ど左右されること
のない、精度の高い電圧−電流変換器を実現する
ことである。
適応した電圧−電流変換器の精度を相当に向上さ
せるために、上述の変換器の回路構成を変更し
て、変換器の変換比が結合抵抗のような静的抵抗
に依存するようにし、トランジスタの内部抵抗の
ような動的抵抗の影響を可及的に低減することに
よつて、これらの動的抵抗に殆ど左右されること
のない、精度の高い電圧−電流変換器を実現する
ことである。
前記目的を達成するための本発明の低電圧用高
精度電圧−電流変換器は、入力信号電圧が印加さ
れる入力端子を備えた一対のトランジスタの共通
端子間に結合抵抗を設けてなる差動回路を有し、
この差動回路の一対のトランジスタの共通端子に
第1電流発生器を接続すると共に、これらの共通
端子に、それぞれの入力端子が前記差動回路のト
ランジスタの出力端子に接続され、いずれか一方
に出力信号電流が流れる一対の追加トランジスタ
の出力端子を接続し、これらの追加トランジスタ
の共通端子をアースに接続すると共に、前記差動
回路のトランジスタの出力端子を第2電流発生器
を介してアースに接続したことを特徴とする構成
である。
精度電圧−電流変換器は、入力信号電圧が印加さ
れる入力端子を備えた一対のトランジスタの共通
端子間に結合抵抗を設けてなる差動回路を有し、
この差動回路の一対のトランジスタの共通端子に
第1電流発生器を接続すると共に、これらの共通
端子に、それぞれの入力端子が前記差動回路のト
ランジスタの出力端子に接続され、いずれか一方
に出力信号電流が流れる一対の追加トランジスタ
の出力端子を接続し、これらの追加トランジスタ
の共通端子をアースに接続すると共に、前記差動
回路のトランジスタの出力端子を第2電流発生器
を介してアースに接続したことを特徴とする構成
である。
2個の追加したトランジスタは変換比に素早く
影響して変換器の精度を向上させる。事実、それ
らの影響は、2個の追加したトランジスタの利得
に匹敵する要因によつて差動回路の2個の対にな
つたトランジスタの内部抵抗の範囲を減少させ
る。
影響して変換器の精度を向上させる。事実、それ
らの影響は、2個の追加したトランジスタの利得
に匹敵する要因によつて差動回路の2個の対にな
つたトランジスタの内部抵抗の範囲を減少させ
る。
これは、差動回路のトランジスタの出力端子を
第2電流発生器を介してアースに接続することに
よつて、この差動回路のトランジスタの出力端子
からアースに向かつて常に一定の電流が流れるよ
うにし、この一定の電流によつて前記差動回路の
トランジスタに発生する内部抵抗が、追加トラン
ジスタの利得に左右されることを可及的に低減す
ることによつて、変換器の変換比が結合抵抗のよ
うな静的抵抗に依存するようにしているものであ
る。
第2電流発生器を介してアースに接続することに
よつて、この差動回路のトランジスタの出力端子
からアースに向かつて常に一定の電流が流れるよ
うにし、この一定の電流によつて前記差動回路の
トランジスタに発生する内部抵抗が、追加トラン
ジスタの利得に左右されることを可及的に低減す
ることによつて、変換器の変換比が結合抵抗のよ
うな静的抵抗に依存するようにしているものであ
る。
このようにして、抵抗の不均質性及び供給電流
の変化に起因して起こり得る誤差は排除される
か、いずれにせよ非常に小さくなる。
の変化に起因して起こり得る誤差は排除される
か、いずれにせよ非常に小さくなる。
以下、本発明の特徴を添付図面を参照して説明
する。
する。
第1図は本発明の電圧−電流変換器の基本回路
構成を示しており、第2図〜第4図は前記変換器
の他の実施例を示している。
構成を示しており、第2図〜第4図は前記変換器
の他の実施例を示している。
第1図は本発明の電圧−電流変換器を示すもの
であり、特に差動回路CPは、対になつて配置さ
れた2個のPNPトランジスタT1,T2により構成
されている。そして、トランジスタT1,T2のそ
れぞれのエミツタは、結合抵抗REを通じて互い
に接続されていると共に、それぞれ電流IEを発生
させる第1電流発生器G1とG2を通じて給電線A
に接続されている。(結局は、これら第1電流発
生器G1,G2は適切な値の抵抗によつて置き換え
が可能である。) 2個のトランジスタT1,T2の間には変換器の
入力信号となる電圧Viが印加されている。また、
上記トランジスタのコレクタはそれぞれ電流Icを
発生する第2電流発生器G3,G4を通じてアース
されている。(これらも適切な値の抵抗によつて
置き換えることも可能である。) このように、第2電流発生器G3,G4を設けた
ことによつて、差動回路のトランジスタT1,T2
に発生する内部抵抗が、追加トランジスタT3,
T4の利得の影響を受けることを防止することが
できる。
であり、特に差動回路CPは、対になつて配置さ
れた2個のPNPトランジスタT1,T2により構成
されている。そして、トランジスタT1,T2のそ
れぞれのエミツタは、結合抵抗REを通じて互い
に接続されていると共に、それぞれ電流IEを発生
させる第1電流発生器G1とG2を通じて給電線A
に接続されている。(結局は、これら第1電流発
生器G1,G2は適切な値の抵抗によつて置き換え
が可能である。) 2個のトランジスタT1,T2の間には変換器の
入力信号となる電圧Viが印加されている。また、
上記トランジスタのコレクタはそれぞれ電流Icを
発生する第2電流発生器G3,G4を通じてアース
されている。(これらも適切な値の抵抗によつて
置き換えることも可能である。) このように、第2電流発生器G3,G4を設けた
ことによつて、差動回路のトランジスタT1,T2
に発生する内部抵抗が、追加トランジスタT3,
T4の利得の影響を受けることを防止することが
できる。
これは、例えばトランジスタT1の内部抵抗を
re1、トランジスタT1のエミツタ−コレクタ電圧
をVT、第2電流発生器G3によつて発生される一
定の電流をIG3とすると、 re1=VT/IG3 となり、トランジスタT1の内部抵抗re1が、追加
トランジスタT3の利得の影響を受けることを防
止できることが分かる。
re1、トランジスタT1のエミツタ−コレクタ電圧
をVT、第2電流発生器G3によつて発生される一
定の電流をIG3とすると、 re1=VT/IG3 となり、トランジスタT1の内部抵抗re1が、追加
トランジスタT3の利得の影響を受けることを防
止できることが分かる。
また、これと同様にして、トランジスタT2の
内部抵抗re2が、追加トランジスタT4の利得の影
響を受けることを防止できる。
内部抵抗re2が、追加トランジスタT4の利得の影
響を受けることを防止できる。
さらに、トランジスタT1,T2のエミツタは、
それぞれベースがトランジスタT1,T2のコレク
タに接続されたNPNトランジスタT3,T4を通じ
てアースされている。トランジスタT3とT4のど
ちらか一つを流れる電流iS=IE−ICは、変換器の
出力信号が重畳される残りの電流を制定する。
それぞれベースがトランジスタT1,T2のコレク
タに接続されたNPNトランジスタT3,T4を通じ
てアースされている。トランジスタT3とT4のど
ちらか一つを流れる電流iS=IE−ICは、変換器の
出力信号が重畳される残りの電流を制定する。
このことは簡単な数学計算により確かめること
ができ、第1図に示される変換器の出力電流iSは
以下の関係式により与えられる。
ができ、第1図に示される変換器の出力電流iSは
以下の関係式により与えられる。
iS=Vi/RE+re1/β3+re2/β4
ここでre1とre2はトランジスタT1,T2の内部
抵抗であり、β3とβ4はトランジスタT3とT4の利
得である。
抵抗であり、β3とβ4はトランジスタT3とT4の利
得である。
上述の関係から変換比におけるre1とre2の範囲
は、β3とβ4の因子によつて最小限に抑えられるこ
とは明らかである。β3とβ4は結果的には静的抵抗
REを伴つた動的抵抗の不均質性、およびIEとICの
起こり得る変化によつてそれらに及ぶ影響に起因
する不正確さの殆どを排除するものである。変換
比は、実質的には作動状態によつて変化しない静
的抵抗であるREに左右される。これらのことよ
り第1図の変換器は非常に精度が高い。
は、β3とβ4の因子によつて最小限に抑えられるこ
とは明らかである。β3とβ4は結果的には静的抵抗
REを伴つた動的抵抗の不均質性、およびIEとICの
起こり得る変化によつてそれらに及ぶ影響に起因
する不正確さの殆どを排除するものである。変換
比は、実質的には作動状態によつて変化しない静
的抵抗であるREに左右される。これらのことよ
り第1図の変換器は非常に精度が高い。
第2図には、第1図に示され、ここではCで表
される電圧−電流変換器にどのように電流増幅器
を構成するためのカレントミラー回路Sが組み合
わされるかが図示されている。変換器Cは、トラ
ンジスタT3,T4のエミツタにそれぞれ抵抗R3,
R4(これらは重要な働きをするわけではないが)
が付加された以外は第1図のものと同じである。
一方、カレントミラー回路Sは、2個のNPNト
ランジスタT5とT6とから構成されており、これ
らのベースはそれぞれトランジスタT4,T3のベ
ースに接続され、エミツタは抵抗R5,R6を通じ
てアースされ、そしてコレクタはそれぞれダイオ
ードD1およびそのベースがトランジスタT5のコ
レクタに接続されたPNPトランジスタT7を通じ
て給電線Aに接続している。トランジスタT6の
コレクタ電流は電流増幅器の出力信号を制定する
と共に、その値はi0=nisで表される。即ち、こ
のカレントミラー回路Sの出力電流i0は、トラン
ジスタT7のコレクタとトランジスタT6のコレク
タとの間から取り出すようになつている。ここ
で、nはカレントミラー回路Sの特性による定数
である。
される電圧−電流変換器にどのように電流増幅器
を構成するためのカレントミラー回路Sが組み合
わされるかが図示されている。変換器Cは、トラ
ンジスタT3,T4のエミツタにそれぞれ抵抗R3,
R4(これらは重要な働きをするわけではないが)
が付加された以外は第1図のものと同じである。
一方、カレントミラー回路Sは、2個のNPNト
ランジスタT5とT6とから構成されており、これ
らのベースはそれぞれトランジスタT4,T3のベ
ースに接続され、エミツタは抵抗R5,R6を通じ
てアースされ、そしてコレクタはそれぞれダイオ
ードD1およびそのベースがトランジスタT5のコ
レクタに接続されたPNPトランジスタT7を通じ
て給電線Aに接続している。トランジスタT6の
コレクタ電流は電流増幅器の出力信号を制定する
と共に、その値はi0=nisで表される。即ち、こ
のカレントミラー回路Sの出力電流i0は、トラン
ジスタT7のコレクタとトランジスタT6のコレク
タとの間から取り出すようになつている。ここ
で、nはカレントミラー回路Sの特性による定数
である。
これに反して第3図には、第1図に示され、こ
こでは同じくCで表される電圧−電流変換器に、
信号てい倍器を構成するための線型回路がどのよ
うに組み合われるかが図示されている。変換器C
は、トランジスタT3とT4のエミツタとアースと
の間にダイオードD3が付加された以外は第1図
のものと同じである。線型回路Lは、今度は2個
のNPNトランジスタT9,T10から構成され、そ
のエミツタは電流発生器G5を通じてアースされ
ており、ベースはそれぞれトランジスタT4,T3
のベースに接続されており、コレクタはダイオー
ドD2およびそのベースがトランジスタT9のコレ
クタに接続されたPNPトランジスタT8によりそ
れぞれ給電線Aに接続している。トランジスタ
T10のコレクタ電流はてい倍器の出力信号i0を制
定する。即ち、この線形回路Lの出力電流i0は、
トランジスタT8のコレクタとトランジスタT10の
コレクタとの間から取り出すようになつている。
この回路ではダイオードD3は単に電流発生器G5
のバイアス機能しか備えていないことは注目すべ
きことである。
こでは同じくCで表される電圧−電流変換器に、
信号てい倍器を構成するための線型回路がどのよ
うに組み合われるかが図示されている。変換器C
は、トランジスタT3とT4のエミツタとアースと
の間にダイオードD3が付加された以外は第1図
のものと同じである。線型回路Lは、今度は2個
のNPNトランジスタT9,T10から構成され、そ
のエミツタは電流発生器G5を通じてアースされ
ており、ベースはそれぞれトランジスタT4,T3
のベースに接続されており、コレクタはダイオー
ドD2およびそのベースがトランジスタT9のコレ
クタに接続されたPNPトランジスタT8によりそ
れぞれ給電線Aに接続している。トランジスタ
T10のコレクタ電流はてい倍器の出力信号i0を制
定する。即ち、この線形回路Lの出力電流i0は、
トランジスタT8のコレクタとトランジスタT10の
コレクタとの間から取り出すようになつている。
この回路ではダイオードD3は単に電流発生器G5
のバイアス機能しか備えていないことは注目すべ
きことである。
さらに、第4図には第1図に示される電圧−電
流変換器Cと、第3図の線型回路Lを、特に電圧
の低い給電線Aでも作動に適するてい倍器を構成
するために、僅かに変形した線型回路L′との結合
が示されている。第3図では、変換器Cにはダイ
オードD3しか備えられていなかつたが、線型回
路L′ではそのかわり、コレクタがアースされ、ベ
ースがそれぞれトランジスタT4とT3のベースに
接続され、エミツタがトランジスタT9とT10のベ
ースに接続されると共に、電流発生器G6,G7を
通じて給電線Aに接続された2個のトランジスタ
T11とトランジスタT12とが挿入されている。こ
の線形回路L′の出力電流i0は、電流発生器G7とト
ランジスタT10のベースとの間、又は、電流発生
器G7とトランジスタT12のエミツタとの間から取
り出すようになつている。
流変換器Cと、第3図の線型回路Lを、特に電圧
の低い給電線Aでも作動に適するてい倍器を構成
するために、僅かに変形した線型回路L′との結合
が示されている。第3図では、変換器Cにはダイ
オードD3しか備えられていなかつたが、線型回
路L′ではそのかわり、コレクタがアースされ、ベ
ースがそれぞれトランジスタT4とT3のベースに
接続され、エミツタがトランジスタT9とT10のベ
ースに接続されると共に、電流発生器G6,G7を
通じて給電線Aに接続された2個のトランジスタ
T11とトランジスタT12とが挿入されている。こ
の線形回路L′の出力電流i0は、電流発生器G7とト
ランジスタT10のベースとの間、又は、電流発生
器G7とトランジスタT12のエミツタとの間から取
り出すようになつている。
このように、本発明の電圧−電流変換器では、
2個のトランジスタT1,T2のベース間に印加さ
れた電圧Viによつて入力信号が表される差動回
路の、2個の対になつたトランジスタの共通端子
が、上述したトランジスタT1,T2を流れる電流
に制御される2個のトランジスタT3,T4を通じ
てアースされている。また、出力信号は追加した
トランジスタT3,T4のうちの一つを流れる電流
によつて表される。
2個のトランジスタT1,T2のベース間に印加さ
れた電圧Viによつて入力信号が表される差動回
路の、2個の対になつたトランジスタの共通端子
が、上述したトランジスタT1,T2を流れる電流
に制御される2個のトランジスタT3,T4を通じ
てアースされている。また、出力信号は追加した
トランジスタT3,T4のうちの一つを流れる電流
によつて表される。
以上説明したように、本発明の低電圧用高精度
電圧−電流変換器は、入力信号電圧が印加される
入力端子を備えた一対のトランジスタの共通端子
間に結合抵抗を設けてなる差動回路を有し、この
差動回路の一対のトランジスタの共通端子に第1
電流発生器を接続すると共に、これらの共通端子
に、それぞれの入力端子が前記差動回路のトラン
ジスタの出力端子に接続され、いずれか一方に出
力信号電流が流れる一対の追加トランジスタの出
力端子を接続し、これらの追加トランジスタの共
通端子をアースに接続すると共に、前記差動回路
のトランジスタの出力端子を第2電流発生器を介
してアースに接続したことを特徴とするので以下
の効果を奏することができる。
電圧−電流変換器は、入力信号電圧が印加される
入力端子を備えた一対のトランジスタの共通端子
間に結合抵抗を設けてなる差動回路を有し、この
差動回路の一対のトランジスタの共通端子に第1
電流発生器を接続すると共に、これらの共通端子
に、それぞれの入力端子が前記差動回路のトラン
ジスタの出力端子に接続され、いずれか一方に出
力信号電流が流れる一対の追加トランジスタの出
力端子を接続し、これらの追加トランジスタの共
通端子をアースに接続すると共に、前記差動回路
のトランジスタの出力端子を第2電流発生器を介
してアースに接続したことを特徴とするので以下
の効果を奏することができる。
変換器の変換比が実質上作動状態によつて変化
しない結合抵抗、即ち静的抵抗に左右されること
となり、トランジスタの内部抵抗のような動的抵
抗の影響を可及的に排除することができる。
しない結合抵抗、即ち静的抵抗に左右されること
となり、トランジスタの内部抵抗のような動的抵
抗の影響を可及的に排除することができる。
また、変換器の変換比が静的抵抗に依存するよ
うに構成しているため、給電線の電圧が低い場合
であつても、入力信号電圧を出力信号電流に変換
する動作が非常に高い精度で行えるようになると
いう効果がある。
うに構成しているため、給電線の電圧が低い場合
であつても、入力信号電圧を出力信号電流に変換
する動作が非常に高い精度で行えるようになると
いう効果がある。
第1図は本発明の電圧−電流変換器の基本回路
構成を示す回路図、第2図から第4図は本発明の
電圧−電流変換器の他の使用例を示す回路図であ
る。 A……給電線、C……電圧−電流変換器、CP
……差動回路、D1〜D3……ダイオード、G1〜G7
……電流発生器、L,L′……線型回路、R1〜R6
……抵抗、RE……結合抵抗、S……カレントミ
ラー回路、T1〜T12……トランジスタ。
構成を示す回路図、第2図から第4図は本発明の
電圧−電流変換器の他の使用例を示す回路図であ
る。 A……給電線、C……電圧−電流変換器、CP
……差動回路、D1〜D3……ダイオード、G1〜G7
……電流発生器、L,L′……線型回路、R1〜R6
……抵抗、RE……結合抵抗、S……カレントミ
ラー回路、T1〜T12……トランジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 入力信号電圧が印加される入力端子を備えた
一対のトランジスタの共通端子間に結合抵抗を設
けてなる差動回路を有し、この差動回路の一対の
トランジスタの共通端子に第1電流発生器を接続
すると共に、これらの共通端子に、それぞれの入
力端子が前記差動回路のトランジスタの出力端子
に接続され、いずれか一方に出力信号電流が流れ
る一対の追加トランジスタの出力端子を接続し、
これらの追加トランジスタの共通端子をアースに
接続すると共に、前記差動回路のトランジスタの
出力端子を第2電流発生器を介してアースに接続
したことを特徴とする低電圧用高精度電圧−電流
変換器。 2 前記第1電流発生器と第2電流発生器の内、
少なくとも一方が給電線に接続された電気抵抗か
ら構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の低電圧用高精度電圧−電流変換器。 3 電流増幅器を構成するためのカレントミラー
回路が組み合わされた特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の低電圧用高精度電圧−電流変換器。 4 信号逓倍器を構成するための線型回路が組み
合わされた特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の低電圧用高精度電圧−電流変換器。 5 前記一対の追加トランジスタとアースとの間
にダイオードが挿入された特許請求の範囲第4項
記載の低電圧用高精度電圧−電流変換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT8320220A IT1212720B (it) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | Convertitore tensione-corrente ad alta precisione, particolarmente per basse tensioni di alimentazione. |
| IT20220A/83 | 1983-03-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181710A JPS59181710A (ja) | 1984-10-16 |
| JPH0544845B2 true JPH0544845B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=11164863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59054578A Granted JPS59181710A (ja) | 1983-03-23 | 1984-03-23 | 低電圧用高精度電圧−電流変換器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4647839A (ja) |
| JP (1) | JPS59181710A (ja) |
| DE (1) | DE3402891A1 (ja) |
| FR (1) | FR2543376B1 (ja) |
| GB (1) | GB2137039B (ja) |
| IT (1) | IT1212720B (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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