[发明专利]利用电流镜象电路的电压-电流变换器无效

专利信息
申请号: 96105946.X 申请日: 1996-03-23
公开(公告)号: CN1058820C 公开(公告)日: 2000-11-22
发明(设计)人: 西村浩一 申请(专利权)人: 日本电气株式会社
主分类号: H03F3/34 分类号: H03F3/34;H03F3/16
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 王岳,邹光新
地址: 日本*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 利用 电流 电路 电压 变换器
【说明书】:

发明涉及一种电压-电流变换电路,特别是涉及一种通过利用一个电流镜象电路把输入电压变为电流的电压-电流变换电路

目前已经提出一种电压-电流变换电路,该电路利用多个电流镜象电路以便于利用一个比地电位更高的输入电压来操作并且能够减少在电压到电流变换中的误差(例如,参见日本申请,公开号为5-259755。)。

图1是一个表示这种类型的常规电压-电流变换电路的例子的电路图,该电压-电流变换电路包括:一个其基极与一个输入端A连接的NPN晶体管Q1,一个启动电路ST,和电流镜象电路CM1-CM3。电流镜象电路CM1由NPN晶体管Q2和Q3组成,它们把一个等效于与流过晶体管Q1的电流提供给电阻R1的一端。电流镜象电路CM2由NPN晶体管Q4和Q5组成,它们与电阻R1的另一端连接并且使一个等效于流过电阻R1的电流流过一个输出端B。电流镜象电路CM3由PNP晶体管Q6和Q8组成,它们一个使与流过电阻R1的电流成正比的电流流过晶体管Q2。启动电路ST由PNP晶体管Q9和电阻R组成。

输入电压VIN提供给PNP晶体管Q1的基极。PNP晶体管Q1的集电极接地,它的发射极与构成电流镜象电路CM1的NPN晶体管Q2的发射极连接。晶体管Q2的基极与它的集电极及NPN晶体管Q3的基极连接。晶体管Q3的发射极通过电阻R1与构成电流镜象电路CM2的NPN晶体管Q4的发射极和基极连接,并且也与NPN晶体管Q5的基极连接。晶体管Q4和Q5的发射极接地,和晶体管Q5的集电极与输出端B连接。

晶体管Q2的集电极与构成电流镜象电路CM3的PNP晶体管Q6的集电极连接,作为一个电流源。晶体管Q6的基极与PNP晶体管Q7的基极和PNP晶体管Q8的发射极连接,晶体管Q8的集电极接地。晶体管Q8的基极与PNP晶体管Q7和NPN晶体管Q3的集电极连接。晶体管Q6和Q7的发射极与电压源Vcc连接。

构成启动电路ST的PNP晶体管Q9的集电极与晶体管Q2的集电极和基极的连接点及晶体管Q6集电极连接。晶体管Q9的基极被提供有一个参考电压Vb,它的发射极通过电阻R与电压源Vcc连接。当电流镜象电路CM3被关断时,启动电路ST用于使非常小的电流流过晶体管Q1。

在具有上述电路结构的常规电压-电流变换电路中,由晶体管Q6-Q8组成并作为一个电流源的电流镜象电路CM3使等效于流过晶体管Q3的一个电流流过晶体管Q2。因此,流过构成电流镜象电路CM1的晶体管Q2和Q3的电流彼此相等,并且电阻R1上的电压近似等于输入电压VIN。此外,流过晶体管Q3和每个晶体管Q4和Q5的电流是彼此相等的,并且流到输出端B的晶体管Q3的集电极电流IOUT由下列等式(1)表示。

IOUT=(VIN+VBE1+VBE2-VBE3-VBE4)/R1         ……(1)

其中VBE1、VBE2、VBE3和VBE4分别是晶体管Q1,Q2,Q3和Q4的基极-发射极电压,R1是电阻R1的电阻。

由于流过各个晶体管Q1、Q2、Q3和Q4的电流是相等的,所以在PNP晶体管Q1的基极-发射极电压VBE1和NPN晶体管Q2、Q3和Q4的各个基极-发射极电压VBE2、VBE3和VBE4之间的差是0.1V。如果输入电压VIN是如此大以至于该电压差能够被忽略,所以等式(1)被简化为

IOUT=VIN/R1                  ……(2)

因此根据等式(2),流过输出端B的输出电流IOUT是一个通过借助于电阻R1变换输入电压来获得的。

如上所述,在常规电压-电流变换电路中,PNP晶体管Q1的基极-发射极电压VBE1是与NPN晶体管Q2、Q3和Q4的基极-发射极电压VBE2、VBE3和VBE4有点不同,即使它们的集电极电流是相同的。此外,晶体管Q1的温度特性与晶体管Q2、Q3和Q4的温度特性也有点不同。因此实际的等式(1)被改写为等式(3)。

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