JP3107590B2 - 電流極性変換回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子回路における電流
極性変換回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器においては、電流極性変換回路
がしばしば用いられる。

【０００３】図３は、電流極性変換回路の従来例を示し
ている。電流入力端子３１は、ｎｐｎトランジスタＱ１
のエミッタとｐｎｐトランジスタＱ２のエミッタの接続
点に接続されている。トランジスタＱ１のベースは、ｎ
ｐｎトランジスタＱ３のベースおよびコレクタに接続さ
れ、トランジスタＱ２のベースはｐｎｐトランジスタＱ
４のベースおよびコレクタに接続されている。トランジ
スタＱ３、Ｑ４のエミッタには共通にバイアス電源ＶBB
が接続され、トランジスタＱ３のコレクタは電流源Ｉ１
を介して電源Ｖccラインに接続され、トランジスタＱ４
のコレクタは電流源Ｉ２を介して接地電位ＧＮＤライン
に接続されている。

【０００４】トランジスタＱ１のコレクタは、電源ＶBB
ラインに接続されたカレントミラー回路３２の電流入力
端子に接続され、トランジスタＱ２のコレクタは、接地
電位ＧＮＤラインに接続されたカレントミラー回路３３
の電流入力端子に接続されている。そしてカレントミラ
ー回路３２と３３の電流出力端子は、共通に電流出力端
子３４に接続されている。

【０００５】今、２つのカレントミラー回路３２と３３
の入出力電流比を１：１とし、また２つの電流源Ｉ１、
Ｉ２の電流をＩとし、電流入力端子３１に＋ｉの電流を
流し込むとする。すると、トランジスタＱ１〜Ｑ４のダ
イオ−ド特性により、Ｑ１のコレクタ電流は、Ｉ、Ｑ２
のコレクタ電流はＩ＋ｉとなり、出力端子３４では、ｉ
の電流が引き込まれることになる。逆に、入力端子３３
に−ｉの電流を流すと、出力端子３４では＋ｉの電流が
流出することになる。つまり上記の回路は、電流の極性
を反転して出力している。

【０００６】この主の電流極性変換回路は、例えば、図
４に示すようにテレビジョンシステムの輝度・色差信号
を原色信号に変換する抵抗マトリックス回路等に用いら
れる。図４において、ＶY は輝度信号、ＶR-Y 、ＶB-Y
はそれぞれ色差信号である。これらの信号は直流バイア
ス電圧ＶBBに重畳されて、抵抗Ｒ１〜Ｒ９からなるマト
リックス回路に入力される。抵抗Ｒ１からは、Ｒ信号に
対応する電流出力ＩRが得られ、抵抗Ｒ５からはＧ信号
に対応する電流出力ＩG が得られ、抵抗Ｒ９からはＢ信
号に対応する電流出力ＩB が得られる。これらの出力電
流は、それぞれ電流極性変換回路４１、４２、４３に入
力されて極性を変換されて出力され、受像管の所定の電
極に供給される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３に示した回路にお
いて、入力インピーダンスは、トランジスタＱ１のエミ
ッタインピーダンスとＱ２のエミッタイピーダンスの並
列インピーダンスとなる。このインピーダンスをＺｉと
する。この回路の入力側に対してインピーダンスＺで出
力電圧Ｖｉの回路を接続するとすると、入力電流は、Ｖ
ｉ／（Ｚ＋Ｚｉ）となる。例えば図４に示すような回路
接続である。

【０００８】ここで、ＺがＺｉに対して十分大きい場合
は、電流極性変換回路の入力インピーダンスを無視でき
るので問題はないが、Ｚが小さい場合は電流極性変換回
路の入力インピーダンスは無視できないために、所望の
入力電流を設定出来ないという問題がある。ここで入力
インピーダンスを例を上げて求めてみる。先ずトランジ
スタＱ１、Ｑ２のエミッタインピーダンスは、Ｋ・Ｔ／
（ｑ・Ｉ）である。Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度、ｑは電子の電荷である。

【０００９】今、Ｉ＝０．１ｍＡとすると、トランジス
タＱ１〜Ｑ４のダイオ−ド特性からＱ１〜Ｑ４には０．
１ｍＡの電流が流れるから、それぞれ常温で約２６０オ
ームのインピーダンスを持つことなり、電流極性変換回
路の入力インピーダンスは約１３０オームとなる。よっ
て、１３０オームの入力インピーダンスを無視できない
場合には、所望の出力電流が得られないということにな
る。また、この入力インピーダンスにより、入力端子の
電位が変動するという欠点もある。

【００１０】さらに、トランジスタＱ３とＱ４のエミッ
タの接続点は、図３では接地されているが、実際にはあ
る電位にバイアスしたい場合が多い。この場合には、ト
ランジスタＱ３とＱ４のエミッタインピーダンスよりさ
らにインピーダンスの低い回路または素子でバイアスし
なければならず、ダイオ−ド特性によりＱ３とＱ４に流
れる電流が変化し、入力端子の電位がさらに変動しやく
すなり、所望の出力電流をますます得られなくなるとい
う問題がある。

【００１１】そこでこの発明は、入力端に帰還をかける
ことにより、入力インピーダンスを低くし、入力端に接
続される回路のインピーダンスに影響されず、かつ入力
電流が供給されるトランジスタの接続点をインピーダン
スの高い回路または素子でバイアスしても入力端の電位
変動が極めて少なく安定している電流極性変換回路を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１の極性
の第１のトランジスタのエミッタと、第２の極性の第２
のトランジスタのエミッタとが入力端子に接続され、前
記第１のトランジスタのコレクタが第１の極性のカレン
トミラー回路の電流入力端に接続され、前記第２のトラ
ンジスタのコレクタが第２の極性のカレントミラー回路
の電流入力端に接続され、前記第１および第２の極性の
カレントミラー回路の電流出力端は、共通に出力端子に
接続された電流極性変換回路において、

【００１３】前記第１のトランジスタのベースにベース
が接続されコレクタが直接または回路を介して第１の電
源にされた第３のトランジスタと、前記第２のトランジ
スタのベースにベースおよびコレクタが接続されエミッ
タが前記第３のトランジスタのエミッタに接続され、コ
レクタが直接または電流源を介して第２の電源に接続さ
れた第４のトランジスタと、前記入力端子に反転入力端
が接続され、バイアス源に正相入力端が接続され、前記
第１および第３のトランジスタのベースに出力端が接続
された高利得回路とを備える。

【００１４】

【作用】上記の手段により、電流極性変換回路の入力端
子には、高利得回路による負帰還がかかり、入力インピ
ーダンスを低し、かつ入力端子の電位を安定化すること
になる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１６】図１はこの発明の一実施例である。電流入
力端子１１は、極性の異なるトランジスタＱ１、Ｑ２の
エミッタ接続点Ａに接続されている。トランジスタＱ１
のコレクタは、第１の電源Ｖccラインに接続されている
カレントミラー回路１２の電流入力端に接続され、トラ
ンジスタＱ２のコレクタは第２の電源ＧＮＤライン（接
地ライン）に接続されている第２のカレントミラー回路
１３の電流入力端に接続されている。第１および第２の
カレントミラー回路１２、１３の電流出力端は、共通に
電流出力端子１５に接続されている。

【００１７】またトランジスタＱ１のベースはトランジ
スタＱ３のベースに接続され、トランジスタＱ２のベー
スはトランジスタＱ４のベースおよびコレクタに接続さ
れている。トランジスタＱ３のコレクタは第１の電源Ｖ
ccラインに接続され、トランジスタＱ４のコレクタは、
電流源Ｉ１を介して第２の電源ＧＮＤラインに接続され
ている。

【００１８】さらに前記接続点Ａには、トランジスタＱ
５のベースが接続されている。トランジスタＱ５とＱ６
とは差動対をなし、エミッタは共通に電流源Ｉ２を介し
て第２の電源ＧＮＤラインに接続されている。そしてト
ランジスタＱ６のベースには一定のバイアスＶB が与え
られ、コレクタは第３の電源Ｖccラインに接続された第
３のカレントミラー回路１４の電流入力端に接続されて
いる。このカレントミラー回路１４の電流出力端にはト
ランジスタＱ５のコレクタが接続されている。またトラ
ンジスタＱ５のコレクタは、トランジスタＱ１、Ｑ３の
ベースに接続されている。

【００１９】今、３つのカレントミラー回路１２、１
３、１４の入力出力電流比を１：１とし、入力端１１に
＋ｉの電流が供給されたとする。すると、トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ４のダイオ−ド特性によりＱ１のコレクタ電流
はＩ、Ｑ２のコレクタ電流はＩ＋ｉとなり、出力端子１
５ではｉの電流が引き込まれることになる。逆に、入力
端１１に−ｉの電流が供給されると、出力端子１５から
は＋ｉの電流が出力されることになる。つまり、電流極
性が変換されて出力される。

【００２０】上記の回路において、トランジスタＱ５、
Ｑ６による差動対、第３のカレントミラー回路１４、お
よびトランジスタＱ１の構成要素に着目すると、これら
による回路は、トランジスタＱ５のベースを入力部、ト
ランジスタＱ１のエミッタを出力部とする高利得増幅器
である。この増幅器においてトランジスタＱ５のベース
がマイナス入力、トランジスタＱ６のベースがプラス入
力である。ここでトランジスタＱ５のベースとトランジ
スタＱ１のエミッタは接続点Ａで接続されているので、
マイナス入力と、出力が接続されたボルテージフォロア
とみることができる。

【００２１】よって、トランジスタＱ５のベース電位
は、トランジスタＱ６のベースに与えられた電位と等し
くなるように、負帰還がかかる。これにより、入力イン
ピーダンスは低くなる。これにより、入力側に接続され
る回路のインピーダンスに出力電流が影響されることな
く正確な電流極性変換を得る。

【００２２】またこの負帰還の動作により、入力端子の
電位はほとんど変化せず、低インピーダンスを保つこと
になる。さらにまた、トランジスタＱ６のベースは高入
力インピーダンスになっているために、トランジスタＱ
６にバイアスを与える回路のインピーダンスとしては、
低インピーダンスのものを厳選する必要はない。抵抗の
みによる簡単なバイアス回路でも実現できる。これによ
り、入力端の電位を安定化させ、かつ所望の電位に設定
することができ、電流極性変換性能を安定して維持させ
ることができる。

【００２３】図２はこの発明の他の実施例であり、図１
と共通する部分には同一符号を付している。入力端子１
１には高利得増幅器１６の反転入力端が接続されてい
る。高利得増幅器１６の正相入力端は、バイアス電源Ｖ
B に接続されている。また高利得増幅器１６の出力端は
トランジスタＱ１、Ｑ３のベースに接続されている。こ
の実施例においても、図１の回路と同じ動作および効果
を得ることができる。

【００２４】なお上記の実施例では、トランジスタＱ３
のコレクタは第１の電源に直接接続されたが、電流源等
の回路を介在して接続されてもよい。またトランジスタ
Ｑ４のコレクタは電流源を介して第２の電源に接続され
たが、直接接続されてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の回路によ
れば、入力端に帰還をかけることにより、入力インピー
ダンスを低くし、入力端に接続される回路のインピーダ
ンスに影響されず、かつ入力電流が供給されるトランジ
スタの接続点をインピーダンスの高い回路または素子で
バイアスしても入力端の電位変動が極めて少なく安定し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図。

【図２】この発明の他の実施例を示す回路図。

【図３】従来の電流極性変換回路の例を示す図。

【図４】電流極性変換回路の使用例を示す図。

【符号の説明】

Ｑ１〜Ｑ６…トランジスタ、１１…入力端子、１２〜１
４…カレントミラー回路、１５…出力端子、１６…高利
得増幅器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/56 H03F 3/45

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の極性の第１のトランジスタのエミッ
   タと、第２の極性の第２のトランジスタのエミッタとが
   入力端子に接続され、前記第１のトランジスタのコレク
   タが第１の極性のカレントミラー回路の電流入力端に接
   続され、前記第２のトランジスタのコレクタが第２の極
   性のカレントミラー回路の電流入力端に接続され、前記
   第１および第２の極性のカレントミラー回路の電流出力
   端は、共通に出力端子に接続された電流極性変換回路に
   おいて、 前記第１のトランジスタのベースにベースが接続されコ
   レクタが電流源を介さずに第１の電源に接続された第３
   のトランジスタと、 前記第２のトランジスタのベースにベースおよびコレク
   タが接続されエミッタが前記第３のトランジスタのエミ
   ッタに接続され、コレクタが電流源を介して第２の電源
   に接続された第４のトランジスタと、 前記入力端子に反転入力端が接続され、バイアス源に正
   相入力端が接続され、前記第１および第３のトランジス
   タのベースに出力端が接続された高利得回路とを具備し
   たことを特徴とする電流極性変換回路。