JP2514235Y2 - 増幅回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、負荷電流の検出機能を有する増幅回路に関
するものである。

〈従来の技術〉 第２図に負荷電流ILの検出機能を有する従来の増幅回
路の構成例を示す。

同図において、電力アンプA1は、電圧源１から電圧V1
を導入し、増幅した信号をシャント抵抗Rsを介して端子
P1から負荷２へ加える。シャント抵抗Rsは、抵抗値Rsが
予め精密に知られた低抵抗であり、負荷２に対して直列
に接続されているので、シャント抵抗Rsに発生する電圧
Vs（＝Rs・IL）を測定することで、負荷電流ILを間接的
に知ることができる。電流検出アンプA2は、このシャン
ト抵抗Rsの電圧Vsを測定する差動アンプであり、抵抗r1
〜r4は電流検出アンプA2のゲインを定める作用を有す
る。

なお、一般に、定電圧を負荷へ加える増幅回路では、
負荷２の抵抗値の大小により出力電圧が変動しないよう
に、出力インピーダンスは、小さいほうが好ましい。し
かし、第２図増幅回路の出力インピーダンスは、ほぼシ
ャント抵抗Rsと等しく、シャント抵抗と等しい出力イン
ピーダンスは、一般に大きいと判断される。

そこで第２図の電力アンプA1を第３図のような差動ア
ンプに構成している。即ち、入力抵抗Riを介して電圧源
１の電圧V1を反転入力端子に導入し、帰還抵抗Rfを介し
て反転入力端子に出力電圧Voを帰還するようにしてい
る。従って、出力端子P1から帰還をかけているので見掛
上、出力インピーダンスを小さくすることができる。

〈考案が解決しようとする課題〉 以上のような従来の増幅回路は、電流検出アンプA2に
接続する抵抗r1〜r4の設定が困難な問題がある。即ち、
第２図のような位置にあるシャント抵抗Rsの電圧を取出
すには、第２図に示す如く、４本の抵抗を用いて電流検
出アンプA2を差動アンプに形成する必要があるが、差動
アンプとして動作させるためには当業者によく知られて
いるように、 r2/r1＝r4/r3 が成立していなければならない。しかし、４本の抵抗比
を揃えることは、容易なことでなく、r1〜r4として精密
な抵抗値を必要とすることから製作コストも高くなって
いた。

本考案の目的は、抵抗比を揃える必要の無い電流検出
アンプで負荷電流を測定できる構成の増幅回路を提供す
ることである。

〈課題を解決するための手段〉 本考案は、上記課題を解決するために 第１電源（±Vm）から電源電圧の供給を受け、第１抵
抗（Ri）を介して入力電圧を反転入力端子に導入し、非
反転入力端子を第１電源の共通電位に接続した入力アン
プと、 第２電源（±Vn）から電源電圧の供給を受け、入力ア
ンプの出力を非反転入力端子に導入し、出力端と反転入
力端子間に第２抵抗（R1）を設け、反転入力端子と第１
電源の共通電位間に第３抵抗（R2）を備えた電力増幅ア
ンプと、 電力増幅アンプの出力端と入力アンプの反転入力端子
間に設けられた帰還抵抗と、 第１電源の共通電位と第２電源の共通電位の間に接続
されたシャント抵抗と、 シャント抵抗に発生する電圧を検出する電流検出アン
プと、 からなる手段を講じたものである。

〈作用〉 入力アンプは第１電源から電源電圧の供給を受け、電
力増幅アンプは第２電源から電源電圧の供給を受ける。
シャント抵抗は異なる２つの電源の共通電位間に接続さ
れており、負荷電流はこのシャント抵抗を流れる。従っ
て、このシャント抵抗に発生する電圧を検出する電流検
出アンプは、第１電源の共通電位と、シャント抵抗の一
方の電位との差電圧を取込むことができ、抵抗比を揃え
た差動アンプにする必要がない。

〈実施例〉 以下、図面を用いて本考案を詳しく説明する。第１図
は本考案に係る増幅回路の構成例を示す図である。

第１図において、入力アンプU1は、第１電源から電源
電圧（＋Vm）と（−Vm）の供給を受ける。そして、入力
抵抗Riを介して、電圧源１から入力電圧V1を反転入力端
子に導入するとともに、非反転入力端子を第１電源の共
通電位（＋Vmと−Vmの接続電位）に接続している。

電力増幅アンプU2は、第２電源から電源電圧（＋Vn）
と（−Vn）の供給を受ける。そして、入力アンプU1の出
力を非反転入力端子に導入し、出力端と反転入力端子間
に抵抗R1を設け、反転入力端子と第１電源の共通電位間
に抵抗R2を接続している。従って、この抵抗R1とR2とで
電力増幅アンプU2におけるゲインが決定される。

電力増幅アンプU2の出力端と入力アンプU1の反転入力
端子間には、帰還抵抗Rfが設けられ、第１図増幅回路の
全体としてのゲイン Rf/Ri が決定される。

第１図増幅回路の一方の出力端子P1は、電力増幅アン
プU2の出力端と接続され、他方の出力端子P2は、第１電
源の共通電位に接続される。そしてこの２つの出力端子
P1,P2間に負荷RLが接続される。そして、第１電源（±V
m）の共通電位と、第２電源（±Vn）の共通電位の間に
シャント抵抗Rsが接続される。このシャント抵抗Rsは、
第２図のものと同様、抵抗値が予め精密に測定された低
抵抗であり、このシャント抵抗Rsに発生する電圧を測定
することで負荷電流ILの測定に代えるものである。

電流検出アンプU3は、シャント抵抗Rsの一方の電位
（第２電源の共通電位）を抵抗R5を介して反転入力端子
に導入する。また、出力端と反転入力端子間には、抵抗
R4を設け、抵抗R4とR5により、電流検出アンプU3におけ
るゲインを決定している。非反転入力端子は、第１電源
（±Vm）の共通電位に接続されている。

以上のように構成された第１図増幅回路の動作を説明
する。

まず、電流検出動作から説明する。

出力端子P1,P2間には負荷RLが接続される。ここで例
えば、出力端子P1,P2にプラス電圧Voが出力されていれ
ば、負荷電流ILは、第２電源（＋Vn）→電圧増幅アンプ
U2の出力端→負荷RL→シャント抵抗Rs→第２電源（＋V
n）の経路で流れる。また、出力端子P1,P2にマイナス電
圧−Voが出力されていれば、第２電源（−Vn）から負荷
電流ILが流出し、この（−Vn）に戻ってくる経路とな
る。従って、シャント抵抗Rsには、 Vs＝Rs・IL （１） の電圧が発生する。なお、負荷RLには、帰還抵抗Rfに流
れる電流I2も流れるが、通常、 I2＜＜IL であるため、I2は無視しえる。

従って、シャント抵抗Rsに発生する電圧Vsは、負荷電
流ILを意味し、この電圧Vsは、抵抗R5とR4で決定される
ゲイン倍され、電流検出アンプU3の出力端子から取出さ
れる。

電流検出アンプU3は、第１図の如く、第１電源の共通
電位と、シャント抵抗Rsの一方の電位との差電圧を取込
むことができ、抵抗比を揃えた差動アンプにする必要は
ない。

次に第１図増幅回路の基本的部分の動作を説明する。

Ｂ点の電位（第２電源の共通電位）を基準にすると、
第１電源（±Vm）の共通電位は、電圧Vsであり、入力ア
ンプU1の入力端子Ｄの電位は、 （Vs＋V1）である。

また、出力端子P1点の電位は、（Vs＋Vo）である。入
力抵抗Riを介して入力アンプU1に流込む電流I1は、次式
で表わされる。

I1＝｛（V1＋Vs）−Vs｝/Ri （２） また、帰還抵抗Rfに流れる電流I2は、次式で表わされ
る。

I2＝（Vo−Vs）/Rf （３） 入力アンプU1のサミング・ポイントについて考えると、 I1＋I2＝０ であるから、 Vo−Vs＝−（Rf/Ri）・V1 であり、第１図の増幅回路の出力電圧は、負荷電流ILに
無関係に、V1と、Rfと、Riの比で決定される。

〈本考案の効果〉 以上述べたように本考案によれば、次の効果が得られ
る。

（１）電流検出アンプU3に接続する抵抗比を合わせる必
要がなく、安価に構成できる。

（２）増幅回路のアンプを２段構成としたため、入力ア
ンプとして高精度のものを用い、電力増幅アンプとして
ディスクリートの高電圧・大電流のアンプを用いること
が出来る。従って増幅回路として、高精度・大電圧大電
流の機能を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る増幅回路の構成例を示す図、第２
図，第３図は従来例を示す図である。 U1……入力アンプ、U2……電力増幅アンプ、U3……電流
検出アンプ、Ri……入力抵抗、Rf……帰還抵抗、RL……
負荷、Rs……シャント抵抗、R1〜R5……抵抗。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第１電源（±Vm）から電源電圧の供給を受
   け、第１抵抗（Ri）を介して入力電圧を反転入力端子に
   導入し、非反転入力端子を第１電源の共通電位に接続し
   た入力アンプと、 第２電源（±Vn）から電源電圧の供給を受け、入力アン
   プの出力を非反転入力端子に導入し、出力端と反転入力
   端子間に第２抵抗（R1）を設け、反転入力端子と第１電
   源の共通電位間に第３抵抗（R2）を備えた電力増幅アン
   プと、 電力増幅アンプの出力端と入力アンプの反転入力端子間
   に設けられた帰還抵抗と、 第１電源の共通電位と第２電源の共通電位の間に接続さ
   れたシャント抵抗と、 シャント抵抗に発生する電圧を検出する電流検出アンプ
   と、 を備えた増幅回路。