JPS5831474A - アナログ二乗演算回路 - Google Patents

アナログ二乗演算回路

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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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JP12975281A
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Kaiji Ono
大野 開司
Kenjiro Endo
遠藤 謙二郎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor
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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】 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 。
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)
 。
(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。
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。
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 。
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。
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 。
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。
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(。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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)。
(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。
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 。
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、。
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、。
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。
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。
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。
・ 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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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
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JPS6128497A (ja) * 1984-07-20 1986-02-08 Masao Kanazawa 水中・水底への空気注入装置

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JPS6128497A (ja) * 1984-07-20 1986-02-08 Masao Kanazawa 水中・水底への空気注入装置

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