JP2007198917A - Current measurement circuit and its integrated circuit element - Google Patents

Current measurement circuit and its integrated circuit element Download PDF

Info

Publication number
JP2007198917A
JP2007198917A JP2006018158A JP2006018158A JP2007198917A JP 2007198917 A JP2007198917 A JP 2007198917A JP 2006018158 A JP2006018158 A JP 2006018158A JP 2006018158 A JP2006018158 A JP 2006018158A JP 2007198917 A JP2007198917 A JP 2007198917A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
current
potential
source
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006018158A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4216286B2 (en
Inventor
Shoji Haneda
正二 羽田
Hidehiro Takakusa
英博 高草
Minoru Okada
實 岡田
Haruki Wada
晴樹 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Data Ex Techno Corp
Original Assignee
NTT Data Ex Techno Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTT Data Ex Techno Corp filed Critical NTT Data Ex Techno Corp
Priority to JP2006018158A priority Critical patent/JP4216286B2/en
Publication of JP2007198917A publication Critical patent/JP2007198917A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4216286B2 publication Critical patent/JP4216286B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-precision current measurement circuit achieving a wide range of measurement range and facilitating measurement operations. <P>SOLUTION: The current measurement circuit includes: a first FET through which a current to be measured flows as a source current (drain current); a first feedback means to which a source electric potential (drain electric potential) of the first FET is applied as an input and which outputs a first control electric potential for controlling the gate electric potential of the first FET; a second FET whose gate electric potential is controlled by the first control electric potential; and a second feedback means in which the source electric potential (drain electric potential) of the first FET, as a reference electric potential, is applied to one of two inputs and the source electric potential (drain electric potential) of the second FET is applied to the other input, and which outputs a second control electric potential for controlling of the source electric potential (drain electric potential) of the second FET so that the source electric potential (drain electric potential) of the second FET is at the same electric potential as the reference electric potential, wherein the measurement of the current to be measured is performed using the second control electric potential. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電力回路や電子機器等の電気回路に流れる電流を計測する電流計測回路に関し、高精度かつ広い測定レンジでの電流計測を実現する電流計測回路に関する。   The present invention relates to a current measurement circuit that measures a current flowing in an electric circuit such as a power circuit or an electronic device, and relates to a current measurement circuit that realizes current measurement in a high accuracy and wide measurement range.

電気回路に流れる電流の計測方法として、シャント抵抗器の両端の電圧降下を測定する方法が知られている。シャント抵抗器を用いる場合は、被計測電流と抵抗Rの積である電圧Vを検出することで被計測電流iを測定する。この方式によるマルチテスタ等では、例えば、異なる値の抵抗Rをスイッチで切り替えることにより被計測電流の大小に対応する。   As a method for measuring a current flowing in an electric circuit, a method for measuring a voltage drop across a shunt resistor is known. When a shunt resistor is used, the measured current i is measured by detecting the voltage V, which is the product of the measured current and the resistance R. In a multi-tester or the like using this method, for example, the current R to be measured is accommodated by switching resistors R having different values with a switch.

また、カレントトランスを利用する方法、ホール素子を利用する方法等もある。   There are also a method using a current transformer, a method using a Hall element, and the like.

さらに、特許文献1及び2では、被計測電流iをFET(Field Effect Transisor)のドレイン・ソース間に流し、FETのドレイン・ソース間電圧Vdを測定することにより被計測電流を測定する方法を開示している。これは、FETのドレイン・ソース間のオン抵抗Ronがドレイン電流の変化に対してほぼ一定であるという特性を利用している。   Further, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of measuring a measured current by passing a measured current i between the drain and source of an FET (Field Effect Transisor) and measuring a drain-source voltage Vd of the FET. is doing. This utilizes the characteristic that the on-resistance Ron between the drain and source of the FET is substantially constant with respect to the change of the drain current.

上記のFET方式では、ゲート電圧によりオン抵抗を所定値に設定する。従って、被計測電流の大きさに応じて測定に適した出力電圧が得られる所定のオン抵抗とするためにゲート電圧を調整する。よって、ゲート電圧により被計測電流の大小に対応できる。
特開平6−201738号公報 特開平7−198758号公報
In the FET method described above, the on-resistance is set to a predetermined value by the gate voltage. Accordingly, the gate voltage is adjusted in accordance with the magnitude of the current to be measured in order to obtain a predetermined on-resistance that provides an output voltage suitable for measurement. Therefore, the magnitude of the current to be measured can be accommodated by the gate voltage.
JP-A-6-201738 JP-A-7-198758

しかしながら、従来の電流計測方法はいずれも測定レンジに制限があり、例えば1μA〜100Aといった広範囲の電流を1つの回路で測定可能なものは実現されていない。   However, any of the conventional current measurement methods has a limitation on the measurement range, and for example, a method capable of measuring a wide range of current such as 1 μA to 100 A with one circuit has not been realized.

シャント抵抗器において一定の抵抗値を用いる場合は、その抵抗値に対して十分大きな電流であれば高い精度で被計測電流iを測定することができるが、微小電流の測定時には電圧Vが小さくなり、高精度の電流測定は困難となる。また、一定の抵抗値(例えば1Ω)の測定レンジ(例えば1〜10A)において、シャント抵抗器で発生する電力損失iRの変化(例えば1〜100W)は非常に大きく、特に大電流では大きな電力損失となる。さらに、測定レンジ切り替えのために複数の抵抗値を切り替えるとき、電流路が遮断される。またさらに、マルチテスタ等では、大電流を測定する場合はスイッチ接点の電流容量の制限や接触抵抗の影響があるため、大電流測定用にスイッチ接点のない専用の端子を備えている。従って、大電流測定の場合には専用の端子に接続し替える操作が必要となり煩雑である。 When a constant resistance value is used in the shunt resistor, the current to be measured i can be measured with high accuracy if the current is sufficiently large with respect to the resistance value, but the voltage V becomes small when measuring a minute current. Highly accurate current measurement becomes difficult. In addition, in a measurement range (for example, 1 to 10 A) of a constant resistance value (for example, 1Ω), the change (for example, 1 to 100 W) of the power loss i 2 R generated by the shunt resistor is very large, particularly at a large current. Power loss. Furthermore, when switching a plurality of resistance values for switching the measurement range, the current path is interrupted. Furthermore, a multi-tester or the like is provided with a dedicated terminal without a switch contact for measuring a large current because of the limitation of the current capacity of the switch contact and the influence of contact resistance when measuring a large current. Therefore, in the case of measuring a large current, an operation for switching to a dedicated terminal is necessary, which is complicated.

カレントトランスやホール素子を利用する方法は、電流が発生する磁界の強さに基づいて電流計測するため、大きな電流領域では出力電圧の飽和により、また小さな電流領域では測定精度によって測定レンジが制限されることとなる。   The current transformer and Hall element methods measure current based on the strength of the magnetic field generated by the current, so the measurement range is limited by the output voltage saturation in the large current region and by the measurement accuracy in the small current region. The Rukoto.

FETのドレイン・ソース間電圧Vdによって電流を測定する方法では、FETの特性により大電流領域でオン抵抗Ronが一定領域ではなくなることにより測定レンジが制限され、小さな電流領域では測定精度によって測定レンジが制限されることとなる。   In the method of measuring the current using the FET drain-source voltage Vd, the measurement range is limited by the fact that the on-resistance Ron is not constant in the large current region due to the characteristics of the FET, and the measurement range is limited by the measurement accuracy in the small current region. It will be limited.

また、FET方式では、測定精度を高めるためには、ドレイン・ソース間のオン抵抗Ronを高精度に設定しなければならないが、オン抵抗Ronを決定するゲート電圧をどのように高精度に設定しても、オン抵抗Ronは一意に決定されない。これは、個々のFETの特性にばらつきがあることに起因しているため、1個のFETのみを用いる限り、ゲート電圧の精度を高めることによってはオン抵抗Ronの高精度化は達成できない。   In the FET method, in order to increase the measurement accuracy, the drain-source on-resistance Ron must be set with high accuracy. However, the gate voltage that determines the on-resistance Ron is set with high accuracy. However, the on-resistance Ron is not uniquely determined. This is due to variations in the characteristics of individual FETs. Therefore, as long as only one FET is used, the accuracy of the on-resistance Ron cannot be increased by increasing the accuracy of the gate voltage.

さらに、FET個体の特性上、ゲート電圧をパラメータとしたドレイン・ソース間電圧Vdとドレイン電流との関係は非線形である。これは、ゲート電圧及びドレイン電流のいずれの変動に対しても、オン抵抗Ronが非線形に変動することを意味する。FET一個体のみでこの本質的な非線形性を解消することは不可能である。   Furthermore, the relationship between the drain-source voltage Vd using the gate voltage as a parameter and the drain current is nonlinear due to the characteristics of the individual FET. This means that the on-resistance Ron fluctuates non-linearly with respect to any fluctuations in the gate voltage and the drain current. It is impossible to eliminate this non-linearity with only one FET.

またさらに、ドレイン・ソース間のオン抵抗Ronの温度特性は正特性を有するため、同一ゲート電圧であっても温度によりオン抵抗Ronは変化する。この温度変化についてもFET一個体のみでは対処できない。これらの要因から、FETのドレイン・ソース間電圧Vdによる電流計測方法の高精度化は困難であった。   Furthermore, since the temperature characteristic of the drain-source on-resistance Ron has a positive characteristic, the on-resistance Ron varies with temperature even at the same gate voltage. This temperature change cannot be dealt with by only one FET. Because of these factors, it has been difficult to improve the accuracy of the current measurement method using the drain-source voltage Vd of the FET.

斯かる現状に鑑み本発明は、簡易な構成によって広範囲の測定レンジと容易な測定操作を実現した高精度の電流計測回路を提供することを目的とする。   In view of such a current situation, an object of the present invention is to provide a highly accurate current measurement circuit that realizes a wide measurement range and easy measurement operation with a simple configuration.

上記の目的を達成するべく本発明は以下の構成を提供する。
(1)請求項1に係る電流計測回路は、被計測電流がソース電流またはドレイン電流として流れる第1FETと、
前記第1FETのソース電位またはドレイン電位を入力として印加され、かつ前記第1FETのゲート電位を制御するための第1制御電位を出力する第1フィードバック手段と、
前記第1制御電位によりゲート電位を制御される第2FETと、
2つの入力の一方の入力に基準電位として前記第1FETのソース電位またはドレイン電位を印加されると共に他方の入力に前記第2FETのソース電位またはドレイン電位を印加され、かつ該第2FETのソース電位またはドレイン電位を該基準電位と同電位とするように前記第2FETのソース電位またはドレイン電位を制御するための第2制御電位を出力する第2フィードバック手段とを有し、
前記第2制御電位を用いて前記被計測電流の計測を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following configurations.
(1) A current measurement circuit according to claim 1 includes a first FET in which a current to be measured flows as a source current or a drain current;
First feedback means for applying a source potential or drain potential of the first FET as an input and outputting a first control potential for controlling the gate potential of the first FET;
A second FET whose gate potential is controlled by the first control potential;
The source potential or drain potential of the first FET is applied as a reference potential to one input of the two inputs, and the source potential or drain potential of the second FET is applied to the other input, and the source potential or the second FET Second feedback means for outputting a second control potential for controlling the source potential or drain potential of the second FET so that the drain potential is the same as the reference potential;
The current to be measured is measured using the second control potential.

(2)請求項2に係る電流計測回路は、請求項1において、バイアス電圧を生成する手段を有し、該バイアス電圧を前記第1フィードバック手段の入力に印加することを特徴とする。 (2) The current measuring circuit according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, there is provided means for generating a bias voltage, and the bias voltage is applied to an input of the first feedback means.

(3)請求項3に係る電流計測回路は、請求項1において、前記第2制御電位をエミッタ接地回路により増幅した出力電位を用いて前記第2FETのソース電位またはドレイン電位を制御することを特徴とする。 (3) The current measuring circuit according to claim 3 is characterized in that, in claim 1, the source potential or drain potential of the second FET is controlled by using the output potential obtained by amplifying the second control potential by the grounded emitter circuit. And

(4)請求項4に係る電流計測回路は、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記第2FETは、ソース電位変化またはドレイン電位変化に対するソース電流またはドレイン電流の変化特性、及びゲート電位変化に対するソース・ドレイン間抵抗またはドレイン・ソース間抵抗の変化特性が前記第1FETと同じであることを特徴とする。 (4) The current measurement circuit according to claim 4 is the current measurement circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the second FET has a change characteristic of a source current or a drain current with respect to a source potential change or a drain potential change, and a gate potential change. The change characteristic of the source-drain resistance or the drain-source resistance is the same as that of the first FET.

(5)請求項5に係る電流計測回路は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記第1FETと前記第2FETとは、温度変化に対するソース・ドレイン間抵抗またはドレイン・ソース間抵抗の変化特性が同じであることを特徴とする。 (5) The current measurement circuit according to claim 5 is the current measurement circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the first FET and the second FET have a source-drain resistance change characteristic or a drain-source resistance change characteristic with respect to a temperature change. Are the same.

(6)請求項6に係る電流計測回路は、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記第2制御電位に起因して前記第2FETのソース電流またはドレイン電流として流れる計測用電流を計測用抵抗に流し、該計測用抵抗の電圧降下により前記被計測電流の計測を行うことを特徴とする。 (6) The current measurement circuit according to claim 6 is the resistance for measurement according to any one of claims 1 to 5, wherein the measurement current that flows as the source current or the drain current of the second FET due to the second control potential is measured. And the current to be measured is measured by a voltage drop of the measuring resistor.

(7)請求項7に係る電流計測回路は、請求項6において、前記計測用抵抗の値を変化させることにより、前記被計測電流の計測レンジを変化させることを特徴とする。 (7) The current measurement circuit according to claim 7 is characterized in that, in claim 6, the measurement range of the current to be measured is changed by changing the value of the measurement resistor.

(8)請求項8に係る電流計測回路は、請求項1〜7のいずれかにおいて、前記第1FET及び前記第2FETのドレインを接地することを特徴とする。 (8) A current measuring circuit according to an eighth aspect is characterized in that, in any one of the first to seventh aspects, the drains of the first FET and the second FET are grounded.

(9)請求項9に係る集積回路素子は、請求項1〜8のいずれかの電流計測回路を内蔵したことを特徴とする。 (9) An integrated circuit element according to a ninth aspect includes the current measuring circuit according to any one of the first to eighth aspects.

(1)請求項1に係る電流計測回路では、第1及び第2の2つのFETを用い、第1FETのソースとドレインの間のソース電流(またはドレイン電流)として被計測電流が流れる。ここで、「ソース電流」はドレイン接地の場合のソース・ドレイン間電流を称しており、「ドレイン電流」はソース接地の場合のドレイン・ソース間電流を称している。本発明の原理は、被計測電流が第1FETのソースからドレインへ流れるように接続した場合も、その逆に流れるように接続した場合も同様である。以下、説明の便宜上、ドレイン接地の場合を例に説明する。
本回路では、均衡状態における第1FETのソース電流と第2FETのソース電流とが比例するように、第1FET及び第2FETの特性が選択されている。この比例関係を実現し、かつ第1FET及び第2FETの非線形特性による測定精度への影響を解消するように第1と第2の2つのフィードバック手段を組み合わせており、その結果、第2フィードバック手段の出力である第2制御電位を用いて計測を行うことができる。
(1) In the current measuring circuit according to the first aspect, the first and second FETs are used, and the current to be measured flows as the source current (or drain current) between the source and drain of the first FET. Here, “source current” refers to a source-drain current in the case of grounded drain, and “drain current” refers to a drain-source current in the case of grounded source. The principle of the present invention is the same whether the current to be measured is connected to flow from the source to the drain of the first FET or vice versa. Hereinafter, for convenience of explanation, the case of grounded drain will be described as an example.
In this circuit, the characteristics of the first FET and the second FET are selected so that the source current of the first FET and the source current of the second FET in a balanced state are proportional. The first and second feedback means are combined so as to realize this proportional relationship and eliminate the influence on the measurement accuracy due to the nonlinear characteristics of the first FET and the second FET. As a result, the second feedback means Measurement can be performed using the second control potential as an output.

先ず、第1のフィードバック手段は、被計測電流が流れる第1FETのソース・ドレイン間のオン抵抗による電圧降下に相当する第1FETのソース電位が入力される。そして、第1フィードバック手段は、第1FETのソース電位を均衡状態とするように、第1FETのゲート電位を制御するための第1制御電位を出力する。この第1制御電位によりゲート電位が決定されて第1FETのソース・ドレイン間抵抗が所定の値となり、その結果、ソース電位が変化して再び第1フィードバック手段に入力される。例えば、第1制御電位が上がりゲート電位が上がるとソース・ドレイン間抵抗は小さくなってソース電位が下がり、第1フィードバック手段の出力である第1制御電位も下がる。このフィードバック動作により、一定の被計測電流において第1FETのソース電位、ゲート電位及びソース・ドレイン間抵抗がそれぞれ一定の値をとり均衡状態となる。   First, the first feedback means receives the source potential of the first FET corresponding to the voltage drop due to the on-resistance between the source and drain of the first FET through which the current to be measured flows. Then, the first feedback means outputs a first control potential for controlling the gate potential of the first FET so that the source potential of the first FET is in an equilibrium state. The gate potential is determined by the first control potential, and the source-drain resistance of the first FET becomes a predetermined value. As a result, the source potential changes and is input again to the first feedback means. For example, when the first control potential rises and the gate potential rises, the source-drain resistance decreases, the source potential falls, and the first control potential that is the output of the first feedback means also falls. By this feedback operation, the source potential of the first FET, the gate potential, and the resistance between the source and the drain take constant values at a constant current to be measured and are in an equilibrium state.

一方、第1フィードバック手段の出力である第1制御電位は、第2FETのゲート電位も制御する。これにより、第1FETと第2FETの各々のゲート電位は基本的に同電位となる。   On the other hand, the first control potential, which is the output of the first feedback means, also controls the gate potential of the second FET. Thereby, the gate potentials of the first FET and the second FET are basically the same potential.

第2フィードバック手段は2つの入力を有し、一方の入力には第1FETのソース電位が基準電位として印加され、他方の入力には第2FETのソース電位が印加される。そして第2フィードバック手段の出力である第2制御電位は、第2FETのソース電位を制御する。よって、第2制御電位は、第2FETのソース電位を基準電位すなわち第1FETのソース電位と同電位とするように制御し、制御された第2FETのソース電位が再び第2フィードバック手段に入力される。このフィードバック動作により均衡状態となったとき、第1FETと第2FETの各々のソース電位は同電位となる。   The second feedback means has two inputs. The source potential of the first FET is applied as a reference potential to one input, and the source potential of the second FET is applied to the other input. The second control potential, which is the output of the second feedback means, controls the source potential of the second FET. Therefore, the second control potential is controlled so that the source potential of the second FET is the same as the reference potential, that is, the source potential of the first FET, and the controlled source potential of the second FET is input to the second feedback means again. . When the balanced state is obtained by this feedback operation, the source potentials of the first FET and the second FET are the same potential.

本回路の第1及び第2フィードバック手段により均衡状態が達成されたとき、第1FETと第2FETのゲート電位同士及びソース電位同士はいずれも基本的に同電位となる。このときの第2制御電位を用いて計測を行うことができる。   When the equilibrium state is achieved by the first and second feedback means of the circuit, the gate potentials and the source potentials of the first FET and the second FET are basically the same potential. Measurement can be performed using the second control potential at this time.

均衡状態における第1FETのソース電流(被計測電流)と第2FETのソース電流との比は、被計測電流が変化しても一定に保持される。第1FETと第2FETは、この比例関係を保持する特性をもつように選択されている。一対の第1FETと第2FETの組合せがこの関係を保持する限りにおいて、第1FET(または第2FET)自体の個体特性のばらつきを考慮する必要はなくなる。   The ratio between the source current of the first FET (current to be measured) and the source current of the second FET in the equilibrium state is kept constant even when the current to be measured changes. The first FET and the second FET are selected so as to have a characteristic that maintains this proportional relationship. As long as the combination of the pair of first FET and second FET maintains this relationship, it is not necessary to consider variation in individual characteristics of the first FET (or second FET) itself.

また、被計測電流が変化すると、第1FETのソース電位が変化し、それによりゲート電位が変化し、ソース・ドレイン間抵抗も変化するが、例えば、被計測電流が大きくなればゲート電位が上がりソース・ドレイン間抵抗が小さくなる傾向で変化する。このことは、被計測電流が大きくなってもソース・ドレイン間抵抗が小さくなることで第1FETにおける電力消費が大きく増大しない、つまり電力消費の自己制御機構を有することを意味する(第2FETについても同様)。この点で、一定の抵抗値の両端電圧降下を測定する従来のシャント抵抗方式に対して大きな利点がある。   Also, when the measured current changes, the source potential of the first FET changes, thereby changing the gate potential and the source-drain resistance. However, for example, if the measured current increases, the gate potential increases.・ It changes with the tendency that resistance between drains becomes small. This means that the power consumption in the first FET does not increase greatly because the resistance between the source and drain decreases even when the measured current increases, that is, it has a self-control mechanism for power consumption (also for the second FET). The same). In this respect, there is a great advantage over the conventional shunt resistance method for measuring the voltage drop across the fixed resistance value.

(2)請求項2に係る電流計測回路では、第1フィードバック手段の入力にバイアス電圧を印加する。従って、その出力である第1制御電位は、第1FETのソース電位を反映した電位に対しさらにバイアス電圧を反映した電位を重畳したものとなる。このような第1制御電位を用いて第1FETと第2FETのゲート電位を制御することにより、所定の計測レンジにおける最小電流に対しても第1FET及び第2FETをわずかながらオン状態で動作させることが可能となる。すなわち、第1FET及び第2FETがオフ状態からオン状態に移行するゲートしきい値電位を、バイアス電圧を反映した分だけオフセットさせる。このため安定かつ精確な計測を行うことができる。 (2) In the current measuring circuit according to claim 2, a bias voltage is applied to the input of the first feedback means. Therefore, the output of the first control potential is obtained by superimposing a potential reflecting the bias voltage on the potential reflecting the source potential of the first FET. By controlling the gate potentials of the first FET and the second FET using such a first control potential, the first FET and the second FET can be operated in a slightly on state even for the minimum current in a predetermined measurement range. It becomes possible. That is, the gate threshold potential at which the first FET and the second FET shift from the off state to the on state is offset by an amount reflecting the bias voltage. For this reason, stable and accurate measurement can be performed.

(3)請求項3に係る電流計測回路では、第2フィードバック手段の出力である第2制御電位をエミッタ接地回路により増幅し、その出力電位を用いて第2FETのソース電位を制御する。第1FETのソース電流(被計測電流)が一つのレンジ内における最小電流である場合には、第2FETが計測可能な程度にオン状態となるゲート電位が得られないために第2FETのソース・ドレイン間抵抗が非常に大きな値をとる領域がある。第2FETのソース・ドレイン間抵抗が大きいと第2フィードバック手段が増幅機能を発揮できず第2フィードバック手段のフィードバック動作が働かない。このため、仮にエミッタ接地回路がないとすると不安定になる。一方、エミッタ接地回路は電圧増幅率が大きくかつ定電流特性をもつ。従って、第2フィードバック手段の出力をエミッタ接地回路に通すことで十分な電圧増幅が行われかつ安定な電流が得られる。そして、第2フィードバック手段とエミッタ接地回路とを含めたフィードバック回路全体でのフィードバック動作が行われる結果、第2FETが直ちにオン状態(飽和状態という意味ではなく、多様な値を取り得る。以下同じ。)となりソース電流が安定して精確な計測を行うことができる。 (3) In the current measuring circuit according to claim 3, the second control potential that is the output of the second feedback means is amplified by the grounded emitter circuit, and the source potential of the second FET is controlled using the output potential. When the source current (measured current) of the first FET is the minimum current within one range, the gate potential to turn on to the extent that the second FET can be measured cannot be obtained. There is a region where the inter-resistance takes a very large value. If the resistance between the source and drain of the second FET is large, the second feedback means cannot exhibit the amplification function, and the feedback operation of the second feedback means does not work. For this reason, it becomes unstable if there is no grounded emitter circuit. On the other hand, the grounded emitter circuit has a large voltage amplification factor and constant current characteristics. Therefore, sufficient voltage amplification is performed and a stable current is obtained by passing the output of the second feedback means through the grounded emitter circuit. As a result of the feedback operation in the entire feedback circuit including the second feedback means and the grounded emitter circuit, the second FET can be immediately turned on (not in a saturated state, but can take various values. The same applies hereinafter. ) And the source current is stable and accurate measurement can be performed.

(4)請求項4に係る電流計測回路では、第2FETにおけるソース電位変化(ドレイン電位)に対するソース電流(ドレイン電流)の変化特性、及びゲート電位変化に対するソース・ドレイン間抵抗またはドレイン・ソース間抵抗の変化特性(非線形性を含めた変化特性)が、第1FETと同じである。前述のように両FETのソース電位同士及びゲート電位同士はそれぞれ同電位に保持されるため、これらの変化特性が揃っていることにより、両FETのソース電流同士の比例関係を常に保持することができる。 (4) In the current measuring circuit according to claim 4, the change characteristic of the source current (drain current) with respect to the source potential change (drain potential) in the second FET, and the source-drain resistance or drain-source resistance with respect to the gate potential change Change characteristics (change characteristics including nonlinearity) are the same as those of the first FET. As described above, since the source potentials and the gate potentials of both FETs are held at the same potential, the proportional relationship between the source currents of both FETs can always be maintained by having these change characteristics. it can.

本回路では、2つのフィードバック手段により、第1FETのもつ個体特性の非線形性と、第2FETのもつそれとが完全に相殺されるため、ソース電流同士の比には影響を及ぼさない。これにより、FETの個体特性の非線形性、特にソース電流及びゲート電位に対するソース・ドレイン間抵抗の非線形性による誤差を全く含まない、高精度の電流計測回路が実現される。   In this circuit, the non-linearity of the individual characteristics of the first FET and that of the second FET are completely canceled out by the two feedback means, so that the ratio of the source currents is not affected. This realizes a highly accurate current measurement circuit that does not include any errors due to the nonlinearity of the individual characteristics of the FET, particularly the nonlinearity of the resistance between the source and drain with respect to the source current and the gate potential.

(5)請求項5に係る電流計測回路では、第1FETと第2FETとは、温度変化に対するソース・ドレイン間(またはドレイン・ソース間)のオン抵抗の変化特性が同一である。これにより、両FETの温度環境を共通とすれば、各FETの温度変化に対するオン抵抗の変化を完全に相殺することができ、高精度の電流計測回路が実現される。 (5) In the current measuring circuit according to claim 5, the first FET and the second FET have the same on-resistance change characteristics between the source and the drain (or between the drain and the source) with respect to a temperature change. Thereby, if the temperature environment of both FETs is made common, the change in on-resistance with respect to the temperature change of each FET can be completely canceled, and a highly accurate current measurement circuit is realized.

(6)請求項6に係る電流計測回路では、第2FETのソース電流(ドレイン電流)として流れる計測用電流を所定の計測用抵抗に流せば、均衡状態におけるその電圧降下を計測することにより被計測電流を計測することができる。 (6) In the current measurement circuit according to claim 6, if a measurement current that flows as a source current (drain current) of the second FET is caused to flow through a predetermined measurement resistor, the voltage drop in an equilibrium state is measured to be measured. Current can be measured.

(7)請求項7に係る電流計測回路では、請求項6における計測用抵抗の値を変化させることにより、被計測電流の計測レンジを変化させる。これにより広範囲の電流計測が可能となる。従来のシャント抵抗方式では、被計測電流の電流路であるシャント抵抗を変更して計測レンジの切り替えを行うため、切り替え時に被計測電流の遮断が生じるが、本回路では、被計測電流の電流路(第1FETのソースとドレインの間)を遮断することなく計測レンジの切り替えができる。 (7) In the current measurement circuit according to claim 7, the measurement range of the current to be measured is changed by changing the value of the resistance for measurement in claim 6. This enables a wide range of current measurements. In the conventional shunt resistance method, the measurement range is switched by changing the shunt resistance that is the current path of the current to be measured, so the current to be measured is interrupted at the time of switching. The measurement range can be switched without interrupting (between the source and drain of the first FET).

(8)請求項8に係る電流計測回路では、第1FET及び第2FETのドレインを接地する。両FETのドレイン同士を強固に温度結合させることができ、両FETのソース・ドレイン間抵抗をよりいっそう安定化させることができ、より高精度の電流測定を実現できる。 (8) In the current measuring circuit according to claim 8, the drains of the first FET and the second FET are grounded. The drains of both FETs can be strongly temperature-coupled, the resistance between the source and drain of both FETs can be further stabilized, and more accurate current measurement can be realized.

(9)請求項9に係る集積回路素子は、請求項1〜8のいずれかの電流計測回路を内蔵したものである。これにより、コンパクト化、製造コストの低減、省電力消費等を図ることができる。 (9) An integrated circuit element according to a ninth aspect includes the current measuring circuit according to any one of the first to eighth aspects. Thereby, downsizing, reduction of manufacturing cost, power saving consumption, and the like can be achieved.

(1)第1の実施形態
(1−1)回路構成
図1は、本発明による電流計測回路の第1の実施形態である。本回路は、2つのNチャネル型FETQ1及びFETQ2並びに2つの演算増幅器OP1及びOP2を主たる構成要素とする。本回路は、被測定電流路から流れ込む(矢印の方向)被計測電流iを計測するためのものであり、被計測電流iの大きさに対応する計測出力は、計測用の電流iS2が流れる計測用抵抗Rx1...xnの一端の電位Voutとして得ることができる。
(1) First Embodiment (1-1) Circuit Configuration FIG. 1 is a first embodiment of a current measuring circuit according to the present invention. This circuit mainly includes two N-channel FETs Q1 and Q2 and two operational amplifiers OP1 and OP2. This circuit is for measuring the measured current i flowing in the measured current path (in the direction of the arrow), and the measurement output corresponding to the magnitude of the measured current i is the measurement current iS2 flowing through it. It can be obtained as a potential Vout at one end of the resistors Rx1.

第1のFETQ1のソースは被計測電流iの入力端子へ接続され、ドレインは接地される。被計測電流iは、FETQ1がオン状態のときソースからドレインへと流れるソース電流iS1となる。図示の回路では、この方向へ流れる電流のみを計測できる。さらに、FETQ1のソースは、演算増幅器OP1の非反転入力に接続されている。よってFETQ1のソース電位が演算増幅器OP1の非反転入力に印加される。   The source of the first FET Q1 is connected to the input terminal of the current to be measured i, and the drain is grounded. The measured current i is the source current iS1 that flows from the source to the drain when the FET Q1 is in the ON state. In the illustrated circuit, only the current flowing in this direction can be measured. Further, the source of the FET Q1 is connected to the non-inverting input of the operational amplifier OP1. Therefore, the source potential of the FET Q1 is applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP1.

逆方向電流バイパス用のダイオードD1は、FETQ1のソースにカソードが、FETQ1のドレインにアノードがそれぞれ接続されている。   The reverse current bypass diode D1 has a cathode connected to the source of the FET Q1 and an anode connected to the drain of the FET Q1.

尚、図1の回路において、FETQ1のソースとドレインを入れ替えて接続してもよい。その場合、ドレインからソースへ被計測電流iが流れ(FETQ1のドレイン電流)、ドレイン電位が演算増幅器OP1の非反転入力に印加される。   In the circuit of FIG. 1, the source and drain of the FET Q1 may be switched and connected. In that case, the current to be measured i flows from the drain to the source (the drain current of the FET Q1), and the drain potential is applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP1.

演算増幅器OP1は、反転入力と出力との間にフィードバック抵抗R3が接続され、反転入力と接地点との間には抵抗R2を介してバイアス電圧回路が接続されている。演算増幅器OP1は、非反転増幅器(増幅率=1+R3/R2、ただしバイアス回路の抵抗分を無視)構成する。バイアス電圧回路は、演算増幅器OP1の反転入力に対してバイアス電圧を印加するための回路である。抵抗R2の接地側は可変抵抗VR2の中間端子に接続され、この中間端子により正電源電位+Vccと負電源電位−Vccの間でバイアス電圧(接地電位との間の電位差)を設定できる。   In the operational amplifier OP1, a feedback resistor R3 is connected between the inverting input and the output, and a bias voltage circuit is connected between the inverting input and the ground via a resistor R2. The operational amplifier OP1 is configured as a non-inverting amplifier (amplification factor = 1 + R3 / R2, where the resistance of the bias circuit is ignored). The bias voltage circuit is a circuit for applying a bias voltage to the inverting input of the operational amplifier OP1. The ground side of the resistor R2 is connected to the intermediate terminal of the variable resistor VR2, and a bias voltage (potential difference between the ground potential) can be set between the positive power supply potential + Vcc and the negative power supply potential −Vcc by this intermediate terminal.

このバイアス電圧に関して実験の結果、大電流レンジの場合、若干(mV単位で)正電位、小電流レンジの場合、若干(mV単位で)負電位が好適であった。これは、FETQ1、Q2の素子のバラツキが考えられる。   As a result of experiments on this bias voltage, a slightly positive potential (in mV units) was suitable for the large current range, and a slightly negative potential (in mV units) was suitable for the small current range. This may be due to variations in the elements of the FETs Q1 and Q2.

さらに、演算増幅器OP1の出力は可変抵抗VR1の中間端子に接続される。可変抵抗VR1の一端とFETQ1のゲートとが接続され、可変抵抗VR1の他端とFETQ2のゲートとが接続されている。よって、FETQ1とFETQ2のゲート電位は、演算増幅器OP1の出力電位(第1制御電位)により制御されることになる。   Further, the output of the operational amplifier OP1 is connected to the intermediate terminal of the variable resistor VR1. One end of the variable resistor VR1 and the gate of the FET Q1 are connected, and the other end of the variable resistor VR1 and the gate of the FET Q2 are connected. Therefore, the gate potentials of the FETQ1 and FETQ2 are controlled by the output potential (first control potential) of the operational amplifier OP1.

可変抵抗VR1は、両FETのゲート電位の調整用に設けられる。原理的には、特性の揃ったFETQ1とFETQ2の各ゲートを同電位とすればよいが、実際には両FETの特性を理想的に揃えることは難しいため可変抵抗VR1により調整する。   The variable resistor VR1 is provided for adjusting the gate potential of both FETs. In principle, the gates of FETQ1 and FETQ2 having the same characteristics may be set to the same potential. However, in practice, it is difficult to ideally match the characteristics of both FETs, and adjustment is made by the variable resistor VR1.

一方、演算増幅器OP2は、その非反転入力がFETQ1のソースと接続され、そして反転入力がFETQ2のソースと接続されている。よって、演算増幅器OP2の非反転入力へはFETQ1のソース電位が印加され、反転入力にはFETQ2のソース電位が印加される。   On the other hand, the operational amplifier OP2 has a non-inverting input connected to the source of the FET Q1, and an inverting input connected to the source of the FET Q2. Therefore, the source potential of the FET Q1 is applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP2, and the source potential of the FET Q2 is applied to the inverting input.

さらに、演算増幅器OP2の出力は、NPN型バイポーラトランジスタQ3のベースに接続される。トランジスタQ3のコレクタは正電源+Vccへ、エミッタは計測用抵抗Rx1〜Rxnのいずれかの一端に接続される。トランジスタQ3は、演算増幅器OP2の出力電流の増幅のために設けられているが必須要素ではない。   Further, the output of the operational amplifier OP2 is connected to the base of the NPN bipolar transistor Q3. The collector of the transistor Q3 is connected to the positive power source + Vcc, and the emitter is connected to one end of any of the measuring resistors Rx1 to Rxn. The transistor Q3 is provided for amplifying the output current of the operational amplifier OP2, but is not an essential element.

計測用抵抗Rx1〜Rxnは、切り替えスイッチSWによりいずれかを選択できる。計測用抵抗Rx1〜Rxnの他端は、FETQ2のソースと接続される。計測用抵抗Rx1〜RxnとFETQ2のソース・ドレイン間抵抗とは直列となるため、計測用抵抗Rx1〜RxnにはFETQ2のソース電流iS2が流れる。FETQ2のソース電流iS2が計測用の電流となる。実用上、計測用抵抗Rx1〜Rxnの一端と接地電位との間で計測出力Voutを得る。   Any one of the measurement resistors Rx1 to Rxn can be selected by the changeover switch SW. The other ends of the measurement resistors Rx1 to Rxn are connected to the source of the FET Q2. Since the measurement resistors Rx1 to Rxn and the source-drain resistance of the FET Q2 are in series, the source current iS2 of the FET Q2 flows through the measurement resistors Rx1 to Rxn. The source current iS2 of the FET Q2 becomes a measurement current. In practice, a measurement output Vout is obtained between one end of the measurement resistors Rx1 to Rxn and the ground potential.

なお、FETQ1のソースとドレインを入れ替えて接続する場合は、FETQ2についてもソースとドレインを入れ替えて接続する。その場合は、ドレインからソースへ計測用の電流が流れ(FETQ2のドレイン電流)、ドレイン電位が演算増幅器OP2の反転入力に印加される。   When the source and drain of the FET Q1 are switched and connected, the source and drain of the FET Q2 are also switched and connected. In that case, a measurement current flows from the drain to the source (the drain current of the FET Q2), and the drain potential is applied to the inverting input of the operational amplifier OP2.

尚、FETQ1は、被計測電流iが流れる測定用電流路であるから、大電流計測を行う場合は大電流容量のものが必要であるのに対し、FETQ2はFETQ1の非線形特性相殺用、かつ電流計測用であるから大電流用である必要はなく、また、測定電力損を回避すべく小電流用とすることが好ましい。   The FET Q1 is a measurement current path through which the current to be measured i flows. Therefore, a large current capacity is required when measuring a large current, whereas the FET Q2 is used for canceling the nonlinear characteristic of the FET Q1 and current. Since it is for measurement, it is not necessary for it to be for a large current, and it is preferable to use it for a small current so as to avoid a measurement power loss.

原理的には、FETQ1とFETQ2とは、ソース電位変化(またはドレイン電位変化)に対するソース電流(またはドレイン電流)の変化特性が同一であるように選択される。言い換えるならば、FETQ1とFETQ2とは、ゲート電位変化に対するソース・ドレイン間抵抗(またはドレイン・ソース間抵抗)の変化特性が同一であるように選択される。ここでいうソース・ドレイン間抵抗はオン抵抗を意味する。   In principle, the FET Q1 and the FET Q2 are selected so that the change characteristics of the source current (or drain current) with respect to the source potential change (or drain potential change) are the same. In other words, the FET Q1 and the FET Q2 are selected so that the change characteristics of the source-drain resistance (or drain-source resistance) with respect to the gate potential change are the same. The resistance between the source and the drain here means on-resistance.

さらに、FETQ1とFETQ2とは、温度変化に対するオン抵抗の変化特性も同一であることが好適である。   Further, it is preferable that the FETQ1 and the FETQ2 have the same on-resistance change characteristics with respect to temperature changes.

(1−2)回路動作
<概要>
本回路は、2つの演算増幅器の各々を含む第1及び第2のフィードバック手段により、被計測電流iすなわちFETQ1のソース電流iS1に対して常に同じ比率でFETQ2のソース電流iS2が流れるように動作する。初期状態から被計測電流iが流れ始めたとき、あるいは、被計測電流iが一定の値から別の値に変化したときは、これらのフィードバック手段が動作し、過渡状態を経て均衡状態が達成される。実際には、均衡状態へ移行する時間は瞬時であり、実時間電流計測には支障がない。この均衡状態において電流計測が行われる。
(1-2) Circuit operation <Overview>
This circuit operates so that the source current iS2 of the FET Q2 always flows at the same ratio to the current to be measured i, that is, the source current iS1 of the FET Q1, by the first and second feedback means including each of the two operational amplifiers. . When the current to be measured i starts to flow from the initial state, or when the current to be measured i changes from a certain value to another value, these feedback means operate and an equilibrium state is achieved through a transient state. The In practice, the time to transition to the equilibrium state is instantaneous, and there is no problem in real-time current measurement. Current measurement is performed in this equilibrium state.

<演算増幅器OP1による第1のフィードバック動作>
FETQ1のソースに、負荷を経由した電圧が印加される前の初期状態では、FETQ1は前記バイアス電圧回路により生じるオフセットにより、わずかながら導通状態にある。FETQ1のソースに前記電圧が印加されたとき(被測定電流が流れ始めるとき)、本回路の動作状態における最大の電圧がFETQ1のソースに印加されることになる。したがって、前記第1フィードバック手段を構成する演算増幅器OP1の非反転入力に印加されたFETQ1のソース電位が演算増幅器OP1により増幅されて、FETQ1のゲートに印加される。これにより、FETQ1のオン抵抗が小さくなりFETQ1のソース電位を下げる動作が実行される。この場合、FETQ1のソース電位によりフィードバックされるFETQ1のゲート電位、これにより決定されるFETQ1のソース・ドレイン間抵抗値及びこれにより決定されるFETQ1のソース電位が瞬時に均衡し、ある一定の値に落ち着く(FETQ1のソース電流が変動しないとする)。
<First Feedback Operation by Operational Amplifier OP1>
In the initial state before the voltage via the load is applied to the source of the FET Q1, the FET Q1 is in a slightly conductive state due to the offset generated by the bias voltage circuit. When the voltage is applied to the source of the FET Q1 (when the current to be measured starts to flow), the maximum voltage in the operating state of this circuit is applied to the source of the FET Q1. Therefore, the source potential of the FET Q1 applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP1 constituting the first feedback means is amplified by the operational amplifier OP1 and applied to the gate of the FET Q1. As a result, the on-resistance of the FET Q1 is reduced, and the operation of lowering the source potential of the FET Q1 is executed. In this case, the gate potential of the FET Q1 fed back by the source potential of the FET Q1, the resistance value between the source and the drain of the FET Q1 determined thereby, and the source potential of the FET Q1 determined thereby instantaneously balance to a certain value. Calm down (assuming that the source current of FET Q1 does not fluctuate).

このフィードバック動作時、前記オフセットにより、FETQ1のソース電流が、一つの計測レンジ内の最小電流値であっても、FETQ1がオフである状態から、わずかながらオンである状態に遷移する過程を含まないことから、安定した高精度の電流計測が可能となる。   During this feedback operation, due to the offset, even if the source current of the FET Q1 is the minimum current value within one measurement range, it does not include a process of making a slight transition from the off state to the on state of the FET Q1. Thus, stable and highly accurate current measurement is possible.

この第1のフィードバック動作は、均衡状態にあるときに被計測電流iすなわちFETQ1のソース電流iS1の値が変化し、均衡が破れたときも瞬時に実行され、再び均衡状態が実現される。その際は、FETQ1のソース電位、ゲート電位及びソース・ドレイン間抵抗もまたそれぞれ変化し、別の値に定まる。   This first feedback operation is executed instantaneously when the measured current i, that is, the source current iS1 of the FET Q1 changes in the balanced state, and the balance is broken, and the balanced state is realized again. At that time, the source potential, the gate potential, and the source-drain resistance of the FET Q1 also change and are set to different values.

<FETQ2のゲートの制御>
演算増幅器OP1の出力電位はFETQ2のゲートにも印加されるため、FETQ1とFETQ2のゲート電位は、基本的に常に同電位となる。よって、FETQ1が所定のゲート電位でオン状態となると同時に、FETQ2もそのソース・ドレイン間抵抗がわずかながらFETQ2のソース・ドレイン間を導通させている状態から直ちに所定のオン抵抗の値となり、オン状態となる。
FETQ1とFETQ2とは、理想的にはゲート電位変化に対するオン抵抗の変化特性が完全に同一であるように選択され、その場合には両FETのゲート電位を完全に同電位とすることができ、可変抵抗VR1も不要である。しかしながら、2つのFETの特性を理想的に一致させることは事実上困難であり、コスト高にもなる。従って、少なくとも1つの計測レンジにおいて両FETのオン抵抗の変化特性が同じとなるように、両FETのゲート電位のバランスを可変抵抗VR1により調整する。
<Control of gate of FET Q2>
Since the output potential of the operational amplifier OP1 is also applied to the gate of the FET Q2, the gate potentials of the FET Q1 and the FET Q2 are basically always the same potential. Therefore, at the same time that the FET Q1 is turned on at a predetermined gate potential, the FET Q2 also has a predetermined on-resistance value immediately from the state where the source-drain of the FET Q2 is made conductive while the resistance between the source and drain is slight. It becomes.
FETQ1 and FETQ2 are ideally selected so that the on-resistance change characteristics with respect to the gate potential change are completely the same, in which case the gate potentials of both FETs can be made completely the same, The variable resistor VR1 is also unnecessary. However, it is practically difficult to match the characteristics of the two FETs ideally, and the cost is high. Therefore, the balance of the gate potentials of both FETs is adjusted by the variable resistor VR1 so that the on-resistance change characteristics of both FETs are the same in at least one measurement range.

<演算増幅器OP2による第2のフィードバック動作>
FETQ1のソース電位は、演算増幅器OP2の非反転入力にも印加される。そして演算増幅器OP2により所定の増幅率で増幅され、その出力電位によりFETQ2のソース電位を制御する。そして、FETQ2のソース電位は、演算増幅器OP2の反転入力に印加される。従って、演算増幅器OP2の非反転入力に印加されているFETQ1のソース電位を基準電位とし、反転入力に印加されるFETQ2のソース電位がこの基準電位と同電位となるように、演算増幅器OP2の出力電位によりFETQ2のソース電位を制御する。こうして、演算増幅器OP2のフィードバック動作によりFETQ2のソース電位がFETQ1のソース電位と同電位で均衡状態となる。
こうして均衡状態となったとき、FETQ2のソース電位及びゲート電位はFETQ1のそれらとそれぞれ同電位であり、FETQ2のオン抵抗も所定の値に定まる。演算増幅器OP2の出力電位及び計測用のソース電流iS2も一定に定まる。
<Second Feedback Operation by Operational Amplifier OP2>
The source potential of the FET Q1 is also applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP2. Then, it is amplified by the operational amplifier OP2 at a predetermined amplification factor, and the source potential of the FET Q2 is controlled by the output potential. The source potential of the FET Q2 is applied to the inverting input of the operational amplifier OP2. Therefore, the output of the operational amplifier OP2 is set so that the source potential of the FET Q1 applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP2 is the reference potential, and the source potential of the FET Q2 applied to the inverting input is the same potential as this reference potential. The source potential of the FET Q2 is controlled by the potential. Thus, the source potential of the FET Q2 is balanced with the source potential of the FET Q1 by the feedback operation of the operational amplifier OP2.
When the equilibrium state is obtained in this way, the source potential and the gate potential of the FET Q2 are the same as those of the FET Q1, respectively, and the on-resistance of the FET Q2 is also set to a predetermined value. The output potential of the operational amplifier OP2 and the measurement source current iS2 are also fixed.

この第2のフィードバック動作は、均衡状態にあるとき被計測電流iすなわちFETQ1のソース電流iS1の値が変化し、FETQ1のソース電位が変化して均衡が破れたとき実行され、再び均衡状態が瞬時に実現される。その際は、FETQ2のソース電位、ゲート電位及びオン抵抗もまたそれぞれ変化し、別の値に定まる。同じく、演算増幅器OP2の出力電位及び計測用のソース電流iS2も別の値に定まる。   This second feedback operation is executed when the measured current i, that is, the value of the source current iS1 of the FET Q1 changes in the equilibrium state, and when the source potential of the FET Q1 changes and the equilibrium is broken, the equilibrium state is instantaneously again. To be realized. At that time, the source potential, gate potential, and on-resistance of the FET Q2 also change, and are set to different values. Similarly, the output potential of the operational amplifier OP2 and the measurement source current iS2 are also set to different values.

<バイアス電圧の印加>
演算増幅器OP1の反転入力に印加されるバイアス電圧は、反転増幅されて出力に反映される。一方、演算増幅器OP1の非反転入力に印加されたソース電位は、非反転増幅されて出力に反映される。これらの出力は差動増幅されてFETQ1及びFETQ2のゲート電位を制御する。従ってバイアス電圧は、FETQ1のソース電位のみから決定されるゲート電位を、所定の電圧だけオフセットさせる働きがある。なお、図1の場合はバイアス電圧が反転入力に印加されるので、ゲート電位を増加方向にオフセットさせる場合は負のバイアス電圧を入力し、減少方向にオフセットさせる場合は正のバイアス電圧を入力すればよい。仮にこのバイアス電圧を印加しないとすると、前記のとおり一つの計測レンジ内における最小電流の場合安定した高精度の電流計測ができないことがある。両FETを計測可能な程度にオン状態とするだけのゲート電位を与えるためのバイアス電圧を印加することにより見かけ上のゲートしきい値電位をオフセットさせることができるので、ソース電流が1つの計測レンジにおける最小電流の場合にも両FETをわずかながらオン状態とすることができ、安定かつ精確な計測を行うことができる。
<Application of bias voltage>
The bias voltage applied to the inverting input of the operational amplifier OP1 is inverted and amplified and reflected on the output. On the other hand, the source potential applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP1 is non-inverting amplified and reflected on the output. These outputs are differentially amplified to control the gate potentials of FETQ1 and FETQ2. Accordingly, the bias voltage has a function of offsetting the gate potential determined only from the source potential of the FET Q1 by a predetermined voltage. In the case of FIG. 1, since a bias voltage is applied to the inverting input, a negative bias voltage is input when the gate potential is offset in the increasing direction, and a positive bias voltage is input when the gate potential is offset in the decreasing direction. That's fine. If this bias voltage is not applied, stable and highly accurate current measurement may not be possible when the minimum current is within one measurement range as described above. Since the apparent gate threshold potential can be offset by applying a bias voltage to give a gate potential sufficient to turn on both FETs so that they can be measured, the source current has one measurement range. Even in the case of the minimum current at, both FETs can be turned on slightly, and stable and accurate measurement can be performed.

<被計測電流iと計測用電流iS2との比例関係の実現>
上記の通り、第1のフィードバック手段によりFETQ1のゲート電位が一定に定まり、FETQ1とFETQ2のゲート電位が同電位に維持され、第2のフィードバック手段によりFETQ1とFETQ2のソース電位が同電位に維持されるという本回路動作により、被計測電流i(FETQ1のソース電流)と計測用電流iS2(FETQ2のソース電流)の比例関係を常に維持することが可能となる。このためにはFETQ1とFETQ2とを、ソース電位変化に対するソース電流の変化特性が同じであるように選択すればよい。両FETのソース電位は常に同電位に維持されるので、ソース電位が変化するときその変化量は両FETにおいて同じである。従って、ソース電位が変化したとき、例えばFETQ1のソース電流が2倍になったとすると、FETQ2のソース電流も2倍となるならば、両FETの変化特性が同じといえる。
<Realization of proportional relationship between measured current i and measuring current iS2>
As described above, the gate potential of FET Q1 is fixed by the first feedback means, the gate potentials of FET Q1 and FET Q2 are maintained at the same potential, and the source potentials of FET Q1 and FET Q2 are maintained at the same potential by the second feedback means. With this circuit operation, it is possible to always maintain a proportional relationship between the current to be measured i (source current of the FET Q1) and the measurement current iS2 (source current of the FET Q2). For this purpose, the FET Q1 and the FET Q2 may be selected so that the change characteristics of the source current with respect to the source potential change are the same. Since the source potential of both FETs is always maintained at the same potential, when the source potential changes, the amount of change is the same in both FETs. Therefore, when the source potential changes, for example, if the source current of the FET Q1 is doubled, if the source current of the FET Q2 is also doubled, the change characteristics of both FETs can be said to be the same.

このことは、ゲート電位変化に対する両FETのオン抵抗の変化特性が同じであることと同じ意味である。両FETのゲート電位は常に同電位に維持されるので、ゲート電位が変化するときその変化量は両FETにおいて同じである。従って、ゲート電位が変化したとき、例えばFETQ1のオン抵抗が2倍になったとすると、FETQ2のオン抵抗も2倍となるならば、両FETの変化特性が同じといえる。これは、FETQ1とFETQ2の個体特性の非線形性を同一とすることにより実現できる。両FETの非線形性は、両FETのソース電位が演算増幅器OP2の互いに逆相の2つの入力に対し電圧の形態で同相同電位で印加されることにより、演算増幅器OP2の出力電位において相殺される。これにより高精度の電流計測回路が実現される。   This has the same meaning as that the on-resistance variation characteristics of both FETs with respect to the gate potential variation are the same. Since the gate potentials of both FETs are always maintained at the same potential, when the gate potential changes, the amount of change is the same in both FETs. Therefore, if the on-resistance of the FET Q1 is doubled when the gate potential is changed, for example, if the on-resistance of the FET Q2 is also doubled, it can be said that the change characteristics of both FETs are the same. This can be realized by making the nonlinearity of the individual characteristics of FETQ1 and FETQ2 the same. The non-linearity of both FETs is offset in the output potential of the operational amplifier OP2 by applying the source potential of both FETs in the form of a voltage to the two inputs of the operational amplifier OP2 that are opposite in phase with the same homologous potential. . Thereby, a highly accurate current measuring circuit is realized.

さらに、FETQ1とFETQ2とは、温度変化に対するオン抵抗の変化特性が同じであることにより、両FETの温度環境を共通とすれば、各FETの温度変化に対するオン抵抗の変化を完全に相殺することができ、より高精度の電流計測回路が実現される。両FETのドレイン同士を強固に温度結合させることができるという点で、図1のようにFETQ1とFETQ2のドレインを接地することが好適である。両FETのドレインを接地する場合、ドレインを共通基盤としてIC化することができ、容易に温度特性を一致させ、温度特性から生じる誤差を相殺できる。   Furthermore, the FETQ1 and FETQ2 have the same on-resistance change characteristics with respect to temperature changes, so that if both FETs have the same temperature environment, the on-resistance changes with respect to the temperature changes of the FETs can be completely cancelled. Thus, a more accurate current measurement circuit is realized. It is preferable to ground the drains of FETQ1 and FETQ2 as shown in FIG. 1 in that the drains of both FETs can be strongly temperature-coupled. When the drains of both FETs are grounded, an IC can be formed using the drain as a common base, and the temperature characteristics can be easily matched to cancel errors caused by the temperature characteristics.

<出力電圧計測>
本回路では、演算増幅器OP2の出力電位を用いて被計測電流iの計測を行っていると云うこともできる。
実用上は、図1のFETQ2のソース電流is2が流れる計測用抵抗Rx1〜Rxnの一端と接地電位との間で計測出力Voutを計測する。その場合、FETQ2のオン抵抗による計測誤差が問題とならない程度に計測用抵抗Rx1〜Rxnの各々の値を設定する。
<Output voltage measurement>
In this circuit, it can also be said that the measured current i is measured using the output potential of the operational amplifier OP2.
In practice, the measurement output Vout is measured between one end of the measurement resistors Rx1 to Rxn through which the source current is2 of the FET Q2 in FIG. 1 flows and the ground potential. In this case, the values of the measurement resistors Rx1 to Rxn are set so that the measurement error due to the on-resistance of the FET Q2 does not become a problem.

図2は、図1の回路の出力部分の変形例を示しており(計測用抵抗Rx1〜RxnはRxに省略)、FETQ2のオン抵抗による計測誤差を解消できる。図2に示すようにカレントミラー回路(バイポーラトランジスタQ4、バイポーラトランジスタQ5、R9)を設けて、バイポーラトランジスタQ4を流れるソース電流is2と同量の電流がバイポーラトランジスタQ5を流れるようにし、抵抗R9により計測を行う。これにより、FETQ2のオン抵抗による計測誤差のない計測出力が得られると同時に、接地電位との間で電圧計測することができる。   FIG. 2 shows a modification of the output portion of the circuit of FIG. 1 (measurement resistors Rx1 to Rxn are omitted from Rx), and measurement errors due to the on-resistance of the FET Q2 can be eliminated. As shown in FIG. 2, a current mirror circuit (bipolar transistor Q4, bipolar transistor Q5, R9) is provided so that the same amount of current as the source current is2 flowing through the bipolar transistor Q4 flows through the bipolar transistor Q5 and measured by the resistor R9. I do. As a result, a measurement output without a measurement error due to the on-resistance of the FET Q2 can be obtained, and at the same time, a voltage can be measured with respect to the ground potential.

計測レンジ設定については、例えば、被計測電流iが10アンペアのとき、計測用電流iS2が10μアンペアであるとすると、図1の計測用抵抗Rx1〜Rx2のうち1MΩを選択すれば、計測出力10ボルトをフルスケール電圧として得られる。なお、FETQ2のオン抵抗が誤差となるが、オン抵抗による誤差を無視できる程度の値に計測用抵抗を設定すれば問題ない。
また、計測用抵抗が1MΩのとき被計測電流iが1アンペアであれば、計測用電流iS2は1μアンペアとなるから計測出力は1ボルトとなる。こうして10〜1アンペアの被計測電流に対し、10〜1ボルトの線形出力電圧を得ることができる。
With respect to the measurement range setting, for example, if the current to be measured i is 10 amperes and the measurement current iS2 is 10 μamperes, the measurement output 10 is obtained by selecting 1 MΩ from the measurement resistors Rx1 to Rx2 in FIG. Volts are obtained as full scale voltage. Although the on-resistance of the FET Q2 is an error, there is no problem if the measurement resistance is set to a value that can ignore the error due to the on-resistance.
If the measured current i is 1 ampere when the measurement resistance is 1 MΩ, the measurement current iS2 is 1 μampere and the measurement output is 1 volt. Thus, a linear output voltage of 10 to 1 volt can be obtained for a measured current of 10 to 1 ampere.

このように計測用抵抗Rx1〜xnの各々の値は、計測しやすいフルスケールとなるように設定し、これらを切り替えることにより計測レンジを選択できる。こうして広範囲の計測レンジを実現できる。   Thus, each value of measurement resistance Rx1-xn is set so that it may become a full scale which is easy to measure, and a measurement range can be selected by switching these. In this way, a wide measurement range can be realized.

また、従来のシャント抵抗方式では、被計測電流の電流路であるシャント抵抗を変更して計測レンジの切り替えを行うため、切り替え時に被計測電流の遮断が生じるが、本回路では、被計測電流の電流路(FETQ1のソース・ドレイン間)を遮断することなく計測レンジの切り替えができる。
またさらに、被計測電流が増大するとその電流路の抵抗が減少する傾向があるので、電流路における電力消費が被計測電流に比例して増大することがない。
Also, in the conventional shunt resistance method, the measurement range is switched by changing the shunt resistance that is the current path of the current to be measured, so that the current to be measured is interrupted at the time of switching. The measurement range can be switched without interrupting the current path (between the source and drain of FET Q1).
Furthermore, since the resistance of the current path tends to decrease when the measured current increases, the power consumption in the current path does not increase in proportion to the measured current.

<交流への対応>
図1の回路では、被計測電流iが被測定電流路から流れ込む方向の場合にのみ計測可能である。被計測電流iが被測定電流路へ流れ出す方向の場合は、演算増幅器OP1の出力電位が負電位となり、また演算増幅器OP2の非反転入力もまた負電位となるため、FETQ1もFETQ2もオン状態とならず、回路が動作しないからである。
<Response to exchange>
In the circuit of FIG. 1, measurement is possible only when the measured current i is in a direction flowing from the measured current path. When the measured current i is in the direction of flowing out to the measured current path, the output potential of the operational amplifier OP1 is a negative potential, and the non-inverting input of the operational amplifier OP2 is also a negative potential, so that both the FET Q1 and the FET Q2 are turned on. This is because the circuit does not operate.

しかしながら、一般的な交流については正相と負相が対称であるから、いずれか一方を計測すればよいことになる。従って、図1においては、交流が負相のときは電流をダイオードD1によりバイパスさせ、正相のときのみ本回路動作による電流計測を行うようにする。これにより交流計測も可能となる。   However, since the positive phase and the negative phase are symmetric with respect to general AC, it is only necessary to measure either one. Therefore, in FIG. 1, when the alternating current is in the negative phase, the current is bypassed by the diode D1, and only when the positive phase is in the current measurement by this circuit operation. Thereby, AC measurement is also possible.

交流が大電流の場合はダイオードD1による電力損が大きくなるため、ダイオードD1を用いず、交流位相を検知して負相のときFETQ1をオン状態(完全飽和オン)とするように制御してもよい。   Since the power loss due to the diode D1 increases when the alternating current is large, the diode D1 is not used, and even if the alternating current phase is detected and the FET Q1 is controlled to be in the on state (fully saturated on) when the negative phase is detected Good.

(2)第2の実施形態
図3は、本発明による電流計測回路の第2の実施形態である。第2の実施形態は、演算増幅器OP1及びOP2のフィードバック動作等の基本動作については第1の実施形態と同じであるが、バイアス電圧回路の形態が異なる。なお、計測用抵抗Rxは省略して1つのみを示している。
(2) Second Embodiment FIG. 3 is a second embodiment of a current measuring circuit according to the present invention. In the second embodiment, the basic operation such as the feedback operation of the operational amplifiers OP1 and OP2 is the same as that of the first embodiment, but the form of the bias voltage circuit is different. Note that the measurement resistor Rx is omitted and only one is shown.

第2の実施形態のバイアス電圧回路では、演算増幅器OP1の非反転入力に対してバイアス電圧を印加している。可変抵抗VR2により正電源電位+Vccと接地電位の間でバイアス電圧を設定でき、このバイアス電圧が抵抗R8及びR6を介して非反転入力に印加される。   In the bias voltage circuit of the second embodiment, a bias voltage is applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP1. The bias voltage can be set between the positive power supply potential + Vcc and the ground potential by the variable resistor VR2, and this bias voltage is applied to the non-inverting input via the resistors R8 and R6.

演算増幅器OP1の非反転入力に印加されたバイアス電圧は、非反転増幅されて出力に反映される。演算増幅器OP1の非反転入力には、FETQ1のソース電位とバイアス電位が抵抗R1及びR6により両電位が分圧されて重畳印加され(バイアス電位の基点を抵抗R6とR7の接続点電位として)、FETQ1及びFETQ2のゲート電位を制御する。第1の実施形態について説明したと同様に、このバイアス電圧を印加して両FETのゲート電位をオフセットさせることにより、被計測電流が所定の計測レンジにおける最小電流であっても両FETをわずかながらオン状態とし安定かつ精確な計測を可能とする。   The bias voltage applied to the non-inverting input of the operational amplifier OP1 is non-inverting amplified and reflected on the output. The non-inverting input of the operational amplifier OP1 is applied with the source potential of the FET Q1 and the bias potential superimposed by dividing both potentials by the resistors R1 and R6 (with the base point of the bias potential as the connection point potential of the resistors R6 and R7). The gate potential of FETQ1 and FETQ2 is controlled. As described in the first embodiment, by applying this bias voltage to offset the gate potentials of both FETs, both FETs are slightly changed even if the current to be measured is the minimum current in a predetermined measurement range. Enables stable and accurate measurement in the on state.

ただし、図3の回路ではバイアス電圧を非反転入力に印加するため、バイアス電圧により抵抗R6に流れる電流iB1が抵抗R1を介してFETQ1へ流れ、FETQ1のソース電位に影響を及ぼしてしまう。したがって、電流iB2をFETQ2のソースにも流し、FETQ1のソース電位とFETQ2のソース電位のバランスをとるように、抵抗R7を、抵抗R6の一端とFETQ2のソースとの間に接続している。バランスをとるためには、電流iB1と電流iB2の比率が、FETQ1のソース電流iS1とFETQ2のソース電流iS2の比率と同じとなるようにすればよい。   However, since the bias voltage is applied to the non-inverting input in the circuit of FIG. 3, the current iB1 flowing through the resistor R6 due to the bias voltage flows to the FET Q1 via the resistor R1 and affects the source potential of the FET Q1. Therefore, the current iB2 is also passed through the source of the FET Q2, and the resistor R7 is connected between one end of the resistor R6 and the source of the FET Q2 so as to balance the source potential of the FET Q1 and the source potential of the FET Q2. In order to achieve the balance, the ratio of the current iB1 and the current iB2 may be the same as the ratio of the source current iS1 of the FET Q1 and the source current iS2 of the FET Q2.

(3)第3の実施形態
図4は、本発明による電流計測回路の第3の実施形態である。第3の実施形態は、演算増幅器OP1及びOP2のフィードバック動作については第1及び第2の実施形態と同じであるが、バイアス電圧回路を用いることなく所定の計測レンジにおける最小電流領域での安定かつ精確な計測を実現している。
(3) Third Embodiment FIG. 4 is a third embodiment of a current measuring circuit according to the present invention. In the third embodiment, the feedback operations of the operational amplifiers OP1 and OP2 are the same as those in the first and second embodiments. However, the third embodiment is stable in the minimum current region in a predetermined measurement range without using a bias voltage circuit. Accurate measurement is realized.

図4の回路では、演算増幅器OP2の出力をPNP型バイポーラトランジスタQ3を用いて構成したエミッタ接地回路により増幅している。すなわち、トランジスタのベースに演算増幅器OP2の出力が抵抗R10を介して接続され、エミッタに正電源電位+Vccを印加し、コレクタから出力を得ている。エミッタ接地回路は定電流特性をもつため、ベース電流が微少であっても速やかにコレクタ電流を出力することができる。この結果、正電源電位+Vccが直ちにFETQ2のソースに印加されてオン状態となる。因みに、前述の図1及び図3の回路では、この部分がエミッタフォロア回路であるため、図4の回路のような定電流特性による効果は得られない。   In the circuit of FIG. 4, the output of the operational amplifier OP2 is amplified by a grounded emitter circuit configured using a PNP-type bipolar transistor Q3. That is, the output of the operational amplifier OP2 is connected to the base of the transistor via the resistor R10, the positive power supply potential + Vcc is applied to the emitter, and the output is obtained from the collector. Since the grounded emitter circuit has a constant current characteristic, a collector current can be output quickly even if the base current is very small. As a result, the positive power supply potential + Vcc is immediately applied to the source of the FET Q2 to be turned on. Incidentally, in the circuits of FIGS. 1 and 3 described above, since this portion is an emitter follower circuit, the effect of the constant current characteristic as in the circuit of FIG. 4 cannot be obtained.

さらに、エミッタ接地回路は電圧増幅率が大きいという特性が重要である。図5は、その効果を模式的に説明する図である。図5の左図は、図4の回路の一部を抽出しており、演算増幅器OP2、トランジスタQ3、計測用抵抗Rx及びFETQ2の部分が示されている。なお、図4の回路では、演算増幅器OP2の出力電圧増幅手段が反転増幅器であるため、演算増幅器OP2の2つの入力の極性を前述の図1及び図3の回路(エミッタフォロワにより増幅)とは逆にする必要があり、FETQ1のソース電位を反転入力に、FETQ2のソース電位を非反転入力に印加している。図5の右図は、左図からトランジスタQ3を取り除いて、演算増幅器OP2だけの場合の増幅度を説明するものである。図5の右図では、FETQ2のソース・ドレイン間抵抗をRdsで示している。RdsとRxにより、演算増幅器OP2は非反転増幅器(増幅率=1+Rx/Rds)を構成しているとみなすことができる。FETQ2がオフ状態のときは、Rdsが無限大であるため、演算増幅器OP2自体の増幅率はほぼ1であり増幅しない。増幅機能がなければ、演算増幅器OP2を含むフィードバック動作は働かず、FETQ2はオン状態となることができない。
しかしながら、大きな電圧増幅率Aをもつエミッタ接地回路を挿入することにより、演算増幅器OP2が増幅できなくとも回路全体として増幅率が得られるためフィードバック動作が可能となり、FETQ2をオン状態とすることができる。FETQ2がオン状態となればRdsは極めて小さく(例えば数mΩ〜数百Ω)なるため、演算増幅器OP2も十分な増幅率を得てフィードバック動作に寄与できるようになる。
In addition, the grounded-emitter circuit has an important characteristic that the voltage amplification factor is large. FIG. 5 is a diagram for schematically explaining the effect. The left figure of FIG. 5 extracts a part of the circuit of FIG. 4, and shows the operational amplifier OP2, the transistor Q3, the measurement resistor Rx, and the FET Q2. In the circuit of FIG. 4, since the output voltage amplification means of the operational amplifier OP2 is an inverting amplifier, the polarities of the two inputs of the operational amplifier OP2 are the above-described circuits of FIG. 1 and FIG. 3 (amplified by the emitter follower). The source potential of the FET Q1 is applied to the inverting input, and the source potential of the FET Q2 is applied to the non-inverting input. The right diagram of FIG. 5 illustrates the amplification factor when only the operational amplifier OP2 is provided by removing the transistor Q3 from the left diagram. In the right diagram of FIG. 5, the resistance between the source and drain of the FET Q2 is indicated by Rds. From Rds and Rx, the operational amplifier OP2 can be regarded as constituting a non-inverting amplifier (amplification factor = 1 + Rx / Rds). When the FET Q2 is in the OFF state, since Rds is infinite, the amplification factor of the operational amplifier OP2 itself is almost 1 and is not amplified. Without the amplification function, the feedback operation including the operational amplifier OP2 does not work, and the FET Q2 cannot be turned on.
However, by inserting a grounded-emitter circuit having a large voltage amplification factor A, even if the operational amplifier OP2 cannot be amplified, the amplification factor can be obtained as a whole circuit, so that a feedback operation is possible and the FET Q2 can be turned on. . When the FET Q2 is turned on, Rds becomes extremely small (for example, several mΩ to several hundred Ω), so that the operational amplifier OP2 can also obtain a sufficient amplification factor and contribute to the feedback operation.

このように図3の回路は、演算増幅器OP2の出力側にエミッタ接地回路を設けるだけで、所定の計測レンジとしたときの被計測電流の最小電流領域における不安定な動作を解消することができる。   As described above, the circuit shown in FIG. 3 can eliminate unstable operation in the minimum current region of the current to be measured when only the grounded emitter circuit is provided on the output side of the operational amplifier OP2. .

最後に、図4の回路では、FETQ1とFETQ2のゲート電位の調整用の可変抵抗VR1〜VRnを複数個設け、これらを切り替えスイッチSW2により切り替え可能とし、さらに計測レンジ切り替えスイッチSW1と連動させている。複数の可変抵抗抗VR1〜VRnの各々は、対応する1つの計測レンジにおいて両FETのわずかなオン状態での変化特性が同じとなるようにそれぞれ調整されている。これは、計測レンジによってFETQ1とFETQ2のバラツキが必ずしも一致しないことに対応したものである。   Finally, in the circuit of FIG. 4, a plurality of variable resistors VR1 to VRn for adjusting the gate potentials of the FETQ1 and FETQ2 are provided, which can be switched by the changeover switch SW2, and further linked to the measurement range changeover switch SW1. . Each of the plurality of variable resistances VR1 to VRn is adjusted so that the change characteristics in the slight ON state of both FETs are the same in one corresponding measurement range. This corresponds to the fact that the variations of the FET Q1 and the FET Q2 do not necessarily match depending on the measurement range.

本発明による電流計測回路の一実施形態である。1 is an embodiment of a current measuring circuit according to the present invention. 図1の回路の出力部分の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the output part of the circuit of FIG. 本発明による電流計測回路の別の実施形態である。It is another embodiment of the current measurement circuit by this invention. 本発明による電流計測回路のさらに別の実施形態である。It is another embodiment of the current measurement circuit by this invention. 図3の回路におけるエミッタ接地回路の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the grounded emitter circuit in the circuit of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Q1 第1FET
Q2 第2FET
Q3 トランジスタ
OP1 第1の演算増幅器
OP2 第2の演算増幅器
Rx、Rx1〜Rxn 計測用抵抗
VR1、VR2 可変抵抗
VR2 可変抵抗
Q1 1st FET
Q2 2nd FET
Q3 Transistor OP1 First operational amplifier OP2 Second operational amplifier Rx, Rx1 to Rxn Measuring resistance VR1, VR2 Variable resistance VR2 Variable resistance

Claims (9)

被計測電流がソース電流またはドレイン電流として流れる第1FETと、
前記第1FETのソース電位またはドレイン電位を入力として印加され、かつ前記第1FETのゲート電位を制御するための第1制御電位を出力する第1フィードバック手段と、
前記第1制御電位によりゲート電位を制御される第2FETと、
2つの入力の一方の入力に基準電位として前記第1FETのソース電位またはドレイン電位を印加されると共に他方の入力に前記第2FETのソース電位またはドレイン電位を印加され、かつ該第2FETのソース電位またはドレイン電位を該基準電位と同電位とするように前記第2FETのソース電位またはドレイン電位を制御するための第2制御電位を出力する第2フィードバック手段とを有し、
前記第2制御電位を用いて前記被計測電流の計測を行うことを特徴とする電流計測回路。
A first FET in which a current to be measured flows as a source current or a drain current;
First feedback means for applying a source potential or drain potential of the first FET as an input and outputting a first control potential for controlling the gate potential of the first FET;
A second FET whose gate potential is controlled by the first control potential;
The source potential or drain potential of the first FET is applied as a reference potential to one input of the two inputs, and the source potential or drain potential of the second FET is applied to the other input, and the source potential or the second FET Second feedback means for outputting a second control potential for controlling the source potential or drain potential of the second FET so that the drain potential is the same as the reference potential;
A current measurement circuit that measures the current to be measured using the second control potential.
バイアス電圧を生成する手段を有し、該バイアス電圧を前記第1フィードバック手段の入力に印加することを特徴とする請求項1に記載の電流計測回路。   2. The current measuring circuit according to claim 1, further comprising means for generating a bias voltage, wherein the bias voltage is applied to an input of the first feedback means. 前記第2制御電位をエミッタ接地回路により増幅した出力電位を用いて前記第2FETのソース電位またはドレイン電位を制御することを特徴とする請求項1に記載の電流計測回路。   2. The current measuring circuit according to claim 1, wherein a source potential or a drain potential of the second FET is controlled using an output potential obtained by amplifying the second control potential by a grounded emitter circuit. 前記第2FETは、ソース電位変化またはドレイン電位変化に対するソース電流またはドレイン電流の変化特性、及びゲート電位変化に対するソース・ドレイン間抵抗またはドレイン・ソース間抵抗の変化特性が前記第1FETと同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電流計測回路。   The second FET has the same change characteristics of the source current or the drain current with respect to the source potential change or the drain potential change, and the change characteristics of the source-drain resistance or the drain-source resistance with respect to the gate potential change. The current measurement circuit according to any one of claims 1 to 3. 前記第1FETと前記第2FETとは、温度変化に対するソース・ドレイン間抵抗またはドレイン・ソース間抵抗の変化特性が同じであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電流計測回路。   5. The current measuring circuit according to claim 1, wherein the first FET and the second FET have the same change characteristics of a source-drain resistance or a drain-source resistance with respect to a temperature change. . 前記第2制御電位に起因して前記第2FETのソース電流またはドレイン電流として流れる計測用電流を計測用抵抗に流し、該計測用抵抗の電圧降下により前記被計測電流の計測を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電流計測回路。   A measurement current that flows as a source current or a drain current of the second FET due to the second control potential is caused to flow through a measurement resistor, and the current to be measured is measured by a voltage drop of the measurement resistor. The current measuring circuit according to claim 1. 前記計測用抵抗の値を変化させることにより、前記被計測電流の計測レンジを変化させることを特徴とする請求項6に記載の電流計測回路。   The current measurement circuit according to claim 6, wherein a measurement range of the current to be measured is changed by changing a value of the measurement resistor. 前記第1FET及び前記第2FETのドレインを接地することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電流計測回路。   The current measuring circuit according to claim 1, wherein drains of the first FET and the second FET are grounded. 請求項1〜8のいずれかの電流計測回路を内蔵したことを特徴とする集積回路素子。   An integrated circuit element comprising the current measuring circuit according to claim 1.
JP2006018158A 2006-01-26 2006-01-26 Current measuring circuit and integrated circuit element thereof Expired - Fee Related JP4216286B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006018158A JP4216286B2 (en) 2006-01-26 2006-01-26 Current measuring circuit and integrated circuit element thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006018158A JP4216286B2 (en) 2006-01-26 2006-01-26 Current measuring circuit and integrated circuit element thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007198917A true JP2007198917A (en) 2007-08-09
JP4216286B2 JP4216286B2 (en) 2009-01-28

Family

ID=38453664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006018158A Expired - Fee Related JP4216286B2 (en) 2006-01-26 2006-01-26 Current measuring circuit and integrated circuit element thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4216286B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012005042A1 (en) * 2010-07-07 2012-01-12 アルプス・グリーンデバイス株式会社 Current sensor
CN108562841A (en) * 2018-06-14 2018-09-21 山东阅芯电子科技有限公司 leakage current detection method and device in electronic component environmental aging test

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012005042A1 (en) * 2010-07-07 2012-01-12 アルプス・グリーンデバイス株式会社 Current sensor
JPWO2012005042A1 (en) * 2010-07-07 2013-09-02 アルプス・グリーンデバイス株式会社 Current sensor
US8970214B2 (en) 2010-07-07 2015-03-03 Alps Green Devices Co., Ltd. Current sensor
CN108562841A (en) * 2018-06-14 2018-09-21 山东阅芯电子科技有限公司 leakage current detection method and device in electronic component environmental aging test

Also Published As

Publication number Publication date
JP4216286B2 (en) 2009-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7365559B2 (en) Current sensing for power MOSFETs
US7489186B2 (en) Current sense amplifier for voltage converter
JP4630764B2 (en) Method and apparatus for sensing positive and negative peak inductor current without loss in a high side switch
US7301347B2 (en) Current sensing circuit
US10261137B2 (en) Magnetic sensor
US7965476B2 (en) Current producing circuit, current producing method, and electronic device
US20030025514A1 (en) Multiple range current measurement system with low power dissipation, fast settling time, and low common mode voltage error
JP2014174737A (en) Constant voltage circuit
EP2876453B1 (en) Bi-directional current sensor
JPH11202002A (en) Current detection circuit
US6377109B1 (en) Load driver circuit
JP6785705B2 (en) Overcurrent protection circuit and voltage regulator
JP4216286B2 (en) Current measuring circuit and integrated circuit element thereof
KR102600553B1 (en) Load current detection apparatus
JP2013085382A (en) Switching regulator and method of controlling the same
JP2004274207A (en) Bias voltage generator circuit and differential amplifier
JP4154414B2 (en) Current measurement circuit
JP3680513B2 (en) Current detection circuit
JP2018031705A (en) Semiconductor device
JP2005167429A (en) Current/voltage conversion circuit
JP2008232636A (en) Voltage-applied current measuring circuit
JP2008209998A (en) Voltage generator
JP4366468B2 (en) Current detection circuit
JP2000155139A (en) Current detecting device
JP5410305B2 (en) Power circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081006

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081028

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081105

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131114

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees