JP3809716B2 - Voltage-current conversion circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧−電流変換回路、特に入出信号のリニア特性がよく、低電圧でも動作可能な電圧−電流変換回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
音声信号対象とする増幅器、例えば、ステレオICに内蔵する増幅器において、入力信号の直流成分(以下、オフセットともいう)を除去し、または他のレベルに変換するために、入力信号に応じた電流信号を発生する電圧−電流変換回路が必要である。図6は、一般的に使用されている電圧−電流変換回路の一例を示している。
【0003】
図6に示すように、本例の電圧−電流変換回路は、抵抗素子R1とキャパシタC1で構成したローパスフィルタおよびトランジスタQ1,Q2,抵抗素子R2電流源IS1,IS2で構成した差動増幅回路により構成されている。
ローパスフィルタは、入力信号Vinの直流成分VDCを抽出して、トランジスタQ2のベースに入力する。入力信号VinはトランジスタQ1のベースに入力されているので、トランジスタQ1とQ2のエミッタ間に接続されている抵抗素子R2に、入力信号Vinとその直流成分VDCとの差分に応じた電流Δi1 が流れる。
【0004】
差動増幅回路において、電流源IS1,IS2の電流値がともにi1 とすると、カレントミラー回路ISC01,ISC02に、電流(i1 +Δi1 )が流れ、カレントミラー回路ISC11,ISC12に、電流(i1 −Δi1 )が流れる。カレントミラー回路ISC21,ISC22に、同じく電流(i1 −Δi1 )が流れるので、回路の出力側に、2Δi1 の出力電流が得られる。上述したように、抵抗素子R2に流れる電流Δi1 が入力信号Vinとその直流成分VDCとの差分に比例する。即ち、入力信号Vinの直流成分VDCが除去された信号となる。
【0005】
図6に示すように、電圧−電流変換回路の出力側に抵抗素子R3と電圧源VS1を直列接続して構成した回路により、次式に示す出力電圧Vout が獲得できる。
【0006】
【数1】
out =2Δi1 ・r3+v1 …(1)
【0007】
ここで、r3は抵抗素子R3の抵抗値、v1 は電圧源VS1の電圧値とする。このように、入力信号Vinが電圧v1 をオフセットとする新しい電圧信号Vout に変換される。
【0008】
図6に示す電圧−電流変換回路により、入力信号に含まれている直流成分を除去でき、さらにオフセットを所望のレベルに変換することが容易に実現できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の電圧−電流変換回路において、入力信号Vinのダイナミックレンジは、抵抗素子R2および電流源IS1,IS2の値により決まる。ここで、抵抗素子R2の抵抗値をr2 とすると、入力信号Vinのダイナミックレンジは、通常(r2 ・i1 )以上に設定する必要がある。実際には、トランジスタQ1,Q2のエミッタ抵抗素子re が現れるので、設計時は、必要信号の2倍以上のマージンをとっているため、電流源IS1,IS2の電流値が大きくなる。また、差動増幅回路を構成するトランジスタのエミッタ抵抗の影響で、入力振幅と出力振幅の関係が非線型となり、歪みが大きくなるという不利益がある。
【0010】
また、図6に示す従来の電圧−電流変換回路において、電流源の折り返しを用いて直流成分VDCの除去、即ち、オフセットキャンセルを行っていたため、低電源電圧または、pnpトランジスタの低アーリー電圧のプロセスを使用すると、出力の負荷抵抗で信号成分が揺れる度に、pnpトランジスタからなるカレントミラー回路のコレクタ・エミッタ間電圧VCEが変動し、信号の歪みが大きくなるという不利益がある。
【0011】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入出力信号の振幅のリニア特性を保持でき、信号歪みの発生を抑制しながら、低電源電圧で動作できる電圧−電流変換回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電圧−電流変換回路は、所定の直流成分を中心にレベルが上下に変動する入力信号の振幅に応じた電流信号を出力する電圧−電流変換回路であって、上記入力信号の直流成分を抽出する直流成分抽出回路と、上記抽出された直流成分を非反転入力端子に入力し、出力端子から上記直流成分に応じて電圧信号を出力する第1の差動増幅回路と、反転入力端子が抵抗素子を介して、上記入力信号の入力端子に接続され、非反転入力端子に上記第1の差動増幅回路の出力信号が印加され、且つ出力端子が上記反転入力端子に接続されている第2の差動増幅回路と、上記第1の差動増幅回路の出力信号を一方の入力端子に入力し、上記第2の差動増幅回路の出力信号を上記第1の差動増幅回路の反転入力端子とともに他方の入力端子に入力し、上記入力信号とその直流成分の差分に応じた電流信号を出力する第3の差動増幅回路とを有する。
【0013】
また、本発明では、好適には上記直流成分抽出回路は、上記入力信号の周波数に応じて設定されたカットオフ周波数を持つローパスフィルタにより構成されている。
【0014】
また、本発明では、好適には上記第2の差動増幅回路は、ベースが上記抵抗素子を介して、上記入力信号の入力端子に接続され、コレクタが当該第2の差動増幅回路の出力端子を形成する第1のトランジスタと、ベースが上記第1の差動増幅回路の出力端子に接続されている第2のトランジスタと、上記第1と第2のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第1の電流源とを有し、上記第3の差動増幅回路は、ベースが上記第1の差動増幅回路の出力端子に接続されている第3のトランジスタと、ベースが上記第2の差動増幅回路の出力端子に接続され、コレクタから上記電流信号が外部に供給される第4のトランジスタと、上記第3と第4のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第2の電流源とを有し、さらに上記第1の差動増幅回路は、ベースが上記第2の差動増幅回路の出力端子に接続され、コレクタが当該第1の差動増幅回路の出力端子を形成する第5のトランジスタと、ベースに上記入力信号の直流成分が印加される第6のトランジスタと、上記第5と第6のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第3の電流源とを有する。
【0015】
さらに、本発明では、好適には上記第2および第3の差動増幅回路を構成する上記第1、第2、第3および第4のトランジスタは、ほぼ同一の電気特性を有する。
【0016】
本発明によれば、直流成分抽出回路により入力信号の直流成分が抽出され、それに応じた電圧信号が第1の差動増幅回路により発生される。当該電圧信号が第2の差動増幅回路に帰還され、さらに当該第2の差動増幅回路により、入力信号とその直流成分との差分信号に応じた信号が発生され、第3の差動増幅回路により、上記差分信号に応じた電流信号が出力される。このように、入力信号の直流成分がキャンセルされ、入力信号の振幅のみに依存する電流信号を発生することができる。
【0017】
また、第1の差動増幅回路の出力信号が第2の差動増幅回路の入力側に帰還することにより、電圧−電流変換回路の入力インピーダンスのリニア特性がよく、信号の歪みを最小限に抑制することができる。さらに、入力信号のダイナミックレンジのマージンが広く、低電源電圧化および低消費電力化を実現できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
第1実施形態
図1は本発明に係る電圧−電流変換回路の第1の実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の電圧−電流変換回路は、抵抗素子R1とキャパシタC1で構成したローパスフィルタ、トランジスタQ1,Q2、電流源IS1およびカレントミラー回路ISC1で構成した差動増幅回路AMP1、トランジスタQ3,Q4、電流源IS2およびカレントミラー回路ISC2で構成した差動増幅回路AMP2、トランジスタQ5,Q6、電流源IS3およびカレントミラー回路ISC3で構成した差動増幅回路AMP3、さらに差動増幅回路AMP4により構成されている。
【0019】
図1に示す電圧−電流変換回路において、差動増幅回路AMP1〜AMP4は、ICの内部に形成されている。本実施形態の電圧−電流変換回路は、音声信号を増幅するために用いられるので、ローパスフィルタのカットオフ周波数fC が低く、それを構成するキャパシタC1は、他の回路素子と同じ基板上に形成することができず、端子TC を介してICチップの外部に設けられている。
【0020】
入力信号Vinは、抵抗素子R2を介して、トランジスタQ1のベースに印加され、トランジスタQ1のベースとコレクタが接続されている。即ち、トランジスタQ1はダイオード接続となる。トランジスタQ1とQ2のエミッタ同士が接続され、接続点が電流源IS1に接続されている。カレントミラー回路ISC1は、トランジスタQ1,Q2のコレクタ側に接続され、これらのトランジスタのダイナミック負荷を構成している。
【0021】
差動増幅回路AMP2において、トランジスタQ3のベースは、トランジスタQ2のベースに接続され、トランジスタQ4のベースは、トランジスタQ1のベースに接続されている。さらに、トランジスタQ3とQ4のエミッタ同士が接続され、接続点が電流源IS2に接続されている。トランジスタQ3とQ4のコレクタがそれぞれダイナミック負荷を構成するカレントミラー回路ISC2に接続されている。
【0022】
差動増幅回路AMP3において、トランジスタQ5のベースは、トランジスタQ4のベースに接続され、トランジスタQ6のベースは、ローパスフィルタを構成する抵抗素子R1とキャパシタC1との接続点、即ち、端子TC に接続されている。トランジスタQ5とQ6のエミッタ同士が接続され、接続点が電流源IS3に接続されている。トランジスタQ5とQ6のコレクタがそれぞれダイナミック負荷を構成するカレントミラー回路ISC3に接続されている。
【0023】
差動増幅回路AMP4の反転入力端子(−)は差動増幅回路AMP2のトランジスタQ4のコレクタに接続され、入力端子(+)は抵抗素子R4の一方の端子に接続され、抵抗素子R4の他方の端子が電圧源VS1に接続されている。
【0024】
図1に示す回路において、抵抗素子R2は入力抵抗素子であり、抵抗素子R3は出力抵抗素子である。また、電圧源VS1は、出力電圧Vout のオフセットを与えるために設けられている。
【0025】
図2は、図1に示す回路の入力信号Vinおよび出力信号Vout の波形を示す波形図である。図2(a)に示すように、入力信号Vinには直流成分VDCが含まれており、当該直流成分VDCと所望のバイアス電圧V1との間に、オフセットが存在する。本実施形態の電圧−電流変換回路により、入力信号Vinの直流成分VDCが除去される。同図(b)に示すように、電圧源VS1により出力信号Vout に所望のオフセット電圧V1が設定される。これにより、出力信号Vout がセンターバイアス状態となる。
【0026】
以下、図1を参照しつつ、本実施形態の電圧−電流変換回路の動作について説明する。
入力信号VinのレベルがΔVinだけ変化したとき、抵抗素子R2に生じた電流をiinとすると、トランジスタQ1のコレクタ電流ic1は(iin+ics1 )となる。即ち、(ic2=ics1 =ic1−iin)である。ここで、ics1 は、カレントミラー回路ISC1の電流値とする。さらに、電流源IS1の電流値をi1 とすると、次の式が得られる。
【0027】
【数2】
1 =ic1+ic2=2ic1−iin
c1=(i1 +iin)/2 …(2)
【0028】
また、トランジスタQ2のコレクタ電流ic2は次式により求まる。
【0029】
【数3】
c2=i1 −ic1=(i1 −iin)/2 …(3)
【0030】
ここで、トランジスタQ1およびQ2の飽和電圧をそれぞれis1,is2とすると、トランジスタQ1とQ2のベース・エミッタ間電圧Vbe1 ,Vbe2 はそれぞれVt ln(ic1/is1)およびVt ln(ic2/is2)で表されるので、次式が得られる。
【0031】
【数4】

Figure 0003809716
…(4)
【0032】
また、カレントミラー回路ISC2の電流値をics2 とし、出力電流をiout とすると、トランジスタQ4のコレクタ電流ic4は(iout +ics2 )となる。即ち、(ic3=ics2 =ic4−iout )である。電流源IS2の電流値をi2 とすると、次の式が得られる。
【0033】
【数5】
2 =ic3+ic4=2ic4−iout
c4=(i2 +iout )/2 …(5)
【0034】
さらに、トランジスタQ3のコレクタ電流ic3は、次式により求まる。
【0035】
【数6】
c3=i2 −ic4=(i2 −iout )/2 …(6)
【0036】
ここで、トランジスタQ3およびQ4の飽和電圧をそれぞれis3,is4とすると、トランジスタQ3とQ4のベース・エミッタ間電圧Vbe3 ,Vbe4 はそれぞれVt ln(ic3/is3)およびVt ln(ic4/is4)で表されるので、次式が得られる。
【0037】
【数7】
Figure 0003809716
…(7)
【0038】
図示のように、トランジスタQ1のベース電圧をV1とし、トランジスタQ2またはトランジスタQ3のベース電圧をV2とすると、次式が得られる。
【0039】
【数8】
V1−Vbe1 =V2−Vbe2
V1−V2=Vbe1 −Vbe2 …(8)
【0040】
【数9】
V2−Vbe3 =V1−Vbe4
V1−V2=Vbe4 −Vbe3 …(9)
【0041】
ここで、トランジスタQ1,Q2,Q3およびQ4は、同一の電気特性を有するものを用いているとすると、これらのトランジスタの飽和電流is1,is2,is3,is4は同一の値である。
【0042】
式(8)および式(9)により、次式が得られる。
【0043】
【数10】
be1 −Vbe2 =Vbe4 −Vbe3 …(10)
【0044】
式(4)および(7)を式(10)に代入すると、次式が得られる。
【0045】
【数11】
(i1 +iin)/(i1 −iin)=
(i2 +iout )/(i2 −iout
out =iin・i2 /i1 …(11)
【0046】
ここで、(i1 =i2 )、即ち、電流源IS1とIS2の電流値が等しいとすると、(iout =iin)となる。
差動増幅回路AMP4において、出力抵抗素子R3の抵抗値をr3とすると、(Vout =iout ・r3)となる。
【0047】
さらに、入力抵抗素子R2と出力抵抗素子R3の抵抗値が同じであるとすると、入力信号Vinの変化量ΔVinに応じて、出力信号Vout に生じた変化量ΔVout はΔVinと等しい。即ち、(ΔVout =ΔVin)である。
【0048】
上述のように、入力信号Vinが図2(a)に示すように、直流成分VDCを持った信号として入力されると、抵抗素子R1とキャパシタC1で構成されたローパスフィルタにより直流成分VDCが抽出される。抽出した直流成分VDCは差動増幅回路AMP3に入力され、それに応じた電圧V2が差動増幅回路AMP1,AMP2のトランジスタQ2,Q3のベースにそれぞれ印加される。即ち、直流成分VDCに応じて発生した電圧V2が差動増幅回路AMP1のマイナス入力側に帰還されることにより、差動増幅回路AMP3のトランジスタQ5とQ6のベースがイマジナリーショートされ、電圧V1と直流成分VDCが等しくなる。これによって、出力電流iout に入力信号Vinの直流成分VDCを含まず、純粋に交流成分のみが転送される。
【0049】
また、差動増幅回路AMP3で差動増幅回路AMP1のマイナス側に直流成分VDCを帰還させて、それを抑えることにより、差動増幅回路AMP1において、ダイオード接続となるトランジスタQ1のエミッタ抵抗re が入力インピーダンスに現れることなく、入力端子からみた入力インピーダンスは、純粋に入力抵抗R2のみとなるため、回路のリニア特性がよく、信号の歪みを低減することができる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態によれば、抵抗素子R1とキャパシタC1で構成したローパスフィルタにより、入力信号Vinの直流成分VDCを抽出し、差動増幅回路AMP3に入力し、それに応じた電圧V2を差動増幅回路AMP3により発生し、差動増幅回路AMP1のマイナス入力側に帰還することで、差動増幅回路AMP1のトランジスタQ1のベースは直流成分VDCと同電位に保持する。また、トランジスタQ1のベースに、入力抵抗素子R2を介して入力信号Vinを印加するので、入力信号Vinとその直流成分VDCとの差分信号が生成され、差動増幅回路AMP2により、当該差分信号に応じた出力電流iout を発生するので、電流iout は直流成分VDCを含まず、入力信号の振幅のみに依存する。
これによって、回路のリニア特性が改善され、信号の歪みが低減することができ、且つ直流成分を抽出するローパスフィルタの抵抗素子を大きくすることができるため、ICチップの外部に接続されるキャパシタの容量を小さくで済み、外付け部品のコスト削減を実現可能である。また、オフセットをキャンセルするため電流源を折り返し使用することなく、低電源電圧動作を実現可能である。
【0051】
第2実施形態
図3は本発明に係る電圧−電流変換回路の第2の実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の電圧−電流変換回路は、図1に示す本発明の第1の実施形態に較べて、差動増幅回路AMP1の構成が異なり、それ以外の部分はすべて同じである。図3では、図1と同じ回路素子および同じ構成を有する回路部分は、同じ符号を付して表記する。
【0052】
本実施形態では、差動増幅回路AMP1において、トランジスタQ1とQ2のエミッタ同士の接続点に、可変電流源ISV1が接続されている。可変電流源ISV1の供給電流を制御することにより、出力信号Vout のレベルを調整することができる。
【0053】
上述した式(11)により、電流源IS1またはIS2の何れかの電流値i1 またはi2 を制御することで、出力信号Vout の変化量ΔVout を調整できる。このため、図3に示すように、入力信号Vinの変化量ΔVinが一定で、即ち、iinが一定の場合に、可変電流源ISV1の電流を大きく設定すれば、出力信号Vout の変化量ΔVout が小さくなり、逆に変換電流源ISV1の電流を小さく設定すれば、出力信号の変化量ΔVout が大きくなる。
【0054】
このように、差動増幅回路AMP1に供給する電流値を制御することにより、出力信号のレベルを制御でき、例えば、音量を調整する電子ボリュームを実現可能である。
【0055】
以上説明したように、本実施形態によれば、差動増幅回路AMP1に可変電流源ISV1により駆動電流を供給し、当該可変電流源をISV1の電流を制御することにより、出力信号の振幅を制御することができ、電子ボリュームを実現できる。
なお、出力信号の振幅制御は、差動増幅回路AMP1の駆動電流源に限らず、差動増幅回路AMP2の駆動電流源の電流を制御することによっても実現できる。
【0056】
第3実施形態
図4は本発明に係る電圧−電流変換回路の第3の実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態では上述した第2の実施形態に較べて、差動増幅回路AMP2にトランジスタQ7が新たに設けられている。
トランジスタQ7のコレクタが電源電圧VCCに接続され、ベースが可変電圧源VS2に接続され、エミッタがトランジスタQ3とQ4のエミッタ同士の接続点に接続されている。
【0057】
図4に示す構成を有する電圧−電流変換回路において、差動増幅回路AMP1の可変電流源ISV1の電流を制御することにより、出力信号Vout の振幅を制御することができる。即ち、出力信号のボリューム調整ができる。さらに、可変電圧源VS2の電圧値v3を制御することにより、出力信号Vout の振幅を0に保持する、いわゆるミュート(Mute)機能を実現できる。
【0058】
差動増幅回路AMP2において、トランジスタQ3のベース電圧はV2である。なお、前述したように、電圧V2は入力信号Vinの直流成分VDCと等しくなる。可変電圧源VS2の電圧値V3を調整し、V2より高く設定すると、トランジスタQ7がオン状態となり、トランジスタQ7のエミッタに、電流源IS2の電流値i2 と同じ電流i7 が流れる。このため、出力電流iout が0となる。これに応じて差動増幅回路AMP4の出力信号Vout の振幅も0に保持される。
【0059】
以上説明したように、本実施形態によれば、差動増幅回路AMP2にトランジスタQ7を設けて、当該トランジスタQ7のエミッタをトランジスタQ3とQ4のエミッタ同士に接続し、トランジスタQ7のベースに印加される電圧V3のレベルを制御し、トランジスタQ7のオン/オフ状態を制御することによって、ミュート機能を実現できる。
なお、可変電圧源VS2の代わりに入力信号Vinの直流成分VDCより電圧値が高い電圧V3を供給する固定電圧源を設けて、トランジスタQ7のベースと当該固定電圧源との間に、スイッチを設けて、スイッチのオン/オフ状態を制御することによって、同じくミュート機能を実現できることはいうまでもない。
【0060】
第4実施形態
図5は本発明に係る電圧−電流変換回路の第4の実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の電圧−電流変換回路は、図1に示す第1の実施形態に較べて、差動増幅回路AMP5と差動増幅回路AMP6が新たに設けられている。
【0061】
差動増幅回路AMP5は、トランジスタQ8,Q9、電流源IS4およびカレントミラー回路ISC4により構成されている。図示のように、差動増幅回路AMP5は、差動増幅回路AMP2と並列に設けられている。即ち、トランジスタQ8のベースは、トランジスタQ3のベースに接続され、トランジスタQ9のベースは、トランジスタQ4のベースに接続されている。トランジスタQ8とQ9のエミッタ同士が接続され、接続点が電流源IS4に接続されている。さらにトランジスタQ8とQ9のコレクタがダイナミック負荷を構成するカレントミラー回路ISC4に接続されている。
【0062】
差動増幅回路AMP6の反転入力端子(−)は差動増幅回路AMP5のトランジスタQ9のコレクタに接続され、入力端子(+)は抵抗素子R6の一方の端子に接続され、抵抗素子R6の他方の端子が電圧源VS3に接続されている。
【0063】
ここで、例えば、差動増幅回路AMP5を構成するトランジスタQ8およびQ9は、他の差動増幅回路AMP1,AMP2を構成するトランジスタQ1〜Q4と同一の電気特性を有する場合に、差動増幅回路AMP5により、出力電流iout2が得られる。なお、(iout2=iout1)となる。
【0064】
このため、例えば、電圧源VS3の電圧値を電圧源VS1と異なるように設定することにより、出力信号Vout1と異なるオフセットを持つ出力信号Vout2を獲得できる。このように、一つの入力信号Vinから、複数の出力電圧を得ることができる。必要に応じて、これらの複数の出力信号のオフセットがそれぞれ異なる値に設定可能である。
【0065】
以上説明したように、本実施形態によれば、差動増幅回路AMP2と並列に差動増幅回路AMP5を設けて、さらにその出力側に差動増幅回路AMP6を設けることによって、入力信号Vinに応じて複数の出力電流を発生することができ、これらの出力電流に応じて、オフセットの異なる複数の出力電圧を発生できる。
【0066】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電圧−電流変換回路によれば、入力信号の直流成分を抽出し、差動増幅回路に供給することで、当該直流成分に応じた電圧を発生し、他の差動増幅回路の反転入力側に帰還することにより、入力信号の直流成分をキャンセルすることができる。また、入力信号の直流成分を抽出するローパスフィルタの抵抗素子を大きく設定できるので、キャパシタの容量を小さくでき、外付け部品のコスト削減を実現できる利点がある。
さらに、入力信号の直流成分に応じて電圧を直流成分をキャンセルする差動増幅回路の反転入力側に帰還することによって、回路の入力インピーダンスのリニア特性がよく、信号歪みの低減を実現できる。また、本発明によれば、低電圧、低消費電力の電圧−電流変換回路を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧−電流変換回路の第1の実施形態を示す回路図である。
【図2】第1の実施形態の入出力信号の波形を示す波形図である。
【図3】本発明に係る電圧−電流変換回路の第2の実施形態を示す回路図である。
【図4】本発明に係る電圧−電流変換回路の第3の実施形態を示す回路図である。
【図5】本発明に係る電圧−電流変換回路の第4の実施形態を示す回路図である。
【図6】従来の電圧−電流変換回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
AMP1,AMP2,AMP3,AMP4,AMP5,AMP6…差動増幅回路、IS1,IS2,IS3,IS4…電流源、VS1,VS2,VS3…電圧源、R1,R2,R3,R4,R5,R6…抵抗素子、C1…キャパシタ、ISC1,ISC2,ISC3,ISC4…カレントミラー回路、TC …キャパシタ接続端子、VCC…電源電圧、GND…接地電位。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage-current conversion circuit, and more particularly to a voltage-current conversion circuit having good linear characteristics of input / output signals and capable of operating even at a low voltage.
[0002]
[Prior art]
In an amplifier intended for an audio signal, for example, an amplifier built in a stereo IC, a current signal corresponding to the input signal is used to remove a DC component (hereinafter also referred to as offset) of the input signal or convert it to another level. A voltage-current conversion circuit for generating FIG. 6 shows an example of a generally used voltage-current conversion circuit.
[0003]
As shown in FIG. 6, the voltage-current conversion circuit of this example includes a low-pass filter constituted by a resistor element R1 and a capacitor C1, and a differential amplifier circuit constituted by transistors Q1 and Q2 and resistor element R2 current sources IS1 and IS2. It is configured.
The low-pass filter extracts the DC component V DC of the input signal V in and inputs it to the base of the transistor Q2. Since the input signal V in is input to the base of the transistor Q1, the resistor R2 connected between the emitters of the transistors Q1 and Q2, corresponding to the difference between the input signal V in and its DC component V DC current Δi 1 flows.
[0004]
In the differential amplifier circuit, when the current values of the current sources IS1 and IS2 are both i 1 , a current (i 1 + Δi 1 ) flows through the current mirror circuits ISC01 and ISC02, and a current (i 1− Δi 1 ) flows. Since the current (i 1 −Δi 1 ) similarly flows through the current mirror circuits ISC21 and ISC22, an output current of 2Δi 1 is obtained on the output side of the circuit. As described above, the current .DELTA.i 1 flowing through the resistor R2 is proportional to the difference between the input signal V in and the DC component V DC. That is, the DC component V DC of the input signal V in is removed signal.
[0005]
As shown in FIG. 6, an output voltage Vout represented by the following equation can be obtained by a circuit configured by connecting a resistor element R3 and a voltage source VS1 in series on the output side of the voltage-current conversion circuit.
[0006]
[Expression 1]
V out = 2Δi 1 · r3 + v 1 (1)
[0007]
Here, r3 the resistance value of the resistance element R3, v 1 is the voltage value of the voltage source VS1. Thus, the input signal V in is converted to a voltage v 1 to a new voltage signal V out to offset.
[0008]
With the voltage-current conversion circuit shown in FIG. 6, it is possible to remove the DC component contained in the input signal and easily convert the offset to a desired level.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional voltage mentioned above - in the current conversion circuit, the dynamic range of the input signal V in is determined the value of the resistance element R2 and the current source IS1, IS2. Here, when the resistance value of the resistance element R2 and r 2, the dynamic range of the input signal V in is required to be set to normal (r 2 · i 1) or more. In fact, since the emitter resistance element r e of the transistor Q1, Q2 appears, at design time, since taking more than twice the margin required signal, the current value of the current source IS1, IS2 increases. Further, due to the influence of the emitter resistance of the transistors constituting the differential amplifier circuit, there is a disadvantage that the relationship between the input amplitude and the output amplitude becomes non-linear and distortion increases.
[0010]
Further, in the conventional voltage-current conversion circuit shown in FIG. 6, since the DC component V DC is removed, that is, offset cancellation is performed using the folding of the current source, the low power supply voltage or the low early voltage of the pnp transistor is reduced. When the process is used, every time the signal component fluctuates due to the load resistance of the output, the collector-emitter voltage V CE of the current mirror circuit composed of the pnp transistor fluctuates, and there is a disadvantage that the signal distortion increases.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to perform voltage-current conversion that can maintain the linear characteristic of the amplitude of the input / output signal and can operate at a low power supply voltage while suppressing the occurrence of signal distortion. It is to provide a circuit.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a voltage-current conversion circuit according to the present invention is a voltage-current conversion circuit that outputs a current signal corresponding to the amplitude of an input signal whose level fluctuates up and down around a predetermined DC component. A DC component extraction circuit for extracting a DC component of the input signal; a first differential for inputting the extracted DC component to a non-inverting input terminal and outputting a voltage signal from the output terminal according to the DC component; An amplifier circuit and an inverting input terminal are connected to the input terminal of the input signal via a resistance element, the output signal of the first differential amplifier circuit is applied to the non-inverting input terminal, and the output terminal is inverted. The second differential amplifier circuit connected to the input terminal and the output signal of the first differential amplifier circuit are input to one input terminal, and the output signal of the second differential amplifier circuit is input to the first differential amplifier circuit . 1 with the inverting input terminal of the differential amplifier circuit Input to the other input terminal, and a third differential amplifier circuit which outputs a current signal corresponding to the difference between said input signal and its DC component.
[0013]
In the present invention, it is preferable that the DC component extraction circuit is composed of a low-pass filter having a cut-off frequency set according to the frequency of the input signal.
[0014]
In the present invention, it is preferable that the second differential amplifier circuit has a base connected to an input terminal of the input signal via the resistor element, and a collector output of the second differential amplifier circuit. A first transistor forming a terminal; a second transistor whose base is connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit; and a predetermined connection point between the emitters of the first and second transistors. The third differential amplifier circuit includes a third transistor having a base connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and a base. Is connected to the output terminal of the second differential amplifier circuit, and a predetermined point is connected to a connection point between the fourth transistor to which the current signal is supplied from the collector and the emitters of the third and fourth transistors. Second current source for supplying current And the base of the first differential amplifier circuit is connected to the output terminal of the second differential amplifier circuit, and the collector forms the output terminal of the first differential amplifier circuit. A sixth transistor in which a DC component of the input signal is applied to a base, and a third current source that supplies a predetermined current to a connection point between the emitters of the fifth and sixth transistors. Have.
[0015]
In the present invention, preferably, the first, second, third and fourth transistors constituting the second and third differential amplifier circuits have substantially the same electrical characteristics.
[0016]
According to the present invention, the DC component of the input signal is extracted by the DC component extraction circuit, and a voltage signal corresponding to the DC component is generated by the first differential amplifier circuit. The voltage signal is fed back to the second differential amplifier circuit. Further, the second differential amplifier circuit generates a signal corresponding to the difference signal between the input signal and its DC component, and the third differential amplifier. The circuit outputs a current signal corresponding to the difference signal. In this way, the DC component of the input signal is canceled, and a current signal that depends only on the amplitude of the input signal can be generated.
[0017]
In addition, since the output signal of the first differential amplifier circuit is fed back to the input side of the second differential amplifier circuit, the linear characteristic of the input impedance of the voltage-current converter circuit is good and signal distortion is minimized. Can be suppressed. In addition, the margin of the dynamic range of the input signal is wide, and low power supply voltage and low power consumption can be realized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a voltage-current conversion circuit according to the present invention.
As shown in the figure, the voltage-current conversion circuit of this embodiment includes a low-pass filter composed of a resistor element R1 and a capacitor C1, a differential amplifier circuit AMP1 composed of transistors Q1 and Q2, a current source IS1 and a current mirror circuit ISC1, Differential amplifier circuit AMP2 composed of transistors Q3 and Q4, current source IS2 and current mirror circuit ISC2, differential amplifier circuit AMP3 composed of transistors Q5 and Q6, current source IS3 and current mirror circuit ISC3, and differential amplifier circuit AMP4 It is comprised by.
[0019]
In the voltage-current conversion circuit shown in FIG. 1, the differential amplifier circuits AMP1 to AMP4 are formed inside the IC. Since the voltage-current conversion circuit of the present embodiment is used to amplify an audio signal, the cutoff frequency f C of the low-pass filter is low, and the capacitor C1 constituting the low-pass filter is formed on the same substrate as other circuit elements. can not be formed, it is provided outside the IC chip via the terminal T C.
[0020]
Input signal V in, via a resistor R2, is applied to the base of the transistor Q1, the base and the collector of the transistor Q1 is connected. That is, the transistor Q1 is diode-connected. The emitters of the transistors Q1 and Q2 are connected to each other, and the connection point is connected to the current source IS1. The current mirror circuit ISC1 is connected to the collector side of the transistors Q1 and Q2, and constitutes a dynamic load of these transistors.
[0021]
In the differential amplifier circuit AMP2, the base of the transistor Q3 is connected to the base of the transistor Q2, and the base of the transistor Q4 is connected to the base of the transistor Q1. Further, the emitters of the transistors Q3 and Q4 are connected to each other, and the connection point is connected to the current source IS2. The collectors of the transistors Q3 and Q4 are connected to a current mirror circuit ISC2 that constitutes a dynamic load.
[0022]
In the differential amplifier circuit AMP3, the base of the transistor Q5 is connected to the base of the transistor Q4, and the base of the transistor Q6 is connected to a connection point between the resistor element R1 and the capacitor C1 constituting the low-pass filter, that is, the terminal T C. Has been. The emitters of the transistors Q5 and Q6 are connected to each other, and the connection point is connected to the current source IS3. The collectors of the transistors Q5 and Q6 are connected to a current mirror circuit ISC3 that constitutes a dynamic load.
[0023]
The inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit AMP4 is connected to the collector of the transistor Q4 of the differential amplifier circuit AMP2, the input terminal (+) is connected to one terminal of the resistor element R4, and the other terminal of the resistor element R4. The terminal is connected to the voltage source VS1.
[0024]
In the circuit shown in FIG. 1, the resistance element R2 is an input resistance element, and the resistance element R3 is an output resistance element. The voltage source VS1 is provided to provide an offset of the output voltage Vout .
[0025]
Figure 2 is a waveform diagram showing a waveform of an input signal V in and the output signal V out of the circuit shown in FIG. As shown in FIG. 2 (a), the input signal V in includes the DC component V DC, between the DC component V DC to the desired bias voltage V1, there is an offset. Voltage of this embodiment - by a current converter circuit, the DC component V DC of the input signal V in is removed. As shown in FIG. 5B, a desired offset voltage V1 is set to the output signal Vout by the voltage source VS1. As a result, the output signal Vout is in the center bias state.
[0026]
Hereinafter, the operation of the voltage-current conversion circuit of this embodiment will be described with reference to FIG.
When the level of the input signal V in is changed by [Delta] V in, and the current generated in the resistor elements R2 and i in, the collector current i c1 of transistor Q1 becomes (i in + i cs1). That is, (i c2 = i cs1 = i c1 −i in ). Here, i cs1 is a current value of the current mirror circuit ISC1. Further, when the current value of the current source IS1 is i 1 , the following equation is obtained.
[0027]
[Expression 2]
i 1 = i c1 + i c2 = 2i c1 −i in
i c1 = (i 1 + i in ) / 2 (2)
[0028]
The collector current i c2 of transistor Q2 is determined by the following equation.
[0029]
[Equation 3]
i c2 = i 1 −i c1 = (i 1 −i in ) / 2 (3)
[0030]
Here, if the saturation voltages of the transistors Q1 and Q2 are i s1 and i s2 , the base-emitter voltages V be1 and V be2 of the transistors Q1 and Q2 are V t ln (i c1 / i s1 ) and V t, respectively. Since it is expressed by ln (i c2 / i s2 ), the following equation is obtained.
[0031]
[Expression 4]
Figure 0003809716
(4)
[0032]
When the current value of the current mirror circuit ISC2 is i cs2 and the output current is i out , the collector current i c4 of the transistor Q4 is (i out + i cs2 ). That is, (i c3 = i cs2 = i c4 −i out ). If the current value of the current source IS2 and i 2, the following equation is obtained.
[0033]
[Equation 5]
i 2 = i c3 + i c4 = 2 i c4 −i out
i c4 = (i 2 + i out ) / 2 (5)
[0034]
Further, the collector current i c3 of the transistor Q3 is determined by the following equation.
[0035]
[Formula 6]
i c3 = i 2 −i c4 = (i 2 −i out ) / 2 (6)
[0036]
Here, assuming that the saturation voltages of the transistors Q3 and Q4 are i s3 and i s4 , the base-emitter voltages V be3 and V be4 of the transistors Q3 and Q4 are V t ln ( ic 3 / i s3 ) and V t, respectively. Since it is expressed by ln (i c4 / i s4 ), the following equation is obtained.
[0037]
[Expression 7]
Figure 0003809716
... (7)
[0038]
As illustrated, when the base voltage of the transistor Q1 is V1, and the base voltage of the transistor Q2 or Q3 is V2, the following equation is obtained.
[0039]
[Equation 8]
V1-V be1 = V2-V be2
V1−V2 = V be1 −V be2 (8)
[0040]
[Equation 9]
V2-V be3 = V1-V be4
V1−V2 = V be4 −V be3 (9)
[0041]
Here, assuming that the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 have the same electrical characteristics, the saturation currents i s1 , i s2 , i s3 , and i s4 of these transistors have the same value. .
[0042]
From the equations (8) and (9), the following equation is obtained.
[0043]
[Expression 10]
V be1 −V be2 = V be4 −V be3 (10)
[0044]
Substituting equations (4) and (7) into equation (10) yields:
[0045]
[Expression 11]
(I 1 + i in ) / (i 1 −i in ) =
(I 2 + i out ) / (i 2 −i out )
i out = i in · i 2 / i 1 (11)
[0046]
Here, if (i 1 = i 2 ), that is, if the current values of the current sources IS1 and IS2 are equal, (i out = i in ).
In the differential amplifier circuit AMP4, when the resistance value of the output resistance element R3 is r3, (V out = i out · r3).
[0047]
Further, when the resistance value of the output resistor element R3 and the input resistor element R2 are the same, depending on the amount of change [Delta] V in the input signal V in, the amount of change [Delta] V out generated in the output signal V out is equal to [Delta] V in . That is, (ΔV out = ΔV in ).
[0048]
As described above, when the input signal Vin is input as a signal having the DC component V DC as shown in FIG. 2A, the DC component V is received by the low-pass filter composed of the resistor element R1 and the capacitor C1. DC is extracted. The extracted DC component V DC is input to the differential amplifier circuit AMP3, and a voltage V2 corresponding to the DC component V DC is applied to the bases of the transistors Q2 and Q3 of the differential amplifier circuits AMP1 and AMP2, respectively. That is, the voltage V2 generated according to the direct current component V DC is fed back to the negative input side of the differential amplifier circuit AMP1, whereby the bases of the transistors Q5 and Q6 of the differential amplifier circuit AMP3 are imaginarily short-circuited, and the voltage V1 And the DC component V DC are equal. This does not include the direct-current component V DC of the input signal V in to an output current i out, only pure AC component is transferred.
[0049]
Further, by feeding back the DC component V DC to the negative side of the differential amplifier circuit AMP1 differential amplifier circuit AMP3, by suppressing it, in the differential amplifier circuit AMP1, the emitter resistor r e of the transistor Q1 serving as a diode-connected Does not appear in the input impedance, and the input impedance viewed from the input terminal is purely only the input resistance R2, so that the linear characteristic of the circuit is good and signal distortion can be reduced.
[0050]
As described above, according to this embodiment, the low-pass filter constituted by the resistor element R1 and the capacitor C1, to extract the DC component V DC of the input signal V in, input to the differential amplifier circuit AMP3, accordingly The generated voltage V2 is generated by the differential amplifier circuit AMP3 and fed back to the negative input side of the differential amplifier circuit AMP1, so that the base of the transistor Q1 of the differential amplifier circuit AMP1 is held at the same potential as the DC component VDC . Moreover, the base of the transistor Q1, so applies an input signal V in via an input resistor element R2, the difference signal of the input signal V in and its DC component V DC is generated by the differential amplifier circuit AMP2, the Since the output current i out corresponding to the difference signal is generated, the current i out does not include the DC component V DC and depends only on the amplitude of the input signal.
As a result, the linear characteristics of the circuit can be improved, the distortion of the signal can be reduced, and the resistance element of the low-pass filter for extracting the DC component can be increased, so that the capacitor connected to the outside of the IC chip can be increased. The capacity can be reduced and the cost of external parts can be reduced. In addition, it is possible to realize a low power supply voltage operation without using the current source repeatedly to cancel the offset.
[0051]
Second Embodiment FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the voltage-current conversion circuit according to the present invention.
As shown in the figure, the voltage-current conversion circuit of this embodiment is different from the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in the configuration of the differential amplifier circuit AMP1, and all other parts are the same. is there. In FIG. 3, the same circuit elements as those in FIG. 1 and circuit portions having the same configuration are denoted by the same reference numerals.
[0052]
In the present embodiment, in the differential amplifier circuit AMP1, a variable current source ISV1 is connected to a connection point between the emitters of the transistors Q1 and Q2. The level of the output signal Vout can be adjusted by controlling the supply current of the variable current source ISV1.
[0053]
The amount of change ΔV out of the output signal V out can be adjusted by controlling the current value i 1 or i 2 of the current source IS1 or IS2 by the above-described equation (11). Therefore, as shown in FIG. 3, the change amount [Delta] V in the input signal V in is constant, that is, when i in is constant, if the current set large for the variable current source ISV1, the output signal V out If the amount of change ΔV out decreases, conversely, if the current of the conversion current source ISV1 is set small, the amount of change ΔV out of the output signal increases.
[0054]
Thus, by controlling the current value supplied to the differential amplifier circuit AMP1, the level of the output signal can be controlled, and for example, an electronic volume for adjusting the volume can be realized.
[0055]
As described above, according to this embodiment, the drive current is supplied to the differential amplifier circuit AMP1 by the variable current source ISV1, and the current of the ISV1 is controlled by the variable current source, thereby controlling the amplitude of the output signal. Electronic volume can be realized.
The amplitude control of the output signal can be realized not only by controlling the drive current source of the differential amplifier circuit AMP1, but also by controlling the current of the drive current source of the differential amplifier circuit AMP2.
[0056]
Third Embodiment FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the voltage-current conversion circuit according to the present invention.
As illustrated, in the present embodiment, a transistor Q7 is newly provided in the differential amplifier circuit AMP2 as compared with the second embodiment described above.
The collector of the transistor Q7 is connected to the power supply voltage V CC , the base is connected to the variable voltage source VS2, and the emitter is connected to the connection point between the emitters of the transistors Q3 and Q4.
[0057]
In the voltage-current conversion circuit having the configuration shown in FIG. 4, the amplitude of the output signal Vout can be controlled by controlling the current of the variable current source ISV1 of the differential amplifier circuit AMP1. That is, the volume of the output signal can be adjusted. Further, by controlling the voltage value v3 of the variable voltage source VS2, a so-called mute function for maintaining the amplitude of the output signal Vout at 0 can be realized.
[0058]
In the differential amplifier circuit AMP2, the base voltage of the transistor Q3 is V2. As described above, the voltage V2 becomes equal to the DC component V DC of the input signal V in. Adjust the voltage value V3 of the variable voltage source VS2, when set higher than V2, the transistor Q7 is turned on, the emitter of the transistor Q7, the same current i 7 and the current value i 2 of the current source IS2 flows. For this reason, the output current i out becomes zero. Amplitude of the output signal V out of the differential amplifier AMP4 accordingly also held to zero.
[0059]
As described above, according to the present embodiment, the transistor Q7 is provided in the differential amplifier circuit AMP2, the emitter of the transistor Q7 is connected to the emitters of the transistors Q3 and Q4, and applied to the base of the transistor Q7. By controlling the level of the voltage V3 and controlling the on / off state of the transistor Q7, a mute function can be realized.
The voltage value from the DC component V DC of the input signal V in in place of the variable voltage source VS2 is provided a fixed voltage source for supplying a high voltage V3, between the base and the fixed voltage source of the transistor Q7, the switch Needless to say, the same mute function can be realized by controlling the on / off state of the switch.
[0060]
Fourth Embodiment FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the voltage-current conversion circuit according to the present invention.
As shown in the figure, the voltage-current conversion circuit of the present embodiment is newly provided with a differential amplifier circuit AMP5 and a differential amplifier circuit AMP6 as compared with the first embodiment shown in FIG.
[0061]
The differential amplifier circuit AMP5 includes transistors Q8 and Q9, a current source IS4, and a current mirror circuit ISC4. As illustrated, the differential amplifier circuit AMP5 is provided in parallel with the differential amplifier circuit AMP2. That is, the base of the transistor Q8 is connected to the base of the transistor Q3, and the base of the transistor Q9 is connected to the base of the transistor Q4. The emitters of the transistors Q8 and Q9 are connected to each other, and the connection point is connected to the current source IS4. Further, the collectors of the transistors Q8 and Q9 are connected to a current mirror circuit ISC4 constituting a dynamic load.
[0062]
The inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit AMP6 is connected to the collector of the transistor Q9 of the differential amplifier circuit AMP5, the input terminal (+) is connected to one terminal of the resistor element R6, and the other terminal of the resistor element R6. The terminal is connected to the voltage source VS3.
[0063]
Here, for example, when the transistors Q8 and Q9 constituting the differential amplifier circuit AMP5 have the same electrical characteristics as the transistors Q1 to Q4 constituting the other differential amplifier circuits AMP1 and AMP2, the differential amplifier circuit AMP5. Thus, an output current i out2 is obtained. Note that (i out2 = i out1 ).
[0064]
Thus, for example, by setting the voltage value of the voltage source VS3 to be different from the voltage sources VS1, can acquire an output signal V out2 having an output signal V out1 and different offset. Thus, from one of the input signal V in, it is possible to obtain a plurality of output voltages. If necessary, the offsets of the plurality of output signals can be set to different values.
[0065]
As described above, according to this embodiment, provided with a differential amplifier circuit AMP5 in parallel with the differential amplifier circuit AMP2, further by providing a differential amplifier circuit AMP6 at its output, the input signal V in Accordingly, a plurality of output currents can be generated, and a plurality of output voltages having different offsets can be generated according to these output currents.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the voltage-current conversion circuit of the present invention, the DC component of the input signal is extracted and supplied to the differential amplifier circuit, thereby generating a voltage corresponding to the DC component, By feeding back to the inverting input side of the differential amplifier circuit, the DC component of the input signal can be canceled. In addition, since the resistance element of the low-pass filter that extracts the DC component of the input signal can be set large, there is an advantage that the capacitance of the capacitor can be reduced and the cost of external parts can be reduced.
Furthermore, by feeding back the voltage to the inverting input side of the differential amplifier circuit that cancels the DC component according to the DC component of the input signal, the linear characteristic of the input impedance of the circuit is good, and signal distortion can be reduced. Furthermore, according to the present invention, a voltage-current conversion circuit with low voltage and low power consumption can be realized.
[Brief description of the drawings]
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 waveform diagram showing waveforms of input / output signals according to the first embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of a voltage-current conversion circuit according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of a voltage-current conversion circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a voltage-current conversion circuit according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional voltage-current conversion circuit.
[Explanation of symbols]
AMP1, AMP2, AMP3, AMP4, AMP5, AMP6 ... differential amplifier circuit, IS1, IS2, IS3, IS4 ... current source, VS1, VS2, VS3 ... voltage source, R1, R2, R3, R4, R5, R6 ... resistor element, C1 ... capacitor, ISC1, ISC2, ISC3, ISC4 ... current mirror circuit, T C ... capacitor connection terminal, V CC ... power supply voltage, GND ... ground potential.

Claims (17)

所定の直流成分を中心にレベルが上下に変動する入力信号の振幅に応じた電流信号を出力する電圧−電流変換回路であって、
上記入力信号の直流成分を抽出する直流成分抽出回路と、
上記抽出された直流成分を非反転入力端子に入力し、出力端子から上記直流成分に応じて電圧信号を出力する第1の差動増幅回路と、
反転入力端子が抵抗素子を介して、上記入力信号の入力端子に接続され、非反転入力端子に上記第1の差動増幅回路の出力信号が印加され、且つ出力端子が上記反転入力端子に接続されている第2の差動増幅回路と、
上記第1の差動増幅回路の出力信号を一方の入力端子に入力し、上記第2の差動増幅回路の出力信号を上記第1の差動増幅回路の反転入力端子とともに他方の入力端子に入力し、上記入力信号とその直流成分の差分に応じた電流信号を出力する第3の差動増幅回路と
を有する電圧−電流変換回路。
A voltage-current conversion circuit that outputs a current signal corresponding to the amplitude of an input signal whose level fluctuates up and down around a predetermined DC component,
A DC component extraction circuit for extracting a DC component of the input signal;
A first differential amplifier circuit that inputs the extracted DC component to a non-inverting input terminal and outputs a voltage signal from an output terminal according to the DC component;
An inverting input terminal is connected to the input terminal of the input signal via a resistance element, an output signal of the first differential amplifier circuit is applied to the non-inverting input terminal, and an output terminal is connected to the inverting input terminal A second differential amplifier circuit,
The output signal of the first differential amplifier circuit is input to one input terminal, and the output signal of the second differential amplifier circuit is input to the other input terminal together with the inverting input terminal of the first differential amplifier circuit. And a third differential amplifier circuit for inputting and outputting a current signal corresponding to the difference between the input signal and its DC component.
上記直流成分抽出回路は、上記入力信号の周波数に応じて設定されたカットオフ周波数を持つローパスフィルタにより構成されている
請求項1記載の電圧−電流変換回路。
2. The voltage-current conversion circuit according to claim 1, wherein the DC component extraction circuit comprises a low-pass filter having a cutoff frequency set in accordance with the frequency of the input signal.
上記ローパスフィルタは、上記入力信号の入力端子と共通電位間に直列に接続されている抵抗素子とキャパシタにより構成され、当該抵抗素子とキャパシタの接続点から上記入力信号の直流成分が出力される
請求項2記載の電圧−電流変換回路。
The low-pass filter includes a resistance element and a capacitor connected in series between an input terminal of the input signal and a common potential, and a DC component of the input signal is output from a connection point between the resistance element and the capacitor. Item 3. The voltage-current conversion circuit according to Item 2.
上記キャパシタは、ICチップの外部に接続されている
請求項3記載の電圧−電流変換回路。
4. The voltage-current conversion circuit according to claim 3, wherein the capacitor is connected to the outside of the IC chip.
上記第2の差動増幅回路は、ベースが上記抵抗素子を介して、上記入力信号の入力端子に接続され、コレクタが当該第2の差動増幅回路の出力端子を形成する第1のトランジスタと、
ベースが上記第1の差動増幅回路の出力端子に接続されている第2のトランジスタと、
上記第1と第2のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第1の電流源と
を有する請求項1記載の電圧−電流変換回路。
The second differential amplifier circuit includes a first transistor whose base is connected to the input terminal of the input signal via the resistor element, and whose collector forms the output terminal of the second differential amplifier circuit. ,
A second transistor having a base connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit;
2. The voltage-current conversion circuit according to claim 1, further comprising a first current source for supplying a predetermined current to a connection point between the emitters of the first and second transistors.
上記第1のトランジスタのベースとコレクタが接続されている
請求項5記載の電圧−電流変換回路。
6. The voltage-current conversion circuit according to claim 5, wherein a base and a collector of the first transistor are connected.
上記第1の電流源の電流は、可変である
請求項5記載の電圧−電流変換回路。
6. The voltage-current conversion circuit according to claim 5, wherein the current of the first current source is variable.
上記第3の差動増幅回路は、ベースが上記第1の差動増幅回路の出力端子に接続されている第3のトランジスタと、
ベースが上記第2の差動増幅回路の出力端子に接続され、コレクタから上記電流信号が外部に供給される第4のトランジスタと、
上記第3と第4のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第2の電流源と
を有する請求項1記載の電圧−電流変換回路。
A third transistor having a base connected to an output terminal of the first differential amplifier;
A fourth transistor, the base of which is connected to the output terminal of the second differential amplifier circuit, and the current signal is supplied to the outside from the collector;
2. The voltage-current conversion circuit according to claim 1, further comprising a second current source for supplying a predetermined current to a connection point between the emitters of the third and fourth transistors.
上記第2の電流源の電流は、可変である
請求項8記載の電圧−電流変換回路。
9. The voltage-current conversion circuit according to claim 8, wherein the current of the second current source is variable.
上記第1の差動増幅回路は、ベースが上記第2の差動増幅回路の出力端子に接続され、コレクタが当該第1の差動増幅回路の出力端子を形成する第5のトランジスタと、
ベースに上記入力信号の直流成分が印加される第6のトランジスタと、
上記第5と第6のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第3の電流源と
を有する請求項5記載の電圧−電流変換回路。
The first differential amplifier circuit has a base connected to the output terminal of the second differential amplifier circuit, and a collector forming a fifth transistor forming the output terminal of the first differential amplifier circuit;
A sixth transistor having a DC component of the input signal applied to the base;
6. The voltage-current conversion circuit according to claim 5, further comprising a third current source for supplying a predetermined current to a connection point between the emitters of the fifth and sixth transistors.
上記第2の差動増幅回路は、ベースが上記抵抗素子を介して、上記入力信号の入力端子に接続され、コレクタが当該第2の差動増幅回路の出力端子を形成する第1のトランジスタと、
ベースが上記第1の差動増幅回路の出力端子に接続されている第2のトランジスタと、
上記第1と第2のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第1の電流源と
を有し、
上記第3の差動増幅回路は、ベースが上記第1の差動増幅回路の出力端子に接続されている第3のトランジスタと、
ベースが上記第2の差動増幅回路の出力端子に接続され、コレクタから上記電流信号が外部に供給される第4のトランジスタと、
上記第3と第4のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第2の電流源と
を有する請求項1記載の電圧−電流変換回路。
The second differential amplifier circuit includes a first transistor whose base is connected to the input terminal of the input signal via the resistor element, and whose collector forms the output terminal of the second differential amplifier circuit. ,
A second transistor having a base connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit;
A first current source for supplying a predetermined current to a connection point between the emitters of the first and second transistors;
A third transistor having a base connected to an output terminal of the first differential amplifier;
A fourth transistor, the base of which is connected to the output terminal of the second differential amplifier circuit, and the current signal is supplied to the outside from the collector;
2. The voltage-current conversion circuit according to claim 1, further comprising a second current source for supplying a predetermined current to a connection point between the emitters of the third and fourth transistors.
上記第2および第3の差動増幅回路を構成する上記第1、第2、第3および第4のトランジスタは、ほぼ同一の電気特性を有する
請求項11記載の電圧−電流変換回路。
12. The voltage-current conversion circuit according to claim 11, wherein the first, second, third, and fourth transistors constituting the second and third differential amplifier circuits have substantially the same electrical characteristics.
上記第3の差動増幅回路を構成する上記第3および第4のトランジスタのエミッタ同士の接続点に、上記第2の電流源の供給電流とを相殺する電流を供給し、上記電流信号の出力を抑制する電流源を有する
請求項11記載の電圧−電流変換回路。
A current that cancels the supply current of the second current source is supplied to a connection point between the emitters of the third and fourth transistors constituting the third differential amplifier circuit, and the current signal is output. The voltage-current conversion circuit according to claim 11, further comprising a current source that suppresses current.
上記第3の差動増幅回路の電流信号に応じた振幅を持ち、且つ所定の直流成分を持つ電圧信号を発生する出力回路を
有する請求項11記載の電圧−電流変換回路。
12. The voltage-current conversion circuit according to claim 11, further comprising an output circuit for generating a voltage signal having an amplitude corresponding to a current signal of the third differential amplifier circuit and having a predetermined DC component.
ベースが上記第3のトランジスタのベースに接続されている第7のトランジスタと、
ベースが上記第4のトランジスタのベースに接続され、コレクタから所定の電流信号が外部に供給される第8のトランジスタと、
上記第7と第8のトランジスタのエミッタ同士の接続点に所定の電流を供給する第4の電流源と
により構成されている第4の差動増幅回路
をさらに有する請求項11記載の電圧−電流変換回路。
A seventh transistor whose base is connected to the base of the third transistor;
An eighth transistor having a base connected to the base of the fourth transistor and a predetermined current signal supplied from the collector to the outside;
12. The voltage-current circuit according to claim 11, further comprising a fourth differential amplifier circuit configured by a fourth current source that supplies a predetermined current to a connection point between the emitters of the seventh and eighth transistors. Conversion circuit.
上記第7および第8のトランジスタは、上記第1、第2、第3および第4のトランジスタとほぼ同一の電気特性を有する
請求項15記載の電圧−電流変換回路。
16. The voltage-current conversion circuit according to claim 15, wherein the seventh and eighth transistors have substantially the same electrical characteristics as the first, second, third, and fourth transistors.
上記第4の差動増幅回路の上記電流信号に応じた振幅を持ち、且つ所定の直流成分を持つ第2の電圧信号を発生する第2の出力回路を
有する請求項15記載の電圧−電流変換回路。
16. The voltage-current conversion according to claim 15, further comprising a second output circuit that generates a second voltage signal having an amplitude corresponding to the current signal of the fourth differential amplifier circuit and having a predetermined DC component. circuit.
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