JP2000134045A - Voltage-to-current conversion circuit - Google Patents

Voltage-to-current conversion circuit

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JP2000134045A
JP2000134045A JP10306771A JP30677198A JP2000134045A JP 2000134045 A JP2000134045 A JP 2000134045A JP 10306771 A JP10306771 A JP 10306771A JP 30677198 A JP30677198 A JP 30677198A JP 2000134045 A JP2000134045 A JP 2000134045A
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current
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transistor
conversion circuit
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Eizo Fukui
栄蔵 福井
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Texas Instruments Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance linearity of the voltage-to-current conversion circuit that supplies a current in proportion to an input voltage. SOLUTION: This voltage-to-current conversion circuit has an operational amplifier circuit 10, a bipolar transistor(TR) Q1, a resistor R0, a current mirror type constant current source circuit 20, a negative feedback signal line 30 that negatively feeds back a potential of a node N1 to the operational amplifier circuit 10, and a voltage correcting circuit 40. Then the current mirror type constant current source circuit 20 outputs an output current Iout proportional to an input voltage Vi applied to the operational amplifier 10. The voltage correcting circuit 40 applies a correcting voltage to improve deterioration in the linearity of the voltage-to-current conversion circuit attended on deviation in a voltage V0 at the node N1 from a specified voltage to the operational amplifier circuit 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電圧に比例した電流
を供給する電圧・電流変換回路に関するものであり、特
に、リニアリティ(直線性)を改善した電圧・電流変換
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage / current conversion circuit for supplying a current proportional to a voltage, and more particularly to a voltage / current conversion circuit having improved linearity.

【0002】[0002]

【従来の技術】電圧・電流変換回路は種々の分野で利用
されている。そのような電圧・電流変換回路の用途の1
つとして、レーザダイオードのドライバ回路が知られて
いる。
2. Description of the Related Art Voltage / current conversion circuits are used in various fields. One of the applications of such a voltage / current conversion circuit
For example, a driver circuit for a laser diode is known.

【0003】図4はそのようなレーザダイオードのドラ
イバ回路に用いられる従来の電圧・電流変換回路の回路
図である。図4に図解した電圧・電流変換回路1は、演
算増幅回路10と、第1のバイポーラトランジスタQ1
と、この第1のバイポーラトランジスタQ1のコレクタ
に接続されたカレントミラー型定電流源回路20と、第
1のバイポーラトランジスタQ1のエミッタに接続され
た第1の抵抗器R0と、第1のバイポーラトランジスタ
Q1のエミッタと第1の抵抗器R0との接続点である第
1のノードN1における電圧を演算増幅回路10の反転
(−)入力端子に負帰還する負帰還用信号線30とを有
する。演算増幅回路10の第1の入力端子としての非反
転(+)入力端子には、変換の対象となる入力電圧Vi
が印加されている。
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional voltage / current conversion circuit used for such a laser diode driver circuit. The voltage / current conversion circuit 1 illustrated in FIG. 4 includes an operational amplifier circuit 10 and a first bipolar transistor Q1.
A current mirror type constant current source circuit 20 connected to the collector of the first bipolar transistor Q1, a first resistor R0 connected to the emitter of the first bipolar transistor Q1, and a first bipolar transistor A negative feedback signal line for negatively feeding back a voltage at a first node, which is a connection point between the emitter of Q1 and the first resistor R0, to an inverting (-) input terminal of the operational amplifier circuit 10; A non-inverting (+) input terminal as a first input terminal of the operational amplifier circuit 10 has an input voltage Vi to be converted.
Is applied.

【0004】演算増幅回路10を用いた電圧・電流変換
回路の基本動作原理を述べる。演算増幅回路10は、非
反転(+)入力端子に印加された変換の対象となる入力
電圧Vi と、負帰還用信号線30から演算増幅回路10
の反転(−)入力端子に負帰還されるノードN1の電圧
0 との電圧差ΔV=Vi −V0 が0になるように演算
増幅回路10の出力端子から第1のバイポーラトランジ
スタQ1のベースにベース電流Ib を出力する。このベ
ース電流Ib に応じて第1のバイポーラトランジスタQ
1のエミッタ電流Ie が第1の抵抗器R0に流れて、ノ
ードN1に電圧V0 を発生する。演算増幅回路10の出
力端子から第1のバイポーラトランジスタQ1を介して
抵抗器R0に流れる電流IF は下記式で示される。
The basic operation principle of the voltage / current conversion circuit using the operational amplifier circuit 10 will be described. The operational amplifier 10 is connected to the input voltage Vi to be converted applied to the non-inverting (+) input terminal and the signal line 30 for negative feedback.
Inversion (-) base of the first bipolar transistor Q1 from the output terminal of the operational amplifier circuit 10 as the voltage difference [Delta] V = Vi -V 0 to the voltage V 0 which node N1 which is negatively fed back to the input terminal becomes 0 and outputs the base current I b to. According to the base current Ib , the first bipolar transistor Q
1 of emitter current I e flows through the first resistor R0, to generate a voltage V 0 to the node N1. Current I F flowing through the resistor R0 via the first bipolar transistor Q1 from the output terminal of the operational amplifier circuit 10 is represented by the following formula.

【0005】 IF = Vi /R0 ・・(1) ただし、IF は演算増幅回路10の出力端子から抵抗器
R0に流れる電流であり、Vi は演算増幅回路10に印
加される入力電圧であり、R0 は抵抗器R0の抵抗値で
ある。
[0005] I F = Vi / R 0 ·· (1) However, I F is the current flowing from the output terminal of the operational amplifier circuit 10 to a resistor R0, Vi is the input voltage applied to the operational amplifier circuit 10 And R 0 is the resistance of resistor R0.

【0006】この例において、電流IF は、第1のバイ
ポーラトランジスタQ1のエミッタから第1の抵抗器R
0に流れる電流IR0 (または第1のバイポーラトラン
ジスタQ1のエミッタ電流Ie )に等しい。すなわち、
F =IR0 =Ie である。よって、下記式2が成立す
る。
In this example, the current IF is supplied from the emitter of the first bipolar transistor Q1 to the first resistor R1.
It is equal to the current IR 0 flowing to 0 (or the emitter current I e of the first bipolar transistor Q1). That is,
It is I F = IR 0 = I e . Therefore, the following equation 2 is established.

【0007】 IR0 = Vi /R0 = Ib +hFE×Ib = Ib (1+hFE) ・・(2) ただし、hFEはトランジスタQ1の電流増幅率である。IR 0 = Vi / R 0 = I b + h FE × I b = I b (1 + h FE ) (2) where h FE is the current amplification factor of the transistor Q1.

【0008】第1のバイポーラトランジスタQ1のコレ
クタに一定の電流(コレクタ電流I C )を供給するカレ
ントミラー型定電流源回路20は、カレントミラー型定
電流源回路の基本特性として、第1のバイポーラトラン
ジスタQ1のコレクタに流す電流(これをコレクタ電流
という)IC と等しい出力電流Iout を、他方の出力端
子から出力する。この出力電流Iout が入力電圧Vi を
変換した電流となる。なお、コレクタ電流IC は、エミ
ッタ電流Ie と同様、IC = hFE×Ib として規定さ
れる。すなわち、下記式で表される。
[0008] The first bipolar transistor Q1
A constant current (collector current I C) To supply
The current mirror type constant current source circuit 20 is a current mirror type constant current source circuit.
As a basic characteristic of the current source circuit, the first bipolar transistor
The current flowing through the collector of the transistor Q1 (this is the collector current
I)COutput current I equal tooutTo the other output
Output from child. This output current IoutChanges the input voltage Vi
This is the converted current. Note that the collector current ICIs Emi
Current IeLike IC= HFE× IbStipulated as
It is. That is, it is represented by the following equation.

【0009】 Iout = IC = hFE×Ib ・・(3)I out = I C = h FE × I b (3)

【0010】式1〜3から下記式が得られる。From equations 1 to 3, the following equation is obtained.

【0011】 Iout = (Vi /R0 )×(hFE/(1+hFE)) ・・(4)I out = (Vi / R 0 ) × (h FE / (1 + h FE )) (4)

【0012】このように、図4の電圧・電流変換回路に
よれば入力電圧Vi に比例した出力電流Iout が得られ
る。
As described above, according to the voltage / current conversion circuit of FIG. 4, an output current I out proportional to the input voltage Vi can be obtained.

【0013】なお、出力電流Iout は式3から下記のご
とく規定できる。
Note that the output current I out can be defined from Equation 3 as follows.

【0014】 Iout =IS (1+Vce/VEA)exp(Vbe/Vth) ・・(5) ただしはIS はトランジスタQ1の接合飽和電流であ
り、VceはトランジスタQ1のコレクタ・エミッタ間の
電圧であり、VEAはトランジスタQ1のアーリー(Ea
rly)電圧であり、VbeはトランジスタQ1のベース
・エミッタ間の電圧であり、VthはトランジスタQ1の
しきい値電圧Vthである。
I out = I S (1 + V ce / V EA ) exp (V be / V th) (5) where I S is the junction saturation current of the transistor Q 1, and V ce is the collector / emitter of the transistor Q 1 V EA is the early voltage (Ea) of the transistor Q1.
rly) is the voltage, V be is the voltage between the base and the emitter of the transistor Q1, Vth is a threshold voltage Vth of the transistor Q1.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実験に
よれば、図4に図解した電圧・電流変換回路の電圧・電
流の直線性(リニアリティ)は、図2に示すように、曲
線CV3となり、理想的な直線性を示す曲線CV1の特
性とはならない。なお、曲線CV1は特性の低下(劣
化)のない、換言すれば、直線性が完全な、理想的な電
圧・電流変換回路の特性であり、入力電圧Vi と出力電
流Iout とが完全に比例し、直線性を示している。
However, according to the experiment, the linearity of the voltage and current of the voltage-current conversion circuit illustrated in FIG. 4 becomes a curve CV3 as shown in FIG. It does not have the characteristic of the curve CV <b> 1 showing a typical linearity. Note that the curve CV1 is a characteristic of an ideal voltage-current conversion circuit in which the characteristic does not decrease (degrade), in other words, the linearity is perfect, and the input voltage Vi and the output current Iout are completely proportional. And shows linearity.

【0016】電圧・電流変換回路の特性に直線性がない
場合、たとえば、そのような電圧・電流変換回路をレー
ザダイオードのドライバ回路に使用したとき、希望する
レーザの発光特性が得られないという問題に遭遇する。
上述した例示においては、特に、入力電圧Vi の増加に
伴う特性の劣化が大きい。したがって、図4の電圧・電
流変換回路をレーザダイオードのドライバ回路として使
用すると、高い電圧を印加したときのレーザの出力特性
が希望する値にならない。
If the characteristics of the voltage / current conversion circuit are not linear, for example, when such a voltage / current conversion circuit is used for a driver circuit of a laser diode, a desired laser light emission characteristic cannot be obtained. Encounter.
In the above-described example, the characteristic is greatly deteriorated particularly with an increase in the input voltage Vi. Therefore, when the voltage / current conversion circuit of FIG. 4 is used as a driver circuit for a laser diode, the output characteristics of the laser when a high voltage is applied do not become the desired values.

【0017】本発明の目的は、直線性に優れ、長時間安
定に動作可能な電圧・電流変換回路を提供することにあ
る。換言すれば、本発明は、電圧・電流変換回路の直線
性を向上することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a voltage / current conversion circuit which has excellent linearity and can operate stably for a long time. In other words, an object of the present invention is to improve the linearity of a voltage / current conversion circuit.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本願発明者が、図4を参
照して述べた電圧・電流変換回路の直線性の低下(また
は理想的な特性からのずれ、劣化)を考察したところ、
その原因が下記になることを見いだした。入力電圧Vi
が変化するとノードN1の電圧V0 も変化し、トランジ
スタQ1のコレクタ・エミッタ電圧Vceが変化する。そ
の結果、式5から明らかなように、出力電流Iout がず
れて電圧・電流変換回路の直線性が低下する。すなわ
ち、トランジスタQ1のコレクタ・エミッタ電圧Vce
低下するとトランジスタQ1の空乏層が広がる。特にバ
イポーラトランジスタQ1はベース幅が狭いのでコレク
タ電流IC も減少する。カレントミラー型定電流源回路
20からはコレクタ電流IC と同じ出力電流Iout が出
力されるから、コレクタ電流IC の低下にともなって出
力電流Iout が低下する。本願発明者は、上述したノー
ドN1における電圧V0 の低下を補正する電圧補正用回
路を付加して、電圧・電流変換回路の直線性を改善する
という構想のもとに本願発明を考案した。
The inventor of the present application has considered the decrease in linearity (or deviation from ideal characteristics or deterioration) of the voltage / current conversion circuit described with reference to FIG.
The cause was found as follows. Input voltage Vi
Changes, the voltage V 0 of the node N1 also changes, and the collector-emitter voltage Vce of the transistor Q1 changes. As a result, as is apparent from Equation 5, the output current I out shifts and the linearity of the voltage-current conversion circuit decreases. That is, when the collector-emitter voltage Vce of the transistor Q1 decreases, the depletion layer of the transistor Q1 expands. In particular, since the base width of the bipolar transistor Q1 is narrow, the collector current I C also decreases. Since the same output current I out and the collector current I C is output from the current mirror type constant current source circuit 20, the output current I out with a decrease of the collector current I C decreases. Inventor adds the voltage correction circuit for correcting the decrease in voltage V 0 at the node N1 as described above, it devised a present invention based on the concept of improving the linearity of the voltage-current conversion circuit.

【0019】したがって、本発明によれば、第1の電源
端子に接続されており、第1の電流供給端子に供給する
電流に応じた電流を第2の電流供給端子に供給する電流
源回路と、上記第1の電流供給端子と第1のノードとの
間に接続されている第1のトランジスタと、上記第1の
ノードと第2の電源端子との間に接続されている第1の
抵抗素子と、一方の入力端子に入力電圧が印加され、他
方の入力端子が上記第1のノードに接続されており、出
力端子が上記第1のトランジスタの制御端子に接続され
ている演算増幅回路と、上記第1のノードの電圧を補正
する補正回路とを有する電圧・電流変換回路が提供され
る。
Therefore, according to the present invention, there is provided a current source circuit connected to the first power supply terminal and supplying a current corresponding to the current supplied to the first current supply terminal to the second current supply terminal. A first transistor connected between the first current supply terminal and a first node, and a first resistor connected between the first node and a second power supply terminal An element, an operational amplifier circuit to which an input voltage is applied to one input terminal, the other input terminal is connected to the first node, and an output terminal is connected to a control terminal of the first transistor; And a correction circuit for correcting the voltage of the first node.

【0020】特定的には、上記補正回路は、第3の電源
端子と第4の電源端子との間に直列に接続されている第
2のトランジスタ及び第2の抵抗素子と、上記第1のノ
ードと上記第4の電源端子との間に直列に接続されてい
る第3の抵抗素子及び第3のトランジスタとを含み、上
記第2のトランジスタの制御素子に基準電圧が印加され
ており、上記第3のトランジスタの制御端子が上記第2
のトランジスタと第2の抵抗素子との接続中点に接続さ
れている。
Specifically, the correction circuit includes a second transistor and a second resistance element connected in series between a third power supply terminal and a fourth power supply terminal; A third resistance element and a third transistor connected in series between the node and the fourth power supply terminal, wherein a reference voltage is applied to a control element of the second transistor; The control terminal of the third transistor is connected to the second terminal.
Is connected to a connection midpoint between the transistor and the second resistance element.

【0021】好適には、上記基準電圧を上記入力電圧に
応じて制御する基準電圧制御回路を有する。
Preferably, there is provided a reference voltage control circuit for controlling the reference voltage according to the input voltage.

【0022】更に、好適には、上記第1及び第3の電源
端子に電源電圧が印加されており、上記第2及び第4の
電源端子に接地電位が印加されており、上記電流源回路
は複数のトランジスタで構成されるカレントミラー型の
電流源回路であり、上記第1及び第2のトランジスタは
NPN型のバイポーラトランジスタであり、上記第3の
トランジスタはPNP型のバイポーラトランジスタであ
り、上記一方の入力端子は非反転入力端子であり、上記
他方の入力端子は反転入力端子である。
More preferably, a power supply voltage is applied to the first and third power supply terminals, a ground potential is applied to the second and fourth power supply terminals, and the current source circuit is A current mirror type current source circuit including a plurality of transistors, wherein the first and second transistors are NPN-type bipolar transistors, the third transistor is a PNP-type bipolar transistor, Is a non-inverting input terminal, and the other input terminal is an inverting input terminal.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】第1の実施の形態 本発明の電圧・電流変換回路の第1の実施の形態の電圧
・電流変換回路を図1を参照して述べる。図1に図解し
た電圧・電流変換回路は図3に図解した電圧・電流変換
回路と類似するが、図4に図解した回路に電圧補正用回
路40が付加されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A voltage / current conversion circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The voltage / current conversion circuit illustrated in FIG. 1 is similar to the voltage / current conversion circuit illustrated in FIG. 3, except that a voltage correction circuit 40 is added to the circuit illustrated in FIG.

【0024】図1に図解した電圧・電流変換回路1A
は、演算増幅回路10と、電流変換用トランジスタとし
てのNPN型バイポーラトランジスタ(以下、第1のト
ランジスタと呼ぶ)Q1と、この第1のバイポーラトラ
ンジスタQ1のコレクタに接続されたカレントミラー型
定電流源回路20と、第1のバイポーラトランジスタQ
1のエミッタに接続された電流・電圧変換用抵抗器とし
ての第1の抵抗器(又は抵抗素子)R0と、第1のバイ
ポーラトランジスタQ1のエミッタと第1の抵抗器R0
との接続点である第1のノードN1における電圧を演算
増幅回路10の反転入力端子に入力する負帰還用信号線
30と、電圧補正用回路40を有する。演算増幅回路1
0の第1の入力端子としての非反転入力端子には、変換
の対象となる入力電圧Vi が印加されている。
The voltage / current conversion circuit 1A illustrated in FIG.
Is an operational amplifier circuit 10, an NPN-type bipolar transistor (hereinafter, referred to as a first transistor) Q1 as a current conversion transistor, and a current mirror type constant current source connected to the collector of the first bipolar transistor Q1. Circuit 20 and a first bipolar transistor Q
A first resistor (or a resistance element) R0 as a current / voltage conversion resistor connected to the emitter of the first bipolar transistor Q1, and an emitter of the first bipolar transistor Q1 and the first resistor R0
A negative feedback signal line 30 for inputting a voltage at a first node N1 which is a connection point with the negative input terminal of the operational amplifier circuit 10, and a voltage correction circuit 40. Operational amplifier circuit 1
An input voltage Vi to be converted is applied to a non-inverting input terminal as a first input terminal of 0.

【0025】カレントミラー型定電流源回路20は、3
個のPNP型バイポーラトランジスタを用いた公知の回
路構成をしており、電源電圧源Vccから電圧を供給され
て、第1の出力端子から第1のバイポーラトランジスタ
Q1のコレクタに一定の電流を供給するように、図解の
ごとく接続されている。カレントミラー型定電流源回路
20の動作原理から、第1のバイポーラトランジスタQ
1のコレクタに流れる電流(コレクタ電流IC )と同じ
値の電流が出力電流Iout として出力される。
The current mirror type constant current source circuit 20 has three
It has a known circuit configuration using two PNP-type bipolar transistors, is supplied with a voltage from a power supply voltage source Vcc, and supplies a constant current from a first output terminal to the collector of the first bipolar transistor Q1. As shown, they are connected as shown. From the operating principle of the current mirror type constant current source circuit 20, the first bipolar transistor Q
A current having the same value as the current (collector current I C ) flowing through one collector is output as an output current I out .

【0026】図1に図解した電圧・電流変換回路1A
は、基本的には、図4を参照して述べた電圧・電流変換
回路1と同様であるが、電圧補正用回路40を付加した
ことが異なるので、下記の記述は特に、電圧補正用回路
40を付加した内容に言及する。
The voltage / current conversion circuit 1A illustrated in FIG.
Is basically the same as the voltage / current conversion circuit 1 described with reference to FIG. 4, except that the voltage correction circuit 40 is added. Reference is made to the content with 40 added.

【0027】電圧補正用回路40は、補正用基準電圧V
ref がベースに印加されたNPN型バイポーラトランジ
スタ(以下、第2のトランジスタという)Q2と、第2
のトランジスタQ2のエミッタに一端が接続された第2
の抵抗器R2と、第2のトランジスタQ2のエミッタと
第2の抵抗器R2との接続点(ノードN2)にベースが
接続されたPNP型バイポーラトランジスタ(以下、第
3のトランジスタという)Q3と、第3のトランジスタ
Q3のエミッタに一端が接続され他端が演算増幅回路1
0の反転入力端子と負帰還用信号線30との接続点(ノ
ードN3)に接続された第3の抵抗器R3とを有する。
第2のトランジスタQ2のコレクタには電源電圧Vccが
印加され、第2の抵抗器R2の他端と第3のトランジス
タQ3のコレクタが共通接続されて接地されている。
The voltage correction circuit 40 has a correction reference voltage V
an NPN-type bipolar transistor (hereinafter referred to as a second transistor) Q2 having ref applied to its base;
Of the transistor Q2 having one end connected to the emitter thereof.
A PNP-type bipolar transistor (hereinafter, referred to as a third transistor) Q3 having a base connected to a connection point (node N2) between the emitter of the second transistor Q2 and the second resistor R2, One end is connected to the emitter of the third transistor Q3, and the other end is connected to the operational amplifier 1
A third resistor R3 connected to a connection point (node N3) between the 0 inverting input terminal and the negative feedback signal line 30;
The power supply voltage Vcc is applied to the collector of the second transistor Q2, and the other end of the second resistor R2 and the collector of the third transistor Q3 are commonly connected and grounded.

【0028】電圧補正用回路40の動作を述べる。電圧
補正用回路40において、第2のトランジスタQ2のベ
ースに補正用基準電圧Vref が印加されると第2のトラ
ンジスタQ2の電流増幅率hFE(Q2)に応じたエミッ
タ電流Ie (Q2)が流れる。よって、第2の抵抗器R
2において電圧降下Vdrop(R2 )=Ie (Q2)×R
2 (R2 は第2の抵抗器R2の抵抗値である)が発生す
る。この電圧降下Vdrop(R2 )によるノードN2の電
圧が第3のトランジスタQ3のベースに印加されて第3
のトランジスタQ3には、第3のトランジスタQ3 の電
流増幅率hFE(Q3)に応じたエミッタ電流Ie (Q
3)が第3の抵抗器R3に流れる。よって、第3の抵抗
器R3において電圧降下Vdrop(R3 )=Ie (Q3)
×R3 (R3 は第3の抵抗器R3の抵抗値である)が発
生する。その結果、ノードN3から第3のトランジスタ
Q3のエミッタに向かって電流iが流れる。
The operation of the voltage correction circuit 40 will be described. In the voltage correction circuit 40, when the correction reference voltage Vref is applied to the base of the second transistor Q2, the emitter current I e (Q2) according to the current amplification factor h FE (Q2) of the second transistor Q2. Flows. Therefore, the second resistor R
2, the voltage drop V drop (R 2 ) = I e (Q2) × R
(The R 2 is the resistance of the second resistor R2) 2 is generated. The voltage at the node N2 due to this voltage drop V drop (R 2 ) is applied to the base of the third transistor Q3,
Of the transistor Q3, the emitter current I e (Q corresponding to the current amplification factor of the third transistor Q 3 h FE (Q3)
3) flows to the third resistor R3. Therefore, the voltage drop V drop (R 3 ) = I e (Q3) in the third resistor R3.
× R 3 (R 3 is the resistance value of the third resistor R3) occurs. As a result, current i flows from node N3 toward the emitter of third transistor Q3.

【0029】電流iの発生は、負帰還用信号線30を介
して演算増幅回路10の反転入力端子に負帰還されてい
たノードN1の電位V0 を電圧降下Vdrop(R3 )=I
e (Q3)×R3 だけ低下させることを意味する。その
結果、図4を図解した述べた演算増幅回路10の反転入
力端子への負帰還電圧V0 より低い電圧(V0 −Vdrop
(R3 ))が、図1の演算増幅回路10の演算増幅回路
10の反転入力端子へ負帰還される。その結果、演算増
幅回路10における2つの入力電圧の差=Vi −(V0
−Vdrop(R3 ))は、図4に図解した電圧差=Vi −
0 よりは大きくなり、図1における第1のバイポーラ
トランジスタQ1のベース電流Ib は図4に図解した第
1のバイポーラトランジスタQ1のベース電流Ib より
大きくなる。この第1のバイポーラトランジスタQ1の
ベース電流Ib の増加は第1のバイポーラトランジスタ
Q1のコレクタ電流I C の増加となる。その結果、カレ
ントミラー型定電流源回路20の他方の出力端子から出
力される出力電流Iout も第1のバイポーラトランジス
タQ1のコレクタ電流IC に増加にともなって増加す
る。その結果、図1の電圧・電流変換回路1Aの出力電
流Iout は、図2の曲線CV3に図解した直線性の低下
が改善されて、理想的な特性曲線CV1に接近する。
The current i is generated via the negative feedback signal line 30.
As a result, negative feedback is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier circuit 10.
Potential V of node N10Is the voltage drop Vdrop(RThree) = I
e(Q3) × RThreeJust means lowering. That
As a result, the inverting input of the operational amplifier circuit 10 illustrated in FIG.
Negative feedback voltage V to input terminal0Lower voltage (V0-Vdrop
(RThree)) Is the operational amplifier of the operational amplifier 10 of FIG.
Negative feedback is provided to 10 inverting input terminals. As a result,
Difference between two input voltages in width circuit 10 = Vi− (V0
-Vdrop(RThree)) Is the voltage difference illustrated in FIG.
V0The first bipolar in FIG.
Base current I of transistor Q1bIs the first illustrated in FIG.
Base current I of one bipolar transistor Q1bThan
growing. This first bipolar transistor Q1
Base current IbIncrease of the first bipolar transistor
Collector current I of Q1 CIncrease. As a result,
Output from the other output terminal of the current mirror type constant current source circuit 20.
Output current IoutIs also the first bipolar transistor
Collector current I of theCIncrease with
You. As a result, the output voltage of the voltage / current conversion circuit 1A of FIG.
Style IoutIs the decrease in linearity illustrated in curve CV3 in FIG.
Is improved, and approaches the ideal characteristic curve CV1.

【0030】電圧補正用回路40を付加した上述の動作
を除く電圧・電流変換回路1Aの基本事項は、図4を参
照して述べた事項と同様である。すなわち、電圧補正用
回路40を付加する前の、図4に図解した電圧・電流変
換回路1の動作原理は図1に図解した電圧・電流変換回
路1Aにも適用されるから、図1に図解した電圧・電流
変換回路1Aも基本的には、上述した式1〜5に基づい
て、演算増幅回路10の非反転入力端子に印加される入
力電圧Vi に応じた出力電流Iout をカレントミラー型
定電流源回路20の第2の出力端子から出力する。ただ
し、図1の電圧・電流変換回路1Aにおいては、上述し
たように、電圧補正用回路40を付加したことによる、
直線性の改善が図られている。
The basic items of the voltage / current conversion circuit 1A other than the above-described operation to which the voltage correction circuit 40 is added are the same as those described with reference to FIG. That is, before the voltage correction circuit 40 is added, the operating principle of the voltage / current conversion circuit 1 illustrated in FIG. 4 is also applied to the voltage / current conversion circuit 1A illustrated in FIG. It was in the voltage-current conversion circuit 1A basically, based on the formula 1-5 as described above, the non-inverting input current mirror output current I out corresponding to the input voltage Vi applied to the terminal of the operational amplifier circuit 10 Output from the second output terminal of the constant current source circuit 20. However, in the voltage / current conversion circuit 1A of FIG. 1, as described above, the voltage correction circuit 40 is added.
The linearity is improved.

【0031】実験例 図1の電圧・電流変換回路1Aにおいて、第1の抵抗器
R0の抵抗値R0 =150Ω、第2の抵抗器R2の抵抗
値R2 =20KΩ、第3の抵抗器R3の抵抗値R3 =4
00KΩ、電源電圧Vcc=5V、補正用基準電圧Vref
=1.5V(入力電圧Vi の範囲のほぼ中間値で固定)
とした場合のシミュレーション結果を図2の曲線CV2
に示す。本実施の形態に基づく実験値の曲線CV2は、
理想的な特性曲線CV1に接近しており、図4の電圧・
電流変換回路1の場合の特性曲線CV3に比較して、直
線性が相当改善されている。
Experimental Example In the voltage / current conversion circuit 1A of FIG. 1, the resistance value R 0 of the first resistor R0 = 150Ω, the resistance value R 2 of the second resistor R2 = 20 KΩ, and the third resistor R3 Resistance value R 3 = 4
00 KΩ, power supply voltage V cc = 5 V, correction reference voltage V ref
= 1.5V (fixed at almost the middle value of the range of input voltage Vi)
The simulation result in the case of
Shown in The curve CV2 of the experimental value based on the present embodiment is
It is close to the ideal characteristic curve CV1.
Compared with the characteristic curve CV3 in the case of the current conversion circuit 1, the linearity is considerably improved.

【0032】図1の図解した電圧・電流変換回路1Aを
集積回路として実現した場合、演算増幅回路10、カレ
ントミラー型定電流源回路20、電圧補正用回路40の
第2のトランジスタQ2および第3のトランジスタQ3
はIC回路内に収容されるが、第1の抵抗器R0と、第
2の抵抗器R2と、第3の抵抗器R3とは、ICパッケ
ージの外部に設けることが望ましい。
When the illustrated voltage / current conversion circuit 1A of FIG. 1 is realized as an integrated circuit, the operational amplifier circuit 10, the current mirror type constant current source circuit 20, the second transistor Q2 and the third transistor Transistor Q3
Is housed in an IC circuit, but it is desirable that the first resistor R0, the second resistor R2, and the third resistor R3 be provided outside the IC package.

【0033】第2実施の形態 図3に本発明の第2の実施の形態の電圧・電流変換回路
1Bを図解する。電圧・電流変換回路1Bは、図1に図
解した電圧・電流変換回路1Aに電圧補正用電圧発生回
路50を付加したものである。電圧補正用電圧発生回路
50は、演算増幅回路10に印加される入力電圧Vi に
応じて、電圧補正用回路40の第2のトランジスタQ2
のベースに印加される補正用基準電圧Vref を変化させ
る回路である。
Second Embodiment FIG. 3 illustrates a voltage / current conversion circuit 1B according to a second embodiment of the present invention. The voltage / current conversion circuit 1B is obtained by adding a voltage correcting voltage generation circuit 50 to the voltage / current conversion circuit 1A illustrated in FIG. The voltage compensating voltage generating circuit 50 is connected to the second transistor Q2 of the voltage compensating circuit 40 in accordance with the input voltage Vi applied to the operational amplifier circuit 10.
Is a circuit for changing the correction reference voltage V ref applied to the base of the control circuit.

【0034】図1に図解した電圧・電流変換回路1Aに
おいては、上記実験例の曲線CV2として例示したよう
に、補正用基準電圧Vref を1.5Vに固定したので、
補正用基準電圧Vref から離れるに従い、理想的な特性
曲線CV1からずれてくる。図2に図解した例で、入力
電圧Vi が補正用基準電圧Vref より低い領域では理想
的な特性からのずれは無視できる程度に小さく、入力電
圧Vi が補正用基準電圧Vref より相当高くなると理想
的な特性からのずれは大きくなる。電圧補正用電圧発生
回路50は上述した補正用基準電圧Vref を固定したこ
とに起因する補正の限界を改善するため、入力電圧Vi
の大きさに応じて第2のトランジスタQ2のベースに印
加する補正用基準電圧Vref を変化させる。
In the voltage-current conversion circuit 1A illustrated in FIG. 1, the correction reference voltage Vref is fixed at 1.5 V as illustrated as the curve CV2 in the above experimental example.
As the distance from the correction reference voltage Vref increases, it deviates from the ideal characteristic curve CV1. In the example illustrated in FIG. 2, in a region where the input voltage Vi is lower than the correction reference voltage Vref , the deviation from the ideal characteristic is negligibly small, and when the input voltage Vi becomes considerably higher than the correction reference voltage Vref. The deviation from the ideal characteristic becomes large. In order to improve the limit of the correction caused by fixing the above-described correction reference voltage Vref , the voltage correction voltage generation circuit 50 is provided with an input voltage Vi.
The correction reference voltage Vref applied to the base of the second transistor Q2 is changed in accordance with the magnitude of.

【0035】本例においては、入力電圧Vi が低い領域
では理想的な特性曲線とのずれは少ないので、入力電圧
Vi が所定値、たとえば、1.5V以上のとき、入力電
圧Vi の増加に従い補正用基準電圧Vref を幾分高め
る。もちろん、入力電圧Vi の全範囲について補正を行
うこともできる。このように電圧補正用電圧発生回路5
0を設けることにより、図3の電圧・電流変換回路1B
は、図2の理想的な特性曲線CV1の特性に非常に接近
した直線性を有する電圧・電流変換を行うことができ
る。
In this embodiment, since the deviation from the ideal characteristic curve is small in a region where the input voltage Vi is low, when the input voltage Vi is a predetermined value, for example, 1.5 V or more, the correction is made according to the increase of the input voltage Vi. The reference voltage Vref is somewhat increased. Of course, the correction can be performed for the entire range of the input voltage Vi. Thus, the voltage generation circuit 5 for voltage correction
0, the voltage / current conversion circuit 1B of FIG.
Can perform voltage-current conversion having linearity very close to the characteristic of the ideal characteristic curve CV1 in FIG.

【0036】本発明の電圧・電流変換回路の第2の実施
の形態によれば、図2の曲線CV1とほぼ同じ直線性の
電圧・電流変換特性を得ることができる。
According to the second embodiment of the voltage / current conversion circuit of the present invention, it is possible to obtain substantially the same linear voltage / current conversion characteristics as the curve CV1 in FIG.

【0037】本発明の電圧・電流変換回路の実施に際し
ては、上述した実施の形態として述べた回路構成に限ら
ず、種々の変形態様をとることができる。たとえば、第
1のバイポーラトランジスタQ1、第2のトランジスタ
Q2、第3のトランジスタQ3の導電性を図解のものと
逆にすることもできる。たとえば、第1のトランジスタ
Q1としてNPN型からPNP型に、第2のトランジス
タQ2としてNPN型からPNP型に、第3のトランジ
スタQ3としてPNP型からNPN型に変えることもで
きる。
The implementation of the voltage / current conversion circuit of the present invention is not limited to the circuit configuration described in the above embodiment, but may take various modifications. For example, the conductivity of the first bipolar transistor Q1, the second transistor Q2, and the third transistor Q3 can be reversed from that shown. For example, the first transistor Q1 can be changed from NPN type to PNP type, the second transistor Q2 can be changed from NPN type to PNP type, and the third transistor Q3 can be changed from PNP type to NPN type.

【0038】図1、図3には、入力電圧Vi を演算増幅
回路10の非反転入力端子に印加する例を述べたが、入
力電圧Vi を反転入力端子に印加し、負帰還用信号線3
0からの電圧を非反転入力端子に印加するようにしても
よい。
FIGS. 1 and 3 show an example in which the input voltage Vi is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit 10. The input voltage Vi is applied to the inverting input terminal, and the negative feedback signal line 3 is applied.
A voltage from 0 may be applied to the non-inverting input terminal.

【0039】上述した例示は、本発明の電圧・電流変換
回路をレーザダイオードのドライバ回路に用いる場合に
ついて述べたが、本発明の電圧・電流変換回路はレーザ
ダイオードのドライバ回路への用途に限定されるわけで
はなく、種々の電圧・電流変換回路として使用できる。
In the above example, the case where the voltage / current conversion circuit of the present invention is used for a driver circuit of a laser diode has been described. However, it can be used as various voltage / current conversion circuits.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、電圧補正用回路、さら
に望ましくは、電圧補正用電圧発生回路という簡単な回
路の付加で、電圧・電流変換回路の直線性を著しく向上
させることができた。
According to the present invention, the linearity of the voltage / current conversion circuit can be remarkably improved by adding a simple circuit such as a voltage correction circuit, more preferably a voltage correction voltage generation circuit. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の電圧・電流変換回路の第1の実
施の形態の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a voltage / current conversion circuit according to the present invention.

【図2】図2は図1に図解した電圧・電流変換回路の特
性および従来の電圧・電流変換回路の特性を図示したグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph illustrating characteristics of the voltage / current conversion circuit illustrated in FIG. 1 and characteristics of a conventional voltage / current conversion circuit.

【図3】図3は本発明の電圧・電流変換回路の第2の実
施の形態の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a voltage-current conversion circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図4は背景技術としての電圧・電流変換回路の
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a voltage / current conversion circuit as a background art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A,1B・・電圧・電流変換回路 10・・演算増幅回路 20・・カレントミラー型定電流源回路 30・・負帰還用信号線 40・・電圧補正用回路 Q2〜Q3・・第2〜第3のバイポーラトランジスタ R2〜R3・・第2〜第3の抵抗器 50・・電圧補正用電圧発生回路 Q1・・第1のバイポーラトランジスタ R0・・第1の抵抗器(電流・電圧変換用抵抗器) 1, 1A, 1B voltage / current conversion circuit 10 operational amplifier circuit 20 current mirror type constant current source circuit 30 negative feedback signal line 40 voltage correction circuit Q2 to Q3 second -Third bipolar transistor R2-R3-second-third resistor 50-voltage correction voltage generation circuit Q1-first bipolar transistor R0-first resistor (for current-voltage conversion) Resistor)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J090 AA03 CA21 FA01 GN01 HA08 HA25 KA00 KA01 KA09 KA11 MA13 MA21 SA00 TA02 5J091 AA03 CA21 FA01 HA08 HA25 KA00 KA01 KA09 KA11 MA13 MA21 SA00 TA02 UW08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5J090 AA03 CA21 FA01 GN01 HA08 HA25 KA00 KA01 KA09 KA11 MA13 MA21 SA00 TA02 5J091 AA03 CA21 FA01 HA08 HA25 KA00 KA01 KA09 KA11 MA13 MA21 SA00 TA02 UW08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の電源端子に接続されており、第1の
電流供給端子に供給する電流に応じた電流を第2の電流
供給端子に供給する電流源回路と、 上記第1の電流供給端子と第1のノードとの間に接続さ
れている第1のトランジスタと、 上記第1のノードと第2の電源端子との間に接続されて
いる第1の抵抗素子と、 一方の入力端子に入力電圧が印加され、他方の入力端子
が上記第1のノードに接続されており、出力端子が上記
第1のトランジスタの制御端子に接続されている演算増
幅回路と、 上記第1のノードの電圧を補正する補正回路と、 を有する電圧・電流変換回路。
A first current supply circuit connected to a first power supply terminal for supplying a current corresponding to a current supplied to the first current supply terminal to a second current supply terminal; A first transistor connected between the supply terminal and the first node; a first resistance element connected between the first node and a second power supply terminal; An operational amplifier circuit to which an input voltage is applied to a terminal, the other input terminal is connected to the first node, and an output terminal is connected to a control terminal of the first transistor; And a voltage-current conversion circuit having the following.
【請求項2】上記補正回路は、第3の電源端子と第4の
電源端子との間に直列に接続されている第2のトランジ
スタ及び第2の抵抗素子と、上記第1のノードと上記第
4の電源端子との間に直列に接続されている第3の抵抗
素子及び第3のトランジスタとを含み、上記第2のトラ
ンジスタの制御素子に基準電圧が印加されており、上記
第3のトランジスタの制御端子が上記第2のトランジス
タと第2の抵抗素子との接続中点に接続されている請求
項1に記載の電圧・電流変換回路。
A second transistor and a second resistor connected in series between a third power supply terminal and a fourth power supply terminal; the first node and the second node; A third resistor element and a third transistor connected in series between the third transistor and a fourth power supply terminal; a reference voltage is applied to a control element of the second transistor; 2. The voltage / current conversion circuit according to claim 1, wherein a control terminal of the transistor is connected to a connection point between the second transistor and the second resistance element.
【請求項3】上記基準電圧を上記入力電圧に応じて制御
する基準電圧制御回路を有する請求項2に記載の電圧・
電流変換回路。
3. The voltage control circuit according to claim 2, further comprising a reference voltage control circuit for controlling said reference voltage in accordance with said input voltage.
Current conversion circuit.
【請求項4】上記第1及び第3の電源端子に電源電圧が
印加されており、上記第2及び第4の電源端子に接地電
位が印加されており、上記電流源回路は複数のトランジ
スタで構成されるカレントミラー型の電流源回路であ
り、上記第1及び第2のトランジスタはNPN型のバイ
ポーラトランジスタであり、上記第3のトランジスタは
PNP型のバイポーラトランジスタであり、上記一方の
入力端子は非反転入力端子であり、上記他方の入力端子
は反転入力端子である請求項2又は請求項3に記載の電
圧・電流変換回路。
4. A power supply voltage is applied to the first and third power supply terminals, a ground potential is applied to the second and fourth power supply terminals, and the current source circuit includes a plurality of transistors. The first and second transistors are NPN-type bipolar transistors, the third transistor is a PNP-type bipolar transistor, and the one input terminal is 4. The voltage / current conversion circuit according to claim 2, wherein the input terminal is a non-inverting input terminal, and the other input terminal is an inverting input terminal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002057534A (en) * 2000-08-09 2002-02-22 Asahi Kasei Microsystems Kk Amplifier circuit
JP2006235767A (en) * 2005-02-23 2006-09-07 Nec Corp Current control circuit with limiter
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US7420419B2 (en) 2003-12-04 2008-09-02 Nec Corporation Variable gain voltage/current converter circuit having current compensation circuit for compensating for change in DC current flowing into active element for performing voltage/current conversion
CN103546106A (en) * 2013-10-21 2014-01-29 杜一敏 Signal amplification circuit

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