JPH11340745A - トランスインピーダンス型増幅回路 - Google Patents
トランスインピーダンス型増幅回路Info
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- JPH11340745A JPH11340745A JP10147969A JP14796998A JPH11340745A JP H11340745 A JPH11340745 A JP H11340745A JP 10147969 A JP10147969 A JP 10147969A JP 14796998 A JP14796998 A JP 14796998A JP H11340745 A JPH11340745 A JP H11340745A
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- Japan
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- resistor
- switching element
- amplifier circuit
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/087—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks
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- H—ELECTRICITY
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- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
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- H03F3/082—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with FET's
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 受光素子からの入力信号が大きい場合に、出
力信号の飽和を回避することができるトランスインピー
ダンス型前置増幅器を提供する。 【解決手段】 制御回路からの信号でスイッチング素子
25をオン状態とすることにより、新たに電気接続され
た抵抗23の端子電圧をダイオードで一定値に保ち、且
つ、フォトダイオードからの信号電流をダイオードでバ
イパスさせて、フォトダイオードの浮遊容量に蓄積され
た電荷を放電させ、反転増幅器21の出力の飽和を回避
している。
力信号の飽和を回避することができるトランスインピー
ダンス型前置増幅器を提供する。 【解決手段】 制御回路からの信号でスイッチング素子
25をオン状態とすることにより、新たに電気接続され
た抵抗23の端子電圧をダイオードで一定値に保ち、且
つ、フォトダイオードからの信号電流をダイオードでバ
イパスさせて、フォトダイオードの浮遊容量に蓄積され
た電荷を放電させ、反転増幅器21の出力の飽和を回避
している。
Description
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、増幅器の出力信
号の大きさに応じて抵抗を切り替えるトランスインピー
ダンス型増幅回路に関し、特に、受光素子の出力を増幅
するためのトランスインピーダンス型増幅回路に関す
る。
号の大きさに応じて抵抗を切り替えるトランスインピー
ダンス型増幅回路に関し、特に、受光素子の出力を増幅
するためのトランスインピーダンス型増幅回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、受光素子の出力を増幅するための
トランスインピーダンス型増幅回路には、たとえば、図
7に示すように、特開平9−8563号公報に開示され
た「光受信前置増幅器」がある。
トランスインピーダンス型増幅回路には、たとえば、図
7に示すように、特開平9−8563号公報に開示され
た「光受信前置増幅器」がある。
【0003】図7によれば、この光受信前置増幅器は、
バースト状入力データ入力に対して、出力側データに振
幅差が生じないようにするため、フォトダイオード15
からの受光電流信号13を反転増幅器1に入力し、バッ
ファ回路2の出力と基準電圧12との比較結果に基づい
て、反転増幅器1とバッファ回路2とからなる増幅器の
抵抗を変化させている。
バースト状入力データ入力に対して、出力側データに振
幅差が生じないようにするため、フォトダイオード15
からの受光電流信号13を反転増幅器1に入力し、バッ
ファ回路2の出力と基準電圧12との比較結果に基づい
て、反転増幅器1とバッファ回路2とからなる増幅器の
抵抗を変化させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のトランスインピーダンス型増幅回路では、抵抗を切り
替えるのに必要な時間内に入力電流が大きくなると、出
力が飽和する。そして、出力が飽和した状態では、フォ
トダイオードからの信号電流が抜ける電流路がないの
で、フォトダイオードの寄生容量16に電荷が蓄積され
ていく。従って、寄生容量16に蓄積された電荷が放電
されない限り、従来のトランスインピーダンス型増幅回
路の出力は飽和したままとなる。
のトランスインピーダンス型増幅回路では、抵抗を切り
替えるのに必要な時間内に入力電流が大きくなると、出
力が飽和する。そして、出力が飽和した状態では、フォ
トダイオードからの信号電流が抜ける電流路がないの
で、フォトダイオードの寄生容量16に電荷が蓄積され
ていく。従って、寄生容量16に蓄積された電荷が放電
されない限り、従来のトランスインピーダンス型増幅回
路の出力は飽和したままとなる。
【0005】従って、光通信等における光信号を正しく
光電変換することができなくなる。
光電変換することができなくなる。
【0006】そこで、本発明は、入力信号が大きい場合
に、出力信号の飽和を回避することができるトランスイ
ンピーダンス型前置増幅器を提供することを課題として
いる。
に、出力信号の飽和を回避することができるトランスイ
ンピーダンス型前置増幅器を提供することを課題として
いる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明回路は、反転増幅器の出力と基準電圧との比較
結果に基づいて、スイッチング素子をオン状態とするこ
とにより、前記スイッチング素子に接続した抵抗と他の
抵抗とを並列接続状態となして帰還抵抗を変化させるト
ランスインピーダンス型増幅回路であって、前記スイッ
チング素子に接続した抵抗に並列にダイオードを接続し
ている。
の本発明回路は、反転増幅器の出力と基準電圧との比較
結果に基づいて、スイッチング素子をオン状態とするこ
とにより、前記スイッチング素子に接続した抵抗と他の
抵抗とを並列接続状態となして帰還抵抗を変化させるト
ランスインピーダンス型増幅回路であって、前記スイッ
チング素子に接続した抵抗に並列にダイオードを接続し
ている。
【0008】すなわち、本発明においては、制御回路に
よって新たに電気接続された抵抗の端子電圧をダイオー
ドで一定値に保ち、且つ、フォトダイオードからの信号
電流をバイパスさせて、フォトダイオードの浮遊容量に
蓄積された電荷を放電させ、トランスインピーダンス型
増幅回路の出力の飽和を回避している。
よって新たに電気接続された抵抗の端子電圧をダイオー
ドで一定値に保ち、且つ、フォトダイオードからの信号
電流をバイパスさせて、フォトダイオードの浮遊容量に
蓄積された電荷を放電させ、トランスインピーダンス型
増幅回路の出力の飽和を回避している。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。
実施の形態について説明する。
【0010】図1は、本発明のトランスインピーダンス
型増幅回路の回路図である。図1に示すように、この回
路は、入力端子に反転増幅器21の入力端子と、抵抗2
2とMOSFET25のソース端子が接続され、MOS
FET25のドレイン端子に抵抗23の一方の端子とダ
イオードのアノード端子が接続され、抵抗23の他方の
端子とダイオードのカソード端子が反転増幅器21の出
力端子に接続され、制御回路に反転増幅器の出力端子と
基準電圧とリセット端子が接続され、制御回路の出力が
MOSFET25のゲート端子に接続されている。
型増幅回路の回路図である。図1に示すように、この回
路は、入力端子に反転増幅器21の入力端子と、抵抗2
2とMOSFET25のソース端子が接続され、MOS
FET25のドレイン端子に抵抗23の一方の端子とダ
イオードのアノード端子が接続され、抵抗23の他方の
端子とダイオードのカソード端子が反転増幅器21の出
力端子に接続され、制御回路に反転増幅器の出力端子と
基準電圧とリセット端子が接続され、制御回路の出力が
MOSFET25のゲート端子に接続されている。
【0011】図1においては、スイッチング素子の例示
としてFETを記載しているが、FETに限らず、バイ
ポーラトランジスタその他であってもよい。尚、MOS
FETを用いる場合には、pチャンネルMOSFETで
もよいが、スイッチング速度が速いnチャンネルMOS
FETが、より好適である。
としてFETを記載しているが、FETに限らず、バイ
ポーラトランジスタその他であってもよい。尚、MOS
FETを用いる場合には、pチャンネルMOSFETで
もよいが、スイッチング速度が速いnチャンネルMOS
FETが、より好適である。
【0012】この増幅回路においては、制御回路からの
信号により、MOSFET25がオン状態となり、抵抗
22と抵抗23が並列に接続された状態となって、イン
ピーダンスが切り替わる。
信号により、MOSFET25がオン状態となり、抵抗
22と抵抗23が並列に接続された状態となって、イン
ピーダンスが切り替わる。
【0013】そして、抵抗23に並列に接続されたダイ
オードが図示しないフォトダイオードからの入力電流を
バイパスしている。
オードが図示しないフォトダイオードからの入力電流を
バイパスしている。
【0014】図2は、この増幅回路の動作を説明するた
めのタイムチャートである。
めのタイムチャートである。
【0015】図2によると、リセット信号が制御回路に
入力されると、動作が開始される。
入力されると、動作が開始される。
【0016】時刻t1で増幅回路の出力信号が、基準電
圧以下になったことを検知する。その検知のための遅延
を伴って、制御回路からnチャンネルMOSFET25
のゲートに信号が送られ、時刻t2でnチャンネルMO
SFET25がオン状態となる。そして、過渡的状態を
経て、時刻t3でインピーダンスの切り替えが完了す
る。
圧以下になったことを検知する。その検知のための遅延
を伴って、制御回路からnチャンネルMOSFET25
のゲートに信号が送られ、時刻t2でnチャンネルMO
SFET25がオン状態となる。そして、過渡的状態を
経て、時刻t3でインピーダンスの切り替えが完了す
る。
【0017】従って、時刻t3以降は、増幅度を低下さ
せた状態で、入力信号を反転増幅している。
せた状態で、入力信号を反転増幅している。
【0018】このようにして得られた反転増幅器の出力
S1を量子化して光通信等の光信号の光電変換が完了す
る。出力S1の最高レベルをV1、最低レベルをV2と
し、量子化レベルをV1とV2の中間に設定すると、図
示した出力S1から、「010」のデジタル信号列が得
られる。尚、ダイオードを用いない従来のトランスイン
ピーダンス回路からの出力は、時刻t2以降も飽和した
ままとなる。このように飽和した出力S2を量子化して
も、「000」というデジタル信号列しか得られず、光
通信等の光信号を誤って光電変換したことになる。
S1を量子化して光通信等の光信号の光電変換が完了す
る。出力S1の最高レベルをV1、最低レベルをV2と
し、量子化レベルをV1とV2の中間に設定すると、図
示した出力S1から、「010」のデジタル信号列が得
られる。尚、ダイオードを用いない従来のトランスイン
ピーダンス回路からの出力は、時刻t2以降も飽和した
ままとなる。このように飽和した出力S2を量子化して
も、「000」というデジタル信号列しか得られず、光
通信等の光信号を誤って光電変換したことになる。
【0019】次に、図3を参照して、制御回路に2つの
基準電圧を入力する場合について、具体的に説明する。
基準電圧を入力する場合について、具体的に説明する。
【0020】図3は、抵抗を3段階に切り替えるトラン
スインピーダンス増幅回路の回路図である。ここでは、
抵抗22を20Kオーム、抵抗23を20Kオーム、抵
抗24を2.5Kオームとする。また基準電圧の電圧値
を400mVとするとともに出力端子の無信号時のDC
電圧は一般的な1Vとする。
スインピーダンス増幅回路の回路図である。ここでは、
抵抗22を20Kオーム、抵抗23を20Kオーム、抵
抗24を2.5Kオームとする。また基準電圧の電圧値
を400mVとするとともに出力端子の無信号時のDC
電圧は一般的な1Vとする。
【0021】又、入力レベルが第1の入力レベル切り替
えレベルである20μApp以下では抵抗23が選択さ
れ、入力レベルが第1の切り替えレベル(20μAp
p)から第2の切替レベルの間(40μApp)では抵
抗22と23が選択され、入力レベルが第2の切替レベ
ル(40μApp)以上では抵抗22,23,24が選
択される。
えレベルである20μApp以下では抵抗23が選択さ
れ、入力レベルが第1の切り替えレベル(20μAp
p)から第2の切替レベルの間(40μApp)では抵
抗22と23が選択され、入力レベルが第2の切替レベ
ル(40μApp)以上では抵抗22,23,24が選
択される。
【0022】図3に示すように、本発明においては、入
力端子に反転増幅器21の入力端子と、抵抗22とMO
SFET25,26のソース端子が接続され、MOSF
ET25のドレイン端子に抵抗23の一方の端子とダイ
オードのアノード端子が接続され、抵抗23の他方の端
子とダイオードのカソード端子が反転増幅器21の出力
端子に接続され、MOSFET26のドレイン端子と反
転増幅器21の出力端子間に抵抗24が接続され、制御
回路に反転増幅器の出力端子と基準電圧とリセット端子
が接続され、制御回路の出力がMOSFET25と26
のゲート端子に接続されている。
力端子に反転増幅器21の入力端子と、抵抗22とMO
SFET25,26のソース端子が接続され、MOSF
ET25のドレイン端子に抵抗23の一方の端子とダイ
オードのアノード端子が接続され、抵抗23の他方の端
子とダイオードのカソード端子が反転増幅器21の出力
端子に接続され、MOSFET26のドレイン端子と反
転増幅器21の出力端子間に抵抗24が接続され、制御
回路に反転増幅器の出力端子と基準電圧とリセット端子
が接続され、制御回路の出力がMOSFET25と26
のゲート端子に接続されている。
【0023】図4は入力レベルが第1の切り替えレベル
以下の場合を表す動作波形図である。信号に応じた出力
が出ても基準電圧以下にならないために制御回路は動作
せず利得の切り替えは行われない。
以下の場合を表す動作波形図である。信号に応じた出力
が出ても基準電圧以下にならないために制御回路は動作
せず利得の切り替えは行われない。
【0024】続いて抵抗10KΩが選択される場合の動
作について説明する。
作について説明する。
【0025】図5は抵抗10KΩが選択される場合の動
作波形図である。入力信号が30μAppを例に説明を
おこなう。リセット信号入力後入力信号が入力されると
20μAppを越えた時点で出力信号は400mVpp
となり制御回路が動作し利得切り替えを行い、抵抗が2
0Kオームから10Kオームに切り替わる。しかし出力
信号は、利得が切り替わるまで遅延があるため抵抗が切
り替わるまでの間出力端子には600mVの出力信号が
出力され、利得切り替わり後は300mVppの信号が
出力される、以降入力信号の論理値に対応した信号を出
力する。さらに入力信号が大きくなり40μApp以上
になった場合について説明する。
作波形図である。入力信号が30μAppを例に説明を
おこなう。リセット信号入力後入力信号が入力されると
20μAppを越えた時点で出力信号は400mVpp
となり制御回路が動作し利得切り替えを行い、抵抗が2
0Kオームから10Kオームに切り替わる。しかし出力
信号は、利得が切り替わるまで遅延があるため抵抗が切
り替わるまでの間出力端子には600mVの出力信号が
出力され、利得切り替わり後は300mVppの信号が
出力される、以降入力信号の論理値に対応した信号を出
力する。さらに入力信号が大きくなり40μApp以上
になった場合について説明する。
【0026】図6は、入力信号が40μApp以上の場
合の動作波形図である。入力信号が200μAppを例
に説明をおこなう。まず20μAppを越えた時点で制
御回路が動作し利得切り替えを行い、抵抗が20Kオー
ムから10Kオームに切り替える動作を開始する。利得
が切り替わるまでの間も、出力端子は低下を続けるが出
力振幅が700mVpp以上になると、ダイオードが導
通するため、入力信号の大きさによらず入力端子と出力
端子間の電位差はダイオードの順方向電圧(VF)に保
たれ0Vとなり、プリアンプは飽和状態にはならない。
さらに、利得が切り替わり抵抗10KΩとなった後もダ
イオードを介して電流が流れるため飽和状態とはならな
い。続いて入力信号が論理値1から0に戻ると出力端子
は1Vに戻り、再び入力信号の論理値が0から1に変化
すると、抵抗10KΩで入力信号200mVppである
ので出力信号は2Vppを出力しようとする。出力信号
が400mVppで再び制御信号から利得切替が出力さ
れ、抵抗を10KΩから2KΩに切り替える動作が開始
される。この時も切替動作が終了するまで出力信号は大
きくなり続けるが、出力振幅が700mVpp以上にな
るとダイオードが導通し動作開始するため出力振幅はそ
れ以上大きくならず飽和しない。これにより抵抗が10
KΩから2KΩに切り替わった後も正常に動作をおこな
う。
合の動作波形図である。入力信号が200μAppを例
に説明をおこなう。まず20μAppを越えた時点で制
御回路が動作し利得切り替えを行い、抵抗が20Kオー
ムから10Kオームに切り替える動作を開始する。利得
が切り替わるまでの間も、出力端子は低下を続けるが出
力振幅が700mVpp以上になると、ダイオードが導
通するため、入力信号の大きさによらず入力端子と出力
端子間の電位差はダイオードの順方向電圧(VF)に保
たれ0Vとなり、プリアンプは飽和状態にはならない。
さらに、利得が切り替わり抵抗10KΩとなった後もダ
イオードを介して電流が流れるため飽和状態とはならな
い。続いて入力信号が論理値1から0に戻ると出力端子
は1Vに戻り、再び入力信号の論理値が0から1に変化
すると、抵抗10KΩで入力信号200mVppである
ので出力信号は2Vppを出力しようとする。出力信号
が400mVppで再び制御信号から利得切替が出力さ
れ、抵抗を10KΩから2KΩに切り替える動作が開始
される。この時も切替動作が終了するまで出力信号は大
きくなり続けるが、出力振幅が700mVpp以上にな
るとダイオードが導通し動作開始するため出力振幅はそ
れ以上大きくならず飽和しない。これにより抵抗が10
KΩから2KΩに切り替わった後も正常に動作をおこな
う。
【0027】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、大信号入
力時、ダイオードを介して入力電流をバイパスさせるの
で、出力端子が飽和することが無くなり、ダイナミック
レンジが広がる。
力時、ダイオードを介して入力電流をバイパスさせるの
で、出力端子が飽和することが無くなり、ダイナミック
レンジが広がる。
【0028】又、特に、帰還抵抗を構成する抵抗の数と
基準電圧の数を、2以上の数として、各スイッチング素
子を小信号振幅で高速に動作させるので、より高速のト
ランスインピーダンス型増幅回路が得られる。
基準電圧の数を、2以上の数として、各スイッチング素
子を小信号振幅で高速に動作させるので、より高速のト
ランスインピーダンス型増幅回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトランスインピーダンス型増幅回路の
回路図。
回路図。
【図2】本発明のトランスインピーダンス型増幅回路の
入出力を示すタイムチャート。
入出力を示すタイムチャート。
【図3】帰還抵抗を3段階に切り替える本発明のトラン
スインピーダンス型増幅回路の回路図。
スインピーダンス型増幅回路の回路図。
【図4】反転増幅器の出力が第1基準電圧以上である場
合の入力と出力の関係を示すタイムチャート。
合の入力と出力の関係を示すタイムチャート。
【図5】反転増幅器の出力が第1基準電圧以下で第2基
準電圧以上である場合の入力と出力の関係を示すタイム
チャート。
準電圧以上である場合の入力と出力の関係を示すタイム
チャート。
【図6】反転増幅器の出力が第2基準電圧以下である場
合の入力と出力の関係を示すタイムチャート。
合の入力と出力の関係を示すタイムチャート。
【図7】従来のトランスインピーダンス型前置増幅回路
の回路図。
の回路図。
21 反転増幅器 22,23,24 抵抗 25,26 スイッチング素子
Claims (5)
- 【請求項1】反転増幅器の出力と基準電圧との比較結果
に基づいて、スイッチング素子をオン状態とすることに
より、前記スイッチング素子に接続した抵抗と他の抵抗
とを並列接続状態となして帰還抵抗を変化させるトラン
スインピーダンス型増幅回路であって、 前記スイッチング素子に接続した抵抗に並列にダイオー
ドを接続することを特徴とするトランスインピーダンス
型増幅回路。 - 【請求項2】 帰還抵抗を有する反転増幅器と、前記帰
還抵抗の値を変化させる制御回路とを有するトランスイ
ンピーダンス型増幅回路であって、 前記帰還抵抗は、一つのスイッチング素子と、前記スイ
ッチング素子に接続された抵抗と、前記抵抗に並列に接
続されたダイオードとを含み、 前記制御回路は、前記反転増幅器の出力と基準電圧との
比較結果に基づいて、前記スイッチング素子をオン状態
とするための制御信号を発生し、 前記制御回路は、前記基準電圧の入力を受けた後、外部
からのリセット信号を受けて動作を開始することを特徴
とするトランスインピーダンス型増幅回路。 - 【請求項3】 前記帰還抵抗を構成する抵抗の数と前記
基準電圧の数が、それぞれ2以上の数であることを特徴
とする請求項2記載のトランスインピーダンス型増幅回
路。 - 【請求項4】 受光素子と、前記受光素子の出力を入力
する反転増幅器と、前記反転増幅器の帰還抵抗の値を変
化させる制御回路とを有するトランスインピーダンス型
増幅回路であって、 前記帰還抵抗は、一つのスイッチング素子と、前記スイ
ッチング素子に接続された抵抗と、前記抵抗に並列に接
続されたダイオードとを含み、 前記制御回路は、前記反転増幅器の出力と基準電圧との
比較結果に基づいて、前記スイッチング素子をオン状態
とするための制御信号を発生し、 前記制御回路は、前記基準電圧の入力を受けた後、外部
からのリセット信号を受けて動作を開始することを特徴
とするトランスインピーダンス型増幅回路。 - 【請求項5】 前記帰還抵抗を構成する抵抗の数と前記
基準電圧の数が、それぞれ2以上の数であることを特徴
とする請求項4記載のトランスインピーダンス型増幅回
路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10147969A JPH11340745A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | トランスインピーダンス型増幅回路 |
US09/320,960 US6140878A (en) | 1998-05-28 | 1999-05-27 | Transimpedance-type amplifier circuit with interchangeable resistance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10147969A JPH11340745A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | トランスインピーダンス型増幅回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11340745A true JPH11340745A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15442204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10147969A Pending JPH11340745A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | トランスインピーダンス型増幅回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6140878A (ja) |
JP (1) | JPH11340745A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005013480A1 (ja) * | 2003-07-30 | 2006-09-28 | 三菱電機株式会社 | 前置増幅器の利得切り替え回路 |
JP2006311130A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光受信器 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2186210T3 (es) * | 1997-08-12 | 2003-05-01 | Klaus Wolter | Dispositivo para la conversion de corrientes pequeñas aplicadas en la entrada del dispositivo por una fuente no ideal de corriente en señales de tension. |
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