JP3165738B2 - 電圧−電流変換回路 - Google Patents

電圧−電流変換回路

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JP3165738B2 JP15959192A JP15959192A JP3165738B2 JP 3165738 B2 JP3165738 B2 JP 3165738B2 JP 15959192 A JP15959192 A JP 15959192A JP 15959192 A JP15959192 A JP 15959192A JP 3165738 B2 JP3165738 B2 JP 3165738B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電圧信号を電流信号に変
換する電圧−電流変換回路に関するもので、特に低電圧
で駆動される集積回路に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電圧−電流変換回路(以下、単に
変換回路ともいう)の例を図3に示す。この変換回路
は、抵抗R1 を介してエミッタが接続されたNPN型の
トランジスタQ1 ,Q2 からなる差動増幅回路と、トラ
ンジスタQ1 ,Q2 のエミッタ側に接続された2つの定
電流源11,12と、ダイオード接続されたNPN型の
トランジスタQ3 ,Q4 ,Q7 と、NPN型のトランジ
スタQ5 ,Q6 からなる差動増幅回路と、定電流源I2
とを備えている。トランジスタQ3 ,Q4 のエミッタは
トランジスタQ1 ,Q2 のコレクタに各々接続され、ト
ランジスタQ3 ,Q4 のベース及びコレクタはトランジ
スタQ7 のエミッタに接続されている。トランジスタQ
7 のコレクタとベースは駆動電源Vccに接続されてい
る。
【0003】トランジスタQ5 ,Q6 のエミッタは共通
に接続されて定電流源13に接続されている。トランジ
スタQ5 のベースはトランジスタQ2 のコレクタに接続
され、トランジスタQ6 のベースはトランジスタQ1
コレクタに接続されている。なお、定電流源11,12
は、同じ強さI1 の電流を生じ、定電流源13は強さI
2 の電流を生じる。そして各定電流源11,12,13
は吸込形であり、吸込んだ直流電流を接地電源に流す。
【0004】このような電圧−電流変換回路は、トラン
ジスタQ1 ,Q2 からなる差動増幅回路の2つの入力端
子IN1 ,IN2 に印加される信号電圧を、ダイオード
接続されたトランジスタQ3 ,Q4 によって圧縮し、こ
の圧縮された信号をトランジスタQ5 ,Q6 からなる差
動増幅回路によって信号電流に変換し、この信号電流を
トランジスタQ5 ,Q6 のコレクタ(出力端子OU
1 、OUT2 )から取出すものである。
【0005】今、トランジスタQ2 のベースを交流的に
接地し、トランジスタQ1 のベースに、入力信号電圧v
i を印加した場合に、この信号電圧vi とトランジスタ
5,Q6 のコレクタ間に流れる電流i2 との関係、す
なわち相互コンダクタンスGm は次のようにして求めら
れる。
【0006】まず、各トランジスタQi (i=1,……
6)のエミッタ抵抗をreiとし、 re1=re2=re3=re4 及び re5=re6 とする。すると re1=VT /I1 、 re5=2VT /I2 となる。ここでVT は熱電圧と呼ばれ VT =kT/q と表わされる。ここでkはボルツマン定数、Tはトラン
ジスタの絶対温度、qは電子の電荷の絶対値である。
【0007】次に、トランジスタQ1 、抵抗R1 、トラ
ンジスタQ2 、Q4 、Q3 からなる回路を流れる電流を
1 とすると vi =i1 ・(R1 +2re1) となる。又トランジスタQ5 のベースとトランジスタQ
6 のベース間に発生する電圧をvi ′とすると、 vi ′=i1 ・2re1=i2 ・2re5 となる。したがって相互コンダクタンスGm は、 となる。ここでR1 >> re1、すなわちR1 >> V
T /I1 の場合、相互コンダクタンスGm はGm =I2
/(2R1 1 )となり、電流変換比(I2 /I1 )を
決定すれば抵抗値R1 に反比例することになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ダイオード接
続されたトランジスタのベースエミッタ間の電圧V
BEは、
【数1】 と表わされる。ここでIc はコレクタ電流、Is は飽和
電流を表わす。そして、VBEは製造プロセスによって異
なるが、常温の範囲ではほぼ0.7Vに等しい値とな
る。これにより、従来の電圧−電流変換回路において
は、駆動電圧Vccは、トランジスタQ1 のコレクタ−エ
ミッタ間の電圧をVCEとすると
【数2】 となり、比較的高い駆動電圧が必要であるという問題が
あった。
【0009】又、駆動電圧Vccが変動すると、トランジ
スタQ1 ,Q2 のコレクタ−エミッタ間の電圧VCEも変
化し、トランジスタQ1 ,Q2 のアーリー効果が無視で
きなくなるという問題があった。本発明は上記事情を考
慮してなされたものであって、可及的に低い電圧で駆動
できるとともにアーリー効果が無視できる電圧−電流変
換回路を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による電圧−電流
変換回路は、各々のエミッタが抵抗を介して接続され
る、第1及び第2のトランジスタを有する第1の差動増
幅回路と、第1及び第2のトランジスタのエミッタから
所定の電流を第1の電源に引抜く第1の定電流源と、各
々がダイオード接続され、カソード側が共通に接続され
た第3及び第4のトランジスタと、第3及び第4のトラ
ンジスタのアノード側に第2の電源から所定の電流を流
し込む第2の定電流源と、各々のエミッタが共通に接続
される、前記第3及び第4のトランジスタと同極性の第
5及び第6のトランジスタを有する第2の差動増幅回路
と、第5及び第6のトランジスタのエミッタに接続され
た第3の定電流源と、第3及び第4のトランジスタのカ
ソードと第1の電源との間に接続され、第2の電流源と
第1の電流源との差の電流によって電圧降下を生じさせ
る電圧降下素子と、を備え、第3のトランジスタのアノ
ードは第1のトランジスタのコレクタ及び第6のトラン
ジスタのベースに接続され、第4のトランジスタのアノ
ードは第2のトランジスタのコレクタ及び第5のトラン
ジスタのベースに接続されていることを特徴とする。
【0011】
【作用】このように構成された本発明の電圧−電流変換
回路によれば、第1の差動増幅回路のバイアス電圧を所
定の電圧にバイアスすることができ、これにより、従来
の場合に比べて低い駆動電圧でも動作できるとともに、
アーリー効果を無視することができる。
【0012】
【実施例】本発明による電圧−電流変換回路(以下、単
に変換回路ともいう)の第1の実施例の構成を図1に示
す。この実施例の変換回路は、抵抗R1 を介してエミッ
タが接続されたNPN型トランジスタQ1 ,Q2 からな
る差動増幅回路と、各々がダイオード接続されたNPN
型トランジスタQ3 ,Q4 と、エミッタが接続されたN
PN型トランジスタQ5 ,Q6 からなる差動増幅回路
と、抵抗R2 と、吸込型の定電流源11,12,13
と、吐出形の定電流源14,15とを備えている。
【0013】トランジスタQ1 ,Q2 のエミッタは各々
定電流源11,12を介して接地電源に接続されてい
る。トランジスタQ1 のコレクタはトランジスタQ3
ベース及びコレクタに接続され、トランジスタQ2 のコ
レクタはトランジスタQ4 のベース及びコレクタに接続
されている。トランジスタQ3 及びQ4 のエミッタは共
通して接続され、抵抗R2 を介して接地電源に接続され
る。又、トランジスタQ3 のコレクタは定電流源14を
介して駆動電源Vccに接続され、トランジスタQ4 のコ
レクタは定電流源15を介して駆動電源Vccに接続され
る。そしてトランジスタQ5 のベースはトランジスタQ
4 のベース及びコレクタに接続され、トランジスタQ6
のベースはトランジスタQ3 のベース及びコレクタに接
続されている。又、トランジスタQ5 及びQ6 のエミッ
タは共通に接続されて、定電流源13を介して接地電源
に接続されている。なお、定電流源11と12は同じ強
さI1 の定電流を生じ、定電流源14と15は同じ強さ
3 の定電流を生じる。
【0014】この第1の実施例において、トランジスタ
2 のベースを交流的に接地し、トランジスタQ1 のベ
ースに入力信号電圧vi を印加した場合に、この信号電
圧vi と、トランジスタQ5 ,Q6 のコレクタ間に流れ
る電流i2 との関係、すなわち相互コンダクタンスGm
は、次のようにして求められる。まず、各トランジスタ
i (i=1,……6)のエミッタ抵抗をreiとし、 re1=re2、re3=re4、re5=re6 とする。すると re1=VT /I1 、re3=VT /(I3 −I1 )、re5=2VT /I2 となる。ここでVT は熱電圧である。
【0015】次に、トランジスタQ1 、抵抗値R1 、ト
ランジスタQ2 、Q4 、Q3 からなる回路を流れる電流
をi1 とすると、 vi =i1 ・(R1 +2re1) となる。又トランジスタQ5 とQ6 のベース間に発生す
る電圧をvi ′とすると、 vi ′=i1 ・2re3=i2 ・2re5 となる。したがって相互コンダクタンスGm は、 となる。ここでR1 >> re1 の場合、すなわちR1
>> VT /I1 の場合、相互コンダクタンスGm となり、電流変換比I2 /(I3 −I1 )を決定すれ
ば、従来と同様に抵抗値R1 に反比例することになる。
【0016】しかし、この第1の実施例においては、駆
動電圧Vcc
【数3】 となり、従来の場合に比べて駆動電圧Vccを低くするこ
とができる。又、駆動電圧Vccが変動した場合は、その
変動分は抵抗R2 によって吸収され、トランジスタ
1 ,Q2 のコレクタ−エミッタ間電圧VCEはほとんど
変動せず、アーリー効果を無視することができる。
【0017】次に本発明による変換回路の第2の実施例
の構成を図2に示す。この第2の実施例の変換回路は、
図1に示す第1の実施例の変換回路において、NPN型
トランジスタQ3 ,Q4 ,Q5 ,Q6 を、PNP型トラ
ンジスタQ7 ,Q8 ,Q9 ,Q10に置換え、更に吸込型
の定電流源13を同じ強さの吐出型の定電流源16に置
換えたものである。なお、この場合、トランジスタ
7 ,Q8 のベース及びコレクタは共通に接続され、抵
抗R2 を介して接地電源に接続される。トランジスタQ
7 のエミッタはトランジスタQ1 のコレクタ及び定電流
源14に接続され、トランジスタQ8 のエミッタはトラ
ンジスタQ2 のコレクタ及び定電流源15に接続されて
いる。そして、トランジスタQ9 ,Q10のエミッタは共
通に接続され、定電流源16を介して駆動電源に接続さ
れている。
【0018】又、トランジスタQ9 のベースはトランジ
スタQ8 のエミッタに接続され、トランジスタQ10のベ
ースはトランジスタQ7 のエミッタに接続されている。
第2の実施例の変換回路においては、入力差動増幅回路
を構成するトランジスタQ1 ,Q2 のベースに信号電圧
が入力されると、この信号電圧が信号電流に変換されて
出力差動増幅回路を構成するトランジスタQ9 ,Q10
コレクタ(出力端子OUT1 ,OUT2 )から信号電流
が出力される。この第2の実施例の変換回路も第1の実
施例の変換回路と同様の効果を有することは言うまでも
ない。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、低い
駆動電圧で動作可能であって、かつアーリー効果を無視
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す回路図。
【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す回路図。
【図3】従来例の構成を示す回路図。
【符号の説明】
1 ……Q6 トランジスタ R1 ,R2 抵抗 IN1 ,IN2 入力端子 OUT1 ,OUT2 出力端子 12〜15 定電流源 Vcc 駆動電圧

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々のエミッタが抵抗を介して接続され
    る、第1及び第2のトランジスタを有する第1の差動増
    幅回路と、 前記第1及び第2のトランジスタのエミッタから所定の
    電流を第1の電源に引抜く第1の定電流源と、 各々がダイオード接続され、カソード側が共通に接続さ
    れた第3及び第4のトランジスタと、 前記第3及び第4のトランジスタのアノード側に第2の
    電源から所定の電流を流し込む第2の定電流源と、 各々のエミッタが共通に接続される、前記第3及び第4
    のトランジスタと同極性の第5及び第6のトランジスタ
    を有する第2の差動増幅回路と、 前記第5及び第6のトランジスタのエミッタに接続され
    た第3の定電流源と、 前記第3及び第4のトランジスタのカソードと前記第1
    の電源との間に接続され、前記第2の電流源と第1の電
    流源との差の電流によって電圧降下を生じさせる電圧降
    下素子と、 を備え、前記第3のトランジスタのアノードは第1のト
    ランジスタのコレクタ及び第6のトランジスタのベース
    に接続され、前記第4のトランジスタのアノードは第2
    のトランジスタのコレクタ及び第5のトランジスタのベ
    ースに接続されていることを特徴とする電圧−電流変換
    回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7201712B2 (ja) 2018-06-05 2023-01-10 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 血圧サロゲート値の傾向を推定する方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7201712B2 (ja) 2018-06-05 2023-01-10 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 血圧サロゲート値の傾向を推定する方法及び装置

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