JPS62149207A - 電流変換回路 - Google Patents
電流変換回路Info
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- JPS62149207A JPS62149207A JP60289155A JP28915585A JPS62149207A JP S62149207 A JPS62149207 A JP S62149207A JP 60289155 A JP60289155 A JP 60289155A JP 28915585 A JP28915585 A JP 28915585A JP S62149207 A JPS62149207 A JP S62149207A
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は電流変換回路に関し2%に半導体集積回路化(
IC化)が容易で、増幅回路等に用いて適するものであ
る。
IC化)が容易で、増幅回路等に用いて適するものであ
る。
従来の電流変換形の増幅回路の一例を第14図に示す。
第14図にあって、トランジスタQl、Q2はそれぞれ
ペースに基準バイアス電圧源VBIからの電圧が供給さ
れ、エミッタが差動アンプを構成するトランジスタQ3
.Q4のペースに接続されている。各トランジスタQl
、Q2のコレクタは電圧源Vccに接続され、トランジ
スタQ3.Q40ペースには入力端子PI、P2つ″−
接続されており、Q3.Q4のエミッタは共通に接読し
、定電流源ISIを介して基準電位点(アース)K接続
されている。そしてトランジスタQ3.Q4のコレクタ
は出力端子P3゜P4につながっている。
ペースに基準バイアス電圧源VBIからの電圧が供給さ
れ、エミッタが差動アンプを構成するトランジスタQ3
.Q4のペースに接続されている。各トランジスタQl
、Q2のコレクタは電圧源Vccに接続され、トランジ
スタQ3.Q40ペースには入力端子PI、P2つ″−
接続されており、Q3.Q4のエミッタは共通に接読し
、定電流源ISIを介して基準電位点(アース)K接続
されている。そしてトランジスタQ3.Q4のコレクタ
は出力端子P3゜P4につながっている。
この第14図の回路における入・出力の関係を求めてみ
るに1図より次の式が成立する。
るに1図より次の式が成立する。
VB]−4F〕−Vy4=VB1−VF2−VF3
−・(1)ヨー)テVFx+VF4=Vn2+VF3・
−(2)(ただしVFI〜VF4はトランジスタQ1〜
Q4のペース・エミッタ間電圧である。)トランジスタ
のペース・エミッタ接合(ダイオードも含む)は次式で
与えられることが周知である。
−・(1)ヨー)テVFx+VF4=Vn2+VF3・
−(2)(ただしVFI〜VF4はトランジスタQ1〜
Q4のペース・エミッタ間電圧である。)トランジスタ
のペース・エミッタ接合(ダイオードも含む)は次式で
与えられることが周知である。
T In
・・・・ (3)
VF=下“t
ただしKはボルツマン定数、Tは絶対温度。
Tは電子の電荷、Inはトランジスタのエミッタ電流(
実質的にコレクタ電流)、Isはトランジスタの飽和電
流である。
実質的にコレクタ電流)、Isはトランジスタの飽和電
流である。
第14図の回路を半導体基板上に構成するものとすれば
トランジスタQ1〜Q4は実質的に同一特性にすること
ができるから、各トランジスタの工8を等しいとおき、
各トランジスタのエミッタ電流あるいはコレクタ電流を
II〜I4.入・出力端子P1〜P4を流れる電流をI
p1〜IP4とすると。
トランジスタQ1〜Q4は実質的に同一特性にすること
ができるから、各トランジスタの工8を等しいとおき、
各トランジスタのエミッタ電流あるいはコレクタ電流を
II〜I4.入・出力端子P1〜P4を流れる電流をI
p1〜IP4とすると。
■ユ=IP]、l2=IP2.l3=IP3.l4=I
P4であり。
P4であり。
(3)式を(2)式に代入すると。
IP]・IP4=IP2・IF5 ・
・・・ (4)が成立する。また電流源I s ]−の
電流値は。
・・・ (4)が成立する。また電流源I s ]−の
電流値は。
l51=IP3−4−IF5 ・・・
・ (5)であり、 (4)、 (5)式よりとな
る。
・ (5)であり、 (4)、 (5)式よりとな
る。
・ こうして出力端子には入力信号に応答した出力信号
が得られる。
が得られる。
前述の(6)式から分ることは、IpコまたはIF5を
入力信号とするとIF5は線形の出力関数にならず、′
電流変換形のメリットはあるものの非線形変換のために
線形な変換ができない欠点をもつ。また、増幅、減衰等
の変換係数の設定に自由度がなく、その応用性が狭いも
のであった。
入力信号とするとIF5は線形の出力関数にならず、′
電流変換形のメリットはあるものの非線形変換のために
線形な変換ができない欠点をもつ。また、増幅、減衰等
の変換係数の設定に自由度がなく、その応用性が狭いも
のであった。
本発明は線形変換や、非線形変換ができ、また掛算、硼
n9べき乗等の関数変換にも応用でき、変換係数の自由
度を増した電流変換回路を提供することを目的とする。
n9べき乗等の関数変換にも応用でき、変換係数の自由
度を増した電流変換回路を提供することを目的とする。
本発明はエミッタを共通に基準電流端子に接続した第1
.第2のトランジスタを含んで成る差動アンプと。
.第2のトランジスタを含んで成る差動アンプと。
トランジスタのペース−エミッタ接合もしくはこのペー
ス・エミッタ接合特性と同等のダイオード接合によるm
個(m≧1)の半導体接合を有し2m〉1の場合はそれ
らを直列に接続して成る第1.第2の接合回路であって
、少なくとも各初段はトランジスタのペース・エミッタ
接合で成り、それら初段のトランジスタのペースをバイ
アス電源に接続し、各終段の出力端をそれぞれ前記第1
.第2のトランジスタのペースに接続したものと。
ス・エミッタ接合特性と同等のダイオード接合によるm
個(m≧1)の半導体接合を有し2m〉1の場合はそれ
らを直列に接続して成る第1.第2の接合回路であって
、少なくとも各初段はトランジスタのペース・エミッタ
接合で成り、それら初段のトランジスタのペースをバイ
アス電源に接続し、各終段の出力端をそれぞれ前記第1
.第2のトランジスタのペースに接続したものと。
前記第1のトランジスタのコレクタを前記第2の接合回
路のうちの1つの半導体接合の出力端に接続する手段と
。
路のうちの1つの半導体接合の出力端に接続する手段と
。
ペースを前記バイアス電源に接続し、エミッタを前記第
2のトランジスタのコレクタに接続した第3のトランジ
スタと。
2のトランジスタのコレクタに接続した第3のトランジ
スタと。
前記第1.第2の接合回路の少なくとも1つの段の半導
体接合の出力端に接続された入力電流供給手段と。
体接合の出力端に接続された入力電流供給手段と。
前記第1のトランジスタのコレクタもしくは第3のトラ
ンジスタのコレクタの少なくとも一方につなり−る線路
から出力を取出す手段とを具備して成る電流変換回路で
ある。
ンジスタのコレクタの少なくとも一方につなり−る線路
から出力を取出す手段とを具備して成る電流変換回路で
ある。
本発明の回路について図面を参照して説明する。尚、説
明に先立ち1文中で用いる各記号を次の通り定義する。
明に先立ち1文中で用いる各記号を次の通り定義する。
nを一連の番号を示す添字として
Qn:)ランジスタ。
Dn:ダイオード又はダイオード構成したトランジスタ
。
。
Rn:抵抗及び抵抗値。
Cn:コンデンサ及び容量値。
Pn:端子。
Vcc:電源及び電圧値。
VB口:バイアス電源及びバイアス電圧値。
VF:)ランジスタのペース・エミッタ間の接合及び接
合電圧。
合電圧。
Vpn:QnのVFの値、又、Dnの両端の電圧値。
In:Qnのエミッタ電流又はコレクタ電流(電流増幅
率が充分大きく実質的に両 者は等しくおける)またはDnに流れ るダイオード電流と、これらの電流値。
率が充分大きく実質的に両 者は等しくおける)またはDnに流れ るダイオード電流と、これらの電流値。
IPn :Pnを経由して流れる電流と電流値。
ISn:Inを特圧電流源として用いたときの定電流源
及び定電流源値。
及び定電流源値。
Ion:Inを直流分と交流分に分けたときの直流成分
及び直流値。
及び直流値。
ΔIn:Inを直流分と交流分に分けたときの交流成分
及び交流値。
及び交流値。
β:電流増幅率
第1図は本発明の基本構成を示すもので2m段(m≧1
)のトランジスタQa1・・・・Q a mおよびQb
l・・・・Qbmは接合回路Fa、Fbを成し、初段の
トランジスタQal、Qblのペースにはバイアス電源
VBIからバイアス電圧が供給されている。これらトラ
ンジスタQa xtQblのエミッタは次段のトランジ
スタのペースに接続され、順次同様に各段のトランジス
タはペースが前段のエミッタに、エミッタが後段のペー
スに接続され、終段トランジスタQ a m。
)のトランジスタQa1・・・・Q a mおよびQb
l・・・・Qbmは接合回路Fa、Fbを成し、初段の
トランジスタQal、Qblのペースにはバイアス電源
VBIからバイアス電圧が供給されている。これらトラ
ンジスタQa xtQblのエミッタは次段のトランジ
スタのペースに接続され、順次同様に各段のトランジス
タはペースが前段のエミッタに、エミッタが後段のペー
スに接続され、終段トランジスタQ a m。
Qbmのエミッタ即ち接合回路Fa、Fbの出力端は差
動アンプを構成するトランジスタQy。
動アンプを構成するトランジスタQy。
Qxのペースにそれぞれ接合されている。
Qax・−・・QamおよびQ b 1.−= Qb
(m−1)のコレクタは電圧源Vccに接続され+Q”
のコレクタはトランジスタリフのエミッタに接続され、
Q7のコレクタは出力端子Pxに接続され、またQ b
mのコレクタは出力端子PYに接続されている。セし
てQyのコレクタは接合回路Fbのトランジスタのエミ
ッタ(Qbmのエミッタ)に接続されている。尚、Q7
のペースはバイアス電源vB〕に接続されている。
(m−1)のコレクタは電圧源Vccに接続され+Q”
のコレクタはトランジスタリフのエミッタに接続され、
Q7のコレクタは出力端子Pxに接続され、またQ b
mのコレクタは出力端子PYに接続されている。セし
てQyのコレクタは接合回路Fbのトランジスタのエミ
ッタ(Qbmのエミッタ)に接続されている。尚、Q7
のペースはバイアス電源vB〕に接続されている。
また端子Pal・・・・Pam、Pbl・・・・Pbm
は各トランジスタQal・・・・Qam、Qhl・・・
・Q b mのエミッタに接続した電流供給端子であり
、端子POはQx、Qyの共通エミッタに接続した電流
供給端子である。
は各トランジスタQal・・・・Qam、Qhl・・・
・Q b mのエミッタに接続した電流供給端子であり
、端子POはQx、Qyの共通エミッタに接続した電流
供給端子である。
第1図の回路を同一の半導体チップに構成すると各トラ
ンジスタは近似した特性に作ることができるから各トラ
ンジスタに(3)式が適用できる。
ンジスタは近似した特性に作ることができるから各トラ
ンジスタに(3)式が適用できる。
第1図から次の各条件式が成立する。ただしトランジス
タQ7の存在については便宜上者えず、また各トランジ
スタのβは大きく、トランジスタのベース電流が無視で
きるものとする。
タQ7の存在については便宜上者えず、また各トランジ
スタのβは大きく、トランジスタのベース電流が無視で
きるものとする。
またここで端子Pbmには電流供給がないものとする。
VB 1−(VFal−)−=+VFam) 二V’F
Y=vBl−(VF’b1+−+VFbm)−VTPx
・・・・ (8) (8)式を整理すると。
Y=vBl−(VF’b1+−+VFbm)−VTPx
・・・・ (8) (8)式を整理すると。
VFal+・ +VFam+vFY=VFbコ十−・+
VFbrn+Vyx −−−−(9)(9)式を(
3)式に代入すると次のようKなる。
VFbrn+Vyx −−−−(9)(9)式を(
3)式に代入すると次のようKなる。
Ial*−・−*IamsIY=I))la−・−*I
bmaIX ・(10)(7)式と(10)式を用いる
と。
bmaIX ・(10)(7)式と(10)式を用いる
と。
Ib]−・−Ib(m−1) Ipb]−・−Ipb
(m−1) (11)Ipy=Ipo−Ipx
−(12)(+1)、 (12)式は互に逆
相の関係にあって一般の差動アンプの差動出力として利
用することができる。
(m−1) (11)Ipy=Ipo−Ipx
−(12)(+1)、 (12)式は互に逆
相の関係にあって一般の差動アンプの差動出力として利
用することができる。
(11)式において右辺の端子電流の項を入力電流(入
力信号)と固定電流(バイアス)のいずれかに選択する
ことによって種々の電流変換関数を容易につくることが
できる。
力信号)と固定電流(バイアス)のいずれかに選択する
ことによって種々の電流変換関数を容易につくることが
できる。
(A)〜(F) Kその例を述べる。
(A)1分子の項の1つが入力(例えばlPa1)のと
き lPh1・・・・IPb(rr?−1)・・・・(13
) これは線形な電流変換関数である。Kl〉1ならP12
1蕩回路、Q(Kl(1なら減衰回路。
き lPh1・・・・IPb(rr?−1)・・・・(13
) これは線形な電流変換関数である。Kl〉1ならP12
1蕩回路、Q(Kl(1なら減衰回路。
K1=1なら1:1の電流変換回路となる。
(B)1分子の項の2つ以上が入力(例えばlPa1.
lPa2)のとき Ipbx *−・・IPb(m−1) ・・・・(14) これは掛算(積)の関数であり、に2=1なら完全な積
の出力となる。
lPa2)のとき Ipbx *−・・IPb(m−1) ・・・・(14) これは掛算(積)の関数であり、に2=1なら完全な積
の出力となる。
(C)9分子の項の1つと分母の項の1つが人力(例え
ばIpal、Iph])のとき これは、湧葦(商)の関数であり、に3=1のとき完全
な商の出力となる。
ばIpal、Iph])のとき これは、湧葦(商)の関数であり、に3=1のとき完全
な商の出力となる。
(B)、(C)はまた1つの入力を入力信号、他の入力
を利得制御信号として用いる応用ができる。
を利得制御信号として用いる応用ができる。
一般に分子・分母に入力信号の項な含めば、 Ixは積
と商の組み合せた14数をつくることが出来る。例えば
論理回路に用いて、 IPan、 lPbnがゝゝ0
#□1#の入力信号とすればIPan人力に対してはA
ND回路、lPbn入力に対してはNANDAND回路
用いることができる。
と商の組み合せた14数をつくることが出来る。例えば
論理回路に用いて、 IPan、 lPbnがゝゝ0
#□1#の入力信号とすればIPan人力に対してはA
ND回路、lPbn入力に対してはNANDAND回路
用いることができる。
(D)2分子の項がn I IIIの入力でありかつn
1個の入力が等しく(例えばIpax=Ipa2=・・
・・=IPanx入分母の項に02個の入力がありかつ
n2個の入力が等しい(例えばIpb1=Ipb2=−
・−・==IPbn2) とき・・・・(16) これはべき関数である。もしIpa]=Ipb]ならI
x=に4(Ipal)n1n2 −・−・(
17)nl)n2なら(nl−n2)乗の変換関数、n
l(n2なら(n2−nl)乗の変換関数の逆数関数と
なる。
1個の入力が等しく(例えばIpax=Ipa2=・・
・・=IPanx入分母の項に02個の入力がありかつ
n2個の入力が等しい(例えばIpb1=Ipb2=−
・−・==IPbn2) とき・・・・(16) これはべき関数である。もしIpa]=Ipb]ならI
x=に4(Ipal)n1n2 −・−・(
17)nl)n2なら(nl−n2)乗の変換関数、n
l(n2なら(n2−nl)乗の変換関数の逆数関数と
なる。
(E)、(D)において分子のみ入力とすれば(n2=
0に相当) IPbl・・・・・・・・・・・・Ipbmこれはn1
乗の変換関数となる。
0に相当) IPbl・・・・・・・・・・・・Ipbmこれはn1
乗の変換関数となる。
(F) 、 (D) において分母のみに入力とすれ
ば(nx=oに相当) ・・・・(19) これはり2乗の逆数変換関数となる。
ば(nx=oに相当) ・・・・(19) これはり2乗の逆数変換関数となる。
以上のように2図は種々の変換関数を簡単につ(ること
ができる。
ができる。
このような特性を得ることのできる第1図において(1
1)式のような関数を得るにはIyに比例した電流がF
bの接合の1つ(で流れるようにすることである。これ
はQyのコレクタをqbx〜Q b mの中のいずれか
1つのエミッタに接続し接続されたトランジスタの接合
電圧はIYに比例する電流つ(流れる構成である。また
逆にIxに比例した電流がQ a l〜Q a mの中
のトラン置することによりrQ7とQb]のエミッタ電
位が等しくなり、言いかえればQx、Qyのコレクタ電
位が等しいのでQX、QYのコレクタ・エミッタ間電位
が等しくなってアーリー効果による影響をなくすことが
でき、 IPXとIPYの対象性が良い特性を得るこ
とができる。
1)式のような関数を得るにはIyに比例した電流がF
bの接合の1つ(で流れるようにすることである。これ
はQyのコレクタをqbx〜Q b mの中のいずれか
1つのエミッタに接続し接続されたトランジスタの接合
電圧はIYに比例する電流つ(流れる構成である。また
逆にIxに比例した電流がQ a l〜Q a mの中
のトラン置することによりrQ7とQb]のエミッタ電
位が等しくなり、言いかえればQx、Qyのコレクタ電
位が等しいのでQX、QYのコレクタ・エミッタ間電位
が等しくなってアーリー効果による影響をなくすことが
でき、 IPXとIPYの対象性が良い特性を得るこ
とができる。
また接合回路Fa、Fbについて第1図はNPN形トラ
ンジスタのm段の構成として示しているが、他にPNP
形トランジスタの接合。
ンジスタのm段の構成として示しているが、他にPNP
形トランジスタの接合。
ダイオードの接合(ペース・コレクタ短絡のトランジス
タ)の任意の組合せおよび任意の段数のFa、Fbが考
えられる。
タ)の任意の組合せおよび任意の段数のFa、Fbが考
えられる。
次に具体的実施例について説明する。
第2図は接合回路Fa、Fbともに1段にしたシンプル
な例である。この場合初段と終段は一つのトランジスタ
で兼ねている。
な例である。この場合初段と終段は一つのトランジスタ
で兼ねている。
第2図(A)において、トランジスタQalのエミッタ
にQ8のコレクタが接続し、Qaのエミッタは抵抗R,
1を介して基準電位点(アース)に接続している。また
Q8のペースは端子P3に接続する。QxとQyのエミ
ッタにはQ9のコレクタが接続し、Q9のエミッタは抵
抗R2を介してアース点に接続し、Q9のペースは端子
P4に接続する。また端子Px、Pyは抵抗負荷R13
,R4を介して電圧源Vccに接続する。
にQ8のコレクタが接続し、Qaのエミッタは抵抗R,
1を介して基準電位点(アース)に接続している。また
Q8のペースは端子P3に接続する。QxとQyのエミ
ッタにはQ9のコレクタが接続し、Q9のエミッタは抵
抗R2を介してアース点に接続し、Q9のペースは端子
P4に接続する。また端子Px、Pyは抵抗負荷R13
,R4を介して電圧源Vccに接続する。
第2図にあって第1図でのIpaxはI8に相当し、I
poは工9に相当する。端子P3゜P4は所定のバイア
スVB3.VB4が印加されるものとする。
poは工9に相当する。端子P3゜P4は所定のバイア
スVB3.VB4が印加されるものとする。
今、端子P3に直流電圧成分EO3および交流電圧成分
ΔEO3が印加され、端子P4に直流電圧成分BO4が
印加されたものとすると。
ΔEO3が印加され、端子P4に直流電圧成分BO4が
印加されたものとすると。
I 9=I O9=□ ・・・・・・・・(
21)(ただしv′P=vF8#v′IP9とする)I
pxと工8の関係は第2図(B)のようになり。
21)(ただしv′P=vF8#v′IP9とする)I
pxと工8の関係は第2図(B)のようになり。
IoaをIO9に対してどのような値にするかで動作点
が変る。例えば第2図(B)の30点。
が変る。例えば第2図(B)の30点。
bO点、co点を考える。aOX、aOYはともにl0
8=IO9に設定した場合であり。
8=IO9に設定した場合であり。
aox(Ioa9. l09)は出力端子Pxでの動作
点であり、 a OY(IO9,O)は出力端子Py
での動作点である。交流成分ΔIosはこれらの点でそ
れぞれ半波の検波作用となる。
点であり、 a OY(IO9,O)は出力端子Py
での動作点である。交流成分ΔIosはこれらの点でそ
れぞれ半波の検波作用となる。
bO点はl08=10に設定した場合である。
これは出力端子PK、PYでの同−動作点罠なっている
。また00点はIO8<−T−K設定した場合である。
。また00点はIO8<−T−K設定した場合である。
出力は。
IPx=Io8+Δ工08〈l09・・・・(22)I
PY=IO9−(Ios+Δ工08) ・・・
・(23)となる。(23)式をみると、もしIO9を
可変すると(IO9−l08)のDCレベル量が変るの
で。
PY=IO9−(Ios+Δ工08) ・・・
・(23)となる。(23)式をみると、もしIO9を
可変すると(IO9−l08)のDCレベル量が変るの
で。
端子PYでの出力はレベルシフト可変型でかつ逆相(P
xに対し1対1)を取出すことができる。(22)式を
見るとIO9を可変することでΔIosの波形をスライ
スしていくことができる。
xに対し1対1)を取出すことができる。(22)式を
見るとIO9を可変することでΔIosの波形をスライ
スしていくことができる。
次に端子P3にR03,端子P4にE04+ΔEO4が
印加された場合を考えると。
印加された場合を考えると。
l8=IO8,l9=IO9+ΔIO9・・・・(24
)となる。
)となる。
IPX=IO8であるから
IPY=IO9+Δl09−Ioa ・−
・・(25)となり、トランジスタQ9にて増幅した信
号はQyを通って端子Pyに現われ、Iosの制御でレ
ベルシフト量を制御できる。このような制御は例えばカ
ラーテレビジョン受像機の輝度信号制御等に応用できる
。
・・(25)となり、トランジスタQ9にて増幅した信
号はQyを通って端子Pyに現われ、Iosの制御でレ
ベルシフト量を制御できる。このような制御は例えばカ
ラーテレビジョン受像機の輝度信号制御等に応用できる
。
一般に互に逆相の関係で同振幅の出力を得る場合、差動
アンプが用いられる。一方2回路の直結の条件から考え
ると差動アンプ入力を前段と直結する場合、差動入力と
して2点間のDCバイアスを等しくしなければオフセッ
トが生じ易く、リニアに動作確保が難しい欠点を有して
いる。この点第2図の回路では端子P3の前段との直結
に際してVB 1.端子P4の電位はダイナミックレン
ジを適当の大きさにとれば独立的に設定でき、直結がし
易い。
アンプが用いられる。一方2回路の直結の条件から考え
ると差動アンプ入力を前段と直結する場合、差動入力と
して2点間のDCバイアスを等しくしなければオフセッ
トが生じ易く、リニアに動作確保が難しい欠点を有して
いる。この点第2図の回路では端子P3の前段との直結
に際してVB 1.端子P4の電位はダイナミックレン
ジを適当の大きさにとれば独立的に設定でき、直結がし
易い。
次に第3図は本発明の他の実施例を示している。この第
3図は* Qaコ、Qa2をダーリントン接続、Qbz
、Qxをダーリントン接続している。Q a 2には端
子Pa2が接続し、QX。
3図は* Qaコ、Qa2をダーリントン接続、Qbz
、Qxをダーリントン接続している。Q a 2には端
子Pa2が接続し、QX。
Qyのエミッタは電流源Isoを介してアースしている
。
。
第2図の如く1段の構成の場合、βが充分高いと第2図
(B)の特性でリミッタのかかるaOX付近の領域で一
点鎖線のように直線性がずれてくることがある。これは
Ixが増加し、Iyが減少してくるとQyのコレクタ電
流が減衰していくが、一方でQxのベース電流が増加し
て無視できなくなり、Isを増加してもQblのエミッ
タ電流は充分に減少しないためである。
(B)の特性でリミッタのかかるaOX付近の領域で一
点鎖線のように直線性がずれてくることがある。これは
Ixが増加し、Iyが減少してくるとQyのコレクタ電
流が減衰していくが、一方でQxのベース電流が増加し
て無視できなくなり、Isを増加してもQblのエミッ
タ電流は充分に減少しないためである。
第3図は上述のQxのペース電流の影響を小さくするこ
とができ、Qxのペース電流はQb2でさらに〆となっ
てQblのエミッタに流れるのでほとんど影響しない。
とができ、Qxのペース電流はQb2でさらに〆となっ
てQblのエミッタに流れるのでほとんど影響しない。
第4図は差動電圧入力、差動電流出力の実施例である。
Q a 1のベースを入力ビンP4に接続する。トラン
ジスタQ]0のベースを入力ビンP3に接続し、QユO
:Qa]のエミッタにそれぞれ電流源IS2.ISNを
接続し、エミッタ間にR5を接続する。
ジスタQ]0のベースを入力ビンP3に接続し、QユO
:Qa]のエミッタにそれぞれ電流源IS2.ISNを
接続し、エミッタ間にR5を接続する。
端子P3.P4に入力が次のように加わるものとする。
P3に Bp3=Eop3+ΔEP3 ・・・・
(26)P4に Ep4=Eop4+ΔFSP4
・・・・(27)ただしgop3. Eop4は直流
電位で、 △Ep3゜ΔEP4は交流入力である。ここ
ではEops=Eop4とする。またl52=IS1と
する。凡5を介して直流電流は流れないから次式を得る
。
(26)P4に Ep4=Eop4+ΔFSP4
・・・・(27)ただしgop3. Eop4は直流
電位で、 △Ep3゜ΔEP4は交流入力である。ここ
ではEops=Eop4とする。またl52=IS1と
する。凡5を介して直流電流は流れないから次式を得る
。
R,5
近似的にVy a 1#Vp 1oとおけるから(26
)式。
)式。
(27)式を用いて
したがってIsコの交流分はP3.P4間の差入力に比
例したものとなる。
例したものとなる。
次に第5図は接合回路Fa、Fbをm = 2 K選ん
だ掛算回路である。この回路ではQa 1゜Q a 2
のエミッタに端子Fax、Pa2を接続し、Qbzのエ
ミッタに電流源lSb2を接続している。
だ掛算回路である。この回路ではQa 1゜Q a 2
のエミッタに端子Fax、Pa2を接続し、Qbzのエ
ミッタに電流源lSb2を接続している。
この回路の入出力の特性は次のように与えられる。
この回路は入力の条件としては直流または直流プラス交
流の入力信号に対して掛算回路となるが、交流のみの場
合は掛算成分以外に入力成分が発生する。今、IPaコ
、Ipazをとする。Iopax、Iopa2は直流分
。
流の入力信号に対して掛算回路となるが、交流のみの場
合は掛算成分以外に入力成分が発生する。今、IPaコ
、Ipazをとする。Iopax、Iopa2は直流分
。
ΔlPa1.ΔIpa2は交流分とする。(30)式を
(29)式に代入すると。
(29)式に代入すると。
となる。Iopal、Iopa2を入力のバイアス値と
すれば、出力は右辺の第2.3.4項となるが、第4項
のみが掛算比例出力であり、第2゜3項は除去する必要
がある。
すれば、出力は右辺の第2.3.4項となるが、第4項
のみが掛算比例出力であり、第2゜3項は除去する必要
がある。
上記第2項、第3項を除去するための実施例を第6図、
第7図に示す。
第7図に示す。
第6図ハQ a 1. Q a 2のコレクタと端子P
yとを接続して出力端子Proとし、Q7.QMのコレ
クタを電圧源Vccに接続したものである。図から IPyo=IpY+Ia1−1−Is2−・(32)I
PYは(2つ)式、 (31)式から、またIalはI
paxでありIs2はIpazであるから(32)式は ΔlPa1−ΔlPa2 一□ ・・・・ (33)Sb
2 となる。ここでl5b2=Iopa1=Iopazとす
れば(33)式は 1PYOの交流成分をΔIpyoとすればとなって交流
掛算出力を得ることができる。
yとを接続して出力端子Proとし、Q7.QMのコレ
クタを電圧源Vccに接続したものである。図から IPyo=IpY+Ia1−1−Is2−・(32)I
PYは(2つ)式、 (31)式から、またIalはI
paxでありIs2はIpazであるから(32)式は ΔlPa1−ΔlPa2 一□ ・・・・ (33)Sb
2 となる。ここでl5b2=Iopa1=Iopazとす
れば(33)式は 1PYOの交流成分をΔIpyoとすればとなって交流
掛算出力を得ることができる。
第7図は別の交流掛算回路であり* Q”+Qa2 の
コレクタをカレントミラー(Qll。
コレクタをカレントミラー(Qll。
Ql2)の入力に接続し、出力(Ql 2のコレクタ)
は端子PKに接続し、Qb2のコレクタとPKの接続点
を出力端子Pxoとしている。
は端子PKに接続し、Qb2のコレクタとPKの接続点
を出力端子Pxoとしている。
図からIPKOは次のようになる。
Ipxo=Ipr−Ixz+IsM −−−−
(36)112はIpalとIpazの和であるから(
36)式は(31)式を用いて ここでl5b2=IOPa1.=IOPa2とすれば、
(37)式となり、P(0は交流分のみの出力となる
。
(36)112はIpalとIpazの和であるから(
36)式は(31)式を用いて ここでl5b2=IOPa1.=IOPa2とすれば、
(37)式となり、P(0は交流分のみの出力となる
。
こうして第6図、第7図のようにPxo。
PYOの入力信号に比例した成分を打消すようにすれば
掛算出力を取出すことができる。尚。
掛算出力を取出すことができる。尚。
第6図、第7図以外にも色々とその方法はある。
掛算回路は入力の条件によって、2乗回路や周波数2逓
倍回路へ応用できる。
倍回路へ応用できる。
例えば第6図、第7図でΔIpa]==wIpa2とし
て入力すればそれぞれ となって交流信号の2乗回路をつくることかできる。
て入力すればそれぞれ となって交流信号の2乗回路をつくることかできる。
また第5図において入力を
Ipa]=Iopa〕+ΔIpal・・・・(41)I
paz=Iopaz−1−xIpa2=Iopax−<
Ipal−・(42)の条件とすると(29)式より となって2乗出力を簡単に得ることができる。
paz=Iopaz−1−xIpa2=Iopax−<
Ipal−・(42)の条件とすると(29)式より となって2乗出力を簡単に得ることができる。
尚、 (41)式、 (42)式は第8図のように差動
アンプQx3.Qx4を用いてそのコレクタをそれぞれ
Pal、Pa2に接続すれば容易につくることかできる
。
アンプQx3.Qx4を用いてそのコレクタをそれぞれ
Pal、Pa2に接続すれば容易につくることかできる
。
2乗回路はこのほかに第6図、第7図を展開して第9図
、第10図にすることによっても得ることかできる。
、第10図にすることによっても得ることかできる。
これらはともにQ a 2をダイオードDa2に置き換
えた形である。第9図を用いて sM ・・・・(44) Ipyo=Iso−4P!−1−工Pa2sba ここで2 I OP a 2=I S b 2 に選べ
ばよって ΔI p Y O=−−(ΔIpa2) 2 −
・・・ (47)sb2 となる。第10図も同様にして求めることができる。
えた形である。第9図を用いて sM ・・・・(44) Ipyo=Iso−4P!−1−工Pa2sba ここで2 I OP a 2=I S b 2 に選べ
ばよって ΔI p Y O=−−(ΔIpa2) 2 −
・・・ (47)sb2 となる。第10図も同様にして求めることができる。
また第6図、第7図の回路において入力条件を交流信号
として互に90度位相のずれた信号を用いると周波数2
逓倍回路となる。今。
として互に90度位相のずれた信号を用いると周波数2
逓倍回路となる。今。
IPal=IOPal−1−IMSstnωt
−川(48)Ipa2=IopalIya ca1
ωt −・(49)とする。
−川(48)Ipa2=IopalIya ca1
ωt −・(49)とする。
ΔIpal=IMs sinωt 、 ΔIPa2=I
Mc cosωt −(50)であるから1例えば(5
0)式を(38)式に代入すれば IMC・XMS =□th2ωt ・・・・ (51)l5b2 上述の互に90度位相のずれた信号は第11図のように
して作ることができる。第11図では入力の一部のみを
示し、Fax、Pa2はそれぞれ定電流源工sa1.l
5azを接続し、入力端子P7とPaxの間に抵抗R5
を、またPマとPa2の間にコンデンサC1を介在して
いる。
Mc cosωt −(50)であるから1例えば(5
0)式を(38)式に代入すれば IMC・XMS =□th2ωt ・・・・ (51)l5b2 上述の互に90度位相のずれた信号は第11図のように
して作ることができる。第11図では入力の一部のみを
示し、Fax、Pa2はそれぞれ定電流源工sa1.l
5azを接続し、入力端子P7とPaxの間に抵抗R5
を、またPマとPa2の間にコンデンサC1を介在して
いる。
P7での交流成分をΔE7とすれば
ΔI P a 1=−*ΔEI7
ΔIpaz=j ωc、 *ΔEy
となりΔIpaユとΔlPa2は90度差の信号となる
。
。
また本発明では3乗特性の回路も実現できる。
第12図は3乗回路を示しくQal、 Daz、 Da
3)。
3)。
(Qbl、 Qb2. Dbs)、 Q y 、 Q
x 、 Q 7と。
x 、 Q 7と。
Qal−1,Qb2−1. QY−x、 Qx−1,Q
7−1 の各トランジスタ、およびIso、 l5b3
. l5o−1,l5b3−1の電流源、 Pa3.
Pxl、 PY2. Pxoの端子を有している。図よ
り Iax=Ipa3 Ipa3を Ipas=Iopa:y、+ΔIpa3
−= (54)とすると出力はIPKO=Iaユ+
IP’XI−)−IPY2+□(ΔIpas)3・・・
−(55)(Isbs)” (55)式にてΔlPa3. (ΔIpas)”の項の
係数が零になる条どトを定めると となる。このとき(55)式は よってΔI P M O= −□ −(ΔI P a
3 ) 3となり3(Isbs)3 乗成分のみが得られる。
7−1 の各トランジスタ、およびIso、 l5b3
. l5o−1,l5b3−1の電流源、 Pa3.
Pxl、 PY2. Pxoの端子を有している。図よ
り Iax=Ipa3 Ipa3を Ipas=Iopa:y、+ΔIpa3
−= (54)とすると出力はIPKO=Iaユ+
IP’XI−)−IPY2+□(ΔIpas)3・・・
−(55)(Isbs)” (55)式にてΔlPa3. (ΔIpas)”の項の
係数が零になる条どトを定めると となる。このとき(55)式は よってΔI P M O= −□ −(ΔI P a
3 ) 3となり3(Isbs)3 乗成分のみが得られる。
また第13図は本発明の他の実施例を示すものでNPN
形トランジスタで構成した変換回路L1と、PNP形ト
ランジスタで構成した変換回路L2を並列に組合せた回
路であり、(入)はブロック図、(B)は具体回路、(
C)は特性を示している。
形トランジスタで構成した変換回路L1と、PNP形ト
ランジスタで構成した変換回路L2を並列に組合せた回
路であり、(入)はブロック図、(B)は具体回路、(
C)は特性を示している。
この回路は端子Pzに印加される入力信号が正のときは
Llが働き、負のときL2が働く回路であるから(C)
の第1.I象限に特性を得る。
Llが働き、負のときL2が働く回路であるから(C)
の第1.I象限に特性を得る。
動作入力点はIpz=Qがバイアスとなる。そして正と
負で異なった利得をつ(ることかできる。
負で異なった利得をつ(ることかできる。
また本発明は入力信号条件等の設定によって以上述べた
以外に種々の回路が実現でき、その応用範囲は広い。
以外に種々の回路が実現でき、その応用範囲は広い。
以上述べたように本発明の回路によれば、線形特性が得
られ、リミッタ特性も得られる。また逆相出力(差動形
)を得ることができる。
られ、リミッタ特性も得られる。また逆相出力(差動形
)を得ることができる。
さらに掛算1割算や2乗、3乗等のべき乗特性の回路を
作ることができ1周波数2逓倍回路も作ることができる
。また電流差動入力、電流差動出力も可能であり、その
応用範囲が広い。
作ることができ1周波数2逓倍回路も作ることができる
。また電流差動入力、電流差動出力も可能であり、その
応用範囲が広い。
そしてこれら回路は半導体集積化に適し、温度、素子変
動に安定であり、電流モードのため低電圧化に有利であ
り、微少電流動作が可能で消費電力を少くすることがで
きる。またβに対して安定につ(ることかできる等の効
果がある。
動に安定であり、電流モードのため低電圧化に有利であ
り、微少電流動作が可能で消費電力を少くすることがで
きる。またβに対して安定につ(ることかできる等の効
果がある。
略図と特性図、第3図〜第12図は他の具体的実施例を
示す回路図、第13図はさらに他の具体的実施例を示す
ブロック図および回路図とその特性図、第14図は従来
の電流変換回路を示す回路図である。 Fa、Fb・・・・接合回路 Qax〜Qam、 Qbユ〜Qbm・・・・接合回路を
成すトランジスタ。 Q7・・・・ トランジスタ。 QX、QY・・・・差動アンプを成すトランジスタ。 Pax 〜Pam、 Pbx−Pbm、 Po・・−・
磁流供給端子。 Px、Py・・・・出力端子。 Inn・・・・電流源。 vBl ・・・・バイアス電源 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 宇治 弘 1’a1 Pan I’(11’bm P
bl第1図 vcc PY px M2 第3図 第4図 11Yllx 第 5 図 CC 交流lit算 第6図 第7171 1’Y +へ 第8図 第9図 第10図 第11図 VCCP IO 第12図 IPKO・IPTO 第13図
示す回路図、第13図はさらに他の具体的実施例を示す
ブロック図および回路図とその特性図、第14図は従来
の電流変換回路を示す回路図である。 Fa、Fb・・・・接合回路 Qax〜Qam、 Qbユ〜Qbm・・・・接合回路を
成すトランジスタ。 Q7・・・・ トランジスタ。 QX、QY・・・・差動アンプを成すトランジスタ。 Pax 〜Pam、 Pbx−Pbm、 Po・・−・
磁流供給端子。 Px、Py・・・・出力端子。 Inn・・・・電流源。 vBl ・・・・バイアス電源 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 宇治 弘 1’a1 Pan I’(11’bm P
bl第1図 vcc PY px M2 第3図 第4図 11Yllx 第 5 図 CC 交流lit算 第6図 第7171 1’Y +へ 第8図 第9図 第10図 第11図 VCCP IO 第12図 IPKO・IPTO 第13図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エミッタを共通に基準電流端子に接続した第1、第2の
トランジスタを含んで成る差動アンプと、 トランジスタのベース・エミッタ接合もしくはこのベー
ス・エミッタ接合特性と同等のダイオード接合によるm
個(m≧1)の半導体接合を有し、m>1の場合はそれ
らを直列に接続したものであって、少なくとも初段はト
ランジスタのベース・エミッタ接合で成り、その初段の
トランジスタのベースをバイアス電源に接続し、終段の
出力端を前記第1のトランジスタのベースに接続した第
1の接合回路と、 上記第1の接合回路と同様にm個(m≧1)の半導体接
合を有しm>1の場合はそれらを直列に接続し、少なく
とも初段はトランジスタのベース・エミッタ接合で成り
、その初段のトランジスタのベースを前記バイアス電源
に接続し、終段の出力端を前記第2のトランジスタのベ
ースに接続した第2の接合回路と、 前記第1のトランジスタのコレクタを前記第2の接合回
路のうちの1つの半導体接合の出力端に接続する手段と
、 ベースを前記バイアス電源に接続し、エミッタを前記第
2のトランジスタのコレクタに接続した第3のトランジ
スタと、 前記第1、第2の接合回路の少なくとも1つの段の半導
体接合の出力端に接続された入力電流供給手段と、 前記第1のトランジスタのコレクタもしくは第3のトラ
ンジスタのコレクタの少なくとも一方につながる線路か
ら出力を取出す手段とを具備して成る電流変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60289155A JPH0783223B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 電流変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60289155A JPH0783223B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 電流変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62149207A true JPS62149207A (ja) | 1987-07-03 |
| JPH0783223B2 JPH0783223B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=17739474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60289155A Expired - Lifetime JPH0783223B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 電流変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783223B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005236971A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 差動用低雑音バイアス回路及び差動信号処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5957508A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | Sony Corp | 可変電流増幅回路 |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP60289155A patent/JPH0783223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5957508A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | Sony Corp | 可変電流増幅回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005236971A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 差動用低雑音バイアス回路及び差動信号処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783223B2 (ja) | 1995-09-06 |
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