JPS6024712A

JPS6024712A - 電圧電流変換器

Info

Publication number: JPS6024712A
Application number: JP58132620A
Authority: JP
Inventors: Takashi Makino; 牧野　敬; Masato Tanabe; 正人田辺; Juichi Hitomi; 寿一人見
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-02-07

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】〔発明の技術分野〕この発明は電圧電流変換器に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

第１図は従来の電圧電流変換器であシ、集積回路に組み
込まれるものである。この変換器は、トランジスタＱ１
〜Ｑ４、定電流源１１．１２゜１３、抵抗Ｒ１，Ｒ２、
Ｒ３、Ｒ３により構成されている。

トランジスタＱ１のベースには、入力電圧Ｖｉｎが力え
られる。トランジスタＱ２のベースには基準電圧Ｖｒｅ
ｆが与えられる。電流源１１゜１２．１３にはそれぞれ
電流＋１．ｉｌ＋ｉ２が流れるように設定されている。

この回路において、トランジスタＱｌ　、Ｑ２は常にオ
ン状態であるから、トランジスタＱ３゜Ｑ４のベース電
位はそれぞれＶｉｎ−Ｖｊ　、　Ｖｒｅｆ−Ｖｊとなる
。入力電圧Ｖｉｎは、電流に変換されるのであるが、そ
の変換電流は、トランジスタＱ３のコレクタにあられれ
、この電流（Ｉｏｕｔ　）を必要とする次段回路１４に
入力される。

ここで、電流Ｉｏｕｔは、次のような条件のとき、それ
ぞれ異ったｒ直となる。

（１）　Ｖｉｎ≦Ｖｒｅｆ　−２Ｒ３Ｘ　ｉ２のときＩ
ｏｕｔ＝Ｏ・・・■ （２）　Ｖｒｅｆ−２Ｒ３Ｘｉ２（Ｖｉｎ（Ｖｒｅｆ＋
２Ｒ３Ｘｉ２のとき、（，３）　Ｖｒｅｆ　＋　２Ｒ３Ｘ　ｉ２≦ｖｉｎのと
き　Ｉｏｕｔ　＝＝　２　Ｘ　ｉ２　・・・■上記の結
果ヲマとめて特性図にしたものが第２図であり、入力電
圧Ｖｉｎに対する出力電流Ｉｏｕｔを示している。

第１図の回路において、出力電流Ｉｏｕｔを必要とする
次段回路１４は、トランジスタＱ３のコレクタに接続さ
れる。このだめ、次段回路１４としそは、低電圧化回路
全使用できない。

そこで、低電圧化するために、第３図に示すように、ト
ランジスタＱ５　、Ｑ６　、Ｑ７　、Ｑ８、抵抗Ｒ４〜
Ｒ７で構成されるカレントミラー回路を付加すると、低
電圧化が可能である。しかしこの場合の電流は、第２図
で示した特性を得るのであるから、トランジスタＱ３の
コレクタの電流が伝達されることになる。しかし、■（
Ｒ３は抵抗匝ヲもあられすものとする）で決定される感
度（第２図の特性線の傾き）が小さい時、入力電圧Ｖｉ
ｎｆｆ：大きくしていくと、トランジスタＱ３のベース
電圧も大きくなる。−１，だトランジスタＱ３のコレク
タ電流も大きくなるためトランジスタＱ５のベース電圧
は低くなる。

そのため、トランジスタＱ３のベース電圧とトランジス
タＱ５のベース電圧との差が小さくなシ、低電圧化する
と、ダイナミックレンジを広くとれないという欠点が生
じる。

そこで、低電圧化してもダイナミックレンジを広くとれ
る電圧電流変換器として第４図に示すものが考えられる
。第４図の変換器は、比較回路部にｐｎｐ　トランジス
タＱ９　、ＱＩ　Ｏ’に用いている。第１図、第３図の
回路に対応する部２分には、同一符号を付して説明は省
略する。この変換器の場合、出力電流は、トランジスタ
ＱＩＯのコレクタにあられれ、トランジスタＱｌｌ。

ＱＩ２、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２によるカレントミラー回路
を介して次段回路１４に流れ込む。この回路は、トラン
ジスタＱＩＯのベース電位が一定に保持されるため、入
力電圧Ｖｉｎ’に大きくしていっても、トランジスタＱ
ＩＯのベース電圧と、トランジスタＱｌｌのベース電圧
の差、すなわちダイナミックレンジを広くとることがで
きる。ここで出力電流Ｉｏｕｔ　ｆ計算すると、■式か
らとなる。電流源１２がＶｃｃ−ｎＶｊに依存している
と、■式より出力電流ＩｏｕｔもＶｃｃ　−ｎＶｊに依
存する。このため、この回路によると、温度が変化する
と安定した出力電流Ｉｏｕｔが得られないという問題が
ある。

〔発明の目的〕

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、低電圧
化に良好であシ、広いダイナミックレンジを有しかつ温
度変化に対しても安定した出力電流を得る電圧電流変換
器を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明では、上記目的を達成するだめに、第１、第２
のトランジスタによシ差動増幅器を形成し、この差動増
幅器に電流を供給するだめの第３のトランジスタが第４
のトランジスタとともにカレントミラー回路を構成する
ようにし、第４のトランジスタのコレクタ側の電位と一
定の関係にある電位が前記第２のトラン・ゾスタのペー
スに基準電圧として与えられ、前記第１のトランジスタ
のペースに入力電圧を与えるものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を図面を参照して敗明する。

第５図において、トランジスタＱ２０　、Ｑ２］は対称
的に構成され、各々のコレクタは電源端子２１に接続さ
れ、エミッタはそれぞれ抵抗・Ｒ２０、Ｒ２１’Ｔｈ介
して接地端子２２に接続される。トランジスタＱ２０の
ペースには入力電圧Ｖｉｎカ４見られ、トランジスタＱ
２１のベースニは基準電圧Ｖｒｅｆが与えられる。

トランジスタＱ２０　、Ｑ２１のエミッタには、それ。

それｐｎｐ　トランジスタＱ２２　、Ｑ２３のぺ一ヌが
接続される。このトランジスタＱ２２．Ｑ２３のエミッ
タは、それぞれ抵抗Ｒ２５’、Ｒ２６を介してトランジ
スタＱ２４のコレクタに接続される。

このトランジスタＱ２４のエミッタは、抵抗Ｒ２４を介
して電源端子２ノに接続され、ベースは、このトランジ
スタＱ２４とカレントミラー構成をなすトランジスタＱ
２５のベース及びコレクタに接続される。

トランジスタＱ２５のエミッタは、抵抗Ｒ２２を介して
電源端子２ノに接続され、コレクタは、トランジスタＱ
２１のペースに接続されるとともに、抵抗Ｒ２，Ｊ−介
して接地端子２２に接続される。

次に、トランジスタＱ２３のコレクタには、トランジス
タＱ２６のコレクタが接続される。このトランジスタＱ
２６は、トランジスタＱ２７とともにカレントミラー回
路音形成している。即ち、トランジスタＱ２６のコレク
タペース間は短絡され、エミッタは抵抗Ｒ２７′ｆ：介
して接地端子２２に接続される。そしてトランジスタＱ
２６のベースにトランジスタＱ２７のペースが接続され
る。

このトランジスタＱ２７のエミッタは、抵抗Ｒ２８を介
して接地端子２２に接続され、コレクタは、次段回路２
３に接続される。

この発明の一実施例は上記の如く構成される。

ここで抵抗Ｒ２０、Ｒ２１は電流源であっても良い。

トランジスタＱ２５のコレクタ電流１２５ｆ求。

めると、となる。

ここで抵抗Ｒ２２、Ｒ２４の（ｆＷｋ等しくすると、ト
ランジスタＱ２４のコレクタ電流ｔ２４は、ｉ２４−１
２５　・・・■ となシ、抵抗Ｒ２５、Ｒ２６を等しくすると、トランジ
スタＱ２６のコレクタ電流ｉ２６は、となる。また、基
準電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ　＝ｉ２５　・Ｒ２３’・・■であるから、出
力電流Ｉｏｕｔは、・・・■ となる。

よって、Ｒ２３＝Ｒ２５とすることによシ、出力電流Ｉ
ｏｕｔは１とｆ（’ｆ）　、’Ｖｃｃ−Ｖｊという項を含まなくな
る。したがって、温度が変化しても出力電流Ｉｏｕｔは
安定でちる。

第６図はこの発明の他の実施例である。第５図の構成に
対応する部分は、同一符号を付して説明は省略するが、
この回路では、トランジスタＱ２５のベースコレクタに
トラン・クヌタＱ３１のエミッタベースを接続し、トラ
ンジスタＱ２４Ｑ２５　、Ｑ３１によってカレントミラ
ー回路”ｆｃ　＃４１成している。トランジスタＱ２５
のコレクタは、抵抗Ｒ３１ｅ介してトランジスタＱ２１
のペースに接続される。このように構成することによっ
て、トランジスタＱ２４　、Ｑ２５のベース電流力よ更
に安定になるように補償される。他の動作は、第５図に
示した回路と同じである。

第７図はこの発明の更に他の実施例である。

この実施例の場合、トランジスタＱ２２　、Ｑ２３の各
エミッタにそれぞれトラン・ゾスタＱ３２．Ｑ３３のコ
レクタを接続し、かつこの間を抵抗Ｒ３４によって接続
している。トランジスタＱ３２　、　Ｑ３３のエミッタ
は、それぞれ抵抗Ｒ３２Ｐ、Ｒ３３を介〜して電源端子
２１に接続される。またトランジスタＱ３２．Ｑ３３．
Ｑ２５のペースは共通接続される。その他の構成は、第
６図に示した回路と同じであるから同一符号を付して説
明は省略する。

この回路の場合、抵抗Ｒ２２，Ｒ３２，Ｒ３３の値を等
しく　（Ｒ２２＝Ｒ３２＝Ｒ３３）すると、出方電流Ｉ
ｏｕｔは、トする。但し、１２５はトランジスタ。２５のコレクタ
電流であシ、抵抗Ｒ２７とＲ２８は等しいものとする。

よって、抵抗Ｒ２３とＲ３４′ｆ：等しくすると、出力
電流は温度依存性を持たない。

この発明は上記実施例に限定されるものではない。差動
増幅器を構成するトランジスタの極性は、上記実施例と
は逆極性のものでもよい。

即ち、第８図に示すように、トランジスタ。３５゜Ｑ３
６はｎｐｎ　）ラッジスタであシ、エミッタ抵抗Ｒ３５
、Ｒ，３６を有する。トランジスタＱ３７は、トランジ
スタＱ３５　、Ｑ３６で構成される差動増幅器に電流を
供給するものである。そして、このトランジスタＱ３７
は、トランジスタＱ３８とともにカレントミラー回路を
形成している。トランジスタＱ３７　、Ｑ３８のエミッ
タは、それぞれ抵抗Ｒ３７、Ｒ３８’ｅ介して接地端子
２２に接続される。

〔発明の効果〕

上記したようにこの発明によると、低電圧化に向き、広
いダイナミックレンジを有し、とくに温度変化に対して
も、基準電圧発生部と、比較回路（差動増幅器）の電流
供給トランジスタとがカレントミラー関係となることに
よって出力電流に対して電流供給トランジスタに流れる
電流が関係しなくなシ、出力電流が温度変化に影響され
ないようにした電圧電流変換器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電圧電流変換器を示す回路図、第２図は
電圧電流変換特性を示す図、第３図、第４図はそれぞれ
従来考えられる電圧電流変換器を示す回路図、第５図は
この発明の一実施例を示す回路図、第６図、第７図、第
８図はそれぞれ他の実施例を示す回路図である。Ｑ、２０〜Ｑ２．８　、Ｑ３１　、　Ｑ３．２　、　Ｑ
３３・・・トランジスタ、Ｒ２０〜Ｒ２８・・・抵抗、
２３・・・次段回路。

Claims

【特許請求の範囲】

それぞれエミッタ抵抗を備えた第１、第２のトランジス
タで形成される差動増幅器と、この差動増幅器に電流を
供給する第３のトランジスタと、この第３のトランジス
タとともにカレントミラー回路を形成する第４のトラン
ジスタと、前記第１のトランジスタのベースに入力端子
を与える手段と、前記第２のトランジスタのベースに前
記第４のトランジスタのコレクタ電位と一定の電位差を
もって基準電圧を与える手段とを具備し、前記第１若し
くは第２のトランジスタのコレクタから電流をとシだす
ようにしたこと全特徴とする電圧電流変換器。