JPS63185107A - 電圧制御型電流源 - Google Patents
電圧制御型電流源Info
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- JPS63185107A JPS63185107A JP62256113A JP25611387A JPS63185107A JP S63185107 A JPS63185107 A JP S63185107A JP 62256113 A JP62256113 A JP 62256113A JP 25611387 A JP25611387 A JP 25611387A JP S63185107 A JPS63185107 A JP S63185107A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45197—Pl types
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/561—Voltage to current converters
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
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- H03F3/4508—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45098—PI types
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- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
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- H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
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- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
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- Automation & Control Theory (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電圧制御型電流源、特に相互に連動動作する可
変電流源に関する。
変電流源に関する。
可変電流源、特にプッシュプル動作をする電流源は、互
いに逆方向に変化する２つの電流源の差電流を制御出力
として利用するような回路設計で使用されている。両電
流の和は常時一定であり、両電流の差は制御信号に比例
する。斯る電流源の応用例としては所謂ギルバートゲイ
ンセＩしく特公昭４８−２０９３２号公報参照） の利
得制御及びプッシュプル直流増幅器への高精度オフセッ
ト電流の供給が挙げられる。
いに逆方向に変化する２つの電流源の差電流を制御出力
として利用するような回路設計で使用されている。両電
流の和は常時一定であり、両電流の差は制御信号に比例
する。斯る電流源の応用例としては所謂ギルバートゲイ
ンセＩしく特公昭４８−２０９３２号公報参照） の利
得制御及びプッシュプル直流増幅器への高精度オフセッ
ト電流の供給が挙げられる。
従来のプッシュプル型電流源の欠点としては次のものが
ある。先ず第１に、回路構成が極めて複雑であり別の回
路には容易に適合し得ない。第２に、制御入力信号に対
して出力電流の直線性が、特に制御信号の周辺部で悪化
する。
ある。先ず第１に、回路構成が極めて複雑であり別の回
路には容易に適合し得ない。第２に、制御入力信号に対
して出力電流の直線性が、特に制御信号の周辺部で悪化
する。
例えばグリス発明の米国特許第４．５２８．５１５号公
報は高周波作動増幅器を開示しており、その入力信号電
圧と出力信号電流の線形関係は入力信号の両端部で悪い
。
報は高周波作動増幅器を開示しており、その入力信号電
圧と出力信号電流の線形関係は入力信号の両端部で悪い
。
従って本発明の目的は構成の簡単な改良した電圧制御型
電流源を提供することである。
電流源を提供することである。
本発明の他の目的は制御信号と出力電流との間の線形関
係を改良することである。
係を改良することである。
本発明の別の目的は、制御電圧に電流差が正確に比例す
る１対の信号電流に変換する可変電流源を得ることであ
る。
る１対の信号電流に変換する可変電流源を得ることであ
る。
本発明による可変電流源は、１対のバッファ手段を含み
利得１ （即ち単位利得）で、夫々入力電圧信号と基準
電圧信号とをアイソレートする。電流手段は各バッファ
手段に電流を供給し、その電流差は入力及び基準電圧信
号間の差に比例する。
利得１ （即ち単位利得）で、夫々入力電圧信号と基準
電圧信号とをアイソレートする。電流手段は各バッファ
手段に電流を供給し、その電流差は入力及び基準電圧信
号間の差に比例する。
また、電流手段は電流信号として出力路内に差電流を再
現する。固定電流源が各出力路に結合され、各出力路か
ら固定電流を引き出して、残りの電流信号間の差が電圧
信号差に線形的に関係付けられるようにする。
現する。固定電流源が各出力路に結合され、各出力路か
ら固定電流を引き出して、残りの電流信号間の差が電圧
信号差に線形的に関係付けられるようにする。
ここに述べる実施例では、電流手段は各バッファ用固定
電流源と電流ミラー及びバッファ間に両筒圧信号間の差
に比例する電流を伝達する手段とより成る。伝達される
電流は各バッファ手段から引き出される固定電流と加算
されて各電流ミラーが必要とする電流を決定する。
電流源と電流ミラー及びバッファ間に両筒圧信号間の差
に比例する電流を伝達する手段とより成る。伝達される
電流は各バッファ手段から引き出される固定電流と加算
されて各電流ミラーが必要とする電流を決定する。
本発明に依る可変電流源（１０）の好適一実施例の回路
図を第１図に示す。この電流源（１０）は入力バッファ
（１２）と基準バッファ（１４）とを含む。このバッフ
ァ（１２）は入力電圧信号を受け、基準バッファ（１４
）は基準電圧信号を発生する。両バッファ（１２）。
図を第１図に示す。この電流源（１０）は入力バッファ
（１２）と基準バッファ（１４）とを含む。このバッフ
ァ（１２）は入力電圧信号を受け、基準バッファ（１４
）は基準電圧信号を発生する。両バッファ（１２）。
（１４〉は夫々別個に電流ミラー（１６）、 ＜１８）
に結合される。これら両バッファ（１２）、 （１
４） は抵抗器（１９）を介して互いに接続されてお
り、両バッファ間に制御信号の電圧に比例する電流を転
送する。後述する如く、電流ミラーは入力及び基準電圧
信号間の差に比例して変化する電流を流す。これら電流
は電流ミラー（１６）、 （１８） により再生され
て電流信号として出力路に現れる。ここに示した各バッ
ファや電流源の実施例は単に本発明の一例を示すにすぎ
ず、本発明を斯る特定回路構成に限定するものでないこ
とは勿論である。
に結合される。これら両バッファ（１２）、 （１
４） は抵抗器（１９）を介して互いに接続されてお
り、両バッファ間に制御信号の電圧に比例する電流を転
送する。後述する如く、電流ミラーは入力及び基準電圧
信号間の差に比例して変化する電流を流す。これら電流
は電流ミラー（１６）、 （１８） により再生され
て電流信号として出力路に現れる。ここに示した各バッ
ファや電流源の実施例は単に本発明の一例を示すにすぎ
ず、本発明を斯る特定回路構成に限定するものでないこ
とは勿論である。
電流源（１０）の各素子を以下更に詳細にみてみよう。
先ず、バッファ（１２）は能動負荷（２１）を有する作
動増幅器（１７）とこの差動増幅器（１７）に対して負
帰還関係に接続された出力トランジスタ（２０）とより
成る。入力電圧信号Ｖｉ が電圧源（２２）で発生され
、１対の抵抗器より成る分圧器（２４）を介して差動増
幅器（１７）に蛸加される。分圧器（２４）は所望の制
御信号範囲を決め、且つ電圧源（２２）のインピーダン
ス変化による電流源（１０）への影響を低減する。
動増幅器（１７）とこの差動増幅器（１７）に対して負
帰還関係に接続された出力トランジスタ（２０）とより
成る。入力電圧信号Ｖｉ が電圧源（２２）で発生され
、１対の抵抗器より成る分圧器（２４）を介して差動増
幅器（１７）に蛸加される。分圧器（２４）は所望の制
御信号範囲を決め、且つ電圧源（２２）のインピーダン
ス変化による電流源（１０）への影響を低減する。
トランジスタ（２０）を介する帰還はそのエミッタに出
力電圧Ｖｏを生じ、これは制御電圧信号からアイソレー
トされ入力端子Ｖｉ に対する電圧利得は１であるが電
力利得を有する（即ち、比較的大きい電流利得を有する
）。トランジスタ（２０）は固定電流源■１ によりバ
イアスされ、バッファ（１２）から固定電流を引き出す
。
力電圧Ｖｏを生じ、これは制御電圧信号からアイソレー
トされ入力端子Ｖｉ に対する電圧利得は１であるが電
力利得を有する（即ち、比較的大きい電流利得を有する
）。トランジスタ（２０）は固定電流源■１ によりバ
イアスされ、バッファ（１２）から固定電流を引き出す
。
基準バッファ（１４）は入力バッファ（１２）と同じ構
成であるが、一定の基準制御電圧が入力される。
成であるが、一定の基準制御電圧が入力される。
本実施例では、基準電圧は接地レベル、即ち０ボルトで
あり入力バッファ（１４）に印加される。基準バッファ
（１４）の出力電圧Ｖｒ は、出力トランジスタ（２６
）のエミッタから取出される。このバッファは電圧利得
は１であるが、電力利得を有する。出力トランジスタ（
２６）は固定電流源Ｉ２でバイアスされ、これはバッフ
ァ（１２）から電流源１１ が引き出したと同じ固定電
流を引き出す。
あり入力バッファ（１４）に印加される。基準バッファ
（１４）の出力電圧Ｖｒ は、出力トランジスタ（２６
）のエミッタから取出される。このバッファは電圧利得
は１であるが、電力利得を有する。出力トランジスタ（
２６）は固定電流源Ｉ２でバイアスされ、これはバッフ
ァ（１２）から電流源１１ が引き出したと同じ固定電
流を引き出す。
バッファ（１２）及び（１４）は抵抗器（１９）の如き
手段により相互接続するとにより両バッファ間に入力及
び基準信号間の差に比例する電流を送る。この送られた
電流は各バッファ（１２）、 （１４） の固定電流１
１ 又はＩ２ と加算（又は合成）される。従って、固
定電流源■１ 及びＩ２、電流ミラー（１６）、 （１
８）及び両バッファ（１２）、 （１４） 間の結合抵
抗器（１９）は入力及び基準電圧信号間の差に比例して
変化する電流Ｉ、及びＩ４ を供給する手段を構成する
。
手段により相互接続するとにより両バッファ間に入力及
び基準信号間の差に比例する電流を送る。この送られた
電流は各バッファ（１２）、 （１４） の固定電流１
１ 又はＩ２ と加算（又は合成）される。従って、固
定電流源■１ 及びＩ２、電流ミラー（１６）、 （１
８）及び両バッファ（１２）、 （１４） 間の結合抵
抗器（１９）は入力及び基準電圧信号間の差に比例して
変化する電流Ｉ、及びＩ４ を供給する手段を構成する
。
電流ミラー（１６）及び（１８）は従来設計のものであ
り、抵抗器及びコンデンサの直列回路（３０）の如き必
要な補償回路網を含んでもよい。電流ミラー（１６）は
出力路（３２）に電流Ｉ３ を再生する。出力路（３２
）及び（３４）を介して夫々出力電流Ｉ、及び■。
り、抵抗器及びコンデンサの直列回路（３０）の如き必
要な補償回路網を含んでもよい。電流ミラー（１６）は
出力路（３２）に電流Ｉ３ を再生する。出力路（３２
）及び（３４）を介して夫々出力電流Ｉ、及び■。
が再生されて例えば前述したギルバートマルチプライヤ
の如き他の回路に送られる。
の如き他の回路に送られる。
出力電流Ｉ、及びＩ４ を変化する為に入力電圧信号Ｖ
ｉ を上下すると、トランジスタ（２０）、 （２６）
を流れる電流が変化する。電流Ｉ、又はＩ４ が十分に
減少すると、その値は電圧ＶＯ及びＶｒの差に線形比例
しなくなる。しかし電流源（１０）は電流Ｉ、及びｌ、
′の一部である電流源１１ 及びＩ２ に付加電流を加
算することによりこの非線形領域を避ける。次に、この
付加電流は出力電流信号を別の回路又はデバイスに転送
する前に減算される。
ｉ を上下すると、トランジスタ（２０）、 （２６）
を流れる電流が変化する。電流Ｉ、又はＩ４ が十分に
減少すると、その値は電圧ＶＯ及びＶｒの差に線形比例
しなくなる。しかし電流源（１０）は電流Ｉ、及びｌ、
′の一部である電流源１１ 及びＩ２ に付加電流を加
算することによりこの非線形領域を避ける。次に、この
付加電流は出力電流信号を別の回路又はデバイスに転送
する前に減算される。
出力路（３２）、 （３４） を参照すると、各出力
路は夫々線形化電流源Ｉ、及びＩ６ に結合され、Ｉ１
及びＩ２ により電流源（１０）に加算された付加電
流を差引く。この減算により、出力路（３２）には出力
電流Ｉ、が残り、出力路（３４）には出力電流Ｉ６ が
残る。
路は夫々線形化電流源Ｉ、及びＩ６ に結合され、Ｉ１
及びＩ２ により電流源（１０）に加算された付加電
流を差引く。この減算により、出力路（３２）には出力
電流Ｉ、が残り、出力路（３４）には出力電流Ｉ６ が
残る。
これら出力電流信号は０まで変化するかも知れないが、
依然として付加電流の為に電圧ＶＯとＶｒとの差に線形
比例する。
依然として付加電流の為に電圧ＶＯとＶｒとの差に線形
比例する。
本発明の可変電流源（１０）の動作は次の例により一層
よく理解できよう。最初入力端子信号Ｖｉ が０であり
Ｖｏ＝Ｖｒ と仮定する。両バッファ（１２）。
よく理解できよう。最初入力端子信号Ｖｉ が０であり
Ｖｏ＝Ｖｒ と仮定する。両バッファ（１２）。
（１４）は対応する電流ミラーから実質的に■、とＩ２
に等しい大きさの電流Ｉ、及び！、を引出す。即ち、抵
抗器（１９）の両端の電圧差は０であるので、両バッフ
ァ（１２）、 （１４） 間に抵抗器（１８）を介して
電流のやりとりはない。次に、入力端子信号ｖ１ が増
加すると、能動負荷（２１）からトランジスタ（２０）
のベースへ流入する電流が増加するのでそのエミッタ電
圧ＶＯがＶｉ の増加に応じて上昇する。その結果、ト
ランジスタ（２０）のコレクタ電流Ｉ３ も上昇する
。電流Ｉ、が上昇しても電流源１１ は固定であるので
これを流すことはできず、増加分は抵抗器（１９）を流
れることとなる。抵抗器（１９）の大きさは、１１
と上述した所望付加電流との差に等しい最大電流を流す
値に設定する。
に等しい大きさの電流Ｉ、及び！、を引出す。即ち、抵
抗器（１９）の両端の電圧差は０であるので、両バッフ
ァ（１２）、 （１４） 間に抵抗器（１８）を介して
電流のやりとりはない。次に、入力端子信号ｖ１ が増
加すると、能動負荷（２１）からトランジスタ（２０）
のベースへ流入する電流が増加するのでそのエミッタ電
圧ＶＯがＶｉ の増加に応じて上昇する。その結果、ト
ランジスタ（２０）のコレクタ電流Ｉ３ も上昇する
。電流Ｉ、が上昇しても電流源１１ は固定であるので
これを流すことはできず、増加分は抵抗器（１９）を流
れることとなる。抵抗器（１９）の大きさは、１１
と上述した所望付加電流との差に等しい最大電流を流す
値に設定する。
バッファ（１４）への入力は固定（接地レベル）である
ので、トランジスタ（２６）のエミッタにおける基準電
圧Ｖｒ は一定値にとどまる。トランジスタ（２６）の
エミッタ電流は、バッファ（１４）が電流源Ｉ２から引
出す電流が一定であるので、Ｉ２ から抵抗器（１９）
を介する転送電流を差引いた値となり減少することとな
る。従って、トランジスタ（２６）のコレクタ電流Ｉ４
も同様に抵抗器（１９）から転送された電流分だけ
減少する。しかし、抵抗器（１９）の値は前述した如く
選定して転送電流の大きさを制限しているので、’１４
が完全に遮断されることはない。従って、電流１４
の最小値は線形動作の為に付加された付加電流と等しく
なる。
ので、トランジスタ（２６）のエミッタにおける基準電
圧Ｖｒ は一定値にとどまる。トランジスタ（２６）の
エミッタ電流は、バッファ（１４）が電流源Ｉ２から引
出す電流が一定であるので、Ｉ２ から抵抗器（１９）
を介する転送電流を差引いた値となり減少することとな
る。従って、トランジスタ（２６）のコレクタ電流Ｉ４
も同様に抵抗器（１９）から転送された電流分だけ
減少する。しかし、抵抗器（１９）の値は前述した如く
選定して転送電流の大きさを制限しているので、’１４
が完全に遮断されることはない。従って、電流１４
の最小値は線形動作の為に付加された付加電流と等しく
なる。
電流工。とＩ、は夫々電流ミラー回路により出力路（３
２）と（３４）に再現される。信号路（３２）からは電
流源Ｉ、により余分な付加電流分を差引いて最終出力電
流１フ を得る。同様にして、出力路（３４）からは電
流源Ｉ６により付加電流を差引いて（１１と相補的な〉
出力電流■８ を得る。従って、Ｉ４が最小値の場合に
は工、は０となる。逆に、Ｉ４が最大値の場合にはＩ７
が０となる。固定電流Ｉ５及びＩ６ は等しく且つ夫々
出力路（３２）、 （３４） から引出されるので、最
終出力電流■、とＩ８ とは依然としてＶｉ に対して
線形関係が維持される。
２）と（３４）に再現される。信号路（３２）からは電
流源Ｉ、により余分な付加電流分を差引いて最終出力電
流１フ を得る。同様にして、出力路（３４）からは電
流源Ｉ６により付加電流を差引いて（１１と相補的な〉
出力電流■８ を得る。従って、Ｉ４が最小値の場合に
は工、は０となる。逆に、Ｉ４が最大値の場合にはＩ７
が０となる。固定電流Ｉ５及びＩ６ は等しく且つ夫々
出力路（３２）、 （３４） から引出されるので、最
終出力電流■、とＩ８ とは依然としてＶｉ に対して
線形関係が維持される。
電流源（ｌＯ）は平衡しており、固定電流Ｉｔ、Ｉｔ。
■、及びＩ６は固定であるので、出力信号電流Ｉ７及び
Ｉ８ の和は常に一定値となる。
Ｉ８ の和は常に一定値となる。
以上、本発明による電圧制御型電流源を好適一実施例に
つき説明したが、本発明の原理を逸脱することなく種々
の変形変更が可能であること明らかである。例えば、バ
ッファ（１２）、 （１４） は能動負荷の代わりに
抵抗負荷を使用するもの、差動増幅器型め代わりにブー
トストラップ帰還型、バイポーラトランジスタの代わり
にＦＥＴを使用するもの等種々の従来周知の回路を用い
てもよい。
つき説明したが、本発明の原理を逸脱することなく種々
の変形変更が可能であること明らかである。例えば、バ
ッファ（１２）、 （１４） は能動負荷の代わりに
抵抗負荷を使用するもの、差動増幅器型め代わりにブー
トストラップ帰還型、バイポーラトランジスタの代わり
にＦＥＴを使用するもの等種々の従来周知の回路を用い
てもよい。
本発明の電圧制御型電流源によると、実質的に対称に形
成された２つの電流源間を予め選定した抵抗値を有する
抵抗器等の電流転送手段を介して相互接続することによ
り、一方の電流源の電流変化分を逆方向の変化として他
の電流源に流すことにより、両型流源への入力端子差に
応じた２つの出力信号電流を得ることができる。しかも
各電流源共に付加電流の加算及び減算を行うことにより
、能動回路の信号電流が０とならないようにすることに
より出力信号電流の非線形動作を完全に排除しているの
で、入力制御信号の全範囲にわたり正確に線形動作する
電流源が得られる。従って、ギルバートゲインセルの如
き回路に応用して増幅器の利得を広範囲且つ高精度で制
御する場合等に用いる場合に極めて有用である。
成された２つの電流源間を予め選定した抵抗値を有する
抵抗器等の電流転送手段を介して相互接続することによ
り、一方の電流源の電流変化分を逆方向の変化として他
の電流源に流すことにより、両型流源への入力端子差に
応じた２つの出力信号電流を得ることができる。しかも
各電流源共に付加電流の加算及び減算を行うことにより
、能動回路の信号電流が０とならないようにすることに
より出力信号電流の非線形動作を完全に排除しているの
で、入力制御信号の全範囲にわたり正確に線形動作する
電流源が得られる。従って、ギルバートゲインセルの如
き回路に応用して増幅器の利得を広範囲且つ高精度で制
御する場合等に用いる場合に極めて有用である。
第１図は本発明による電圧制御型電流源の好適一実施例
の回路図である。 （１０）は電流源、（１２）及び（１４）は夫々バッフ
ァ、（１６）及び（１８）は夫々電流ミラー、（１９）
は抵抗器、（２２）は電圧源、（３２）及び（３４）は
夫々出力路である。
の回路図である。 （１０）は電流源、（１２）及び（１４）は夫々バッフ
ァ、（１６）及び（１８）は夫々電流ミラー、（１９）
は抵抗器、（２２）は電圧源、（３２）及び（３４）は
夫々出力路である。
Claims (1)
- 夫々可変制御電圧及び基準電圧が入力される１対のバッ
ファ手段と、該バッファ手段に夫々接続された電流ミラ
ー手段と、上記バッファ手段間に接続され上記制御電圧
及び基準電圧差に比例する電流を流す電流転送手段とを
具えることを特徴とする電圧制御型電流源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US917,624 | 1986-10-10 | ||
| US06/917,624 US4667146A (en) | 1986-10-10 | 1986-10-10 | Voltage-controlled push-pull current source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185107A true JPS63185107A (ja) | 1988-07-30 |
Family
ID=25439070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62256113A Pending JPS63185107A (ja) | 1986-10-10 | 1987-10-09 | 電圧制御型電流源 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4667146A (ja) |
| EP (1) | EP0263572B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63185107A (ja) |
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- 1987-10-09 JP JP62256113A patent/JPS63185107A/ja active Pending
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