JPH0760981B2 - Voltage-current conversion circuit - Google Patents
Voltage-current conversion circuitInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、差動増幅器を用いた電圧−電流変換回路の
非直線性歪の改善に関する。The present invention relates to improvement of non-linear distortion of a voltage-current conversion circuit using a differential amplifier.
第２図は、従来の電圧−電流変換回路を用いた信号処理
回路を示している。FIG. 2 shows a signal processing circuit using a conventional voltage-current conversion circuit.
すなわち、電圧−電流変換回路２は、電圧源４、ダイオ
ード６、７、トランジスタ８、10、抵抗12、14および定
電流源16からなる差動増幅器で構成されている。トラン
ジスタ８、10のベースには抵抗18、20を介して電圧源22
から所定のバイアス電圧が印加されているとともに、ト
ランジスタ８のベースにはコンデンサ24を介して入力端
子26が形成され、この入力端子26に電流に変換すべき入
力信号電圧Viが加えられる。なお、ダイオード６、７
は、ベース・コレクタを共通にしたトランジスタで構成
される。That is, the voltage-current conversion circuit 2 is composed of a differential amplifier including a voltage source 4, diodes 6, 7, transistors 8, 10, resistors 12, 14 and a constant current source 16. A voltage source 22 is connected to the bases of the transistors 8 and 10 via resistors 18 and 20.
Is applied with a predetermined bias voltage, the input terminal 26 is formed at the base of the transistor 8 via the capacitor 24, and the input signal voltage Vi to be converted into a current is applied to the input terminal 26. The diodes 6 and 7
Is composed of a transistor having a common base and collector.
この電圧−電流変換回路２の出力側に設置された電流制
御増幅回路28は、トランジスタ30、32、34、36、38、4
0、42、44および抵抗46、48、50、52、54、56で構成さ
れ、電源端子58と接地点との間には駆動電源から電圧V
CCが加えられ、トランジスタ30、32のエミッタに形成さ
れた制御入力端子60から増幅利得を制御するための制御
電流ICが引かれる。The current control amplification circuit 28 installed on the output side of the voltage-current conversion circuit 2 includes transistors 30, 32, 34, 36, 38, 4
0, 42, 44 and resistors 46, 48, 50, 52, 54, 56, between the power supply terminal 58 and the ground point, the voltage V
CC is applied and a control current I C for controlling the amplification gain is drawn from the control input terminal 60 formed at the emitters of the transistors 30 and 32.
そして、トランジスタ40、44のコレクタには、抵抗62を
介して電圧源64から一定の電圧が加えられているととも
に、コンデンサ66を介して出力端子68が形成され、増幅
出力が取り出される。A constant voltage is applied to the collectors of the transistors 40 and 44 from the voltage source 64 via the resistor 62, and the output terminal 68 is formed via the capacitor 66, and the amplified output is taken out.
このような信号処理回路において、電圧−電流変換回路
２では、トランジスタ８、10のベース・エミッタ間電圧
をVBE1、VBE2、各トランジスタ８、10を流れるコレクタ
電流をI1、I2とすると、ベース・エミッタ間電圧VBE1、
VBE2の差はΔVBEは、 ΔVBE＝VBE1−VBE2 ＝VT1n（I1/I2） となる。したがって、トランジスタ８、10の特性が整合
し、ダイオード６、７を構成するトランジスタの特性が
整合している場合、ベース・エミッタ間電圧VBE間の差
ΔVBEが等しくなり、各ダイオード６、７またはトラン
ジスタ８、10に流れる電流I1、I2の電流比が等しくな
る。In such a signal processing circuit, in the voltage-current conversion circuit 2, the base-emitter voltages of the transistors 8 and 10 are V BE1 and V BE2 , and the collector currents flowing through the transistors 8 and 10 are I 1 and I 2. , Base-emitter voltage V BE1 ,
The difference between V BE2 and ΔV BE is ΔV BE = V BE1 −V BE2 = V T 1 n (I 1 / I 2 ). Therefore, matching characteristics of the transistor 8 and 10, when the characteristics of the transistors constituting the diode 6, 7 are aligned, the difference [Delta] V BE between the base-emitter voltage V BE is equal, the diodes 6 and 7 Alternatively, the current ratios of the currents I 1 and I 2 flowing through the transistors 8 and 10 become equal.
この信号処理回路では、この差ΔVBEをトランジスタ3
0、32のベース間に印加し、制御電流Icを加減してトラ
ンジスタ30、32に流れる動作電流を制御し、増幅利得を
可変すれば、所望の電圧−電流変換出力を得ることがで
きる。In this signal processing circuit, this difference ΔV BE
A desired voltage-current conversion output can be obtained by applying it between the bases of 0 and 32, controlling the control current I c to control the operating current flowing in the transistors 30 and 32, and varying the amplification gain.
このような電圧−電流変換回路２を用いている場合、ト
ランジスタ８、10のベース・エミッタ間電圧VBEが、入
力端子26に加えられる電流に変換すべき入力信号電圧Vi
によって流れる信号電圧によって変化するため、特に、
大振幅入力時、その出力が非直線性を持ち、出力歪を生
じる欠点がある。すなわち、入力端子26に入力信号電圧
Viが加わると、トランジスタ８、10のエミッタ側の抵抗
12、14によって信号電流に変換されるが、これに応じて
トランジスタ８、10のベース・エミッタ間電圧も増加す
るため、歪分が増すことになる。When such a voltage-current conversion circuit 2 is used, the base-emitter voltage V BE of the transistors 8 and 10 is an input signal voltage Vi to be converted into a current applied to the input terminal 26.
Since it changes depending on the signal voltage flowing by,
At the time of inputting a large amplitude, the output has a non-linearity, and there is a drawback that output distortion occurs. That is, the input signal voltage at the input terminal 26
When Vi is added, the resistance on the emitter side of transistors 8 and 10
It is converted into a signal current by 12 and 14, but the base-emitter voltage of the transistors 8 and 10 also increases in response to this, resulting in an increase in distortion.
そこで、この発明は、このような非直線性の出力歪の発
生を改善しようとするものである。Therefore, the present invention seeks to improve the occurrence of such non-linear output distortion.
この発明の電圧−電流変換回路は、一対のトランジスタ
からなる差動対と、各トランジスタのエミッタに接続さ
れた電圧−電流変換抵抗とを備え、電流に変換すべき電
圧が各トランジスタのベースに加えられて前記差動対を
通して電流変換を行う差動増幅器と、前記差動増幅器の
各入力部のそれぞれに設置され、かつ前記差動増幅器の
各トランジスタのベース側に出力を接続した、第１及び
第２の差動増幅回路とを有し、前記第１及び第２の差動
増幅回路はそれぞれ、共通の電圧源を以て一定のバイア
ス電圧が設定されたバイアス設定点に対して電流に変換
すべき入力電圧が加えられる正相入力と、前記差動増幅
器の各トランジスタのエミッタからの差動出力が接続さ
れる帰還入力とを備えたことを特徴とする。The voltage-current conversion circuit of the present invention includes a differential pair composed of a pair of transistors and a voltage-current conversion resistor connected to the emitter of each transistor, and the voltage to be converted into a current is applied to the base of each transistor. A differential amplifier for performing current conversion through the differential pair, and a first and a second amplifier which are respectively installed in respective input parts of the differential amplifier and whose outputs are connected to the base side of respective transistors of the differential amplifier. A second differential amplifier circuit, and each of the first and second differential amplifier circuits should be converted into a current with respect to a bias set point at which a constant bias voltage is set by a common voltage source. It is characterized by comprising a positive phase input to which an input voltage is applied and a feedback input to which a differential output from the emitter of each transistor of the differential amplifier is connected.
したがって、この発明は、入力段にバッファ回路を設置
することにより、信号電流の影響を遮断し、非直線性歪
の発生を抑制している。Therefore, according to the present invention, the influence of the signal current is cut off and the occurrence of nonlinear distortion is suppressed by installing the buffer circuit in the input stage.
以下、この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図はこの発明の電圧−電流変換回路の実施例を示
し、第２図に示す回路と同一部分には同一符号を付して
ある。FIG. 1 shows an embodiment of the voltage-current conversion circuit of the present invention, and the same parts as those of the circuit shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.
第１図において、この電圧−電流変換回路２は、差動増
幅器70の各入力部にバッファ回路72、74を設置し、電流
に変換すべき入力信号電圧Viとともに、電圧源22から一
定のバイアス電圧を加えるようにしたものである。すな
わち、差動増幅器70は、第２図に示す電圧−電流変換回
路２と同様に第１および第２のトランジスタ８、10から
なる差動対を備えて電流に変換すべき電圧がトランジス
タ８、10のベースに加えられて電流変換を行うように構
成され、その差動入力部にバッファ回路72、74が設置さ
れている。In FIG. 1, the voltage-current conversion circuit 2 includes buffer circuits 72 and 74 at the respective input parts of a differential amplifier 70, and a constant bias from a voltage source 22 together with an input signal voltage Vi to be converted into a current. It is designed to apply a voltage. That is, the differential amplifier 70 includes a differential pair composed of the first and second transistors 8 and 10 similarly to the voltage-current conversion circuit 2 shown in FIG. A buffer circuit 72, 74 is installed in the differential input section of the base 10 to be configured to perform current conversion.
バッファ回路72は、トランジスタ76、78、80、82、ダイ
オード84、抵抗86、88および定電流源90で構成され、ま
たバッファ回路74はトランジスタ92、94、96、98、ダイ
オード100、抵抗102、104および定電流源106で構成され
ている。すなわち、バッファ回路72、74のトランジスタ
76、78およびダイオード84、また、トランジスタ92、94
およびダイオード100はそれぞれ差動増幅器を構成し、
トランジスタ80、82および抵抗86、88、また、トランジ
スタ96、98および抵抗102、104はそれぞれ電流ミラー回
路を構成している。The buffer circuit 72 includes transistors 76, 78, 80, 82, a diode 84, resistors 86, 88 and a constant current source 90, and the buffer circuit 74 includes transistors 92, 94, 96, 98, a diode 100, a resistor 102, It is composed of 104 and a constant current source 106. That is, the transistors of the buffer circuits 72 and 74
76, 78 and diode 84, also transistors 92, 94
And the diode 100 form a differential amplifier,
Transistors 80 and 82 and resistors 86 and 88, and transistors 96 and 98 and resistors 102 and 104, respectively, form a current mirror circuit.
しかも、トランジスタ８のベースにはトランジスタ78、
82のコレクタ側から差動出力が加えられ、トランジスタ
78のベースにはトランジスタ８のエミッタ側から差動出
力が加えられており、また、トランジスタ10のベースに
はトランジスタ94、96のコレクタ側から差動出力が加え
られ、トランジスタ94のベースにはトランジスタ10のエ
ミッタ側から差動出力が加えられるから、各バッファ回
路72、74は、それぞれ全帰還型差動増幅器を構成し、ダ
イオード84、100の順方向降下電圧VFでオフセットが設
定されている。Moreover, the base of the transistor 8 is the transistor 78,
A differential output is added from the collector side of 82
A differential output is added to the base of 78 from the emitter side of the transistor 8, a differential output is added to the base of the transistor 10 from the collector sides of the transistors 94 and 96, and a base is connected to the base of the transistor 94. Since a differential output is applied from the emitter side of 10, each buffer circuit 72, 74 constitutes an all-feedback differential amplifier, and the offset is set by the forward drop voltage V F of the diodes 84, 100. .
そして、差動増幅器70の出力側には、電流制御増幅回路
28が設置され、その具体的構成、その電流制御およびそ
の出力側の回路は、第２図に示す回路と同一である。The output side of the differential amplifier 70 has a current control amplifier circuit.
28 is installed, and its specific configuration, its current control, and its output side circuit are the same as those shown in FIG.
以上の構成において、その動作を説明する。 The operation of the above configuration will be described.
定電流源16に流れる電流をI0とすると、各トランジスタ
８、10には動作電流としてI1、I2が流れ、差動増幅動作
が行われる。Assuming that the current flowing through the constant current source 16 is I 0 , I 1 and I 2 as operating currents flow through the transistors 8 and 10, respectively, and a differential amplification operation is performed.
また、各定電流源90、106に流れる定電流をI3とする
と、各トランジスタ76、78または各トランジスタ92、94
には、一定電流I3/2が流れる。Further, when the constant current flowing in each constant current source 90, 106 is I 3 , each transistor 76, 78 or each transistor 92, 94
The, a constant current flows I 3/2.
そして、トランジスタ８、10のエミッタ端子電圧は、一
定電流I3/2で決まるトランジスタ76、78、ダイオード84
のベース・エミッタ間順方向電圧の降下分によってのみ
決定されるため、入力端子26に電流に変換すべき入力信
号電圧Viが加わりトランジスタ８、10のベース・エミッ
タ間電圧VBEが変化しても、電流I1、I2は何ら影響を受
けない。したがって、差動増幅器70の各トランジスタ
８、10のエミッタ電圧は、入力信号に正確に追従し抵抗
12、14の両端に正確な信号電圧が伝わるため、電圧−電
流変換が正確に行われ、非直線性歪が抑制される。Then, the emitter terminal voltage of the transistor 8 and 10, determined by the constant current I 3/2 transistor 76, a diode 84
Since it is determined only by the drop in the forward voltage between the base and the emitter of, even if the input signal voltage Vi to be converted to the current is added to the input terminal 26 and the base-emitter voltage V BE of the transistors 8 and 10 changes. , The currents I 1 and I 2 are not affected at all. Therefore, the emitter voltage of each of the transistors 8 and 10 of the differential amplifier 70 accurately follows the input signal and the resistance.
Since an accurate signal voltage is transmitted to both ends of 12 and 14, voltage-current conversion is accurately performed, and nonlinear distortion is suppressed.
なお、半導体集積回路上でトランジスタのベース・コレ
クタを共通化して構成されたダイオード84、100は、入
力電圧とトランジスタ８、10のベース電圧とを一致させ
るために設置されたものであり、トランジスタ８、10の
コレクタと電源端子58との間に電圧余裕がある場合に
は、省略してもよい。It should be noted that the diodes 84 and 100 formed on the semiconductor integrated circuit by sharing the bases and collectors of the transistors are installed to match the input voltage with the base voltages of the transistors 8 and 10. , 10 may be omitted if there is a voltage margin between the collector and the power supply terminal 58.
この発明によれば、電圧−電流変換をする差動増幅器の
各入力側に個別の差動増幅回路を設置し、共通の電圧源
をもって一定のバイアス電圧を設定して入力電圧を与え
て電圧−電流変換を行うととともに、その電圧−電流変
換出力を各差動増幅回路の入力側に帰還させることによ
り、電圧−電流変換抵抗のみで入力電圧が伝えられ、差
動トランジスタの各エミッタ電圧を入力電圧に正確に追
随させることができるので、非直線性歪を抑制でき、電
圧−電流変換精度を高めることができる。According to the present invention, an individual differential amplifier circuit is installed on each input side of a differential amplifier for voltage-current conversion, a constant bias voltage is set by a common voltage source, and an input voltage is applied to the voltage- By performing current conversion and feeding back the voltage-current conversion output to the input side of each differential amplifier circuit, the input voltage is transmitted only by the voltage-current conversion resistor, and each emitter voltage of the differential transistor is input. Since the voltage can be accurately followed, nonlinear distortion can be suppressed and the voltage-current conversion accuracy can be improved.
第１図はこの発明の電圧−電流変換回路の実施例を示す
回路図、第２図は従来の電圧−電流変換回路を用いた信
号処理回路を示す回路図である。 ２……電圧−電流変換回路 ８……第１のトランジスタ（差動対） 10……第２のトランジスタ（差動対） 22……電圧源 70……差動増幅器 72、74……バッファ回路FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage-current conversion circuit of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a signal processing circuit using a conventional voltage-current conversion circuit. 2 ... Voltage-current conversion circuit 8 ... First transistor (differential pair) 10 ... Second transistor (differential pair) 22 ... Voltage source 70 ... Differential amplifier 72, 74 ... Buffer circuit
Claims (2)
トランジスタのエミッタに接続された電圧−電流変換抵
抗とを備え、電流に変換すべき電圧が各トランジスタの
ベースに加えられて前記差動対を通して電流変換を行う
差動増幅器と、 前記差動増幅器の各入力部のそれぞれに設置され、かつ
前記差動増幅器の各トランジスタのベース側に出力を接
続した、第１及び第２の差動増幅回路とを有し、 前記第１及び第２の差動増幅回路はそれぞれ、共通の電
圧源を以て一定のバイアス電圧が設定されたバイアス設
定点に対して電流に変換すべき入力電圧が加えられる正
相入力と、前記差動増幅器の各トランジスタのエミッタ
からの差動出力が接続される帰還入力とを備えたことを
特徴とする電圧−電流変換回路。1. A differential pair composed of a pair of transistors, and a voltage-current conversion resistor connected to the emitter of each transistor, wherein a voltage to be converted into a current is applied to the base of each transistor, and the differential is provided. A differential amplifier that performs current conversion through a pair, and first and second differential amplifiers that are respectively installed in the respective input parts of the differential amplifier and have outputs connected to the base sides of the respective transistors of the differential amplifier. An amplifier circuit, wherein each of the first and second differential amplifier circuits applies an input voltage to be converted into a current to a bias set point at which a constant bias voltage is set by a common voltage source. A voltage-current conversion circuit comprising a positive phase input and a feedback input to which a differential output from the emitter of each transistor of the differential amplifier is connected.
記帰還入力がそれぞれ一対のトランジスタのベース側に
した差動対を備え、かつダイオーの順方向降下電圧でオ
フセットを持たせた全帰還型差動増幅器で構成したこと
を特徴とする特徴請求の範囲第１項に記載の電圧−電流
変換回路。2. The differential amplifier circuit comprises a differential pair in which the positive phase input and the feedback input are respectively on the base side of a pair of transistors, and is offset by a forward voltage drop of a diode. The voltage-current conversion circuit according to claim 1, wherein the voltage-current conversion circuit comprises a feedback differential amplifier.
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |