JPH05250055A - 電圧電流変換回路 - Google Patents

電圧電流変換回路

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JPH05250055A
JPH05250055A JP5116492A JP5116492A JPH05250055A JP H05250055 A JPH05250055 A JP H05250055A JP 5116492 A JP5116492 A JP 5116492A JP 5116492 A JP5116492 A JP 5116492A JP H05250055 A JPH05250055 A JP H05250055A
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Kazuhiro Sugano
一博 菅野
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 入力電圧の全レベル範囲に亘り、電圧電流変
換ゲインが一定に保持される電圧電流変換回路を提供す
る。 【構成】 本発明は、コレクタが電流出力端子に接続さ
れ、ベースが電圧入力端子に接続されるPNPトランジ
スタ1と、エミッタが抵抗2を介してPNPトランジス
タ1のエミッタに接続され、ベースの電位が、ダイオー
ド7および8を介して、接地電位から当該ダイオードの
順方向電圧相当分だけシフトされた電圧にクランプされ
るNPNトランジスタ3と、入力端がNPNトランジス
タ3のコレクタに接続され、出力端がNPNトランジス
タ3のベースに接続されて、NPNトランジスタ3に流
れる出力電流に等しい電流を出力電流としてダイオード
7および8に供給するカレントミラー回路6とを備えて
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電圧電流変換回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の電圧電流変換回路は、一般に入力
電圧に対して比例関係にある大きさの電流を、所定の負
荷に供給する用途として利用されている。図3は、従来
の良く知られている電圧電流変換回路の回路図である
が、図3に示されるように、当該電圧電流変換回路は、
供給される電源電圧Vcc、入力端子55および出力端子
56に対応して、PNPトランジスタ18と、抵抗19
と、NPNトランジスタ20と、ダイオード22および
23と、定電流源21とを備えて構成されている。
【0003】図3において、NPNトランジスタ20の
コレクタは電源電圧Vccに接続されており、ベースは、
ダイオード22および23により、接地電位レベルより
も当該二つのダイオードの順方向電圧分だけシフトされ
た電圧レベルにクランプされている。また、PNPトラ
ンジスタ18のベースには入力端子55を介して入力電
圧Vi が供給され、エミッタとNPNトランジスタ20
のエミッタとの間には抵抗19(抵抗値R)が接続され
ており、ダイオード22および23は定電流源21(電
流値I)によりバイアスされている。
【0004】今、PNPトランジスタ18およびNPN
トランジスタ20の電流増幅率βが十分に大きく、また
ベース・エミッタ間電圧VBEと、ダイオード22および
23の順方向電圧VDfが等しいものとすれば、即ち、┃
BE┃=VDfである場合においては、入力端子55の入
力電圧Vi および出力端子56における出力電流I
oと、抵抗19の抵抗値Rとの間には次式の関係が成立
つ。
【0005】 Io =(Vi +2VDf−2┃VBE┃)/R =Vi /R ……………………………(1) 即ち、出力電流としては、入力電圧Vi に比例した電流
値Io が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電圧電
流変換回路においては、PNPトランジスタ18および
NPNトランジスタ20におけるベース・エミッタ間電
圧VBEと、ダイオード22および23の順方向電圧VDf
が等しいものとして設定されているが、実際にはこれら
の電圧値は完全に等しいわけではなく、一般的には、そ
れぞれ次式により与えられる。
【0007】 ┃VBE┃=A・ln(Io /Is )……………………(2) VDf=A・ln(I/Is )……………………………(3) 上式において、Is はPNPトランジスタ18、NPN
トランジスタ21、ダイオード22および23の飽和電
流値を示しており、またAは、kT/qにより表わされ
る定数値を示している。云うまでもなく、kはポルツマ
ン常数であり、Tは絶対温度、qは電子の電荷である。
【0008】従って、(2) 式および(3) 式より明らかな
ように、Io =Iである場合を除いては┃VBE┃≠VDf
であり、VBEとVDfの不一致により、図3に示される従
来の電圧電流変換回路においては、Io =Vi /Rの関
係が成立たず、入力電圧Viに比例した出力電流が得ら
れない。この場合の入力電圧Vi と出力電流Io との関
係は、上記の(1) 式、(2) 式および(3) 式より次式によ
り与えられる。
【0009】 Io =〔Vi +2A・ln(I/Io )〕/R………(4) 図4に示されるのは、本発明ならびに従来例の電圧電流
変換回路における電圧電流変換特性を示すグラフであ
る。図4において、横軸は入力電圧Vi (V:ボルト)
を示し、縦軸は出力電流Io (mA:ミリ・アンペア)
を示しており、破線102により示されるのが従来例の
特性である。明らかに、入力電圧Vi の入力レベルに対
応して電圧電流変換ゲインが変動しており、直線性にお
いて良好の特性が得られていない。
【0010】即ち、従来の電圧電流変換回路において
は、良好の電圧電流変換特性が得られないという欠点が
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧電流変換回
路は、コレクタが電流出力端子に接続され、ベースが電
圧入力端子に接続される第1のPNPトランジスタと、
エミッタが所定の抵抗を介して前記第1のPNPトラン
ジスタのエミッタに接続され、ベースの電位が、当該ベ
ースにカソードが接続されるダイオードを介して、接地
電位から当該ダイオードの順方向電圧相当分だけシフト
された電圧によりクランプされる第1のNPNトランジ
スタと、入力端が前記第1のNPNトランジスタのコレ
クタに接続され、出力端が前記第1のNPNトランジス
タのベースに接続されて、前記第1のNPNトランジス
タに流れる出力電流に等しい電流値の電流を出力電流と
して前記ダイオードに供給するカレントミラー回路と、
を備えて構成される。
【0012】なお、前記カレントミラー回路は、コレク
タおよびベースが前記第1のNPNトランジスタのコレ
クタに共通接続され、エミッタが電源電圧に接続される
第2のPNPトランジスタと、コレクタが前記第1のN
PNトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第
2のPNPトランジスタのベースに接続されて、エミッ
タが前記電源電圧に接続される第3のPNPトランジス
タと、により構成してもよく、また、前記カレントミラ
ー回路を、コレクタが前記第1のNPNトランジスタの
コレクタに接続され、エミッタが電源電圧に接続される
第2のPNPトランジスタと、コレクタが前記第1のN
PNトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第
1のNPNトランジスタのコレクタに接続されて、エミ
ッタが前記第2のPNPトランジスタのベースに接続さ
れる第3のPNPトランジスタと、コレクタおよびベー
スが前記第2のPNPトランジスタのベースに共通接続
され、エミッタが前記電源電圧に接続される第4のPN
Pトランジスタと、により構成してもよい。
【0013】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0014】図1は本発明の第1の実施例を示すブロッ
ク図である。図1に示されるように、本実施例は、供給
される電源電圧Vcc、入力端子51および出力端子52
に対応して、PNPトランジスタ1と、抵抗2と、NP
Nトランジスタ3と、PNPトランジスタ4および5を
含むカレントミラー回路6と、ダイオード7および8と
を備えて構成されている。
【0015】図1において、NPNトランジスタ3のベ
ースは、ダイオード7および8により、接地電位レベル
よりも当該二つのダイオードの順方向電圧分だけシフト
された電圧レベルにクランプされている。また、PNP
トランジスタ1のベースには入力端子51を介して入力
電圧Vi が供給され、エミッタとNPNトランジスタ3
のエミッタとの間には抵抗2(抵抗値R)が接続されて
おり、これらの接続関係および動作については、前述の
従来例の場合と同様である。本実施例の従来例と異なる
点は、NPNトランジスタ3のコレクタがカレントミラ
ー回路6の出力端を形成するPNPトランジスタのコレ
クタに接続されており、また、ダイオード8のカソード
がカレントミラー回路の出力端であるPNPトランジス
タ5のコレクタに接続されていることである。
【0016】図1において、出力端子52を介して出力
される出力電流Io は、PNPトランジスタ1のコレク
タ電流Ic1そのものであり(Io =Ic1)、カレントミ
ラー回路6の機能を介して、クランプ用のダイオード7
および8は、NPNトランジスタ3のコレクタ電流と電
流値が全く等しい電流によりバイアスされるために、前
述の(4) 式に対応して、全ての入力電圧レベル範囲にお
いて、次式が成立つ。
【0017】 Io =〔Vi +2A・ln(Io /Ic1)〕/R =Vi /R ……………………………………………(5) 図4において、実線101により示されるのが、本実施
例における電圧電流変換特性であるが、明らかに、入力
電圧、即ち出力電流の値の如何に関せず電圧電流変換ゲ
インが一定(1/R)であることが分かる。
【0018】次に、図2は本発明の第2の実施例を示す
回路図である。図2に示されるように、本実施例は、供
給される電源電圧Vcc、入力端子53および出力端子5
4に対応して、PNPトランジスタ9と、抵抗10と、
PNPトランジスタ12、13および14を含むカレン
トミラー回路15と、ダイード16および17とを備え
て構成されている。
【0019】本実施例においては、カレントミラー回路
15として、ウィルソン型のカレントミラー回路が用い
られており、カレントミラー回路15を形成するPNP
トランジスタ12、13および14における電流増幅率
βの変動によるミラー係数の変動を小さくするところに
特徴があり、これにより、当該電流増幅率が変動して
も、それによる電圧電流変換ゲインに対する影響が軽微
に抑制されるという利点がある。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クラン
プ用ダイオードに対するバイアスを、出力電流に等しい
電流値の電流によりバイアスするように作用するカレン
トミラー回路を設けることにより、入力電圧の全レベル
範囲において、電圧電流変換ゲインを一定に保持するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図3】従来例を示す回路図である。
【図4】本発明および従来例の電圧電流変換回路の電圧
電流変換特性を示す図である。
【符号の説明】
1、4、5、9、12〜14、18 PNPトランジ
スタ 2、10、19 抵抗 3、11、20 NPNトランジスタ 6、15 カレントミラー回路 7、8、16、17、22、23 ダイオード 21 定電流源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタが電流出力端子に接続され、ベ
    ースが電圧入力端子に接続される第1のPNPトランジ
    スタと、 エミッタが所定の抵抗を介して前記第1のPNPトラン
    ジスタのエミッタに接続され、ベースの電位が、当該ベ
    ースにカソードが接続されるダイオードを介して、接地
    電位から当該ダイオードの順方向電圧相当分だけシフト
    された電圧によりクランプされる第1のNPNトランジ
    スタと、 入力端が前記第1のNPNトランジスタのコレクタに接
    続され、出力端が前記第1のNPNトランジスタのベー
    スに接続されて、前記第1のNPNトランジスタに流れ
    る出力電流に等しい電流値の電流を出力電流として前記
    ダイオードに供給するカレントミラー回路と、 を備えることを特徴とする電圧電流変換回路
  2. 【請求項2】 前記カレントミラー回路が、 コレクタおよびベースが前記第1のNPNトランジスタ
    のコレクタに共通接続され、エミッタが電源電圧に接続
    される第2のPNPトランジスタと、 コレクタが前記第1のNPNトランジスタのベースに接
    続され、ベースが前記第2のPNPトランジスタのベー
    スに接続されて、エミッタが前記電源電圧に接続される
    第3のPNPトランジスタと、 により構成される請求項1記載の電圧電流変換回路。
  3. 【請求項3】 前記カレントミラー回路が、 コレクタが前記第1のNPNトランジスタのコレクタに
    接続され、エミッタが電源電圧に接続される第2のPN
    Pトランジスタと、 コレクタが前記第1のNPNトランジスタのベースに接
    続され、ベースが前記第1のNPNトランジスタのコレ
    クタに接続されて、エミッタが前記第2のPNPトラン
    ジスタのベースに接続される第3のPNPトランジスタ
    と、 コレクタおよびベースが前記第2のPNPトランジスタ
    のベースに共通接続され、エミッタが前記電源電圧に接
    続される第4のPNPトランジスタと、 により構成される請求項1記載の電圧電流変換回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6323630B1 (en) 1997-07-29 2001-11-27 Hironori Banba Reference voltage generation circuit and reference current generation circuit
WO2005022283A1 (en) * 2003-08-29 2005-03-10 Ricoh Company, Ltd. A constant-voltage circuit
CN100432885C (zh) * 2003-08-29 2008-11-12 株式会社理光 恒压电路

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