JP2000261260A - 電圧・電流変換回路 - Google Patents
電圧・電流変換回路Info
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/561—Voltage to current converters
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
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Abstract
ればならないという規制を受けず、回路を使用できる範
囲が従来に比して大きく拡大される電圧・電流変換回路
を提供することを目的とする。 【解決手段】 第1の入力電圧を電源として供給される
第1のカレントミラー回路Q11〜Q14と、第2の入
力電圧を電源として供給される第2のカレントミラー回
路Q21〜Q24と、第1,第2のカレントミラー回路
の一方のトランジスタQ12,Q22間を接続する抵抗
Rgと、第1,第2のカレントミラー回路の一方のトラ
ンジスタQ14,Q24に電流を供給する電流源のトラ
ンジスタQ15,Q25とで構成される第3のカレント
ミラー回路Q15,Q25とを有する。このように、第
1,第2の入力電圧が第1,第2のカレントミラー回路
に電源として供給されるため、第1,第2の入力電圧は
電源電圧より低くなければならないという規制を受け
ず、回路を使用できる範囲が従来に比して大きく拡大さ
れる。
Description
に関し、特に、差動回路を構成する一対のトランジスタ
に印加される入力電圧の差に応じた電流を出力する電圧
・電流変換回路に関する。
ボリューム等に適用される電圧・電流変換回路として図
2に示す回路が知られている。図2において、一対の入
力端子10,11に入力電圧Vin1,Vin2が印加
される。入力端子10,11それぞれは差動回路を構成
するnpnトランジスタQ1,Q2のベースに接続され
ている。トランジスタQ1,Q2のコレクタはpnpト
ランジスタQ3,Q4のコレクタに接続されている。ト
ランジスタQ3,Q4はベースを共通接続されると共に
トランジスタQ3のコレクタに接続され、それぞれのエ
ミッタを電源Vccに接続され、カレントミラー回路を
構成している。
utを出力する出力端子14が接続されている。トラン
ジスタQ1,Q2のエミッタは抵抗Rgの両端に接続さ
れると共に、定電流I,I’(I’≒I)を流す定電流
源12,13に接続されている。ここで、入力端子1
0,11間に入力電圧差dV(=Vin1−Vin2)
が印加されると、抵抗Rgに電圧dVに応じた電流Ig
(=dV/Rg)が流れ、この電流Igに基づき出力電
流Ioutが流れる。
入力電圧Vin1,Vin2それぞれが電源電圧Vcc
より低いことが条件であり、この条件を満足しなければ
正常に動作することができない。このため、入力電圧V
in1,Vin2の大きさが規制され、この回路を使用
できる範囲が狭いという問題があった。
で、入力電圧が電源電圧より低くなければならないとい
う規制を受けず、回路を使用できる範囲が従来に比して
大きく拡大される電圧・電流変換回路を提供することを
目的とする。
は、第1,第2の入力電圧の差に応じた電流を出力する
電圧・電流変換回路において、前記第1の入力電圧を電
源として供給され、少なくとも一対のトランジスタで構
成される第1のカレントミラー回路と、前記第2の入力
電圧を電源として供給され、少なくとも一対のトランジ
スタで構成される第2のカレントミラー回路と、前記第
1のカレントミラー回路の一方のトランジスタと前記第
2のカレントミラー回路の一方のトランジスタとの間を
接続する抵抗と、前記第1のカレントミラー回路の一方
のトランジスタに電流を供給する電流源のトランジスタ
と前記第2のカレントミラー回路の一方のトランジスタ
に電流を供給する電流源のトランジスタとで構成され、
前記電流源のトランジスタのいずれか一方に電流出力端
子を接続された第3のカレントミラー回路とを有する。
1,第2のカレントミラー回路に電源として供給される
ため、第1,第2の入力電圧は電源電圧より低くなけれ
ばならないという規制を受けず、回路を使用できる範囲
が従来に比して大きく拡大される。請求項2に記載の発
明は、請求項1記載の電圧・電流変換回路において、前
記第1,第2のカレントミラー回路は、ウイルソン型の
カレントミラー回路である。
路それぞれの一対のトランジスタに流れる電流の同一性
が高くなる。
路の一実施例の回路図を示す。同図中、一対の入力端子
20,21に入力電圧Vin1,Vin2が印加され
る。入力端子20は、カレントミラー回路を構成するp
npトランジスタQ11,Q12のエミッタに接続さ
れ、入力端子21はカレントミラー回路を構成するpn
pトランジスタQ21,Q22のエミッタに接続されて
いる。
通接続されると共に、トランジスタQ12のコレクタに
接続されている。トランジスタQ11,Q12のコレク
タはpnpトランジスタQ13,Q14のエミッタに接
続されている。トランジスタQ13,Q14のベースは
共通接続されると共にトランジスタQ13のコレクタに
接続されてカレントミラー回路を構成しており、トラン
ジスタQ11,Q12はトランジスタQ13,Q14と
共にウイルソン型のカレントミラー回路を構成してい
る。トランジスタQ13のコレクタは定電流Iを流す定
電流源22を介して接地されている。トランジスタQ1
4のコレクタはnpnトランジスタQ15のコレクタに
接続されている。
スは共通接続されると共に、トランジスタQ22のコレ
クタに接続されている。トランジスタQ21,Q22の
コレクタはpnpトランジスタQ23,Q24のエミッ
タに接続されている。トランジスタQ23,Q24のベ
ースは共通接続されると共にトランジスタQ23のコレ
クタに接続されてカレントミラー回路を構成しており、
トランジスタQ21,Q22はトランジスタQ23,Q
24と共にウイルソン型のカレントミラー回路を構成し
ている。トランジスタQ23のコレクタは定電流Iを流
す定電流源23を介して接地されている。トランジスタ
Q24のコレクタはnpnトランジスタQ25のコレク
タに接続されている。
スタQ22のコレクタとの間は抵抗Rgによって接続さ
れている。また、トランジスタQ15のベースはトラン
ジスタQ15のコレクタに接続されると共にトランジス
タQ25のベースと共通接続され、トランジスタQ1
5,Q25のエミッタは接地されてカレントミラー回路
を構成している。また、トランジスタQ25のコレクタ
には出力端子24が接続されている。この回路全体の電
源は入力電圧Vin1,Vin2から供給されている。
路を構成するトランジスタQ11,Q12,Q13,Q
14の動作について説明するに、トランジスタQ13,
Q14は、カレントミラー構成のトランジスタQ11,
Q12のベース電流の補正と、トランジスタQ11,Q
12のアーリー効果の除去を行っており、トランジスタ
Q11,Q12のエミッタ電流の同一性を高めている。
ース・エミッタ間順方向電圧降下をVbe13,Vbe
14(Vbe13=Vbe14)とすると、トランジス
タQ12のコレクタ電位−Vbe14+Vbe13=ト
ランジスタQ11のコレクタ電位、と表すことができ、
トランジスタQ11,Q12のコレクタ電位は同一とな
る。これによって、トランジスタQ11,Q12それぞ
れのエミッタ電流は同一となる。
Q24のベース・エミッタ間順方向電圧降下をVbe2
3,Vbe24(Vbe23=Vbe24)とすると、
トランジスタQ22のコレクタ電位−Vbe24+Vb
e23=トランジスタQ21のコレクタ電位、と表すこ
とができ、トランジスタQ21,Q22のコレクタ電位
は同一となる。これによって、トランジスタQ21,Q
22それぞれのエミッタ電流は同一となる。
Iを流し、トランジスタQ15,Q25はカレントミラ
ー回路を構成し、それぞれのエミッタ電流は略同一(=
I)であるため、トランジスタQ11,Q12,Q2
1,Q22それぞれのエミッタ電流は同一となる。ここ
で、入力電圧Vin1,Vin2が同一の場合は、トラ
ンジスタQ12,Q22のベース・エミッタ間順方向電
圧降下をVbe12,Vbe22(Vbe12=Vbe
22)とすると、トランジスタQ12,Q22のコレク
タはVin1−Vbe12=Vin2−Vbe22と同
電位になるため、抵抗Rgに電流は流れない。
n1<Vin2となると、Vin1−Vbe12<Vi
n2−Vbe22となり、抵抗RgにトランジスタQ2
2側からトランジスタQ12側に向けて電流Ir[Ir
=(Vin2−Vin1)/Rg]が流れる。これによ
って、トランジスタQ24のコレクタ電流が減少する
が、その分だけ、つまり電流Irと同量の電流Iout
が後続回路から出力端子24に流入する。
1>Vin2となると、Vin1−Vbe12>Vin
2−Vbe22となり、抵抗RgにトランジスタQ12
側からトランジスタQ22側に向けて電流Ir’[I
r’=(Vin1−Vin2)/Rg]が流れる。これ
によって、トランジスタQ24のコレクタ電流が増大す
るが、その分だけ、つまり電流Ir’と同量の電流Io
utが後続回路に向けて流出する。
n2の入力電圧差(Vin1−Vin2)に応じた電流
Ioutが出力端子24から出力される。また、この回
路の電源は入力電圧Vin1,Vin2から供給され、
入力電圧Vin1,Vin2を規制する条件はなく、こ
の回路を使用できる範囲は従来に比して大きく拡大され
る。
トランジスタに、npnトランジスタをpnpトランジ
スタに置き換え、かつ、接地レベルの代わりに負の電源
を使用して、接地レベル以下の入力電圧Vin1,Vi
n2を取り扱う構成にしても良く、更には、上記実施例
の回路と、前述のpnpトランジスタとnpnトランジ
スタとを置き換えた回路とを併設し、入力電圧Vin
1,Vin2が接地レベル以上か接地レベル以下かによ
って入力端子をいずれか一方の回路に接続するよう切り
換える構成とすることも可能である。
項に記載の第1のカレントミラー回路に対応し、トラン
ジスタQ21〜Q24が第2のカレントミラー回路に対
応し、トランジスタQ15,Q25が第3のカレントミ
ラー回路に対応する。
第1,第2の入力電圧の差に応じた電流を出力する電圧
・電流変換回路において、前記第1の入力電圧を電源と
して供給され、少なくとも一対のトランジスタで構成さ
れる第1のカレントミラー回路と、前記第2の入力電圧
を電源として供給され、少なくとも一対のトランジスタ
で構成される第2のカレントミラー回路と、前記第1の
カレントミラー回路の一方のトランジスタと前記第2の
カレントミラー回路の一方のトランジスタとの間を接続
する抵抗と、前記第1のカレントミラー回路の一方のト
ランジスタに電流を供給する電流源のトランジスタと前
記第2のカレントミラー回路の一方のトランジスタに電
流を供給する電流源のトランジスタとで構成され、前記
電流源のトランジスタのいずれか一方に電流出力端子を
接続された第3のカレントミラー回路とを有する。
1,第2のカレントミラー回路に電源として供給される
ため、第1,第2の入力電圧は電源電圧より低くなけれ
ばならないという規制を受けず、回路を使用できる範囲
が従来に比して大きく拡大される。請求項2に記載の発
明は、請求項1記載の電圧・電流変換回路において、前
記第1,第2のカレントミラー回路は、ウイルソン型の
カレントミラー回路である。
路それぞれの一対のトランジスタに流れる電流の同一性
が高くなる。
図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 第1,第2の入力電圧の差に応じた電流
を出力する電圧・電流変換回路において、 前記第1の入力電圧を電源として供給され、少なくとも
一対のトランジスタで構成される第1のカレントミラー
回路と、 前記第2の入力電圧を電源として供給され、少なくとも
一対のトランジスタで構成される第2のカレントミラー
回路と、 前記第1のカレントミラー回路の一方のトランジスタと
前記第2のカレントミラー回路の一方のトランジスタと
の間を接続する抵抗と、 前記第1のカレントミラー回路の一方のトランジスタに
電流を供給する電流源のトランジスタと前記第2のカレ
ントミラー回路の一方のトランジスタに電流を供給する
電流源のトランジスタとで構成され、前記電流源のトラ
ンジスタのいずれか一方に電流出力端子を接続された第
3のカレントミラー回路とを有することを特徴とする電
圧・電流変換回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の電圧・電流変換回路にお
いて、 前記第1,第2のカレントミラー回路は、ウイルソン型
のカレントミラー回路であることを特徴とする電圧・電
流変換回路。
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1999
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- 2000-02-24 US US09/511,935 patent/US6166529A/en not_active Expired - Lifetime
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