JPS627208A - 電圧−電流変換器 - Google Patents

電圧−電流変換器

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JPS627208A
JPS627208A JP61152829A JP15282986A JPS627208A JP S627208 A JPS627208 A JP S627208A JP 61152829 A JP61152829 A JP 61152829A JP 15282986 A JP15282986 A JP 15282986A JP S627208 A JPS627208 A JP S627208A
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transistors
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    • H03F1/3211Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers

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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】 本発明は、第1および第2端子間に、基準電位を伝達す
るため一端をダイオードとして配設された第1トランジ
スタにより第1端子に結合するとともに他端をダイオー
ドとして配設された第2トランジスタにより第2端子に
結合する第1電流源を具え、この第1および第2端子間
に信号電圧を供給する入力ゲート並びに信号電圧を信号
電流に変換する第1抵抗の直列配置を配設し、さらに、
第3および第4トランジスタを具え、該トランジスタの
ベースを第1および第2端子に夫々結合し、前記トラン
ジスタのエミッタを共通第2電流源により第2給電端子
に接続し、第3および第4トランジスタの少なくとも一
方のコレクタが信号電流に比例する出力電流を供給する
出力端子を構成するようにし、さらに、第1および第2
トランジスタの非直線性のエミッタ抵抗による電圧−電
流変換の非直線性を補正する補正回路を具える電圧−電
流変換器に関するものである。
この種の電圧−電流変換器は、一般に使用され、特に、
信号電圧の実効値を測定する装置に使用するのに適して
いる。
この種の電圧−電流変換器は、米国特許第4,268.
759号明細書から既知である。この変換器において第
1および第2トランジスタは同一のバイアス電流を伝達
する。第1端子は設置されているため、第2端子は仮の
接地点を形成する。信号電圧は第1抵抗の両端で信号電
流に変換され、この電流は第1および第2トランジスタ
のバイアス電流に重ね合わされる。第3および第4トラ
ンジスタは第1および第2トランジスタと相俟って通称
゛トランスリニア″回路を形成し、この回路において、
第1および第2トランジスタの信号電流は増幅されて、
第3および第4トランジスタに送られる。
この変換器において、第1および第2トランジスタの非
直線性のエミッタ抵抗は、電圧−電流変換において非直
線性誤差を発生する。この非直線性誤差を補正するため
、既知の電圧−電流変換器は、ベースを互いに交差接続
した2個のトランジスタにより形成される補正回路を具
え、この補正回路において、一方のトランジスタを第1
トランジスタのエミッタおよび第1端子の間に配設し、
他方のトランジスタを第2トランジスタのエミッタおよ
び第2端子の間に配設している。
しかし、この補正回路には、数十MHz程度の比較的高
い周波数で、共振上昇効果を発生し、電圧−電流変換に
誤差を生じさせるという欠点がある。
本発明の目的は、比較的広い周波数範囲にわたり電圧−
電流変換が直線性である電圧−電流変換器を提供せんと
するにある。
本発明は、第1および第2端子間に、基準電位を伝達す
るため一端をダイオードとして配設された第1トランジ
スタにより第1@i子に結合するとともに他端をダイオ
ードとして配設された第2トランジスタにより第2端子
に結合する第1電流源を具え、この第1および第2端子
間に信号電圧を供給する入力ゲート並びに信号電圧を信
号電流に変換する第1抵抗の直列配置を配設し、さらに
、第3および第4トランジスタを具え、該トランジスタ
のベースを第1および第2端子に夫々結合し、前記トラ
ンジスタのエミッタを共通第2電流源により第2給電端
子に接続し、第3および第4トランジスタの少なくとも
一方のコレクタが信号電流に比例する出力電流を供給す
る出力端子を構成するようにし、さらに、第1および第
2トランジスタの非直線性のエミッタ抵抗による電圧−
電流変換の非直線性を補正する補正回路を具える電圧−
電流変換器において、前記補正回路を、第1端子に結合
される第1入力端子および第2端子に結合される第2入
力端子を有する回路により形成し、この補正回路が負の
入力インピーダンスを有し、その抵抗値が第1抵抗の値
にほぼ等しいようにしたことを特徴とする。
補正回路の負性抵抗は、第1および第2トランジスタの
エミッタ抵抗の非直線性を原因として生じた電圧−電流
変換の非直線性を補償する。既知の変換器の回路と異な
り、補正回路は第1および第2トランジスタの信号通路
に設けられていないため、補正回路は電圧−電流変換に
影響を与えない。これがため、電圧−電流変換は広い周
波数範囲にわたり直線となる。
補正回路の一例において、前記補正回路を、第1端子に
結合されるコレクタ並びに第2抵抗の一端に接続される
とともに第3電流源により第2給1i端子に接続される
エミッタを有する第5トランジスタと、第2端子に結合
されるコレクタ並びに第2抵抗の他端に接続されるとと
もに第4電流源により第2給電端子に接続されるエミッ
タを有する第6トランジスタとにより形成し、第5トラ
ンジスタのベースを第6トランジスタのコレクタに接続
し、第6トランジスタのベースを第5トランジスタのコ
レクタに接続するようにしたことを特徴する。
この補正回路の他の例において、前記第5トランジスタ
のコレクタを、ダイオードとして配設された第7トラン
ジスタにより、第1端子に接続し、第6トランジスタの
コレクタをダイオードとして配設された第8トランジス
タにより第2端子に接続するようにしたことを特徴とす
る。第7および第8トランジスタは、第5および第6ト
ランジスタのエミッタ抵抗の非直線性を原因として生じ
た補正回路の非直線性を補正する。
さらに別の例において、前記第3および第4トランジス
タを第9および第10トランジスタに夫々カスコード接
続し、第9および第10トランジスタのベースを第1お
よび第2トランジスタに接続するようにしたことを特徴
とする。このカスコード配置により、第3および第4ト
ランジスタのアーリー効果を低減する。
さらに他の例において、前記第2端子を、第3および第
4トランジスタのベース電流を補償する電流を供給する
第5電流源に結合するようにしたことを特徴とする。こ
の特別の電流源により、第3および第4トランジスタの
ベース電流によって電圧−電流変換の際に誤差が生じる
のを防止する。
図面につき本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の電圧−電流変換器の一例を示している
。この電圧−電流変換器は第1電流源I、=2Ioを有
し、この電流源は正の給電端子10に接続され、この電
流源の出力端子をダイオードとして配置されたトランジ
スタT、J5よび同じくダイオードとして配置されたト
ランジスタT2に接続する。トランジスタT、のエミッ
タを第1端子1に接続し、第2トランジスタT2のエミ
ッタを第2端子に接続する。これら端子1および2の間
に信号電圧源Vおよび第1抵抗R,=Hの直列配置を配
設し、信号電圧源Vは入力端子3および4(フレイム中
の「入力ゲート」に対応する)の間に設ける。さらに第
1端子1をトランジスタT3のベースに接続し、第2端
子2をトランジスタT4のベースに接続する。これらト
ランジスタT3.T4のエミッタを共通電流源l2=2
IXを経て負の給電端子20に接続する。トランジスタ
T3およびT4をトランジスタT9およびトランジスタ
T Iffに夫々カスコード接続する。トランジスタT
9.T+aのベースをトランジスタT、およびT2のベ
ースに接続する。トランジスタT9のコレクタはこの変
換器の第1出力端子30を形成し、トランジスタT1゜
のコレクタはこの変換器の第2出力端子を形成する。ざ
らに電圧−電流変換器は補正回路5を具え、この補正回
路には、ベースをコレクタに交差接続した2個のトラン
ジスタT5およびT6を配設する。第2抵抗R2=Rを
これらトランジスタTs、Tsのエミッタの間に配設、
する。トランジスタT5のエミッタを第3電流源13=
Ioにより負の給電端子20に接続し、トランジスタT
5のエミッタを第4電流源l4=I。
により負の給電端子20に接続する。
回路配置の動作を説明するに当り、補正回路は初めに動
作せず、トランジスタT1およびT2は電圧−電流変換
に影響を与えないと仮定する。その他の条件として電流
1oはトランジスタT、およびT2を流れ、電流I×は
トランジスタ丁3およびT4を流れる。入力電圧Vを供
給すると、信号電流iは抵抗R4を経て流れ、この信号
電流はトランジスタT、およびT2をも流れる。したが
って、トランジスタT、を電流JT□=1.)+iが流
れ、トランジスタT2を電流IT2 = I o  !
が流れる。トランジスタT、乃至T4は、ベース・エミ
ッタ電圧の総和が零に等しくなる通称トランスリニア回
路を形成する。この回路は以下の関係を提供プる。
VBETI” VBET3− VBET2 + VBE
T4     (1)ここでVBEは当該トランジスタ
のベース・エミッタ電圧である。コレクタ電流およびエ
ミッタ電圧の間の既知の対数関係により、並びにトラン
ジスタのエミッタ表面が等しいと仮定して、上述の等式
から以下の等式が導かれる。
IT工・■Ta = x、・I、4(2)電流I、□お
よび’T2に対する等式より、トランジスタT3および
T4を流れる電流が以下に示すようになる。
この等式は、トランスリニア回路T、乃至T4を流れる
信号電流iが、作動形態に使えるとともにバイアス電流
I×およびIoの比を適切に選択することにより、増幅
形態にも使えることを示している。電流I およびI 
はカスコード接続トランジスタT9および下1nを経て
出力端子30および40に夫々伝えられる。このトラン
ジスタT9およびT1゜は、トランジスタT3およびT
4のアーリー効果によりこれら電流に不利な影響を与え
るのを防止する役目をする。
電圧−電流変換は、非直線性となる。これは、トランジ
スタT、およびT2のエミッタ抵抗が非直線型且つ信号
値依存型であるためである。この非直線性を、入力端子
1および2の間の負の入力インピーダンス・−Rを有す
る補正回路5により補正する。このことを以下に説明す
る。直流電圧Uを補正回路の入力端子1および2の間に
印加する場合に、この印加電圧により第2@子2は第1
端子に対し正となり、電流[0+iがトランジスタT8
およびT6を流れ、電流[0−iがトランジスタT7お
よびT5を流れ、信号電流1のみが第2抵抗R2=Rを
流れる。したがって、補正回路に印加される電圧は以下
の通り。
U=VBBHTs+vBKT 5−”R−VBET6−
VBET7    (’ )さらに、vBETe ”v
BE’I’a オJ”ヒVBET5補正回路5の補正効
果を第2図につき説明する。
補正回路を負抵抗−Rで縮図的に示し、トランジスタT
I;BよびT2の非直線性且つ信号依存型の総合エミッ
タ抵抗を抵抗rdで表わす、i、は抵抗Rを流れる電流
とし、12は抵抗−Rを流れる電流とし、iは抵抗rd
を流れる電流とする場合に、以下の等式が求められる。
V  + + ・R−1・rd= 06よびV−i +
  −R+i 2 ・R=O(6)この(6)式と関係
式i 、 =i +i 2とから、キ=i−早   (
7) が求まり、したがって、 を得る。
以上からトランジスタT、およびT2に流れる信号電流
1はトランジスタT、およびT2の非直線性抵抗rdと
独立であり、入力電圧Vにより直線的に増加する。ここ
でダイオードとして配設されたトランジスタT7および
T8は、トランジスタT5およびT6のエミッタ抵抗の
非直線性が原因で生じた補正回路5自体の非直を性を補
正することに留意すべきである。このことは等式4から
明らかである。
トランジスタT3およびT4のベース電流が電圧−電流
変換へ与える影響は、これらトランジスタにベース電流
を供給する電流源■5により低減される。
第1図に示す電圧−電流変換器では、0〜30MHzの
周波数範囲内で1%以下の直線性誤差を有する。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
述の実施例に限定されるものではない、例えば、図示の
補正回路の代わりに、負の入力抵抗を有する他の補正回
路を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電圧−電流変換器の一例を示す回路図
、 第2図は、第1図の電圧−電流変換器の動作を説明する
略回路図である。 1・・・第1端子     2・・・第2端子3.4・
・・入力端子   5・・・補正回路10・・・正の給
電端子   20・・・負の給電端子30、40・・・
出力端子   II〜I、・・・電流源R,,R2・・
・抵抗 T、〜T Iff・・・トランジスタ ■・・・信号電圧源

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1および第2端子間に、基準電位を伝達するため
    一端をダイオードとして配設された第1トランジスタに
    より第1端子に結合するとともに他端をダイオードとし
    て配設された第2トランジスタにより第2端子に結合す
    る第1電流源を具え、この第1および第2端子間に信号
    電圧を供給する入力ゲート並びに信号電圧を信号電流に
    変換する第1抵抗の直列配置を配設し、さらに、第3お
    よび第4トランジスタを具え、該トランジスタのベース
    を第1および第2端子に夫々結合し、前記トランジスタ
    のエミッタを共通第2電流源により第2給電端子に接続
    し、第3および第4トランジスタの少なくとも一方のコ
    レクタが信号電流に比例する出力電流を供給する出力端
    子を構成するようにし、さらに、第1および第2トラン
    ジスタの非直線性のエミッタ抵抗による電圧−電流変換
    の非直線性を補正する補正回路を具える電圧−電流変換
    器において、前記補正回路を、第1端子に結合される第 1入力端子および第2端子に結合される第2入力端子を
    有する回路により形成し、この補正回路が負の入力イン
    ピーダンスを有し、その抵抗値が第1抵抗の値にほぼ等
    しいようにしたことを特徴とする電圧−電流変換器。 2、前記補正回路を、第1端子に結合されるコレクタ並
    びに第2抵抗の一端に接続されるとともに第3電流源に
    より第2給電端子に接続されるエミッタを有する第5ト
    ランジスタと、第2端子に結合されるコレクタ並びに第
    2抵抗の他端に接続されるとともに第4電流源により第
    2給電端子に接続されるエミッタを有する第6トランジ
    スタとにより形成し、第5トランジスタのベースを第6
    トランジスタのコレクタに接続し、第6トランジスタの
    ベースを第5トランジスタのコレクタに接続するように
    したことを特徴する特許請求の範囲第1項記載の電圧−
    電流変換器。 3、前記第5トランジスタのコレクタを、ダイオードと
    して配設された第7トランジスタにより、第1端子に接
    続し、第6トランジスタのコレクタをダイオードとして
    配設された第8トランジスタにより第2端子に接続する
    ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の電圧−電流変換器。 4、前記第3および第4トランジスタを第9および第1
    0トランジスタに夫々カスコード接続し、第9および第
    10トランジスタのベースを第1および第2トランジス
    タに接続するようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項乃至第3項の何れか一項に記載の電圧−電流変
    換器。 5、前記第2端子を、第3および第4トランジスタのベ
    ース電流を補償する電流を供給する第5電流源に結合す
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃
    至第4項の何れか一項に記載の電圧−電流変換器。
JP61152829A 1985-07-01 1986-07-01 電圧−電流変換器 Expired - Lifetime JPH0714131B2 (ja)

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NL8501882 1985-07-01

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JPS627208A true JPS627208A (ja) 1987-01-14
JPH0714131B2 JPH0714131B2 (ja) 1995-02-15

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