DE69721398T2

DE69721398T2 - Spannungsstromumsetzschaltung zur Umsetzung von einer Spannung in Mehrfachstromausgänge

Info

Publication number: DE69721398T2
Application number: DE69721398T
Authority: DE
Inventors: Kouichi Minato-ku Nishimura
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2017-07-03
Also published as: CN1107892C; KR980010682A; EP0817372B1; JPH1022748A; JP2953383B2; EP0817372A3; KR100239619B1; DE69721398D1; US5867035A; CN1172978A; EP0817372A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung und insbesondere eine Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln einer eingegebenen Spannung in mehrere Stromausgaben.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Schaltung, die eine Eingangsspannung in einen Strom umwandelt, während gleichzeitig der Absolutwert der Spannung erhalten wird, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 61–45314 offenbart. 4 zeigt das Schaltungsdiagramm der Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung. In dieser Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung ist ein Ende eines Widerstands R6 an einen Eingangsspannungsanschluss Vin angeschlossen und ist das andere Ende des Widerstands gemeinsam an den invertie enden Eingang eines Operationsverstärkers A3, die Basis und den Kollektor eines NPN-Transistors Q1, die Basis eines NPN-Transistors Q2 und den Emitter eines NPN-Transistors Q3 angeschlossen. Der nichtinvertierende Eingang von A3 ist an einen Referenzspannungsanschluss (in diesem Fall die Erdung) angeschlossen. Der Ausgang von A3 ist gemeinsam an den Emitter von Q1, den Emitter von Q2 und die Basis von Q3 angeschlossen. Diese Umwandlungsschaltung wird durch Verbinden der Kollektoren von Q2 und Q3 miteinander und durch Dienen von ihnen als Ausgangsanschluss Io vervollständigt.
Bei diesem Beispiel gehen die Transistoren Q1 und Q2 dann wenn die Polarität der Eingangsspannung Vin positiv ist, zu einem aktiven Zustang, und der Transistor Q3 geht zu einem ausgeschalteten Zustand. Dies ist deshalb so, weil Q1 im aktiven Zustand ist, so dass die Emitter- und Basis-Sperrschicht vor Q3 im Sperrspannungszustand ist. Da A3 durch Q1 einer negativen Rückkopplung unterzogen wird, geht der invertierende Eingang von A3 zum virtuell geerdetes Zustand, so dass unter der Annahme, dass der gemeinsame Emitterstrom-Verstärkungsfaktor (hFE) des Transistors einen derart großen Wert hat, dass sein Effekt sicher vernachläs sigt werden kann, ein durch Vin/R6 gegebener Strom in Q1 fließt. Darüber hinaus bilden die Transistoren Q1 und Q2 eine Stromspiegelschaltung, so dass ein Strom mit demselben Wert wie demjenigen des Kollektorstroms von Q im Kollektor von Q2 fließt, welcher als der Ausgangsstrom lout dient. Gegensätzlich dazu geht Q3 dann, wenn die Polarität der Eingangsspannung Vin negativ ist zum aktiven Zustand, und Q1 und Q2 gehen zum ausgeschalteten Zustand. Da A3 über die Basis-Emitter-Sperrschicht von Q3 einer negativen Rückkopplung unterzogen wird, geht der invertierende Eingang von A3 wieder zum virtuell geerdeten Zustand. Folglich wird ein durch Vin/R6, welches derselbe Ausdruck wie in dem Fall einer positiven Polarität der Eingangsspannung Vin ist, gegebener Ausgangsstrom lout vom Ausgangsanschluss Io über den Kollektor von Q3 ausgegeben.
Um das obige zusammenzufassen, ist die Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und dem Ausgangsstrom lout durch nachfolgende Gleichung (1) gegeben. lout = |Vin|/R6 ... (1)
Anders ausgedrückt wird der Absolutwert einer Eingangsspannung Vin durch einen Widerstand R6 in einen Strom umgewandelt, und die Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und dem Ausgangsstrom lout ist so, wie es in 5 gezeigt ist. Hier sollte daran erinnert werden, dass das Ergebnis in der obigen Gleichung (1) eine Annäherung an die nachfolgend angegebenen genaueren Ausdrücke ist. lout = (Vin + (R6)[hFE/(1 + hFE)] (für Vin > 0) ... (2) lout = (–Vin –/R6)[hFE/(1 + hFE9] (für Vin < 0) ... (3)
Im obigen ist R6 der Widerstandswert des Widerstands R6 und ist hFE der Verstärkungsfaktor des gemeinsamen Emitterstroms der Transistoren Q1 bis Q3.
Bei einem als integrierte Schaltung ausgebildeten NPN-Transistor hat hFE allgemein selbst für einen kleinen Strom in der Größenordnung von einigen mA einen Wert von mehr als 100, obwohl er von der Emittergröße abhängt. Demgemäß ist der Umwandlungsfehler aufgrund von hFE kleiner als 1% für beide Fälle einer positiven und einer negativen Polarität von Vin, wie es aus den Gleichungen (2) und (3) gesehen werden kann, und ist die Symmetrie in Bezug auf die Polarität der Eingangsspannung exzellent, was die Gültigkeit der Gleichung (1) rechtfertigt.
Jedoch ist es mit der obigen Schaltung nicht möglich, eine Mehrfachausgabe des Stroms zu realisieren. Das bedeutet, dass es aufgrund der Natur des Stroms dann, wenn der Strom einmal an einer Stelle als Ausgabe abgenomme wird, nicht mehr möglich ist, ihn irgendwo anders als weitere Ausgabe zu verwenden. Gegensätzlich dazu ist es im Fall der Spannung möglich, sie bei einer Vielzahl von Stellen als Ausgaben abzunehmen, solange die Ausgangsstromkapazität dies zulässt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung zu schaffen, die den Absolutwert einer Eingangsspannung in einen Strom umwandelt und ermöglicht, eine Vielzahl von Stromausgaben zu erhalten.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung zu schaffen, die eine Vielzahl von Strömen mit einer einfachen Konfiguration der Schaltung erzeugt.
Die Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung gemäß einem Mode dieser Erfindung enthält einen Widerstand mit seinem einen Ende an einen Eingangsspannungsanschluss (oder einen Referenzspannungsanschluss) angeschlossen, einen Operationsverstärker mit seinem invertierenden Eingang an das andere Ende des Widerstands und den Eingangsanschluss einer Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung angeschlossen, seinem nichtinvertierenden Eingang an den Referenzspannungsanschluss (oder den Eingangsspannungsanschluss) angeschlossen und seinem Ausgang an einen gemeinsamen Anschluss der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung angeschlossen, und eine Vielzahl n von Bipolartransistoren mit ihren jeweiligen Gateanschlüssen gemeinsam an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen und ihren jeweiligen Emitteranschlüssen gemeinsam an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen.
Die Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung Gemäß einem anderen Mode dieser Erfindung enthält einen zweiten und einen vierten Widerstand mit jeweils einem Ende von ihnen an einen entsprechenden differenziellen Eingangsspannungsanschluss angeschlossen, einen dritten und einen fünften Widerstand mit jeweils einem Ende von ihnen an das andere Ende von jeweils dem zweiten und vierten Widerstand angeschlossen und dem anderen Ende von ihnen gemeinsam an einen Referenzspannungsanschluss angeschlossen, einen Operationsverstärker mit seinem invertierenden Eingang an die Verbindung des zweiten und des dritten Widerstands und den Eingangsanschluss einer Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung mit dem Eingangsstrom-zu-Ausgangsstrom-Verhältnis von n 1 angeschlossen, seinem nichtinvertierenden Eingang an die Verbindung des vierten und des fünften Widerstands angeschlossen und seinem Aufgang an den gemeinsamen Anschluss der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung angeschlossen, und eine Vielzahl n von Bipolartransistoren mit ihren jeweiligen Basisanschlüssen gemeinsam an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen.
Wenn die Polarität der Eingangsspannung positiv ist, geht eine Stromspiegelschaltung CM zum aktiven Zustand und gehen NPN-Transistoren Q1 bis Qn zum ausgeschalteten Zustand. Die Eingangsspannung wird mittels eines\Viderstands R1 in einen Strom umgewandelt und der Strom dient als der Eingangsstrom zur Stromspiegelschaltung CM. Dieser Strom wird durch die Stromspiegelschaltung invertiert, um in der Stromsaugrichtung zu fließen, und gleichzeitig wird der Stromwert auf 1/n von demjenigen des Eingangsstroms reduziert. Andererseits gehen die NPN-Transistoren Q1 bis Qn dann, wenn die Polarität der Eingangsspannung negativ ist, zum aktiven Zustand, und geht die Stromspiegelschaltung CM zum ausgeschalteten Zustand. Die Eingangsspannung wird mittels des Widerstands R1 in einen Strom umgewandelt und Ströme in der Saugrichtung werden von den Kollektoren der Transistoren Q1 bis Qn ausgegeben. Da der umgewandelte Strom auf die Transistoren Q1 bis Qn verteilt wird, ist der Strom in jedem der Transistoren Q1 bis Qn gleich 1/n des umgewandelten Stroms. Wie es aus dem obigen klar wird, ist für beide Fälle, nämlich eine positive und eine negative Polarität der Eingangsspannung, die Richtung des Stroms in Q1 bis Qn dieselbe wie diejenige des Saugstroms, was möglicherweise zeigt, dass der Absolutwert der Eingangsspannung erhalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, genommen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, klarer werden, wobei:
1 ein Schaltungsdiagramm ist, das die Konfiguration der Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungs-schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
2 ein Schaltungsdiagramm ist, das die Konfiguration der Stromspiegelschaltung in 1 zeigt;
3 ein Schaltungsdiagramm ist, das die Konfiguration der Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
4 ein Schaltungsdiagramm ist, das die Konfiguration der Absolutwerf-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung des Standes der Technik zeigt; und
5 eine Kurve ist, die die Eingangs/Ausgangs-Kennlinie der Schaltung in 4 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung detailliert beschrieben.
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration der Absolutwert-Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt. Diese Schaltung weist einen Widerstand R1 mit seinem einen Ende an einen Eingangsspannungsanschluss angeschlossen, einen Operationsverstärker A1 mit seinem invertierenden Eingang an das andere Ende des Widerstands R1 und einen Eingangsanschluss einer Stromspiegelschaltung CM mit n Ausgängen angeschlossen, seinem nichtinvertierenden Eingang geerdet und seinem Ausgang an den gemeinsamen Anschluss der Stromspiegelschaltung CM angeschlossen und n Einheiten von NPN-Bipolartransistoren Q1 bis Qn mit ihren jeweiligen Basisanschlüssen gemeinsam an den Ausgang des Operationsverstärkers A1 angeschlossen und ihren jeweiligen Emitteranschlüssen gemeinsam an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers A1 angeschlossen auf. Hier ist das Verhältnis des Eingangsstroms zum Ausgangsstrom derart eingestellt, dass es n : 1 ist. Die Ausgangsanschlüsse dieser Umwandlungsschaltung sind aus den n Ausgangsanschlüssen der Stromspiegelschaltung CM und den n Kollektoranschlüssen der Transistoren Q1 bis Qn zusammengesetzt.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Schaltung beschrieben. Zierst wird der Fall betrachtet, bei welchem eine Spannung mit positiver Polarität zu einem Eingangsspannungsanschluss Vin eingegeben wird. In diesem Fall wird der Operationsverstärker A1 über den Eingangsanschluss und den gemeinsamen Anschluss der Stromspiegelschaltung CM einer negativen Rückkopplung unterzogen. Deshalb geht der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A1 zu der Beziehung eines imaginären Kurzschließens mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss, so dass das Potential des invertierenden Eingangsanschlusses gleich dem Erdungspotential des nichtinvertierenden Eingangsanschlusses wird. Demgemäß ist der Strom I1, der im Widerstand R1 fließt, gegeben durch: I1 = Vin/R1 ... (4)
Da der Strom, der zum Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A1 fließt, in der Größenordnung von nA ist und nahezu vernachlässigbar ist, dient in der Praxis die Gesamtheit des Stroms I1, der im Widerstand R1 fließt, als der Eingangsstrom zur Stromspiegelschaltung CM. Das Verhältnis des Eingangsstroms zum Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung CM ist 1 : 1/n, wie es oben angegeben ist, und ihre Polaritäten sind in der inversen Beziehung zueinander, so dass der Ausgangsstrom I0 gegeben ist durch: I0 = –I1/n = –Vin/(nR1) ... (5)
In diesem Fall ist die Potentialdifferenz zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss der Stromspiegelschaltung CM, obwohl sie mit der Schaltungsform variiert, wenigstens größer als 0,7 V. Folglich ist die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis von jedem der Transistoren Q1 bis Qn mehr als 0,7 V in Sperrrichtung vorgespannt und gehen die Transistoren Q1 bis Qn zum ausgeschalteten Zustand. Daher gehen die Kollektorströme zu Null.
Als nächstes wird der Fall betrachtet, in welchem eine Spannung mit negativer Polarität (–Vin) zum Eingangsspannungsanschluss eingegeben wird. In diesem Fall wird der Operationsverstärker A1 über die Transistoren Q1 bis Qn mit ihren Basisanschlüssen und Emitteranschlüssen jeweils miteinander verbunden einer negati ven Rückkopplung unterzogen. Dann geht der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A1 zu der Beziehung eines imaginären Kurzschließens mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss, wie zuvor, und das Potential des invertierenden Eingangsanschlusses geht zu demjenigen des richtinvertierenden Eingangsanschlusses, welches das Erdungspotential ist. Demgemäß ist der Strom I1, der im Widerstand R1 fließt, derselbe wie derjenige, der durch die obige Gleichung (4) gegeben ist. Da der Strom, der in den Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A1 fließt, in der Größenordnung von nA ist und nahezu vernachlässigbar ist, wird die Gesamtheit des Stroms I1, der im Widerstand R1 fließt, als die Emitterströme der Transistoren Q1 bis Qn verwendet. Wenn angenommen wird, dass die Kennlinien der jeweiligen Transistoren Q1 bis Qn zufriedenstellend angepasst sind, wird der Strom I1 einheitlich auf die Transistoren verteilt, um einen Emitterstrom IE zu jeweiligen der Transistoren Q1 bis Qn zu geben, so dass: IE = I1/n ... (6)
Wenn angenommen wird, dass der Verstärkungsfaktor für den gemeinsamen Emitterstrom hFE einen ausreichend großen Wert hat, so dass sein Effekt sicher vernachlässigt werden kann, dann kann der Ausgangsstrom I0 vom Kollektor des Transistors ausgedrückt werden durch: I0 = IE = I1/n = –Vin/(nR1) ... (7) welche dieselbe wie die Gleichung (5) ist. Anders ausgedrückt ist die Polarität des Ausgangsstroms für beide Polaritäten der Eingangsspannung dieselbe, so dass möglicherweise gesagt werden kann, dass der Absolutwert der Eingangsspannung in den Strom umgewandelt wird, vorausgesetzt, dass die Anzahl der Ausgänge der Stromspiegelschaltung CM gleich der Anzahl n der Transistoren Q1 bis Qn ist.
Es sollte hier beachtet werden, dass die Gültigkeit der obigen Beschreibung von der Konformität der Kennlinien der verschiedenen Transistoren Q1 bis Qn abhängt. Wenn die obige Schaltung tatsächlich integriert wird, wird die Konformität von Kennlinien zwischen einer Vielzahl von Transistoren auf demselben Chip effektiv realisiert.
Wie es oben beschrieben ist, ist es möglich, die Anzahl von Stromausgaben durch Hinzufügen der Anzahl von Ausgaben der Stromspiegelschaltung und der Anzahl von Transistoren Q1 bis Qn zur Umwandlung der Spannung in den Strom zu vergrößern.
2 zeigt ein Ausgangsführungsbeispiel der Stromspiegelschaltung CM für den Fall von zwei Ausgängen (n = 2), wobei das Verhältnis des Eingangsstroms zum Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung 1 : 0,5 : 0,5 ist. Nimmt man Bezug auf 2, weist diese Stromspiegelschaltung NPN-Transistoren Q4 bis Q7 mit ihren Basisanschlüssen und Emitteranschlüssen gemeinsam getrennt angeschlossen und einen NPN-Transistor Q8 mit seinem Basisanschluss gemeinsam an die Kollektoranschlüsse des Transistors Q4 und des Transistors Q5 angeschlossen, seinem Emitteranschluss gemeinsam an die Basisanschlüsse der Transistoren Q4 bis Q7 angeschlossen und seinem Kollektoranschluss an eine positive Leistungsversorgung Vcc angeschlossen auf. Die gemeinsame Verbindungsstelle der Kollektoranschlüsse der Transistoren Q4 und Q5 und des Basisanschlusses des Transistors Q8 dient als der Stromeingangsanschluss und jeweilige Kollelaoranschlüsse der Transistoren Q6 und Q7 dienen jeweils als erster und als zweiter Ausgang. Der Transistor Q8 dient zum Zuführen des Basisstroms für die Transistoren Q4 bis Q7 und auch zum Reduzieren von Fehlern aufgrund des Verstärkungsfaktors für einen gemeinsamen Emitterstrom hFE. Die Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom I0 und dem Eingangsstrom lin der Stromspiegelschaltung für diesen Fall ist insbesondere durch die folgende Gleichung gegeben:
Wenn der allgemeine Wert von 200 für den Verstärkungsfaktor des gemeinsamen Emitterstroms hFE angenommen wird, wird die Gleichung (8) zu; I0 = 0,499975 lin ... (9) welche einen Fehler von nur 0,005 % gegenüber dem Sollwert von I0 = 0,5 lin ... (10) hat.
Demgemäß kann es derart angesehen werden, dass die Gleichung (10) im Wesentlichen realisiert ist.
Beim Erhalten des obigen Ergebnisses ist angenommen, dass die Kennlinien der Transistoren Q4 bis Q7 zufriedenstellend konsistent zueinander sind. Wenn die Schaltung integriert wird, wird die Anpassung der Kennlinien einer Vielzahl von Transistoren auf demselben Chip tatsächlich realisiert, wie es oben angegeben ist.
In 2 ist ein spezieller Fall von n = 2 beschrieben. Zum Realisieren des allgemeinen Falls eines beliebigen Werts von n ist es nur nötig, einen Eingang der Stromspiegelschaltung vorzusehen, n Einheiten von Transistoren (Q4 und Q5 beim Beispiel in 2) vorzubereiten, wobei Kollektoranschlüsse, Basisanschlüsse und Emitteranschlüsse von jeweiligen Transistoren getrennt gemeinsam angeschlossen sind, und n Einheiten von Transistoren (Q6 und Q7 beim Beispiel in 2) vorzubereiten, deren Basisanschlüsse und Emitteranschlüsse getrennt gemeinsam angeschlossen sind.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben. In der Figur sind Komponenten, die identisch zu denjenigen in 1 sind, identische Symbole zugeordnet, um eine weitere Beschreibung wegzulassen. Unter Bezugnahme auf 3 weist dieses Ausführungsbeispiel folgendes auf: einen Widerstand R2 mit seinem einen Ende an einen ersten Spannungseingangsanschluss angeschlossen, einen Widerstand R4 mit seinem einen Ende an einem zweiten Eingangsspannungsanschluss angeschlossen, Widerstände R3 und R5 mit einem Ende von jedem am anderen Ende von jedem der Widerstände R2 und R4 angeschlossen und jedem anderen Ende an das Erdpotential angeschlossen, einen Operationsverstärker A2 mit seinem invertierenden Eingang an die Verbindungsstelle der Widerstände R2 und R3 und den Eingangsanschluss einer Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung CM angeschlossen, seinem nichtinvertierenden Eingang an die Verbindungsstelle der Widerstände R4 und R5 angeschlossen und seinem Ausgang an den gemeinsamen Anschluss der Stromspiegelschaltung CM angeschlossen, und eine Vielzahl n von NFN-Transistoren mit ihren Basisanschlüssen gemeinsam an den Ausgang des Operationsverstärkers A2 angeschlossen. Zusätzlich ist das Verhältnis der Eingangs- und Ausgangsströme der Stromspiegelschaltung CM derart eingestellt, dass es n : 1 ist.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Schaltung detailliert beschrieben. Zuerst ist die Spannung V+ des nichtinvertierenden Eingangs des Operationsverstärkers A2 die durch die Widerstände R3 und R5 geteilte Spannung einer Eingangsspannung. Somit ist V+ gegeben durch: V+ = Vin2 R5/(R4 + R5) ... (11) wobei Vin2 die Spannungseingabe zum zweiten Eingangsspannungsanschluss ist.
Da die Spannung V– des invertierenden Eingangs des Operationverstärkers A2 zu der Beziehung eines imaginären Kurzschließens mit dem Potential des nicht invertierenden Eingangsanschlusses geht, werden die Potentiale beider Anschlüsse gleich, nämlich: V– = V+ ... (12)
Wenn der Strom, der in den Eingangsanschluss der Stromspiegelschaltung CM fließt, oder der Strom, der in den Transistoren Q1 bis Qn fließt, lin genannt wird, ist er durch den Wert gegeben, der durch Subtrahieren des Stroms I3, der im Widerstand R3 fließt, vom Strom I2, der im Widerstand R2 fließt, erhalten wird. Folglich gilt die folgende Beziehung:
Durch erneutes Ausdrücken der Gleichung (13) in Bezug auf Vin1 (Spannungseingabe zum ersten Eingangsanschluss) und Vin2 wird folgendes erhalten:
Wenn die Widerstandswerte so eingestellt werden, dass sie R4/R5 = R2/R3 und R2 = R erfüllen, ist der Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung und der Kollektorstrom der Transistoren Q1 bis Qn, nämlich lout, gegeben durch: lout = (Vin1 – Vin2)/nR ... (15) Da das Prinzip, durch welches der Absolutwert des Ausgangsstroms aus der Ein- gangsspannung erhalten wird, dasselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist, wird eine weitere Beschreibung weggelassen.
Auf diese Weise kann für das Beispiel in 3 eine Umwandlung der differentiellen Spannung in einen Absolutwert eines Stroms erreicht werden.
Wie im obigen kann gemäß dieser Erfindung der Umwandlungskoeffizient für beide Fälle einer positiven und einer negativen Eingangsspannung durch derartiges Einstellen des Verhältnisses des Eingangsstroms zum Ausgangsstrom, dass es proportional zur Anzahl von Ausgängen ist, gleich gemacht werden und als Ergebnis ist es möglich, mehrere Stromausgaben in einer Schaltung zum Umwandeln einer Eingangsspannung in einen absoluten Stromwert zu erhalten.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinn angesehen werden. Verschiedene Modifikationen der offenbarten Ausführungsbeispiele, sowie andere Ausführungsbeispiele der Erfindung, werden Fachleuten auf dem Gebiet bei Bezugnahme auf die Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden.

Claims

Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung, die folgendes aufweist: einen Widerstand (R1) mit seinem einen Ende an einen Eingangsspannungsanschluss (Vin) angeschlossen, einen Operationsverstärker (A1) mit seinem invertierenden Eingang an das andere Ende des Widerstands und einen Eingangsanschluss einer Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung (CM) angeschlossen, seinem nichtinvertierenden Eingang an einen Referenzspannungsanschluss angeschlossen und seinem Ausgang an einen gemeinsamen Anschluss der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung angeschlossen, und eine Vielzahl n von Bipolartransistoren (Q1–Qn) mit ihren jeweiligen Basisanschlüssen gemeinsam an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen und ihren jeweiligen Emitteranschlüssen gemeinsam an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen, wobei das Verhältnis von den Eingangs- zu den Ausgangsströmen der Mehrtachausgaben-Stromspiegelschaltung derart eingestellt ist, dass es n : 1 ist, und die Ausgänge (Io) der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung und die Kollektoranschlüsse der Vielzahl n von Bipolartransistoren jeweils verbunden sind und als die Ausgangsanschlüsse dienen.
Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung, die folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten Widerstand (R2, R4) mit jeweils einem Ende von ihnen an einen jeweiligen eines ersten und eines zweiten Eingangsspannungsanschlusses (Vin1, Vin2) angeschlossen, einen dritten und einen vierten Widerstand (R3, R5) mit jeweils einem Ende von ihnen an ein jeweiliges des anderen Endes des ersten und des zweiten Widerstands angeschlossen und dem anderen Ende von jedem von ihnen gemeinsam an einen Referenzspannungsanschluss angeschlossen, einen Operationsverstärker (A2) mit seinem invertierenden Eingang an die Verbindungsstelle des ersten Widerstands und des dritten Widerstands und eines Eingangsanschlusses einer Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung (CM) angeschlossen, seinem nichtinvertierenden Eingang an die Verbindungsstelle des zweiten Widerstands und des vierten Widerstands angeschlossen und seinem Ausgang an den gemeinsamen Anschluss der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung angeschlossen, und eine Vielzahl von n Stücken von Bipolartransistoren (Q1–Qn) mit ihren jeweiligen Basisanschlüssen gemeinsam an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen und ihren Emitteranschlüssen gemeinsam an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen, wobei das Verhältnis vom Eingangsstrom zum Ausgangsstrom der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung derart eingestellt ist, dass es n : 1 ist, und die Ausgänge der Mehrfachausgaben-Stromspiegelschaltung und die Kollektoranschlüsse der Vielzahl n von Bipolartransistoren jeweils verbunden sind und als die Ausgangsanschlüsse dienen.
Spannung-zu-Strom-Umwandlungsschaltung, die folgendes aufweist: einen Eingangsanschluss (Vin), der eine Eingangsspannung empfängt; eine Stromspiegelschaltung (CM), die an einen ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist und die einen Eingangsknoten aufweist, der am Eingangsanschluss angeschlossen ist, und einen ersten und einen zweiten Ausgangsknoten, und wobei die Stromspiegelschaltung einen ersten Ausgangsstrom zum ersten Ausgangsknoten in Reaktion auf einen Eingangsstrom ausgibt, der zum Eingangsknoten fließt, wenn der Eingangsstrom eine erste Polarität hat, und einen zweiten Ausgangsstrom zum zweiten ausgangsknoten in Reaktion auf den Eingangsstrom ausgibt, wenn der Eingangsstrom die erste Polarität hat; wobei ein erster Transistor (Q1–Qn) zwischen einem dritten Ausgangsknoten und dem Eingangsknoten angeschlossen ist, und ein Steuerknoten des ersten Transistors an dem ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und wobei der erste Transistor einen dritten Ausgangsstrom ausgibt, wenn der Eingangsstrom eine zweite Polarität hat, die entgegengesetzt zur ersten Polarität ist; und wobei ein zweiter Transistor (Q1–Qn) zwischen einem vierten Ausgangsknoten und dem Eingangsknoten angeschlossen ist und ein Steuerknoten des zweiten Transistors am ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und wobei der zweite Transistor einen vierten Ausgangsstrom ausgibt, wenn der Eingangsstrom die zweite Polarität hat.
Schaltung nach Anspruch 3, die weiterhin einen Verstärker aufweist, der einen Eingangsknoten einer ersten Polarität hat, der am Eingangsanschluss angeschlossen ist, einen Eingangsknoten einer zweiten Polarität, der an einem zweiten Eingangsanschluss angeschlossen ist, und einen dritten Ausgangsknoten, der am ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist.
Schaltung nach Anspruch 3, wobei eine Rate zwischen dem Eingangsstrom und dem ersten Strom dieselbe wie eine Rate zwischen de m Eingangsstrom und dem dritten Strom ist, und eine Rate zwischen dem Eingangsstrom und dem zweiten Strom dieselbe wie eine Rate zwischen dem Eingangsstrom und dem vierten Strom ist.
Schaltung nach Anspruch 3, wobei die Stromspiegelschal:ung einen dritten Transistor hat, der zwischen dem Eingangsknoten und dem ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und ein Steuerknoten des dritten Transistors an einen zweiten gemeinsamen Knoten angeschlosseni ist, einen vierten Transistor, der zwischen dem ersten Ausgangsknoten und dem ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und ein Steuerknoten des vierten Transistors am gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und einen fünften Transistor, der zwischen dem zweiten Ausgangsknoten und dem ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und ein Steuerknoten des fünften Transistors am gemeinsamen Knoten angeschlossen ist.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Stromspiegelschaltung einen sechsten Transistor hat, der zwischen dem Eingangsknoten und dem ersten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der dritte, der vierte, der fünfte und der sechste Transistor dieselbe Stromversorgungsfähigkeit haben.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Stromspiegelschaltung einen siebten Transistor hat, der zwischen einer ersten Leistungsversorgungsleitung und dem zweiten gemeinsamen Knoten angeschlossen ist, und ein Steuerknoten des siebten Transistors am Eingangsknoten angeschlossen ist.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der erste, der zweite, der dritte, der vierte, der fünfte und der sechste Transistor dieselbe Transistorgröße haben.