JPH0814830B2 - 絶対値回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、絶対値回路に関し、特に民生用、産業用
のアナログ電子回路において演算制御するため、オフセ
ットを少なくした絶対値回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来の絶対値回路の一例を示すものであり、
図中、B1,B2は定電圧源、Q1,Q2及びR1,R2は差動回路を
構成するトランジスタ及び抵抗、30は2I₀の電流を流し
うる定電流源、R6,R7及びR4,R5は負荷抵抗及び次段の基
準電位を付与するための抵抗である。

Q7,Q8は変調波を検出するためのペアトランジスタ、Q
9は該ペアトランジスタと差動回路を構成するトランジ
スタ、R8はV-I変換及び電流制限を行う抵抗である。ま
たR9は出力負荷抵抗、31は定電流I₀₂を流しうる定電流
源である。

入力Viが印加され出力にV₀が発生するとき、トランジ
スタQ₇のベース端子とトランジスタQ₉のベース端子間の
電位V₉は となる。

トランジスタQ₇,Q₈はOR接続となっているので高い方
の電位をV₇（又はV₈）とするとトランジスタQ₇,Q₉のベ
ース間には相対的にV₀/2を発生することになり、これに
より（２）式が得られる。ここでI_sは各トランジスタQ₁
〜Q₈の逆方向飽和電流、α₂はトランジスタQ₇,Q₈の入力
に対応する変調波であり、−１＜α₂＜１である。

上記（２）式は、第２図中トランジスタQ₇,Q₉の各ベ
ース間電圧となるので、（１）式のV₉と等価（＝V₀/2）
となる。

ここで、上記（２）式において、V₀/2≠0,V₀/2＜０の
条件を満たすとき、I₇はほぼトランジスタQ₇のコレクタ
電流となり、α₂＝−１となり、上記（２）式は、 となり、I₇は、トランジスタQ₇，抵抗R₉を介して出力電
流となる。

また、上記（２）式において、V₀/2≠0,V₀/2＞０の条
件を満たすとき、α₂＝１となり、I₇は、トランジスタQ
₈，抵抗R₉を介して出力電流となる。

また、上記（２）式において、V₀/2＝０のとき、α₂
＝０となり、上記（２）式は、 となる。

（３），（４）式を比較すると、V₀/2≠０の時とV₀/2
＝０の時で左辺が異なる。本来はこの左辺が一定である
べきであり、このような左辺に差異がある時は、入力に
対する出力が非線形となる。この差異がオフセットの源
泉となる。

よって、（３），（４）式の左辺の差異ΔV_8-9は、 となり、上記（５）式のオフセット電圧がトランジスタ
Q₇,Q₉のエミッタ間（又はトランジスタQ₈,Q₉のエミッタ
間）に発生するので、傾向R₇を介し、下記（６）式のオ
フセット電流が発生する。

ΔI₇＝ΔV_8-9/R₇ ……（６）（第３図参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の絶対値回路は以上のように構成されており、
（６）式と第３図に示す様に、R8を含むために原理的に
オフセットを持つ等の不具合を有するという問題点があ
った。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解決す
るためになされたもので、原理的にオフセットを有しな
い高精度な絶対値回路を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る絶対値回路は、絶対値をとるべき信号
が入力される差動増幅器の各々のコモンモード出力電流
をそれぞれカレントミラーに与え、各カレントミラーで
所定電流をそれぞれ差し引いたものをそれぞれダイオー
ドに印加しその和電流を出力電流とするようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、差動増幅器のコモンモードの出
力を得られるようにしその出力を正側のみに規制するた
めのダイオードを設けるように構成したので、原理的に
オフセットのない回路構成で入力信号の絶対値を得るこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明による絶対値回路の一実施例を示すも
のであり、図中、Q3,Q4はPNPカレントミラートランジス
タ、11はバイアス電流分I₀を差し引くための電流源、Q
5,Q6はPNPカレントミラートランジスタ、15は電流源で
あり、D1,D2は電流を一方のみに流すためのダイオード
であり、R3はI-V変換する時に必要な抵抗である。

次に第１図と第４図とを用いて、本実施例回路の動作
説明をする。入力V_iがトランジスタQ₁,Q₂のベース間に
印加される時、各トランジスタQ₁,Q₂に流れるコレクタ
電流I₁,I₂は、下記（７），（８）式を満たすように流
れる。

I₁＝I₀（１＋α） ……（７） I₂＝I₀（１−α） ……（８） ここで、αは入力V_iが印加したときの変調波であり、
下記（９）式なる関係を満たすものである。

次に上記（９）式について説明する。

トランジスタQ₁,Q₂のベース電位V_B1,V_B2は、下記（1
0），（11）式で示される。

V_B1＝V_B2+V_BE1+I₁R₁ ……（10） V_B2＝V_B2+V_BE2+I₂R₂ ……（11） ここで、ベース間電位V₁は V₁＝V_B1-V_B2であるので、（10），（11）式より、 V₁＝V_BE1-V_BE2+(I₁R₁-I₂R₂) ここで、R₁＝R₂＝Ｒとし、I₁,I₂に（７），（８）を代
入すると、 と、上記（９）式が得られる。

また、各々PNPカレントミラーQ₃,Q₄とQ₅,Q₆で電流は
反転され、各々電流I₀を差し引かれるので、各々のダイ
オード間に流れる電流｜i₁|,|i₂｜は、下記（12），（1
3）で示される。

｜i₁｜＝I₀（１＋α）−I₀ ＝αI₀ ……（12） ｜i₂｜＝I₀（１−α）−I₀ ＝｜−αI₀｜＝αI₀ ……（13） ここで、第４図の時間の変化に伴う｜i₁|,|i₂｜の変
化は、 時間t₀〜t₁間では、 V₁＞０となり、｜i₁｜＝αI₀，の電流が流れ、ダイオ
ードD₂があるため、i₂は逆バイアスされ、｜i₂｜＝０と
なる。

時間t₁〜t₂間では、 V_i＜０となり、｜i₂｜＝αI₀，の電流が流れ、ダイオ
ードD₁があるため、i₁は逆バイアスされ、｜i₁｜＝０と
なる。

よって、抵抗R₃を流れる電流i₀(i₀＝｜i₁｜＋｜i
₂｜）は、時間の変化に係わらず一定値をとる。

このように、コモンモード（差動型）の回路を通した
後、（12），（13）式に示すように電流源４の2I₀の半
分の電流I₀を引き算しているので、無入力時には、α＝
０となり、原理的にオフセットを有しない高密度な絶対
値回路が得られる。

このように、本実施例によれば、オフセットの少ない
絶対値回路が得られ、民生用、産業用の電子応用回路を
用いることができ、特に、半導体集積回路に用いたとき
に高精度の絶対値回路が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る絶対値回路によれば、原
理的にオフセットを生じない絶対値回路を得ることがで
き、低入力レベルの変化する信号の絶対値を、高精度で
得ることが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
の回路の一実施例を示す図、第３図は第１図の説明用の
図、第４図は第２図の説明用の図である。 図において、Q1,Q2は差動トランジスタ、Q3〜Q6はカレ
ントミラートランジスタ、11,15は定電流源、D1,D2はダ
イオードである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶対値をとるべき信号が入力される差動増
   幅器と、 該差動増幅器の各々のコモンモード出力電流を基準側の
   電流とする一対のカレントミラーと、 該一対のカレントミラーの出力側にそれぞれ接続され
   た、同一電流を流しうる一対の定電流源と、 上記一対のカレントミラーと一対の定電流源との各々の
   接続点にアノードが接続され共通接続されたカソードか
   ら本絶対値回路の出力電流を出力する２つのダイオード
   とを備えたことを特徴とする絶対値回路。