JPH0121912B2 - - Google Patents

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JPH0121912B2
JPH0121912B2 JP56110275A JP11027581A JPH0121912B2 JP H0121912 B2 JPH0121912 B2 JP H0121912B2 JP 56110275 A JP56110275 A JP 56110275A JP 11027581 A JP11027581 A JP 11027581A JP H0121912 B2 JPH0121912 B2 JP H0121912B2
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JP
Japan
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current
resistor
voltage
diode
emitter
Prior art date
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JP56110275A
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English (en)
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JPS5811870A (ja
Inventor
Tatsuo Yokoyama
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.)
Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Publication date
Application filed by Denso Ten Ltd filed Critical Denso Ten Ltd
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Priority to US06/398,383 priority patent/US4513245A/en
Publication of JPS5811870A publication Critical patent/JPS5811870A/ja
Publication of JPH0121912B2 publication Critical patent/JPH0121912B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/145Indicating the presence of current or voltage
    • G01R19/155Indicating the presence of voltage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、経済的な構成により高精度で直流電
流を検出する直流電流検出回路に関するものであ
る。
直流電流を検出する回路としては、例えば第1
図に示す構成が知られている。同図に於いて、
OPAは演算増幅器、R,R1〜R4は抵抗、VCC
VSSは電圧であつて、電流Iは電流検出用抵抗R
に流れ、抵抗R1〜R4及び演算増幅器OPAからな
る差動増幅回路により抵抗Rの両端の電位差が電
流検出電圧e0として出力される。この電流検出電
圧e0は、抵抗Rの両端の検出電位をe1,e2として e0=(R1+R2/R3+R4)・R4/R1・e2−R2/R1
e1……(1) となり、e2=e1+I・Rであるから、 e0=R4/R3−R2/R1/1+R4/R3・e1+ 1+R2/R1/1+R4/R3・R4/R3・I・R……(2
) となる。R1=R3、R2=R4に選定すると、 e0=R4/R3・I・R=R2/R1・I・R ……(3) となる。(2)式に於いて、R4/R3≠R2/R1の場合
に、右辺第1項は誤差分を表わし、右辺第2項の
係数1+R2/R1/1+R4/R3は増幅誤差を生むこととな
る。
従つてR1=R3且つR2=R4となるように高精度の
抵抗を使用しなければならないものである。又電
位e1による検出誤差に与える影響も大きいもので
ある。
又動作範囲が狭い欠点を有するものである。即
ち、VSS<e2・(R4/R3+R4)<演算増幅器の同相入 力電圧<VCCの関係が必要であり、通常演算増幅
器OPAに加える電圧VCC,VSSの差の(VCC−VSS
は約30〜40Vであつて、電圧VSSを0Vとし、又
R4/R3+R4≪1として動作電圧範囲を約30〜40Vの 範囲とした場合は、検出電圧e0が小さくなり、後
段の増幅器を必要とすることになる。この場合、
誤差も増幅されることになる。
本発明は、前述の如き従来の欠点を改善したも
ので、簡単な構成で高精度の直流電流検出を可能
とすることを目的とするものである。以下実施例
について詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例の要部回路を示し、
Q1はトランジスタ、R,RF,Re,RCは抵抗、
D,DFはダイオードである。電流検出用の抵抗
Rと第1のダイオードDとは直列に接続され、
npnのトランジスタQ1のエミツタとベースとに
は、抵抗Rの両端の電圧がエミツタ抵抗Re及び
第2のダイオードDFを介して加えられ、コレク
タにはコレクタ抵抗RCが接続され、トランジス
タQ1により増幅された検出電圧e0が抵抗RC
ら取出される。
検出電流Iの大きさに応じた抵抗Rの両端の電
圧が前述の如くトランジスタQ1により増幅され
て検出電圧e0が出力されるもので、この検出電流
I、ダイオードDに流れる電流ID、エミツタ電流
ie、ベース電流iB、コレクタ電流iC及びダイオー
ドDFに流れる電流iFの関係は、I=ID+iF、ie=iC
+iB=iC(1+1/hFE)となる。なおhFEはトラン
ジスタQ1のエミツタ接地電流増幅率である。こ
こで、I≒ID≫iF≒iC≫iBとなるようにhFEの大き
いトランジスタの選定及び抵抗Re,RFの決定を
行なう。それによりVD>VBE≒VFとなる。なお
VDはダイオードDの電流IDによる順方向電圧、
VBEはトランジスタQ1のベース・エミツタ間電
圧、VFはダイオードDFの順方向電圧である。
従つて、検出電圧e0は、コレクタ電流iCとコレ
クタ抵抗RCとの積であるから、 e0=iC・RC =1/1+1/hFE・RC/Re・{I・R+(VF−VBE
} ……(4) となる。但し、e0<(e1+VD)の条件がある。
(4)式の(1/1+1/hFE)は増幅誤差、(VF− VBE)は誤差分となるが、電流Iが数100mA以
上に対して、エミツタ電流ieが数mA以下になる
ように抵抗Reを選定することができ、又hFEが100
以上のトランジスタも容易に入手できるものであ
るから、1/hFE≒0となり、エミツタ電流ie
小電流となるからhFEの温度変化も無視し得る程
のものとなる。又抵抗RFの選定によりVF=VBE
なるようにすることができるので誤差分は零とな
り、(4)式は、 e0=RC/Re・I・R ……(5) となる。即ち、電流Iに比例した検出電圧e0
得ることができる。
前述の(4)式及び(5)式から判るように、従来例の
ような高精度の抵抗の選定が不要であり、又検出
点電位e1による影響を受けないものとなる。又(4)
式に於ける(VF−VBE)は、トランジスタQ1の
iC・VBE特性とダイオードDFのiF・VF特性とが同
等であるから、抵抗RFの選定によりVF−VBE=0
とすることができる。
第3図は本発明の他の実施例を示し、ペア・ト
ランジスタQ1,Q2を用いた場合についてのも
のである。即ち一方のトランジスタQ2をダイオ
ード接続して第2図に於けるダイオードDFとす
るものであり、ie=iFとなるようにRFを選定する
ことにより、各トランジスタQ1,Q2のエミツ
タ間電位差は零となると共に、温度変化によつて
も両トランジスタQ1,Q2は特性が同一である
から誤差が大きくなることはない。なお第2図と
同一符号は同一部分を示し、検出電圧e0と電流I
との関係も前述の実施例と同様である。
第4図はnpnトランジスタQ3を用いた本発明
の実施例の回路を示し、第2図及び第3図に示す
実施例がpnpトランジスタQ1を用いたものに対
し、npnトランジスタを用いることができること
を示すものである。従つてコレクタ抵抗RCを介
して電圧VCCがトランジスタQ3に加えられ、抵
抗RF及びダイオードDFの接続関係は、ダイオー
ドDに対して第2図及び第3図に示す実施例と反
対になつている。又検出電圧e0は(4)式及び(5)式と
同様である。
前述の各実施例に於いて、トランジスタのコレ
クタ・エミツタ間電圧をVCEとすると、動作電圧
範囲は、第2図及び第3図に示す実施例では0≦
e0=iC・RC<(e1+VD)≦VCEとなり、第4図に示
す実施例では、VCC=0とすると、0≧−e0=−
iC・RC>−(e1+VD)>−VCEとなる。トランジス
タのコレクタ・エミツタ間電圧VCEが50V以上の
ものも容易に入手できるものであるから、動作電
圧範囲は従来例に比較して大きくなる。
前述の各実施例に於いて、電流Iに比例してエ
ミツタ電流ieが変化するとき(ΔI/I=Δie/ie)、
ダイオードDの順方向電圧VDの変化分ΔVDで決
まる電流iFの変化分ΔiFが、ΔiF<Δie≒ΔiCとなる
為、電流Iの変化分ΔIが大となる程、ダイオー
ドDFの順方向電圧VFの変化分ΔVFとトランジス
タのベース・エミツタ間電圧VBEの変化分ΔVBE
はΔVF<ΔVBEの関係となるから、或る電流I0
(VF−VBE)=0となるように抵抗RFを決定して
も、(I−I0)が大である程誤差分(VF−VBE
は大きくなり、検出誤差が生じる場合がある。
第5図は前述の各実施例に於ける電流Iの変化
分ΔIによる検出誤差を更に小さくする為の実施
例の回路を示し、第2図に示す実施例に対してト
ランジスタQ4及び抵抗RBを追加したものであ
る。このトランジスタQ4のベース・エミツタ間
電圧をVBE4とし、ベース電流をiとすると、抵抗
Rに流れる電流Iとの関係は、 I・R+VD=i・RB+VBE4 ……(6) となる。従つて電流Iの増加によりベース電流i
も増加し、コレクタ電流は(iF+iB)で、iF≫iB
あるから(iF+iB)≒iFとなり、この電流iFも増加
する。トランジスタQ4のエミツタ接地電流増幅
率をhとすると、 iF=h・i=h/RB・(I・R+VD−VBE4) ……(7) となる。この(7)式に於いて、(VD−VBE4)=0で
あるならば、ΔiF/iF=ΔI/Iとなることを示す。
実際には、大電流領域に於けるダイオードDに
流れる電流IDの変化分ΔIDに対する順方向電圧VD
の変化分ΔVDと、小電流領域に於けるベース電流
iの変化分Δiに対するベース・エミツタ間電圧
VBE4の変化分ΔVBE4とは異なる為、厳密にはVD
VBE4且つΔVD=ΔVBE4にはならない場合がある。
しかし、電流Iが100mA以上では、抵抗RBによ
るベース電流iの調整によりI・R>(VD
VBE4)≧0とすることができ、電流Iが大きくな
るに従つて(VD−VBE4)/I・R→0となるか
ら、検出精度は広範囲に亘り向上することにな
る。なおトランジスタQ4自身のコレクタ抵抗が
大きいので、抵抗RFは省略することも可能であ
る。
第6図は第4図に示す実施例にトランジスタQ
5と抵抗RBとを追加した実施例の回路を示し、
前述の実施例と同様に、トランジスタQ5によ
り、ΔiF/iF≒ΔI/Iとなるように電流iFを制御
し、抵抗RBにより誤差分の(VD−VBE5)を調整
するものである。なおVBE5はトランジスタQ5の
ベース・エミツタ間電圧である。又第5図及び第
6図に示す実施例に於いて、第3図に示す実施例
と同様に、トランジスタQ1,Q3とダイオード
DFとをペア・トランジスタで構成することもで
きる。
第7図及び第8図は、第2図及び第5図に示す
実施例の誤差分と検出誤差との曲線図であり、
Re=RC=1KΩ、R=1.5Ω、RB=170KΩ、第2
図に於いてRF=470Ω、第5図に於いてRF=100
Ωとした場合についてのものである。なお第1図
に示す従来例に於いては、抵抗R1〜R4の精度、
検出点電位の変化、演算増幅器OPAのオフセツ
ト電圧にする誤差分が、電流Iとは無関係に生
じ、例えばR2/R1=2、R4/R2=1.005、R3
R1=0.995、e1=10(v)、オフセツト電圧=3m
Vとすると、誤差分は約75mVとなる。このよう
な点を考慮すれば、本発明の実施例では誤差分も
少なくなり、検出誤差も第2図に示す実施例では
4%以下、第5図に示す実施例では2%以下とな
る。
以上説明したように、本発明は、電流検出用抵
抗Rと直列に検出電流Iに対して順回路に接続し
た第1のダイオードDと、電流検出用抵抗Rの両
端を、エミツタ抵抗Reを介してエミツタと、第
2のダイオードDFを介してベースとにそれぞれ
接続し、検出電圧e0を取出すコレクタ抵抗RC
コレクタに接続したトランジスタQ1,Q3と、
このトランジスタQ1,Q3のベース・エミツタ
間電圧VBEと第2のダイオードDFの順方向電圧VF
とを等しくする為の抵抗RFとを備えているもの
で、抵抗を高精度で選定することなく誤差分を零
とし、且つ増幅誤差も電流増幅率hFEの大きいト
ランジスタを用いることにより小さくできるの
で、高精度で直流電流を検出することができ、又
耐圧の大きいトランジスタも容易に入手できるこ
とから動作電圧範囲も大きくすることができる。
更に消費電力も小さいので例えば混成集積回路化
も可能である。
又、第1のトランジスタQ1,Q3に対して、
第2のトランジスタQ4,Q5を設け、第1のダ
イオードDの順方向電圧VDと第2のトランジス
タQ4,Q5のベース・エミツタ間電圧とが等し
くなるように第2のトランジスタQ4,Q5のベ
ース電流を選定したことにより、検出電流Iの広
範囲の変化に対しても、検出誤差を著しく小さく
することができ、例えば100mA以上の電流Iを
高精度で検出することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流電流検出回路、第2図乃至
第6図はそれぞれ本発明の異なる実施例の回路、
第7図及び第8図は第2図及び第5図の本発明の
実施例についての誤差分及び検出誤差の特性曲線
図である。 Q1〜Q5はトランジスタ、R,RF,Re,RC
RBは抵抗、D,DFはダイオードである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電流検出用抵抗と直列に検出電流に対して順
    方向に接続した第1のダイオード、前記電流検出
    用抵抗の両端を、エミツタ抵抗を介してエミツタ
    と、第2のダイオードを介してベースとにそれぞ
    れ接続し、且つ検出電圧を取出すコレクタ抵抗を
    コレクタに接続したトランジスタ、該トランジス
    タのベース・エミツタ間電圧と、前記第2のダイ
    オードの順方向電圧とを等しくする為の抵抗とを
    備えたことを特徴とする直流電流検出回路。 2 電流検出用抵抗と直列に検出電流に対して順
    方向に接続した第1のダイオード、前記電流検出
    用抵抗の両端を、エミツタ抵抗を介してエミツタ
    と、第2のダイオードを介してベースとにそれぞ
    れ接続し、且つ検出電圧を取出すコレクタ抵抗を
    コレクタに接続した第1のトランジスタ、該第1
    のトランジスタのベース・エミツタ間電圧と前記
    第2のダイオードの順方向電圧とを等しくする為
    の抵抗、該抵抗と直列に接続され前記第1のダイ
    オードの順方向電圧とベース・エミツタ間電圧と
    が等しくなるようにベース電流を選定した第2の
    トランジスタとを備えたことを特徴とする直流電
    流検出回路。
JP56110275A 1981-07-15 1981-07-15 直流電流検出回路 Granted JPS5811870A (ja)

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JP56110275A JPS5811870A (ja) 1981-07-15 1981-07-15 直流電流検出回路
US06/398,383 US4513245A (en) 1981-07-15 1982-07-14 DC current detector

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Publication Number Publication Date
JPS5811870A JPS5811870A (ja) 1983-01-22
JPH0121912B2 true JPH0121912B2 (ja) 1989-04-24

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ID=14531551

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JPS5811870A (ja) 1983-01-22
US4513245A (en) 1985-04-23

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