JPS62281078A - 円関数変換回路 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、電子機器において使用されるのに適する円関
数変換回路に関する。

（従来例） 第２図は従来の円関数変換回路の一例のものの回路図で
ある。第２図においてＱ２１〜Ｑ２７はトランジスタ、
Ｉｏは電流源、ＶＲは基準電圧源、Ｄ２１、　Ｄ２２は
ダイオードであり、差動対のトランジスタＱ２２．　Ｑ
２３と電流源Ｉｏとからなる回路と、トランジスタＱ２
１とダイオード０２１とによって構成されているカレン
トミラー回路とは、前記のカレントミラー回路を負荷と
する周知の差動増幅器を構成しており、前記した差動対
のトランジスタの一方のトランジスタＱ２コのコレクタ
に得られる差動増幅器の出力は、差動増幅器の反転入力
端トランジスタＱ２３のベースに帰還されている。また
、前記した差動対のトランジスタの他方の１〜ランジス
タＱ２２のベースには基準電圧源ＶＲが接続されている
。

前記したトランジスタＱ２３のコレクタにはＰＮＰトラ
ンジスタＱ２４のベースとコレクタとが接続されており
、前記したＰＮＰＩ−ランジヌタＱ２４のエミッタはト
ランジスタＱ２１のコレクタとトランジスタＱ２５のベ
ースに接続されている。また、トランジスタＱ２５のコ
レクタは電源Ｖｃｃに接続されているとともに、トラン
ジスタＱ２５のエミッタはトランジスタＱ２６のエミッ
タに接続されており、トランジスタ０２６のベースは前
記した差動対のトランジスタＱ２２．　Ｑ２３のエミッ
タに接続されている。

また、前記したトランジスタＱ２６のコレクタはカレン
トミラー回路を構成しているトランジスタＱ２７のベー
スとダイオードＤ２２のアノードとに接続されており、
前記したダイオードＤ２２のカソードとトランジスタＱ
２７のエミッタとは接地されている。

前記した第２図示の従来の円関数変換回路において、カ
レントミラー回路のトランジスタＱ２１とトランジスタ
Ｑ２４とに流れる電流は、差動対のトランジスタＱ２２
に流れる電流Ｉ　ｅ２２に等しいがら、差動対のトラン
ジスタＱ２３′に流入する入力電流ＩＸとの関係は、ト
ランジスタＱ２３のコレクタ及びエミッタにおける節点
方程式により、 Ｉ　ｘ　＋　Ｉ　ｅ　２２＝　Ｉ　ｅ　２３−（１）Ｉ
　ｅ　２２＋Ｉ　ｅ　２３＝　Ｉ　ｏ　　−（２）前記
のような関係にあるから、（１）、　（２）式から差動
電流Ｉ　ｅ２２．　Ｉ　ｅ２３は次のように求められる
。

Ｉｅ２２＝（Ｉ　ｏ　−Ｉ　ｘ）／　２−（３）Ｉｅ２
３＝（Ｉ　ｏ＋Ｉ　ｘ）／２−（４）今、トランジスタ
Ｑ２３．　Ｑ２４．　Ｑ２５．　Ｑ２６のベース・エミ
ッタ間電圧を、それぞれｖＢＥ２３．　ｖＢＥ２４、　
ｖＢＨ２５，■ＢＥ２６とすると、トランジスタＱ２５
、　Ｑ２６のベース間電圧については次の（５）式が成
り立つ。

ｖＢＥ２３＋　ｖＢＥ２４＝　ｖＢＥ２５＋　ｖＢＥ２
６・・（５）ここで、トランジスタＱ２５．Ｑ２６に流
れろ電流をＩｙとすると、各トランジスタのベース・エ
ミッタ間電圧ｖＢＥは、それぞれ次の（６）式で示され
る。

ｖＢＥ２３＝　ＶＴ　ｌ１ｎ（Ｔ　ｅ２３／　Ｉ　５ｌ
）ｖＢＥ２４＝　ＶＴ　、Ｑ　ｎ（Ｉ　ｅ２２／　Ｉ　
５２））・・・・・・（６） ｖＢＥ２５＝　ＶＴ　Ｑ　ｎ（Ｉ　ｙ／　Ｉ　５ｌ）ｖ
ＢＥ２６＝　ＶＴ　Ｑ　ｎ（Ｉ　ｙ／　Ｉ　ｓ２）ただ
し、（６）式中におけるＶＴは接合の熱電圧であリ、Ｖ
Ｔ＝ＫＴ／Ｑ（Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑ
は電子の電荷）であり、また、ＩｓｌはＮＰＮ）−ラン
ジスタの飽和電流、Ｉｓ２はＰＮＰトランジスタの飽和
電流である。なお、トランジスタＱ２４には電流Ｉ　ｅ
２２が流れており、また、トランジスタＱ２３には電流
Ｉ　ａ２３が流れていることは既述のとおりである。

それで、前記の（６）式を（５）式に代入し、（３）　
、　（４）式により整理すると次の（７）式が得られる
。

Ｉｙ＝ｖ’了コ、２］；２３＝（ｌＴｙ二Ｔマ）／２・
・・・・・（７）さらに、前記した電流工ｙはダイオー
ドＤ２２とトランジスタＱ２７からなるカレントミラー
回路で増幅されて電流Ｉｚとして出力されるが、前記し
たトランジスタＱ２７とダイオードＤ２２の接合面積比
を２：１とすれば、前記の電流Ｉｚと電流Ｉｙは、Ｉｚ
＝２Ｉｙとなるから（７）式より電流Ｉｚは、ＩＺ”＄
丁ｙ・・・・・・（８） となり前記の電流Ｉｚは入力電流Ｉｘの円関数となり、
電流Ｉｚは第３図の（ａ）に示されているように入力電
流Ｉｘの変化に応じてＩｘ＝ＯのときにはＩｚ＝＋Ｉｏ
、Ｉｘ＝±ＩｏのときＩｚ＝Ｏを通る円周上にあるよう
な変化態様を示すものとなる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前記した第２図に示されている従来の円関数
変換回路においては、トランジスタＱ２４゜Ｑ２６がＰ
ＮＰトランジスタであることから、それのｈ　ｆｅが２
０〜３０というように低いためにベース電流の値が無視
できず、また、ＰＮＰトランジスタではバルク抵抗もか
なり大きいために、前記した（１）〜（６）式が成立し
なくなり、最終的には（８）式も成立しないから、円変
換回路の特性が第３図の（ｂ）に示すように円の軌跡か
ら外れたものになって円関数変換が良好に行なわれなく
ということが問題になった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は入力電流を基準電流に対して変化する差動電流
に変換する手段と、前記の差動電流が流れる２個のＰＮ
接合と、第１のトランジスタのエミッタに第２のトラン
ジスタのベース及びコレクタを接続した直列接続と、少
なくとも１個のボルテージフオロアとを備え、前記した
２個のＰＮ接合の加算電圧が前記した第１のトランジス
タのベースと第２のトランジスタのエミッタとの間に、
少なくとも１個のボルテージホロワを介して印加され、
第１のトランジスタのコレクタより電流を出力するよう
に構成した円関数変換回路を提供して従来の問題点を解
決したものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の円関数変換回路の具
体的な内容を詳細に説明する。第１図は本発明の円関数
変換回路の一実施例の回路図であり、この第１図におい
てＱ１〜Ｑ１．１はトランジスタ、Ｉｏ〜１２は電流源
、ＶＲは基準電圧源、Ｄ１〜Ｄ３はダイオードであり、
差動対のトランジスタＱ２．Ｑ３と電流源Ｉｏとからな
る回路と、トランジスタＱ１とダイオードＤ１とによっ
て構成されているカレントミラー回路とは、前記のカレ
ントミラー回路を負荷とする周知の差動増幅器を構成し
ており、前記した差動対のトランジスタの一方のトラン
ジスタＱ３のコレクタに得られる差動増幅器の出力は、
差動増幅器の反転入力端トランジスタＱ３のベースに帰
還されている。また、前記した差動対のｌ・ランジスタ
の他方の１−ランジスタＱ２のベースには基準電圧源Ｖ
Ｒが接続されている。

前記した１−ランシスタＱ３のコレクタには１〜ランジ
スタＱ４のエミッタが接続されており、トランジスタＱ
４のベースとコレクタとはトランジスタＱ１のコレクタ
に接続されており、前記した１−ランジスタＱ４のコレ
クタはトランジスタの９のベースに接続されている。

ダイオードＤ２とトランジスタＱ５〜Ｑ８と電流源ＩＩ
、Ｉ２とによって構成されている回路は周知のボルテー
ジフォロア回路を構成しており、トランジスタＱ６のベ
ースが入力端となり、また、１〜ランジスタＱ７のベー
ス（トランジスタＱ８のエミッタ）が出力端となる。前
記した電流源■２の値は電流源Ｉｏの値よりも大きいも
のとされている。

前記したボルテージフォロアにおいて、ダイオードＤ２
とトランジスタＱ５とはカレントミラー回−７＝ 路を構成しており、また、前記したボルテージフォロア
の入力端のトランジスタＱ６のベースには、前記したト
ランジスタＱ３のエミッタが接続されている。また、ボ
ルテージフォロアの出力端のトランジスタＱ７のベース
にはトランジスタＱＩＯのエミッタが接続されている。

そして、前記したトランジスタＱ６．Ｑ７のエミッタと
接地間には電流源■１が接続されている。

前記したトランジスタＱ７のベースと接地との間には電
流源工２が接続されており、また、トランジスタＱ７の
コレクタにベースが接続されているトランジスタＱ８の
エミッタはトランジスタＱ７のベースとトランジスタＱ
ＩＯのエミッタ及び電流源Ｉ２との接続点に接続されて
おり、前記したトランジスタＱ８のコレクタは電源Ｖ　
Ｑ　ｃに接続されている。

前記したトランジスタＱＩＯのベースとコレクタとは、
前記したトランジスタＱ９のエミッタに接続されており
、また、トランジスタＱ９のコレクタにはダイオードＤ
３のカソードとトランジスタＱｌｌのベースとが接続さ
れており、前記したダイオードＤ３のアノードとトラン
ジスタＱｌｌのエミッタとは電源ｖｃｃに接続されてお
り、前記したトランジスタＱｌｌのコレクタから円関数
変換回路の出力電流が取り出されるようになされている
。

差動対のトランジスタＱ２．Ｑ３を備えている差動増幅
器の負荷となされているカレントミラー回路のトランジ
スタＱ１に流れる電流、すなわち、トランジスタＱ４に
流れる電流は、差動対の１ヘランジスタＱ２に流れる電
流Ｉｅ２に等しいから、差動対のトランジスタＱ２．Ｑ
３に流れる電流Ｉ　ｅ２゜Ｉｅ３と差動対のトランジス
タＱ３に流入する入力電流Ｉｘとの関係は、トランジス
タＱ３のコレクタ及びエミッタにおける節点方程式によ
り、Ｉ　ｘ十Ｉ　ｅ２＝　Ｉ　ｅ３・・・（９）Ｉ　ｅ
　２＋　Ｉ　ｅ　３＝　Ｉ　ｏ　　＝（１０）前記のよ
うな関係にあるから、（９）、（１０）式から差動電流
Ｉｅ２．　　Ｉｓ３は次のように求められる。

Ｉｅ２＝（Ｉ　ｏ−Ｉ　ｘ）／２・・（１１）Ｉｅ３＝
（Ｉｏ＋丁ｘ　）／　２−　（１２）前記したダイオー
ドＤ２とトランジスタＱ５〜Ｑ８と電流源Ｉｔ、Ｉ２と
によって構成されている周知のボルテージフォロア回路
は、周知のように、それの入力電圧と出力電圧とが常に
等しいから、トランジスタＱ６のベース電圧とトランジ
スタＱ７のベース電圧とは常に等しい。

今、トランジスタＱ３．Ｑ４．Ｑ９．ＱＩＯが、すべて
同じ構造のものとし、それらのベース・エミッタ間電圧
を、それぞれｖＢＩＥ３．　■Ｉｌｔ！４．　ＶＢＨＤ
。

■ＢＥ１０とすると、トランジスタＱ９のベース電圧と
トランジスタＱＩＯのエミッタ電圧との差電圧について
は次の（１３）式が成り立つ。

ｖＢＥ３＋　■ＢＥ４＝　ｖＢＥ９＋　ｖＩｌｔ！１Ｏ
−（１３）ここで、トランジスタＱ９．ＱＩＯに流れる
電流をＩｙとすると、各トランジスタのベース・エミッ
タ間電圧ｖＢＨは、それぞれ次の（１４）式で示される
。

ｖＢＥ３　＝　ＶＴ　ｆ）、　ｎ（Ｉ　ｅ３／　Ｔ　５
ｌ）ｖＢＥ４＝　ＶＴ　Ｑ　ｎ（Ｉ　ｅ２／　Ｉ　５ｌ
））・・・・・・（１４） ｖＢＥ９＝　ＶＴ　Ｑ　ｎ（Ｉ　ｙ／　Ｉ　５ｌ）ｖＢ
Ｅ１０＝　ＶＴ　’Ｑ　ｎ（Ｉ　ｙ／　Ｉ　ｓｌ）ただ
し、（１４）式中におけるＶＴは接合の熱電圧であり、
ＶＴ＝ＫＴ／Ｑ（Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、
ｑは電子の電荷）であり、また、ＩｓｌはＮＰＮトラン
ジスタの飽和電流である。なお、トランジスタＱ４には
電流Ｉｅ２が流れており、また、トランジスタＱ３には
電流１ｅ３が流れていることは既述のとおりである。

それで、前記の（１４）式を（１３）式に代入し、（１
１）　。

（１２）式により整理すると次の（１５）式が得られる
。

Ｉ　ｙ　＝　ｆＴ７筐丁ａ＝　（Ｉ　ｏ　−Ｉ　ｘ”）
／　２−−　（１５）さらに、前記した電流Ｉｙはダイ
オードＤ３とトランジスタＱｌｌからなるカレントミラ
ー回路で増幅されて電流Ｉｚとして出力されるが、前記
したトランジスタＱｌｌとダイオードＤ３の接合面積比
を２：１とすれば、前記の電流Ｉｚと電流Ｉｙは、Ｉｚ
＝２Ｉｙとなるから（１５）式より電流Ｉｚは、Ｉｚ＝
ｆＴｙ：〒７・・・・・・（１６）となり前記の電流Ｉ
ｚは入力電流Ｉｘの円関数となり、電流Ｉｚは第３図の
（ａ）に示されているように入力電流■ｘの変化に応じ
て１．ｘ＝ＯのときにはＩｚ＝＋Ｉｏ、Ｉｘ＝±Ｉｏの
ときＩｚ＝Ｏを通る円周上にあるような変化態様を示す
ものとなる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の円関数変換回路は入力電流を基準電流に対して変化
する差動電流に変換する手段と、前記の差動電流が流れ
る２個のＰＮ接合と、第１のトランジスタのエミッタに
第２のトランジスタのベース及びコレクタを接続した直
列接続と、少なくとも１個のボルテージホロワとを備え
、前記した２個のＰＮ接合の加算電圧が前記した第１の
トランジスタのベースと第２のトランジスタのエミッタ
との間に、少なくとも１個のボルテージフォロアを介し
て印加され、第１のトランジスタのコレクタより電流を
出力するように構成した円関数変換回路であるから、こ
の本発明の円関数変換回路では、円変換手段の構成部分
にはｈｆｅが大きく、また、バルク抵抗の小さなＮＰＮ
トランジスタだけを使用することが可能であって、それ
ｉこより円変換回路の動作にトランジスタのベース電流
や抵抗分の影響を殆んどなくすることができるのであっ
て、本発明によれば常に良好な円関数変換を行うことが
でき、従来の円関数変換回路における問題点は良好に解
決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円関数変換回路の一実施例の回路図、
第２図は円関数変換回路の従来例回路の回路図、第３図
は円関数変換の特性側図である。 Ｉｘ・・・入力電流、Ｉｏ・・・基準電流、Ｉｙ、Ｉｚ
・・・出力電流、ＶＲ・・・基準電圧源、Ｄ１〜Ｄ３．
Ｄ２１゜Ｄ２２・・・ダイオード、Ｑｌ−Ｑｌｌ、Ｑ２
１〜Ｑ２７・・・トランジスタ、 １Ｎ開ロ８６２〜２８１０７８　（５）（ＣＬ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力電流を基準電流に対して変化する差動電流に変換す
   る手段と、前記の差動電流が流れる２個のＰＮ接合と、
   第１のトランジスタのエミッタに第２のトランジスタの
   ベース及びコレクタを接続した直列接続と、少なくとも
   １個のボルテージホロワとを備え、前記した２個のＰＮ
   接合の加算電圧が前記した第１のトランジスタのベース
   と第２のトランジスタのエミッタとの間に、少なくとも
   １個のボルテージフォロアを介して印加され、第１のト
   ランジスタのコレクタより電流を出力するように構成し
   た円関数変換回路