JPS5831474A - アナログ二乗演算回路 - Google Patents
アナログ二乗演算回路Info
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- JPS5831474A JPS5831474A JP12975281A JP12975281A JPS5831474A JP S5831474 A JPS5831474 A JP S5831474A JP 12975281 A JP12975281 A JP 12975281A JP 12975281 A JP12975281 A JP 12975281A JP S5831474 A JPS5831474 A JP S5831474A
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- G06G7/20—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor for evaluating powers, roots, polynomes, mean square values or standard deviation
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明社、1象限電流乗算器を用いて構成したアナロ
グ二乗演算回路に関する。
グ二乗演算回路に関する。
従来、アナログ二乗演算を行なう・には、四象限乗算器
の2個の入力端子に入力信号を印加し出力端子より入力
信号の二乗値を得る方法が−IIIIKとられていた。
の2個の入力端子に入力信号を印加し出力端子より入力
信号の二乗値を得る方法が−IIIIKとられていた。
しかし四象限乗算器の構成は通常かなり複雑で門シ、二
乗演算には無駄が多く、コスト面で問題があった。
乗演算には無駄が多く、コスト面で問題があった。
この発明の目的は、回路的に簡単表1象限電流乗算器を
用いて二乗演算を行なうことができるアナログ二乗演算
回路を提供することにある。
用いて二乗演算を行なうことができるアナログ二乗演算
回路を提供することにある。
この発明の原理を第1図を用いて説明する。
第11はこの発明の基本的な構成を示したもので、1象
限電流乗算器10と、第゛1、第2の電圧−電流変換器
11.12とから構成され、入力端子対1,2間に与え
られる入力電圧信号に対し、出力端子3にその二乗値、
すなわち対称2次関数の出力電流信号が得られるように
なっている。
限電流乗算器10と、第゛1、第2の電圧−電流変換器
11.12とから構成され、入力端子対1,2間に与え
られる入力電圧信号に対し、出力端子3にその二乗値、
すなわち対称2次関数の出力電流信号が得られるように
なっている。
l−象限電流乗算器10Fiその概念を第2図に一示し
たように例えに第1〜第3の電流入力端子T1〜T1と
1個の出力端子T4を持ち、TIに流入する電流値を輸
1pTl よシ流出する電流値を匂1.テ3より流出す
る電流値を輸。とじたとき、 な1電流値(。、すなわち輸、と’N2との積に比例し
た電流値を出力端子T4に得ゐものである。
たように例えに第1〜第3の電流入力端子T1〜T1と
1個の出力端子T4を持ち、TIに流入する電流値を輸
1pTl よシ流出する電流値を匂1.テ3より流出す
る電流値を輸。とじたとき、 な1電流値(。、すなわち輸、と’N2との積に比例し
た電流値を出力端子T4に得ゐものである。
第2図のように表6される1象限電流乗算器;=の具体
1な構成例を一Δ図に示す。とれはトランジスタQ**
Q*からなる第1の可変利得回路31と、トランジスタ
QIIQ4および演算増幅器Aからなる第2の一可変利
得回路#2とを組合せたものである。す表わち、第1の
可変利得回路31はQt−Qsのエイツタ結合点N、か
ら流出する電流値輸、にオして、Ql 。
1な構成例を一Δ図に示す。とれはトランジスタQ**
Q*からなる第1の可変利得回路31と、トランジスタ
QIIQ4および演算増幅器Aからなる第2の一可変利
得回路#2とを組合せたものである。す表わち、第1の
可変利得回路31はQt−Qsのエイツタ結合点N、か
ら流出する電流値輸、にオして、Ql 。
Qs(Dコレクタに
なる出力電流が得られるもので、ゲイン絋Qte。
Qsのペース電圧!l+!1の差で゛決定される。
但し、vt =kT/q (kFizルツ”vy定数、
テは絶対温度、qa電子の電荷量)を表わす。 (2)
。
テは絶対温度、qa電子の電荷量)を表わす。 (2)
。
(3)式はxlとxlとの差の指数関数によって関連づ
けられているため、その利得制御特性社葬amとなる。
けられているため、その利得制御特性社葬amとなる。
第26可変利得回路j2は演算増幅器Aの非反転入力端
一)JlにトランジスタQ4のコレクタを接−し、Q4
のペースに演算増幅器Aの出力−N3を接“絖し上気帰
還回路を構成したもので、入力電流軸iと出力x3との
間には、 表る関係がある。すなわち、その利得制御特性は、第1
の可変利得制御回路31のそれと逆となる。
一)JlにトランジスタQ4のコレクタを接−し、Q4
のペースに演算増幅器Aの出力−N3を接“絖し上気帰
還回路を構成したもので、入力電流軸iと出力x3との
間には、 表る関係がある。すなわち、その利得制御特性は、第1
の可変利得制御回路31のそれと逆となる。
従って、第31に示すように第1、第2の可変利得回路
月、32を組合せると、(2) 、 (4)式よ141
$4・とおけは、(1)式が成立し、1象限電流兼算器
となる。但し、(・、輸4.匂、≧0゜輸、〉0である
ン なお、@2図、第3図において基準電位端子Ti−T@
にはそれぞれvr*f1 ”rvf2 (”1Em )
なる電位が与えられ、vr、f、により端子T1の電位
が決定され、■ によシ端子T He T @r@t
2 。
月、32を組合せると、(2) 、 (4)式よ141
$4・とおけは、(1)式が成立し、1象限電流兼算器
となる。但し、(・、輸4.匂、≧0゜輸、〉0である
ン なお、@2図、第3図において基準電位端子Ti−T@
にはそれぞれvr*f1 ”rvf2 (”1Em )
なる電位が与えられ、vr、f、により端子T1の電位
が決定され、■ によシ端子T He T @r@t
2 。
の電位が非反転的に決定される。
この発明で用いる1象限電流乗算器1eFi路2図、#
I3図に示したものに限定されず、要す−るに少なくと
も第1、第2の電流入力端子T1−T、と出力端子T4
を持ち、TIに流入する電流値(8,とT、よシ流出す
る電流値’12との積に比例した電流値輸、が出力端子
T4に得られるものであればなんでもよい。
I3図に示したものに限定されず、要す−るに少なくと
も第1、第2の電流入力端子T1−T、と出力端子T4
を持ち、TIに流入する電流値(8,とT、よシ流出す
る電流値’12との積に比例した電流値輸、が出力端子
T4に得られるものであればなんでもよい。
第1図において、入力端子対2.2間に印加される入力
電圧信4K[:V]は第1、JR2(り電圧−電流変換
器(以下V/I変換器という)に与えられる。これら第
1、第2のV/I変換111M 1 。
電圧信4K[:V]は第1、JR2(り電圧−電流変換
器(以下V/I変換器という)に与えられる。これら第
1、第2のV/I変換111M 1 。
12は、入力電圧信号x (V)をk〔〜僧〕なる1次
の賓換係数による直線的、結合で電圧−電流変換してk
x[ム〕なる電流信号を得□るとともに、この電流信号
k x [A]と1〔ム〕なる正の同一バイアス電流と
を、kx(ム〕を互いに逆極性に加算し1それぞれ:F
kX+&l±に!+1として端子T1*T1へ結合せし
める。このとき、端子T、から定電流回路ZJ(後述す
るようにカレントミラー回路でもよい)によシ’N3
[A]なる一定電流値を引出すようにしておけに1乗算
器10の出力端子T 4(J)に なる出力端ff、t 、すなわちx [V]に対し1次
項のない対称2次関数の1mm号が得られる。なお、第
11第2のV/I変換器Z”Z 、 12はある定数を
乗じた電流信号を出力するものでもよく、その定数をp
、qとおけば(5)式は となる。
の賓換係数による直線的、結合で電圧−電流変換してk
x[ム〕なる電流信号を得□るとともに、この電流信号
k x [A]と1〔ム〕なる正の同一バイアス電流と
を、kx(ム〕を互いに逆極性に加算し1それぞれ:F
kX+&l±に!+1として端子T1*T1へ結合せし
める。このとき、端子T、から定電流回路ZJ(後述す
るようにカレントミラー回路でもよい)によシ’N3
[A]なる一定電流値を引出すようにしておけに1乗算
器10の出力端子T 4(J)に なる出力端ff、t 、すなわちx [V]に対し1次
項のない対称2次関数の1mm号が得られる。なお、第
11第2のV/I変換器Z”Z 、 12はある定数を
乗じた電流信号を出力するものでもよく、その定数をp
、qとおけば(5)式は となる。
ところで、第1図の構成においては第1、第2のV!変
換器11.12によって壬k x + a p±kx+
aなる第1.11g2の電流信号をパ2ンスよ〈取出す
必賛がある。これらの/42ンスが悪いと出力電流(。
換器11.12によって壬k x + a p±kx+
aなる第1.11g2の電流信号をパ2ンスよ〈取出す
必賛がある。これらの/42ンスが悪いと出力電流(。
に誤差が生じるからである。
この発明では、第1、第2のV/I変換器をいずれ屯抵
抗とカレントミラー回路で弗酸することによりて、この
要求を実現している。
抗とカレントミラー回路で弗酸することによりて、この
要求を実現している。
第4図はこの発明の一実施例を示したもので、菖1のV
/I変換器11は入力電圧信号Xが印加される入力端子
対1.2の一方の端子lに一端が接続された第1の抵抗
rl と、この抵抗r1の他端に入力端pttが接続さ
れ出力端ptsが1象限電流乗算器10の第1の電流入
力端子T1に接続された第1のカレントミラー回路CM
Iとから構成され、また絽2のV/I変換器12も同様
に端子lに一端が接続されfc謝2の抵抗rlと、この
抵抗rho他端に入力端pHが接続され出力端Ps3が
1象限を流乗算髄10C)第20電流入力端子TsK−
接続された第2のカレントンツー回路CMI とから構
成されている。
/I変換器11は入力電圧信号Xが印加される入力端子
対1.2の一方の端子lに一端が接続された第1の抵抗
rl と、この抵抗r1の他端に入力端pttが接続さ
れ出力端ptsが1象限電流乗算器10の第1の電流入
力端子T1に接続された第1のカレントミラー回路CM
Iとから構成され、また絽2のV/I変換器12も同様
に端子lに一端が接続されfc謝2の抵抗rlと、この
抵抗rho他端に入力端pHが接続され出力端Ps3が
1象限を流乗算髄10C)第20電流入力端子TsK−
接続された第2のカレントンツー回路CMI とから構
成されている。
そして、W41%第2のカレントミツ−回路CM1#C
Mlの各入力端2口、 pmtの電位は、入力端子対1
,2の他方の端子2に対して、対称電位に保たれている
。すなわちPHI x pH(2;)端子2に対する電
位をVB、−VBとすれば1Vsl=lVslである。
Mlの各入力端2口、 pmtの電位は、入力端子対1
,2の他方の端子2に対して、対称電位に保たれている
。すなわちPHI x pH(2;)端子2に対する電
位をVB、−VBとすれば1Vsl=lVslである。
今、第1、第2の抵抗rl*rlの値を同じ記号で表わ
すと、これらの抵抗’1erlを流れる電流値匂1.r
’2扛− 7x+v。
すと、これらの抵抗’1erlを流れる電流値匂1.r
’2扛− 7x+v。
(1,=□ ・・・(7)1
となる。従りて、第11第2の電流信号軸、。
’N2は、第1、第2のカレントミラー回路CM!rC
M、の電流増幅率をα1 、α3とすると、輸、−α、
す。
M、の電流増幅率をα1 、α3とすると、輸、−α、
す。
α1 (x 十V1 )
=□ ・・・(9)
1
輸、=α2匂。
α2(X+V2)
=□ ・・・輪
2
となる、よりて、(1) + (9)t(6)式より出
力電流(。は となる、ζこでlVt1−IVslであるから、イ。は
結局、 となシ、(6)式と同様、対称2次関数となる。
力電流(。は となる、ζこでlVt1−IVslであるから、イ。は
結局、 となシ、(6)式と同様、対称2次関数となる。
このような構成であれば、vlと−v3とが端子2に対
し対称電位に保たれているため、(7)。
し対称電位に保たれているため、(7)。
(8)式の(、(のバランスを常にとることがjl
f2 でき、出力電流軸の誤差を少なくすることができる。
f2 でき、出力電流軸の誤差を少なくすることができる。
なお、第11第2のカレントミラー回路CMI。
CMsは例えば、互いに相補製のトランジスタを用いて
簡単に##成することができる。すなわち、菖4図にお
いては纂1のカレントミツ−回路CMIはall、第2
のPNP )ランジスタQtt 。
簡単に##成することができる。すなわち、菖4図にお
いては纂1のカレントミツ−回路CMIはall、第2
のPNP )ランジスタQtt 。
Qxsによりて構成され、qlにの;レクタおよびペー
スは島1の抵抗rlの他端に共通接続され、QtsOコ
レクタは端子TsK接続され、Ql、。
スは島1の抵抗rlの他端に共通接続され、QtsOコ
レクタは端子TsK接続され、Ql、。
Qlmのニオツタは第1の定電位点である正の電圧源+
v1に接続されている。また、第2のカレントさシー回
路CM、は第1、第2ONPN )ランジスタQss
+ Qsmによりて構成され、Q、。
v1に接続されている。また、第2のカレントさシー回
路CM、は第1、第2ONPN )ランジスタQss
+ Qsmによりて構成され、Q、。
のコレクタおよびベースは第2の抵抗r1の他端に接続
され、Qssのコレクタは端子T、に接続され、(hx
e Qm*のエミッタ線第1の定電位点より低電位の
第2の定電位点である負の電圧源−VaK*続されてい
る。
され、Qssのコレクタは端子T、に接続され、(hx
e Qm*のエミッタ線第1の定電位点より低電位の
第2の定電位点である負の電圧源−VaK*続されてい
る。
この揚台、第1、第2のカレントミラー回路CM 1
+ CM sの電流増幅率α1 、α鵞はいずれもは
は1となるから、出力電流iは となる。
+ CM sの電流増幅率α1 、α鵞はいずれもは
は1となるから、出力電流iは となる。
このようにjll、第2のカレントミラー回路CM @
e CM sを各々PNP )ランジスタ、NPN
トランジスタで構成すれに1両者の熱的なバランスを保
つことによって、に)式におけるx3の項は温度ドリフ
トの影替を受けなくなり、よシ一層(の誤差を少々くす
ることができる。
e CM sを各々PNP )ランジスタ、NPN
トランジスタで構成すれに1両者の熱的なバランスを保
つことによって、に)式におけるx3の項は温度ドリフ
トの影替を受けなくなり、よシ一層(の誤差を少々くす
ることができる。
・
なお、以上の説明では入力端子対1.2間に印加される
入力電圧信号真に対して二乗演算を行なったが、端子1
と第1、第2の抵抗rl mr3の一端との間に直流
分阻止用のコンデンサCを介在させることによって、入
力電圧信号!の交流成分に対してのみの二乗演算を行な
うことも可能である。この場合、jI&1、第2の抵抗
r1grgを流れる直流I 、1 は共通となrl
r2 り1 となる、従って、輸11 ’N2社 とな9、出力端k(。は (冨、 (Irt )(Ir、” )
・・・(ロ)SNIS rl
r2となる。ここで1=r3とすれに 1 (〜25)・−・・) ・・・(ト)rl”sH
32 となって、や紘シ対称2次関数となる。
入力電圧信号真に対して二乗演算を行なったが、端子1
と第1、第2の抵抗rl mr3の一端との間に直流
分阻止用のコンデンサCを介在させることによって、入
力電圧信号!の交流成分に対してのみの二乗演算を行な
うことも可能である。この場合、jI&1、第2の抵抗
r1grgを流れる直流I 、1 は共通となrl
r2 り1 となる、従って、輸11 ’N2社 とな9、出力端k(。は (冨、 (Irt )(Ir、” )
・・・(ロ)SNIS rl
r2となる。ここで1=r3とすれに 1 (〜25)・−・・) ・・・(ト)rl”sH
32 となって、や紘シ対称2次関数となる。
第S図にこの発明をRM8検波回路に応用した例を示す
、入力端子101に与えられる入力信号は、二乗演算回
路102および積分器103を通して二乗平均がとられ
る。積分器103は単なるCR積分型のものでもよい。
、入力端子101に与えられる入力信号は、二乗演算回
路102および積分器103を通して二乗平均がとられ
る。積分器103は単なるCR積分型のものでもよい。
積分器103の出力社、演算増幅器104とその帰還路
に設けられた二乗演算回路106からなる平方器により
てIA乗機がとられる。これによりて出力端子106に
入力信号の1M8 (Root M@an13qnar
・)値が得られる。
に設けられた二乗演算回路106からなる平方器により
てIA乗機がとられる。これによりて出力端子106に
入力信号の1M8 (Root M@an13qnar
・)値が得られる。
こ゛めような回路において、二乗演算回路102゜10
6にこの発明のアナログ二乗演算回路を用いれば、回路
全体を簡単に構成することができる。
6にこの発明のアナログ二乗演算回路を用いれば、回路
全体を簡単に構成することができる。
以上説明したように、この発明によれば1象限電流乗算
器に若干の回路を付加するととKよって、四象限乗算器
を用いた従来の構成に比べ大幅に簡略化された経済的な
構成のアナログ二乗演算回路が得られる。また、この発
明によるアナログ二乗演算回路は本質的に出力の誤差が
少なく、高安定、高精度な二乗演算が可能である。
器に若干の回路を付加するととKよって、四象限乗算器
を用いた従来の構成に比べ大幅に簡略化された経済的な
構成のアナログ二乗演算回路が得られる。また、この発
明によるアナログ二乗演算回路は本質的に出力の誤差が
少なく、高安定、高精度な二乗演算が可能である。
第1口拡この発明に係るアナログ二乗演算回路の基本構
成を示す図、第2図は1象限電流乗算器の概念図、第3
図は1象限電流乗算器の具体的構成例を示す図、第4論
はこの発明の実施例を示す図、第5図はこの発明の応用
例としてのRM8検波回路を示す図である。 1・・・入力端子、3・・・出力端子、10・・・1象
限電流乗算器、11・・・弗1の電圧−電流変換器、1
2・・・第2の電圧−を派変換器、III・・・定電流
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第2図 IN3 182 第3Ii ◆Vcc
成を示す図、第2図は1象限電流乗算器の概念図、第3
図は1象限電流乗算器の具体的構成例を示す図、第4論
はこの発明の実施例を示す図、第5図はこの発明の応用
例としてのRM8検波回路を示す図である。 1・・・入力端子、3・・・出力端子、10・・・1象
限電流乗算器、11・・・弗1の電圧−電流変換器、1
2・・・第2の電圧−を派変換器、III・・・定電流
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第2図 IN3 182 第3Ii ◆Vcc
Claims (3)
- (1)′第1の電流入力端子に流入する電流値と第2の
電泳入力端子より流出する電流値との積に比例した電流
値を出力端子に得る1象限電流乗算器と、入力電圧信号
を直−的結合によ〕電圧−電流変換した電流信号と正の
同一バイアス電流とを上記電流信号を互いに逆極性にし
て加算したwll、第2の電流信号を得る第1、篤2の
電圧−電流変換器とを備え、前記纂11第゛2?電流信
号を前記乗算lBの第1、纂2の電流入力端子に結合し
て、前記乗算器の出力端子に前記入力電圧信号の対称2
次閾数OaS力電流信号を得るアナログ二乗演算回路で
ありて、前記第1の電圧−電流変換器は前記入力電圧信
号が印加される入力端子対の一方の端子、に一端が接続
された第1の抵抗と、この籐1の抵抗O他端に入力端が
接続され出力端が前記乗算器の第1の電流入力端子に接
続され次第1のカレントミラー回路とから構成され、前
記亀2の電圧一覧流変換器社前記入力端子対の一方の入
力端子に一端が接続された第2の抵抗と、この第2の抵
抗の他端に入力端が接続され出力端が前記乗算器の第2
の電流入力端子に接続された第2のカレントミラー回路
とから構成され、さらに前記第1 、#j 2のカレン
トミラー回路の各入力端の電位は前記入力端対の他方の
部子に対して対称電位に保たれていることを特徴とする
アナログ二乗演算回路。 - (2)第1のカレントミラー回路は、コレクタおよびベ
ースがjllの抵抗の他端に共通接続されエイツタが第
1の定電位点に接続された第1のPNP )ランジスタ
と、この第1のpNP ) ?ンジスタとベースどうし
か結合され工建ツタが第1の定電位、点に接続されコレ
クタが1象限電流乗算器の第1の電流入力端子に接続さ
れた第2のPNP )ランジスタとから構成され、#2
のカ″)″2二〇′は・* V / fi > I U
4 = xゝ第2の抵抗の他端に共通接続されエミッ
タが前記第1の定電位点より低電位の纂2の定電位点に
接続された弗1のNPN )ツンジスタと、この第1の
NPN )ランジスタとベースどうしが結合されエンツ
タが諮2の定電位点に接続されコレクタが1象限電流乗
算器の纂2の電流入力端子に接続された第2ONPN
)ランジスタとから構成されることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のアナログ二乗演算回路。 - (3)第1、第2の抵抗の一端れコンデンサを介して入
力端子対の一方の端子に接続されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のアナログ、二乗演算回路
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12975281A JPS6027061B2 (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | アナログ二乗演算回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12975281A JPS6027061B2 (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | アナログ二乗演算回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5831474A true JPS5831474A (ja) | 1983-02-24 |
| JPS6027061B2 JPS6027061B2 (ja) | 1985-06-27 |
Family
ID=15017316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12975281A Expired JPS6027061B2 (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | アナログ二乗演算回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027061B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6128497A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-08 | Masao Kanazawa | 水中・水底への空気注入装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393472U (ja) * | 1990-01-16 | 1991-09-24 |
-
1981
- 1981-08-19 JP JP12975281A patent/JPS6027061B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6128497A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-08 | Masao Kanazawa | 水中・水底への空気注入装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027061B2 (ja) | 1985-06-27 |
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