JPH02218204A - オペアンプ用レベル拡大回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオペアンプ用レベル拡大回路に係り、特に、単
一電源の電力により作動するオペアンプの出力レヘルを
拡大するに好適なオペアンプ用レベル拡大回路に関する
。

〔従来の技術〕

オペアンプ（演算増幅器）は各種電子回路などに用いら
れている。

単一電源用のオペアンプの特性のうち出力吸込み電流と
出力電圧の特性は第３図および第４図に示されるものが
知られている。

また、単一電源用オペアンプの回路構成としては第５図
に示されるものが知られており、オペアンプ５０の出力
レヘルは略ＧＮＤレヘル（０ポルト）から動作できるよ
うになっている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、オペアンプ５０を電源電圧５■で動作さ
せた場合、オペアンプ５０の出力しヘルがおよそ゛電源
電圧−１，５Ｖ’”を越えると飽和し、出力レベルを拡
大することができないという不具合がある。

また、出力レベルがＯＶ近くから動作できるオペアンプ
の場合でも、オペアンプの出力側に唆込み電流が生じる
とオペアンプの出力レベルが約０．７Ｖ以下にならず、
オペアンプを０■から動作できなくなる場合がある。

そこで、第６図に示されるように、オペアンプ５０の出
力側を抵抗ＲＥを介して負電源ＶＥＨに接続したり、第
７図に示されるように、オペアンプ５０の出力側にＦＥ
Ｔ５１を接続したり、また、さらに第８図に示されるよ
うに、オペアンプ５０の出力側にＮＰＮデュアルトラン
ジスタ５２．５３を接続したものが提案されている。

しかし、これらいずれの回路においても、オペアンプ５
０の出力レベルが高いときでもオペアンプ５０の出力側
の電流がオペアンプ５０によって吸収されるため、オペ
アンプ５０の出力レベルの上限が低下するという不具合
がある。

本発明の第１の目的は、出力レベルの下限に影響を与え
ることなく出力レベルの上限を拡大することができるオ
ペアンプ用レベル拡大回路を提供することにある。

本発明の第２の目的は、出力レベルの上限に影響を与え
ることなく出力レベルの下限を拡大することができるオ
ペアンプ用レベル拡大回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記第１の目的を達成するために、本発明は単一電源か
らの電力により作動するオペアンプの出力電圧と前記単
一電源の電圧を分圧した設定電圧とを比較し、前記出力
電圧が設定電圧を越えたときに比較信号を出力するコン
パレータと、前記比較信号を受けて、前記単一電源から
一定の電流を取り込み、この電流をオペアンプの出力側
へ供給する定電流供給手段とを有するオペアンプ用レベ
ル拡大回路を構成したものである。

また、前記第２の目的を達成するために本発明は、単一
電源からの電力により作動するオペアンプの出力電圧と
前記単一電源の電圧を分圧した設定電圧とを比較し、前
記出力電圧が設定電圧以下になったときに比較信号の出
力を停止するコンパレータと、前記比較信号の出力が停
止されたときにオペアンプ出力側の電流を吸収する電流
吸収手段とを有するオペアンプ用レベル拡大回路を構成
したものである。

〔作用〕

オペアンプの出力電圧がコンパレータの設定電圧を越え
るとコンパレータから比較信号が出力される。

これにより定電流供給手段からオペアンプの出力側へ電
流が供給され、オペアンプの飽和が抑制され、オペアン
プのレベルの拡大が図れる。

また、オペアンプの出力レベルがコンパレータの設定電
圧以下になったときには、コンパレータから比較信号の
出力が停止される。

これにより電力吸収手段がオペアンプ出力側の電流を吸
収する。

このためオペアンプの出力側に吸込み電流が生じても、
この吸込み電流が電流吸収手段によって吸収され、オペ
アンプの出力レベルの下限を拡大することが可能となる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、オペアンプＡには、単一電源ｖｃｃか
ら電力が供給されており、オペアンプＡの一入力端子（
反転入力端子）には抵抗Ｒを介して信号源Ｅからの信号
が供給され、十入力端子（非反転入力端子）には抵抗Ｒ
３を介して１／２Ｖｃｃの電圧が印加されている。

また、オペアンプＡの一入力端子と出力端子間には帰還
抵抗Ｒ２が接続されている。

オペアンプＡの出力側にはコンパレータＣとトランジス
タＴ、とが設けられており、コンパレータＣ７の一入力
端子とトランジスタＴ＋のコレクタとがそれぞれオペア
ンプＡの出力側に接続されている。

コンパレータＣ１の入力端子には、電源ＶＣＣを抵抗Ｒ
４Ｒ，で分圧した電圧が設定電圧として印加されており
、十入力端子と出力端子間には帰還抵抗Ｒ６が接続され
、コンパレータＣＩの出力は抵抗Ｒ７Ｒｓを介して電源
ＶＣＣに接続されている。

トランジスタＴ、のベースは抵抗Ｒ７とＲ８との接続点
に接続され、エミッタが抵抗Ｒ９を介して電源ＶＣＣに
接続され、コレクタが負荷抵抗Ｒ１，に接続されている
。

コンパレータＣ１は、抵抗Ｒ４とＲ６により分圧された
設定電圧とオペアンプＡの出力レベルを比較し、オペア
ンプＡの出力レベルが設定電圧を越えたときにオンにな
り、比較信号を出力するようになっている。

トランジスタＴ、　は、コンパレータＣ７がオンになっ
たときのＩＩ　ｖ　ｃｏ−ベース電圧”がペースエミッ
タ間電圧■、より大きくなるように設定されている。

そして、コンパレータＣＩがオンになると、抵抗Ｒ７の
両端に（■ｃＣ−ベース電圧）　　ＶＩＥの電圧が印加
され、トランジスタＴＩがオンになる。

トランジスタＴ１がオンになると電源■Ｃｃから一定電
流がトランジスタＴ、に供給される。

この電流はコレクタを吐出口としてオペアンプＡの出力
側に供給される。

すなわち、トランジスタＴ、　は定電流供給手段として
機能することになる。

一方、コンパレータＣ７がオフのときにはトランジスタ
Ｔ、のベース電圧は■。よりも小さいため、トランジス
タＴ、はオフの状態に維持される。

このように、本実施例によれば、オペアンプＡの出力電
圧がコンパレータＣＩの設定電圧を越えたときにのみト
ランジスタＴ、がオンとなり、オペアンプＡの出力側に
トランジスタＴ。

から一定電流が供給されるため、オペアンプＡの出力レ
ベルが高くなったときにもオペアンプＡが飽和するのが
抑制され、オペアンプＡの出力レベルの下限に影響を与
えることなく出力レベルの上限を拡大することができる
。

第２図には本発明の他の実施例の構成が示されている。

第２図において、オペアンプＡの一入力端子と出力端子
間には帰還抵抗Ｒ，が接続されており、オペアンプＡの
出力側にはコンパレータＣ２とＮＰＮデュアルトランジ
スタＴ　ｚ　　Ｔ　ｚが設けられている。

コンパレータＣ２には電源■。、からの電力が供給され
ており、コンパレータＣ２の一入力端子には電源Ｖ　Ｃ
Ｃを抵抗Ｒ，Ｒ，によって分圧した電圧が設定電圧とし
て供給されている。

さらにコンパレータＣ２の十入力端子は、抵抗Ｒ３を介
してオペアンプＡの出力側に接続され、帰還抵抗Ｒ４を
介してコンパレータＣ２の出力側に接続されている。

さらに、コンパレータＣ２の出力側はトランジスタＴ、
　　Ｔ３のベースにそれぞれ接続されている。

トランジスタＴｚ　　Ｔ３は電流設定用の抵抗Ｒ，を介
して電源Ｖ　ｃｃに接続されており、トランジスタＴ２
のベースコレツク間が接続され、トランジスタＴ　２　
　Ｔ　３のエミッタが共に接地され、トランジスタＴ３
のコレクタがオペアンプへの出力側に接続されている。

すなわち、トランジスタＴ　２　　Ｔ　３　は抵抗ＲＩ
ｌにより設定された電流を流すミラー回路として構成さ
れている。

コンパレータＣ２はオペアンプＡの出力電圧と設定電圧
とを比較して、オペアンプへの出力電圧が設定電圧以下
になったときにはオンとなり、比較信号の出力を停止す
るようになっている。

そして、コンパレータＣ２がオフになるとトランジスタ
Ｔ　２　　Ｔ　３　によるミラー回路がオンとなり、オ
ペアンプＡの出力側に生じる吸込み電流がトランジスタ
Ｔ３のコレクタ側からミラー回路に吸収される。

このため、オペアンプＡの出力側に吸込み電流が生じて
も、この吸込み電流がミラー回路によって吸収されるた
め、オペアンプＡの出力レベルをＧＮＤレヘレベ０■）
近くまで拡大することができる。

また、オペアンプＡの出力レベルがコンパレータＣ２の
設定電圧を越えたときにはコンパレータＣ２がオンにな
ってミラー回路がオフとなるため、オペアンプＡの出力
レベルの上限に影響を与えることはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、出力レベルの下
限に影響を与えることなく出力レベルの上限を拡大する
ことができるとともに出力レベルの上限に影響を与える
ことなく下限レベルを拡大することができるため、オペ
アンプの電源利用率の向上が図れるとともに、オペアン
プの出力側に接続される回路の信号処理精度の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は本発明の
他の実施例を示す構成図、第３回および第４図は単一電
源用のオペアンプの特性図、第５図はオペアンプの基本
構成図、第６図〜第８図はそれぞれオペアンプの従来例
の構成図である。 Ａ・・・・・・オペアンプ Ｃ，Ｃ２・・・・・・コンパレータ Ｔ　ＩＴ　ｚ　　Ｔ　３　・・・・・・トランジスタ（
△）ＯＡ円１偵狸 （△）０△も１≠１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）単一電源からの電力により作動するオペアンプの
   出力電圧と前記単一電源の電圧を分圧した設定電圧とを
   比較し、前記出力電圧が設定電圧を越えたときに比較信
   号を出力するコンパレータと、前記比較信号を受けて、
   前記単一電源から一定の電流を取り込み、この電流をオ
   ペアンプの出力側へ供給する定電流供給手段とを有する
   オペアンプ用レベル拡大回路。
2. （２）単一電源からの電力により作動するオペアンプの
   出力電圧と前記単一電源の電圧を分圧した設定電圧とを
   比較し、前記出力電圧が設定電圧以下になったときに比
   較信号の出力を停止するコンパレータと、前記比較信号
   の出力が停止されたときにオペアンプ出力側の電流を吸
   収する電流吸収手段とを有するオペアンプ用レベル拡大
   回路。