JPH11274861A - 電流電圧変換回路 - Google Patents
電流電圧変換回路Info
- Publication number
- JPH11274861A JPH11274861A JP7876898A JP7876898A JPH11274861A JP H11274861 A JPH11274861 A JP H11274861A JP 7876898 A JP7876898 A JP 7876898A JP 7876898 A JP7876898 A JP 7876898A JP H11274861 A JPH11274861 A JP H11274861A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広帯域範囲において、周波数特性の安定した
電流電圧変換回路を提供する。 【解決手段】 ベースが受光素子ＰＤに接続されるトラ
ンジスタ２と、トランジスタ２と差動接続されるトラン
ジスタ３と、トランジスタ２及び３に接続される電流ミ
ラー回路４と、ベースがトランジスタ２のコレクタに、
エミッタがトランジスタ２のベースに接続されたトラン
ジスタ５と、トランジスタ５のコレクタに接続される抵
抗Ｒ２とから成り、トランジスタ５のコレクタ電圧を出
力電圧Ｖｏｕｔとする。
電流電圧変換回路を提供する。 【解決手段】 ベースが受光素子ＰＤに接続されるトラ
ンジスタ２と、トランジスタ２と差動接続されるトラン
ジスタ３と、トランジスタ２及び３に接続される電流ミ
ラー回路４と、ベースがトランジスタ２のコレクタに、
エミッタがトランジスタ２のベースに接続されたトラン
ジスタ５と、トランジスタ５のコレクタに接続される抵
抗Ｒ２とから成り、トランジスタ５のコレクタ電圧を出
力電圧Ｖｏｕｔとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ化に好適であ
り、受光素子の出力電流を電圧変換する電流電圧変換回
路に関する。
り、受光素子の出力電流を電圧変換する電流電圧変換回
路に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＣＤプレーヤーや赤外線通信機
においては、レザー光や赤外線等を受光する受光素子が
備えられている。一般に、受光素子としてフォトダイオ
ードが使用され、受光された光の強度に応じて出力電流
が発生する。この受光素子からは電流モードで出力信号
が発生するが、受光素子の後段の信号処理する回路は電
圧モードで動作する。従って、受光素子と信号処理回路
との間には受光素子の出力電流を電圧変換する電流電圧
変換回路が必要となる。図２はＩＣ化された従来の電流
電圧変換回路を示す。
においては、レザー光や赤外線等を受光する受光素子が
備えられている。一般に、受光素子としてフォトダイオ
ードが使用され、受光された光の強度に応じて出力電流
が発生する。この受光素子からは電流モードで出力信号
が発生するが、受光素子の後段の信号処理する回路は電
圧モードで動作する。従って、受光素子と信号処理回路
との間には受光素子の出力電流を電圧変換する電流電圧
変換回路が必要となる。図２はＩＣ化された従来の電流
電圧変換回路を示す。
【０００３】図２において、抵抗Ｒの電圧降下により電
圧Ｖｘが発生し、電圧Ｖｘはトランジスタ２のベースに
印加される。また、トランジスタ２と差動接続されたト
ランジスタ３のベースに基準電圧Ｖｒｅｆが印加され
る。電圧Ｖｘと基準電圧Ｖｒｅｆとの差電圧に応じて、
トランジスタ２及び３からコレクタ電流が発生する。そ
のうちトランジスタ３のコレクタ電流は電流ミラー回路
４で反転され、電流ミラー回路４の出力電流はトランジ
スタ２のコレクタ電流と引き算される。電流ミラー回路
４の出力電流とトランジスタ２のコレクタ電流との差電
流はトランジスタ５で増幅される。増幅より発生するト
ランジスタ５のエミッタ電流は抵抗Ｒに供給され、抵抗
Ｒの電圧降下により電圧Ｖｘが設定される。図２の回路
によれば、電圧Ｖｘが基準電圧Ｖｒｅｆに等しく、トラ
ンジスタ２及び３からなる差動増幅器が平衡状態となる
ように抵抗Ｒに流れる電流が調整される。
圧Ｖｘが発生し、電圧Ｖｘはトランジスタ２のベースに
印加される。また、トランジスタ２と差動接続されたト
ランジスタ３のベースに基準電圧Ｖｒｅｆが印加され
る。電圧Ｖｘと基準電圧Ｖｒｅｆとの差電圧に応じて、
トランジスタ２及び３からコレクタ電流が発生する。そ
のうちトランジスタ３のコレクタ電流は電流ミラー回路
４で反転され、電流ミラー回路４の出力電流はトランジ
スタ２のコレクタ電流と引き算される。電流ミラー回路
４の出力電流とトランジスタ２のコレクタ電流との差電
流はトランジスタ５で増幅される。増幅より発生するト
ランジスタ５のエミッタ電流は抵抗Ｒに供給され、抵抗
Ｒの電圧降下により電圧Ｖｘが設定される。図２の回路
によれば、電圧Ｖｘが基準電圧Ｖｒｅｆに等しく、トラ
ンジスタ２及び３からなる差動増幅器が平衡状態となる
ように抵抗Ｒに流れる電流が調整される。
【０００４】受光素子ＰＤとしてのフォトダイオードは
等価的に電流源１で表され、電流源１と並列に寄生容量
及び配線容量に相当するコンデンサーＣ１が接続され
る。光の強度に応じて出力電流ｉｓが電流源１から出力
される。電流ｉｓが抵抗Ｒに流れ、抵抗Ｒで電圧変換さ
れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、前記差動増幅器の平衡電流
を変換した電圧に受光素子ＰＤからの出力電流ｉｓを変
換した電圧を重畳した電圧になる。
等価的に電流源１で表され、電流源１と並列に寄生容量
及び配線容量に相当するコンデンサーＣ１が接続され
る。光の強度に応じて出力電流ｉｓが電流源１から出力
される。電流ｉｓが抵抗Ｒに流れ、抵抗Ｒで電圧変換さ
れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、前記差動増幅器の平衡電流
を変換した電圧に受光素子ＰＤからの出力電流ｉｓを変
換した電圧を重畳した電圧になる。
【０００５】次に、図２の動作を伝達式を用いて説明す
る。各々のトランジスタのベース電流が微少であるとし
て無視することができるので、抵抗Ｒに流れる電流はコ
ンデンサーＣ１に充電された電荷量及び電流源１の電流
ｉｓとに等しくなる。これらの電流の関係を式で示す
と、
る。各々のトランジスタのベース電流が微少であるとし
て無視することができるので、抵抗Ｒに流れる電流はコ
ンデンサーＣ１に充電された電荷量及び電流源１の電流
ｉｓとに等しくなる。これらの電流の関係を式で示す
と、
【０００６】
【数１】
【０００７】となる。また、電流ミラー回路４を構成す
るトランジスタ４ａやトランジスタ２のコレクタとサブ
ストレートとの間に寄生容量Ｃ２が発生する。この寄生
容量Ｃ２に流れる電流は、トランジスタ２に流れるコレ
クタ電流に等しい。トランジスタ２のエミッタ抵抗及び
コレクタ抵抗ｒｅ２及びｒｃとすると、Ｖｘ／ｒｅ及び
Ｖｘ／ｒｃはそれぞれトランジスタ２のエミッタ電流及
びコレクタ電流を示す。よって、これらの電流関係は、
るトランジスタ４ａやトランジスタ２のコレクタとサブ
ストレートとの間に寄生容量Ｃ２が発生する。この寄生
容量Ｃ２に流れる電流は、トランジスタ２に流れるコレ
クタ電流に等しい。トランジスタ２のエミッタ抵抗及び
コレクタ抵抗ｒｅ２及びｒｃとすると、Ｖｘ／ｒｅ及び
Ｖｘ／ｒｃはそれぞれトランジスタ２のエミッタ電流及
びコレクタ電流を示す。よって、これらの電流関係は、
【０００８】
【数２】
【０００９】となる。但し、出力Ｖｏｕｔはトランジス
タ５のベース−エミッタ間電圧より十分に高いとして、
ベース−エミッタ間電圧は無視され、トランジスタ５の
ベース電圧を電圧Ｖｏｕｔとしている。上記式１及び式
２を次のように展開する。但し、トランジスタのベース
電流は無視されるので、Ｖｘ／ｒｃ≒０となる。
タ５のベース−エミッタ間電圧より十分に高いとして、
ベース−エミッタ間電圧は無視され、トランジスタ５の
ベース電圧を電圧Ｖｏｕｔとしている。上記式１及び式
２を次のように展開する。但し、トランジスタのベース
電流は無視されるので、Ｖｘ／ｒｃ≒０となる。
【００１０】
【数３】
【００１１】式３及び４から出力電圧Ｖｏｕｔについて
展開し、図２の電流電圧変換回路の伝達関数は、ｊωＣ
１・Ｒ＝Ｓ１、ｊωＣ２・２・ｒｅ２とすると、
展開し、図２の電流電圧変換回路の伝達関数は、ｊωＣ
１・Ｒ＝Ｓ１、ｊωＣ２・２・ｒｅ２とすると、
【００１２】
【数４】
【００１３】となり、出力電圧Ｖｏｕｔが抵抗Ｒにより
電圧変換されることが示されている。
電圧変換されることが示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】図２の電流電圧変換回
路では、式５から明らかなように伝達関数に寄生容量Ｃ
１の項が存在する。この寄生容量は無視できないほど大
きいので、従来の電流電圧変換回路の特性は寄生容量Ｃ
１に依存することになり、電流電圧変換回路の周波数特
性は正確に設定されなかった。特に、図２の電流電圧発
生回路には遮断周波数が設定されているが、遮断周波数
も寄生容量Ｃ１に依存されるので、寄生容量Ｃ１により
所望の遮断周波数を得ることができない。
路では、式５から明らかなように伝達関数に寄生容量Ｃ
１の項が存在する。この寄生容量は無視できないほど大
きいので、従来の電流電圧変換回路の特性は寄生容量Ｃ
１に依存することになり、電流電圧変換回路の周波数特
性は正確に設定されなかった。特に、図２の電流電圧発
生回路には遮断周波数が設定されているが、遮断周波数
も寄生容量Ｃ１に依存されるので、寄生容量Ｃ１により
所望の遮断周波数を得ることができない。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、受光素子の出
力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路であって、ベ
ースが受光素子に接続される第1トランジスタと、該第1
トランジスタと差動接続される第２トランジスタと、前
記第1及び第２トランジスタに接続される能動負荷と、
ベースが前記第1トランジスタのコレクタに、エミッタ
が前記第１トランジスタのベースに接続された第３トラ
ンジスタと、該第３トランジスタに接続される抵抗と、
から成り、前記第３トランジスタのコレクタ電圧を出力
電圧とすることを特徴とする。
力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路であって、ベ
ースが受光素子に接続される第1トランジスタと、該第1
トランジスタと差動接続される第２トランジスタと、前
記第1及び第２トランジスタに接続される能動負荷と、
ベースが前記第1トランジスタのコレクタに、エミッタ
が前記第１トランジスタのベースに接続された第３トラ
ンジスタと、該第３トランジスタに接続される抵抗と、
から成り、前記第３トランジスタのコレクタ電圧を出力
電圧とすることを特徴とする。
【００１６】特に、前記能動負荷は、入力側が前記第２
トランジスタのコレクタに、出力側が前記第１トランジ
スタのコレクタに接続される電流ミラー回路から成るこ
とを特徴とする。本発明によれば、電流電圧変換回路の
伝達関数に受光素子に発生する寄生容量の項を存在させ
ないようにすることができ、その結果受光素子に発生す
る寄生容量による影響のない電流電圧発生回路を提供す
ることができる。
トランジスタのコレクタに、出力側が前記第１トランジ
スタのコレクタに接続される電流ミラー回路から成るこ
とを特徴とする。本発明によれば、電流電圧変換回路の
伝達関数に受光素子に発生する寄生容量の項を存在させ
ないようにすることができ、その結果受光素子に発生す
る寄生容量による影響のない電流電圧発生回路を提供す
ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
図であり、抵抗Ｒ１を電源電圧Ｖｃｃとトランジスタ５
との間に接続したことを本発明の特徴とする。具体的に
従来例と異なる点は、抵抗Ｒを取り、図１のように抵抗
Ｒ１を接続した点である。図１において、トランジスタ
５のエミッタ電圧Ｖｘはトランジスタ２のベースに印加
される。また、トランジスタ２と差動接続されたトラン
ジスタ３のベースに基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。電
圧Ｖｘと基準電圧Ｖｒｅｆとの差電圧に応じて、トラン
ジスタ２及び３からコレクタ電流が発生する。そのうち
トランジスタ３のコレクタ電流は電流ミラー回路４で反
転され、電流ミラー回路４の出力電流はトランジスタ２
のコレクタ電流と引き算される。電流ミラー回路４の出
力電流とトランジスタ２のコレクタ電流との差電流はト
ランジスタ５で増幅される。トランジスタ５に流れるエ
ミッタ電流に応じてトランジスタ５のエミッタ電圧Ｖｘ
が変化する。図１の回路によれば、電圧Ｖｘが基準電圧
Ｖｒｅｆに等しく、トランジスタ２及び３からなる差動
増幅器が平衡状態となるようにトランジスタ２に流れる
電流が調整される。
図であり、抵抗Ｒ１を電源電圧Ｖｃｃとトランジスタ５
との間に接続したことを本発明の特徴とする。具体的に
従来例と異なる点は、抵抗Ｒを取り、図１のように抵抗
Ｒ１を接続した点である。図１において、トランジスタ
５のエミッタ電圧Ｖｘはトランジスタ２のベースに印加
される。また、トランジスタ２と差動接続されたトラン
ジスタ３のベースに基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。電
圧Ｖｘと基準電圧Ｖｒｅｆとの差電圧に応じて、トラン
ジスタ２及び３からコレクタ電流が発生する。そのうち
トランジスタ３のコレクタ電流は電流ミラー回路４で反
転され、電流ミラー回路４の出力電流はトランジスタ２
のコレクタ電流と引き算される。電流ミラー回路４の出
力電流とトランジスタ２のコレクタ電流との差電流はト
ランジスタ５で増幅される。トランジスタ５に流れるエ
ミッタ電流に応じてトランジスタ５のエミッタ電圧Ｖｘ
が変化する。図１の回路によれば、電圧Ｖｘが基準電圧
Ｖｒｅｆに等しく、トランジスタ２及び３からなる差動
増幅器が平衡状態となるようにトランジスタ２に流れる
電流が調整される。
【００１８】また、前記差動増幅器の平衡状態時に流れ
るトランジスタ２のコレクタ電流は抵抗Ｒ１に供給さ
れ、抵抗Ｒ１の電圧降下による電圧が出力端子から発生
する。受光素子ＰＤは図２と同様に等価的に電流源１で
表すことができ、寄生容量と配線容量とが発生し、それ
に相当するコンデンサーＣ１が電流源１と並列に接続さ
れる。光の強度に応じて出力電流ｉｓが電流源１から出
力される。電流ｉｓはトランジスタ５を流れ、さらに抵
抗Ｒ１に供給される。そして、電流ｉｓは抵抗Ｒ１で電
圧変換される。出力電圧Ｖｏｕｔは、前記差動増幅器の
平衡電流を変換した電圧に受光素子ＰＤからの出力電流
ｉｓを変換した電圧を重畳した電圧になる。
るトランジスタ２のコレクタ電流は抵抗Ｒ１に供給さ
れ、抵抗Ｒ１の電圧降下による電圧が出力端子から発生
する。受光素子ＰＤは図２と同様に等価的に電流源１で
表すことができ、寄生容量と配線容量とが発生し、それ
に相当するコンデンサーＣ１が電流源１と並列に接続さ
れる。光の強度に応じて出力電流ｉｓが電流源１から出
力される。電流ｉｓはトランジスタ５を流れ、さらに抵
抗Ｒ１に供給される。そして、電流ｉｓは抵抗Ｒ１で電
圧変換される。出力電圧Ｖｏｕｔは、前記差動増幅器の
平衡電流を変換した電圧に受光素子ＰＤからの出力電流
ｉｓを変換した電圧を重畳した電圧になる。
【００１９】次に、図１の動作を伝達式を用いて説明す
る。各々のトランジスタのベース電流が微少であるとし
て無視することができるので、トランジスタ５のエミッ
タ電流はコンデンサーＣ１に充電された電荷量及び電流
源１の電流ｉｓとに等しくなる。また、トランジスタ５
のエミッタ電流はコレクタ電流に等しく、このコレクタ
電流は抵抗Ｒ１に流れる電流とトランジスタ５のコレク
タ−サブストレート間の寄生容量Ｃ３に流れる電流との
加算電流に等しくなる。よって、これらの電流の関係を
式で示すと、
る。各々のトランジスタのベース電流が微少であるとし
て無視することができるので、トランジスタ５のエミッ
タ電流はコンデンサーＣ１に充電された電荷量及び電流
源１の電流ｉｓとに等しくなる。また、トランジスタ５
のエミッタ電流はコレクタ電流に等しく、このコレクタ
電流は抵抗Ｒ１に流れる電流とトランジスタ５のコレク
タ−サブストレート間の寄生容量Ｃ３に流れる電流との
加算電流に等しくなる。よって、これらの電流の関係を
式で示すと、
【００２０】
【数５】
【００２１】となる。また、電流ミラー回路４を構成す
るトランジスタ４ａやトランジスタ２のコレクタとサブ
ストレートとの間に寄生容量Ｃ２が発生する。この寄生
容量Ｃ２に流れる電流は、トランジスタ２に流れるコレ
クタ電流に等しい。よって、式２よりトランジスタ２の
電流関係式が得られ、ここでトランジスタのベース電流
は無視されＶｘ／ｒｃ≒０となるので、
るトランジスタ４ａやトランジスタ２のコレクタとサブ
ストレートとの間に寄生容量Ｃ２が発生する。この寄生
容量Ｃ２に流れる電流は、トランジスタ２に流れるコレ
クタ電流に等しい。よって、式２よりトランジスタ２の
電流関係式が得られ、ここでトランジスタのベース電流
は無視されＶｘ／ｒｃ≒０となるので、
【００２２】
【数６】
【００２３】となる。但し、トランジスタ５のエミッタ
電圧Ｖｘはトランジスタ５のベース−エミッタ間電圧よ
り十分に高いとして、ベース−エミッタ間電圧は無視さ
れ、トランジスタ５のベース電圧を電圧Ｖｘとしてい
る。次に、式６及び７から出力電圧Ｖｏｕｔについて展
開し、図１の電流電圧変換回路の伝達関数は、ｊωＣ３
・Ｒ１＝Ｓ３とすると、
電圧Ｖｘはトランジスタ５のベース−エミッタ間電圧よ
り十分に高いとして、ベース−エミッタ間電圧は無視さ
れ、トランジスタ５のベース電圧を電圧Ｖｘとしてい
る。次に、式６及び７から出力電圧Ｖｏｕｔについて展
開し、図１の電流電圧変換回路の伝達関数は、ｊωＣ３
・Ｒ１＝Ｓ３とすると、
【００２４】
【数７】
【００２５】となる。式８の伝達関数からも、電流ｉｓ
が出力電圧Ｖｏｕｔが抵抗Ｒ１により電圧変換されるこ
とが示されている。ここで、図１の電流電圧変換回路の
伝達関数を見ると、寄生容量Ｃ１の項はなく、寄生容量
Ｃ３の項が存在する。図１の電流電圧変換回路の周波数
特性は寄生容量Ｃ３だけに依存される。一般に、トラン
ジスタ５のコレクタ−サブストレート間の寄生容量Ｃ３
は受光素子としてのフォトダイオードの寄生容量Ｃ１の
１／２〜１／３０程度小さいので、寄生容量Ｃ１に影響
を受ける従来例に比べ、図１の回路の周波数特性は正確
に設定することができる。
が出力電圧Ｖｏｕｔが抵抗Ｒ１により電圧変換されるこ
とが示されている。ここで、図１の電流電圧変換回路の
伝達関数を見ると、寄生容量Ｃ１の項はなく、寄生容量
Ｃ３の項が存在する。図１の電流電圧変換回路の周波数
特性は寄生容量Ｃ３だけに依存される。一般に、トラン
ジスタ５のコレクタ−サブストレート間の寄生容量Ｃ３
は受光素子としてのフォトダイオードの寄生容量Ｃ１の
１／２〜１／３０程度小さいので、寄生容量Ｃ１に影響
を受ける従来例に比べ、図１の回路の周波数特性は正確
に設定することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、受光素子に発生する寄
生容量による影響のない電流電圧発生回路を提供するこ
とができる。特に、ＩＣ化した場合には、電流電圧変換
回路の周波数特性が広帯域に安定することを実現するこ
とができる。
生容量による影響のない電流電圧発生回路を提供するこ
とができる。特に、ＩＣ化した場合には、電流電圧変換
回路の周波数特性が広帯域に安定することを実現するこ
とができる。
【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。
【図２】従来例を示す回路図である。
１ 電流源 ４ 電流ミラー回路 Ｃ１ 寄生容量及び配線容量 Ｃ２ 寄生容量
Claims (2)
- 【請求項１】 受光素子の出力電流を電圧に変換する電
流電圧変換回路であって、 ベースが受光素子に接続される第1トランジスタと、 該第1トランジスタと差動接続される第２トランジスタ
と、 前記第1及び第２トランジスタに接続される能動負荷
と、 ベースが前記第1トランジスタのコレクタに、エミッタ
が前記第１トランジスタのベースに接続された第３トラ
ンジスタと、 該第３トランジスタに接続される抵抗とから成り、前記
第３トランジスタのコレクタ電圧を出力電圧とすること
を特徴とする電流電圧変換回路。 - 【請求項２】 前記能動負荷は、入力側が前記第２トラ
ンジスタのコレクタに、出力側が前記第１トランジスタ
のコレクタに接続される電流ミラー回路から成ることを
特徴とする請求項１記載の電流電圧変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7876898A JPH11274861A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 電流電圧変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7876898A JPH11274861A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 電流電圧変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274861A true JPH11274861A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13671095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7876898A Pending JPH11274861A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 電流電圧変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274861A (ja) |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP7876898A patent/JPH11274861A/ja active Pending
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