JP2772962B2 - 定電圧回路およびそれを利用した直流２線式センサ - Google Patents
定電圧回路およびそれを利用した直流２線式センサInfo
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- JP2772962B2 JP2772962B2 JP63300819A JP30081988A JP2772962B2 JP 2772962 B2 JP2772962 B2 JP 2772962B2 JP 63300819 A JP63300819 A JP 63300819A JP 30081988 A JP30081988 A JP 30081988A JP 2772962 B2 JP2772962 B2 JP 2772962B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は,IC化に適した定電圧回路，およびこの定
電圧回路を利用した直流２線式センサに関する。
電圧回路を利用した直流２線式センサに関する。
従来技術とその問題点 直流２線式センサは，負荷を制御する出力信号ライン
とセンサの動作電圧供給ラインとを共通にするものであ
り，負荷のオン，オフにかかわらずセンサに常に一定電
圧が印加されるように定電圧回路を内蔵している。この
定電圧回路に供給される電源電圧は負荷のオン，オフに
応じて大きく変化し，またセンサに供給する定電圧とし
てはできるだけ低い電圧が好ましいので，定電圧回路と
しては高精度のものが要求される。また温度特性も一定
のもの，すなわち温度変化にかかわらず出力電圧が変化
しないものが要求される。
とセンサの動作電圧供給ラインとを共通にするものであ
り，負荷のオン，オフにかかわらずセンサに常に一定電
圧が印加されるように定電圧回路を内蔵している。この
定電圧回路に供給される電源電圧は負荷のオン，オフに
応じて大きく変化し，またセンサに供給する定電圧とし
てはできるだけ低い電圧が好ましいので，定電圧回路と
しては高精度のものが要求される。また温度特性も一定
のもの，すなわち温度変化にかかわらず出力電圧が変化
しないものが要求される。
このような高精度の定電圧回路として第３図に示す回
路が知られている。これは，バンドギャップ回路（Band
Gap回路）と呼ばれているものである。
路が知られている。これは，バンドギャップ回路（Band
Gap回路）と呼ばれているものである。
定電圧回路の出力端子はO1とO2であり，出力電圧をV1
とする。この定電圧回路に供給される電源電圧はＶであ
り，一種の電流源CS1を通して定電圧回路に電源が供給
される。電流源CS1の供給電流は，負荷変動，負荷のオ
ン，オフ等に応じて変化する。
とする。この定電圧回路に供給される電源電圧はＶであ
り，一種の電流源CS1を通して定電圧回路に電源が供給
される。電流源CS1の供給電流は，負荷変動，負荷のオ
ン，オフ等に応じて変化する。
定電圧回路は，ミラー接続されたトランジスタQ1とQ2
を含む。一方のトランジスタQ1はそのコレクタとベース
とが接続され，さらにコレクタは抵抗R1を介して出力端
子O1に，エミッタは直接に出力端子O2にそれぞれ接続さ
れている。他方のトランジスタQ2のベースはトランジス
タQ1のベースに接続され，そのコレクタは抵抗R2を介し
て出力端子O1に，エミッタは抵抗R3を介して出力端子O2
にそれぞれ接続されている。さらに第３のトランジスタ
Q3が出力端子O1とO2の間に接続されている。トランジス
タQ3のベースはトランジスタQ2のコレクタに接続されて
いる。この定電圧回路は，電流源CS1の電流が変化した
ときにトランジスタQ3に流れる電流が変化することによ
り出力電圧V1を一定に保つように動作する。
を含む。一方のトランジスタQ1はそのコレクタとベース
とが接続され，さらにコレクタは抵抗R1を介して出力端
子O1に，エミッタは直接に出力端子O2にそれぞれ接続さ
れている。他方のトランジスタQ2のベースはトランジス
タQ1のベースに接続され，そのコレクタは抵抗R2を介し
て出力端子O1に，エミッタは抵抗R3を介して出力端子O2
にそれぞれ接続されている。さらに第３のトランジスタ
Q3が出力端子O1とO2の間に接続されている。トランジス
タQ3のベースはトランジスタQ2のコレクタに接続されて
いる。この定電圧回路は，電流源CS1の電流が変化した
ときにトランジスタQ3に流れる電流が変化することによ
り出力電圧V1を一定に保つように動作する。
この定電圧回路の温度特性について定量的に説明す
る。抵抗R1とトランジスタQ1に流れる電流をI1,抵抗R2,
R3とトランジスタQ2に流れる電流をI2とする。また，ト
ランジスタQ1,Q2,Q3のベース／エミッタ間電圧それぞれ
VBE1,VBE2,VBE3とすると次式が成立する。
る。抵抗R1とトランジスタQ1に流れる電流をI1,抵抗R2,
R3とトランジスタQ2に流れる電流をI2とする。また，ト
ランジスタQ1,Q2,Q3のベース／エミッタ間電圧それぞれ
VBE1,VBE2,VBE3とすると次式が成立する。
V1＝VBE＋R2I2 …（１） VBE1＝（KT/q）ln（I1/IS） …（２） VBE2＝（KT/q）ln（I2/IS） …（３） ここでＫはボルツマン定数,Tは絶対温度,qは電子の電
荷,ISは逆飽和電流である。
荷,ISは逆飽和電流である。
第（２），（３）式より次式が導かれる。
VBE1−VBE2 ＝I2R3 ＝（KT/q）ln（I1/I2） …（４） したがって， I2＝（1/R3）（KT/q） ln（I1/I2） …（５） となる。
第（１）式に第（５）式を代入すると次式となる。
V1＝VBE3＋（R2/R3）（KT/q） ln（I1/I2） …（６） 出力電圧V1が温度Ｔの変化にかかわらず一定であるた
めの条件はdV1/dT＝０である。したがって第（６）式か
ら次式が得られる。
めの条件はdV1/dT＝０である。したがって第（６）式か
ら次式が得られる。
dV1/dT＝dVBE3/dT＋（R2/R3） （KT/q）ln（I1/I2） ＝０ …（７） これより R2/R3＝［−dVBE3/dT］／ ［（K/q）ln（I1/I2）］ …（８） でなければならない。
第（８）式を第（６）式に代入すると， V1＝VBE3＋［−dVBE3/dT］／ ［（K/q）ln（I1/I2）］ ×（K/q）ln（I1/I2） VBE3＋［−dVBE3/dT］×Ｔ …（９） 一般にdVBE3/dTは−2mV/℃,VBE3は約0.6Vである。し
たがって、第（９）式から次のようになる。
たがって、第（９）式から次のようになる。
V1≒0.6＋（2mV×300゜K） ≒1.2（Ｖ） …（10） すなわち，第３図に示す定電圧回路は，温度特性を平
坦にするためには，出力電圧V1は約1.2V（または定電圧
回路を多段に重ねた場合にはその整数倍）に限定される
という問題があり，回路設計上きわめて不便であった。
坦にするためには，出力電圧V1は約1.2V（または定電圧
回路を多段に重ねた場合にはその整数倍）に限定される
という問題があり，回路設計上きわめて不便であった。
発明の概要 発明の目的 この発明は，出力電圧を任意に設定でき，しかも温度
変化にかかわらず常にほぼ一定の出力電圧が得られる定
電圧回路を提供することを目的とする。
変化にかかわらず常にほぼ一定の出力電圧が得られる定
電圧回路を提供することを目的とする。
この発明はまた上記の定電圧回路を利用した直流２線
式センサを提供するものである。
式センサを提供するものである。
発明の構成，作用および効果 この発明は，第１のトランジスタと第２のトランジス
タがミラー接続され，第２のトランジスタのエミッタに
第１の抵抗が接続され，第２のトランジスタのコレクタ
電位によって制御される第３のトランジスタを備えた定
電圧回路において，第３のトランジスタのコレクタに第
２の抵抗が，エミッタに第３の抵抗がそれぞれ接続さ
れ，第２の抵抗に並列に，第４のトランジスタのベース
−エミッタが接続されていることを特徴とする。
タがミラー接続され，第２のトランジスタのエミッタに
第１の抵抗が接続され，第２のトランジスタのコレクタ
電位によって制御される第３のトランジスタを備えた定
電圧回路において，第３のトランジスタのコレクタに第
２の抵抗が，エミッタに第３の抵抗がそれぞれ接続さ
れ，第２の抵抗に並列に，第４のトランジスタのベース
−エミッタが接続されていることを特徴とする。
この構成において，温度変化にかかわらず出力電圧を
常にほぼ一定に保つ条件を考慮して出力電圧を導出する
と，出力電圧は第２の抵抗および第３の抵抗の値に依存
する。したがって第２の抵抗および第３の抵抗を用いて
出力電圧を任意に設定することができる。この発明によ
ると，温度変化にかかわらず出力電圧を安定に保ちなが
ら，回路設計の自由度を高めることができる。
常にほぼ一定に保つ条件を考慮して出力電圧を導出する
と，出力電圧は第２の抵抗および第３の抵抗の値に依存
する。したがって第２の抵抗および第３の抵抗を用いて
出力電圧を任意に設定することができる。この発明によ
ると，温度変化にかかわらず出力電圧を安定に保ちなが
ら，回路設計の自由度を高めることができる。
この発明はまた，上記の定電圧回路を含む直流２線式
センサを提供している。この発明の直流２線式センサに
おいても，温度変化にかかわらず安定した動作電圧を確
保できる。
センサを提供している。この発明の直流２線式センサに
おいても，温度変化にかかわらず安定した動作電圧を確
保できる。
実施例の説明 第１図はこの発明の実施例を示している。この図にお
いて第３図に示すものと同一物には同一符号が付けられ
ている。
いて第３図に示すものと同一物には同一符号が付けられ
ている。
第３図との比較の上で，第３のトランジスタQ3のエミ
ッタと出力端子O2との間には出力電圧V1を決定するため
の抵抗R5が接続されている。また，トランジスタQ3に流
れる電流（これをI3とする）を決めるための抵抗R4がト
ランジスタQ3のコレクタと出力端子O1との間に接続され
ている。さらに第４のバッファトランジスタQ4が出力端
子O1,O2間に接続され，そのベースがトランジスタQ3の
コレクタに接続されている。後に示すように電流I3は抵
抗R4とトランジスタQ4のベース／エミッタ間電圧VBE4に
よって定められる。
ッタと出力端子O2との間には出力電圧V1を決定するため
の抵抗R5が接続されている。また，トランジスタQ3に流
れる電流（これをI3とする）を決めるための抵抗R4がト
ランジスタQ3のコレクタと出力端子O1との間に接続され
ている。さらに第４のバッファトランジスタQ4が出力端
子O1,O2間に接続され，そのベースがトランジスタQ3の
コレクタに接続されている。後に示すように電流I3は抵
抗R4とトランジスタQ4のベース／エミッタ間電圧VBE4に
よって定められる。
第１図の定電圧回路の温度特性を定量的に説明すると
次のようになる。
次のようになる。
出力電圧V1に関してまず次式が成立する。
V1＝VBE3＋I2R2＋I3R5 …（11） 第（５）式を利用すると次式が得られる。
I2R2＝（R2/R3）（KT/q） ln（I1/I2） …（12） さらに第１図の回路において次式が成立つ。
I3R5＝（VBE4/R4）R5 …（13） 第（12），（13）式を第（11）式に代入すると次式が
得られる。
得られる。
V1＝VBE3＋（R5/R4）VBE4 ＋（R2/R3）（KT/q） ln（I1/I2） …（14） VBE3＝VBE4＝VBE …（15） と置くと，第（14）式は次のようになる。
V1＝［１＋（R5/R4）］VBE ＋（R2/R3）（KT/q） ln（I1/I2） …（16） 第（16）式を温度Ｔで微分すると， dV1/dT＝［１＋（R5/R4）］ dVBE/dT＋（R2/R3） （K/q）ln（I1/I2） …（17） となる。
第（17）式においてdV1/dT＝０として（R2/R3）を求
めること， R2/R3＝｛−［１＋（R5/R4）］ dVBE/dT｝［（K/q） ln（I1/I2）］ …（18） となる。第（18）式を第（16）式に代入して整理すると
第（16）式は次のように表わされる。
めること， R2/R3＝｛−［１＋（R5/R4）］ dVBE/dT｝［（K/q） ln（I1/I2）］ …（18） となる。第（18）式を第（16）式に代入して整理すると
第（16）式は次のように表わされる。
V1＝［１＋（R5/R4）］・ ［VBE−（dVBE/dT）Ｔ］ …（19） −（dVBE/dT）Ｔは約0.6Vとなり（dVBE/dT＝−2mV/
℃,T＝300℃），これはVBEにほぼ等しいから，第（19）
式は最終的に次のようになる。
℃,T＝300℃），これはVBEにほぼ等しいから，第（19）
式は最終的に次のようになる。
V1＝２［１＋（R5/R4）］VBE …（20） 第（20）式は，温度変化にかかわらず出力電圧V1をほ
ぼ一定に保持するという条件下であっても，出力電圧V1
を抵抗R4とR5の値によって任意に定めることができるこ
とを示している。
ぼ一定に保持するという条件下であっても，出力電圧V1
を抵抗R4とR5の値によって任意に定めることができるこ
とを示している。
第２図は第１図に示す定電圧回路を直流２線式センサ
の出力回路に応用した例を示している。定電圧回路はそ
の全体が符号10で示され，各構成要素には第１図に示す
符号がそのまま使用されている。出力回路はその全体が
符号20で示されている。
の出力回路に応用した例を示している。定電圧回路はそ
の全体が符号10で示され，各構成要素には第１図に示す
符号がそのまま使用されている。出力回路はその全体が
符号20で示されている。
センサ21は近接スイッチ，フォトスイッチ等で代表さ
れるものであり，このセンサ21の出力信号（ＨまたはＬ
レベル）によって制御されるトランジスタQ8が設けら
れ，このトランジスタQ8が，出力回路20の出力端子P1,P
2間に，定電圧回路10と直列に接続されている。定電圧
回路10のバッファトランジスタQ4のエミッタは出力端子
P1に接続され，そのコレクタは抵抗R6を介して出力端子
P2に接続されている。さらにバッファトランジスタQ6が
設けられ，このトランジスタQ6は出力端子P1,P2間に接
続され，そのベースはトランジスタQ4のコレクタに接続
されている。
れるものであり，このセンサ21の出力信号（ＨまたはＬ
レベル）によって制御されるトランジスタQ8が設けら
れ，このトランジスタQ8が，出力回路20の出力端子P1,P
2間に，定電圧回路10と直列に接続されている。定電圧
回路10のバッファトランジスタQ4のエミッタは出力端子
P1に接続され，そのコレクタは抵抗R6を介して出力端子
P2に接続されている。さらにバッファトランジスタQ6が
設けられ，このトランジスタQ6は出力端子P1,P2間に接
続され，そのベースはトランジスタQ4のコレクタに接続
されている。
出力回路20の出力端子P1,P2には負荷22と直流電源23
が直列に接続されている。負荷22はたとえばリレー，フ
ォトカプラ等であり，上述した電流源CS1に相当する。
電源23の出力電圧が上述した電源電圧Ｖに相当する。
が直列に接続されている。負荷22はたとえばリレー，フ
ォトカプラ等であり，上述した電流源CS1に相当する。
電源23の出力電圧が上述した電源電圧Ｖに相当する。
センサ21の出力信号がＨレベルになるとトランジスタ
Q8がオンとなり，定電圧回路10に電流が流れてトランジ
スタQ6がオンとなる結果，負荷22に通電する。このよう
な場合でも，定電圧回路10から一定電圧V1が出力され
（残留電圧），センサ21に動作電圧として与えられるの
で，センサ21は通常の動作を行なうことができる。
Q8がオンとなり，定電圧回路10に電流が流れてトランジ
スタQ6がオンとなる結果，負荷22に通電する。このよう
な場合でも，定電圧回路10から一定電圧V1が出力され
（残留電圧），センサ21に動作電圧として与えられるの
で，センサ21は通常の動作を行なうことができる。
センサ21の出力がＬレベルの場合にはトランジスタ
Q8,Q6がオフとなる。この場合にも定電圧回路10によっ
てセンサ21に供給される動作電圧が一定に保たれる。負
荷22にはセンサ21等を通して微弱な電流が流れるが，負
荷が動作することはない。
Q8,Q6がオフとなる。この場合にも定電圧回路10によっ
てセンサ21に供給される動作電圧が一定に保たれる。負
荷22にはセンサ21等を通して微弱な電流が流れるが，負
荷が動作することはない。
２図に破線で示すように，さらに多段にバッファトラ
ンジスタQ7を接続するようにしてもよい。トランジスタ
Q7は出力端子P1,P2間に接続され，そのベースはトラン
ジスタQ6のコレクタに接続されている。トランジスタQ6
のコレクタは抵抗R7を介して出力端子P1に接続される。
このように出力段のトランジスタを増加させることによ
り電流容量を増大させることができる。
ンジスタQ7を接続するようにしてもよい。トランジスタ
Q7は出力端子P1,P2間に接続され，そのベースはトラン
ジスタQ6のコレクタに接続されている。トランジスタQ6
のコレクタは抵抗R7を介して出力端子P1に接続される。
このように出力段のトランジスタを増加させることによ
り電流容量を増大させることができる。
第１図はこの発明の実施例の定電圧回路を示す回路図，
第２図は第１図に示す定電圧回路を利用した直流２線式
センサを示す回路図である。 第３図は従来例を示す回路図である。 Q1……第１のトランジスタ， Q2……第２のトランジスタ， Q3……第３のトランジスタ， Q4……第４のトランジスタ， R3……第１の抵抗 R4……第２の抵抗 R5……第３の抵抗。
第２図は第１図に示す定電圧回路を利用した直流２線式
センサを示す回路図である。 第３図は従来例を示す回路図である。 Q1……第１のトランジスタ， Q2……第２のトランジスタ， Q3……第３のトランジスタ， Q4……第４のトランジスタ， R3……第１の抵抗 R4……第２の抵抗 R5……第３の抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 博文 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (72)発明者 味岡 勉 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (72)発明者 元氏 知史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−204216（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05F 3/30 H03K 17/945 G08C 19/02
Claims (2)
- 【請求項１】第１のトランジスタと第２のトランジスタ
がミラー接続され，第２のトランジスタのエミッタに第
１の抵抗が接続され，第２のトランジスタのコレクタ電
位によって制御される第３のトランジスタを備えた定電
圧回路において， 上記第３のトランジスタのコレクタに第２の抵抗が，エ
ミッタに第３の抵抗がそれぞれ接続され，第２の抵抗に
並列に，第４のトランジスタのベース−エミッタが接続
されていることを特徴とする定電圧回路。 - 【請求項２】第１のトランジスタと第２のトランジスタ
がミラー接続され，第２のトランジスタのエミッタに第
１の抵抗が接続され，第２のトランジスタのコレクタ電
位によって制御される第３のトランジスタが設けられ，
この第３のトランジスタのコレクタに第２の抵抗が，エ
ミッタに第３の抵抗がそれぞれ接続され，第２の抵抗に
並列に，第４のトランジスタのベース−エミッタが接続
されることにより構成される定電圧回路を備えた直流２
線式センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300819A JP2772962B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 定電圧回路およびそれを利用した直流２線式センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300819A JP2772962B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 定電圧回路およびそれを利用した直流２線式センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148208A JPH02148208A (ja) | 1990-06-07 |
| JP2772962B2 true JP2772962B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17889489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63300819A Expired - Lifetime JP2772962B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 定電圧回路およびそれを利用した直流２線式センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2772962B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0642252Y2 (ja) * | 1985-06-12 | 1994-11-02 | 日本電気株式会社 | 定電圧回路 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63300819A patent/JP2772962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02148208A (ja) | 1990-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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