JPS5829621Y2 - 信号変換回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、シングルエンドの入力信号を差動出力信号に
変換するための信号変換回路に関する。

このような信号変換回路として従来から差動増幅器を構
成する一対のトランジスタのベースに直流バイアスを供
給すると共に、その一方のベースを交流的に接地し、そ
の他方のベースに信号電圧を加え、この両トランジスタ
のコレクタから差動出力を得るようにしたものが周知で
ある。

このようにバイアス回路を必要とすることは、回路構成
が複雑になると共に電源電圧の有効な利用が出来ない。

そこでバイアス回路を必要としないで、電源電圧を有効
に利用するようにした第１図に示す回路構成が提案され
ている。

ダイオード１及び２の直列接続に対して順方向にＩｏな
る定電流が供給され、この２個のダイオード１及び２の
直列回路で生じる電圧降下がトランジスタ３０ベース・
エミッタ接合とダイオード４の直列回路に加わるように
なされる。

このトランジスタ３のエミッタ及びダイオード４の接続
点に１８なる信号電流が供給されると共に、ダイオード
４の電圧降下がトランジスタ５のベース・エミッタ接合
に加えられる。

ダイオード１，２．４は、コレクタ・ベースが共通接続
されたトランジスタでもって実現され、これらダイオー
ド１，２．４及びトランジスタ３゜５は、同一の半導体
ウエノ・上に集積回路化されてイルと共に、互いのエミ
ッタ領域面積が等しいものとされている。

従って信号電流１８がない場合では、ダイオード１及び
２の直列回路とトランジスタ３及びダイオード４の直列
回路とトランジスタ５との各々に等しくＩｏなる電流が
流れる。

ここで信号電流１８が流れたときに、トランジスタ３の
コレクタ電流が（Ｉｏ １１）に変化したものと仮定
すると、ダイオード４を流れる電流従ってトランジスタ
５のコレクタ電流が（Ｉｏ−ｉ１＋ｉ８）となる。

ここで、ダイオード１及び２の順方向電圧降下を夫々Ｖ
ＢＥＩ及びｖＢｏ２とし、トランジスタ３０ベース・工
□ツタ接合の電圧降下をＶＢＥ３とし、ダイオード４の
順方向電圧降下をＶＢＥ４とすると、（ＶＢＥ１＋ＶＢ
Ｅ２）’＝（■ＢＥ３＋ＶＢＥ４）’ｌ”係から次式が
成立する。

即ち但し、■ｓ：逆方向飽和電流、ｑ：電子の電荷、ｋ
：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度 上式から、（ＩＯ＞
＞ｉ８）の関係にあれば、 従って（Ｉｏ））ｉ８ ）の場合には となり、トランジスタ３及び５のコレクタから差動出力
電流を得ることができる。

かかる第１図に示す構成の信号変換回路は、（Ｉｏ）ｉ
ｓ）の条件が成立しない場合には、歪が発生してしまう
。

バイアス用の定電流Ｉｏを大きくするのは無駄である。

本考案は、上述の点を考慮し、回路構成が簡単で歪が原
理的に発生せず、低電圧電源で使用可能な信号変換回路
を実現せんとするものである。

第２図に本考案の基本的構成が示されている。

６及びＩは、直列接続された第１及び第２のダイオード
（コレクタ及びベースが共通接続されたトランジスタを
用いる。

以下に述べるダイオードも同様である。

）を示し、ダイオード６及び７の直列回路に対して定電
流源８により２Ｉｏなる定電流が供給される。

このダイオード７が第１のトランジスタ９０ベース・エ
ミッタ間に接続され、トランジスタ９のコレクタに第３
のダイオード１０を通じて定電流源８が接続される。

また、ダイオード６及び７の接続点に信号電流１８が供
給される。

１１は、この信号電流源を示している。更に、このダイ
オード６及び７の接続点に工□ツタ接地形の第２のトラ
ンジスタ１２０ベースが接続され、トランジスタ９のコ
レクタ及びダイオード１０の接続点に第３のトランジス
タ１３０ベースが接続される。

以上のダイオード６．７．１０及びトランジスタ９，１
２．１３が共通の半導体ウェハー上に集積回路化されて
おり、例えば各素子のエミッタ領域面積が互いに等しい
ものとされている。

第２図に示す構成において、信号電流ｉ が加えられて
いない状態では、ダイオード６及び７の直列回路とダイ
オード１０及びトランジスタ９の直列回路とに夫々Ｉｏ
なる電流が流れる。

今、信号電流１８が加えられたときに、ダイオード６を
通ずる電流が（Ｉｏ−ｉ□）に変化したものと仮定して
トランジスタ１２のコレクタ電流及びトランジスタ１３
のコレクタ電流Ｉｘを求めることにする。

この場合、図示のようにキルヒホッフの法則によりダイ
オード７に（Ｉ ｏ−ｉ １ ＋Ｌ、 ）の電流が流れ
、従ってダイオード１０及びトランジスタ９を通じて（
Ｉｏ−ｉ１＋ｉ８）なる電流が流れる。

従って（Ｉ ｏ−ｉ １ ）＋（Ｉ ｏ−ｉ １＋ｉ、
）＝２Ｉ 。

１ 。

・°・ｉ １ ＝ −； １ｓ となり、トランジスタ１２のコレクタ電流は、■ 。

（Ｉｏ十７１８）となる。

また、ダイオード６゜７．１０の順方向電圧降下を夫々
ＶＢＥ６＝Ｖｆ化７゜ＶＢＥＩＯとし、トランジスタ１
３０ベース・工□ツタ間電圧降下をＶＢＥ１３とすると
、（ＶＢＥ６＋ＶＢＥ７）＝（ＶＢＥｔｏ＋ＶＢＥ１３
） の関係が成立り。

従って１ 、”、Ｉｘ−Ｉｏ−Ｉｓ となる。

このように本考案に依れば、トランジスタ１２及び１３
のコレクタに差動出力電流を取り出すことができる。

第１図に示す従来の構成と異なり、（Ｉ ｏ＞＞ ｉｓ
）なる関係が成立しない場合でも歪が発生することは
ない。

また、差動増幅器を用いるのと比べてバイアス回路が不
要で構成を簡単化できると共に、電源を有効利用でき、
低電圧電源を使用することができる。

更に第２図において１２′で示すように、トランジスタ
１２とベースを共通にする複数個の出力取出用トランジ
スタを設けても、また図示せずもトランジスタ１３とベ
ースを共通にする複数個の出力取出用トランジスタを設
けても信号電流が小さくなることがなく複数個の差動出
力電流を得ることができる。

従って１個のシングルエンドの信号電流を複数個の差動
出力電流に変換する場合に頗る有効である。

第３図に上述の本考案を利得制御回路に適用した一実施
例が示されている。

第３図において、１４は信号電圧源を示し、信号電圧源
１４が抵抗器１５及びコンデンサ１６（必ずしも設けな
くてよい）を介してダイオード６及びＩの接続点に接続
サレ、信号電圧Ｖｉが抵抗１５及び入力インピーダンス
Ｚｉにより信号電流ｉ に変換されているまた、信号変
換回路の一方の出力用トランジスタ１２のコレクタがト
ランジスタ１７のエミッタと接続され、その他方の出力
用トランジスタ１３のコレクタがトランジスタ１８の工
□ツタと接続される。

トランジスタ１７及び１８のベースには共通のバイアス
電圧源１９が接続される。

一対のトランジスタ２ｏ及び２１によって差動増幅器が
構成され、その工□ツタ共通接続点に２１１なる定電流
源２２が接続されている。

このトランジスタ２０のベースがトランジスタ１７のエ
ミッタに接続され、トランジスタ２１のベースがトラン
ジスタ１８のエミッタに接続される。

更に、トランジスタ２ｏ及び２１のコレクタの夫々に負
荷抵抗２３及び２４が接続されると共に、トランジスタ
２１のコレクタが出力端子２５として導出される。

トランジスタ１２及び１３のコレクタ電流は、前述ノ通
り（■ｏ＋−１８及び（ＩＯ−！−１）となる。

これらの電流が加えられることによって差動増幅器を構
成するトランジスタ２ｏ及び２１のコレクタ電流が夫々
（１１−ｉＸ）及び（Ｉ□ＩＸ）に変化したものと仮定
する。

ここでトランジスタ１７，１８，２０，２１の夫々のベ
ース・エミッタ間電圧降下をＶＢＥ１７＄ ＶＢＥ１８
ｊＶＢＥ２０’ＶＢＥ２１とすると１（ＶＢＥ１７＋Ｖ
ＢＥ２０）：（ＶＢＥ１８＋ＶＢＥ２１）（ｉ’）関係
が成立するからである。

抵抗２４の値をＲ２４とすると、出力電圧（信号成分）
ｖｏは 一方、入力インピーダンス２・ は とすれば となる。

抵抗１５の値はＲ□５とすると、信号電流ｌｓは となる。

従って となる。

上式から明がなように定電流源８又は２２による定電流
Ｉｏ又はＩ□の大きさを可変することにより利得制御を
行なうことができる。

この例では、定電流源上による定電流ＩＯを可変するよ
うにしている。

かかる一実施例のように利得制御回路に対して入力信号
を供給するために本考案を適用した場合、ダイオード６
及び７のエミッタ抵抗ｒｅが上式のように（−）とされ
ているので、利得制御に対してエミッタ抵抗ｒｅの及ぼ
す悪影響を軽減することができる。

即ちなる関係かあ るので、Ｉｏを少なくして利得を増加しようとすルトキ
ニ、エミッタ抵抗ｒｅも大きくなってしまい、利得を上
げにくくなる。

本考案を適用せずに、単にトランジスタ２ｏ及び２１の
ベースに信号電流を供給するようにした場合には、（王
」）とならず（ｒｅ）となってしまい、上述のような悪
影響が強く生じてしまうのである。

なお、定電流源８，２２として比較的大きな値の抵抗を
用いるようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に提案されている信号変換回路の一例の接続
図、第２図は本考案の基本的構成を示す接続図、第３図
は本考案の一実施例の接続図である。 ６．７．１０は第１、第２、第３のダイオード８．２２
は定電流源、９は第１のトランジスタ、１２゜１３は第
２及び第３のトランジスタである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 定電流が供給される第１及び第２のダイオード素子の直
   列回路と、上記第２のダイオード素子がそのベース・エ
   ミッタ間に接続され、そのコレクタに第３のダイオード
   素子を通じて上記定電流が供給される第１のトランジス
   タと、上記第１及び第２のダイオード素子の接続点から
   導出された信号電流供給端と、上記第１及び第２のダイ
   オード素子の接続点と上記第１のトランジスタのコレク
   タ及び第３のダイオード素子の接続点とに夫々のベース
   が接続されたエミッタ接地形の第２及び第３のトランジ
   スタとを備えた信号変換回路。