JP3066092B2 - 定電流回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、定電流回路に関し、特
に安定且つ高精度動作が可能な定電流回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】オペアンプを用いた定電流回路として
は、安定性および設計の容易性の面から各種構成の回路
が提案、実用化されている。例えば、図２と図３には負
荷がフロート状態にある、いわゆるフローティング型の
定電流回路例が示されている。図２に示す回路は逆相ア
ンプ型回路、図３に示す回路は同相アンプ型回路であ
り、オペアンプ２１と３１への入力信号源Ｅｉの接続構
成に違いがあるのみで、実質的動作、構成は同じであ
る。 【０００３】図２と図３に示す定電流回路において、オ
ペアンプ２１，３１の反転入力端子に接続されている抵
抗ｒに流れる電流Ｉは、帰還インピーダンス（負荷）Ｚ
を流れ、 Ｉ＝Ｅｉ／ｒ で表され、定電流特性が得られる。図２や図３のフロー
ティング型回路では、上述のように定電流特性が得られ
るが、負荷Ｚが片端接地されている場合には定電流動作
が得られない。 【０００４】そこで、負荷片端が接地されている場合の
定電流回路として図４に示すような回路が使用されてい
る。図４において、オペアンプ４１の反転入力端子に
は、抵抗Ｒ１を介して入力信号源Ｅｉが接続され、非反
転入力端子には抵抗Ｒ３が接続されている。オペアンプ
４１の出力には、抵抗ｒと負荷Ｚが直列接続され、その
接続点とオペアンプ４１の非反転入力端子間には抵抗Ｒ
４が、オペアンプの出力端子と反転入力端子間には抵抗
Ｒ２が接続されている。この回路は、出力電流に比例す
る電圧を正帰還させて定電流特性を得るもので、抵抗Ｒ
１〜Ｒ４間に Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４ …（１） の関係が維持されていることが定電流動作の条件とな
る。 【０００５】このように、図４に示す定電流回路では、
抵抗Ｒ１〜Ｒ４の間に（１）式の関係が必須であるが、
抵抗特性の経時変化等に起因して（１）式の関係を長期
間にわたって安定に維持することは非常に困難である。 【０００６】図５には、電源をフロートさせる型の他の
定電流回路構成が示されている。図５において、オペア
ンプ５１には、電圧源Ｖ１とＶ２により２電源（バイア
ス）が供給されている。また、オペアンプ５１の非反転
入力端子には抵抗Ｒ１を介して入力信号源Ｅｉが供給さ
れており、反転入力端子は接地されている。オペアンプ
５１の出力と電圧源Ｖ１とＶ２の接続点間には負荷Ｚと
抵抗ｒの直列回路が接続され、抵抗ｒの両端部は、図示
の如く、オペアンプ５１の非反転入力端子と反転入力端
子は抵抗Ｒ２を介して接続されている。 【０００７】また、図５の回路の変形例が図６に示す回
路である。図６に示す回路は、オペアンプ５１の入力側
の接続構成、特に入力信号源Ｅｉの接続構成を変えた例
である。つまり、オペアンプ５１の非反転入力端子は、
抵抗Ｒ１を介して接地され、反転入力端子と接地間に入
力信号源Ｅｉが接続されている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような図５と図６に示す定電流回路には次のような問題
点がある。つまり、本来、負荷Ｚに流れる電流Ｉｚが帰
還すべき情報を検出する抵抗ｒに流れる電流と一致する
ことが定電流特性の基本となるが、図５の回路では、抵
抗ｒに流れる電流は、負荷Ｚに流れる電流Ｉｚから、入
力信号源、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２および抵抗ｒを通って流
れる電流Ｉｉを減じた（ＩｚーＩｉ）となるので、誤差
成分が生じ、正しい定電流動作が得られない。また、抵
抗ｒには、上記電流（Ｉｚ−Ｉｉ）の他にオペアンプを
貫通して図の点線経路を流れるバイアス電流も流れ、誤
差成分がより大きくなる。 【０００９】また、図６の回路においても、抵抗ｒに流
れる電流は、負荷に流れる電流Ｉｚだけでなく、入力信
号源Ｅｉに起因して流れる電流Ｉｉが存在するため、同
様に誤差が生じ、安定な定電流特性を損なう。このよう
に、図５や図６に示す従来の定電流回路では、定電流動
作に必要な負荷電流の検出が正確ではないため、安定且
つ高精度な定電流特性が得られないという問題がある。 【００１０】そこで、本発明の目的は、正確な負荷電流
を検出し、安定且つ高精度な定電流特性が得られる定電
流回路を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による定電流回路は、オペアンプの出力側に
接続された負荷と直列に接続された抵抗に流れる電流に
よって両端に生ずる電圧を前記オペアンプの入力側に帰
還する定電流回路において、前記オペアンプの反転入力
端子には入力信号源が接続され、前記負荷との接続点で
ある前記抵抗の−側が接地されるとともに、前記抵抗の
他側が前記オペアンプの非反転入力端子に接続される。 【００１２】 【作用】本発明では、オペアンプの反転入力端子には入
力信号源が接続され、オペアンプの出力側に接続された
負荷と直列に接続されている抵抗の接続点である−側が
接地され、抵抗の他側がオペアンプの非反転入力端子に
接続され、上記抵抗の両端に生ずる電圧をオペアンプの
入力側に帰還することにより、安定且つ高精度な定電流
特性を得ている。 【００１３】 【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら説
明する。図１は、本発明による定電流回路の一実施例を
示す回路図である。図１に示す回路において、オペアン
プ１１の反転入力端子と接地間に入力信号源Ｅｉが接続
されている。オペアンプ１１の出力端子と電圧源Ｖ１と
Ｖ２の接続点間には負荷Ｚと抵抗ｒの直列回路が接続さ
れ、抵抗ｒと負荷Ｚの−つの接続点は接地され、抵抗ｒ
の他の接続点がオペアンプ１１の非反転入力端子に接続
されている。 【００１４】図１において、オペアンプ１１の反転入力
端子と抵抗ｒの他の接続点間の電圧をＥ２とし、負荷Ｚ
に流れる電流（抵抗ｒを流れる電流）をＩｚとし、オペ
アンプ１１のゲインをＡとすると、 Ｅ２＝Ｅｉ＋ｒ・Ｉｚ …（２） Ｅ２（−Ａ）＝Ｉｚ（Ｚ＋ｒ） …（３） となる。（２）式と（３）式を用いて、負荷電流Ｉｚを
求めると、 Ｉｚ＝−Ｅｉ／（ｒ＋（ｒ＋Ｚ）／Ａ） ＝−（Ｅｉ／ｒ）・（１／（１＋（１＋Ｚ／ｒ）／Ａ） …（４ ） が得られる。ゲインＡを無限大とすれば、結局 Ｉｚ＝−Ｅｉ／ｒ …（５） となる。 【００１５】このように、図１に示す実施例回路におけ
る負荷に流れる負荷電流Ｉｚは、抵抗ｒに流れるので、
図５や図６に示すように帰還電流を検出する検出抵抗ｒ
に入力源からの電流成分が流入して誤差成分となること
がない。また、オペアンプ１１を流れるバイアス電流
は、電圧源から接地に流れるので、抵抗ｒには流入せず
誤差成分となることもない。 【００１６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明による定電
流回路によれば帰還信号基準となる負荷に流れる負荷電
流を正確に検出でき、他の誤差成分がなくなるので、高
精度な定電流特性が得られる。また、図４に示す定電流
回路のように入力側抵抗、帰還抵抗等の抵抗間の制約が
ないので長時間にわたる安定動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による定電流回路の一実施例を示す回路
図である。 【図２】〜 【図６】従来の定電流回路例を示す回路図である。 【符号の説明】 １１，２１，３１，４１，５１ オペアンプ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 オペアンプの出力側に接続された負荷と直列に接続され
   た抵抗に流れる電流によって両端に生ずる電圧を前記オ
   ペアンプの入力側に帰還する定電流回路において、 前記オペアンプの反転入力端子には入力信号源が接続さ
   れ、前記負荷との接続点である前記抵抗の−側が接地さ
   れるとともに、前記抵抗の他側が前記オペアンプの非反
   転入力端子に接続されて成ることを特徴とする定電流回
   路。