JPS62100008A - 電流電圧変換回路 - Google Patents

電流電圧変換回路

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JPS62100008A
JPS62100008A JP61244333A JP24433386A JPS62100008A JP S62100008 A JPS62100008 A JP S62100008A JP 61244333 A JP61244333 A JP 61244333A JP 24433386 A JP24433386 A JP 24433386A JP S62100008 A JPS62100008 A JP S62100008A
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JP
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current
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coupled
current mirror
transistor
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JP61244333A
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Inventor
イラ・ミラー
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Motorola Inc
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561Voltage to current converters
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/265Current mirrors using bipolar transistors only

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本゛発明は、変換器回路に関し、更に詳細には、印加電
流入力に対応する出力電圧を発生する回路に関する。
(従来の技術) 電流入力信号と既知の関係を有する出力電圧を発生ずる
電流電圧変換器の用途は無数に存在する。
たとえば、ディジタル・アナログ変換器(DAC)はこ
のような変換回路を・利用して実現することができる。
この五゛うに、複数の離散的電流入力から成るアイジタ
ル入力コードを対応するアナに]グ出力電圧に変換づ−
ることかできる。
(発明が解決しようとする問題点) このような変換回路は、印加電流入力を出力電圧に正確
に変換するには、他の回路と関連する正確なカレ〕パト
ミラーを必要とする。したがって、印加電流入力信号と
既知の関係を有する出力電圧を発生するにはフィードバ
ック回路と関連する精密なカレントミラーを備えた電流
電圧変換回路を組込む必要がある。
したがって、本発明の目的番よ、改良された電流電圧変
換器回路を提供づ−ることである。
本発明の他の目的は、電流入力を抵抗器の比に比例する
大きさの電圧出力に変換する改良された電流電圧変換器
回路を提供することである。
本発明の更に他の目的は、印加電流入力に応じて既知の
抵抗の比に比例する出力電圧を発生−づ゛る、集積回路
の形で制作するに適する電流電圧変換回路を提供するこ
とである。
(問題点を解決するための手段) 前記の、および他の目的は、その出力に印加電流入力に
比例する電流を流す精密なカレントミラーと、カレント
ミラーと結合してカレントミラーへのフィードバック信
号ばかりでなく、抵抗器の比に比例する大きさの電圧出
力信号を発生するフィードバック増幅器回路とを備えて
いる電流電圧変換器によって達せられる。
(好ましい実施例の詳mな説明) 第1図を参照すると、本発明の変換回路に利用されてい
る精密カレントミラー10のブロック図が示されている
。カレントミラー10は集積回路の形に制作するのに適
しており、現在の低電圧集積回路制作プロセスを用いて
制作することができる。カレントミラー10は、1対の
整合した、すなわち、エミッタ面積の等しいトランジス
タ12と14とを備えており、そのベースすなわち制御
電極は互いに結合している3、!−ランジスタのエミッ
タすなわち第1電極は接地基準電位に戻されている。ト
ランジスタ12の]レクタずなわら第2N極は基準電流
源16と差動増幅器18の非反転入力とにノード20で
結合しでいる。基準電流源16は、DC動作電位源を供
給する電源導体24に結合()ているが、基準電流IR
を1ヘランジスタ12のコレクタに供給−リ−る。差動
増幅器′1ε3の反転入力はノード22で1・・・ラン
ジスタ14の一1ノクタと結合しており、ノード22に
出力電流Ioが流れる。増幅器18の出力は1ヘランジ
スタ12ど14とのベース(4=結合(ツている。力1
ノントミラー10の出ツノは出力端子26で取出される
動作時、出力2(うけ電流■。が八−ド22から供給さ
れそこに電圧voを発生ずるよう1:′、ある負荷回路
(図示し・ない)1[接続される1、差動増幅器すなわ
ち演粋増幅器18はノード20iこ発生(〕た電圧の値
を実質的に電圧V。と等しくざt!ると同時にその出力
においで1“・ランジスタ12と14へのベース電流を
供給している。静IF動作平衡状態は!ヘラレジスタ1
2に電流基準16から供給される電流の実質的にすべて
を・流す(二とができるのに充分なベース電流が供給さ
れるときに生ずる。トランジスタ12と14とは整合し
ているから、ベース・エミッタ間の電圧降下は同じにな
り、電流工○は電流■Rと実質的に等しくなる。その上
、ノード20の電圧はノード22で発生する電圧と実質
的に等しくなっているから、2つのトランジスタ12と
14とのコレクタ・ベース間電圧降下も等しくなり互い
に追随することになる。したがって、「初期の」電圧誤
差とベータ・プロセス変動との影響を無視することがで
きる。
次に第2図を参照すると、カレントミラー10が一層詳
細に示されている。第2図中の第1図の構成要素に対応
する構成要素は同じ参照番号が付けておる。差動増幅器
18は第2図でそのエミッタが電流′a32に差動的に
接続されている1対のPNPトランジスタ28および3
0を備えているように示しである。これらトランジスタ
のベースはそれぞれ増幅器18の2つの入力に対応する
ノード20と22とに結合されている。トランジスタ2
8と30とのコレクタは、ダイオード接続されたトラン
ジスタ34とトランジスタ36とから成る差動対単一終
端出力負荷に結合されている。
差動対単一終端負荷回路の動作は従来どおりであり、当
業者には周知である。電流源32は差動増幅器に「テイ
ル(tail)J電流を供給する。
動作時、トランジスタ30は導通してトランジスタ12
と14とにベース電流を供給するようになり、これによ
り、平衡状態が達成されてトランジスタ14が出力26
と結合している負荷回路から電流IOを流すようになる
までトランジスタ12と14とを導通させる。平衡状態
では、トランジスタ12はトランジスタ30から供給源
16からの電流のすべてを流すのに充分なベース電流を
供給される。トランジスタ2Bは、導通していて、その
ためダイオード接続トランジスタ34を導通させている
トランジスタ12により充分に導通している。これによ
りトランジスタ36が導通するのでトランジスタ30は
前述のようにトランジスタ12と14とに必要なベース
電流を供給する。ノード22に発生した電圧voが少し
でも変動すると、前述のようにノード20が変動する。
したがって、トランジスタ12と14とにわたるコレク
タ・ベース電圧降下は互いに追随し、カレントミラー1
0の動作は第1図を参照して上に述べたように働く。
次に第3図に移ると、上記のようにカレントミラー10
を備えた本発明の電流電圧変換回路40が示されている
。変換器40は出力38に入力42でカレントミラーに
供給される電流入力を表わす電圧を発生する。今度も第
1図および第2図の同様の構成要素に対応する第3図の
構成要素には同じ参照番号を付けである。更に、電流電
圧変換回路40は集積回路を製造している当業者には周
知の従来どおりのバイポーラ制作プロセスを用いて集積
回路の形に制作するのに適している。カレントミラー1
0は前述のようにトランジスタ12.14,28.30
,34および36を有する差動増幅器18により実現さ
れる。基準電流源回路は1対の整合PNPトランジスタ
44と46とを備えており、そのベースは共にトランジ
スタ48のエミッタと結合している。トランジスタ44
と46とのエミッタはそれぞれ抵抗器50と52とを経
由して電源導体24まで戻されている。
電流源54はトランジスタ44のコレクタと、予め定め
た実質的に一定な電流■Rを電源導体56を経由して接
地基準に供給するトランジスタ48のベースとに結合し
ている。複コレクタ・トランジスタ46の2つのコレク
タはダイオード60と62とを経由して差動増幅器18
の入力でおるノード20と22とに結合している。トラ
ンジスタ46の第3のコレクタはリード58を経由して
前述のように差動増幅器18に必要なティルミ流を供給
するように結合されている。トランジスタ12のエミッ
タは直列接続トランジスタ64と66とを介して接地基
準に結合されている。同様に、トランジスタ14のエミ
ッタは直列接続トランジスタ68と70とを介して接地
基準と結合しており、その相互接続点は入力42に接続
されている。NPNトランジスタ72と擬似ダーリント
ン接続NPNt−ランジスタフ4および76とを有する
フィードバック増幅器は電圧出力と電流フィードバック
信号とを抵抗器78を経由して、ノード80で、カレン
トミラー10の抵抗器64と66との相互接続点に供給
する。抵抗器82は周知のようにトランジスタ74と7
6との間にバイアスを供給する。トランジスタ72のベ
ースはダイオード60の陽極に結合しており、ここ(ト
ランジスタのバイアス電位が発生する。フィードバック
増幅器への入力はノード22でカレン1−ミラー10の
出力に結合しており、トランジスタ74のベースに対応
しでいる。コンデン′4j−84は変換器40の伝達特
性に極を作ることによりカレントミラー10とフィード
バック増幅器との間にループを形成し、発振を防止して
いる。
動作時、入力端子42に電流入力が供給されない状態で
、変換器40は平衡動作状態、ずなわら、抵抗器66の
両端に発生する電圧が、これから説明するように抵抗器
70の両端に発生する電圧に等しくなる条件を探す。ト
ランジスタ44と46とは1〜ランジスタ488f′r
−L、て供給されるベース電流により轡通し、これによ
り電流源54がト・ランジスタ44を介して値IRと実
質的に等し・い電流の供給源どなる。この電流はトラン
ジスタ46を介して反映されるのでバイアス電流がトラ
ンジスタの複コレクタがら供給さilて差動増幅器18
を動作させる。(〕たがって〕ダイオードロoにががる
バイアス電圧が発生し、トランジスタ72が導通できる
ようになり、したがって、トランジスタ74と76とが
導通できるようになる。ダイオード62はカレント・ミ
ラー10が確実に平衡、偶成を備えるように設けられて
いることに注意すべきである。非平衡状態が存在するが
ぎり、すなわち、抵抗器66にかかる電圧がノード42
に発生する電圧より小さいかぎり、1ヘランジスタ30
と36との導通状態はトランジスタ12と28との導通
状態より悪く、そのため余分な電流を1−ランジスタフ
4のベースに利用づることかできる。これによりトラン
ジスタ74と76とが導通し、フィードバック電流が抵
抗器78を経由して/−ド80に供給され、抵抗器66
の両端に発生ずる電圧を、この電圧が抵抗器70の両端
に発生する電圧に等しくなるまで上昇させる。その後、
トランジスタ12と14とが等しく導通し、カレントミ
ラー10の出力22に供給される電流がトランジスタ1
4を通って流れる電流にトランジスタ74へのベース電
流を加えたものと等()くなる。これにより、電流電圧
変換回路40の動作が静止平衡動作状態になる。
電流入力は入力端子42に供給されるので、抵抗器7Q
の両端に発生する電圧と、したがってトランジスタ1/
1のエミッタの電圧とが上昇する。
カレントミラーは新しい平衡動作状態を探し、この状態
はノード80に発生する電圧を電流入力により端子42
に発生する電圧と再び等しくさせる。
、ノード80に電圧を発生させるのに必要な電流はトラ
ンジスタ76により供給され、抵抗器78を流れる。し
たがって、出力38に発生ずる出力電圧は抵抗器66と
78との両端に発生する電圧の和でおる。このように、
出ツノ電圧は抵抗器66と78との比に比例し、入力4
2に印り口される電流信号の関数である 電流電圧変換器40はディジクル・アナログ変換を行な
うのに利用してもよい。たとえば、入力42にディジタ
ル符号化されたパノノ信号の個々のビットに対応する複
数の電流入力が供給される場合、出力$8に発生するア
ナログ出力電圧はディジタル符号化対応するものである
したがって上に)ボべたものは、電流入力に関連しかつ
抵抗器の比に比例する出力電圧を発生するのに適する新
規な電流電圧変換回路である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の変換回路に使用するカレン1゛・ミラ
ー回路を示す部分的なブロック回路図であり、第2図は
第1図のカレントミラーを示づ詳細回路図であり、 第3図は本発明の1実施例に係る電流電圧変換回路の電
気回路図である。 10・・・カレントミラー、  12.1’4.28゜
30.34.36,44,46,48,72゜74.7
6・・・トランジスタ、 16・・・基準電流源、 1B・・・差動増幅器、24
・・・電源導体、 32・・・電流源、40・・・電流
電圧変換器、 64,66.82・・・抵抗器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、当該カレントミラーが静止平衡動作状態にあるとき
    出力に予め定めた大きさの出力電流を流すものであって
    、前記出力電流の前記大きさを変化させる入力電流を供
    給する入力を備えているカレントミラーと、 前記カレントミラーの前記出力に結合している入力を備
    えており、前記カレントミラーに応答してその出力に前
    記カレントミラーへ電流フィードバックを行ない前記カ
    レントミラーの動作を平衡動作状態にし、出力にその大
    きさが前記電流入力の振幅の関数として変化する出力電
    圧を発生するようにするフィードバック増幅器と、 を具備することを特徴とする電流電圧変換回路。 2、前記カレントミラー手段は、 第1および第2の入力と1つの出力とを備え、前記第1
    の入力は前記カレントミラー手段の前記出力に結合して
    いる差動増幅器手段と、 前記差動増幅器手段の前記第1および第2の入力に電流
    を供給する電流供給手段と、 第1電極、第2電極、および制御電極を備え、前記第1
    電極は前記カレントミラー手段の前記入力に結合してお
    り、前記第2電極は前記カレントミラー手段の前記出力
    に結合しており、前記制御電極は前記差動増幅器手段の
    前記出力に結合している第1のトランジスタと、 第1電極、第2電極、および制御電極を備え、前記第1
    電極は前記フィードバック増幅器手段の前記出力に結合
    しており、前記第2電極は前記差動増幅器手段の前記第
    2の入力に結合しており、前記制御電極は前記差動増幅
    器手段の前記出力に結合している第2のトランジスタと
    、 を具備している特許請求の範囲第1項に記載の回路。 3、前記カレントミラー手段は、 前記第1のトランジスタの前記第1電極と接地基準電位
    との間に接続され、前記カレントミラー手段の前記入力
    が第1および第2の抵抗器の相互接続点に結合している
    第1および第2の直列抵抗器と、 前記第2のトランジスタの前記第1電極と前記接地基準
    電位との間に接続され、第3および第4の抵抗器の相互
    接続点は前記フィードバック増幅器手段の前記出力に結
    合している第3および第4の直列抵抗器と、 を具備している特許請求の範囲第2項に記載の回路。
JP61244333A 1985-10-22 1986-10-16 電流電圧変換回路 Pending JPS62100008A (ja)

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US06/790,026 US4642551A (en) 1985-10-22 1985-10-22 Current to voltage converter circuit
US790026 1985-10-22

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ID=25149418

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EP (1) EP0219682B1 (ja)
JP (1) JPS62100008A (ja)
DE (1) DE3682647D1 (ja)
HK (1) HK5394A (ja)

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