JP2653437B2 - 電圧／電流変換回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は高精度な変換ができ、かつ低電圧動作が可能
な電圧／電流変換回路に関する。

（従来の技術） 第４図は従来の電圧／電流変換回路の一例を示す回路
図である。

変換すべき電圧Vinは保護用抵抗18を介してnpnトラン
ジスタ19のベースに供給されている。このトランジスタ
19のエミッタとアースとの間には電流値を決定するため
の抵抗20が接続されており、入力電圧Vinとこの抵抗20
の値に応じた電流がこのトランジスタ19のコレクタから
出力される。上記トランジスタ19のコレクタ電流は、２
個のpnpトランジスタ21,22で構成されたカレントミラー
回路23に供給されている。ここで、上記カレントミラー
回路23の出力側のトランジスタ22はいわゆるマルチエミ
ッタ構造にされているので、このトランジスタ22のコレ
クタからはトランジスタ21のコレクタ電流のｎ倍の電流
Ioutが出力されることになる。

この従来回路は回路構成が比較的簡単であるが、抵抗
20の値を小さく設定して大きな電流を取り出すことがで
きないという問題がある。すなわち、抵抗20の値を小さ
くすると、トランジスタ19のベース側からみた入力イン
ピーダンスが低下し、入力電圧Vinそのものが低下して
出力電流に大きな誤差が発生する。

このため、この従来回路においてトランジスタ19とし
てベース電流が少なくて済むダーリントントランジスタ
を使用することが考えられる。ところが、この場合には
電源電圧Vccとしてトランジスタのベース、エミッタ間
電圧の２倍、例えば1.4V以上が必要となり、低電圧動作
が行えなくなる。

そこで、低電圧動作が可能であり、かつ入力インピー
ダンスが十分に高く大きな電流を取り出すことのできる
回路として従来では第５図のようなものが考えられてい
る。この回路では、第４図中の抵抗20の値を十分に大き
くすることによって入力インピーダンスを十分に高くし
ている。さらに、前記カレントミラー回路23の他に２個
のnpnトランジスタ24,25で構成されたカレントミラー回
路26、および２個のpnpトランジスタ27,28で構成された
カレントミラー回路29を設け、前記カレントミラー回路
23の出力電流をカレントミラー回路26、及び29で順次増
加させることにより、大きな電流が取り出せるようにし
ている。

ところが、この従来回路では電源電圧Vccとアースと
の間に２個のカレントミラー回路26、29が挿入されてい
る。このため、トランジスタのアーリー効果が無視でき
なくなり、電源電圧Vccの変動により出力電流の値が大
きく変動して変換精度が低下するという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来では高い変換精度と低電圧動作とを共
に実現することはできない。

この発明は上記の事情を考慮してなされたものであ
り、その目的は、高い変換精度と低電圧動作とを共に満
足する電圧／電流変換回路を提供することにある。

［発明の構成］ （問題を解決するための手段） 本発明の電圧／電流変換回路は、非反転入力端子に入
力電圧を受け、出力端が反転入力端子に接続された差動
増幅回路と、差動増幅回路の出力端にベースが接続され
た第１極性の第１のトランジスタと、第１のトランジス
タのエミッタと第１の電源との間に挿入される抵抗と、
第２の電源と第１のトランジスタのコレクタとの間にエ
ミッタ、コレクタ間が挿入され、ベース、コレクタ間が
短絡された第２極性の第２のトランジスタ及び第２の電
源にエミッタが接続されベースが第２のトランジスタの
ベースに接続された第２極性の第３のトランジスタから
なるカレントミラー回路とを具備し、第３のトランジス
タのコレクタから入力電圧に比例した電流を出力する構
成となっている。

（作 用） 本発明では、高入力インピーダンスの差動増幅器を介
して入力電圧を電流変換用の第１のトランジスタのベー
スに入力しているので、低い電圧でも確実に第１のトラ
ンジスタに印加することができ、かつカレントミラー回
路を介することによって大きな電流を出力することがで
きる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。

第１図はこの発明に係る電圧／電流変換回路の一実施
例の構成を示す回路図である。入力電圧Vinは保護抵抗
１を介して差動増幅回路２の非反転入力端子に供給され
ている。この差動増幅回路２の出力端子はその反転入力
端子に接続されており、差動増幅回路２はいわゆる電圧
フォロワ回路を構成している。上記差動増幅回路２の出
力端子にはnpnトランジスタ３のベースが接続されてい
る。このトランジスタ３のエミッタとアースとの間には
抵抗４が接続されている。

電源電圧Vccには２個のpnpトランジスタスタ5,6のエ
ミッタが接続されている。このうち、一方のトランジス
タ６はマルチエミッタトランジスタである。上記両トラ
ンジスタ5,6のベースは互いに接続され、かつトランジ
スタ５のベース、コレクタ間が短絡されており、両トラ
ンジスタ5,6はカレントミラー回路７を構成している。
そして、このカレントミラー回路７の入力側であるトラ
ンジスタ５のコレクタは上記トランジスタ３のコレクタ
に接続されており、出力側であるトランジスタ６のコレ
クタからは前記入力電圧Vinに比例した電流Ioutが出力
されるようになっている。

このような構成の電圧／電流変換回路によれば、トラ
ンジスタ３のベースには入力電圧Vinと等価な電圧が得
られるため、入力電圧Vinと抵抗４の値に応じた電流が
このトランジスタ３のコレクタから出力される。そして
このトランジスタ３のコレクタ電流がカレントミラー回
路７に供給されることにより、トランジスタ５のコレク
タ電流のｎ倍の電流が出力電流Ioutとして取り出され
る。

ここで、差動増幅回路２で構成された電圧フォロワ回
路は、入力インピーダンスが十分に高いため、電流変換
用の抵抗４の値を十分に小さくし、大きな電流を取り出
すようにしても入力電圧側には影響は与えられない。し
かも、前記第５図に示す従来回路のような電源電圧Vcc
の変動の影響も受けないので、この回路では高精度な変
換が可能である。

第２図及び第３図はそれぞれ上記第１図中の差動増幅
回路２を具体的に示した回路図である。第２図の差動増
幅回路２ではnpnトランジスタ8,9によって差動対10が構
成され、その共通エミッタは抵抗11を介してアースされ
ている。そして、電流モード形の能動負荷としてカレン
トミラー接続されたpnpトランジスタ12,13のコレクタが
npnトランジスタ8,9のコレクタにそれぞれ接続されてい
る。すなわち、トランジスタ12,13の共通ベースとコレ
クタが短絡されたトランジスタ12はトランジスタ８のコ
レクタ電流でバイアスされ、トランジスタ12のベース電
流を供給している。トランジスタ12,13はカレントミラ
ー回路14を形成しているからトランジスタ13は高抵抗と
なり高利得が得られる。また、カレントミラー効果のた
め、トランジスタ12と13のそれぞれのコレクタ電流は常
に等しくなる。そして、トランジスタ９のコレクタとベ
ースが短絡されているので、その帰還作用のため、入力
電圧Vinと等しい電圧がトランジスタ９のコレクタに得
られる。

第３図は第２図回路のカレントミラー効果をさらに優
れたものにするため、トランジスタ12と８のコレクタど
うしの接続点にpnpトランジスタ15のベースを接続し、
トランジスタ15のエミッタはVcc側に、コレクタはトラ
ンジスタ９のベースに接続された、いわゆるウィルソン
形のカレントミラー回路16を能動負荷として用いた差動
増幅回路である。トランジスタ15は定電流負荷となり、
そのコレクタの内部抵抗は大きな値となり、高電圧利得
が得られる。このトランジスタ15のコレクタをトランジ
スタ９のベースに接続することによって帰還作用をもた
せ、入力電圧Vinと等しい電圧がトランジスタ15のコレ
クタに得られる。

このように第２図、第３図の構成のものを使用すれ
ば、入力電圧は電圧フォロワ回路を介して電流変換用の
トランジスタのベースに入力される。この結果、Vccが
少なくともトランジスタ１個分のベース、エミッタ間電
圧たとえば0.7V以上あればよく、低い電源電圧でも確実
に動作し、カレントミラー回路を介することによって大
きな電流を出力することができる。従って、従来の電圧
／電流変換回路ではできなかった低電圧動作を可能と
し、また、出力電流取り出し用としてカレントミラー回
路を１回路しか使用していないので、低電圧から高電圧
まで安定した電圧／電流変換ができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、低電圧動作が可
能で、高い変換精度をもつ電圧／電流変換回路を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電圧／電流変換回路の一実施例を
示す回路図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図中の差
動増幅回路を具体的に示す回路図、第４図及び第５図は
それぞれ従来の電圧／電流変換回路を示す回路図であ
る。 １、４、11……抵抗、２……差動増幅回路、3,5,6,8,9,
12,13,15……トランジスタ、7,14,16……カレントミラ
ー回路、10……差動対、17……コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−215108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−97217（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非反転入力端子に入力電圧を受け、出力端
   が反転入力端子に接続された差動増幅回路と、 上記差動増幅回路の出力端にベースが接続された第１極
   性の第１のトランジスタと、 上記第１のトランジスタのエミッタと第１の電源との間
   に挿入される抵抗と、 第２の電源と上記第１のトランジスタのコレクタとの間
   にエミッタ、コレクタ間が挿入され、ベース、コレクタ
   間が短絡された第２極性の第２のトランジスタ及び第２
   の電源にエミッタが接続されベースが上記第２のトラン
   ジスタのベースに接続された第２極性の第３のトランジ
   スタからなるカレントミラー回路とを具備し、 上記第３のトランジスタのコレクタから入力電圧に比例
   した電流を出力するように構成されたことを特徴とする
   電圧／電流変換回路。
2. 【請求項２】前記差動増幅回路はエミッタが互いに接続
   された第１極性の第４、５のトランジスタからなる差動
   対が設けられ、一方のトランジスタのベースには前記入
   力電圧が供給され、他方のトランジスタのベースにはこ
   の差動対の出力電圧が帰還されている特許請求の範囲第
   １項に記載の電圧／電流変換回路。