JPH0224390B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0224390B2
JPH0224390B2 JP5605383A JP5605383A JPH0224390B2 JP H0224390 B2 JPH0224390 B2 JP H0224390B2 JP 5605383 A JP5605383 A JP 5605383A JP 5605383 A JP5605383 A JP 5605383A JP H0224390 B2 JPH0224390 B2 JP H0224390B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
optical coupling
control
coupling element
current source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5605383A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59181680A (ja
Inventor
Katsumi Nagano
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP58056053A priority Critical patent/JPS59181680A/ja
Priority to US06/592,808 priority patent/US4652764A/en
Priority to DE3448087A priority patent/DE3448087C2/de
Priority to DE19843411303 priority patent/DE3411303A1/de
Publication of JPS59181680A publication Critical patent/JPS59181680A/ja
Priority to US07/000,900 priority patent/US4752693A/en
Publication of JPH0224390B2 publication Critical patent/JPH0224390B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H03K17/795Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H04B10/802Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections for isolation, e.g. using optocouplers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電流源回路に係り、特に電光変換素子
と光電変換素子との対からなる光電相互変換複合
素子を使用して制御系から電気的に絶縁された電
流源回路に関する。
〔発明の技術的背景〕 光電相互間の変換を行なう複合素子は、フオト
カプラ、オプテイカルカプラなどと称されている
が、これらの複合素子(以下総括的な名称として
光結合素子と言う)は基本的には電流・電流変換
素子であり、制御系から電気的に絶縁された電流
源回路の使用に適している。上記光結合素子の等
価回路は第1図Aあるいは第1図Bに示すような
ものであり、発光ダイオード1に流れる電流IF
光に変換(電光変換)し、それをフオトダイオー
ド2で検出し、トランジスタ3で増幅して出力電
流ICを得る(光電変換)、または光をフオトトラ
ンジスタ4で検出して電流ICに変換する。なお、
上記光結合素子として最近はレーザー光を用いる
ものがある。光結合素子の電流伝達特性を示すも
のとして次式が知られている。
IC=K(IF/IF′)n ………(1) 但し、IC′、IFは前述した出力電流および入力電
流、Kは比例係数、IF′は上記比例係数を測定し
たときの入力電流(基準入力電流)、指数nは対
数によるIF−IC特性の傾きである。
ここで、光結合素子単体の市販品のうち3例に
ついて、その入力出力電流特性(IF−IC特性)を
第2図A乃至第2図Cに示す。これらの特性から
分るように、指数nは一定とはならず、小電流領
域(IF<5mA)でnが約2となり、大電流領域
(IF>10mA)ではnが約1となる。換言すれば、
光結合素子の電流伝達比は、小電流領域では非直
線、大電流領域では直線となり、全体として非直
線になる。
〔背景技術の問題点〕
したがつて、従来の光結合素子は、リニア回路
に使用する場合には上記電流伝達比の非直線性が
問題になる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
入力電流と出力電流とが直線的に比例する電流源
回路を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明の電流源回路は、制御用光結合素
子の光電変換素子に流れる電流が入力電流源から
の入力電流の全部または一部に等しくなるように
上記光結合素子の電光変換素子に流れる電流を制
御し、上記制御用光結合素子の電光変換素子に流
れる電流に比例した電流を出力用光結合素子の電
光変換素子に流すように上記光結合素子相互を接
続することを特徴とするものである。
これによつて、出力電流は入力電流に直線的に
比例するようになり、入出力間が電気的に分離さ
れたリニア回路の実現が可能になる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
第3図において、Q1は電流制御用のNPN形ト
ランジスタであり、そのコレクタは第1電位端
(たとえば+VC電位)に接続されている。PC1
第1の光結合素子、PC2は第2の光結合素子であ
り、それぞれの入力側の発光ダイオード1が直列
に接続されている。これらの発光ダイオード1
は、前記トランジスタQ1のエミツタと第2電位
端(−VE電位)との間に過電流保護用の抵抗R
を直列に介して接続されている。また、前記+
VC電位端と前記制御用トランジスタQ1のベース
との間に入力電流源Iioが接続され、上記ベースと
−VE電位端との間に前記第1の光結合素子PC1
出力側のトランジスタ3が接続されている。そし
て、前記第2の光結合素子PC2の出力側のトラン
ジスタ3から出力電流IOUTが取り出されるように
なつている。
上記電流源回路においては、入力電流源Iio、制
御用トランジスタQ1および第1の光結合素子PC1
は、電流値を決める制御系を形成しており、この
制御系において制御用トランジスタQ1および第
1の光結合素子PC1からなる帰還ループは第1の
光結合素子PC1のトランジスタ3のコレクタ電流
IC1が入力電流源Iioからの入力電流Iioに等しくな
るように制御する。第2の光結合素子PC2の入力
電流IF2は上記第1の光結合素子PC1の入力電流
IF1と同じ電流であるから、これらの第1、第2
の光結合素子PC1,PC2の特性が一致していれば、
第2の光結合素子PC2のコレクタ電流IC2つまり出
力電流IOUTは入力電流源Iioからの入力電流Iioに一
致する。
次に、上記電流源回路の動作について定量的に
説明する。ある基準入力電流IF′において、第1、
第2の光結合素子PC1,PC2の電流伝達特性をそ
れぞれ測定した場合の比例係数をK1、K2、指数
をn1、n2とすれば、第1、第2の光結合素子
PC1,PC2の電流伝達特性はそれぞれ次式で示さ
れる。
IC1=K1(IF1/IF′)n1 ………(2) IC2=K2(IF2/IF′)n2 ………(3) IF1=IF2であるので、上式(2)、(3)から IC2=K2(IC1/K1n2/n1 ………(4) が成立する。制御用トランジタQ1のベース電流
が無視できるものとすると、 Iio=IC1 IOUT=IC2 であるので、前式(4)から次式が求まる。
IOUT=K2(Iio/K1n2/n1 ………(5) ここで、第1、第2の光結合素子PC1,PC2
特性が一致していれば、 n2/n1=1、K1=K2 であるので、 IOUT=Iio ………(6) となり、出力電流IOUTは入力電流Iioに一致する。
次に、前式(5)で示される入出力特性について誤
差解析を行なう。指数の比は n2/n1=1+n2−n1/n1≒1+Δn Δn=n2−n1/n1≪1 である。出力電流IOUTの近似式は となる。上式(7)における指数が lnIio/K1・Δn≪1 と仮定すれば、 が成立する。結局、出力電流は上式(8)を前式(7)に
代入して IOUT≒K2/K1Iio(1+ΔnlnIio/K1) ………(9) となる。ここで、比例係数が K2/K1=1+K2−K1/K1≒1+Δk Δk=K2−K1/K1≪1 であるので、 IOUT≒(1+Δk)(1+ΔnlnIio/K1)Iio………(1
0) となる。一方、電流の伝達比Γは Γ=IOUT/Iio (1+Δk)(1+ΔnlnIio/K1) 1+ΔkΔnlnIio/K1 ………(11) の如く求まる。上式(11)から入力電流Iioが小さくな
るほど電流伝達比Γは1から負方向への誤差分が
増大することが分る。即ち、上式(11)において、 Δk=Δn=0.1 K1=1 として、 Iio=10-1A、10-2A、10-3A、10-4A における電流伝達比の誤差分ΔΓをそれぞれ計算
すると ΔΓ =−2.3%、−4.6%、−6.9%、−9.2% となり、換言すれば出力電流IOUTの誤差分も増大
する。
第4図は、第3図の電流源回路による効果を実
測するための実験回路を示しており、制御用トラ
ンジスタQ1として2SC372、第1、第2の光結合
素子PC1、PC2としてTLP504A、抵抗Rとして50
Ω、+VC電位端と−VE電位端との間に10Vの第1
電源VCC1を接続し、第2の光結合素子PC2の出力
側のトランジスタ4には電流計Aを直列に介して
10Vの第2電源VCC2を接続している。この回路に
おいて、入力電流Iioを0.1mAから50mAまで変
化させた場合の電流特性の実測値を第5図に実線
で示し、Γ=1のときの理想特性を点線で示し
た。このグラフから、0.1mA〜50mAの全範囲
で良い直線性が得られていることが分る。つま
り、前述した光結合素子単体の特性で生じている
小電流領域での傾きの変化が、上記回路では十分
に補正されている。また、前式(11)で予測されたよ
うに、入力電流Iioが小さくなるほど出力電流IOUT
の誤差が増大する点についても実測結果も同様の
傾向を示している。
なお、上記実施例は、2個の光結合素子PC1
PC2の一次側同志を直列接続して入力電流Iioにほ
ぼ1対1で比例した出力電流IOUTを得ているが、
これに限らず本発明は種々の変形実施が可能であ
る。即ち、第6図に示す電流源回路は、第1、第
2の光結合素子PC1,PC2の発光ダイオード1同
志をそれぞれ保護抵抗R1,R2を介して並列接続
したものであり、第6図中前記第3図と同一部分
には同一符号を付している。上記2個の発光ダイ
オードPC1,PC2の順方向電圧降下VF1、VF2がそ
れぞれ等しいものとすれば、 IF2/IF1=R1/R2 ………(12) となる。ここで、R1,R2は抵抗R1,R2の抵抗値
であり、 R1=R2 ………(13) とすれば IF1=IF2 ………(14) となり、前述した直列型の第3図の回路における
と同様な動作が行なわれる。そして、前式(2)、(3)
で示した電流伝達特性の指数が n1=n2=1 の領域で上記並列型の第6図の回路を動作させれ
ば、前式(12)で示されるIF2/IF1の比、つまり抵抗
比R1/R2で入力電流Iioと出力電流IOUTとの比を決
めることができる。
第7図に示す電流源回路は、特性の等しい3個
以上の光結合素子PC1,PC2,…PCmの入力側同
志を直列接続し、第2乃至第mの光結合素子
PC2,…PCmの各出力側から出力電流IOUT2
IOUTnを取り出すようにしており、第3図中と同
一部分には同一符号を示している。上記各出力電
流IOUTi(i=2〜m)は前式(4)と同様に IOUTi=Ki(Iio/K1ni/n 1 ………(15) となり、それぞれ(K1、n1)と(Ki、ni)とのパ
ラメータの比で決まる。
第8図の電流源回路は、任意の電流伝達比を得
るように、それぞれの特性が等しいk個の光結合
素子PC1〜PCkとl個の光結合素子PC1′〜PCl′と
の各入力側を直列に接続し、k個の光結合素子
PC1〜PCkの各出力側を並列接続して制御用トラ
ンジスタQのベースと−VE電位端との間に接続
し、l個の光結合素子PC1′〜PCl′の各出力側を
並列接続して出力電流IOUTを取り出すようにした
ものである。したがつて、各光結合素子PC1
PCk,PC1′〜PCl′の出力側のコレクタ電流ICはそ
れぞれ等しく、入力電流Iio、出力電流IOUTとの間
の関係は次式で示される。
Iio=kIC ………(16) IOUT=lIC ………(17) また、電流伝達比は Γ=IOUT/Iio=l/k ………(18) となり、光結合素子の制御系使用個数kと出力系
使用個数lとの組み合わせで決まり、この組み合
わせにより任意の電流伝達比を実現できる。
第9図に示す電流源回路は、電流制御用トラン
ジスタQ1のベースに出力端が接続された演算増
幅器5が具備された点が、第3図に示された電流
源回路と異なる点である。そして、増幅器5の反
転入力端(−)は接地されており、非反転端
(+)は入力電流源Iioに接続されている。
かかる構成においては、演算増幅器5の非反転
入力端(+)の電位が接地電位になるように動作
する。また、電流源Iioとして抵抗(例えば抵抗値
RSを用いた場合には電流源Iioの電流値はVCC
RS)で定まることになり、その制御は容易にな
る。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の電流源回路によれば、
入力制御系と出力系との間を絶縁して入力電流に
直線的に比例し、所望の電流伝達比を有する出力
電流を得ることができるので、入出力間が電気的
に分離された各種のリニア回路を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図Aおよび第1図Bは光結合素子の等価回
路図、第2図A乃至第2図Cはそれぞれ光結合素
子の入出力電流特性を示す図、第3図は本発明の
電流源回路の一実施例を示す回路図、第4図は第
3図の回路による特性を確認するために供した実
験回路の回路図、第5図は第4図の回路による特
性の実測データを示す図、第6図乃至第9図はそ
れぞれ本発明の他の実施例を示す回路図である。 Iio……入力電流源、PC1,PC2…PCn,PCk
PCl……光結合素子、1……発光ダイオード、3
……トランジスタ、4……フオトトランジスタ、
Q……電流制御用トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入力電流源と、制御用光結合素子と、出力用
    光結合素子と、前記制御用光結合素子の光電変換
    素子に流れる電流が前記入力電流源からの入力電
    流Iioの全部または一部に等しくなるように前記制
    御用光結合素子及び出力用光結合素子の電光変換
    素子に流れる電流を制御する電流制御回路とを具
    備し、前記両光結合素子の電光変換素子と光電変
    換素子の電流の伝達関数を比例関係とし、出力用
    光結合素子の光変換素子から前記入力電流Iioに比
    例する出力電流IOUTを得る構成としたことを特徴
    とする電流源回路。 2 前記制御用光結合素子は1個であり、前記出
    力用光結合素子は1個乃至複数個であり、前記電
    流制御回路は前記入力電流源と制御用光結合素子
    の光電変換素子との接続点に電流制御用トランジ
    スタのベースを接続し、このトランジスタのエミ
    ツタ電流の全部を上記制御用光結合素子の電光変
    換素子に供給するものであり、前記接続回路は上
    記制御用光結合素子の電光変換素子に直列に前記
    出力用光結合素子の電光変換素子を接続すること
    を特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の電
    流源回路。 3 前記制御用光結合素子および出力用光結合素
    子はそれぞれ1個であり、前記電流制御回路は前
    記入力電流源と制御用光結合素子の光電変換素子
    との接続点に電流制御用トランジスタのベースを
    接続し、このトランジスタのエミツタ電流の一部
    を上記制御用光結合素子の光電変換素子に供給す
    るものであり、前記接続回路は上記制御用光結合
    素子の電光変換素子に並列に前記出力用光結合素
    子の電光変換素子を接続することを特徴とする前
    記特許請求の範囲第1項記載の電流源回路。 4 前記制御用光結合素子および出力用光結合素
    子はそれぞれ複数個であり、前記電流制御回路は
    前記複数の制御用光結合素子の光電変換素子それ
    ぞれを並列接続し、この複数の光電変換素子と前
    記入力電流源との接続点に電流制御用トランジス
    タのベースを接続し、このトランジスタのエミツ
    タ電流の全部を上記複数の制御用光結合素子の電
    光変換素子に直列に供給するものであり、前記接
    続回路は上記複数の制御用光結合素子の電光変換
    素子に直列に前記複数の出力用光結合素子の電光
    変換素子を接続することを特徴とする前記特許請
    求の範囲第1項記載の電流源回路。
JP58056053A 1983-03-31 1983-03-31 電流源回路 Granted JPS59181680A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58056053A JPS59181680A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 電流源回路
US06/592,808 US4652764A (en) 1983-03-31 1984-03-23 Current source circuit with a photo coupler
DE3448087A DE3448087C2 (ja) 1983-03-31 1984-03-27
DE19843411303 DE3411303A1 (de) 1983-03-31 1984-03-27 Schaltung mit photoelektronischem koppler oder optokoppler
US07/000,900 US4752693A (en) 1983-03-31 1987-01-06 Circuit with a photo coupler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58056053A JPS59181680A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 電流源回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59181680A JPS59181680A (ja) 1984-10-16
JPH0224390B2 true JPH0224390B2 (ja) 1990-05-29

Family

ID=13016336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58056053A Granted JPS59181680A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 電流源回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59181680A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0648886Y2 (ja) * 1988-08-19 1994-12-12 株式会社日本アレフ フォトインタラプタ
US5106644A (en) * 1990-05-25 1992-04-21 Procter & Gamble Company Food products containing reduced calorie, fiber containing fat substitute
US5215757A (en) * 1991-03-22 1993-06-01 The Procter & Gamble Company Encapsulated materials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4984571A (ja) * 1972-12-19 1974-08-14
JPS52141585A (en) * 1976-05-20 1977-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Variable resistor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4984571A (ja) * 1972-12-19 1974-08-14
JPS52141585A (en) * 1976-05-20 1977-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Variable resistor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59181680A (ja) 1984-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4032843A (en) Compensated signal isolator
US3772514A (en) Isolation amplifier
US4268759A (en) Signal-processing circuitry with intrinsic temperature insensitivity
JPS6144360B2 (ja)
EP0173387B1 (en) Opto-electrical signal converter
JPH0224390B2 (ja)
JPH0257740B2 (ja)
JPH0315859B2 (ja)
JP2000187047A (ja) 受動入力を備えガルヴァ―ニ電気絶縁された特に高電圧のための直流メ―タ
JPH0257739B2 (ja)
JPS6115632Y2 (ja)
JPS639167B2 (ja)
SU596975A1 (ru) Оптоэлектронное вычислительное устройство
SU1012287A1 (ru) Оптоэлектронный умножитель
SU1089595A1 (ru) Селектор минимального сигнала
JPS6219974Y2 (ja)
JPH044227Y2 (ja)
SU1599810A1 (ru) Преобразователь разности сопротивлений в напр жение
JPS61237534A (ja) 光受信回路
SU375756A1 (ru) Составной эмиттерный повторитель
SU1555782A1 (ru) Преобразователь посто нного напр жени в посто нное
JPS60103809A (ja) 変換回路
JPH04111516A (ja) 入出力絶縁型アナログ信号伝達器
SU444073A1 (ru) Датчик неэлектрической величины, например, температуры с токовым выходом
SU830415A1 (ru) Устройство дл умножени