JP3355839B2 - Logarithmic conversion circuit - Google Patents

Logarithmic conversion circuit

Info

Publication number
JP3355839B2
JP3355839B2 JP33191694A JP33191694A JP3355839B2 JP 3355839 B2 JP3355839 B2 JP 3355839B2 JP 33191694 A JP33191694 A JP 33191694A JP 33191694 A JP33191694 A JP 33191694A JP 3355839 B2 JP3355839 B2 JP 3355839B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
base
current
emitter
conversion circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP33191694A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08162869A (en
Inventor
敏哉 村上
博 脇坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP33191694A priority Critical patent/JP3355839B2/en
Publication of JPH08162869A publication Critical patent/JPH08162869A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3355839B2 publication Critical patent/JP3355839B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、対数変換回路、特にト
ランジスタのコレクタ電流(Ic)と順方向電圧
(VBE)との間に成り立つ対数関係を利用して対数変換
を行う対数変換回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a logarithmic conversion circuit, and more particularly to a logarithmic conversion circuit for performing logarithmic conversion using a logarithmic relationship established between a collector current (Ic) of a transistor and a forward voltage (V BE ). .

【0002】[0002]

【従来の技術】音声出力やセンサの出力等のアナログ信
号はその出力範囲が広い場合、対数圧縮して表示等する
場合が多く、その対数圧縮をするのが対数変換回路であ
り、そして、対数変換回路は一般に半導体のPN接合の
順方向電流と順方向電圧とが対数関係を有することを利
用しており、図4は対数変換回路の最も基本的な従来例
を示す回路図である。この回路は、入力電圧Vinをオ
ペアンプOPの反転入力端子に抵抗Rを介して入力する
ようにし、上記オペアンプOPの非反転端子を接地し、
上記反転端子に対数変換用トランジスタQのコレクタ
を、出力端子にそのトランジスタQのエミッタを接続
し、そのベースに基準電位V1を与えるようにしたもの
である。
2. Description of the Related Art When an analog signal such as an audio output or an output from a sensor has a wide output range, it is often log-compressed and displayed. A logarithmic conversion circuit performs the logarithmic compression. The conversion circuit generally uses the fact that the forward current and the forward voltage of the semiconductor PN junction have a logarithmic relationship. FIG. 4 is a circuit diagram showing the most basic conventional example of the logarithmic conversion circuit. In this circuit, an input voltage Vin is input to an inverting input terminal of an operational amplifier OP via a resistor R, and a non-inverting terminal of the operational amplifier OP is grounded.
The collector of the logarithmic conversion transistor Q is connected to the inversion terminal, the emitter of the transistor Q is connected to the output terminal, and the reference potential V1 is applied to the base.

【0003】図4に示す対数変換回路においては、抵抗
Rに、Vin/Rの電流Iaが流れる。トランジスタQ
に流れる電流IbはトランジスタQに流れる電流Iaと
等しい。ところで、トランジスタQに流れる電流Ibは
下記の数式数1で表される。
In the logarithmic conversion circuit shown in FIG. 4, a current Ia of Vin / R flows through a resistor R. Transistor Q
Is equal to the current Ia flowing through the transistor Q. By the way, the current Ib flowing through the transistor Q is expressed by the following equation (1).

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】そして、Ia=Ibなので、下記の数式数
2が成立する。
Since Ia = Ib, the following equation (2) is established.

【0006】[0006]

【数2】 (Equation 2)

【0007】そして、上記数式数2から出力電圧Vou
tを求める下記の数式数3を得ることができる。
The output voltage Vou is obtained from the above equation (2).
The following mathematical expression 3 for obtaining t can be obtained.

【0008】[0008]

【数3】 (Equation 3)

【0009】ところで、図4に示す従来の対数変換回路
においては、出力電圧Voutを求める数式数3中にト
ランジスタのIsが存在し、このIsにトランジスタに
よるバラツキがあるので、出力電圧Voutに誤差が生
じるという欠点があった。そこで、図5(A)に示すよ
うに二つのトランジスタQa、QbのVBEの差ΔVBE
利用してかかる誤差を小さくした対数変換回路の改良が
試みられている。Qaはコレクタとベースが接続され、
エミッタが基準電圧V1を受け、ベースとエミッタが接
続され、そして、入力電圧と比例した電流(入力電流)
Iinがコレクタ電流として流れるようにされたトラン
ジスタ、QbはトランジスタQaのベース及びエミッタ
にベースが接続されたトランジスタで、このエミッタか
ら対数変換回路の出力が取り出されるようになってい
る。そして、トランジスタQbのエミッタには一定の電
流I1が流れるように定電流源(I1)が接続されてい
る。
In the conventional logarithmic conversion circuit shown in FIG. 4, there is a transistor Is in the equation (3) for calculating the output voltage Vout, and this Is has a variation due to the transistor, so that an error occurs in the output voltage Vout. There was a disadvantage that it occurred. Therefore, as shown in FIG. 5A, an attempt has been made to improve a logarithmic conversion circuit in which such an error is reduced by using a difference ΔV BE between V BE of two transistors Qa and Qb. Qa is connected between the collector and the base,
The emitter receives the reference voltage V1, the base and the emitter are connected, and a current proportional to the input voltage (input current)
A transistor in which Iin flows as a collector current, Qb is a transistor having a base connected to the base and emitter of transistor Qa, from which the output of the logarithmic conversion circuit is taken. A constant current source (I1) is connected to the emitter of the transistor Qb so that a constant current I1 flows.

【0010】この対数変換回路の出力電圧Voutは下
記の数式数4で表される。
The output voltage Vout of this logarithmic conversion circuit is expressed by the following equation (4).

【0011】[0011]

【数4】 (Equation 4)

【0012】図5(B)は図5(A)に示す対数変換回
路の入出力特性図である。この入出力特性図から明らか
なように、入力電流Iinが定電流源I1を1+電流増
幅率hfeで除算した値よりも小さくなるとトランジスタ
Qbがオフするので、出力電圧Voutが0になる。す
なわち、対数変換回路のダイナミックレンジはその下限
がI1を1+hfeで除算した値により決まる。
FIG. 5B is an input / output characteristic diagram of the logarithmic conversion circuit shown in FIG. As is clear from the input / output characteristic diagram, when the input current Iin becomes smaller than the value obtained by dividing the constant current source I1 by 1 + current amplification factor h fe , the transistor Qb turns off, and the output voltage Vout becomes zero. That is, the lower limit of the dynamic range of the logarithmic conversion circuit is determined by a value obtained by dividing I1 by 1 + h fe .

【0013】また、二つのトランジスタQa、QbのV
BEの差ΔVBEを利用してかかる誤差を小さくした対数変
換回路の別の改良例として、図6(A)に示すものがあ
る。本対数変換回路は、図5(A)の対数変換回路と
は、トランジスタQaのコレクタ側に定電流源I1を接
続し、そして、トランジスタQbにエミッタ電流として
入力電流Iinが流れるようになっている点でのみ相違
する。この図6(A)に示す対数変換回路の出力電圧V
outは下記の数式数5で表される。
The V of two transistors Qa and Qb
As another improvement of the logarithmic converter having a small error Kakaru using the difference [Delta] V BE of BE, there is shown in FIG. 6 (A). This logarithmic conversion circuit is different from the logarithmic conversion circuit of FIG. 5A in that a constant current source I1 is connected to the collector side of a transistor Qa, and an input current Iin flows as an emitter current to a transistor Qb. The only difference is in the point. The output voltage V of the logarithmic conversion circuit shown in FIG.
out is represented by the following equation (5).

【0014】[0014]

【数5】 (Equation 5)

【0015】この図6(B)は図5(A)に示す対数変
換回路の入出力特性図である。この入出力特性図から明
らかなように、入力電流Iinが定電流源の電流I1と
fe+1との積よりも大きくなるとトランジスタQaに
流れる電流がなくなり、つまり電流I1が総てトランジ
スタQbにベース電流として横取りされてしまい、出力
電圧Voutがグランドレベルに落ちてしまう。即ち、
対数変換回路のダイナミックレンジはその上限が1+h
feと定電流源の電流I1との積により決まる。
FIG. 6B is an input / output characteristic diagram of the logarithmic conversion circuit shown in FIG. 5A. As is apparent from the input / output characteristic diagram, when the input current Iin is larger than the product of the constant current source current I1 and h fe +1, no current flows through the transistor Qa. The current is intercepted and the output voltage Vout falls to the ground level. That is,
The upper limit of the dynamic range of the logarithmic conversion circuit is 1 + h
It is determined by the product of fe and the current I1 of the constant current source.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図5及び図
6の(A)に示した各対数変換回路は、共に、図4に示
した対数変換回路よりも誤差が小さいが、しかし、上述
したようにダイナミックレンジが狭いという問題があっ
た。即ち、図5(A)の対数変換回路は、定電流源の電
流I1を1+hfeで除算した値によりダイナミックレン
ジの下限が規定され、また、図5(B)の対数変換回路
は、hfe+1と定電流源の電流値I1との積により上限
が規定されてしまう。
Each of the logarithmic conversion circuits shown in FIGS. 5 and 6A has a smaller error than the logarithmic conversion circuit shown in FIG. Thus, there is a problem that the dynamic range is narrow. That is, the logarithmic conversion circuit of FIG. 5 (A), the lower limit of the dynamic range is defined by dividing a value obtained by the current I1 of the constant current source 1 + h fe, also logarithmic converter of FIG. 5 (B), h fe The upper limit is defined by the product of +1 and the current value I1 of the constant current source.

【0017】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、トランジスタのコレクタ電流(I
c)と順方向電圧(VBE)との間に成り立つ対数関係を
利用して対数変換を行う対数変換回路において、Isの
バラツキによる誤差をなくしつつダイナミックレンジを
広くすることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and has a problem that the collector current (I
An object of the present invention is to provide a logarithmic conversion circuit that performs logarithmic conversion using a logarithmic relationship that is established between c) and a forward voltage (V BE ), while widening the dynamic range while eliminating errors due to variations in Is.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1の対数変換回路
は、入力電流Iinがエミッタ電流として流れるトラン
ジスタQ1と、これとベースどうしが接続されたトラン
ジスタQ2と、トランジスタQ1のエミッタにベースが
接続され、エミッタに基準電位が与えられトランジスタ
Q1及びQ2に供給されるベース電流を一定を保つよう
にコントロールする帰還用のトランジスタQ3と、トラ
ンジスタQ2のエミッタにベースが接続されてそのエミ
ッタ電位をトランジスタのVBEをキャンセルする方向
にシフトするトランジスタQ4と、上記トランジスタQ
1及びQ2に対してベース電流を供給するトランジスタ
Q5と、上記トランジスタQ3のコレクタ電流とトラン
ジスタQ3のベース電流を供給する一つの定電流源I1
とからなることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a logarithmic conversion circuit comprising: a transistor Q1 in which an input current Iin flows as an emitter current; a transistor Q2 having the base connected to the transistor Q2; and a base connected to the emitter of the transistor Q1. A reference transistor is applied to the emitter, and a feedback transistor Q3 for controlling the base current supplied to the transistors Q1 and Q2 to be kept constant, and a base connected to the emitter of the transistor Q2 to reduce the emitter potential of the transistor. and transistor Q4 to shift in the direction to cancel the V bE, the transistor Q
A transistor Q5 for supplying a base current to the transistors Q1 and Q2, and a constant current source I1 for supplying a collector current of the transistor Q3 and a base current of the transistor Q3.
And characterized by the following.

【0019】請求項2の対数変換回路は、請求項1記載
の対数変換回路において、トランジスタQ1のコレクタ
の電位をVBEシフトするトランジスタQ6と、該トラ
ンジスタQ6とべースどうしが接続され、トランジスタ
Q2のコレクタの電位をVBEシフトするトランジスタ
Q7を有することを特徴とする。請求項3の対数変換回
路は、請求項2の対数変換回路において、トランジスタ
Q2のコレクタにベースが、トランジスタQ4のコレク
タにエミッタが接続されたトランジスタQ8を有するこ
とを特徴とする。
The logarithmic converter of claim 2 is the logarithmic converter of claim 1, wherein, a transistor Q6 which V BE shifting the potential of the collector of the transistor Q1, the transistor Q6 and base over scan each other are connected, the transistor Q2 the collector potential and having a transistor Q7 which V bE shift. A logarithmic conversion circuit according to a third aspect is characterized in that, in the logarithmic conversion circuit according to the second aspect, a transistor Q8 has a base connected to the collector of the transistor Q2 and an emitter connected to the collector of the transistor Q4.

【0020】[0020]

【作用】請求項1の対数変換回路によれば、トランジス
タQ1とQ2とのVBEの差ΔVBEを対数変換に利用する
ので、トランジスタのVBE・ベース電流特性のバラツキ
に起因する誤差をなくすことができ、図4に示す対数変
換回路よりも誤差を小さくすることができる。そして、
帰還用のトランジスタQ3により出力電圧がそのトラン
ジスタQ3のVBE分シフトするが、しかし、トランジス
タQ4を出力側に設けてそのVBEによりシフトしたVBE
をキャンセルするので、帰還用のトランジスタQ3によ
り出力電圧がそのVBE分オフセットするおそれはない。
更に、トランジスタQ1、Q2のベース電流を帰還用ト
ランジスタQ3により帰還をかけて同じ入力電流に対し
ては常に一定の値を保つようにしており、それによりベ
ース電流の変動による出力電圧の誤差を小さくできると
共に、変換できる入力電流Iinのダイナミックレンジ
の下限を従来の図5に示した回路と比較して広くでき
る。
SUMMARY OF] According to the logarithmic converter of claim 1, since the use of the difference [Delta] V BE of V BE of the transistor Q1 and Q2 to logarithmic conversion, eliminating errors due to variations in V BE · base current characteristics of the transistor Therefore, the error can be reduced as compared with the logarithmic conversion circuit shown in FIG. And
The output voltage is shifted by the feedback transistor Q3 by the V BE of the transistor Q3. However, the transistor Q4 is provided on the output side and the V BE shifted by the V BE.
, There is no possibility that the output voltage is offset by the V BE by the feedback transistor Q3.
Further, the base currents of the transistors Q1 and Q2 are fed back by the feedback transistor Q3 so that a constant value is always maintained for the same input current, thereby reducing the output voltage error due to the base current fluctuation. Besides, the lower limit of the dynamic range of the input current Iin that can be converted can be widened as compared with the conventional circuit shown in FIG.

【0021】更に、請求項1の対数変換回路によれば、
帰還用トランジスタQ3によるトランジスタQ1、Q2
のベース電流のコントロールをトランジスタQ5を介し
て行うので、ダイナミックレンジの上限を請求項1のも
のよりそのトランジスタQ5のhfe+1倍に大きくす
ることができ、よりダイナミックを広くすることができ
る。請求項2の対数変換回路によれば、トランジスタQ
1とQ2のコレクタどうしをトランジスタQ6、Q7に
より同電位にすることができ、延いてはトランジスタQ
1、Q2のコレクタ・エミッタ間電圧を共にVBEにす
ることにより等しくすることができ、その電圧の変動に
よるhfeの変動に起因する出力電圧の誤差を略なくす
ことができる。即ち、アーリー効果による誤差をなくす
ことができる。
Further, according to the logarithmic conversion circuit of the first aspect,
Transistors Q1, Q2 by feedback transistor Q3
Is controlled via the transistor Q5, the upper limit of the dynamic range can be increased to h fe +1 times that of the transistor Q5, and the dynamic range can be further increased. According to the logarithmic conversion circuit of claim 2, the transistor Q
The collectors of 1 and Q2 can be made to have the same potential by transistors Q6 and Q7.
1, Q2 both can be equal by the V BE of the collector-emitter voltage, it is possible to eliminate substantially the error of output voltage caused by the change of the h fe due to fluctuations in the voltage. That is, an error due to the Early effect can be eliminated.

【0022】請求項3の対数変換回路によれば、信号を
出力するトランジスタQ4のコレクタをトランジスタQ
8によりトランジスタQ2のコレクタからVBEシフト
した値に固定してそのトランジスタQ4のコレクタ・エ
ミッタ間電圧を略一定に保持することができ、従って、
トランジスタQ4のアーリー効果をもキャンセルするこ
とができる。
According to the logarithmic conversion circuit of the third aspect, the collector of the transistor Q4 for outputting a signal is connected to the transistor Q4.
8 makes it possible to securely hold the value V BE shifted from the collector of the transistor Q2 and the collector-emitter voltage of the transistor Q4 in a substantially constant, therefore,
The Early effect of the transistor Q4 can also be canceled.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図1は本発明対数変換回路の一つの実施例を示
す回路図である。対数変換回路の前段には入力電圧Vi
nをそれに比例した電流(入力電流)Iinに変換する
電圧・電流変換回路がある。この電圧・電流変換回路は
オペアンプOP1を利用し、入力電圧Vinを入力抵抗
Rで除算した電流Iin(=Vin/R)をそのまま出
力として流れるようにし、この電流が本対数変換回路に
とっての入力電流となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the logarithmic conversion circuit of the present invention. The input voltage Vi is provided before the logarithmic conversion circuit.
There is a voltage / current conversion circuit that converts n into a current (input current) Iin proportional thereto. This voltage-current conversion circuit uses an operational amplifier OP1 to allow the current Iin (= Vin / R) obtained by dividing the input voltage Vin by the input resistance R to flow as an output, and this current is the input current for the logarithmic conversion circuit. Becomes

【0024】次に、対数変換回路について説明する。Q
1は第1のトランジスタで、npn型(図1、図3の実
施例のトランジスタは総てnpn型である。)であり、
それに上記入力電流Iinがエミッタ電流として流れる
ようになっている。そのコレクタは電源電圧端子(プラ
ス)に接続されている。Q2は第2のトランジスタで、
そのベースが第1のトランジスタQ1のベースに接続さ
れ、そのエミッタが定電流源I2を介して接地されてい
る。Q3は第3のトランジスタで、ベースがトランジス
タQ1のエミッタに接続され、エミッタに所定の基準電
位V1を受けており、そして、定電流源I1からコレク
タ電流の供給を受ける。このトランジスタQ3は後述す
る第5のトランジスタQ5と共に、上記トランジスタQ
1及びQ2のベース電流を同じ入力電流に対しては常に
一定に保つよう帰還をかけてコントロールする帰還用ト
ランジスタとしての役割を果たす。
Next, the logarithmic conversion circuit will be described. Q
Reference numeral 1 denotes a first transistor, which is of an npn type (the transistors of the embodiments in FIGS. 1 and 3 are all npn type),
In addition, the input current Iin flows as an emitter current. Its collector is connected to the power supply voltage terminal (plus). Q2 is a second transistor,
Its base is connected to the base of the first transistor Q1, and its emitter is grounded via the constant current source I2. Q3 is a third transistor having a base connected to the emitter of transistor Q1, receiving a predetermined reference potential V1 at the emitter, and receiving a collector current from constant current source I1. This transistor Q3, together with a fifth transistor Q5 to be described later,
1 and 2 serve as a feedback transistor that controls the base current by applying feedback so as to always keep the base current constant for the same input current.

【0025】Q4は第4のトランジスタで、ベースが第
2のトランジスタQ2のエミッタに接続され、コレクタ
が電源端子に接続され、エミッタが定電流源I3を介し
て接地されており、そして、このエミッタがこの対数変
換回路の出力点となる。このトランジスタQ4はトラン
ジスタQ3のVBEにより出力電圧Voutがシフトした
分をキャンセルするためのトランジスタである。Q5は
第5のトランジスタで、ベースがトランジスタQ3と定
電流源I1との接続点に接続され、コレクタが電源端子
に接続され、エミッタがトランジスタQ2のエミッタ及
びトランジスタQ1及びQ2のベースに接続されてい
る。
Q4 is a fourth transistor having a base connected to the emitter of the second transistor Q2, a collector connected to the power supply terminal, an emitter grounded via a constant current source I3, and Is the output point of this logarithmic conversion circuit. The transistor Q4 is a transistor for canceling the shift of the output voltage Vout by the V BE of the transistor Q3. Q5 is a fifth transistor. The base is connected to the connection point between the transistor Q3 and the constant current source I1, the collector is connected to the power supply terminal, and the emitter is connected to the emitter of the transistor Q2 and the bases of the transistors Q1 and Q2. I have.

【0026】トランジスタQ3はトランジスタQ5と共
に、トランジスタQ1、Q2の同じ入力電流に対するベ
ース電流を一定に保つ役割を果たす。即ち、仮に入力電
流に対するトランジスタQ1のベース電流が大きくなっ
たとすると、それによりトランジスタQ3のベース電位
が上がる。すると、トランジスタQ3のコレクタ電流が
増える。すると、その増えた分トランジスタQ5のベー
ス電流が減り、延いてはトランジスタQ5を介してトラ
ンジスタQ1に供給されるベース電流が減少する。この
ように、トランジスタQ3はトランジスタQ1のベース
電位を検出し、それを負帰還して同じ入力電流に対する
ベース電流を一定に保つ帰還用トランジスタとして機能
するのである。
The transistor Q3, together with the transistor Q5, plays a role in maintaining a constant base current for the same input current of the transistors Q1 and Q2. That is, if the base current of the transistor Q1 with respect to the input current increases, the base potential of the transistor Q3 rises. Then, the collector current of the transistor Q3 increases. Then, the base current of the transistor Q5 decreases by the increased amount, and the base current supplied to the transistor Q1 via the transistor Q5 decreases. As described above, the transistor Q3 functions as a feedback transistor that detects the base potential of the transistor Q1 and negatively feeds it back to keep the base current for the same input current constant.

【0027】次に、対数変換回路の出力電圧Voutを
増幅する非反転増幅回路を説明する。OP2はオペアン
プで、非反転入力端子が対数変換回路の出力点であるト
ランジスタQ4のエミッタに接続され、反転入力端子に
基準電位V1を受ける。R1は反転入力端子に接続され
た入力抵抗、R2は出力端子と反転入力端子との間に接
続された帰還抵抗である。Vout’が非反転増幅回路
の出力電圧である。
Next, a non-inverting amplifier circuit for amplifying the output voltage Vout of the logarithmic conversion circuit will be described. OP2 is an operational amplifier whose non-inverting input terminal is connected to the emitter of the transistor Q4, which is the output point of the logarithmic conversion circuit, and receives the reference potential V1 at the inverting input terminal. R1 is an input resistor connected to the inverting input terminal, and R2 is a feedback resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal. Vout ′ is the output voltage of the non-inverting amplifier circuit.

【0028】この対数変換回路においては、電圧がトラ
ンジスタQ3、Q1で基準電圧よりも2VBEアップし、
そして、トランジスタQ2、Q4で2VBEダウンしてΔ
BEを得て対数変換している。ところで、対数変換回路
の出力電圧Voutは下記の数式数6により求められ
る。
In this logarithmic conversion circuit, the voltage rises by 2V BE above the reference voltage at the transistors Q3 and Q1,
Then, the transistor Q2, Q4 down 2V BE and Δ
V BE is obtained and logarithmically converted. By the way, the output voltage Vout of the logarithmic conversion circuit is obtained by the following equation (6).

【0029】[0029]

【数6】 (Equation 6)

【0030】尚、数6中のVBE1、VBE2、VBE3、V
BE4はトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のVBE、I
1、I2、I3は定電流源I1、I2、I3の電流値で
ある。そして、数6中において、I2とI3とは逆でも
良い。数6中において、第1項(1)は基準電圧、第2
項(2)は対数変換値、第3項(3)はオフセットとな
る。この式から明らかなように、式中にはトランジスタ
によるバラツキの大きなIsがない。従って、図4の対
数変換回路のようなIsによる誤差がない。
It should be noted that V BE 1, V BE 2, V BE 3, V
BE 4 is V BE , I of transistors Q1, Q2, Q3, Q4.
1, I2 and I3 are current values of the constant current sources I1, I2 and I3. Then, in Equation 6, I2 and I3 may be reversed. In Equation 6, the first term (1) is the reference voltage, the second
The term (2) is a logarithmic conversion value, and the third term (3) is an offset. As is apparent from this equation, there is no large variation Is in the transistor. Therefore, there is no error due to Is as in the logarithmic conversion circuit of FIG.

【0031】そして、同じ入力電流に対するトランジス
タQ1、Q2のベース電流を上述したようにトランジス
タQ3、Q5により帰還をかけて一定になるようにコン
トロールしているので、出力電圧Voutに入力電流I
inの変化によって生じる誤差はIin/(hfe+1)
2 となり、非常に小さくできる。また、この対数変換回
路のダイナミックレンジは、誤差6dBを基準とする
と、I1/hfe<Iin<(hfe+1)2 ・I1とな
る。即ち、帰還用トランジスタQ3のベース電流が入力
電流Iinと等しく誤差が6dBとなる点が下限とな
り、トランジスタQ5のベース電流がI1と等しくな
り、帰還が切れ動作しなくなる点が上限となる。
Since the base currents of the transistors Q1 and Q2 with respect to the same input current are controlled to be constant by applying feedback by the transistors Q3 and Q5 as described above, the output voltage Vout and the input current I
The error caused by the change of in is Iin / (h fe +1)
It becomes 2 and can be made very small. The dynamic range of the logarithmic conversion circuit is I1 / h fe <Iin <(h fe +1) 2 · I 1 on the basis of an error of 6 dB. That is, the lower limit is that the base current of the feedback transistor Q3 is equal to the input current Iin and the error is 6 dB, and the upper limit is that the base current of the transistor Q5 is equal to I1 and the feedback is cut off and the operation stops.

【0032】この対数変換回路のダイナミックレンジを
図2に示す。このダイナミックレンジと、図5(A)に
示す対数変換回路のそれと比較すると、下限が広がって
いる。勿論、下限近くでは誤差が大きくなっているが、
この誤差は較正等により小さくすることが可能である。
また、図6(A)に示す対数変換回路のそれと比較する
と、上限が広がっている。このように、本対数変換回路
によれば、出力電圧VoutにIs依存性がなく、且つ
Vinの変化による誤差もなく、しかも、ダイナミック
レンジを広くすることができる。
FIG. 2 shows the dynamic range of this logarithmic conversion circuit. When this dynamic range is compared with that of the logarithmic conversion circuit shown in FIG. 5A, the lower limit is widened. Of course, the error increases near the lower limit,
This error can be reduced by calibration or the like.
The upper limit is wider than that of the logarithmic conversion circuit shown in FIG. As described above, according to the logarithmic conversion circuit, the output voltage Vout does not depend on Is, there is no error due to the change in Vin, and the dynamic range can be widened.

【0033】図3は本発明対数変換回路の別の実施例を
示す回路図である。本回路は、トランジスタQ6、Q
7、Q8をトランジスタQ1、Q2、Q4のコレクタ側
に設けて、該各トランジスタQ1、Q2、Q4のコレク
タ・エミッタ間の電圧をVBEと略等しくすることによ
り、そのコレクタ・エミッタ間の電圧を一定に保ち、延
いてはhfeが変動しないようにしたものである。即ち、
コレクタ・エミッタ間の電圧の変動によるhfeの変動
(アーリー効果)を防止してhfeの変動を防止すること
によって誤差を小さくするようにしたのである。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the logarithmic conversion circuit of the present invention. This circuit includes transistors Q6 and Q6.
7 and Q8 are provided on the collector side of the transistors Q1, Q2 and Q4, and the voltage between the collector and the emitter of each of the transistors Q1, Q2 and Q4 is made substantially equal to V BE so that the voltage between the collector and the emitter is reduced. It is kept constant, and h fe does not fluctuate. That is,
The error is reduced by preventing the fluctuation of h fe (Early effect) due to the fluctuation of the voltage between the collector and the emitter to prevent the fluctuation of h fe .

【0034】具体的には、トランジスタQ6はそのエミ
ッタがトランジスタQ1のコレクタに接続され、コレク
タが電源端子に接続され、ベースがトランジスタQ7の
ベースに接続されている。トランジスタQ7はエミッタ
がトランジスタQ2のコレクタに接続され、コレクタが
トランジスタQ5のエミッタに接続され、そして、トラ
ンジスタQ5のエミッタがトランジスタQ6、Q7のベ
ースに接続されている。これにより、トランジスタQ
1、Q2のコレクタどうしが略同電位にされ、延いては
コレクタ・エミッタ間電圧が略等しくされ、アーリー効
果を抑止することができる。また、トランジスタQ8
は、エミッタがトランジスタQ4のコレクタに接続さ
れ、コレクタが電源端子に接続され、ベースがトランジ
スタQ2のコレクタ、ベースに接続されている。従っ
て、トランジスタQ4のコレクタ・エミッタ間の電圧は
BEに保たれ、アーリー効果が抑止される。
Specifically, the transistor Q6 has an emitter connected to the collector of the transistor Q1, a collector connected to the power supply terminal, and a base connected to the base of the transistor Q7. Transistor Q7 has an emitter connected to the collector of transistor Q2, a collector connected to the emitter of transistor Q5, and an emitter of transistor Q5 connected to the bases of transistors Q6 and Q7. Thereby, the transistor Q
1, the collectors of Q2 are made substantially the same potential, and hence the collector-emitter voltage is made substantially equal, so that the Early effect can be suppressed. Also, the transistor Q8
Has an emitter connected to the collector of transistor Q4, a collector connected to the power supply terminal, and a base connected to the collector and base of transistor Q2. Therefore, the voltage between the collector and the emitter of the transistor Q4 is kept at V BE , and the Early effect is suppressed.

【0035】上記対数変換回路は、4個のトランジスタ
Q1、Q2、Q3、Q4を用いてΔVBEをつくり対数変
換していたが、しかし、4個より多い偶数個のトランジ
スタの組み合わせによりΔVBEをつくって対数変換をす
るようにしても良い。尚、上記実施例は、対数変換回路
の各トランジスタがnpn型トランジスタであったが、
pnp型トランジスタで対数変換回路を構成しても良い
ことはいうまでもない。
The above logarithmic conversion circuit performs ΔV BE using four transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 to perform logarithmic conversion. However, ΔV BE is determined by a combination of even more than four transistors. You may make it and perform logarithmic conversion. In the above embodiment, each transistor of the logarithmic conversion circuit is an npn transistor.
It goes without saying that the logarithmic conversion circuit may be constituted by pnp transistors.

【0036】[0036]

【発明の効果】請求項1の対数変換回路によれば、トラ
ンジスタQ1とQ2とのVBEの差ΔVBEを対数変換に利
用するので、トランジスタのVBE・ベース電流特性のバ
ラツキに起因する誤差をなくすことができ、図4に示す
対数変換回路よりも誤差を小さくすることができる。そ
して、帰還用のトランジスタQ3により出力電圧がその
トランジスタQ3のVBE分シフトするが、しかし、トラ
ンジスタQ4を出力側に設けてそのVBEによってそのシ
フトしたVBEをキャンセルするので、帰還用のトランジ
スタQ3により出力電圧がそのVBE分オフセットするお
それはない。更に、同じ入力電流に対するトランジスタ
Q1、Q2のベース電流を帰還用トランジスタQ3によ
り帰還をかけて一定に保つようにしており、それにより
ベース電流の変動による出力電圧の誤差を小さくできる
と共に、変換できる入力電流Iinのダイナミックレン
ジの下限を小さくできる。
According to the logarithmic conversion circuit of the first aspect, since the difference ΔV BE between V BE of the transistors Q1 and Q2 is used for logarithmic conversion, an error caused by variation in V BE and base current characteristics of the transistors. Can be eliminated, and the error can be reduced as compared with the logarithmic conversion circuit shown in FIG. The output voltage is shifted by the feedback transistor Q3 by the V BE of the transistor Q3. However, since the transistor V4 is provided on the output side to cancel the shifted V BE by the V BE , the feedback transistor Q3 is used. There is no possibility that the output voltage is offset by V BE due to Q3. Further, the base currents of the transistors Q1 and Q2 with respect to the same input current are fed back by the feedback transistor Q3 so as to be kept constant, so that the error of the output voltage due to the fluctuation of the base current can be reduced and the input which can be converted. The lower limit of the dynamic range of the current Iin can be reduced.

【0037】更に、請求項1の対数変換回路によれば、
帰還用トランジスタQ3によるトランジスタQ1、Q2
のベース電流のコントロールをトランジスタQ5を介し
て行うので、ダイナミックレンジの上限をそのトランジ
スタQ5のhfe倍に大きくすることができ、よりダイ
ナミックレンジの上限を大きくすることができる。請求
項2の対数変換回路によれば、トランジスタQ1とQ2
のコレクタどうしをトランジスタQ6、Q7により同電
位にすることができ、延いてはトランジスタQ1、Q2
のコレクタ・エミッタ間電圧を等しくすることができ、
その電圧の変動によるhfeの変動に起因する出力電圧
の誤差を略なくすことができる。即ち、アーリー効果に
よる誤差をなくすことができる。
Further, according to the logarithmic conversion circuit of the first aspect,
Transistors Q1, Q2 by feedback transistor Q3
Is controlled via the transistor Q5, the upper limit of the dynamic range can be increased to h fe times that of the transistor Q5, and the upper limit of the dynamic range can be further increased. According to the logarithmic conversion circuit of claim 2, the transistors Q1 and Q2
Of the collectors can be made the same potential by transistors Q6 and Q7.
And the collector-emitter voltage of
An error in the output voltage due to a change in hfe due to the voltage change can be substantially eliminated. That is, an error due to the Early effect can be eliminated.

【0038】請求項3の対数変換回路によれば、信号を
出力するトランジスタQ4のコレクタをトランジスタQ
8によりトランジスタQ2のコレクタかVBEシフトし
た値に固定してそのトランジスタQ4のコレクタ・エミ
ッタ間電圧を略一定に保持することができ、従って、ト
ランジスタQ4のアーリー効果をもキャンセルすること
ができる。
According to the logarithmic conversion circuit of the third aspect, the collector of the transistor Q4 for outputting a signal is connected to the transistor Q4.
8 makes it possible to securely hold the value collector or V BE shift of the transistor Q2 and the collector-emitter voltage of the transistor Q4 in a substantially constant, therefore, can be canceled also Early effect of the transistor Q4.

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

【図1】本発明対数変換回路の一つの実施例を示す回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a logarithmic conversion circuit of the present invention.

【図2】上記実施例の入出力特性図である。FIG. 2 is an input / output characteristic diagram of the embodiment.

【図3】本発明対数変換回路の別の実施例を示す回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the logarithmic conversion circuit of the present invention.

【図4】対数変換回路の基本的従来例を示す回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a basic conventional example of a logarithmic conversion circuit.

【図5】(A)、(B)は図4に示した対数変換回路に
対する一つの改良例を示すもので、(A)は回路図、
(B)は入出力特性図である。
5 (A) and 5 (B) show one improved example of the logarithmic conversion circuit shown in FIG. 4, and FIG. 5 (A) is a circuit diagram,
(B) is an input / output characteristic diagram.

【図6】(A)、(B)は図4に示した対数変換回路に
対する別の改良例を示すもので、(A)は回路図、
(B)は入出力特性図である。
FIGS. 6A and 6B show another example of an improvement to the logarithmic conversion circuit shown in FIG. 4; FIG.
(B) is an input / output characteristic diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1〜Q8 トランジスタ I1〜I3 定電流源 Iin 入力電流 V1 基準電位 Vout 出力電圧 VBE ベース・エミッタ間電圧Q1~Q8 transistor I1~I3 constant current source Iin input current V1 reference potential Vout output voltage V BE between the base and the emitter voltage

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−303807(JP,A) 特開 昭57−206107(JP,A) 特開 昭61−16312(JP,A) 特開 昭56−137717(JP,A) 特開 昭56−144612(JP,A) 特開 平5−37260(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 11/08 H03F 3/343 Continuation of front page (56) References JP-A-1-303807 (JP, A) JP-A-57-206107 (JP, A) JP-A-61-16312 (JP, A) JP-A-56-137717 (JP, A) JP-A-56-144612 (JP, A) JP-A-5-37260 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03G 11/08 H03F 3/343

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力電圧に比例した電流(入力電流)が
エミッタ電流として流れるようにされた第1のトランジ
スタと、 上記第1のトランジスタのベースとベースが接続された
第2のトランジスタと、 上記第1のトランジスタのエミッタにベースが接続さ
れ、エミッタに基準電位が与えられ、同じ入力電流に対
する第1及び第2のトランジスタに供給されるベース電
流を一定を保つように帰還をかけてコントロールする第
3のトランジスタと、 上記第2のトランジスタのエミッタにベースが接続され
てそのエミッタ電位を、上記第3のトランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧をキャンセルする方向にシフトする
第4のトランジスタと、上記第1及び第2のトランジスタに対してベース電流を
供給する第5のトランジスタと、 上記第3のトランジスタのコレクタ電流と上記第5のト
ランジスタのベース電流を供給する一つの定電流源と、 を有することを特徴とする対数変換回路
1. A first transistor in which a current (input current) proportional to an input voltage flows as an emitter current, a second transistor having a base connected to the base of the first transistor, A base is connected to the emitter of the first transistor, a reference potential is applied to the emitter, and feedback control is performed to maintain a constant base current supplied to the first and second transistors for the same input current. and third transistor, the emitter potential emitter to the base is connected to the second transistor, a fourth transistor that shifts in a direction of canceling the base-emitter voltage of said third transistor, said first And the base current for the second transistor
A fifth transistor for supplying, a collector current of the third transistor, and a fifth transistor .
A constant current source for supplying a base current of the transistor;
【請求項2】 第1のトランジスタのコレクタの電位を
ベース・エミッタ間電圧分シフトする第6のトランジス
タと、 上第6のトランジスタとべースどうしが接続され、上
記第2のトランジスタのコレクタの電位をベース・エミ
ッタ間電圧分シフトする第7のトランジスタと、 を有
することを特徴とする請求項記載の対数変換回路
2. A sixth transistor to the base-emitter voltage shifted the potential of the collector of the first transistor, the sixth transistor preparative base over scan each other above SL is connected, the collector of the second transistor logarithmic converter according to claim 1, wherein a, a seventh transistor of a voltage shifted base-emitter potential
【請求項3】 第2のトランジスタのコレクタにベース
が、第4のトランジスタのコレクタにエミッタが接続さ
れた第8のトランジスタを、 有することを特徴とする請求項記載の対数変換回路
3. The logarithmic conversion circuit according to claim 2 , further comprising: an eighth transistor having a base connected to the collector of the second transistor and an emitter connected to the collector of the fourth transistor.
JP33191694A 1994-12-09 1994-12-09 Logarithmic conversion circuit Expired - Fee Related JP3355839B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33191694A JP3355839B2 (en) 1994-12-09 1994-12-09 Logarithmic conversion circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33191694A JP3355839B2 (en) 1994-12-09 1994-12-09 Logarithmic conversion circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08162869A JPH08162869A (en) 1996-06-21
JP3355839B2 true JP3355839B2 (en) 2002-12-09

Family

ID=18249073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33191694A Expired - Fee Related JP3355839B2 (en) 1994-12-09 1994-12-09 Logarithmic conversion circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3355839B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08162869A (en) 1996-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4433305A (en) Amplifier circuit
JPH0362323B2 (en)
JPH069326B2 (en) Current mirror circuit
JPH05102758A (en) Optical-band linear-gain adjusting amplifier utilizing external bias
KR970003778B1 (en) Amplification circuit with improved linearity
JP3355839B2 (en) Logarithmic conversion circuit
KR101258281B1 (en) Voltage to current converter and method for converting
US4439745A (en) Amplifier circuit
JP2503887B2 (en) Variable gain circuit
JP2623954B2 (en) Variable gain amplifier
JP2754824B2 (en) Constant voltage circuit
JP3360911B2 (en) Differential amplifier circuit
JPH066607Y2 (en) Gain control circuit
JP3534275B2 (en) Current source and integrated circuit
JPH0610443Y2 (en) Logarithmic conversion circuit
JPH073691Y2 (en) Shunt circuit
JPS6130767B2 (en)
KR830001932B1 (en) Amplification circuit
JP2532900Y2 (en) Limiter circuit
JP3294355B2 (en) Current source circuit
JP2722769B2 (en) Gain control circuit
JPH0753297Y2 (en) Differential amplifier circuit
JPS6042647B2 (en) Low voltage operation amplifier circuit
JPS6123691B2 (en)
JPH09179639A (en) Series control type regulator

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees