JP2906414B2 - Voltage-current conversion circuit - Google Patents

Voltage-current conversion circuit

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JP2906414B2 JP21079388A JP21079388A JP2906414B2 JP 2906414 B2 JP2906414 B2 JP 2906414B2 JP 21079388 A JP21079388 A JP 21079388A JP 21079388 A JP21079388 A JP 21079388A JP 2906414 B2 JP2906414 B2 JP 2906414B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力電圧を電流に変換して出力する電圧−
電流変換回路に関し、特に、トランジスタ差動対を用い
て成るGm回路とも称される電圧−電流変換回路に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of converting an input voltage into a current and outputting the current.
The present invention relates to a current conversion circuit, and more particularly, to a voltage-current conversion circuit also called a Gm circuit using a transistor differential pair.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、トランジスタ差動対への入力電圧を電流に
変換して出力する電圧−電流変換回路において、第1の
電源端子に接続された第1の電流源と、第2の電源端子
に接続された第2の電流源とによりオン状態とされる複
数のダイオードを上記トランジスタ差動対のエミッタ間
に挿入接続することにより、大ダイナミックレンジを確
保しながら低電圧動作を可能とするものである。
The present invention provides a voltage-current conversion circuit that converts an input voltage to a transistor differential pair into a current and outputs the current, wherein the first current source connected to the first power supply terminal and the second current supply terminal are connected to the second power supply terminal. By inserting a plurality of diodes, which are turned on by the second current source, between the emitters of the transistor differential pair, low-voltage operation can be performed while securing a large dynamic range. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

いわゆるGm回路として知られている電圧−電流変換回
路は、基本的に第5図のような構成を有している。
A voltage-current conversion circuit known as a so-called Gm circuit basically has a configuration as shown in FIG.

この第5図において、各エミッタが共通接続された一
対のトランジスタ11、12から成る差動増幅器の各ベース
入力端子間に入力電圧vi(変化分)が供給され、一方の
トランジスタ12のコレクタ出力端子から出力電流io(変
化分)が取り出される。なお、共通エミッタは2I0の定
電流源を介し第1の電源端子となる接地端子13に接続さ
れ、トランジスタ11、12の各コレクタは第2の電源端子
となるVcc電源端子14に接続されており、また上記入力
電圧viには基準バイアス電圧Vrが重畳されている。
In FIG. 5, an input voltage v i (variation) is supplied between base input terminals of a differential amplifier composed of a pair of transistors 11 and 12 whose emitters are connected in common. The output current i o (change) is extracted from the terminal. The common emitter connected to a ground terminal 13 serving as a first power supply terminal through the constant current source 2I 0, the collectors of transistors 11 and 12 is connected to the V cc power supply terminal 14 as a second power supply terminal and also the reference bias voltage V r to the input voltage v i is superimposed.

この第5図のような電圧−電流変換回路(Gm回路)に
おいて、入力電圧viに対する出力電流ioの関係を、 io=vi×Gm と表すとき、 Gm=1/2re ただし、reはトランジスタ11、12の動作抵抗で、re
VT/I0≡kT/qI0 となる。このような構成のGm回路における入力ダイナミ
ックレンジは、±VTと狭いため、例えば第6図に示すよ
うに各トランジスタ11、12のエミッタにそれぞれ抵抗
RE,REを挿入接続したり、第7図に示すように各トラン
ジスタ11、12のエミッタにそれぞれダイオード(トラン
ジスタをダイオード接続したもの)15、16を挿入接続し
たりすることでダイナミックレンジを広げている。この
場合の第6図の回路のGmは、 Gm=1/2(RE+re) となり、また第7図の回路のGmは、 Gm=1/4re となる。
Voltage, such as the Figure 5 - the current conversion circuit (Gm circuit), when the relationship between the output current i o with respect to the input voltage v i, expressed as i o = v i × Gm, Gm = 1 / 2r e However, r e is the operating resistance of transistors 11 and 12, and r e =
V T / I 0 ≡kT / qI 0 Input dynamic range in the Gm circuit having such a configuration, since narrow and ± V T, for example, resistors to the emitters of the transistors 11 and 12 as shown in FIG. 6
The dynamic range can be increased by inserting and connecting R E and R E , or by inserting and connecting diodes (transistor-connected diodes) 15 and 16 to the emitters of the transistors 11 and 12 as shown in FIG. Spreading. Gm circuit of the sixth view in this case, Gm = 1/2 (R E + r e) , and the addition Gm circuit of FIG. 7 is a Gm = 1 / 4r e.

ただし、このようなGm回路を用いて能動(アクティ
ヴ)フィルタを構成する場合には、第7図の回路を用い
る方が特性上好ましい。
However, when an active filter is formed using such a Gm circuit, it is preferable in terms of characteristics to use the circuit shown in FIG.

すなわち、第8図は第7図のGm回路を用いて構成した
ローパスフィルタを示しており、差動対の一方のトラン
ジスタ12のコレクタとVcc電源端子13との間に負荷とな
る定電流源17を挿入接続することにより上記交流出力電
流ioを取り出すようにしている。このコレクタ出力端子
と接地端子14との間にはコンデンサCが接続され、この
コンデンサCの出力がトランジスタ18を介して取り出さ
れる。トランジスタ18のエミッタには定電流負荷19が接
続され、エミッタ出力は上記トランジスタ12のベースに
帰還されている。この第8図の出力トランジスタ18のエ
ミッタ出力電圧をvoとするとき、 (vi−vo)×Gm×(1/sC)=vo vi−vo=vosC/Gm vi/vo=1/(1+sC/Gm) … ここで、Gm=1/4re,re=VT/I0 従って、上記第8図に示すローパスフィルタ構成のカッ
トオフ周波数fcは、式より、 fc=1/(2πC/Gm) となる。例えばこのカットオフ周波数fcを低くするため
にはGmを小さくすればよい。
That is, FIG. 8 shows a low-pass filter formed using the Gm circuit of FIG. 7, and a constant current source serving as a load between the collector of one transistor 12 of the differential pair and the Vcc power supply terminal 13. The AC output current i o is taken out by inserting and connecting the 17. A capacitor C is connected between the collector output terminal and the ground terminal 14, and the output of the capacitor C is taken out via the transistor 18. A constant current load 19 is connected to the emitter of the transistor 18, and the emitter output is fed back to the base of the transistor 12. When the emitter output voltage of the output transistor 18 of the Figure 8 and v o, (v i -v o ) × Gm × (1 / sC) = v o v i -v o = v o sC / Gm v i / v o = 1 / (1 + sC / Gm) ... here, Gm = 1 / 4r e, thus r e = V T / I 0 , the cut-off frequency f c of the lowpass filter structure shown in FIG. 8, equation Thus, f c = 1 / (2πC / Gm). For example by reducing the Gm in order to lower the cut-off frequency f c.

この第8図に示す構成のローパスフィルタは、Gmが電
流I0に比例し、内部抵抗に依存しないため、電流I0を変
化させることによりフィルタのカットオフ周波数fcを変
えることができる。また上記定電流I0を、温度特性が略
々0の外付抵抗Routを用いて、I0=VT/Routのように設
定することにより、 re=VT/I0=Rout となり、reの温度特性を略々0にすることができ、カッ
トオフ周波数fcの温度特性も略々0に抑えることができ
る。
Low-pass filter structure shown in FIG. 8 is, Gm is proportional to the current I 0, because it does not depend on the internal resistance, it is possible to change the cut-off frequency f c of the filter by varying the current I 0. Also the constant current I 0, the temperature characteristic by using an external resistor R out of approximately 0, by setting as I 0 = V T / R out , r e = V T / I 0 = R out next, it can be substantially zero temperature characteristics of r e, even if the temperature characteristics of the cut-off frequency f c can be reduced to substantially zero.

これに対して、第6図の回路を用いてローパスフィル
タを構成した場合には、Gmが抵抗REに依存することにな
り、また温度特性の影響を回避し得ないことになる。
In contrast, when a low-pass filter by using the circuit of FIG. 6 will become the Gm depends on the resistance R E, also it would not be avoid the influence of temperature characteristics.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、上述のようなGm回路(電圧−電流変換回
路)において、ダイナミックレンジをさらに広げようと
すると、第9図に示すように差動対の各トランジスタ1
1、12の各エミッタ側に、ダイオード(例えばトランジ
スタをダイオード接続したもの)15、16をそれぞれ複数
個(例えばN−1個)ずつ直列接続して挿入接続するこ
とが必要とされる。すなわち、この第9図の回路のGm
は、 Gm=1/2Nre となり、このNの数が増加するほど入力ダイナミックレ
ンジが広くとれるようになる。例えば、第10図の破線は
上記ダイオードを挿入接続しないときの入力−出力特性
曲線を示し、実線はそれぞれN−1個(Nは2以上の整
数)ずつのダイオード15、16を挿入接続したときの入力
−出力特性曲線を示しており、このように挿入ダイオー
ドの個数が増加するほど特性曲線の傾きが小さくなって
線形領域が増加するように変化し、入力ダイナミックレ
ンジが例えばD1からDNに拡大されるわけである。しかし
ながら、ダイオード15、16の共通接続端子と定電流源2I
oとの接続点での電圧VEは、 VE=Vr−NVBE となり、基準バイアス電圧VrはNVBEよりも高く設定する
ことが必要となって、電源電圧Vccにはより高い電圧が
要求されることになる。
By the way, in the Gm circuit (voltage-current conversion circuit) as described above, if the dynamic range is to be further expanded, as shown in FIG.
It is necessary to insert and connect a plurality (for example, N-1) of diodes (for example, a diode-connected transistor) 15 and 16 to each emitter side of 1 and 12 in series. That is, Gm of the circuit of FIG.
Is, Gm = 1 / 2Nr e becomes, the higher the input dynamic range number of N increases so take widely. For example, the dashed line in FIG. 10 shows an input-output characteristic curve when the above-mentioned diode is not inserted and connected, and the solid line shows a case where N-1 (N is an integer of 2 or more) diodes 15 and 16 are inserted and connected, respectively. input - shows the output characteristic curve, thus the number of insertion diode becomes small slope enough characteristic curve increases change as a linear region increases, the input dynamic range for example D 1 D N It is expanded to. However, the common connection terminals of the diodes 15 and 16 and the constant current source 2I
The voltage V E at the connection point with o is V E = V r −NV BE , and the reference bias voltage V r needs to be set higher than the NV BE , and the power supply voltage V cc is higher. Voltage will be required.

特に近年においては、乾電池使用タイプの各種小型電
子器機が普及してきており、この点からも低電圧電源で
広いダイナミックレンジを実現することが強く望まれて
いる。
In particular, in recent years, various small-sized electronic devices using a dry battery have become widespread, and from this viewpoint, it is strongly desired to realize a wide dynamic range with a low-voltage power supply.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、電源電圧を高くすることなくダイナミックレンジを
拡大可能なGm回路、あるいは電圧−電流変換回路の提供
を目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a Gm circuit or a voltage-current conversion circuit capable of expanding a dynamic range without increasing a power supply voltage.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係る電圧−電流変換回路は、上述したような
課題を解決するために、同型の一対のトランジスタより
成るトランジスタ差動対の各入力端子間に供給される電
圧を、該トランジスタ差動対の一方のトランジスタの出
力端子から電流に変換して取り出す電圧−電流変換回路
において、第1の電源端子に一端が接続された少なくと
も2個の第1の電流源と、第2の電源端子に一端が接続
された少なくとも1個の第2の電流源と、上記第1の電
流源の他端に一端側が接続され、かつ上記第2の電流源
の他端に他端側が接続された少なくとも1個のダイオー
ドを備える複数組のダイオード群とを有し、上記ダイオ
ード群は、上記トランジスタ差動対のエミッタ間に挿入
接続されると共に、上記第1、第2の電流源によりオン
状態とされることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, the voltage-current conversion circuit according to the present invention converts a voltage supplied between input terminals of a transistor differential pair composed of a pair of transistors of the same type to a voltage applied to each of the transistor differential pairs. A voltage-current conversion circuit for converting current from the output terminal of one of the transistors into a current and extracting the current, at least two first current sources having one ends connected to the first power supply terminal, and one end connected to the second power supply terminal. And at least one second current source having one end connected to the other end of the first current source and the other end connected to the other end of the second current source. A plurality of diode groups each including a diode, wherein the diode group is inserted between the emitters of the transistor differential pair and is turned on by the first and second current sources. To It is a symptom.

〔作 用〕(Operation)

電源電圧を高めることなく、第1の電流源と第2の電
流源とによりそれぞれオン状態とされるダイオードをト
ランジスタ差動対のエミッタ間に何個でも挿入接続で
き、これらのダイオードの個数に応じてダイナミックレ
ンジを広げることができるため、低電源電圧でも大ダイ
ナミックレンジを実現できる。
Any number of diodes turned on by the first current source and the second current source can be inserted and connected between the emitters of the transistor differential pair without increasing the power supply voltage. Therefore, a large dynamic range can be realized even at a low power supply voltage.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明に係る電圧−電流変換回路の基本構成
となる第1の実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment as a basic configuration of a voltage-current conversion circuit according to the present invention.

この第1図に示す第1の実施例において、トランジス
タ差動対を構成する一対のトランジスタ11、12の各ベー
ス入力端子の間には、入力電圧(変化分)viが供給され
ており、該トランジスタ差動対の一方のトランジスタ12
のコレクタ出力端子から出力電流(変化分)i0が取り出
されるようになっている。また、第1の電源端子となる
接地端子13に2個の第1の電流源31、32の各一端が接続
され、第2の電源端子となるVcc電源端子14に1個の第
2の電流源41の一端が接続されており、これらの各電流
源31、32、41はいずれも電流値2I0の定電流源である。
なお上記入力電圧viには基準バイアス電圧Vrが重畳され
ている。
In a first embodiment shown in FIG. 1, between each base input terminal of the pair of transistors 11 and 12 constituting the differential pair of transistors, the input voltage (variation) v i are supplied, One transistor 12 of the transistor differential pair
From the collector output terminal an output current (change amount) i 0 is adapted to be taken out. Further, one ends of the first ground terminal 13 to the two first which is a power supply terminal of the current sources 31 and 32 are connected, one second to V cc power supply terminal 14 as a second power supply terminal is connected to one end of a current source 41, each of these current sources 31, 32 is a constant current source of a current value 2I 0 none.
Note the reference bias voltage V r is superimposed on the input voltage v i.

トランジスタ11、12の各エミッタ間には、ダイオード
(トランジスタをダイオード接続したもの)21、22が直
列に挿入接続され、これらのダイオード21、22は、上記
第1、第2の電流源31、32、41によりオン状態とされる
ように接続されている。すなわち、ダイオード21、22の
各アノードが第2の電流源41の他端に共通に接続され、
ダイオード21、22の各カソードが第1の電流源31、32の
各他端にそれぞれ接続されるとともに、トランジスタ1
1、12の各エミッタは第1の電流源31、32の各上記他端
にそれぞれ接続されている。従って、第2の電流源41を
中心として左右対称な回路構成となっている。
Diodes (diode-connected transistors) 21, 22 are inserted and connected in series between the emitters of the transistors 11, 12, and these diodes 21, 22 are connected to the first and second current sources 31, 32, respectively. , 41 so as to be turned on. That is, the anodes of the diodes 21 and 22 are commonly connected to the other end of the second current source 41,
The cathodes of the diodes 21 and 22 are connected to the other ends of the first current sources 31 and 32, respectively.
The emitters 1 and 12 are connected to the other ends of the first current sources 31 and 32, respectively. Therefore, the circuit configuration is bilaterally symmetrical about the second current source 41.

このような第1の実施例において、差動対を構成する
トランジスタ11、12の各エミッタ間に2個のダイオード
21、22が直列に挿入接続されていることから、交流的に
は前述した第7図のGm回路と同様に、 Gm=1/4re となっている。これに対して、トランジスタ11のエミッ
タと電流源31との接続点の直流的な電位VK1及びトラン
ジスタ12のエミッタと電流源32との接続点の直流的な電
位VK2は、 VK1=VK2=Vr−VBE となり、第7図の例に比べて電源にVBE分の余裕ができ
ていることがわかる。なおダイオード21、22の各アノー
ドと電流源41との接続点の直流的な電位VAは上記Vrに等
しくなる。
In the first embodiment, two diodes are provided between the emitters of the transistors 11 and 12 forming a differential pair.
Since 21 and 22 are inserted in series, the AC similar to the Gm circuit of Figure 7 described above, and has a Gm = 1 / 4r e. On the other hand, the DC potential V K1 at the connection point between the emitter of the transistor 11 and the current source 31 and the DC potential V K2 at the connection point between the emitter of the transistor 12 and the current source 32 are V K1 = V K2 = V r -V bE next, it can be seen that can afford the V bE component to the power supply as compared to the example of FIG. 7. Note DC potentials V A at the connection point between the anode and the current source 41 of the diode 21 and 22 is equal to the V r.

この第1図の回路構成によれば、入力ダイナミックレ
ンジが広くかつ低電圧動作が可能な電圧−電流変換回路
を提供できる。
According to the circuit configuration shown in FIG. 1, it is possible to provide a voltage-current conversion circuit having a wide input dynamic range and capable of operating at a low voltage.

ここで、トランジスタ差動対の共通エミッタに関連し
て第1の電源端子に接続された第1の電流源と第2の電
源端子に接続された第2の電流源とを用いる構成が、特
公昭57−39683号公報に開示されているが、これは差動
対トランジスタの零入力電流設定値を入力信号に応じて
変える技術を開示するものであり、目的、構成、作用の
いずれの点からも本発明とは異なるものである。
Here, a configuration using a first current source connected to the first power supply terminal and a second current source connected to the second power supply terminal in relation to the common emitter of the transistor differential pair is a special feature. Japanese Patent Publication No. 57-39683 discloses a technique for changing a quiescent current set value of a differential pair transistor in accordance with an input signal. Is also different from the present invention.

次に、第2図に示す第2の実施例においては、第2の
電流源41の他端(すなわち第2の電源端子14に接続され
る一端とは逆の端子)と第1の電流源31の他端(第1の
電源端子13に接続される一端とは逆の端子)との間に2
個のダイオード(トランジスタをダイオード接続したも
の)21a、21bを直列に挿入接続するとともに、第2の電
流源41の他端と第1の電流源32の他端との間に2個のダ
イオード22a、22bを直列に挿入接続している。これらの
ダイオード21a、21b、22a、22bは、各電流源31、32、41
によってオン状態とされるように各アノード、カソード
の向きが決定され、第2の電流源41を中心として左右対
称に構成されている。この第2の実施例回路は、差動対
トランジスタ11、12と4個のダイオード21a、21b、22
a、22bとで6個のreが直列接続されることになるから、
該回路のGmは、 Gm=1/6re であり、第1の電流源13、32の上記各他端の電圧VK1、V
K2及び第2の電流源41の上記他端の電圧VAは、 VK1=VK2=Vr−VBE VA=Vr+VBE となる。従って、電源電圧が低い場合でも広い入力ダイ
ナミックレンジを確保できる。
Next, in the second embodiment shown in FIG. 2, the other end of the second current source 41 (that is, the terminal opposite to the one end connected to the second power supply terminal 14) is connected to the first current source 41. 2 between the other end of 31 (a terminal opposite to one end connected to the first power supply terminal 13).
Diodes 21a and 21b are connected in series, and two diodes 22a are connected between the other end of the second current source 41 and the other end of the first current source 32. , 22b are inserted and connected in series. These diodes 21a, 21b, 22a, 22b are connected to the respective current sources 31, 32, 41
The direction of each anode and cathode is determined so as to be in the ON state, and they are configured symmetrically with respect to the second current source 41. The circuit of the second embodiment includes a pair of differential transistors 11, 12 and four diodes 21a, 21b, 22.
a, since six r e is to be connected in series with the 22b,
Gm of the circuit is Gm = 1 / 6r e , and the voltages V K1 , V K1 at the other ends of the first current sources 13 and 32 are respectively described.
K2 and the voltage V A of the other end of the second current source 41, a V K1 = V K2 = V r -V BE V A = V r + V BE. Therefore, a wide input dynamic range can be ensured even when the power supply voltage is low.

次に、第3図は第3の実施例を示し、差動対のトラン
ジスタ11、12の各エミッタ間に、2個ずつ4組(計8
個)のダイオード(トランジスタをダイオード接続した
もの)21a〜24bを直列に挿入接続し、これらのダイオー
ド21a〜24bが第1の電流源31、32、33及び第2の電流源
41、42によっていずれもオン状態となるように、第1の
電流源32を中心として左右対称に構成している。すなわ
ち、第2の電流源41から第1の電流源31に向かって電流
が流れるようにダイオード21a、21bが接続され、電流源
41から電流源32に向かってダイオード22a、22bが接続さ
れ、電流源42から電流源32に向かってダイオード23a、2
3bが接続され、電流源42から電流源33に向かってダイオ
ード24a、24bが接続されている。この回路のGmは、 Gm=1/10re であり、電流源31、32、33の各他端の電圧VK1、VK2、V
K3及び電流源41、42の各他端の電圧VA1、VA2は、 VK1=VK2=VK3=Vr−VBE VA1=VA2=Vr+VBE となる。従って、電源電圧を高める必要なく、広いダイ
ナミックレンジを実現できる。
Next, FIG. 3 shows a third embodiment, in which four pairs of two transistors (a total of 8 pairs) are provided between the emitters of the transistors 11 and 12 of the differential pair.
) Diodes (diode-connected transistors) 21a to 24b are connected in series, and these diodes 21a to 24b are connected to the first current sources 31, 32, 33 and the second current source.
The first current source 32 is symmetrical with respect to the left and right so that both are turned on by 41 and 42. That is, the diodes 21a and 21b are connected so that a current flows from the second current source 41 toward the first current source 31, and the current sources
Diodes 22a and 22b are connected from 41 to the current source 32, and diodes 23a and 22b are connected from the current source 42 to the current source 32.
3b are connected, and diodes 24a and 24b are connected from the current source 42 to the current source 33. Gm of the circuit is Gm = 1 / 10r e, the voltage V K1, V K2 for each of the other ends of the current source 31, 32, 33, V
The voltages V A1 and V A2 at the other end of K 3 and the current sources 41 and 42 are V K1 = V K2 = V K3 = V r -V BE V A1 = V A2 = V r + V BE . Therefore, a wide dynamic range can be realized without having to increase the power supply voltage.

このような本発明に係る電圧−電流変換回路の一般的
構成の例を、第4図に第4の実施例として示す。この第
4の実施例においては、一端が接地端子(第1の電源端
子)13にそれぞれ接続されたn個(nは2以上の整数)
の第1の電流源31〜3nと、一端がVcc電源端子(第2の
電源端子)14にそれぞれ接続されたn−1個の第2の電
流源41〜4n-1とを用いた電圧−電流変換回路を例示して
いる。
An example of such a general configuration of the voltage-current conversion circuit according to the present invention is shown in FIG. 4 as a fourth embodiment. In the fourth embodiment, n terminals (n is an integer of 2 or more) each having one end connected to a ground terminal (first power supply terminal) 13 are provided.
A first current source 3 1 to 3 n of the one end V cc power supply terminal (second power supply terminal) 14 respectively connected to the n-1 of the second current source 4 1 to 4 n-1 and the 1 illustrates a voltage-to-current conversion circuit using.

この第4図において、トランジスタ差動対の一方のト
ランジスタ11のエミッタと第1の電流源31の他端との間
に、J−1個のダイオード(トランジスタをダイオード
接続したもの)を直列に挿入接続し、これと対称に差動
対の他方のトランジスタ12のエミッタと第1の電流源3n
の他端との間に、J−1個のダイオードを直列に挿入接
続している。また、第2の電流源41の他端と第1の電流
源31の他端との間にK個のダイオードを直列に挿入接続
し、これと対称に第2の電流源4n-1の他端と第1の電流
源3nの他端との間にK個のダイオードを直列に挿入接続
している。以下同様に、第2の電流源41と第1の電流源
32との間及びこれと対称に第2の電流源4n-1と第1の電
流源3n-1との間にそれぞれL個のダイオードを直列に挿
入接続し、第2の電流源42と第1の電流源32との間及び
これと対称に第2の電流源4n-2と第1の電流源3n-1との
間にそれぞれM個のダイオードを直列に挿入接続し、…
と続けて、計2n組のダイオード直列回路を差動対トラン
ジスタ11、12の各エミッタ間に直列に挿入接続する。こ
こで、上記nが偶数であれば、前記第2図と同様にn−
1個の第2の電流源41〜4n-1の内の中央位置の電流源4
n/2を中心として左右対称の回路構成となり、上記nが
奇数であれば、前記第3図と同様にn個の第1の電流源
31〜3nの内の中央位置の電流源3(n+1)/2を中心と
して左右対称の回路構成となる。
In FIG. 4, J-1 diodes (diode-connected transistors) are connected in series between the emitter of one transistor 11 of the transistor differential pair and the other end of the first current source 31. Symmetrically connected to the emitter of the other transistor 12 of the differential pair and the first current source 3 n
J-1 diodes are inserted and connected in series between the other end of the diode. Further, the K-number of the diode between the second current source 4 1 of the other end and the first current source 3 1 of the other end inserted and connected in series, a second current source to the symmetrical 4 n- It is inserted and connected the K diode in series between the first other end with the other end of the first current source 3 n. Hereinafter Similarly, the second current source 4 1 and the first current source
3 2 inserted and connected the L diode in series between and between this and the second current source in a symmetrical 4 n-1 and the first current source 3 n-1, a second current source 4 2 and insert the M diode in series between and between the second current source 4 n-2 and the first current source 3 n-1 to the symmetry of the first current source 3 2 connection,…
Then, a total of 2n sets of diode series circuits are inserted and connected in series between the emitters of the differential pair transistors 11 and 12. Here, if the above n is an even number, n−
A current source 4 at a central position among one second current sources 41 to 4 n-1
The circuit configuration is bilaterally symmetrical with respect to n / 2 , and if n is an odd number, n first current sources as in FIG.
3 1 to 3 n current source 3 in the central position of the (n + 1) / 2 becomes the circuit configuration of the symmetrical about the.

ここで、回路構成が左右対称になっていれば、上記
J、K、L、M、…として任意の自然数あるいは0を選
択できる。ただし、電源電圧を低く抑える点からは、あ
まり大きな数としない方がよい。また、オフセット電圧
は線対称関係による電流源のペアー比(電流源31と3n
の比、32と3n-1との比、41と4n-1との比等)がずれてい
ると悪化する。その他のペアー比の悪化はオフセット電
圧の悪化とはならず、ダイナミックレンジの悪化とな
る。
Here, if the circuit configuration is bilaterally symmetric, any natural number or 0 can be selected as J, K, L, M,. However, in order to keep the power supply voltage low, it is better not to make the number too large. Moreover, pair ratio of the current source due to the offset voltage line symmetry relation (the ratio of the current source 3 1 and 3 n, 3 2 and 3 n-1 and a ratio of 4 1 and 4 ratios, etc. of the n-1) is It gets worse if it is off. Other deterioration of the pair ratio does not result in deterioration of the offset voltage, but results in deterioration of the dynamic range.

この第4図のような回路構成とすることにより、電源
電圧を極端に高めることなく入力ダイナミックレンジを
大幅に拡大することが可能となる。なお、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、差動対のトランジス
タ11、12の各エミッタ間には、上記ダイオードのみなら
ず、抵抗を直列に挿入接続するようにしてもよい。
By adopting the circuit configuration as shown in FIG. 4, it is possible to greatly expand the input dynamic range without extremely increasing the power supply voltage. Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and a resistor may be inserted in series between each emitter of the transistors 11 and 12 of the differential pair in addition to the diode.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係る電流−電圧変換回路によれば、同型の一
対のトランジスタより成るトランジスタ差動対のエミッ
タ間に、第1の電流源に一端側が第2の電流源に他端側
が接続された少なくとも1個のダイオードを備える複数
組のダイオード群を挿入接続することにより、電源電圧
を高めることなくトランジスタ差動対のエミッタ間に直
列に挿入接続されるダイオードを増加させて回路のGmを
小さくし、入力ダイナミックレンジを広げることができ
るめ、低電源電圧でも大きな入力ダイナミックレンジを
実現できる。また、トランジスタ差動対のエミッタを直
接上記第1の電流源に接続することにより、ダイナミッ
クレンジを大きくしかつ低消費電力化することができ
る。
According to the current-voltage conversion circuit of the present invention, at least one end of which is connected to the first current source and the other end of which is connected to the second current source, between the emitters of the transistor differential pair including the pair of transistors of the same type. By inserting and connecting a plurality of diode groups each including one diode, the number of diodes inserted in series between the emitters of the transistor differential pair is increased without increasing the power supply voltage, thereby reducing the Gm of the circuit. Since the input dynamic range can be expanded, a large input dynamic range can be realized even at a low power supply voltage. Also, by connecting the emitter of the transistor differential pair directly to the first current source, the dynamic range can be increased and the power consumption can be reduced.

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

第1図は本発明に係る電圧−電流変換回路の第1の実施
例を示す回路図、第2図は本発明の第2の実施例を示す
回路図、第3図は本発明の第3の実施例を示す回路図、
第4図は本発明の第4の実施例を示す回路図、第5図は
従来の電圧−電流変換回路(Gm回路)の基本構成を示す
回路図、第6図は他の従来例を示す回路図、第7図はさ
らに他の従来例を示す回路図、第8図は第7図の回路
(Gm回路)を用いて構成されるローパスフィルタを示す
回路図、第9図は入力ダイナミックレンジを拡大するた
めの従来の回路構成例を示す回路図、第10図は入力電圧
−出力電流特性を示す特性図である。 11、12……差動対のトランジスタ 13……第1の電源端子(接地端子) 14……第2の電源端子(Vcc電源端子) 15、16、21、22、21a〜24b……ダイオード 31、32、33、31〜3n……第1の電流源 41、42、41〜4n-1……第2の電流源
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a voltage-current conversion circuit according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. Circuit diagram showing an embodiment of
FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram showing a basic configuration of a conventional voltage-current conversion circuit (Gm circuit), and FIG. 6 is another conventional example. 7 is a circuit diagram showing still another conventional example, FIG. 8 is a circuit diagram showing a low-pass filter using the circuit (Gm circuit) of FIG. 7, and FIG. 9 is an input dynamic range. And FIG. 10 is a characteristic diagram showing an input voltage-output current characteristic. 11, 12: transistors of a differential pair 13: first power supply terminal (ground terminal) 14: second power supply terminal ( Vcc power supply terminal) 15, 16, 21, 22, 21a to 24b: diode 31,32,33,3 1 ~3 n ...... first current source 41,42,4 1 ~4 n-1 ...... second current source

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同型の一対のトランジスタより成るトラン
ジスタ差動対の各入力端子間に供給される電圧を、該ト
ランジスタ差動対の一方のトランジスタの出力端子から
電流に変換して取り出す電圧−電流変換回路において、 第1の電源端子に一端が接続された少なくとも2個の第
1の電流源と、 第2の電源端子に一端が接続された少なくとも1個の第
2の電流源と、 上記第1の電流源の他端に一端側が接続され、かつ上記
第2の電流源の他端に他端側が接続された少なくとも1
個のダイオードを備える複数組のダイオード群とを有
し、 上記ダイオード群は、上記トランジスタ差動対のエミッ
タ間に挿入接続され、上記第1、第2の電流源によりオ
ン状態とされること を特徴とする電圧−電流変換回路。
1. A voltage-current converter for converting a voltage supplied between input terminals of a transistor differential pair composed of a pair of transistors of the same type into a current from an output terminal of one transistor of the transistor differential pair and extracting the current. In the conversion circuit, at least two first current sources each having one end connected to the first power supply terminal; at least one second current source having one end connected to the second power supply terminal; At least one of which one end is connected to the other end of the first current source and the other end is connected to the other end of the second current source
A plurality of diode groups each including a plurality of diodes, wherein the diode group is inserted and connected between emitters of the transistor differential pair, and is turned on by the first and second current sources. Characteristic voltage-current conversion circuit.
【請求項2】上記エミッタは、上記第1の電流源に直接
接続されていることを特徴とする請求項1記載の電圧−
電流変換回路。
2. The voltage generator according to claim 1, wherein said emitter is directly connected to said first current source.
Current conversion circuit.
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