Single Supply Exponential Converters (Anti-Log)

pcm1723さんが考案された単電源指数変換回路とそのバリエーションを紹介します。

pcm1723さんのブログに、動作や実測データも解説もされています。

http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081017/1224266581
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081019/1224423811
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081024/1224870599
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081107/1226079874
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081108/1226160895
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081110/1226329043
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081112/1226507309

カレントミラー的な回路を使った指数変換自体はすでにあるのですが(CEM3320の入力段でOTAを構成するために使われています。)、片側に流す電流を極限まで小さくすることで、単電源で使えるようにしたところが素晴らしいです。

ただし限界もあり、高域(つまり比較的出力の電流が大きい領域)では、カレントミラーのバッファであるQ902のベース電流が無視できないそうで、pcm1723さんもいろいろ解決策を考案されています。

http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081114/1226682406
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081116/1226854213
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081118/1227028550
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081120/1227197598
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081122/1227371549
http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/20081127/1227806393

この課題について私も少し考えてみました。補償をするのではなく、ベース電流を少なくするようにと、バッファをいろいろと試してみました。試したと言ってもシミュレータですが。

画像


比較できるように、R6,R9,R14,R19を調整して、低いCV入力電圧での電流を合わせこみました。


■回路と特性の比較

(1)pcm1723さんのオリジナル回路です。

(2)ダーリントンエミッタフォロワ: 大電流での落ちが大きく減りました。ただし入力電圧が上がると、R6を流れる電流が減るので、若干電流が減ります。

(3)PNPエミッタフォロワの追加: 入力電圧が上がった場合のRXXを流れる電流の変化が(1)より少ないので、電流の減りが少ないです。

(4)インバーテッドダーリントン: (3)と同じくらいでした。

(5)オペアンプによる定電流化: 出力がグランド近くまで下がることができるオペアンプを使えば問題解決のはずです。R19の電流は一定になり、Q17の電流が大きくても困りません。

■大電流時の電流比較

あくまで参考なのですが、指数回路の電流が約1mAとなるときのCVについて、各方式の出力電流を比較してみました。

(5)を基準にして、(1)18%低下、(2)12%低下、(3)と(4)5%低下でした。(5)が一番良いのですが、他の補償を組み合わせれば(1)でも十分な場合が多そうです。

おわり



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日刊工業新聞社
伊藤 健一

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    Excerpt: 単電源で動くVCFを設計しました。部品数も少なくて、OTA (Operational Transconductance Amplifier)2個と数個のトランジスタしかいりません。OTAが2個入ってい.. Weblog: アナログ電子楽器の回路を読む racked: 2012-02-21 00:47