JP6389144B2 - Current detection circuit - Google Patents

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本発明は、電流を検出する電流検出回路に関し、例えば、トランスインピーダンスアンプ回路に入力される電流信号の直流成分を検出するための電流検出回路に関する。   The present invention relates to a current detection circuit that detects a current, for example, a current detection circuit that detects a DC component of a current signal input to a transimpedance amplifier circuit.

近年、広帯域のベースバンド信号を扱う光通信や無線通信、ワイヤード通信等で用いられる通信機器では、通信の高速化や高品質化のみならず、通信状態等を監視するための機能も求められてきている。特に、光通信に用いられる光受信器では、フォトダイオード等の受光素子で生じた光電流(電流信号)を電圧信号に変換して増幅するトランスインピーダンスアンプ回路(Transimpedance Amplifier,以下「TIA」とも称する。)の機能として、光電流を増幅する機能だけでなく、TIAに入力される電流信号の直流成分(直流電流量)を検出する機能が要求されている。   In recent years, communication devices used in optical communication, wireless communication, wired communication, and the like that handle broadband baseband signals have been required not only to increase the communication speed but also to improve the quality, but also to monitor the communication status and the like. ing. In particular, in an optical receiver used for optical communication, a transimpedance amplifier circuit (hereinafter referred to as “TIA”) that converts a photocurrent (current signal) generated in a light receiving element such as a photodiode into a voltage signal and amplifies the voltage signal. In addition to the function of amplifying the photocurrent, the function of detecting the DC component (DC current amount) of the current signal input to the TIA is required.

一般に、回路中に流れる直流電流を検出するための手法としては、検出対象の電流が流れる経路に高確度の抵抗を挿入し、その抵抗の両端の電位差を検出することにより、電流を算出する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。具体的には、図15に示すように、電流の測定対象の回路の電流経路に抵抗Rsを挿入し、抵抗Rsの両端の電圧Vsを得ることで、測定対象の回路に流れる電流Iを検出することができる。この手法によって電流を検出する場合には、電流検出用の抵抗の挿入によって対象となる回路の動作が影響を受けないようにするために、電流検出用の抵抗の抵抗値を極力小さくする必要がある。しかしながら、電流検出用の抵抗の抵抗値を小さくした場合、検出される電圧Vsも小さくなるため、多くの場合、電圧Vsを増幅するための増幅回路が必要となる。また、対象となる回路の動作が交流的な性質を持つ場合には、電圧Vsの直流成分のみを取り出すために、ローパスフィルタ等が必要となる。   In general, as a method for detecting a direct current flowing in a circuit, a method of calculating a current by inserting a highly accurate resistor in a path through which a current to be detected flows and detecting a potential difference between both ends of the resistor. Is known (see, for example, Non-Patent Document 1). Specifically, as shown in FIG. 15, a resistor Rs is inserted into the current path of the circuit whose current is to be measured, and the voltage Vs across the resistor Rs is obtained, thereby detecting the current I flowing through the circuit to be measured. can do. When current is detected by this method, it is necessary to reduce the resistance value of the current detection resistor as much as possible in order to prevent the operation of the target circuit from being affected by the insertion of the current detection resistor. is there. However, when the resistance value of the current detection resistor is reduced, the detected voltage Vs is also reduced, and in many cases, an amplifier circuit for amplifying the voltage Vs is required. In addition, when the operation of the target circuit has an AC property, a low-pass filter or the like is required to extract only the DC component of the voltage Vs.

TIAに関しても、上述した手法を適用することにより、TIAに入力される電流信号の直流成分を検出することが可能となる。以下、具体的に説明する。
図16は、従来のTIAの回路構成を示す図である。
図16に示されるTIA50は、ベース電極に固定の電圧Vbiasが供給されるベース接地のトランジスタQと、トランジスタQのコレクタ電極に接続された負荷用の抵抗Rと、トランジスタQのエミッタ電極に接続された定電流源Ibiasと、トランジスタQのエミッタ電極に接続された入力電流Iinを入力するための入力端子INとから構成されている。TIA50の利得は、主に負荷用の抵抗Rの抵抗値によって決定される。TIA50のようなTIAは、ベース接地型のTIAと呼ばれており、例えば非特許文献2に開示されている。
Also for TIA, by applying the above-described method, it is possible to detect the DC component of the current signal input to TIA. This will be specifically described below.
FIG. 16 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional TIA.
A TIA 50 shown in FIG. 16 is connected to a base-grounded transistor Q whose base electrode is supplied with a fixed voltage Vbias, a load resistor R connected to the collector electrode of the transistor Q, and an emitter electrode of the transistor Q. And a constant current source Ibias and an input terminal IN for inputting an input current Iin connected to the emitter electrode of the transistor Q. The gain of the TIA 50 is mainly determined by the resistance value of the load resistor R. A TIA such as the TIA 50 is called a base-grounded TIA, and is disclosed in Non-Patent Document 2, for example.

図15に示されるTIA50の入力電流Iinの直流成分を検出する場合には、例えば、トランジスタQのエミッタ電極と入力端子INとの間に電流検出用の抵抗Rsを挿入することにより、入力電流Iinの直流成分を電圧信号に変換して取り出すことができる。   When detecting the DC component of the input current Iin of the TIA 50 shown in FIG. 15, for example, by inserting a current detection resistor Rs between the emitter electrode of the transistor Q and the input terminal IN, the input current Iin Can be extracted by converting the DC component into a voltage signal.

Behzad Razavi著,「アナログCMOS集積回路の設計 応用編」,第2刷,平成15年5月31日発行,丸善,P309 8.1.3.Behzad Razavi, “Analog CMOS Integrated Circuit Design and Application”, 2nd edition, published on May 31, 2003, Maruzen, P309 8.1.3. Rania H.Mekky et al.,“Ultra Low-Power Low-Noise Transimpedance Amplifier for MEMS-Based Reference Oscillators”, Electronics, Circuits, and Systems (ICECS), 2013 IEEE 20th International Conference, pp345-348.Rania H. Mekky et al., “Ultra Low-Power Low-Noise Transimpedance Amplifier for MEMS-Based Reference Oscillators”, Electronics, Circuits, and Systems (ICECS), 2013 IEEE 20th International Conference, pp345-348. Dieter Knollman, [online],March 02, 1998,EDN NETWORK, “Designing with op amps: Single-formula technique keeps it simple”,[平成27年5月18日検索],インターネット<URL: http://www.edn.com/design/analog/4341150/Designing-with-op-amps-Single-formula-technique-keeps-it-simplewww.edn.com>Dieter Knollman, [online], March 02, 1998, EDN NETWORK, “Designing with op amps: Single-formula technique keeps it simple”, [May 18, 2015 search], Internet <URL: http: // www .edn.com / design / analog / 4341150 / Designing-with-op-amps-Single-formula-technique-keeps-it-simplewww.edn.com>

しかしながら、上述した電流検出用の抵抗をTIAの入力端子とトランジスタのエミッタ電極との間に挿入することによってTIAの入力電流の直流成分を検出する手法では、以下に示す問題がある。   However, the method for detecting the DC component of the input current of the TIA by inserting the above-described current detection resistor between the input terminal of the TIA and the emitter electrode of the transistor has the following problems.

一般にTIAの入力電流の直流成分は最大で数mA程度であるため、電流検出用の抵抗を小さくすると、その抵抗の両端の電圧(出力電圧)も小さくなってしまうため、電圧の検出が容易ではない。また、入力端子INとトランジスタQ1のエミッタ電極との間に抵抗を挿入することにより、その抵抗の寄生容量がTIAの周波数特性を劣化させるおそれがある。また、挿入した抵抗が雑音源となり、TIAの雑音特性を劣化させるおそれもある。このような理由から、電流検出用の抵抗を挿入することは、TIAの入力電流の直流成分を検出する手法として好ましくない。   Generally, the DC component of the input current of TIA is about several mA at the maximum, so if the resistance for current detection is reduced, the voltage (output voltage) at both ends of the resistance will also be reduced. Absent. In addition, by inserting a resistor between the input terminal IN and the emitter electrode of the transistor Q1, the parasitic capacitance of the resistor may deteriorate the frequency characteristic of the TIA. Further, the inserted resistor becomes a noise source, and there is a possibility that the noise characteristics of the TIA are deteriorated. For these reasons, it is not preferable to insert a current detection resistor as a technique for detecting the DC component of the TIA input current.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、TIAの動作への影響を抑えつつ、TIAの入力電流の直流成分を精度良く検出することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately detect a direct current component of an input current of a TIA while suppressing an influence on the operation of the TIA.

本発明に係る電流検出回路は、制御電極が固定電位に接続された増幅用トランジスタの第1主電極(エミッタ電極)側に入力された電流信号を電圧信号に変換して増幅用トランジスタの第2主電極(コレクタ電極)側から出力するトランスインピーダンスアンプの電流信号の直流成分を検出するための電流検出回路であって、差動増幅回路(200)と、差動増幅回路の反転入力端子(−)と差動増幅回路の出力端子(OUT)との間に接続された帰還抵抗(Rf)と、一端が差動増幅回路の反転入力端子(−)に接続され、他端にトランスインピーダンスアンプに電力を供給する第1固定電位(VCC)に基づく第1電圧(VCC、VCCA)が供給される第1抵抗(R4)と、一端が差動増幅回路の反転入力端子(−)に接続され、他端に第1固定電位より低く、トランスインピーダンスアンプの動作の基準となる第2固定電位(GND)に基づく第2電圧(GND)が供給される第2抵抗(R5)と、一端が差動増幅回路の非反転入力端子(+)に接続され、他端に増幅用トランジスタの第2主電極(コレクタ電極)側に流れる電流(I2)に基づく第3電圧(Vout)が供給される第3抵抗(R6)と、一端が差動増幅回路の非反転入力端子(+)に接続され、他端に増幅用トランジスタの第1主電極(エミッタ電極)側に流れる電流(I3)に基づく第4電圧(Vb)が供給される第4抵抗(R7)とを有することを特徴とする。   The current detection circuit according to the present invention converts a current signal input to the first main electrode (emitter electrode) side of an amplifying transistor whose control electrode is connected to a fixed potential into a voltage signal to convert the second signal of the amplifying transistor. A current detection circuit for detecting a DC component of a current signal of a transimpedance amplifier output from a main electrode (collector electrode) side, which includes a differential amplifier circuit (200) and an inverting input terminal (− ) And the output terminal (OUT) of the differential amplifier circuit, one end is connected to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit, and the other end is connected to the transimpedance amplifier. A first resistor (R4) to which a first voltage (VCC, VCCA) based on a first fixed potential (VCC) for supplying power is supplied, and one end connected to an inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit; The other end A second resistor (R5) to which a second voltage (GND) is supplied that is lower than the first fixed potential and is based on a second fixed potential (GND) that serves as a reference for the operation of the transimpedance amplifier, and one end of the differential amplifier circuit. A third resistor (R6) connected to the non-inverting input terminal (+) and supplied with a third voltage (Vout) based on a current (I2) flowing to the second main electrode (collector electrode) side of the amplifying transistor at the other end. ) And one end connected to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit, and the other end is a fourth voltage (Vb) based on the current (I3) flowing to the first main electrode (emitter electrode) side of the amplifying transistor. ) Is supplied to the fourth resistor (R7).

上記電流検出回路(21)において、増幅用トランジスタの第2主電極(コレクタ電極)の電圧をレベルシフトして第3電圧として第3抵抗の他端に供給するとともに、第1固定電位の電圧をレベルシフトして第1電圧として前記第1抵抗の他端に供給するレベルシフト回路(201)を更に有してもよい。   In the current detection circuit (21), the voltage of the second main electrode (collector electrode) of the amplifying transistor is level-shifted and supplied to the other end of the third resistor as a third voltage, and the voltage of the first fixed potential is supplied. You may further have a level shift circuit (201) which carries out level shift and supplies it to the other end of said 1st resistance as a 1st voltage.

上記電流検出回路(22、22A)において、第1電圧入力端子(Pon)および第2電圧入力端子(Pop)と、一端が第1電圧入力端子に接続され、他端が差動増幅回路の反転入力端子(−)に接続される第5抵抗(Ron)と、一端が第2電圧入力端子に接続され、他端が差動増幅回路の非反転入力端子(+)に接続される第6抵抗(Rop)とを更に有してもよい。   In the current detection circuit (22, 22A), the first voltage input terminal (Pon) and the second voltage input terminal (Pop), one end is connected to the first voltage input terminal, and the other end is an inversion of the differential amplifier circuit. A fifth resistor (Ron) connected to the input terminal (−) and a sixth resistor connected at one end to the second voltage input terminal and connected at the other end to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit (Rop).

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって表している。   In the above description, as an example, constituent elements on the drawing corresponding to the constituent elements of the invention are represented by reference numerals with parentheses.

本発明によれば、TIAの動作への影響を抑えつつ、TIAの入力電流の直流成分を精度良く検出することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately detect the direct current component of the input current of the TIA while suppressing the influence on the operation of the TIA.

図1は、実施の形態1に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the first embodiment. 図2は、重み付き加減算回路の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a weighted addition / subtraction circuit. 図3は、実施の形態2に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the current detection circuit according to the second embodiment. 図4は、実施の形態3に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the third embodiment. 図5は、実施の形態3に係る電流検出回路の別の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration of the current detection circuit according to the third embodiment. 図6は、実施の形態4に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the fourth embodiment. 図7は、実施の形態5に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the fifth embodiment. 図8は、実施の形態6に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the current detection circuit according to the sixth embodiment. 図9は、実施の形態7に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the seventh embodiment. 図10は、オフセット調整機能を有するTIAを用いた増幅器を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an amplifier using a TIA having an offset adjustment function. 図11は、実施の形態8に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the eighth embodiment. 図12は、実施の形態9に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the ninth embodiment. 図13は、実施の形態10に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the current detection circuit according to the tenth embodiment. 図14は、実施の形態11に係る電流検出回路の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the current detection circuit according to the eleventh embodiment. 図15は、従来の直流電流を検出するための手法を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining a conventional technique for detecting a direct current. 図16は、従来のTIAの回路構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional TIA.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

≪実施の形態1≫
図1は、実施の形態1に係る電流検出回路の構成を示す図である。
図1には、電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ(TIA)10と、TIA10に入力される電流信号の直流成分を検出するための電流検出回路20が図示されている。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the first embodiment.
FIG. 1 illustrates a transimpedance amplifier (TIA) 10 that converts a current signal into a voltage signal, and a current detection circuit 20 that detects a DC component of the current signal input to the TIA 10.

同図に示されるTIA10および電流検出回路20は、例えば、光通信システムや無線通信システム等の受信装置に搭載される増幅器の一部を構成している。より具体的には、TIA10および電流検出回路20は、例えば光通信システムの受信装置おいて、伝送路(光ファイバ)から送られた光信号からフォトダイオードの光−電流変換によって変換された電流信号を電圧信号に変換するとともに、後段の回路(例えば、アナログ・デジタル変換器およびデジタルシグナルプロセッサ等)が動作可能な電圧振幅まで線形増幅するための増幅器の一部を構成している。   The TIA 10 and the current detection circuit 20 shown in the figure constitute part of an amplifier mounted on a receiving apparatus such as an optical communication system or a wireless communication system. More specifically, the TIA 10 and the current detection circuit 20 are, for example, a current signal converted from an optical signal sent from a transmission path (optical fiber) by light-current conversion of a photodiode in a receiving device of an optical communication system. Is converted into a voltage signal, and a part of an amplifier for linearly amplifying the voltage to a voltage amplitude at which a subsequent circuit (for example, an analog / digital converter and a digital signal processor) can operate is configured.

図1に示されるTIA10および電流検出回路20は、例えば、公知のHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)製造プロセスによって半導体基板上に形成された半導体集積回路として実現することができる。なお、TIA10および電流検出回路20は、一つの半導体基板に形成されたワンチップの半導体装置として実現されてもよいし、TIA10と電流検出回路20とを別個の半導体基板に形成したマルチチップ構成の半導体装置として実現されてもよい。   The TIA 10 and the current detection circuit 20 shown in FIG. 1 can be realized, for example, as a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate by a known HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) manufacturing process. The TIA 10 and the current detection circuit 20 may be realized as a one-chip semiconductor device formed on one semiconductor substrate, or have a multichip configuration in which the TIA 10 and the current detection circuit 20 are formed on separate semiconductor substrates. It may be realized as a semiconductor device.

以下、TIA10と電流検出回路20の夫々の構成について詳細に説明する。
TIA10は、制御電極が固定電位に接続されたトランジスタQAの第1主電極側に入力された電流信号を電圧信号に変換し、トランジスタQAの第2主電極側から出力するベース接地型のTIAである。TIA10は、第1固定電位としての電源電圧VCCを供給する電源ラインVCCと、第2固定電位としての電源電圧VCCよりも低いグラウンド電圧(0V)を供給するグラウンドラインGNDとの間に接続されている。
Hereinafter, the configurations of the TIA 10 and the current detection circuit 20 will be described in detail.
The TIA 10 is a grounded base type TIA that converts a current signal input to the first main electrode side of the transistor QA having a control electrode connected to a fixed potential into a voltage signal and outputs the voltage signal from the second main electrode side of the transistor QA. is there. The TIA 10 is connected between a power supply line VCC that supplies a power supply voltage VCC as a first fixed potential and a ground line GND that supplies a ground voltage (0 V) lower than the power supply voltage VCC as a second fixed potential. Yes.

TIA10は、所謂シングル入力/シングル出力型のTIAであり、具体的には、トランジスタQA、抵抗R2、入力端子IN、および定電流回路101から構成されている。   The TIA 10 is a so-called single-input / single-output TIA, and specifically includes a transistor QA, a resistor R2, an input terminal IN, and a constant current circuit 101.

トランジスタQAは、トランスインピーダンスアンプ10における増幅用のトランジスタである。トランジスタQAは、例えば、上述したようにHBTである。なお、以下の実施の形態では、トランジスタQAのみならず、トランスインピーダンスアンプ10や電流検出回路20等を構成するその他のトランジスタもHBTであるとして説明する。また、以下の実施の形態では、トランジスタQAを含む全てのトランジスタ(HBT)におけるベース電極、エミッタ電極、およびコレクタ電極が、本発明に係るトランジスタの制御電極、第1主電極、および第2主電極に夫々対応するものとして説明する。   The transistor QA is an amplifying transistor in the transimpedance amplifier 10. The transistor QA is, for example, an HBT as described above. In the following embodiments, description will be made assuming that not only the transistor QA but also the other transistors constituting the transimpedance amplifier 10, the current detection circuit 20, and the like are HBTs. In the following embodiments, the base electrode, emitter electrode, and collector electrode in all transistors (HBT) including the transistor QA are the control electrode, first main electrode, and second main electrode of the transistor according to the present invention. It explains as corresponding to each.

トランジスタQAの制御電極としてのベース電極には、固定の直流電圧(バイアス電圧)VbiasAが供給されている。   A fixed DC voltage (bias voltage) VbiasA is supplied to a base electrode as a control electrode of the transistor QA.

入力端子INは、トランスインピーダンスアンプ10に対する入力信号(電流信号)を入力するための端子であり、トランジスタQAの第1主電極としてのエミッタ電極に接続されている。   The input terminal IN is a terminal for inputting an input signal (current signal) to the transimpedance amplifier 10, and is connected to an emitter electrode as a first main electrode of the transistor QA.

抵抗R2は、一端が電源ラインVCCに接続され、他端がトランジスタQAの第2主電極としてのコレクタ電極に接続されている。   The resistor R2 has one end connected to the power supply line VCC and the other end connected to a collector electrode as the second main electrode of the transistor QA.

定電流回路101は、一定の電流I2を生成するための回路である。具体的に、定電流回路101は、例えばトランジスタQB1と抵抗R3とから構成されている。   The constant current circuit 101 is a circuit for generating a constant current I2. Specifically, the constant current circuit 101 includes, for example, a transistor QB1 and a resistor R3.

トランジスタQB1のコレクタ電極は、入力端子INおよびトランジスタQAのエミッタ電極に接続されている。また、トランジスタQB1のベース電極には、固定の直流電圧(バイアス電圧)Vbiasbが供給されている。抵抗R3は、一端がトランジスタQB1のエミッタ電極に接続され、他端がグラウンドラインGNDに接続されている。   The collector electrode of the transistor QB1 is connected to the input terminal IN and the emitter electrode of the transistor QA. A fixed DC voltage (bias voltage) Vbiasb is supplied to the base electrode of the transistor QB1. The resistor R3 has one end connected to the emitter electrode of the transistor QB1 and the other end connected to the ground line GND.

次に、電流検出回路20について説明する。
電流検出回路20は、TIA10の入力端子INに入力される電流信号の直流成分Iinを検出するための回路である。図1に示されるように、電流検出回路20は、多入力の重み付きの加減算回路によって実現されている。
Next, the current detection circuit 20 will be described.
The current detection circuit 20 is a circuit for detecting the DC component Iin of the current signal input to the input terminal IN of the TIA 10. As shown in FIG. 1, the current detection circuit 20 is realized by a multi-input weighted addition / subtraction circuit.

具体的に、電流検出回路20は、差動増幅回路としてのOPアンプ200と、信号入力用の抵抗R4〜R7と、帰還(フィードバック)抵抗Rfとから構成されている。
フィードバック抵抗Rfは、OPアンプ200の反転入力端子(−)とOPアンプ200の出力端子OUTSとの間に接続されている。抵抗R4は、一端がOPアンプ200の反転入力端子(−)に接続され、他端が電源ラインVCCに接続されている。抵抗R5は、一端がOPアンプ200の反転入力端子(−)に接続され、他端がグラウンドラインGNDに接続されている。
Specifically, the current detection circuit 20 includes an OP amplifier 200 serving as a differential amplifier circuit, signal input resistors R4 to R7, and a feedback (feedback) resistor Rf.
The feedback resistor Rf is connected between the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200 and the output terminal OUTS of the OP amplifier 200. The resistor R4 has one end connected to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200 and the other end connected to the power supply line VCC. The resistor R5 has one end connected to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200 and the other end connected to the ground line GND.

抵抗R6は、一端がOPアンプ200の非反転入力端子(+)に接続され、他端にトランジスタQAの第2主電極(コレクタ電極)側に流れる電流に基づく電圧Voutが供給される。具体的には、抵抗R6の他端は、トランジスタQAのコレクタ電極と抵抗R2とが接続されるノードに接続されている。   One end of the resistor R6 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200, and the other end is supplied with a voltage Vout based on a current flowing on the second main electrode (collector electrode) side of the transistor QA. Specifically, the other end of the resistor R6 is connected to a node to which the collector electrode of the transistor QA and the resistor R2 are connected.

抵抗R7は、一端がOPアンプ200の非反転入力端子(+)に接続され、他端にトランジスタQAの第1主電極(エミッタ電極)側に流れる電流に基づく電圧Vbが供給される。具体的には、抵抗R7の他端は、トランジスタQB1のエミッタ電極と抵抗R3とが接続されるノードに接続されている。   One end of the resistor R7 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200, and the other end is supplied with a voltage Vb based on a current flowing on the first main electrode (emitter electrode) side of the transistor QA. Specifically, the other end of the resistor R7 is connected to a node to which the emitter electrode of the transistor QB1 and the resistor R3 are connected.

以下、電流検出回路20の動作原理について説明する。
先ず、TIA10について考える。
TIA10から電流検出回路20に電流が流れ込まない(TIA10から抵抗R6、R7に流れる電流がゼロである)と仮定すると、入力電流Iinと、抵抗R2に流れる電流I2と、抵抗R3に流れる電流I3との間には、式(1)に示される関係が成立する。
Hereinafter, the operation principle of the current detection circuit 20 will be described.
First, consider TIA10.
Assuming that no current flows from the TIA 10 to the current detection circuit 20 (the current flowing from the TIA 10 to the resistors R6 and R7 is zero), the input current Iin, the current I2 flowing to the resistor R2, and the current I3 flowing to the resistor R3 The relationship shown by the formula (1) is established between the two.

Figure 0006389144
Figure 0006389144

ここで、入力電流Iin、電流I2、および電流I3の直流成分のみに着目すると、入力電流Iinの直流成分(以下、「入力直流電流」とも称する)Idcは、式(2)で表される。   Here, focusing only on the direct current components of the input current Iin, the current I2, and the current I3, the direct current component of the input current Iin (hereinafter, also referred to as “input direct current”) Idc is expressed by Expression (2).

Figure 0006389144
Figure 0006389144

次に、電流検出回路20について考える。
図2は、電流検出回路20としての重み付き加減算回路の構成を示す図である。
一般に、重み付き加減算回路の各入力電圧に対する利得gainは、式(3)で表すことができる。
Next, the current detection circuit 20 will be considered.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a weighted addition / subtraction circuit as the current detection circuit 20.
In general, the gain for each input voltage of the weighted addition / subtraction circuit can be expressed by Expression (3).

Figure 0006389144
Figure 0006389144

ここで、抵抗Riは、重み付き加減算回路における信号入力用の抵抗(図2における抵抗R4〜R7の夫々に相当)である。
このとき、重み付き加減算回路に入力される全ての入力電圧に対する利得gainの総和は、式(4)で表すことができる。
Here, the resistor Ri is a resistor for signal input in the weighted addition / subtraction circuit (corresponding to each of the resistors R4 to R7 in FIG. 2).
At this time, the sum of the gains with respect to all input voltages input to the weighted addition / subtraction circuit can be expressed by Expression (4).

Figure 0006389144
Figure 0006389144

このことは、Daisy‘s Theoremとして知られている(例えば、非特許文献3参照。)。
ここで、pは定数であり、反転入力端子(−)側に入力される入力電圧に対する利得gainの場合には、p=−1となり、非反転入力端子(+)側に入力される入力電圧に対するgainの場合には、pは、非反転入力端子(+)側に入力される入力電圧の利得gainの総和を表す。したがって、特に、下記式(5)が成り立つとき、重み付き加減算回路の出力電圧Voは、式(6)で表すことができる。ここで、Rpkは、非反転入力端子(+)側の信号入力用の抵抗であり、Rnkは、反転入力端子(−)側の信号入力用の抵抗であり、Vpkは非反転入力端子(+)側から抵抗Rpkを介して入力される入力電圧であり、Vnkは反転入力端子(−)側から抵抗Rnkを介して入力される入力電圧である。
This is known as Daisy's Theorem (see Non-Patent Document 3, for example).
Here, p is a constant, and in the case of gain gain with respect to the input voltage input to the inverting input terminal (−) side, p = −1, and the input voltage input to the non-inverting input terminal (+) side. In the case of gain for p, p represents the total sum of gains of input voltages input to the non-inverting input terminal (+) side. Therefore, in particular, when the following equation (5) holds, the output voltage Vo of the weighted addition / subtraction circuit can be expressed by equation (6). Here, Rpk is a signal input resistance on the non-inverting input terminal (+) side, Rnk is a signal input resistance on the inverting input terminal (−) side, and Vpk is a non-inverting input terminal (+ ) Side is input voltage through the resistor Rpk, and Vnk is input voltage from the inverting input terminal (−) side through the resistor Rnk.

Figure 0006389144
Figure 0006389144

Figure 0006389144
Figure 0006389144

これを図2に示される重み付き加減算回路20Aについて適用する。すなわち、式(5)に基づいて、信号入力用の抵抗R4〜R7と帰還抵抗Rfとの関係を式(7)で表したとき、重み付き加減算回路20Aの出力電圧Voは、式(8)で表すことができる。   This is applied to the weighted addition / subtraction circuit 20A shown in FIG. That is, when the relationship between the signal input resistors R4 to R7 and the feedback resistor Rf is expressed by Expression (7) based on Expression (5), the output voltage Vo of the weighted addition / subtraction circuit 20A is expressed by Expression (8). Can be expressed as

Figure 0006389144
Figure 0006389144

Figure 0006389144
Figure 0006389144

以上のことから、図1に示すように、“V4=VCC、V5=GND(=0)、V6=Vout,V7=Vb”となるようにTIA10と電流検出回路20とを接続し、各抵抗R4〜R7の比を“R4:R5:R6:R7=R2:R3:R2:R3”とすると、出力電圧Voと入力直流電流Idcとの関係は、式(9)で表される。ここで、k=R7/R3=R6/R2である。   From the above, as shown in FIG. 1, the TIA 10 and the current detection circuit 20 are connected so that “V4 = VCC, V5 = GND (= 0), V6 = Vout, V7 = Vb”. When the ratio of R4 to R7 is “R4: R5: R6: R7 = R2: R3: R2: R3”, the relationship between the output voltage Vo and the input DC current Idc is expressed by Expression (9). Here, k = R7 / R3 = R6 / R2.

Figure 0006389144
Figure 0006389144

式(9)から理解されるように、電流検出回路20によれば、TIA10に入力される電流の直流成分(入力直流電流Idc)に比例した電圧Voを得ることができる。   As understood from the equation (9), the current detection circuit 20 can obtain the voltage Vo proportional to the direct current component (input direct current Idc) of the current input to the TIA 10.

ただし、電流検出回路20をTIA10に接続することによって、TIA10が影響を受けないようにするために、kが十分に大きい値(例えば100以上)となるようにする必要がある。すなわち、抵抗R4〜R7は、抵抗R2、R3より十分に大きい抵抗値に設定する必要がある。   However, it is necessary to set k to a sufficiently large value (for example, 100 or more) in order to prevent the TIA 10 from being affected by connecting the current detection circuit 20 to the TIA 10. That is, the resistors R4 to R7 need to be set to resistance values sufficiently larger than the resistors R2 and R3.

以上、実施の形態1に係る電流検出回路20によれば、ベース接地型のTIAにおける増幅用のトランジスタQAのコレクタ電極側に流れる電流I2に基づく電圧Voutと、増幅用のトランジスタQAのエミッタ電極側に流れる電流I3に基づく電圧Vbを用いて重み付き加減算を行うことにより、電流I2の直流成分と電流I3の直流成分との差分からTIA10に入力される電流信号の直流成分を算出するので、TIA10の特性に影響を与えることなく、TIA10に入力される電流信号の直流成分を検出することができる。   As described above, according to the current detection circuit 20 according to the first embodiment, the voltage Vout based on the current I2 flowing to the collector electrode side of the amplifying transistor QA in the base-grounded TIA and the emitter electrode side of the amplifying transistor QA By performing weighted addition / subtraction using the voltage Vb based on the current I3 flowing through the current I3, the DC component of the current signal input to the TIA 10 is calculated from the difference between the DC component of the current I2 and the DC component of the current I3. The direct current component of the current signal input to the TIA 10 can be detected without affecting the characteristics.

≪実施の形態2≫
図3は、実施の形態2に係る電流検出回路の構成を示す図である。
同図に示される電流検出回路21は、TIA10から出力される電圧Voutおよび電源電圧VCCをレベルシフトした電圧を電流検出回路の入力電圧とする点において、実施の形態1に係る電流検出回路と相違し、それ以外の点については、実施の形態1に係る電流検出回路20と同様である。以下の説明においては、実施の形態1に係る電流検出回路20と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the current detection circuit according to the second embodiment.
The current detection circuit 21 shown in the figure is different from the current detection circuit according to the first embodiment in that the voltage Vout output from the TIA 10 and the voltage obtained by level shifting the power supply voltage VCC are used as the input voltage of the current detection circuit. The remaining points are the same as those of the current detection circuit 20 according to the first embodiment. In the following description, components common to the current detection circuit 20 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図3に示すように、電流検出回路21は、レベルシフト回路201を更に有する。
レベルシフト回路201は、TIA10から出力される電圧Voutおよび電源電圧VCCを所定の電圧だけレベルシフト(低下させて)させて出力する回路である。具体的には、図3に示すように、レベルシフト回路201は、トランジスタQL1、QL2、および定電流源IL1、IL2から構成されている。
As shown in FIG. 3, the current detection circuit 21 further includes a level shift circuit 201.
The level shift circuit 201 is a circuit that shifts (lowers) the voltage Vout and the power supply voltage VCC output from the TIA 10 by a predetermined voltage and outputs them. Specifically, as shown in FIG. 3, the level shift circuit 201 includes transistors QL1 and QL2 and constant current sources IL1 and IL2.

トランジスタQL1のコレクタ電極は、電源ラインVCCに接続され、トランジスタQL2のエミッタ電極は抵抗R6の一端に接続される。また、トランジスタQL1のベース電極には、TIA10の電圧Voutが供給される。定電流源IL1は、トランジスタQL1のエミッタ電極とグラウンドラインGNDとの間に接続される。   The collector electrode of transistor QL1 is connected to power supply line VCC, and the emitter electrode of transistor QL2 is connected to one end of resistor R6. Further, the voltage Vout of the TIA 10 is supplied to the base electrode of the transistor QL1. Constant current source IL1 is connected between an emitter electrode of transistor QL1 and ground line GND.

また、トランジスタQL2のコレクタ電極およびベース電極は、電源ラインVCCに接続され、トランジスタQL2のエミッタ電極は抵抗R4の一端に接続される。定電流源IL2は、トランジスタQL2のエミッタ電極とグラウンドラインGNDとの間に接続される。   The collector electrode and base electrode of transistor QL2 are connected to power supply line VCC, and the emitter electrode of transistor QL2 is connected to one end of resistor R4. The constant current source IL2 is connected between the emitter electrode of the transistor QL2 and the ground line GND.

レベルシフト回路201によれば、TIA10の電圧VoutをトランジスタQL1のベース・エミッタ間電圧だけ低下させた電圧Vout_LSと、電源電圧VCCをトランジスタQL2のベース・エミッタ間電圧だけ低下させた電圧VCC_LSを、夫々重み付け加減算回路に入力することができる。
これによれば、OPアンプ200として、Rail to Rail動作に対応していないOPアンプも用いることができる。例えば、電源電圧VCCとグラウンド電圧GNDとの間で動作するOPアンプ200(重み付け加減算回路)の入力電圧として電源電圧VCCを入力する場合に、OPアンプ200がRail to Rail動作に対応していないと、OPアンプ200は正常な増幅動作を行うことができない。
一方、上述した式(2)から理解されるように、TIA10の入力電流の直流成分を検出するために必要なパラメータは、“VCCとVoutとの差”であるので、実施の形態2に係る電流検出回路21のように、電源電圧VCCおよび電圧Voutをレベルシフトした電圧VCC_LSおよび電圧Vout_LSをOPアンプ200に入力することにより、OPアンプ200がRail to Rail動作に対応していない場合であっても正常な増幅動作が期待できる。
According to the level shift circuit 201, the voltage Vout_LS obtained by reducing the voltage Vout of the TIA 10 by the base-emitter voltage of the transistor QL1, and the voltage VCC_LS obtained by reducing the power supply voltage VCC by the base-emitter voltage of the transistor QL2, respectively. It can be input to a weighted addition / subtraction circuit.
According to this, an OP amplifier that does not support Rail to Rail operation can be used as the OP amplifier 200. For example, when the power supply voltage VCC is input as the input voltage of the OP amplifier 200 (weighted addition / subtraction circuit) that operates between the power supply voltage VCC and the ground voltage GND, the OP amplifier 200 does not support the Rail to Rail operation. The OP amplifier 200 cannot perform a normal amplification operation.
On the other hand, as can be understood from the above equation (2), the parameter necessary for detecting the DC component of the input current of the TIA 10 is “the difference between VCC and Vout”. This is the case where the OP amplifier 200 does not support Rail to Rail operation by inputting the voltage VCC_LS and the voltage Vout_LS obtained by level shifting the power supply voltage VCC and the voltage Vout to the OP amplifier 200 as in the current detection circuit 21. Normal amplification operation can be expected.

なお、電源電圧VCCおよび電圧Voutのレベルシフト量を一致させるために、定電流源IL1、IL2の夫々の電流値を等しくするとともに、トランジスタQL1、QL2のトランジスタサイズを同一とし、トランジスタQL1、QL2を互いに近接してレイアウト配置する必要がある。   In order to match the level shift amounts of the power supply voltage VCC and the voltage Vout, the current values of the constant current sources IL1 and IL2 are made equal, the transistor sizes of the transistors QL1 and QL2 are made the same, and the transistors QL1 and QL2 are It is necessary to arrange the layouts close to each other.

≪実施の形態3≫
図4は、実施の形態3に係る電流検出回路の構成を示す図である。
同図に示される電流検出回路22は、電流検出回路の出力電圧Voとして、TIA10の入力電流の直流成分に対応する電圧に加えてオフセット成分を加算させることができる点において実施の形態1に係る電流検出回路20と相違し、それ以外の点については、実施の形態1に係る電流検出回路20と同様である。以下の説明においては、実施の形態1に係る電流検出回路20と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the third embodiment.
The current detection circuit 22 shown in the figure relates to the first embodiment in that an offset component can be added to the voltage corresponding to the DC component of the input current of the TIA 10 as the output voltage Vo of the current detection circuit. The current detection circuit 20 is different from the current detection circuit 20 in other respects, and is the same as the current detection circuit 20 according to the first embodiment. In the following description, components common to the current detection circuit 20 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4に示すように、電流検出回路22は、オフセット調整用の電圧を印加するための端子Pop、Ponと、抵抗Ron,Ropとを更に有する。
端子Popには、オフセット調整用の基準電圧Vofが供給される。また、端子Ponは、グラウンドラインGNDに接続されている。
As shown in FIG. 4, the current detection circuit 22 further includes terminals Pop and Pon for applying a voltage for offset adjustment, and resistors Ron and Rop.
A reference voltage Vof for offset adjustment is supplied to the terminal Pop. The terminal Pon is connected to the ground line GND.

抵抗Ronは、一端がOPアンプ200の反転入力端子(−)に接続され、他端がグラウンドラインGNDに接続されている。また、抵抗Ropは、一端がOPアンプ200の非反転入力端子(+)に接続され、他端にはオフセット調整用の基準電圧Vofが供給される。   The resistor Ron has one end connected to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200 and the other end connected to the ground line GND. The resistor Rop has one end connected to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200 and the other end supplied with a reference voltage Vof for offset adjustment.

ここで、Ron=Ropとしたとき、抵抗R4〜R7,Rf,Ron,Ropとの間には、式(10)が成り立つとすると、電流検出回路22の出力電圧Voは、式(11)で表すことができる。   Here, when Ron = Rop, if the equation (10) holds between the resistors R4 to R7, Rf, Ron, and Rop, the output voltage Vo of the current detection circuit 22 is expressed by the equation (11). Can be represented.

Figure 0006389144
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Figure 0006389144
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式(11)から理解されるように、電流検出回路22によれば、TIA10に入力される電流の直流成分(入力直流電流Idc)に比例した電圧に、オフセット電圧(Rf/Rop)×Vofを加えた電圧Voを得ることができる。上記オフセット電圧の値は、オフセット調整用の基準電圧Vofおよび抵抗Rop(=Ron)の値を調整することにより、任意の値に設定することができる。   As understood from the equation (11), according to the current detection circuit 22, the offset voltage (Rf / Rop) × Vof is set to a voltage proportional to the DC component (input DC current Idc) of the current input to the TIA 10. The applied voltage Vo can be obtained. The value of the offset voltage can be set to an arbitrary value by adjusting the values of the offset adjustment reference voltage Vof and the resistor Rop (= Ron).

また、マイナスのオフセット量を加えたい場合には、下記図5に示すように、抵抗Ronと抵抗Ropに夫々入力する電圧を入れ替えればよい。
図5は、実施の形態3に係る電流検出回路の別の構成を示す図である。
図5に示すように、電流検出回路22Aにおいて、抵抗Ronの他端にオフセット調整用の基準電圧Vofが供給し、抵抗Ropの他端をグラウンドラインGNDに接続する。これにより、電流検出回路22Aの出力電圧Voは、式(12)で表すことができる。
If a negative offset amount is desired to be added, the voltages input to the resistor Ron and the resistor Rop may be switched as shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration of the current detection circuit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 5, in the current detection circuit 22A, the reference voltage Vof for offset adjustment is supplied to the other end of the resistor Ron, and the other end of the resistor Rop is connected to the ground line GND. Thereby, the output voltage Vo of the current detection circuit 22A can be expressed by Expression (12).

Figure 0006389144
Figure 0006389144

式(12)から理解されるように、電流検出回路22Aによれば、TIA10に入力される電流の直流成分(入力直流電流Idc)に比例した電圧に、オフセット電圧(Rf/Rop)×Vofを減じた電圧Voを得ることができる。上記オフセット電圧の値は、図4の電流検出回路22の場合と同様に、オフセット調整用の基準電圧Vofおよび抵抗Rop(=Ron)の値を調整することにより、任意の値に設定することができる。   As understood from the equation (12), according to the current detection circuit 22A, the offset voltage (Rf / Rop) × Vof is set to a voltage proportional to the DC component (input DC current Idc) of the current input to the TIA 10. A reduced voltage Vo can be obtained. The value of the offset voltage can be set to an arbitrary value by adjusting the values of the offset adjustment reference voltage Vof and the resistor Rop (= Ron), as in the case of the current detection circuit 22 of FIG. it can.

以上、実施の形態3に係る電流検出回路22、22Aによれば、TIA10に入力される電流の直流成分(入力直流電流Idc)に比例した電圧に任意のオフセット成分を加えることができるので、例えば入力直流電流Idcの値が小さいことにより、それに対応する電圧(=(Rf/k)Vof)が小さい場合であっても、相対誤差を小さくすることができる。これにより、電流検出精度を更に向上させることができる。   As described above, according to the current detection circuits 22 and 22A according to the third embodiment, an arbitrary offset component can be added to the voltage proportional to the DC component of the current input to the TIA 10 (input DC current Idc). Since the value of the input DC current Idc is small, the relative error can be reduced even when the corresponding voltage (= (Rf / k) Vof) is small. Thereby, the current detection accuracy can be further improved.

≪実施の形態4≫
図6は、実施の形態4に係る電流検出回路の構成を示す図である。
同図に示される電流検出回路23は、オフセット調整用の基準電圧を生成するレギュレータ回路を更に備える点において実施の形態3に係る電流検出回路22と相違し、それ以外の点については、実施の形態3に係る電流検出回路22と同様である。以下の説明においては、実施の形態3に係る電流検出回路22と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 4 >>
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the fourth embodiment.
The current detection circuit 23 shown in the figure is different from the current detection circuit 22 according to the third embodiment in that it further includes a regulator circuit that generates a reference voltage for offset adjustment. This is the same as the current detection circuit 22 according to the third embodiment. In the following description, components common to the current detection circuit 22 according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図6に示すように、電流検出回路23は、オフセット調整用の基準電圧Vofを生成するレギュレータ回路202を更に備える。レギュレータ回路202は、例えば電源電圧VCCから、一定の基準電圧Vofを生成する回路である。レギュレータ回路202は、例えば、電流検出回路23における加減算回路部分とともに、HBTプロセスによって形成された半導体集積回路として実現すればよい。   As shown in FIG. 6, the current detection circuit 23 further includes a regulator circuit 202 that generates a reference voltage Vof for offset adjustment. The regulator circuit 202 is a circuit that generates a constant reference voltage Vof from the power supply voltage VCC, for example. The regulator circuit 202 may be realized, for example, as a semiconductor integrated circuit formed by an HBT process together with the addition / subtraction circuit portion in the current detection circuit 23.

以上、実施の形態4に係る電流検出回路23によれば、電源電圧VCC等から抵抗分圧回路等によって基準電圧Vofを生成する場合に比べて、電源電圧VCCの変動や周辺環境の変化(例えば温度の変化等)の影響を受け難い安定した基準電圧Vofを生成することができるので、電流検出回路23の動作の安定性や電流検出精度の向上が期待できる。   As described above, according to the current detection circuit 23 according to the fourth embodiment, compared to the case where the reference voltage Vof is generated from the power supply voltage VCC or the like by the resistance voltage dividing circuit or the like, the fluctuation of the power supply voltage VCC or the change of the surrounding environment (for example, Therefore, it is possible to generate a stable reference voltage Vof that is not easily affected by a change in temperature or the like. Therefore, it is expected that the operation stability of the current detection circuit 23 and the current detection accuracy are improved.

≪実施の形態5≫
図7は、実施の形態5に係る電流検出回路の構成を示す図である。
同図に示される電流検出回路24は、オフセット調整用の基準電圧を生成するディジタル/アナログ変換回路を更に備える点において実施の形態3に係る電流検出回路22と相違し、それ以外の点については、実施の形態3に係る電流検出回路22と同様である。以下の説明においては、実施の形態3に係る電流検出回路22と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 5 >>
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the fifth embodiment.
The current detection circuit 24 shown in the figure is different from the current detection circuit 22 according to the third embodiment in that it further includes a digital / analog conversion circuit that generates a reference voltage for offset adjustment. This is the same as the current detection circuit 22 according to the third embodiment. In the following description, components common to the current detection circuit 22 according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7に示すように、電流検出回路24は、オフセット調整用の基準電圧Vofを生成するディジタル/アナログ変換回路(DAC)203と、一定の電圧VREGを生成するレギュレータ回路(REG)204とを更に備える。   As shown in FIG. 7, the current detection circuit 24 further includes a digital / analog conversion circuit (DAC) 203 that generates a reference voltage Vof for offset adjustment, and a regulator circuit (REG) 204 that generates a constant voltage VREG. Prepare.

DAC203は、入力された複数ビットのディジタル信号Dinに対してディジタル/アナログ変換処理を行うことにより、ディジタル信号Dinに応じたアナログの電圧信号を生成する回路である。DAC203によって生成された電圧信号は、オフセット調整用の基準電圧Vofとして抵抗Ropの他端に供給される。DAC203の電源としては、レギュレータ回路204によって生成された安定した電圧VREGを用いる。   The DAC 203 is a circuit that generates an analog voltage signal corresponding to the digital signal Din by performing digital / analog conversion processing on the input multi-bit digital signal Din. The voltage signal generated by the DAC 203 is supplied to the other end of the resistor Rop as a reference voltage Vof for offset adjustment. A stable voltage VREG generated by the regulator circuit 204 is used as the power source of the DAC 203.

DAC203およびレギュレータ回路204は、例えば、電流検出回路23における加減算回路部分とともに、HBTプロセスによって形成された半導体集積回路として実現してもよいし、公知のCMOSプロセス等によって形成し、電流検出回路23における加減算回路部分とは別個の半導体チップとして実現してもよい。   The DAC 203 and the regulator circuit 204 may be realized as, for example, a semiconductor integrated circuit formed by an HBT process together with an addition / subtraction circuit portion in the current detection circuit 23, or formed by a known CMOS process or the like, You may implement | achieve as a semiconductor chip separate from an addition / subtraction circuit part.

以上、実施の形態5に係る電流検出回路24によれば、実施の形態4に係る電流検出回路23と同様に、電源電圧VCCの変動や周辺環境の変化(例えば温度の変化等)の影響を受け難い安定した基準電圧Vofを生成することができるので、電流検出回路25の動作の安定性や電流検出精度の向上が期待できる。   As described above, according to the current detection circuit 24 according to the fifth embodiment, similarly to the current detection circuit 23 according to the fourth embodiment, the influence of fluctuations in the power supply voltage VCC and changes in the surrounding environment (for example, changes in temperature, etc.) are affected. Since it is possible to generate a stable reference voltage Vof that is difficult to receive, it is expected that the operation stability of the current detection circuit 25 and the current detection accuracy are improved.

また、DAC203の電源をレギュレータ回路204によって生成された電圧VREGとすることにより、DAC203の電源変動を抑えることができるので、DAC203によるディジタル/アナログ変換処理の精度の向上も期待できる。   In addition, since the power supply of the DAC 203 is set to the voltage VREG generated by the regulator circuit 204, fluctuations in the power supply of the DAC 203 can be suppressed, so that an improvement in the accuracy of digital / analog conversion processing by the DAC 203 can be expected.

≪実施の形態6≫
図8は、実施の形態6に係る電流検出回路の構成を示す図である。
同図に示される電流検出回路25は、オフセット調整用の基準電圧を入力するための抵抗Ron,Ropの抵抗値が可変である点において、実施の形態3に係る電流検出回路22と相違し、それ以外の点については、実施の形態3に係る電流検出回路22と同様である。以下の説明においては、実施の形態3に係る電流検出回路22と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 6 >>
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the current detection circuit according to the sixth embodiment.
The current detection circuit 25 shown in the figure is different from the current detection circuit 22 according to the third embodiment in that the resistance values of the resistors Ron and Rop for inputting the reference voltage for offset adjustment are variable. Other points are the same as those of the current detection circuit 22 according to the third embodiment. In the following description, components common to the current detection circuit 22 according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図8に示すように、電流検出回路25において、抵抗Ron,Ropとして可変抵抗を用いる。例えば、抵抗Ron,Ropを、複数の抵抗とスイッチ素子とを組み合わせた回路によって構成し、スイッチを切り替えることによって抵抗Ron,Ropの全体の抵抗値が変更できるようにすればよい。   As shown in FIG. 8, in the current detection circuit 25, variable resistors are used as the resistors Ron and Rop. For example, the resistors Ron and Rop may be configured by a circuit in which a plurality of resistors and switch elements are combined, and the entire resistance values of the resistors Ron and Rop can be changed by switching the switches.

なお、実施の形態3に係る電流検出回路22Aにおいても同様に、抵抗Ron、Rofを可変抵抗することができる。また、抵抗Rop(または抵抗Ron)に印加する基準電圧Vofとしては、実施の形態4、5で例示したように、レギュレータ回路202やDAC203等によって生成される安定した電圧を用いることができる。   Similarly, in the current detection circuit 22A according to the third embodiment, the resistors Ron and Rof can be variable. As the reference voltage Vof applied to the resistor Rop (or resistor Ron), as exemplified in the fourth and fifth embodiments, a stable voltage generated by the regulator circuit 202, the DAC 203, or the like can be used.

以上、実施の形態6に係る電流検出回路25によれば、抵抗Ron,Ropの抵抗値を調整することにより、TIA10に入力される電流の直流成分(入力直流電流Idc)に比例した電圧に加えるオフセット量を調整することができる。また、電流検出回路25によれば、印加するオフセット調整用の基準電圧Vofの値を調整することによってオフセット量を調整する場合に比べて、より広い範囲でオフセット量を任意に調整することができる。   As described above, according to the current detection circuit 25 according to the sixth embodiment, by adjusting the resistance values of the resistors Ron and Rop, a voltage proportional to the DC component (input DC current Idc) of the current input to the TIA 10 is applied. The offset amount can be adjusted. Further, according to the current detection circuit 25, the offset amount can be arbitrarily adjusted in a wider range as compared with the case where the offset amount is adjusted by adjusting the value of the offset adjustment reference voltage Vof to be applied. .

≪実施の形態7≫
図9は、実施の形態7に係る電流検出回路の構成を示す図である。
同図に示される電流検出回路26は、TIA10の入力電流の直流成分に対応する電圧に対してオフセット量を付加するか否かの切り替えを可能にする点において、実施の形態1に係る電流検出回路20と相違し、それ以外の点については、実施の形態1に係る電流検出回路20と同様である。以下の説明においては、実施の形態1に係る電流検出回路20と共通する構成要素については同一の符号を用いて表し、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 7 >>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the seventh embodiment.
The current detection circuit 26 shown in the figure is capable of switching whether or not to add an offset amount to the voltage corresponding to the DC component of the input current of the TIA 10, according to the first embodiment. Unlike the circuit 20, the other points are the same as those of the current detection circuit 20 according to the first embodiment. In the following description, components common to the current detection circuit 20 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

具合的に、電流検出回路26は、オフセット調整用の電圧を印加するための端子Pof1〜Pof4と、抵抗Ron_1、Ron_2、Rop_1、Rop_2と、スイッチSW1〜SW4とを更に有する。   Specifically, the current detection circuit 26 further includes terminals Pof1 to Pof4 for applying a voltage for offset adjustment, resistors Ron_1, Ron_2, Rop_1, Rop_2, and switches SW1 to SW4.

端子Pof1には、オフセット調整用の基準電圧Vofが供給される。端子Pof1とOPアンプ200の反転入力端子(−)との間には、抵抗Ron_1およびスイッチSW1が直列に接続されている。   A reference voltage Vof for offset adjustment is supplied to the terminal Pof1. A resistor Ron_1 and a switch SW1 are connected in series between the terminal Pof1 and the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200.

端子Pof2は、グラウンドラインGNDに接続されている。端子Pof2とOPアンプ200の反転入力端子(−)との間には、抵抗Ron_2およびスイッチSW2が直列に接続されている。   The terminal Pof2 is connected to the ground line GND. A resistor Ron_2 and a switch SW2 are connected in series between the terminal Pof2 and the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200.

端子Pof3には、オフセット調整用の基準電圧Vofが供給される。端子Pof3とOPアンプ200の非反転入力端子(+)との間には、抵抗Rop_1およびスイッチSW3が直列に接続されている。   A reference voltage Vof for offset adjustment is supplied to the terminal Pof3. A resistor Rop_1 and a switch SW3 are connected in series between the terminal Pof3 and the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200.

端子Pof4は、グラウンドラインGNDに接続されている。端子Pof4とOPアンプ200の非反転入力端子(+)との間には、抵抗Rop_2およびスイッチSW4が直列に接続されている。   The terminal Pof4 is connected to the ground line GND. A resistor Rop_2 and a switch SW4 are connected in series between the terminal Pof4 and the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200.

抵抗Rop_1、Ron_1に印加する基準電圧Vofとしては、実施の形態4、5で例示したように、レギュレータ回路202やDAC203等によって生成される安定した電圧を用いることができる。
また、抵抗Ron_1、Ron_2、Rop_1、Rop_2として、実施の形態2で例示した可変抵抗を用いてもよい。
As the reference voltage Vof applied to the resistors Rop_1 and Ron_1, as illustrated in the fourth and fifth embodiments, a stable voltage generated by the regulator circuit 202, the DAC 203, or the like can be used.
In addition, the variable resistors exemplified in Embodiment 2 may be used as the resistors Ron_1, Ron_2, Rop_1, and Rop_2.

実施の形態7に係る電流検出回路26によれば、各スイッチSW1〜SW4のオン・オフの組み合わせにより、検出対象であるTIA10の入力電流の直流成分に応じた電圧に対して、オフセット量((Rf/Rop)×Vof)を加算する場合、減算する場合、および付加しない場合の何れか一つを選択することができる。これによれば、例えば、半導体プロセスに起因する電流検出回路26の回路素子の製造バラつき等に応じて、オフセット量の付加の有無やオフセット量の調整を行うことができる。   According to the current detection circuit 26 according to the seventh embodiment, an offset amount ((() is obtained with respect to the voltage corresponding to the DC component of the input current of the TIA 10 to be detected by the combination of ON / OFF of the switches SW1 to SW4. Rf / Rop) × Vof) can be added, subtracted, or not added. According to this, for example, whether or not the offset amount is added and the offset amount can be adjusted according to the manufacturing variation of the circuit elements of the current detection circuit 26 caused by the semiconductor process.

≪実施の形態8≫
上記の実施の形態では、一般的なシングル入力/シングル出力型のTIAの入力電流の直流成分を検出する電流検出回路を例示したが、以下の実施の形態8乃至11では、上記TIAとは別の回路構成を有するTIAの入力電流の直流成分を検出するための電流検出回路をいくつか例示する。
<< Embodiment 8 >>
In the above embodiment, the current detection circuit that detects the direct current component of the input current of a general single input / single output type TIA is exemplified. However, in the following eighth to eleventh embodiments, it is different from the above TIA. Several current detection circuits for detecting the direct current component of the input current of the TIA having the circuit configuration are exemplified.

ここでは、実施の形態8に係る電流検出回路として、オフセット調整機能を有するTIAの入力電流の直流成分を検出するための電流検出回路を例示する。
図10は、オフセット調整機能を有するTIAを用いた増幅器を示す図である。
同図に示される増幅器40は、2つのオフセット調整機能を有するTIA11_1、11_2と、差動増幅回路(AMP)41と、バッファ回路42と、オフセット調整回路43とから構成されている。
Here, as a current detection circuit according to the eighth embodiment, a current detection circuit for detecting a DC component of an input current of a TIA having an offset adjustment function is illustrated.
FIG. 10 is a diagram illustrating an amplifier using a TIA having an offset adjustment function.
The amplifier 40 shown in the figure includes TIAs 11_1 and 11_2 having two offset adjustment functions, a differential amplifier circuit (AMP) 41, a buffer circuit 42, and an offset adjustment circuit 43.

TIA11_1は、一対の差動電流信号のうち、端子IN1に入力された一方の電流信号Iin1を電圧信号に変換する回路である。TIA11_2は、上記差動電流信号のうち、端子IN2に入力された他方の電流信号Iin2を電圧信号に変換する回路である。   The TIA11_1 is a circuit that converts one current signal Iin1 input to the terminal IN1 out of a pair of differential current signals into a voltage signal. The TIA11_2 is a circuit that converts the other current signal Iin2 input to the terminal IN2 out of the differential current signals into a voltage signal.

差動増幅回路41は、2つのTIA11_1、11_2から出力された電圧信号の差を増幅する回路である。バッファ回路42は、差動増幅回路41によって増幅された信号を出力する増幅器40の出力回路である。   The differential amplifier circuit 41 is a circuit that amplifies the difference between the voltage signals output from the two TIAs 11_1 and 11_2. The buffer circuit 42 is an output circuit of the amplifier 40 that outputs the signal amplified by the differential amplifier circuit 41.

オフセット調整回路(AOC:Auto Offset Control)43は、差動増幅回路41の出力電圧の差分を検出し、その差分に応じたオフセット調整用の信号Vxを生成して2つのTIA11_1、11_2の夫々フィードバックすることにより、製造バラつきや入力条件等に起因する2つのTIA11_1、11_2のオフセットをキャンセルする回路である。   An offset adjustment circuit (AOC: Auto Offset Control) 43 detects a difference between the output voltages of the differential amplifier circuit 41, generates an offset adjustment signal Vx according to the difference, and feeds back each of the two TIAs 11_1 and 11_2. By doing this, the circuit cancels the offset of the two TIAs 11_1 and 11_2 due to manufacturing variations, input conditions, and the like.

上記のTIA11_1、11_2の入力直流電流を検出するための電流検出回路を図11に示す。
同図には、2つのTIA11_1、TIA11_2のうち、TIA11_1の入力電流Iin1の直流成分を検出するための電流検出回路27が代表的に示されている。なお、TIA11_2とTIA11_2の回路構成は同様であり、入力電流Iin2の直流成分を検出するための電流検出回路も上記電流検出回路27と同様であるため、TIA11_2側の電流検出回路については、図示および詳細な説明を省略する。また、図11において、上述した他の実施の形態で示した回路と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
FIG. 11 shows a current detection circuit for detecting the input DC current of the TIAs 11_1 and 11_2.
In the figure, a current detection circuit 27 for detecting the direct current component of the input current Iin1 of the TIA11_1 is representatively shown out of the two TIA11_1 and TIA11_2. The circuit configurations of TIA11_2 and TIA11_2 are the same, and the current detection circuit for detecting the DC component of the input current Iin2 is also the same as the current detection circuit 27. Therefore, the current detection circuit on the TIA11_2 side is illustrated and Detailed description is omitted. In FIG. 11, the same components as those shown in the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図11に示されるように、TIA11_1は、定電流回路101の代わりに、定電流回路102を有する。具体的に、定電流回路102は、トランジスタQB1、QB2および抵抗R3、R3xから構成されている。   As illustrated in FIG. 11, the TIA 11_1 includes a constant current circuit 102 instead of the constant current circuit 101. Specifically, the constant current circuit 102 includes transistors QB1 and QB2 and resistors R3 and R3x.

トランジスタQB2のコレクタ電極は、入力端子INおよびトランジスタQB1のコレクタ電極に接続されている。また、トランジスタQB2のベース電極には、オフセット調整回路43からオフセット調整用の信号Vxが供給される。抵抗R3xは、一端がトランジスタQB2のエミッタ電極に接続され、他端がグラウンドラインGNDに接続されている。   The collector electrode of the transistor QB2 is connected to the input terminal IN and the collector electrode of the transistor QB1. An offset adjustment signal Vx is supplied from the offset adjustment circuit 43 to the base electrode of the transistor QB2. The resistor R3x has one end connected to the emitter electrode of the transistor QB2 and the other end connected to the ground line GND.

上記のようにトランジスタQB2および抵抗R3xを接続することにより、信号Vxによって電流I3xが変化する可変電流源が形成される。これにより、TIA11_1では、“Iin=I3+I3x−I2”となるので、TIA11_1に入力される電流Iin1の入力直流電流Idcは、式(13)で表すことができる。   By connecting the transistor QB2 and the resistor R3x as described above, a variable current source in which the current I3x changes according to the signal Vx is formed. Accordingly, in TIA11_1, “Iin = I3 + I3x−I2” is established, and therefore, the input DC current Idc of the current Iin1 input to the TIA11_1 can be expressed by Expression (13).

Figure 0006389144
Figure 0006389144

そこで、電流検出回路27では、実施の形態1に係る電流検出回路20の構成に加えて、抵抗R8および抵抗9を更に設ける。   Therefore, in the current detection circuit 27, in addition to the configuration of the current detection circuit 20 according to the first embodiment, a resistor R8 and a resistor 9 are further provided.

抵抗R8は、一端がOPアンプ200の反転入力端子(−)に接続され、他端がグラウンドラインGNDに接続される。抵抗R9は、一端がOPアンプ200の非反転入力端子(+)に接続され、他端には、抵抗R3xとトランジスタQB2のエミッタ電極とが接続されるノードの電圧Vbxが供給される。   The resistor R8 has one end connected to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200 and the other end connected to the ground line GND. One end of the resistor R9 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200, and the other end is supplied with a voltage Vbx of a node to which the resistor R3x and the emitter electrode of the transistor QB2 are connected.

上記のように、抵抗R2の両端の電圧(Vout,VCC)および抵抗R3の両端の電圧(Vb,GND)に加えて、抵抗R3xの両端の電圧、すなわち電圧Vbxおよびグラウンド電圧GNDを、加減算回路としての電流検出回路30に夫々入力することで、上記式(13)の“Vbx/R3x”に対応する成分(電流I3x)を算出することができる。   As described above, in addition to the voltage (Vout, VCC) at both ends of the resistor R2 and the voltage (Vb, GND) at both ends of the resistor R3, the voltage at both ends of the resistor R3x, that is, the voltage Vbx and the ground voltage GND are added and subtracted. As a result, the component (current I3x) corresponding to “Vbx / R3x” in the above equation (13) can be calculated.

以上、実施の形態8に係る電流検出回路27によれば、オフセット調整機能を有するTIA11_1、11_2に対しても、入力電流の直流成分を精度良く検出することができる。   As described above, according to the current detection circuit 27 according to the eighth embodiment, the DC component of the input current can be accurately detected even for the TIAs 11_1 and 11_2 having the offset adjustment function.

≪実施の形態9≫
図12は、実施の形態9に係る電流検出回路の構成を示す図である。
なお、図12において、上述した他の実施の形態で示した回路と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
同図に示されるTIA12は、バイアス電圧Vbias1およびバイアス電圧Vbias2によってTIAの利得を調整できるようにしたTIAである。
<< Embodiment 9 >>
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a current detection circuit according to the ninth embodiment.
In FIG. 12, the same components as those in the circuits described in the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The TIA 12 shown in the figure is a TIA in which the gain of the TIA can be adjusted by the bias voltage Vbias1 and the bias voltage Vbias2.

具体的に、TIA12は、トランジスタQBと抵抗R2xを更に備える。
トランジスタQBは、エミッタ電極が入力端子INおよびトランジスタQB1のエミッタ電極に接続され、ベース電極にバイアス電圧VbiasBが供給される。
Specifically, the TIA 12 further includes a transistor QB and a resistor R2x.
The transistor QB has an emitter electrode connected to the input terminal IN and the emitter electrode of the transistor QB1, and a bias voltage VbiasB is supplied to the base electrode.

抵抗R2xは、一端がトランジスタQBのコレクタ電極に接続され、他端がトランジスタQAのコレクタ電極と抵抗R2とが接続されるノードに接続される。   The resistor R2x has one end connected to the collector electrode of the transistor QB and the other end connected to a node where the collector electrode of the transistor QA and the resistor R2 are connected.

これにより、TIA12では、TIA10と同様に、“Iin=I3−I2”となる。したがって、電流検出回路28も、実施の形態1に係る電流検出回路20と同様の回路構成となる。すなわち、電流検出回路28において、抵抗R4の他端は、電源ラインVCCに接続され、抵抗R5の他端はグラウンドラインGNDに接続され、抵抗R6の他端には、抵抗R2と抵抗R2xとが接続されるノードの電圧が供給され、抵抗R7の他端には、トランジスタQB1のエミッタ電極と抵抗R2とが接続されるノードの電圧が供給される。   Thereby, in TIA12, it becomes "Iin = I3-I2" similarly to TIA10. Therefore, the current detection circuit 28 also has a circuit configuration similar to that of the current detection circuit 20 according to the first embodiment. That is, in the current detection circuit 28, the other end of the resistor R4 is connected to the power supply line VCC, the other end of the resistor R5 is connected to the ground line GND, and the other end of the resistor R6 includes a resistor R2 and a resistor R2x. The voltage of the node to be connected is supplied, and the voltage of the node to which the emitter electrode of the transistor QB1 and the resistor R2 are connected is supplied to the other end of the resistor R7.

以上、実施の形態9に係る電流検出回路28によれば、実施の形態1に係る電流検出回路20と同様に、入力電流の直流成分を検出することができる。   As described above, according to the current detection circuit 28 according to the ninth embodiment, the DC component of the input current can be detected in the same manner as the current detection circuit 20 according to the first embodiment.

≪実施の形態10≫
図13は、実施の形態10に係る電流検出回路の構成を示す図である。
なお、図13において、上述した他の実施の形態で示した回路と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 10 >>
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the current detection circuit according to the tenth embodiment.
In FIG. 13, the same components as those shown in the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

同図に示されるTIA13は、トランジスタQCと抵抗R2cを更に備える。
トランジスタQCは、エミッタ電極がトランジスタQB1のコレクタ電極に接続され、ベース電極にバイアス電圧VbiasCが供給される。抵抗R2cは、一端がトランジスタQCのコレクタ電極に接続され、他端が電源ラインVCCに接続される。
これにより、TIA13では、“Iin=I3−I2−Ic”となるので、TIA13に入力される電流Iinの入力直流電流Idcは、式(14)で表すことができる。
The TIA 13 shown in the figure further includes a transistor QC and a resistor R2c.
In the transistor QC, the emitter electrode is connected to the collector electrode of the transistor QB1, and the bias voltage VbiasC is supplied to the base electrode. The resistor R2c has one end connected to the collector electrode of the transistor QC and the other end connected to the power supply line VCC.
Thereby, in TIA13, since "Iin = I3-I2-Ic", input DC current Idc of current Iin input to TIA13 can be expressed by Expression (14).

Figure 0006389144
Figure 0006389144

そこで、電流検出回路29では、実施の形態1に係る電流検出回路20の構成に加えて、抵抗R8および抵抗9を更に設ける。   Therefore, in the current detection circuit 29, a resistor R8 and a resistor 9 are further provided in addition to the configuration of the current detection circuit 20 according to the first embodiment.

抵抗R8は、一端がOPアンプ200の反転入力端子(−)に接続され、他端が電源ラインVCCに接続される。抵抗R9は、一端がOPアンプ200の非反転入力端子(+)に接続され、他端には抵抗R2cとトランジスタQCのコレクタ電極とが接続される。   The resistor R8 has one end connected to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier 200 and the other end connected to the power supply line VCC. One end of the resistor R9 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier 200, and the other end is connected to the resistor R2c and the collector electrode of the transistor QC.

上記のように、抵抗R2の両端の電圧(Vout,VCC)および抵抗R3の両端の電圧(Vb,GND)に加えて、抵抗R2cの両端の電圧、すなわち電圧Vpkおよび電源電圧VCCを、加減算回路としての電流検出回路29に夫々入力することで、上記式(14)の“Vpk/R2c”および“VCC/R2c”に対応する成分(電流Ic)を算出することができる。   As described above, in addition to the voltage across the resistor R2 (Vout, VCC) and the voltage across the resistor R3 (Vb, GND), the voltage across the resistor R2c, that is, the voltage Vpk and the power supply voltage VCC are added and subtracted. As a result, the components (current Ic) corresponding to “Vpk / R2c” and “VCC / R2c” in the equation (14) can be calculated.

以上、実施の形態10に係る電流検出回路29によれば、TIA13に対しても、入力電流の直流成分を検出することができる。   As described above, according to the current detection circuit 29 according to the tenth embodiment, the DC component of the input current can be detected even for the TIA 13.

≪実施の形態11≫
図14は、実施の形態11に係る電流検出回路の構成を示す図である。
なお、図14において、上述した他の実施の形態で示した回路と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
同図に示されるTIA14は、TIA10よりも更に広い帯域を有するトランスインピーダンスアンプである。具体的に、TIA14は、抵抗R2と電源ラインVCCとの間に接続されたインダクタLを有している。
<< Embodiment 11 >>
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the current detection circuit according to the eleventh embodiment.
In FIG. 14, the same components as those shown in the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The TIA 14 shown in the figure is a transimpedance amplifier having a wider band than the TIA 10. Specifically, the TIA 14 has an inductor L connected between the resistor R2 and the power supply line VCC.

TIA14において、入力電流Iinは、TIA10と同様に“Iin=I3−I2”となる。
ここで、インダクタLにも抵抗成分が存在するが、設計段階においてその抵抗成分の値を精度良く求めることができないことから、電流検出回路30では、電流I2の成分を算出するために、抵抗R2の両端の電圧、すなわち電圧VCCLおよび電圧Voutを加減算回路としての電流検出回路30に入力する。具体的には、図14に示すように、抵抗R4の他端を、インダクタLと抵抗R2とが接続されるノードに接続し、抵抗R6の他端を、抵抗R2とトランジスタQAのコレクタ電極とが接続されるノードに接続する。これにより、インダクタLによらず、電流I2に対応する成分を算出することができる。
In the TIA 14, the input current Iin is “Iin = I3−I2” similarly to the TIA10.
Here, although there is a resistance component also in the inductor L, since the value of the resistance component cannot be accurately obtained at the design stage, the current detection circuit 30 uses the resistor R2 to calculate the component of the current I2. Are input to a current detection circuit 30 as an addition / subtraction circuit. Specifically, as shown in FIG. 14, the other end of the resistor R4 is connected to a node to which the inductor L and the resistor R2 are connected, and the other end of the resistor R6 is connected to the resistor R2 and the collector electrode of the transistor QA. Connect to the node to which is connected. Thereby, regardless of the inductor L, the component corresponding to the current I2 can be calculated.

以上、実施の形態11に係る電流検出回路30によれば、負荷としての抵抗R2にインダクタLが直列に接続される構成のTIA14に対しても、実施の形態1に係る電流検出回路20と同様に、入力電流の直流成分を検出することができる。   As described above, according to the current detection circuit 30 according to the eleventh embodiment, the TIA 14 having the configuration in which the inductor L is connected in series to the resistor R2 as the load is the same as the current detection circuit 20 according to the first embodiment. In addition, the DC component of the input current can be detected.

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the scope of the invention. Yes.

例えば、上記実施の形態では、TIA10〜14および電流検出回路20〜30を構成する各トランジスタ(Q1等)がHBTである場合を例示したが、これらのトランジスタの一部または全部を、例えば通常のNPNバイポーラトランジスタやMOS(metal−oxide−semiconductor)FETに代表されるN型電界効果トランジスタ等に置き換えてもよい。   For example, in the above embodiment, the case where each of the transistors (Q1 and the like) constituting the TIA 10 to 14 and the current detection circuits 20 to 30 is an HBT. An NPN bipolar transistor or an N-type field effect transistor typified by a MOS (metal-oxide-semiconductor) FET may be used.

また、各実施の形態において示した特徴的な構成は、その他の実施の形態において示した構成と適宜組み合わせることができる。例えば、実施の形態3乃至11に示した各電流検出回路22〜30に、実施の形態2で示したレベルシフト回路201を組み合わせてもよいし、実施の形態8乃至11に示した電流検出回路27〜30に、実施の形態3で示したオフセット調整用の抵抗Ron,Ropを組み合わせてもよい。   The characteristic structures shown in each embodiment can be combined with the structures shown in other embodiments as appropriate. For example, the level shift circuit 201 shown in the second embodiment may be combined with each of the current detection circuits 22 to 30 shown in the third to eleventh embodiments, or the current detection circuit shown in the eighth to eleventh embodiments. 27 to 30 may be combined with the resistors Ron and Rop for offset adjustment shown in the third embodiment.

また、上記実施の形態では、第1固定電位が電源電圧VCC、第2固定電位がグラウンド電圧である場合を一例として示したが、第1固定電位が第2固定電位よりも高ければよく、上記の組み合わせに限定されるものではない。例えば、第2固定電位が負電位(<0V)であってもよい。   In the above embodiment, the case where the first fixed potential is the power supply voltage VCC and the second fixed potential is the ground voltage has been described as an example. However, the first fixed potential only needs to be higher than the second fixed potential. It is not limited to the combination. For example, the second fixed potential may be a negative potential (<0V).

10,11,12,13,14…TIA、20〜30…電流検出回路、IN…入力端子,Pop,Pon,Pof1〜Pof2…端子、101,102…定電流回路、201…レベルシフト回路、202,204…レギュレータ回路、203…DAC、R2,R3,R4〜R4,Rf,Ron,Rop,Ron_1,Ron_2,Rop_1,Rop_2,R3x,R2b,R2c…抵抗、QA〜QC,QB1,QB2,QL1,QL2…トランジスタ、IL1,IL2…定電流源、L…インダクタ。   10, 11, 12, 13, 14 ... TIA, 20-30 ... current detection circuit, IN ... input terminal, Pop, Pon, Pof1 to Pof2 ... terminal, 101,102 ... constant current circuit, 201 ... level shift circuit, 202 , 204 ... regulator circuit, 203 ... DAC, R2, R3, R4 to R4, Rf, Ron, Rop, Ron_1, Ron_2, Rop_1, Rop_2, R3x, R2b, R2c ... resistors, QA to QC, QB1, QB2, QL1, QL2 ... transistor, IL1, IL2 ... constant current source, L ... inductor.

Claims (12)

制御電極が固定電位に接続された増幅用トランジスタの第1主電極側に入力された電流信号を電圧信号に変換して前記増幅用トランジスタの第2主電極側から出力するトランスインピーダンスアンプの前記電流信号の直流成分を検出するための電流検出回路であって、
差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の反転入力端子と前記差動増幅回路の出力端子との間に接続された帰還抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の前記反転入力端子に接続され、他端に前記トランスインピーダンスアンプに電力を供給する第1固定電位に基づく第1電圧が供給される第1抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の前記反転入力端子に接続され、他端に前記第1固定電位より低く、前記トランスインピーダンスアンプの動作の基準となる第2固定電位に基づく第2電圧が供給される第2抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の非反転入力端子に接続され、他端に前記増幅用トランジスタの前記第2主電極側に流れる電流に基づく第3電圧が供給される第3抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の前記非反転入力端子に接続され、他端に前記増幅用トランジスタの前記第1主電極側に流れる電流に基づく第4電圧が供給される第4抵抗とを有する
ことを特徴とする電流検出回路。
The current of the transimpedance amplifier that converts the current signal input to the first main electrode side of the amplifying transistor whose control electrode is connected to a fixed potential into a voltage signal and outputs the voltage signal from the second main electrode side of the amplifying transistor. A current detection circuit for detecting a DC component of a signal,
A differential amplifier circuit;
A feedback resistor connected between an inverting input terminal of the differential amplifier circuit and an output terminal of the differential amplifier circuit;
A first resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit and the other end supplied with a first voltage based on a first fixed potential for supplying power to the transimpedance amplifier;
One end is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit, and the other end is supplied with a second voltage that is lower than the first fixed potential and based on a second fixed potential serving as a reference for the operation of the transimpedance amplifier. A second resistor;
A third resistor having one end connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit and the other end supplied with a third voltage based on a current flowing to the second main electrode side of the amplifying transistor;
One end is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit, and the other end has a fourth resistor to which a fourth voltage based on a current flowing to the first main electrode side of the amplification transistor is supplied. A current detection circuit.
請求項1に記載の電流検出回路において、
前記増幅用トランジスタの前記第2主電極の電圧をレベルシフトして前記第3電圧として前記第3抵抗の他端に供給するとともに、前記第1固定電位の電圧をレベルシフトして前記第1電圧として前記第1抵抗の他端に供給するレベルシフト回路を更に有する
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 1,
The voltage of the second main electrode of the amplifying transistor is level-shifted and supplied as the third voltage to the other end of the third resistor, and the voltage of the first fixed potential is level-shifted and the first voltage A current detection circuit further comprising: a level shift circuit that supplies the other end of the first resistor.
請求項1または2に記載の電流検出回路において、
第1電圧入力端子および第2電圧入力端子と、
一端が前記第1電圧入力端子に接続され、他端が前記差動増幅回路の反転入力端子に接続される第5抵抗と、
一端が前記第2電圧入力端子に接続され、他端が前記差動増幅回路の非反転入力端子に接続される第6抵抗とを更に有する
ことを特徴とする電流検出回路。
In the current detection circuit according to claim 1 or 2,
A first voltage input terminal and a second voltage input terminal;
A fifth resistor having one end connected to the first voltage input terminal and the other end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit;
A current detection circuit, further comprising: a sixth resistor having one end connected to the second voltage input terminal and the other end connected to a non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit.
請求項3に記載の電流検出回路において、
基準電圧を生成するレギュレータ回路を更に有し、
前記レギュレータ回路によって生成された前記基準電圧が、前記第1電圧入力端子および前記第2電圧入力端子の一方に供給され、
前記第1電圧入力端子および前記第2電圧入力端子の他方に前記第2電圧が供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 3,
A regulator circuit for generating a reference voltage;
The reference voltage generated by the regulator circuit is supplied to one of the first voltage input terminal and the second voltage input terminal;
The current detection circuit, wherein the second voltage is supplied to the other of the first voltage input terminal and the second voltage input terminal.
請求項3に記載の電流検出回路において、
入力されたディジタル信号に応じた基準電圧を生成するディジタル/アナログ変換回路を更に有し、
前記ディジタル/アナログ変換回路によって生成された前記基準電圧が、前記第1電圧入力端子および前記第2電圧入力端子の一方に供給され、
前記第1電圧入力端子および前記第2電圧入力端子の他方に前記第2電圧が供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 3,
A digital / analog conversion circuit for generating a reference voltage corresponding to the input digital signal;
The reference voltage generated by the digital / analog conversion circuit is supplied to one of the first voltage input terminal and the second voltage input terminal;
The current detection circuit, wherein the second voltage is supplied to the other of the first voltage input terminal and the second voltage input terminal.
請求項3乃至5の何れか一項に記載の電流検出回路において、
前記第5抵抗および前記第6抵抗は、可変抵抗である
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to any one of claims 3 to 5,
The current detection circuit, wherein the fifth resistor and the sixth resistor are variable resistors.
請求項1または2に記載の電流検出回路において、
第1電圧入力端子、第2電圧入力端子、第3電圧入力端子、および第4電圧入力端子と、
前記第1電圧入力端子と前記反転入力端子との間に直列に接続された第5抵抗および第1スイッチと、
前記第2電圧入力端子と前記反転入力端子との間に直列に接続された第6抵抗および第2スイッチと、
前記第3電圧入力端子と前記非反転入力端子との間に直列に接続された第7抵抗および第3スイッチと、
前記第4電圧入力端子と前記非反転入力端子との間に直列に接続された第8抵抗および第4スイッチとを更に有する
ことを特徴とする電流検出回路。
In the current detection circuit according to claim 1 or 2,
A first voltage input terminal, a second voltage input terminal, a third voltage input terminal, and a fourth voltage input terminal;
A fifth resistor and a first switch connected in series between the first voltage input terminal and the inverting input terminal;
A sixth resistor and a second switch connected in series between the second voltage input terminal and the inverting input terminal;
A seventh resistor and a third switch connected in series between the third voltage input terminal and the non-inverting input terminal;
The current detection circuit further comprising: an eighth resistor and a fourth switch connected in series between the fourth voltage input terminal and the non-inverting input terminal.
請求項1乃至7の何れか一項に記載の電流検出回路において、
前記トランスインピーダンスアンプは、
制御電極に第1バイアス電圧が供給される、前記増幅用トランジスタとしての第1トランジスタと、
前記第1トランジスタの第2主電極と前記第1固定電位との間に接続された負荷抵抗と、
前記第1トランジスタの第1主電極に接続された入力端子と、
制御電極に第2バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極および前記入力端子に接続された第2トランジスタと、
前記第2トランジスタの第1主電極と前記第2固定電位との間に接続されたバイアス抵抗とを有し、
前記第1トランジスタの第2主電極と前記負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第3電圧として前記第3抵抗の他端に供給され、
前記第2トランジスタの第1主電極と前記バイアス抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第4電圧として前記第4抵抗の他端に供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
In the current detection circuit according to any one of claims 1 to 7,
The transimpedance amplifier is
A first transistor as the amplifying transistor, wherein a first bias voltage is supplied to the control electrode;
A load resistor connected between the second main electrode of the first transistor and the first fixed potential;
An input terminal connected to a first main electrode of the first transistor;
A second transistor in which a second bias voltage is supplied to the control electrode, and a second main electrode is connected to the first main electrode and the input terminal of the first transistor;
A bias resistor connected between the first main electrode of the second transistor and the second fixed potential;
A voltage at a node to which the second main electrode of the first transistor and the load resistor are connected is supplied to the other end of the third resistor as the third voltage;
The voltage of a node to which the first main electrode of the second transistor and the bias resistor are connected is supplied to the other end of the fourth resistor as the fourth voltage.
請求項1に記載の電流検出回路において、
一端が前記差動増幅回路の反転入力端子に接続される第5抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の非反転入力端子に接続される第6抵抗とを更に有し、
前記トランスインピーダンスアンプは、
制御電極に第1バイアス電圧が供給される前記増幅用トランジスタとしての第1トランジスタと、
前記第1トランジスタの第2主電極と前記第1固定電位との間に接続された負荷抵抗と、
前記第1トランジスタの第1主電極に接続された入力端子と、
制御電極に第2バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記入力端子に接続された第2トランジスタと、
制御電極にオフセット調整用の信号が供給され、第2主電極が前記入力端子に接続された第3トランジスタと、
前記第2トランジスタの第1主電極と前記第2固定電位との間に接続された第1バイアス抵抗と、
前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2固定電位との間に接続された第2バイアス抵抗とを有し、
前記第1トランジスタの第2主電極と前記第1負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第3電圧として前記第3抵抗の他端に供給され、
前記第2トランジスタの第1主電極と前記第1バイアス抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第4電圧として前記第4抵抗の他端に供給され、
前記第2電圧が、前記第5抵抗の他端に供給され、
前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2バイアス抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第6抵抗の他端に供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 1,
A fifth resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit;
A sixth resistor having one end connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit;
The transimpedance amplifier is
A first transistor as the amplifying transistor in which a first bias voltage is supplied to the control electrode;
A load resistor connected between the second main electrode of the first transistor and the first fixed potential;
An input terminal connected to a first main electrode of the first transistor;
A second transistor in which a second bias voltage is supplied to the control electrode and a second main electrode is connected to the input terminal;
A third transistor in which a signal for offset adjustment is supplied to the control electrode, and a second main electrode is connected to the input terminal;
A first bias resistor connected between the first main electrode of the second transistor and the second fixed potential;
A second bias resistor connected between the first main electrode of the third transistor and the second fixed potential;
A voltage at a node to which the second main electrode of the first transistor and the first load resistor are connected is supplied to the other end of the third resistor as the third voltage;
A voltage at a node to which the first main electrode of the second transistor and the first bias resistor are connected is supplied to the other end of the fourth resistor as the fourth voltage;
The second voltage is supplied to the other end of the fifth resistor;
The voltage of a node to which the first main electrode of the third transistor and the second bias resistor are connected is supplied to the other end of the sixth resistor.
請求項1に記載の電流検出回路において、
前記トランスインピーダンスアンプは、
制御電極に第1バイアス電圧が供給される前記増幅トランジスタとしての第1トランジスタと、
制御電極に第2バイアス電圧が供給され、第1主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に接続された、前記増幅用トランジスタとしての第2トランジスタと、
一端が前記第1固定電位に接続され、他端が前記第1トランジスタの第1主電極に接続された第1負荷抵抗と、
前記第1負荷抵抗の他端と前記第2トランジスタの第2主電極との間に接続された第2負荷抵抗と、
前記第1トランジスタの第1主電極および前記第2トランジスタの第1主電極に接続された入力端子と、
制御電極に第3バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記入力端子に接続された第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2固定電位との間に接続されたバイアス抵抗とを有し、
前記第1負荷抵抗と前記第2負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第3電圧として前記第3抵抗の他端に供給され、
前記第3トランジスタの第1主電極と前記バイアス抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第4電圧として前記第4抵抗の他端に供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 1,
The transimpedance amplifier is
A first transistor as the amplification transistor in which a first bias voltage is supplied to the control electrode;
A second transistor as the amplifying transistor, wherein a second bias voltage is supplied to the control electrode, and the first main electrode is connected to the first main electrode of the first transistor;
A first load resistor having one end connected to the first fixed potential and the other end connected to the first main electrode of the first transistor;
A second load resistor connected between the other end of the first load resistor and a second main electrode of the second transistor;
An input terminal connected to the first main electrode of the first transistor and the first main electrode of the second transistor;
A third transistor in which a third bias voltage is supplied to the control electrode and a second main electrode is connected to the input terminal;
A bias resistor connected between the first main electrode of the third transistor and the second fixed potential;
A voltage at a node to which the first load resistor and the second load resistor are connected is supplied to the other end of the third resistor as the third voltage;
The voltage of a node to which the first main electrode of the third transistor and the bias resistor are connected is supplied to the other end of the fourth resistor as the fourth voltage.
請求項1に記載の電流検出回路において、
一端が前記差動増幅回路の反転入力端子に接続される第5抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の非反転入力端子に接続される第6抵抗とを更に有し、
前記トランスインピーダンスアンプは、
一端が前記第1固定電位に接続される第1負荷抵抗と、
一端が前記第1固定電位に接続される第2負荷抵抗と、
制御電極に第1バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記第1負荷抵抗の他端に接続された前記増幅トランジスタとしての第1トランジスタと、
制御電極に第2バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記第2負荷抵抗の他端に接続され、第1主電極が前記第1トランジスタの第2主電極に接続された第2トランジスタと、
前記第1トランジスタの第1主電極に接続された入力端子と、
制御電極に第3バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記入力端子および前記第1トランジスタの第1主電極に接続された第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2固定電位との間に接続されたバイアス抵抗とを有し、
前記第1トランジスタの第2主電極と前記第1負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第3電圧として前記第3抵抗の他端に供給され、
前記第3トランジスタの第1主電極と前記バイアス抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第4電圧として前記第4抵抗の他端に供給され、
前記第1電圧が前記第5抵抗の他端に供給され、
前記第2トランジスタの第2主電極と前記第2負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第6抵抗の他端に供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 1,
A fifth resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit;
A sixth resistor having one end connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit;
The transimpedance amplifier is
A first load resistor having one end connected to the first fixed potential;
A second load resistor having one end connected to the first fixed potential;
A first transistor as the amplification transistor in which a first bias voltage is supplied to the control electrode and a second main electrode is connected to the other end of the first load resistor;
A second transistor in which a second bias voltage is supplied to the control electrode, a second main electrode is connected to the other end of the second load resistor, and a first main electrode is connected to the second main electrode of the first transistor; ,
An input terminal connected to a first main electrode of the first transistor;
A third transistor in which a third bias voltage is supplied to the control electrode and a second main electrode is connected to the input terminal and the first main electrode of the first transistor;
A bias resistor connected between the first main electrode of the third transistor and the second fixed potential;
A voltage at a node to which the second main electrode of the first transistor and the first load resistor are connected is supplied to the other end of the third resistor as the third voltage;
A voltage at a node to which the first main electrode of the third transistor and the bias resistor are connected is supplied to the other end of the fourth resistor as the fourth voltage;
The first voltage is supplied to the other end of the fifth resistor;
A current detection circuit , wherein a voltage of a node to which the second main electrode of the second transistor is connected to the second load resistor is supplied to the other end of the sixth resistor.
請求項1に記載の電流検出回路において、
前記トランスインピーダンスアンプは、
制御電極に第1バイアス電圧が供給される第1トランジスタと、
一端が前記第1トランジスタの第2主電極に接続された負荷抵抗と、
一端が前記第1固定電位に接続され、他端が前記第2負荷抵抗の他端に接続されたインダクタと、
前記第1トランジスタの第1主電極に接続された入力端子と、
制御電極に第2バイアス電圧が供給され、第2主電極が前記入力端子に接続された第2トランジスタと、
前記第2トランジスタの第1主電極と前記第2固定電位との間に接続されたバイアス抵抗とを有し、
前記インダクタと前記負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第1電圧として前記第1抵抗の他端に供給され、
前記第1トランジスタの第2主電極と前記負荷抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第3電圧として前記第3抵抗の他端に供給され、
前記第2トランジスタの第1主電極と前記バイアス抵抗とが接続されるノードの電圧が、前記第4電圧として前記第4抵抗の他端に供給される
ことを特徴とする電流検出回路。
The current detection circuit according to claim 1,
The transimpedance amplifier is
A first transistor in which a first bias voltage is supplied to the control electrode;
A load resistor having one end connected to the second main electrode of the first transistor;
An inductor having one end connected to the first fixed potential and the other end connected to the other end of the second load resistor;
An input terminal connected to a first main electrode of the first transistor;
A second transistor in which a second bias voltage is supplied to the control electrode and a second main electrode is connected to the input terminal;
A bias resistor connected between the first main electrode of the second transistor and the second fixed potential;
A voltage of a node to which the inductor and the load resistor are connected is supplied to the other end of the first resistor as the first voltage,
A voltage at a node to which the second main electrode of the first transistor and the load resistor are connected is supplied to the other end of the third resistor as the third voltage;
The voltage of a node to which the first main electrode of the second transistor and the bias resistor are connected is supplied to the other end of the fourth resistor as the fourth voltage.
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