JPS5942902B2 - ２乗回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は夫々演算増巾器を使用した対数回路及びその後
段に接続される逆対数回路とより成る２乗回路に関し、
特にその周波数特性及び精度の高いものを提案せんとす
るものである。

従来演算増巾器にダイオードを組み合わせて成る対数回
路及び逆対数回路を更に組み合わせて構成された２乗回
路が提案されている。

先ず以下に第１図を参照してかかる従来の２乗回路の１
例について説明しよう。

入力信号の供給される入力端子１が第１の演算増巾器３
及びダイオード５〜８より成る対数回路５０に接続され
、ここで抵抗器２を介して第１の演算増巾器３の反転入
力端子に接続され、その非反転入力端子は抵抗器４を介
して接地される。

第１の演算増巾器３０反転入力端子はダイオード５のア
ノード及びダイオード７のカソードに接続され、ダイオ
ード５０カソードはダイオード６のアノードに接続され
る。

又、ダイオード７のアノードはダイオード８のカソード
に接続される。

ダイオード８のアノード及びダイオード６０カソードは
第１の演算増巾器３の出力端子に接続される。

即ち、第１の演算増巾器３の反転入力端子と出力端子と
の間には直列接続されたダイオード５，６及び７，８が
互いに逆方向に接続される。

対数回路５０の後段には演算増巾器１０より成る反転回
路６０が接続される。

この反転回路６０においては、第１の演算増巾器３の出
力端は抵抗器９を介して演算増巾器１００反転入力端子
に接続され、その非反転入力端子は抵抗器１１を介して
接地される。

演算増巾器１０の出力端子は帰還用抵抗器１２を介して
その反転入力端子に接続される。

尚、抵抗器９，１２０抵抗値は共に等しく選定され、抵
抗器１１の抵抗値はその半分に選定されている。

対数回路５０及び反転回路６０の後段には第２の演算増
巾器１５及びダイオード１３，１４より成る逆対数回路
７０が接続される。

逆対数回路７０においては、先ず、対数回路５０の第１
の演算増巾器３の出力端子がダイオード１４を介して第
２の演算増巾器１５０反転入力端子に接続されると共に
、対数回路６０の演算増巾器１０の出力端子がダイオー
ド１３を介して第２の演算増巾器１５０反転入力端子に
接続される。

その非反転入力端子は抵抗器１７を介してバイアス電源
端子１９に接続されると共に抵抗器１８を介して接地さ
れる。

更に、第２の演算増巾器１５の出力端子は帰還用抵抗器
１６を介してその反転入力端子に接続されると共に、出
力端子２０に接続される。

次に、上述した回路の動作を説明しよう。

先ず入力信号としである程度振巾の大きい正弦波信号Ｘ
を入力端子１に供給すると、入力信号が正の半サイクル
のときはダイオード５，６が導通すると共にダイオード
７．８が非導通となり、入力信号が負の半サイクルのと
きはこれとは逆になる。

そして、信号Ｘはここで対数演算され、ダイオード５．
６及び７，８が２個直列に接続されているので、対数回
路５０の出力端子には信号２１ｏｇＸが得られる。

この信号２１ｏｇＸは逆対数回路７０のダイオード１４
に直接供給されると共に反転回路６０で極性が反転され
て逆対数回路７０のダイオード１３に供給され、ここで
ｅｘｐ （２ｌｏｇ Ｘ ） −Ｘ２の演算が行なわれ
て出力端子２０には入力信号Ｘが２乗された信号、即ち
信号Ｘ２が得られる。

ところで、上述した回路においては、入力信号の振巾が
小さい時には、例えば正の半サイクルにおいてダイオー
ド５，６はその抵抗値が大きい状態で導通し、ダイオー
ドγ、８は非導通となり、その接合容量Ｃが存在するこ
とになる。

又、負の半サイクルにおいてはダイオード５，６と７，
８とは逆の動作を行ない、この場合も接合容量Ｃが存在
することになる。

このため、２乗回路の特に高域の周波数特性が劣化して
２乗動作の精度は低下する。

又、入力信号の振巾が微少である時にはダイオード５，
６，７，８は全て導通状態とはならず回路は２乗回路と
して動作しなくなる。

斯かる点に鑑み、本発明は簡単な回路構成により容易に
その周波数特性及び精度の高い２乗回路を提供せんとす
るものである。

以下に、第２図を参照して本発明２乗回路の実施例を詳
細に説明しよう。

尚、第２図において第１図と対応する部分には同一符号
を付し、その重に複説明を省略する。

第２図の２乗回路に於ては、第１の演算増巾器３と、こ
の演算増巾器３の入力信号の供給される反転入力端子と
出力端子との間に、反転入力端子の正極性入力信号に対
して順方向に直列接続される一対の第１のダイオード５
，６及び出力端子と反転入力端子との間にバイアス電流
供給用直流電源２１を介して反転入力端子の正極性入力
信号に対して逆方向に直列接続される一対の第２のダイ
オード７．８とから対数回路５０を構成する。

そして、この対数回路５０の後段に接続されると共に対
数回路５０から互いに逆極性の出力信号が供給される逆
対数回路７０を設ける。

その他の構成は第１図と同様なので重複説明を省略する
。

そしてダイオード５，６，７．８の各々に常時０．４〜
０．５■の電圧を印加して無信号時にこれ等に１０μＡ
〜２０μＡ程度のバイアス電流を流すようにする。

更に、本発明２乗回路は第３図のように構成することも
できる。

即ち第３図に示す回路は第２図に示す回路においてダイ
オード１３，１４を夫々トランジスタ２２．２３で置換
え、そのベースに端子２４よりバイアス電圧を供給する
ようにした場合である。

以下に、第３図を例にとって本発明２乗回路の回路動作
について吟味しよう。

先ず、入力端子１に供給される電圧をＥＩＮ 、抵抗器
２の抵抗値をＥＩＮ、入力交流信号電圧をｅ、電池２１
の起電圧即ちダイオード５，６，７．８のバイアス電圧
をＥＤＩ、ダイオード５，６，７，８の逆方向飽和電流
を１゜及びそのバイアス電流を■Ｄ１、電子の電荷量を
ｑ、ボルツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、ダイオード１
，８及び５，６に流れる電流を■１及び■２ とすると
入力電流１１Ｎはダイオード５゜７の接続中点に流入す
る電流にほぼ等しく次の（１，）式で与えられる。

従って、入力交流信号電圧ｅは次の（２）式で表わされ
る。

更に、トランジスタ２２，２３０バイアス電圧をＩＥＤ
バイアス電流を■Ｄ 及びそのコレクタ電流を■′１
．■′２とすれば、出力電流■。

ｕｔは抵抗器１６に流れる電流にほぼ等しく次の（３）
式で表わされる。

従って、出力電流Ｉ ｏｕｔには入力電流ＩＩＮの２乗
の成分が含まれ、入力電流ＩＩＮは千の回路で２乗され
ることになる。

そして、ダイオード５，６，７，８の各々には電池２１
によって常時０．４〜０．５ｖのバイアス電圧が印加さ
れており、このため無信号時にはこれ等に１０〜２０μ
Ａ程度のバイアス電流が流るので、入力信号の振巾が小
さい時にもダイオード５゜６．７，８は非導通となるこ
となく、その接合容量Ｃは存在しない。

このため、２乗回路の周波数特性は特にその高域におい
て向上されて２乗動作の精度は高くなる。

次に、第４図を参照して本発明２乗回路のより具体的な
実施例について説明しよう。

尚、第４図において第１図乃至第３図と対応する部分に
は同一符号を付し、その重複説明を省略する。

この回路では、ダイオード５，６，７，８は直列接続さ
れたダイオード接続のトランジスタ２６゜２７．２８，
２９で置換えられ、これ等トランジスタ２６，２７，２
８．２９はそのコレクタ及びベースが互いに接続されて
いる。

そして、トランジスタ２７のエミッタとトランジスタ２
８のコレクタとの接続中点は第１の演算増巾器３０反転
入力端子に接続されている。

尚、第１の演算増巾器３には発振防止用のコンデンサ２
５が接続されている。

又、バイアス電流供給用の電源２１としてバイアス電源
回路８０が設けられる。

この回路８０はトランジスタ３０，３１、抵抗器３２゜
３３．３４，３５より構成されており、トランジスタ３
１のコレクタとエミッタとの間にトランジスタ２６，２
７，２８，２９が介挿され、トランジスタ３１によりト
ランジスタ２６，２７，２８゜２９にバイアス電流が供
給される。

そして、これにより無信号入力時にはトランジスタ３０
のコレクタ及びトランジスタ２６．２７．２８．２９の
エミッタに略等しい１０μＡ程度の電流が流れるように
なされている。

更に、端子２４に供給されるバイアス電圧はトランジス
タ３６．３７及び抵抗器３８，３９，４０，４１より成
るバイアス電源回路９０から供給される。

これにより、無信号入力時にはトランジスタ３６のエミ
ッタ及びトランジスタ２２，２３０エミツタに略等しい
電流が流れ、又ご可変抵抗器３９の抵抗値を変化させる
ことによって２乗回路そのものの利得が調整されるよう
に成されている。

斯くして、本考案２乗回路によれば、対数回路の第１の
演算増巾器の反転入力端子と出力端子との間に直列接続
された２個のダイオードを互いに逆方向に並列接続し、
これらのダイオードにバイアス電流を流すようにしたの
で、入力信号の振巾がある程度大きい時及び小さい時に
もこれ等のダイオードは導通し、入力信号の正及び負の
半サイクルにおいてダイオードが非導通となってその接
合容量Ｃが存在することはなく、２乗回路の周波数特性
は特にその高域部分が向上して２乗動作の精度は高くな
る。

又、入力信号の振巾が微少である時にもダイオード５，
６，７，８は導通状態にあり、回路は２乗回路として十
分動作する。

更に、逆対数回路において対数回路からの互いに逆極性
の出力信号が夫々２つのトランジスタを介して第２の演
算増巾器の反転入力端子に供給される場合は、そのトラ
ンジスタに対するバイアスを調整することにより２乗回
路の利得を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２乗回路を示す回路図、第２図、第３図
及び第４図は本発明２乗回路の実施例を示す回路図であ
る。 ３は第１の演算増巾器、５，６，７，８はダイオードで
ある。 ５０は対数回路、７０は逆対数回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 演算増巾器と、該演算増巾器の入力信号の供給され
   る反転入力端子と出力端子との間に、上記反転入力端子
   の正極性入力信号に対して順方向に接続される一対の第
   １のダイオード及び上記出力端子と反転入力端子との間
   にバイアス回路を介して上記反転入力端子の正極性入力
   信号に対して逆方向に接続される一対の第２のダイオー
   ドとから成る対数回路と、該対数回路の後段に接続され
   ると共に上記対数回路から互いに逆極性の出力信号が供
   給される逆対数回路とを具備したことを特徴とする２乗
   回路。