JPH06260853A - 電圧電流変換回路 - Google Patents

電圧電流変換回路

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JPH06260853A
JPH06260853A JP5067371A JP6737193A JPH06260853A JP H06260853 A JPH06260853 A JP H06260853A JP 5067371 A JP5067371 A JP 5067371A JP 6737193 A JP6737193 A JP 6737193A JP H06260853 A JPH06260853 A JP H06260853A
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JP
Japan
Prior art keywords
current
transistor
current mirror
voltage
input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5067371A
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English (en)
Inventor
Akihiko Satokata
昭彦 里方
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模が小さく集積化に適し、広い入力電
圧範囲に亘り変換精度が高く、且つ電流の流し出し及び
吸い込みの両方に対応できる電圧電流変換回路を提供す
る。 【構成】 エミッタを第1の抵抗2を介して入力電圧源
3に接続し、コレクタとベースを共通に接続した第1の
トランジスタ1と、入力端を第2の抵抗4を介して第1
のトランジスタのコレクタ及びベースに接続した第1の
カレントミラー5と、入力端を前記第1のカレントミラ
ー5の出力端と接続し、出力端を前記第1のトランジス
タ1のコレクタとベースに接続した、前記第1のカレン
トミラー5と反対の極性をもつ第2のカレントミラー6
とからなり、第1又は第2のカレントミラーより出力電
流を得るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力された電圧に比
例した電流を発生する電圧電流変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、入力される電圧を電流に変換す
る、いわゆる電圧電流変換回路としては、種々の構成の
ものが知られているが、その代表的な構成例を図4に示
す。この電圧電流変換回路は、オペアンプ101 と、該オ
ペアンプ101 の出力端にベースを接続したトランジスタ
102 と、一端をGNDに接続し、他端をトランジスタ10
2のエミッタとオペアンプ101 の反転入力端に接続した
抵抗103 とで構成され、入力電圧VINはオペアンプ101
の非反転入力端104 に印加され、出力電流はトランジス
タ102 のコレクタより取り出されるようになっている。
更に、通常、トランジスタ102 から出力された電流は、
トランジスタ105 及びトランジスタ106 とで構成される
カレントミラーで折り返され、トランジスタ106 のコレ
クタに接続された出力端子107 に出力されるように構成
されている。
【0003】次に、このように構成された電圧電流変換
回路の動作について説明する。オペアンプ101 の非反転
入力端104 に入力された電圧VINは、オペアンプの特性
により、反転入力端にも現れる。したがって抵抗103 に
は、該抵抗103 の抵抗値をRとすると、次式(1)で表
される電流IR が流れる。 IR =VIN/R ・・・・・(1) ここで、オペアンプ101 の入力バイアス電流が抵抗103
に流れる上記電流IRに対して無視できるほど小さく、
各トランジスタの電流増幅率が十分に大きければ、カレ
ントミラーの出力端子107 にも上記電流IR とほぼ同じ
出力電流IOUTが現れる。
【0004】この電圧電流変換回路の特長は、オペアン
プを使っているため変換の精度が高いということであ
る。しかしながら、集積化を想定した場合、オペアンプ
を構成するためには、ある程度まとまった数の素子が必
要となり、回路規模が大きくなるという欠点がある。
【0005】この欠点を解決する電圧電流変換回路とし
て、図5に示す構成のものが知られている。この回路に
おけるトランジスタ102 ,105 ,106 及び抵抗103 の接
続関係は図4に示したものと同一であり、異なる点は、
トランジスタ102 のベースに、ダイオード接続されたト
ランジスタ108 と定電流源109 を接続した点で、入力電
圧VINはトランジスタ108 のエミッタに接続された入力
端子110 に入力されるように構成する。そして、トラン
ジスタ102 と108 とを同一特性のトランジスタで構成
し、定電流源109 の電流値を抵抗103 に流れる電流と同
じにすることにより、出力電流IOUT を入力電圧VIN
ほぼ比例したものに設定できるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図5に
示した電圧電流変換回路は、オペアンプを用いず回路規
模が小さいにも拘らず、ある程度高精度の変換ができる
が、入力電圧が変化する場合には精度が損なわれるとい
う欠点がある。すなわち、入力電圧VINが変化すると抵
抗103 に流れる電流も変化するが、定電流源109 の電流
値は一定であるため、トランジスタ102 とトランジスタ
108 のVBEに差が現れる。
【0007】また図4及び図5に示した電圧電流変換回
路は、いずれも電流を流し出す方向の出力には対応でき
るが、吸い込む方向に対応させる場合には、更に余分な
回路を必要とする。勿論いずれの回路も、トランジスタ
102 のコレクタを電流出力端とすれば、吸い込む方向へ
の対応も可能であるが、いずれの回路もダイナミックレ
ンジが入力電圧に依存するため、あまり実用的でない。
【0008】本発明は、従来の電圧電流変換回路におけ
る上記問題点を解消するためになされたもので、回路規
模が小さく集積化に適し、広い入力電圧範囲に亘り変換
精度が高く、且つ電流の流し出し及び吸い込みの両方に
対応できる電圧電流変換回路を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、電圧電流変換回路を、図1の概
念図に示すように、エミッタを第1の抵抗2を介して入
力電圧源3に接続し、コレクタとベースを共通に接続し
た第1のトランジスタ1と、入力端を第2の抵抗4を介
して前記第1のトランジスタ1のコレクタ及びベースと
接続した第1のカレントミラー5と、入力端を前記第1
のカレントミラー5の出力端と接続し出力端を前記第1
のトランジスタ1のコレクタとベースに接続した、前記
第1のカレントミラー5と反対の極性をもつ第2のカレ
ントミラー6とを有し、前記第1のカレントミラー5の
入力側の構成を、前記第1のトランジスタ1と第1の抵
抗2の直列回路と同一構成とすると共に、前記第1のカ
レントミラー5の入力電流と第2のカレントミラー6の
出力電流の比を2とし、前記第1又は第2のカレントミ
ラー5又は6より出力電流を得るように構成するもので
ある。
【0010】このように、第1のカレントミラー5の入
力側の構成を第1のトランジスタ1と第1の抵抗2の直
列回路と同一構成とすると共に、第1のカレントミラー
5の入力電流と第2のカレントミラー6の出力電流との
比を2とすることにより、第1のトランジスタ1に流れ
る電流と第1のカレントミラー5に流れる電流とが等し
くなり、これにより第2の抵抗4の両端にかかる電圧は
入力電圧源3の値と等しくなり、結局第1のカレントミ
ラー5に流れ込む電流は、入力電圧を第2の抵抗4の抵
抗値で除算した値となる。また変換された出力電流は、
第1及び第2のカレントミラー5,6のいずれからも取
り出すことができるため、流し出し及び吸い込みのいず
れにも対応することができる。
【0011】
【実施例】次に実施例について説明する。図2は、本発
明に係る電圧電流変換回路の第1実施例を示す回路構成
図である。この実施例は、図1の概念図に示したものと
同様に、コレクタとベースを共通に接続したトランジス
タQ1のエミッタに、第1の抵抗R1を介して入力電圧
源3が接続されている。そして、互いにベースを共通に
接続したNPN型トランジスタQ2,Q3,Q4及び該
トランジスタQ2,Q3,Q4の各エミッタにそれぞれ
接続された抵抗R3,R4,R5とで、NPN型の第1
のカレントミラー5を構成し、前記第1のトランジスタ
Q1のコレクタとベースは、第2の抵抗R2を介して前
記第1のカレントミラー5を構成しているトランジスタ
Q2のコレクタ及びベースに接続されており、また前記
第1のカレントミラー5を構成しているトランジスタQ
4のコレクタに出力端子11が接続されている。
【0012】また、互いにベースを共通に接続したPN
P型トランジスタQ5,Q6,Q7及び各トランジスタ
Q5,Q6,Q7のエミッタに接続した抵抗R6,R
7,R8とでPNP型の第2のカレントミラー6を構成
し、前記第1のトランジスタQ1のコレクタとベース
に、前記第2のカレントミラー6を構成しているトラン
ジスタQ5のコレクタを接続し、また第2のカレントミ
ラー6を構成しているトランジスタQ6のコレクタとベ
ースを第1のカレントミラー5を構成しているトランジ
スタQ3のコレクタと接続し、更に第2のカレントミラ
ー6を構成しているトランジスタQ7のコレクタに出力
端子12を接続している。そして第2のカレントミラー6
を構成するトランジスタQ5はトランジスタQ6の2倍
の電流容量をもち、その精度を確保するためトランジス
タQ5に接続されている抵抗R6は、トランジスタQ6
に接続されている抵抗R7の1/2の値に設定されてい
る。
【0013】このように構成された電圧電流変換回路に
おいて、第2のカレントミラー6を構成するトランジス
タQ5のコレクタ電位に注目し、該トランジスタQ5に
流れる電流をI5 、第1のトランジスタQ1に流れる電
流をI1 、第2の抵抗R2に流れる電流をI2 、入力電
圧源3の電圧をVIN、第1のトランジスタQ1のベース
−エミッタ間電圧をVBE(Q1)、トランジスタQ2のベー
ス−エミッタ間電圧をVBE(Q2)、抵抗R1,R2,R3
の抵抗値をR1 ,R2 ,R3 とすると、次式(2),
(3)が得られる。 VIN+I1 ×R1 +VBE(Q1)=I2 ×(R2 +R3 )+VBE(Q2) ・・・・・(2) I5 =I1 +I2 ・・・・・(3) また、電流I2 は2つのカレントミラーで折り返されて
いるため、次式(4)が成立する。 I5 =2×I2 ・・・・・(4) したがって、上記(3),(4)式から次式(5)が得
られる。 I1 =I2 ・・・・・(5)
【0014】ここで、第1のトランジスタQ1及び第1
のカレントミラー5を構成する入力側のトランジスタQ
2を、同一特性のトランジスタとし、且つ抵抗R1及び
R3の抵抗値R1 ,R3 が等しいとすると、(1)式よ
り次式(6)が得られる。 I2 =VIN/R2 ・・・・・(6)
【0015】すなわち、各カレントミラー5,6に流れ
る基準の電流は、入力電流VINを第2の抵抗R2の抵抗
値R2 で割った値になる。したがって出力端子11,12で
得られる吸い込み電流I4 及び流し出し電流I7 は、い
ずれも(6)式に比例したものに設定することができ
る。なお、図2において、第2のカレントミラー6を構
成するトランジスタQ5,Q6,Q7のベースにベース
を共通に接続したトランジスタQ8及び該トランジスタ
Q8のエミッタに接続された抵抗R9からなる点線で囲
まれた回路は、この実施例による電圧電流変換回路を安
定な状態で動作させるためのものである。
【0016】上記第1実施例の電圧電流変換回路におい
ては、変換精度を決める要因として、カレントミラー自
体の誤差が挙げられる。すなわち、カレントミラーを構
成する各トランジスタの電流増幅率が1に比べて十分大
きい場合、各トランジスタのベース電流が変換精度に与
える影響は無視し得るほど小さいと思われるが、そうで
ない場合には、精度に直接効いてくる。
【0017】この問題点を回避するようにした第2実施
例を図3に示す。この第2実施例は、図2に示した第1
実施例の電圧電流変換回路に対して、ベースを第1のカ
レントミラー5を構成するトランジスタQ2のコレクタ
に、エミッタを該トランジスタQ2のベースに、コレク
タを電源VCCに接続したトランジスタQ9と、ベースを
第2のカレントミラー6を構成するトランジスタQ6の
コレクタに、エミッタを該トランジスタQ6のベース
に、コレクタをGNDに接続したトランジスタQ10を追
加して、各カレントミラー5,6のベース電流による誤
差を無視し得る程度にまで低減するように構成する。ま
た、ベースを第1のトランジスタQ1のコレクタに、エ
ミッタを該トランジスタQ1のベースに、コレクタを電
源VCCに接続したトランジスタQ11を設け、トランジス
タQ2とQ9とによる電圧降下と、トランジスタQ1と
Q11とによる電圧降下とを合わせるように構成するもの
である。
【0018】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、オペアンプが不要となるので回路
規模が小さく集積化に適し、広い入力電圧範囲に亘り変
換精度が高く、且つ電流の流し出し及び吸い込みの両方
に同時に対応できる電圧電流変換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧電流変換回路を説明するため
の概念図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す回路構成図である。
【図3】第2実施例を示す回路構成図である。
【図4】従来の電圧電流変換回路の構成例を示す回路構
成図である。
【図5】従来の電圧電流変換回路の他の構成例を示す回
路構成図である。
【符号の説明】
1 第1のトランジスタ 2 第1の抵抗 3 入力電圧源 4 第2の抵抗 5 第1のカレントミラー 6 第2のカレントミラー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタを第1の抵抗を介して入力電圧
    源に接続し、コレクタとベースを共通に接続した第1の
    トランジスタと、入力端を第2の抵抗を介して前記第1
    のトランジスタのコレクタ及びベースと接続した第1の
    カレントミラーと、入力端を前記第1のカレントミラー
    の出力端と接続し出力端を前記第1のトランジスタのコ
    レクタとベースに接続した、前記第1のカレントミラー
    と反対の極性をもつ第2のカレントミラーとを有し、前
    記第1のカレントミラーの入力側の構成を、前記第1の
    トランジスタと第1の抵抗の直列回路と同一構成とする
    と共に、前記第1のカレントミラーの入力電流と第2の
    カレントミラーの出力電流の比を2とし、前記第1又は
    第2のカレントミラーより出力電流を得るように構成し
    たことを特徴とする電圧電流変換回路。
JP5067371A 1993-03-04 1993-03-04 電圧電流変換回路 Withdrawn JPH06260853A (ja)

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JP5067371A JPH06260853A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 電圧電流変換回路

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JP5067371A JPH06260853A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 電圧電流変換回路

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JPH06260853A true JPH06260853A (ja) 1994-09-16

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ID=13343095

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JP5067371A Withdrawn JPH06260853A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 電圧電流変換回路

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JP (1) JPH06260853A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980020803A (ko) * 1996-09-11 1998-06-25 김광호 전압제어 양방향 전류원 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20000509