JP2545501B2 - 直流信号変換回路 - Google Patents
直流信号変換回路Info
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- H03F3/343—DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-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
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- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
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- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、入力信号に依存する出力信号を発生する直
流信号変換回路に関する。本発明を精密回路を利用する
全ての電子回路技術に適用することができ、この直流信
号変換回路は、増幅器の電子制御のため、またはコンデ
ンサの所定の充電電流を発生するために使用される。
流信号変換回路に関する。本発明を精密回路を利用する
全ての電子回路技術に適用することができ、この直流信
号変換回路は、増幅器の電子制御のため、またはコンデ
ンサの所定の充電電流を発生するために使用される。
従来の技術 電子工学における多くの制御回路においては、入力信
号をこの信号に対して所定の再現可能な温度特性を付与
した出力信号に変換する必要がある。さらにこれら制御
回路の温度特性を全制御範囲にわたって補償できるよう
にしなければならない。このような制御回路は例えば増
幅器の電子制御のため、またはコンデンサの所定の充電
電流を発生するために必要とされる。
号をこの信号に対して所定の再現可能な温度特性を付与
した出力信号に変換する必要がある。さらにこれら制御
回路の温度特性を全制御範囲にわたって補償できるよう
にしなければならない。このような制御回路は例えば増
幅器の電子制御のため、またはコンデンサの所定の充電
電流を発生するために必要とされる。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、温度特性が調整可能であるかまたは
その出力信号が温度に依存しないようにすることのでき
る直流信号変換回路を提供することである。
その出力信号が温度に依存しないようにすることのでき
る直流信号変換回路を提供することである。
課題を解決するための手段 上記課題は本発明により、温度を補償された直流出力
電流を形成する直流信号変換回路であって、該直流信号
変換回路は、増幅器の電子制御のため、またはコンデン
サの所定の充電電流を発生するために使用され、直流入
力電流に対する入力側と、直流出力電流に対する出力側
と、前記入力側と出力側の間に接続された変換器と、演
算増幅器および電圧源からなる電圧制御回路と、電流源
とを有し、前記変換器は２つのトランジスタを有し、当
該トランジスタのベースは抵抗を介して相互に接続され
ており、前記トランジスタのエミッタに直流入力電流が
供給され、前記トランジスタのコレクタは直流出力電流
を出力し、前記演算増幅器の非反転入力側は前記電圧源
の一方の端子と接続されており、前記電圧源の他方の端
子は基準点に接続されており、前記演算増幅器の反転入
力側は前記トランジスタのエミッタに接続されており、
前記演算増幅器の出力側は一方のトランジスタのベース
に接続されており、前記電流源の一方の端子は他方のト
ランジスタのベースに接続されており、かつ該電流源の
他方の端子は基準点に接続されており、前記電圧制御回
路は、前記２つのトランジスタのベース−エミッタ間の
電圧差を調整および設定し、これにより、温度による電
流変化が補償されるように直流出力電流の大きさが制御
および設定され、直流出力電流は所望の温度特性を有す
るようになるように構成して解決される。
電流を形成する直流信号変換回路であって、該直流信号
変換回路は、増幅器の電子制御のため、またはコンデン
サの所定の充電電流を発生するために使用され、直流入
力電流に対する入力側と、直流出力電流に対する出力側
と、前記入力側と出力側の間に接続された変換器と、演
算増幅器および電圧源からなる電圧制御回路と、電流源
とを有し、前記変換器は２つのトランジスタを有し、当
該トランジスタのベースは抵抗を介して相互に接続され
ており、前記トランジスタのエミッタに直流入力電流が
供給され、前記トランジスタのコレクタは直流出力電流
を出力し、前記演算増幅器の非反転入力側は前記電圧源
の一方の端子と接続されており、前記電圧源の他方の端
子は基準点に接続されており、前記演算増幅器の反転入
力側は前記トランジスタのエミッタに接続されており、
前記演算増幅器の出力側は一方のトランジスタのベース
に接続されており、前記電流源の一方の端子は他方のト
ランジスタのベースに接続されており、かつ該電流源の
他方の端子は基準点に接続されており、前記電圧制御回
路は、前記２つのトランジスタのベース−エミッタ間の
電圧差を調整および設定し、これにより、温度による電
流変化が補償されるように直流出力電流の大きさが制御
および設定され、直流出力電流は所望の温度特性を有す
るようになるように構成して解決される。
電圧差は、２つのトランジスタの少なくとも１つに電
圧制御回路を設けることによって形成する。
圧制御回路を設けることによって形成する。
実施例 次に本実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明は直流信号変換回路に関するものであるが、この
ような直流信号変換回路が用いられる例として、最初に
差動増幅回路について説明し、それを基に順次本発明を
説明する。第４図に典型的な２電源構成の差動増幅回路
に示す。ここでトランジスタ２、３は互いに同一の温度
係数を持つとする。抵抗５、６は、電源電圧８の電源電
圧Vsを分圧し、トランジスタ１に対するバイアスを作
る。第４図の説明は、簡単にするためトランジスタ１の
ベース−エミッタ間電圧Vbe1が温度に対しても一定であ
ると仮定する。ここでＡ点の電位ＶAは、抵抗５と抵抗
６との分圧により一定値に定まるので、トランジスタ１
および抵抗５、６、７とから電流源が形成される。ここ
で電流源の定電流値、つまりトランジスタ１のコレクタ
電流Ic1は以下の式で近似することができる。
本発明は直流信号変換回路に関するものであるが、この
ような直流信号変換回路が用いられる例として、最初に
差動増幅回路について説明し、それを基に順次本発明を
説明する。第４図に典型的な２電源構成の差動増幅回路
に示す。ここでトランジスタ２、３は互いに同一の温度
係数を持つとする。抵抗５、６は、電源電圧８の電源電
圧Vsを分圧し、トランジスタ１に対するバイアスを作
る。第４図の説明は、簡単にするためトランジスタ１の
ベース−エミッタ間電圧Vbe1が温度に対しても一定であ
ると仮定する。ここでＡ点の電位ＶAは、抵抗５と抵抗
６との分圧により一定値に定まるので、トランジスタ１
および抵抗５、６、７とから電流源が形成される。ここ
で電流源の定電流値、つまりトランジスタ１のコレクタ
電流Ic1は以下の式で近似することができる。
Ic1＝［｛Vs・R6/（R5＋R6）｝−Vbe1］/R7 ただしそれぞれの抵抗の抵抗値は参照番号にＲを付加
して示されている。トランジスタ２のベースに信号電圧
VBを入力すると、トランジスタ２のエミッタ電流Ie2は
△Ieだけ増加するが、トランジスタ２、３のエミッタは
コモンエミッタとされ、電流源と接続されているので、
相対的にトランジスタ３のエミッタ電流Ie3は、△Ieだ
け減少する。つまりトランジスタ２、３のコレクタ抵抗
を介して取り出される出力電圧V2、V3の差分（V2−V3）
は、信号電圧VBを反転増幅したものになる。換言すると
ベース入力信号VBを印加した後のトランジスタ２、３の
ベース−エミッタ間電圧Vbe2′、Vbe3′の差分が信号電
圧VBと等しくなった場合に、この差動増幅回路は平衡す
る。ここで信号電圧VBを印加する前のトランジスタ２、
３のベース−エミッタ間電圧Vbe2、Vbe3が、共にVbeで
あったとすると、信号電圧VBを印加した後のトランジス
タ２、３のベース−エミッタ間の電圧Vbe2′、Vbe3′
は、以下の式で示すことができる。
して示されている。トランジスタ２のベースに信号電圧
VBを入力すると、トランジスタ２のエミッタ電流Ie2は
△Ieだけ増加するが、トランジスタ２、３のエミッタは
コモンエミッタとされ、電流源と接続されているので、
相対的にトランジスタ３のエミッタ電流Ie3は、△Ieだ
け減少する。つまりトランジスタ２、３のコレクタ抵抗
を介して取り出される出力電圧V2、V3の差分（V2−V3）
は、信号電圧VBを反転増幅したものになる。換言すると
ベース入力信号VBを印加した後のトランジスタ２、３の
ベース−エミッタ間電圧Vbe2′、Vbe3′の差分が信号電
圧VBと等しくなった場合に、この差動増幅回路は平衡す
る。ここで信号電圧VBを印加する前のトランジスタ２、
３のベース−エミッタ間電圧Vbe2、Vbe3が、共にVbeで
あったとすると、信号電圧VBを印加した後のトランジス
タ２、３のベース−エミッタ間の電圧Vbe2′、Vbe3′
は、以下の式で示すことができる。
Vbe2′＝Vbe＋VB/2 Vbe3′＝Vbe−VB/2 しかしトランジスタ２、３のベース−エミッタ間電圧
Vbe2、Vbe3を厳密に整合することは物理的に困難であ
り、現実にはVbe2とVbe3との間には、数mV程度の差があ
る。このVbeの差に関しては、オペアンプ等を用いた回
路技術の分野で公知のように、様々なオフセット調整回
路が考案されている。しかしベース−エミッタ間電圧Vb
eには、約−2.5mV/℃程度の温度係数があり、厳密にはV
be2の温度係数とVbe3の温度係数には差がある。この温
度係数の差に基づいて、Vbe2とVbe3の値がそれぞれ別々
に変化し、このベース−エミッタ間電圧の差分△Vbeが
信号電圧VBに加えられる結果、出力電圧に誤差を生じる
ことが知られている。この差動増幅回路では、温度変化
に伴うベース−エミッタ間電圧の差分△Vbeが（Vbe2′
−Vbe3′）に加えられた値、つまり（VB＋△Vbe）が増
幅される入力電圧になる。この誤差は温度ドリフトと称
されており、精密回路を製作するに当っては、解決しな
ければならない問題である。またトランジスタ１につい
ても、Vbe1が温度の上昇に伴って減少することにより、
ベース電流が増大し、電流源の電流Ic1が増大する。以
下の説明では、第４図の回路の基となる本発明の直流変
換回路、つまりトランジスタ２、３のエミッタ側を入力
側とし、所望の温度特性に変化させたコレクタ側のいず
れか一方または両方を出力側とした、いわゆるＩ−Ｉ直
流変換回路またはＶ−Ｉ直流変換回路について説明す
る。
Vbe2、Vbe3を厳密に整合することは物理的に困難であ
り、現実にはVbe2とVbe3との間には、数mV程度の差があ
る。このVbeの差に関しては、オペアンプ等を用いた回
路技術の分野で公知のように、様々なオフセット調整回
路が考案されている。しかしベース−エミッタ間電圧Vb
eには、約−2.5mV/℃程度の温度係数があり、厳密にはV
be2の温度係数とVbe3の温度係数には差がある。この温
度係数の差に基づいて、Vbe2とVbe3の値がそれぞれ別々
に変化し、このベース−エミッタ間電圧の差分△Vbeが
信号電圧VBに加えられる結果、出力電圧に誤差を生じる
ことが知られている。この差動増幅回路では、温度変化
に伴うベース−エミッタ間電圧の差分△Vbeが（Vbe2′
−Vbe3′）に加えられた値、つまり（VB＋△Vbe）が増
幅される入力電圧になる。この誤差は温度ドリフトと称
されており、精密回路を製作するに当っては、解決しな
ければならない問題である。またトランジスタ１につい
ても、Vbe1が温度の上昇に伴って減少することにより、
ベース電流が増大し、電流源の電流Ic1が増大する。以
下の説明では、第４図の回路の基となる本発明の直流変
換回路、つまりトランジスタ２、３のエミッタ側を入力
側とし、所望の温度特性に変化させたコレクタ側のいず
れか一方または両方を出力側とした、いわゆるＩ−Ｉ直
流変換回路またはＶ−Ｉ直流変換回路について説明す
る。
第１図は、本発明の構成を説明するための略図であ
る。この回路では入力電流i1が両トランジスタ２および
３のエミッタに供給され、２つの出力電流i2およびi3を
出力する。前述のようにVbe2をΔVeだけ増加すると２は
ΔIeだけ増加し、Ie3は、トランジスタ２および３のエ
ミッタが共通に接続されているからΔIeだけ減少すると
いう関係があるから、両トランジスタ２および３のベー
ス間の電圧差により、電流比（i2/i1;i3/i1）の温度特
性を調整することができる。
る。この回路では入力電流i1が両トランジスタ２および
３のエミッタに供給され、２つの出力電流i2およびi3を
出力する。前述のようにVbe2をΔVeだけ増加すると２は
ΔIeだけ増加し、Ie3は、トランジスタ２および３のエ
ミッタが共通に接続されているからΔIeだけ減少すると
いう関係があるから、両トランジスタ２および３のベー
ス間の電圧差により、電流比（i2/i1;i3/i1）の温度特
性を調整することができる。
本発明によると、トランジスタ２および３のベース間
に電圧差が設定される（第１図では、電圧源４で象徴的
に示されている）。電圧源８はトランジスタ２および３
のエミッタ電位が基準電位よりも高くなるようにするた
めに設けられている。
に電圧差が設定される（第１図では、電圧源４で象徴的
に示されている）。電圧源８はトランジスタ２および３
のエミッタ電位が基準電位よりも高くなるようにするた
めに設けられている。
第５図は、パラメータとして温度を用いた出力電流i2
と出力電流i3の温度特性を表す。T0は基準温度である。
T1は基準温度T0より大きく、T2は基準温度T0より小さ
い。この特性曲線は、トランジスタ３のベース−エミッ
タ間電圧が、トラジスタ２のベース−エミッタ間電圧よ
り小さいことを前提としている。この前提条件は電圧源
４の電圧の大きさおよび方向により決定される。したが
って第１図では、入力電流i1が温度に対して安定とする
と、出力電流i2とi3は、互いに逆の温度特性を持ってい
る。
と出力電流i3の温度特性を表す。T0は基準温度である。
T1は基準温度T0より大きく、T2は基準温度T0より小さ
い。この特性曲線は、トランジスタ３のベース−エミッ
タ間電圧が、トラジスタ２のベース−エミッタ間電圧よ
り小さいことを前提としている。この前提条件は電圧源
４の電圧の大きさおよび方向により決定される。したが
って第１図では、入力電流i1が温度に対して安定とする
と、出力電流i2とi3は、互いに逆の温度特性を持ってい
る。
第２図は本発明の実施例を示す。第２図の回路では、
演算増幅器９と電圧源10とから成る制御回路が設けられ
ている。演算増幅器９の非反転入力側11は電圧源10と接
続されている。電圧源10の他方の端部は基準電位に接続
されている。演算増幅器９の反転入力側12は、トランジ
スタ２、３のエミッタに接続されている。演算増幅器９
の出力側13はトランジスタ３のベースに接続され、さら
に抵抗14を介してトランジスタ２のベースに接続されて
いる。またトランジスタ２のベースは電流源15に接続さ
れている。演算増幅器９の出力側13から抵抗14を介して
電流源15に流れ込む電流は一定であるので、トランジス
タ２、３のベース間には、所定の電圧差が生じている。
演算増幅器９には負帰還がかかっているため、その非反
転入力端子と反転入力端子にはバーチャルショートが生
じている。つまり演算増幅器９は、トランジスタ２およ
び３のエミッタの電位が電圧源10の電位と同じになるよ
うに作用する。両電位が同じであるため、入力信号i1が
他の回路の影響を受けなくなる。
演算増幅器９と電圧源10とから成る制御回路が設けられ
ている。演算増幅器９の非反転入力側11は電圧源10と接
続されている。電圧源10の他方の端部は基準電位に接続
されている。演算増幅器９の反転入力側12は、トランジ
スタ２、３のエミッタに接続されている。演算増幅器９
の出力側13はトランジスタ３のベースに接続され、さら
に抵抗14を介してトランジスタ２のベースに接続されて
いる。またトランジスタ２のベースは電流源15に接続さ
れている。演算増幅器９の出力側13から抵抗14を介して
電流源15に流れ込む電流は一定であるので、トランジス
タ２、３のベース間には、所定の電圧差が生じている。
演算増幅器９には負帰還がかかっているため、その非反
転入力端子と反転入力端子にはバーチャルショートが生
じている。つまり演算増幅器９は、トランジスタ２およ
び３のエミッタの電位が電圧源10の電位と同じになるよ
うに作用する。両電位が同じであるため、入力信号i1が
他の回路の影響を受けなくなる。
第２図の回路では、上述のように演算増幅器９が動作
するため、入力電流I1を供給する手段としてどのような
電流源が接続されようとも、トランジスタ２、３のエミ
ッタ側の電位は一定である。トランジスタ２、３のベー
ス間には、所望の温度特性が得られるように抵抗14と電
流源15により所定の電圧差が生じている。入力電流i1に
対してこの回路は、以下の近似式 i1＝i2＋i3 が成り立つように動作し、演算増幅器９の出力側は、非
反転入力端子11と反転入力端子12との間にバーチャルシ
ョートが生じるような電圧を、出力側13に出力し、トラ
ンジスタ２、３のベース電圧を同時に制御する。この構
成により、トランジスタ２、３のベース−エミッタ間電
圧Vbe2、Vbe3を、所望の温度特性が得られるように予め
設定した値に自動制御することができる。つまりこの回
路で所定の温度特性を得ることのできるＩ−Ｉ直流変換
回路を提供することができる。
するため、入力電流I1を供給する手段としてどのような
電流源が接続されようとも、トランジスタ２、３のエミ
ッタ側の電位は一定である。トランジスタ２、３のベー
ス間には、所望の温度特性が得られるように抵抗14と電
流源15により所定の電圧差が生じている。入力電流i1に
対してこの回路は、以下の近似式 i1＝i2＋i3 が成り立つように動作し、演算増幅器９の出力側は、非
反転入力端子11と反転入力端子12との間にバーチャルシ
ョートが生じるような電圧を、出力側13に出力し、トラ
ンジスタ２、３のベース電圧を同時に制御する。この構
成により、トランジスタ２、３のベース−エミッタ間電
圧Vbe2、Vbe3を、所望の温度特性が得られるように予め
設定した値に自動制御することができる。つまりこの回
路で所定の温度特性を得ることのできるＩ−Ｉ直流変換
回路を提供することができる。
第３図の回路は第２図の回路と次の点で異なる。すな
わちトランジスタ２、３のエミッタと基準点との間に抵
抗16が接続されており、この抵抗が電流i1の大きさを決
定する。第３図の回路の電圧源10は可変であり、これに
より入力電流i1が制御される。つまり第３図の回路によ
り、所定の温度特性を得ることのできるＶ−Ｉ直流変換
回路を提供することができる。
わちトランジスタ２、３のエミッタと基準点との間に抵
抗16が接続されており、この抵抗が電流i1の大きさを決
定する。第３図の回路の電圧源10は可変であり、これに
より入力電流i1が制御される。つまり第３図の回路によ
り、所定の温度特性を得ることのできるＶ−Ｉ直流変換
回路を提供することができる。
発明の効果 本発明により、温度特性を調節可能であるか、または
その出力信号を温度に依存しないようにすることのでき
る直流信号変換回路が得られる。
その出力信号を温度に依存しないようにすることのでき
る直流信号変換回路が得られる。
第１図は、本発明を説明するための略図である。第２図
および第３図は本発明による制御回路の設けられた直流
信号変換器の実施例の回路図である。第４図は、典型的
な差動増幅回路の回路図である。第５図は電流源の温度
特性を改善する従来の構成である。 １……直流信号変換器
および第３図は本発明による制御回路の設けられた直流
信号変換器の実施例の回路図である。第４図は、典型的
な差動増幅回路の回路図である。第５図は電流源の温度
特性を改善する従来の構成である。 １……直流信号変換器
Claims (3)
- 【請求項１】温度を補償された直流出力電流を形成する
直流信号変換回路であって、 該直流信号変換回路は、増幅器の電子制御のため、また
はコンデンサの所定の充電電流を発生するために使用さ
れ、 直流入力電流に対する入力側と、 直流出力電流に対する出力側と、 前記入力側と出力側の間に接続された変換器（１）と、 演算増幅器（９）および電圧源（10）からなる電圧制御
回路と、 電流源（15）とを有し、 前記変換器（１）は２つのトランジスタ（２、３）を有
し、 当該トランジスタのベースは抵抗（14）を介して相互に
接続されており、 前記トランジスタ（２、３）のエミッタに直流入力電流
（i1）が供給され、 前記トランジスタ（２、３）のコレクタは直流出力電流
（i2,i3）を出力し、 前記演算増幅器（９）の非反転入力側（11）は前記電圧
源（10）の一方の端子と接続されており、 前記電圧源（10）の他方の端子は基準点に接続されてお
り、 前記演算増幅器（９）の反転入力側は前記トランジスタ
（２、３）のエミッタに接続されており、 前記演算増幅器（９）の出力側（13）は一方のトランジ
スタ（３）のベースに接続されており、 前記電流源（15）の一方の端子は他方のトランジスタ
（２）のベースに接続されており、かつ該電流源の他方
の端子は基準点に接続されており、 前記電圧制御回路は、前記２つのトランジスタ（２、
３）のベース−エミッタ間の電圧差を調整および設定
し、これにより、温度による電流変化が補償されるよう
に直流出力電流の大きさが制御および設定され、直流出
力電流は所望の温度特性を有するようになることを特徴
とする直流信号変換回路。 - 【請求項２】入力電流（i1）の設定に用いられる抵抗
（16）がエミッタと基準電位との間に接続されている特
許請求の範囲第１項記載の直流信号変換回路。 - 【請求項３】入力電位（10）が調整可能な特許請求の範
囲第１項記載の直流信号変換回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3329664.2 | 1983-08-17 | ||
| DE19833329664 DE3329664A1 (de) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Schaltung zum umwandeln von gleichsignalen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059414A JPS6059414A (ja) | 1985-04-05 |
| JP2545501B2 true JP2545501B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=6206743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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