JPH11177353A - 電圧電流変換回路 - Google Patents
電圧電流変換回路Info
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- JPH11177353A JPH11177353A JP9341633A JP34163397A JPH11177353A JP H11177353 A JPH11177353 A JP H11177353A JP 9341633 A JP9341633 A JP 9341633A JP 34163397 A JP34163397 A JP 34163397A JP H11177353 A JPH11177353 A JP H11177353A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 素子数の少ない回路構成で両極性入出力に対
応でき、また入力電圧範囲を広くする。 【解決手段】 ２個のＰＮＰトランジスタＱ１・Ｑ２で
構成された第１のカレントミラー回路ＣＭ１の入力端
と、２個のＮＰＮトランジスタＱ２・Ｑ４で構成された
第２のカレントミラー回路ＣＭ２の入力端とを、直列接
続した第１と第２の抵抗Ｒ１・Ｒ２とを介して接続し、
これら抵抗Ｒ１・Ｒ２の接続点Ｍに一端を接続した第３
の抵抗Ｒ３の他端を入力端子４とし、第１と第２のカレ
ントミラー回路ＣＭ１・ＣＭ２の出力端同士を接続した
点Ｎを出力端子５とする。
応でき、また入力電圧範囲を広くする。 【解決手段】 ２個のＰＮＰトランジスタＱ１・Ｑ２で
構成された第１のカレントミラー回路ＣＭ１の入力端
と、２個のＮＰＮトランジスタＱ２・Ｑ４で構成された
第２のカレントミラー回路ＣＭ２の入力端とを、直列接
続した第１と第２の抵抗Ｒ１・Ｒ２とを介して接続し、
これら抵抗Ｒ１・Ｒ２の接続点Ｍに一端を接続した第３
の抵抗Ｒ３の他端を入力端子４とし、第１と第２のカレ
ントミラー回路ＣＭ１・ＣＭ２の出力端同士を接続した
点Ｎを出力端子５とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧電流変換回路に
関し、特に、両極性入出力でかつ入力電圧範囲の広い電
圧電流変換回路に関する。
関し、特に、両極性入出力でかつ入力電圧範囲の広い電
圧電流変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の電圧電流変換回路の一例を
示し、ＣＭ４及びＣＭ５はカレントミラー回路、Ｑ１〜
Ｑ３はカレントミラー回路ＣＭ５を構成するトランジス
タ、１は電圧入力端子、２はカレントミラー回路ＣＭ４
の入力端子、３は電流出力端子、Ｑ４はカレントミラー
回路ＣＭ４・ＣＭ５間の電圧整合用トランジスタ、Ｑ５
はスタートアップ用トランジスタ、Ｒ１は抵抗である。
カレントミラー回路ＣＭ４の入力電流と出力電流の比は
１：２となっている。
示し、ＣＭ４及びＣＭ５はカレントミラー回路、Ｑ１〜
Ｑ３はカレントミラー回路ＣＭ５を構成するトランジス
タ、１は電圧入力端子、２はカレントミラー回路ＣＭ４
の入力端子、３は電流出力端子、Ｑ４はカレントミラー
回路ＣＭ４・ＣＭ５間の電圧整合用トランジスタ、Ｑ５
はスタートアップ用トランジスタ、Ｒ１は抵抗である。
カレントミラー回路ＣＭ４の入力電流と出力電流の比は
１：２となっている。
【０００３】この従来例の動作について説明する。スタ
ートアップ用トランジスタＱ４は通常動作時は非能動状
態となる。抵抗Ｒ１に流れる電流とカレントミラー回路
ＣＭ５の３個のトランジスタＱ１・Ｑ２・Ｑ３のコレク
タ電流は等しく、またカレントミラー回路ＣＭ４により
トランジスタＱ４のコレクタ電流とも等しくなる。よっ
て、トランジスタＱ１とＱ４のコレクタ／エミッタ間電
圧は等しくなり、入力端子１に加えられた入力電圧ＶIN
と、抵抗Ｒ１の両端にかかる電圧ＶRとが等しくなる。
ートアップ用トランジスタＱ４は通常動作時は非能動状
態となる。抵抗Ｒ１に流れる電流とカレントミラー回路
ＣＭ５の３個のトランジスタＱ１・Ｑ２・Ｑ３のコレク
タ電流は等しく、またカレントミラー回路ＣＭ４により
トランジスタＱ４のコレクタ電流とも等しくなる。よっ
て、トランジスタＱ１とＱ４のコレクタ／エミッタ間電
圧は等しくなり、入力端子１に加えられた入力電圧ＶIN
と、抵抗Ｒ１の両端にかかる電圧ＶRとが等しくなる。
【０００４】従って、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１、出力電
流をＩOとすると、ＩO＝ＶIN／Ｒ１が成り立ち、電圧電
流変換が行われる。
流をＩOとすると、ＩO＝ＶIN／Ｒ１が成り立ち、電圧電
流変換が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の回路構成では、両極性の電圧電流変換回路を構成し
た場合、図５の回路に加え、同じ構成でトランジスタの
極性を反対にしたもう一つの回路を用意する必要があ
る。つまり、図５の回路の２倍の素子数が必要になる。
カレントミラー回路ＣＭ４・ＣＭ５のトランジスタ数は
それぞれ３個であるので、全体でトランジスタが１６
個、抵抗が２個必要となり、素子数が多くなってしま
う。
来の回路構成では、両極性の電圧電流変換回路を構成し
た場合、図５の回路に加え、同じ構成でトランジスタの
極性を反対にしたもう一つの回路を用意する必要があ
る。つまり、図５の回路の２倍の素子数が必要になる。
カレントミラー回路ＣＭ４・ＣＭ５のトランジスタ数は
それぞれ３個であるので、全体でトランジスタが１６
個、抵抗が２個必要となり、素子数が多くなってしま
う。
【０００６】また、従来の回路構成では、入力電圧範囲
は、電源電圧ＶCCから、カレントミラー回路ＣＭ４の出
力端子のレンジと、トランジスタＱ４のコレクタ／エミ
ッタ間電圧とを差し引いた値（ＶCC−０．９Ｖ程度）に
なり、入力電圧範囲が狭いという問題点がある。
は、電源電圧ＶCCから、カレントミラー回路ＣＭ４の出
力端子のレンジと、トランジスタＱ４のコレクタ／エミ
ッタ間電圧とを差し引いた値（ＶCC−０．９Ｖ程度）に
なり、入力電圧範囲が狭いという問題点がある。
【０００７】本発明の目的は、素子数の少ない回路構成
で両極性入出力に対応できるようにすること、及び入力
電圧範囲を広くすることにある。
で両極性入出力に対応できるようにすること、及び入力
電圧範囲を広くすることにある。
【０００８】
【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、ＰＮＰトランジスタで構成された第１のカレント
ミラー回路の入力端と、ＮＰＮトランジスタで構成され
た第２のカレントミラー回路の入力端とを、直列接続し
た第１と第２の抵抗を介して接続し、これら抵抗の接続
点に一端を接続した第３の抵抗の他端を入力端子とし、
第１と第２のカレントミラー回路の出力端同士を接続し
た点を出力端子としたことを特徴とする。
路は、ＰＮＰトランジスタで構成された第１のカレント
ミラー回路の入力端と、ＮＰＮトランジスタで構成され
た第２のカレントミラー回路の入力端とを、直列接続し
た第１と第２の抵抗を介して接続し、これら抵抗の接続
点に一端を接続した第３の抵抗の他端を入力端子とし、
第１と第２のカレントミラー回路の出力端同士を接続し
た点を出力端子としたことを特徴とする。
【０００９】第１のカレントミラー回路は２個のＰＮＰ
トランジスタ、第２のカレントミラー回路は２個のＮＰ
Ｎトランジスタで構成することができる。
トランジスタ、第２のカレントミラー回路は２個のＮＰ
Ｎトランジスタで構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１１】図１に本発明による電圧電流変換回路の一
例を示す。この電圧電流変換回路は、２個のＰＮＰトラ
ンジスタＱ１・Ｑ２で構成された第１のカレントミラー
回路ＣＭ１の入力端と、２個のＮＰＮトランジスタＱ２
・Ｑ４で構成された第２のカレントミラー回路ＣＭ２の
入力端とを、直列接続した第１と第２の抵抗Ｒ１・Ｒ２
とを介して接続し、これら抵抗Ｒ１・Ｒ２の接続点Ｍに
一端を接続した第３の抵抗Ｒ３の他端を入力端子４と
し、第１と第２のカレントミラー回路ＣＭ１・ＣＭ２の
出力端同士を接続した点Ｎを出力端子５としている。
例を示す。この電圧電流変換回路は、２個のＰＮＰトラ
ンジスタＱ１・Ｑ２で構成された第１のカレントミラー
回路ＣＭ１の入力端と、２個のＮＰＮトランジスタＱ２
・Ｑ４で構成された第２のカレントミラー回路ＣＭ２の
入力端とを、直列接続した第１と第２の抵抗Ｒ１・Ｒ２
とを介して接続し、これら抵抗Ｒ１・Ｒ２の接続点Ｍに
一端を接続した第３の抵抗Ｒ３の他端を入力端子４と
し、第１と第２のカレントミラー回路ＣＭ１・ＣＭ２の
出力端同士を接続した点Ｎを出力端子５としている。
【００１２】この電圧電流変換回路の動作について説明
する。いま、トランジスタＱ１・Ｑ２とＱ３・Ｑ４とは
極性のみ異なるが全く同じ特性で、電流増幅率は無限大
であると仮定する。また、抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３の抵抗
値をそれぞれＲ１・Ｒ２・Ｒ３、電源電圧はＶDD＝−Ｖ
CCとする。
する。いま、トランジスタＱ１・Ｑ２とＱ３・Ｑ４とは
極性のみ異なるが全く同じ特性で、電流増幅率は無限大
であると仮定する。また、抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３の抵抗
値をそれぞれＲ１・Ｒ２・Ｒ３、電源電圧はＶDD＝−Ｖ
CCとする。
【００１３】 Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ Ｒ３＝ａＲ（ａは任意の係数） ・・・（１） の場合、入力端子４の電圧をＶIN、出力端子５の出力電
流をＩOUTとすると、 ＩOUT＝−（２／（２ａ＋１））ＶIN／Ｒ ・・・（２） の関係が成り立ち、電圧電流変換が行われる。これは以
下のようにして導かれる。
流をＩOUTとすると、 ＩOUT＝−（２／（２ａ＋１））ＶIN／Ｒ ・・・（２） の関係が成り立ち、電圧電流変換が行われる。これは以
下のようにして導かれる。
【００１４】抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３に流れる電流をそれ
ぞれＩr1・Ｉr2・Ｉr3と表すことにする。ＶINがオープ
ンのとき、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｍの電圧Ｖmは
０である。すなわち、ＶIN＝０であれば、Ｉr3＝０とな
る。このときのＩr1及びＩr2をＩfと表すことにする。
ぞれＩr1・Ｉr2・Ｉr3と表すことにする。ＶINがオープ
ンのとき、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｍの電圧Ｖmは
０である。すなわち、ＶIN＝０であれば、Ｉr3＝０とな
る。このときのＩr1及びＩr2をＩfと表すことにする。
【００１５】Ｍ点の流入・流出電流を考えると、入力端
子４にＶINの電圧を加えＶmが変化した場合でも、Ｉr1
＋Ｉr3＝Ｉr2は常に成り立つ。このとき、抵抗Ｒ１及び
Ｒ２を流れる電流の変化分はそれぞれ−Ｖm／Ｒ１、Ｖm
／Ｒ２であるので、
子４にＶINの電圧を加えＶmが変化した場合でも、Ｉr1
＋Ｉr3＝Ｉr2は常に成り立つ。このとき、抵抗Ｒ１及び
Ｒ２を流れる電流の変化分はそれぞれ−Ｖm／Ｒ１、Ｖm
／Ｒ２であるので、
【００１６】 Ｉf−（−Ｖm／Ｒ１）＋（ＶIN−Ｖm）／Ｒ３ ＝Ｉf＋（Ｖm／Ｒ２） ・・・（３）
【００１７】上記（１）式と（３）式より、 Ｉf−（−Ｖm／Ｒ）＋（ＶIN−Ｖm）／ａＲ ＝Ｉf＋（Ｖm／Ｒ） ・・・（４）
【００１８】この（４）式をＶmについて解くと、 Ｖm＝ＶIN／（２ａ＋１） ・・・（５）
【００１９】Ｍ点からカレントミラー回路ＣＭ１及びＣ
Ｍ２に供給される電流値Ｉr1及びＩr2と、カレントミラ
ー回路ＣＭ１及びＣＭ２からＮ点に供給される電流値は
全く等しい。よって、抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉr3は−Ｉ
OUTに等しくなり、次の関係が成り立つ。
Ｍ２に供給される電流値Ｉr1及びＩr2と、カレントミラ
ー回路ＣＭ１及びＣＭ２からＮ点に供給される電流値は
全く等しい。よって、抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉr3は−Ｉ
OUTに等しくなり、次の関係が成り立つ。
【００２０】 ＩOUT＝Ｉr3＝−（ＶIN−Ｖm）／ａＲ ・・・（６） この（６）式の（５）式を代入すると上記（２）式が与
えられる。
えられる。
【００２１】図２は、図１に示した本発明による電圧電
流変換回路と図５に示した従来の電圧電流変換回路につ
いて、同じ電源電圧（ＶCC＝２．５Ｖ、ＶDD＝−２．５
Ｖ）での電圧電流変換特性を比較したグラフである。図
１ではＲ１＝Ｒ２＝２×Ｒ３＝１０ＫΩ、図５ではＲ１
＝１０ＫΩとし、電圧電流変換の係数を等しくした。た
だし、ＶINに対するＩOUTの極性が、本発明と従来例と
では逆となるが、本質的な特性比較には影響を及ぼさな
い。
流変換回路と図５に示した従来の電圧電流変換回路につ
いて、同じ電源電圧（ＶCC＝２．５Ｖ、ＶDD＝−２．５
Ｖ）での電圧電流変換特性を比較したグラフである。図
１ではＲ１＝Ｒ２＝２×Ｒ３＝１０ＫΩ、図５ではＲ１
＝１０ＫΩとし、電圧電流変換の係数を等しくした。た
だし、ＶINに対するＩOUTの極性が、本発明と従来例と
では逆となるが、本質的な特性比較には影響を及ぼさな
い。
【００２２】図２において、従来の電圧電流変換回路で
はＶCC−０．９Ｖ＜ＶINの領域で入出力直線性が壊れて
いるが、本発明による電圧電流変換回路では、ＶDD＜Ｖ
IN＜ＶCCの全ての範囲で入出力直線性を保持している。
はＶCC−０．９Ｖ＜ＶINの領域で入出力直線性が壊れて
いるが、本発明による電圧電流変換回路では、ＶDD＜Ｖ
IN＜ＶCCの全ての範囲で入出力直線性を保持している。
【００２３】なお、図１の例では、カレントミラー回路
ＣＭ１とＣＭ２をそれぞれ２個のトランジスタＱ１・Ｑ
２とＱ３・Ｑ４で構成したが、図３及び図４に示すよう
に、それぞれ３個のトランジスタＱ１・Ｑ２・Ｑ５とＱ
３・Ｑ４・Ｑ６による３トランジスタ型又はウィルソン
型にしても、上記と同様の作用がある。
ＣＭ１とＣＭ２をそれぞれ２個のトランジスタＱ１・Ｑ
２とＱ３・Ｑ４で構成したが、図３及び図４に示すよう
に、それぞれ３個のトランジスタＱ１・Ｑ２・Ｑ５とＱ
３・Ｑ４・Ｑ６による３トランジスタ型又はウィルソン
型にしても、上記と同様の作用がある。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明かなように本発明によ
れば、素子数の少ない回路構成で両極性入出力に対応で
きる。また、電源電圧範囲の全ての信号入力時に、カレ
ントミラー回路が正常動作するように回路内部のバイア
スポイントを設定できるので、入力電圧範囲を広くでき
るとともに、その範囲の全ての入力信号に対し電圧電流
変換を行うことができる。
れば、素子数の少ない回路構成で両極性入出力に対応で
きる。また、電源電圧範囲の全ての信号入力時に、カレ
ントミラー回路が正常動作するように回路内部のバイア
スポイントを設定できるので、入力電圧範囲を広くでき
るとともに、その範囲の全ての入力信号に対し電圧電流
変換を行うことができる。
【図１】本発明による電圧電流変換回路の一例の電気回
路図である。
路図である。
【図２】図１の電圧電流変換回路と従来の電圧電流変換
回路との電圧電流変換特性を比較したグラフである。
回路との電圧電流変換特性を比較したグラフである。
【図３】カレントミラー回路を３個のトランジスタで構
成した本発明の他の例の電気回路図である。
成した本発明の他の例の電気回路図である。
【図４】図３の変形例の電気回路図である。
【図５】従来の電圧電流変換回路の電気回路図である。
４ 入力端子 ５ 出力端子 Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３ 抵抗 Ｑ１・Ｑ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ５・Ｑ６ トランジスタ ＣＭ１・ＣＭ２ カレントミラー回路 Ｍ・Ｎ 接続点
Claims (2)
- 【請求項１】ＰＮＰトランジスタで構成された第１のカ
レントミラー回路の入力端と、ＮＰＮトランジスタで構
成された第２のカレントミラー回路の入力端とを、直列
接続した第１と第２の抵抗を介して接続し、これら抵抗
の接続点に一端を接続した第３の抵抗の他端を入力端子
とし、前記第１と第２のカレントミラー回路の出力端同
士を接続した点を出力端子としたことを特徴とする電圧
電流変換回路。 - 【請求項２】第１のカレントミラー回路及び第２のカレ
ントミラー回路をそれぞれ２個のトランジスタで構成し
たことを特徴とする請求項１記載の電圧電流変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34163397A JP3257491B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 電圧電流変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34163397A JP3257491B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 電圧電流変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11177353A true JPH11177353A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3257491B2 JP3257491B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=18347611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34163397A Expired - Fee Related JP3257491B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 電圧電流変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257491B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008114095A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Nxp B.V. | Circuit arrangement for signal transmission between voltage domains |
| JP2011525780A (ja) * | 2008-06-24 | 2011-09-22 | ギグル ネットワークス インコーポレイテッド | コモンモード補償を含む抵抗器入力トランスコンダクタ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187177U1 (ru) * | 2018-04-03 | 2019-02-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технических разработок" | Регулируемый пешеходный переход |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34163397A patent/JP3257491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008114095A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Nxp B.V. | Circuit arrangement for signal transmission between voltage domains |
| JP2011525780A (ja) * | 2008-06-24 | 2011-09-22 | ギグル ネットワークス インコーポレイテッド | コモンモード補償を含む抵抗器入力トランスコンダクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3257491B2 (ja) | 2002-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |