JPH0230047B2 - KIKANZOFUKUKAIRO - Google Patents

KIKANZOFUKUKAIRO

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JPH0230047B2
JPH0230047B2 JP14740679A JP14740679A JPH0230047B2 JP H0230047 B2 JPH0230047 B2 JP H0230047B2 JP 14740679 A JP14740679 A JP 14740679A JP 14740679 A JP14740679 A JP 14740679A JP H0230047 B2 JPH0230047 B2 JP H0230047B2
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transistor
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Atsushi Kishi
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は帰還増幅回路、特に負荷へ供給する電
圧、電流等を一定に制御する制御装置の電源電圧
特性改善に好適な補償回路を含み、集積回路への
適用にきわめて有効な帰還増幅回路に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention includes a feedback amplifier circuit, particularly a compensation circuit suitable for improving the power supply voltage characteristics of a control device that controls the voltage, current, etc. supplied to a load at a constant level, and is extremely suitable for application to integrated circuits. This invention relates to an effective feedback amplifier circuit.

帰還増幅回路は負荷駆動信号を負帰還信号とし
て受け、負荷に定電圧を印加したり定電流を流し
たりする場合に用いられているが、電源電圧の変
動に対しその出力が変化する不都合があつた。
A feedback amplifier circuit receives a load drive signal as a negative feedback signal and is used to apply a constant voltage or flow a constant current to the load, but it has the disadvantage that its output changes with fluctuations in the power supply voltage. Ta.

その原因の一つとして、帰還増幅回路を構成す
る素子の特性、特にトランジスタのアーリー効果
の影響が考えられる。このアーリー効果とは、ベ
ースバイアスが一定にもかかわらず、トランジス
タのエミツタ電位に対するコレクタ電位が変動す
るとその変動に応じて流れる電流値が変化するこ
とである。従つて、帰還増幅回路にある電流源を
トランジスタで構成すると、電流電圧の変動によ
つて流れる電流がかわり、回路の動作電流が変化
して定電圧が得られなかつた。よつて本発明の目
的は、これらアーリー効果による電源電圧特性の
悪化を改善し、電源電圧が変動しても安定な出力
を供給する帰還増幅回路を提供することにある。
One of the reasons for this is considered to be the characteristics of the elements constituting the feedback amplifier circuit, especially the influence of the Early effect of the transistor. The Early effect is that even though the base bias is constant, when the collector potential relative to the emitter potential of the transistor fluctuates, the value of the flowing current changes in accordance with the fluctuation. Therefore, when the current source in the feedback amplifier circuit is constructed from a transistor, the current flowing changes depending on the fluctuation of the current and voltage, and the operating current of the circuit changes, making it impossible to obtain a constant voltage. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a feedback amplifier circuit that improves the deterioration of power supply voltage characteristics caused by these Early effects and provides a stable output even when the power supply voltage fluctuates.

本発明は、電流源として用いたトランジスタの
アーリー効果によるコレクタ電流の変動に対し、
該変動分と同じ量であつて逆極性の電流を発生
し、この電流を上記トランジスタに加算して上記
トランジスタのコレクタ電流の変動を相殺するこ
とを特徴とする。
The present invention addresses fluctuations in collector current due to the Early effect of a transistor used as a current source.
The present invention is characterized in that a current of the same amount and opposite polarity as the variation is generated, and this current is added to the transistor to cancel the variation in the collector current of the transistor.

以下、図面を用いて本発明をより詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using the drawings.

第1図は、典型的な従来の帰還増幅回路を備え
た制御回路を示す回路図であり、この制御回路1
00がもつ端子1および端子2は電源電圧供給端
子で、端子3は負荷200を接続する出力端子であ
る。基準電圧発生回路1はその入力および出力端
cおよびd間に一定電圧を発生し、又基準電圧端
eを有している。そしてこの出力端dは比較増幅
器2の一方の入力端子aに接続され、他方の入力
端子bには出力端子3の電圧が印加される。この
比較増幅器2はトランジスタQ1,Q3,Q4および
抵抗R4,R5,R6で構成された差動増幅器である。
比較増巾器2の出力信号は、トランジスタQ5
ダイオードD1および抵抗R7,R8でなる所謂カレ
ントミラーの増巾器4で増巾された後、出力回路
5を駆動する。トランジスタQ2は、そのベース
が基準電圧発生回路1の基準電圧端eへ接続され
ていることにより定電流源3を構成し、増巾器4
のトランジスタQ5の負荷となるトランジスタで
ある。よつて出力回路5を駆動する電流i4は定電
流源3の定電流i3からトランジスタQ5のコレクタ
電流i5を差引いたものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a typical conventional control circuit equipped with a feedback amplifier circuit.
Terminal 1 and terminal 2 of terminal 00 are power supply voltage supply terminals, and terminal 3 is an output terminal to which load 200 is connected. The reference voltage generating circuit 1 generates a constant voltage between its input and output terminals c and d, and also has a reference voltage terminal e. This output terminal d is connected to one input terminal a of the comparison amplifier 2, and the voltage of the output terminal 3 is applied to the other input terminal b. This comparison amplifier 2 is a differential amplifier composed of transistors Q 1 , Q 3 , Q 4 and resistors R 4 , R 5 , R 6 .
The output signal of comparison amplifier 2 is transmitted through transistor Q 5 ,
After being amplified by a so-called current mirror amplifier 4 consisting of a diode D 1 and resistors R 7 and R 8 , the output circuit 5 is driven. The transistor Q2 constitutes a constant current source 3 by having its base connected to the reference voltage terminal e of the reference voltage generating circuit 1, and the amplifier 4
This is the transistor that serves as the load for transistor Q5 . Therefore, the current i 4 driving the output circuit 5 is the constant current i 3 of the constant current source 3 minus the collector current i 5 of the transistor Q 5 .

出力回路5の出力は負荷200に供給されると
同時に、比較増巾器2の入力端子bに加えられ、
基準電圧発生回路1で発生する基準電圧と比較さ
れて、出力に供給される電圧又は電流を一定に制
御している。
The output of the output circuit 5 is supplied to the load 200 and at the same time is applied to the input terminal b of the comparator amplifier 2,
It is compared with a reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 1, and the voltage or current supplied to the output is controlled to be constant.

いま電源電圧Vccが変動して、Vcc′に上昇した
場合、負帰還の作用により負荷200が一定であ
る限り負荷電流iR並びに負荷電圧VRは一定であ
る。負荷電流iRが一定であれば、出力回路5の入
力電流i4も一定である。一方、出力回路ドライブ
用定電流源3で定まる電流i3については、その構
成素子であるトランジスタQ2のコレクタ−エミ
ツタ間電圧は、出力回路5の入力端子が端子2を
基準としてバイアスされている場合、コレクタ電
位はほぼ一定となり、エミツタ電位は電源電圧に
応じて変化するので、電源電圧に依存して大きく
変化する。従つて、アーリー効果の影響を大きく
受けて、電源電圧VccでトランジスタQ2のコレク
タ電流がi3であつた電流が、電源電圧Vcc′でi3
△i3と変化する。すなわち、電源電圧の値がVcc
のとき、トランジスタQ5のコレクタ電流i5は出力
回路5を駆動する駆動電流をi4とすれば、 i5=i3−i4 ………(1) となり、電源電圧がVcc′に変化したとき、負荷
に供給される電気量は一定となるように負帰還ル
ープにより制御されるため、 i5′=i3+△i3−i4 ………(2) となる。よつて、電源電圧の変化で生じる電流
i5′の変化分△i5は △i3=△i5 ………(3) となる。増巾器4が電流増幅度Aの増幅度をもつ
とすれば、トランジスタQ4のコレクタ電流の変
化分△i6は △i6=A・△i5 ………(4) となる。ここで基準電圧発生回路1は、その入、
出力端c,d間に一定電圧を生じるものであり、
よつて電源電圧が変動すると、それに応じて出力
端dの電位も変化する。よつて、トランジスタ
Q1のエミツタ・コレクタ間電圧は常に一定とな
り、トランジスタQ4のコレクタ電流i6は変化しな
い。しかし、定電流源3の電流i3が変化するの
で、電流i6が変化してしまう。このため、比較増
幅器2の抵抗R6でのトランジスタQ2のアーリー
効果の影響による電圧ドロツプの変化分を△Vと
すると、通常R5=R6に設定されるので(3)、(4)よ
り △V=2・A・R6・△i3 ………(5) となる。
If the power supply voltage Vcc fluctuates and rises to Vcc', the load current i R and the load voltage V R will remain constant as long as the load 200 remains constant due to the effect of negative feedback. If the load current i R is constant, the input current i 4 of the output circuit 5 is also constant. On the other hand, regarding the current i 3 determined by the constant current source 3 for driving the output circuit, the voltage between the collector and emitter of the transistor Q 2 that is a component thereof is biased with the input terminal of the output circuit 5 being biased with respect to the terminal 2. In this case, the collector potential is almost constant, and the emitter potential changes depending on the power supply voltage, so it changes greatly depending on the power supply voltage. Therefore, due to the early effect, the collector current of transistor Q 2 which was i 3 at power supply voltage Vcc becomes i 3 + at power supply voltage Vcc'.
Changes to △i 3 . In other words, the value of the power supply voltage is Vcc
At this time, the collector current i 5 of the transistor Q 5 becomes i 5 = i 3 − i 4 (1), where the drive current for driving the output circuit 5 is i 4 , and the power supply voltage changes to Vcc'. When this happens, the amount of electricity supplied to the load is controlled by a negative feedback loop so that it is constant, so i 5 ′=i 3 +△i 3 −i 4 (2). Therefore, the current generated due to a change in the power supply voltage
The change in i 5 △i 5 is △i 3 = △i 5 (3). Assuming that the amplifier 4 has a current amplification degree A, the change Δi 6 in the collector current of the transistor Q 4 becomes Δi 6 =A·Δi 5 (4). Here, the reference voltage generating circuit 1 has its input,
It produces a constant voltage between output terminals c and d,
Therefore, when the power supply voltage fluctuates, the potential at the output terminal d also changes accordingly. By the way, transistor
The emitter-collector voltage of Q 1 is always constant, and the collector current i 6 of transistor Q 4 does not change. However, since the current i 3 of the constant current source 3 changes, the current i 6 changes. Therefore, if the change in voltage drop due to the Early effect of the transistor Q 2 at the resistor R 6 of the comparator amplifier 2 is △V, then normally R 5 = R 6 is set, so (3), (4) From this, △V=2・A・R 6・△i 3 ......(5).

(5)式で2倍されているのは等価的に比較増幅器
2が差動増巾器となつている為であり、つまりト
ランジスタQ4の電流が△i6増加すると、Q3の電流
は△i6減少するからである。
The reason why the equation (5) is doubled is because comparator amplifier 2 is equivalently a differential amplifier. In other words, when the current of transistor Q 4 increases by △i 6 , the current of Q 3 becomes This is because △ i6 decreases.

このように、従来の制御回路100では(5)式の
様に表わされる抵抗6の電圧降下変動分△Vの
為、電源電圧がVccよりVcc′となると端子1と端
子3間電圧V1-3も△V変化した事に相当し、負
荷の端子電圧VRが変わつたり、負荷流入電流iR
変わつたりしてしまつていた。
In this way, in the conventional control circuit 100, since the voltage drop variation of the resistor 6 is ΔV expressed as in equation (5), when the power supply voltage becomes Vcc' from Vcc, the voltage between terminals 1 and 3 becomes V 1- 3 also corresponds to a △V change, which means that the load terminal voltage V R changes and the load inflow current i R changes.

以下、本発明による帰還増幅回路を備えた制御
回路を詳細に説明する。第2図は本発明の一実施
例を示す制御回路の回路図であり、第3,4およ
び6図は本発明の制御回路を用いた応用例を示
し、特に第6図はモーター速度制御用として用い
た一実施例である。第5図に従来の制御回路によ
りモーター速度制御回路を合わせて示す。
Hereinafter, a control circuit equipped with a feedback amplifier circuit according to the present invention will be explained in detail. FIG. 2 is a circuit diagram of a control circuit showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 3, 4, and 6 show application examples using the control circuit of the present invention, and in particular, FIG. 6 is for motor speed control. This is an example used as an example. FIG. 5 also shows a motor speed control circuit using a conventional control circuit.

第2図において、第1図と同一のところは同一
番号および記号を符して、その説明は省略する。
異なるところは、基準電圧発生回路1の基準電圧
端eへベースが接続されたトランジスタQ6,Q7
を設け、それぞれのエミツタ抵抗R10,R15を介
して端子1へ接続する。トランジスタQ6のコレ
クタは、トランジスタQ9、ダイオードD2および
抵抗R11,R12で構成されたカレントミラー回路
8のダイオードD2へ接続され、トランジスタQ9
のコレクタはトランジスタQ5のコレクタへ接続
されている。トランジスタQ7のコレクタはトラ
ンジスタQ8のコレクタ・エミツタ間を介してダ
イオードD3へ接続されている。トランジスタQ8
のベースは基準電圧発生回路1の出力端dへ接続
されている。ダイオードD3はトランジスタQ10
よび抵抗R11,R14と共にカレントミラー回路9
を構成し、トランジスタQ10のコレクタはトラン
ジスタQ6のコレクタに接続されている。
In FIG. 2, the same parts as in FIG. 1 are designated by the same numbers and symbols, and their explanations will be omitted.
The difference is that the transistors Q 6 and Q 7 whose bases are connected to the reference voltage terminal e of the reference voltage generation circuit 1
are provided and connected to terminal 1 via respective emitter resistors R 10 and R 15 . The collector of the transistor Q 6 is connected to the diode D 2 of a current mirror circuit 8 composed of a transistor Q 9 , a diode D 2 and resistors R 11 and R 12 .
The collector of is connected to the collector of transistor Q5 . The collector of transistor Q7 is connected to diode D3 via the collector and emitter of transistor Q8 . Transistor Q 8
The base of is connected to the output terminal d of the reference voltage generating circuit 1. Diode D 3 forms a current mirror circuit 9 together with transistor Q 10 and resistors R 11 and R 14 .
, and the collector of transistor Q 10 is connected to the collector of transistor Q 6 .

かかる本実施例の制御回路100において、ト
ランジスタQ8のベース電位は基準電圧発生回路
1の出力端dの電位で個定されているため、定電
流源7のトランジスタQ7のコレクタ・エミツタ
間電圧は、基準電圧発生回路1の入、出力端c,
d間電圧より、トランジスタQ8のベース・エミ
ツタ間電圧VBEだけ差引いた電圧で固定されてい
るので、電源電圧の変動の影響をうけず、アーリ
ー効果はほととんどない。よつてトランジスタ
Q8のコレクタ電流i8はアーリー効果の影響を受け
ず一定となる。一方、定電流源6のトランジスタ
Q6のコレクタ・エミツタ間電圧は、そのコレク
タ電位が接地端子2を基準としてダイオードD3
の順方向電圧と抵抗R14の電圧降下との和だけ持
上がつた電位で固定されているため、電源電圧変
動によるアーリー効果を受けて、その電流i7は変
化する。
In the control circuit 100 of this embodiment, the base potential of the transistor Q 8 is individually determined by the potential of the output terminal d of the reference voltage generation circuit 1, so that the collector-emitter voltage of the transistor Q 7 of the constant current source 7 are the input and output terminals c,
Since it is fixed at a voltage obtained by subtracting the base-emitter voltage V BE of transistor Q 8 from the voltage across d, it is not affected by fluctuations in the power supply voltage, and there is almost no Early effect. Yotsute transistor
The collector current i8 of Q8 is not affected by the Early effect and remains constant. On the other hand, the transistor of constant current source 6
The voltage between the collector and emitter of Q 6 is determined by the diode D 3 whose collector potential is referenced to the ground terminal 2.
Since the current i 7 is fixed at a potential raised by the sum of the forward voltage of and the voltage drop of the resistor R 14 , the current i 7 changes due to the Early effect due to fluctuations in the power supply voltage.

又、すでに述べたように定電流源3のトランジ
スタQ2は電源電圧の変動によりアーリー効果を
受けてしまい、その電流i3は変化する。
Further, as already mentioned, the transistor Q 2 of the constant current source 3 is subjected to the Early effect due to fluctuations in the power supply voltage, and its current i 3 changes.

従つて、アーリー効果を受けず一定な電流i8
カレントミラー回路9とによつて電流i8に比例
し、しかもアーリー効果を受けない電流i11がト
ランジスタQ10に流れる。この電流i11はトランジ
スタQ6より引込み、そして前述の通りアーリー
効果の影響を受けない電流であるから、この電流
i11をアーリー効果の影響を受ける電流i7より差し
引くとアーリー効果による電流変化分としての電
流i10がダイオードD2と抵抗R12に流れる。する
と、カレントミラー回路8によりi10に比例した
電流ii9が流れる。よつて、電流i9はアーリー効果
による電流の変化分のみに比例するから、トラン
ジスタQ5の負荷である定電流源3で定まるi3のア
ーリー効果による変化分△i3を上記回路構成によ
る電流i9で打ち消し、端子1と端子3との間の電
圧V1-3を電源電圧の依存性を持たない一定の電
圧とすることができる。
Therefore, due to the constant current i 8 which is not affected by the Early effect and the current mirror circuit 9, a current i 11 which is proportional to the current i 8 and which is not affected by the Early effect flows through the transistor Q 10 . This current i 11 is drawn from transistor Q 6 and is not affected by the Early effect as described above, so this current
When i 11 is subtracted from the current i 7 affected by the Early effect, a current i 10 corresponding to the current change due to the Early effect flows through the diode D 2 and the resistor R 12 . Then, the current mirror circuit 8 causes a current ii 9 proportional to i 10 to flow. Therefore, since the current i 9 is proportional only to the change in current due to the Early effect, the change Δi 3 due to the Early effect in i 3 determined by the constant current source 3, which is the load of the transistor Q 5 , is the current due to the above circuit configuration. i 9 , and the voltage V 1-3 between terminals 1 and 3 can be made a constant voltage that has no dependence on the power supply voltage.

より解り易くするために、以上のことを数式で
示す。まず、トランジスタQ10のベース電圧VB10
は VB10=VBEQ10+i11・R13=VBED3+i8・R14 である。VBEQ10=KT/qlni11/iS1、VBED3=KT/qlni
8/iS2 であるから、 KT/qlni11/iS1/i8/iS2=i8・R14−i11・R13 となる。ここで、R11,R14はそれぞれ抵抗R13
R14の抵抗値、qは電子電荷、kはボルツマン定
数、Tは絶対温度、iS1、iS2はそれぞれトランジ
スタQ10、ダイオードD3の暗電流である。iS2/iS1
はQ10のエミツタ面積とD3のカソード面積との比
で決まり、その比をJとすると、 i11=i8・R14−KT/qln(J・i11/i8)/R13 となる。トランジスタQ6のアーリー効果による
電流変化分i10はi10=i7−i11であるから、 i10=i7−i8・R14−KT/qln(J・i11/i8)/R13 ………(6) となる。
In order to make it easier to understand, the above is expressed as a mathematical formula. First, the base voltage of transistor Q10 V B10
is V B10 = V BEQ10 + i 11 · R 13 = V BED3 + i 8 · R 14 . V BEQ10 = KT/qlni 11 /i S1 , V BED3 = KT/qlni
8 /i S2 , so KT/qlni 11 /i S1 /i 8 /i S2 = i 8・R 14 −i 11・R 13 . Here, R 11 and R 14 are resistances R 13 and R 14 , respectively.
The resistance value of R14 , q is the electronic charge, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and i S1 and i S2 are the dark currents of the transistor Q 10 and the diode D 3, respectively. i S2 /i S1
is determined by the ratio of the emitter area of Q10 and the cathode area of D3 , and if that ratio is J, then i11 = i8R14 −KT/qln(J・i11 / i8 )/ R13. Become. Since the current change i 10 due to the Early effect of transistor Q 6 is i 10 = i 7 − i 11 , i 10 = i 7 − i 8・R 14 −KT/qln(J・i 11 /i 8 )/ R 13 ......(6).

次に、トランジスタQ9のベース電圧V9は VB9=VBEQ9+i9・R11=VBED2+i10・R12 であるから、前述と同様にしてとくと、 i9=i10・R12−KT/qln(J′・i9/i10)/R11……
…(7) となる。ここで、R11,R12はそれぞれ抵抗R11
R12の抵抗値であり、J′はトランジスタQ9のエミ
ツタ面積とダイオードD3のカソード面積との比
である。
Next, the base voltage V 9 of the transistor Q 9 is V B9 = V BEQ9 + i 9 · R 11 = V BED2 + i 10 · R 12 , so if we do the same as above, i 9 = i 10 · R 12 − KT/qln(J'・i 9 /i 10 )/R 11 ...
…(7) becomes. Here, R 11 and R 12 are resistances R 11 and R 12 , respectively.
is the resistance value of R 12 , and J' is the ratio of the emitter area of transistor Q 9 to the cathode area of diode D 3 .

半導体集積回路では、ダイオードD2,D3はベ
ース・コレクタ短絡のトランジスタで構成され
る。したがつて、回路400を単一の半導体基板
上に形成された集積回路とすることにより、以下
の(8)式の条件を得ることができる。
In a semiconductor integrated circuit, diodes D 2 and D 3 are composed of base-collector shorted transistors. Therefore, by forming the circuit 400 as an integrated circuit formed on a single semiconductor substrate, the condition of equation (8) below can be obtained.

これらを(6)、(7)式に代入することにより、 i9=i10=i7−i8 ………(9) となる。したがつて、トランジスタQ6のアーリ
ー効果による変動分i10はそのまま電流i9となつて
トランジスタQ2のコレクタから引込む。
By substituting these into equations (6) and (7), i 9 = i 10 = i 7 − i 8 ......(9). Therefore, the variation i10 due to the Early effect of the transistor Q6 becomes the current i9 and is drawn from the collector of the transistor Q2 .

このとき、トランジスタQ2のコレクタ電流
i3′は電源電圧の変動により i3′=i3+△i3 ………(10) となつている。このコレクタ電流i3はトランジス
タQ5のコレクタ電流や出力回路5を駆動する駆
動電流i4となると共に、トランジスタQ9のコレク
タ電流i9にもなつている。よつて、 i3′=i3+△i3=i5+i4+i9 ………(11) となり、トランジスタQ5のコレクタ電流i5を導く
と、 i5=i3+△i3−i4−i9 ………(12) となる。ここで、本実施例の制御回路400は半
導体集積回路化されているので、トランジスタ
Q2およびQ6は同一の特性、即ち同一のアーリー
効果の影響を受け、又それらのコレクタ・エミツ
タ間電圧は同一であり、そして(8)式の条件を加味
すれば△i3=i9となる。よつて、トランジスタQ5
のコレクタ電流i5は i5=i3−i4 ………(13) となり、トランジスタQ2のアーリー効果による
電流変動分は現われない。よつて、電流ibも一定
となり、抵抗R6の電圧降下も一定となるので、
端子1、3間の電圧V1-3は電源電圧の変動を受
けず常に一定の電圧となる。
At this time, the collector current of transistor Q2 is
i 3 ′ becomes i 3 ′ = i 3 + △i 3 (10) due to fluctuations in the power supply voltage. This collector current i 3 becomes the collector current of the transistor Q 5 and the drive current i 4 that drives the output circuit 5, and also serves as the collector current i 9 of the transistor Q 9 . Therefore, i 3 ′=i 3 +△i 3 =i 5 +i 4 +i 9 (11), and when the collector current i 5 of transistor Q 5 is derived, i 5 = i 3 + △i 3 − i 4 −i 9 ......(12). Here, since the control circuit 400 of this embodiment is implemented as a semiconductor integrated circuit, the transistor
Q 2 and Q 6 have the same characteristics, that is, they are affected by the same Early effect, their collector-emitter voltages are the same, and considering the condition of equation (8), △i 3 = i 9 becomes. Therefore, transistor Q 5
The collector current i 5 of is i 5 = i 3 − i 4 (13), and the current fluctuation due to the Early effect of transistor Q 2 does not appear. Therefore, the current ib is also constant, and the voltage drop across resistor R6 is also constant, so
The voltage V 1-3 between terminals 1 and 3 is always a constant voltage without being affected by fluctuations in the power supply voltage.

以上、説明の便宜上最も簡潔な条件を想定した
が、通常は若干の理想的な条件からずれる場合が
あるが、この場合でも各素子間の定数や素子整合
に配慮を加える事により、最適な設計が可能であ
る。又、電源電圧の変動がない場合は、トランジ
スタQ6のコレクタ電流i7はトランジスタQ10によ
つて引込まれるので、電流i9は流れることなく回
路動作に支障をきたすことはない。
Above, we have assumed the simplest conditions for convenience of explanation, but there are cases where the conditions deviate slightly from the ideal conditions, but even in this case, by considering the constants between each element and element matching, the optimal design can be achieved. is possible. Furthermore, when there is no fluctuation in the power supply voltage, the collector current i 7 of the transistor Q 6 is drawn by the transistor Q 10 , so that the current i 9 does not flow and does not interfere with the circuit operation.

このように、本実施例の制御回路では、電源電
圧が変動してトランジスタにアーリー効果が起き
て動作電流が変化しても、その変化分の電流を電
流源6,7およびカレントミラー回路9,9によ
つて打ち消すため、端子1、3間には常に安定な
電圧が供給される。
In this way, in the control circuit of this embodiment, even if the power supply voltage fluctuates and the Early effect occurs in the transistor, causing the operating current to change, the current corresponding to the change is transferred to the current sources 6, 7 and the current mirror circuit 9. 9, a stable voltage is always supplied between terminals 1 and 3.

ここで、第2図の本実施例の制御回路400に
於いて、定電流源3のトランジスタQ2のコレク
タに別のトランジスタのエミツタ・コレクタ間を
直列接続し、このトランジスタのベースを基準電
圧発生回路1の出力端dへ接続すれば、トランジ
スタQ2のコレクタ・エミツタ間電圧は電源電圧
の変動によらず一定となり、その出力電流i3もア
ーリー効果の影響を受けず一定となる。よつて、
端子1−3間の電圧V1-3も一定となる。しかし
ながら、出力回路5は通常負荷200へ充分な負
荷電流を供給するためや、負荷変動時に於ける供
給電流や微動電流i4で作り出すためにダーリント
ン接続構成されている。このため、上記回路構成
した場合に最低限必要な電源電圧Vccは、単純に
計算しても、ダーリントン構成による2VBE(ベー
ス・エミツタ間電圧)と、トランジスタQ2およ
び前記した別のトランジスタのVCE(コレクタ・
エミツタ間電圧)の和と抵抗R9の電圧降下との
総和分の電圧となり、減電圧特性が非常に劣化し
てしまうことになる。
In the control circuit 400 of this embodiment shown in FIG. 2, the emitter and collector of another transistor are connected in series to the collector of the transistor Q 2 of the constant current source 3, and the base of this transistor is used to generate a reference voltage. When connected to the output terminal d of the circuit 1, the collector-emitter voltage of the transistor Q2 remains constant regardless of fluctuations in the power supply voltage, and its output current i3 also remains constant without being affected by the Early effect. Then,
The voltage V 1-3 between terminals 1-3 also remains constant. However, the output circuit 5 is normally configured with a Darlington connection in order to supply sufficient load current to the load 200, or to generate a supply current or a slight current i4 when the load fluctuates. Therefore, the minimum required power supply voltage Vcc in the case of the above circuit configuration is simply calculated as 2V BE (base-emitter voltage) due to the Darlington configuration, and V of the transistor Q 2 and the other transistor mentioned above. CE (Collector)
The voltage is the sum of the voltage drop across the resistor R9 and the sum of the voltage drop across the resistor R9, resulting in a significant deterioration of the voltage reduction characteristics.

よつて、本実施例の如く回路構成によれば、定
電流源3の回路構成は従来と同じであるので、こ
の部分での減電圧特性は従来と同じである。ま
た、アーリー効果のない定電流源7は、トランジ
スタQ7,Q8の双方のエミツタ・コレクタ間が
直列接続されており、そしてトランジスタQ8の
コレクタにはダイオードD3が接続されている。
トランジスタQ7,Q8のコレクタ・エミツタ間
電圧は、そのトランジスタの形状にもよるが、ベ
ース・エミツタ間電圧よりも低い電圧で動作可能
であり、よつて減電圧特性は優れたものとなる。
Therefore, according to the circuit configuration of this embodiment, since the circuit configuration of the constant current source 3 is the same as the conventional one, the voltage reduction characteristic in this part is the same as the conventional one. Further, in the constant current source 7 having no Early effect, the emitters and collectors of both transistors Q7 and Q8 are connected in series, and a diode D3 is connected to the collector of the transistor Q8.
Although the voltage between the collector and emitter of transistors Q7 and Q8 depends on the shape of the transistor, it is possible to operate at a voltage lower than the voltage between the base and emitter, and therefore, the voltage reduction characteristics are excellent.

かかる本実施例の制御回路を用いた応用例を以
下に示す。
An application example using the control circuit of this embodiment will be shown below.

まず、第3図は、制御回路400の端子1と3
との間に負荷200を接続して定電圧源として用
いた場合である。端子1と制御回路400の
(+)端子との間にある定電圧源250は、第2
図における基準電圧発生回路1と同一のものであ
り、便宜上外部素子として現わしており、第4図
も場合も同様である。すでに述べたように、第3
図では電源電圧Vccの変動によらず、負荷200
の両端には常に一定の電圧VRが得られる。
First, FIG. 3 shows terminals 1 and 3 of the control circuit 400.
This is a case where a load 200 is connected between the two and used as a constant voltage source. A constant voltage source 250 between the terminal 1 and the (+) terminal of the control circuit 400 is connected to a second
It is the same as the reference voltage generating circuit 1 in the figure, and is shown as an external element for convenience, and the same applies to FIG. 4 as well. As already mentioned, the third
In the figure, the load is 200% regardless of fluctuations in the power supply voltage Vcc.
A constant voltage V R is always obtained across the terminals of .

第4図では、端子1、3間にトランジスタ50
0のベース・エミツタ間を抵抗R1を介して接続
し、そのコレクタに負荷200を接続して定電流
源として構成した場合である。かかる構成では、
電源電圧Vccが変動しても、トランジスタ500
のベース・エミツタ間は本実施例の制御回路40
0により常に一定に保たれるため、負荷200へ
は定電流iRが供給される。
In FIG. 4, a transistor 50 is connected between terminals 1 and 3.
This is a case in which the base and emitter of 0 are connected through a resistor R1, and a load 200 is connected to the collector of the resistor R1 to form a constant current source. In such a configuration,
Even if the power supply voltage Vcc fluctuates, the transistor 500
The control circuit 40 of this embodiment is connected between the base and emitter of
Since the constant current i R is always kept constant by 0, a constant current i R is supplied to the load 200 .

そして、第6図は本実施例の制御回路400に
よるモーターの速度を制御する場合の応用例を示
している。ここでモーター300はDCモーター
である。かかる回路構成を説明する前に、従来の
制御回路100を用いたヒーター速度制御回路を
第5図を参照して説明する。
FIG. 6 shows an example of application in which the control circuit 400 of this embodiment controls the speed of a motor. Here, motor 300 is a DC motor. Before explaining this circuit configuration, a heater speed control circuit using a conventional control circuit 100 will be explained with reference to FIG.

第5図および第6図ともブリツジ方式の電流制
御型のモーター速度回路である。すなわち、ブリ
ツジ方式電流制御型の基本回路構成は負荷となる
制御すべきモーター300の両端をそれぞれ電源
電圧Vccと制御回路100の出力端子3との間に
接続し、制御回路100の端子1と電源Vcc間に
抵抗R2を接続し、目標回転数を設定する可変抵
抗R3を制御回路400の端子1と出力端子3と
の間に接続する構成をとる。又、ブリツジ方式電
流制御型のモーター速度制度回路では、出力回路
5はカレントミラー構成されており、比較器2の
出力信号に応じて端子3および端子1から引き込
む電流を変化させる。
Both FIG. 5 and FIG. 6 are bridge type current control type motor speed circuits. That is, the basic circuit configuration of the bridge type current control type is to connect both ends of the motor 300 to be controlled, which is a load, between the power supply voltage Vcc and the output terminal 3 of the control circuit 100, and to connect the terminal 1 of the control circuit 100 and the power supply. A configuration is adopted in which a resistor R2 is connected between Vcc and a variable resistor R3 for setting the target rotation speed is connected between terminal 1 and output terminal 3 of the control circuit 400. Further, in the bridge type current control type motor speed control circuit, the output circuit 5 has a current mirror configuration, and changes the current drawn from the terminals 3 and 1 according to the output signal of the comparator 2.

制御原理を説明すると、まずDCモーターの定
常回転時の両端電圧VMは(14)式で表わされる。
To explain the control principle, first, the voltage V M at both ends of the DC motor during steady rotation is expressed by equation (14).

VM=iM・Ra+Ea ………(14) iM:モーター流入電流 Ra:モーター内部抵抗 Ea:誘起電圧 VM:モーター端子電圧 ここで、モーターが定速回転をする為には、電
源電圧Vccが変動しても、モーターの誘起電圧
Eaを常に一定にすれば良い。
V M =i M・Ra+Ea……(14) i M : Motor inflow current Ra: Motor internal resistance Ea: Induced voltage V M : Motor terminal voltage Here, in order for the motor to rotate at a constant speed, the power supply voltage must be Even if Vcc fluctuates, the motor's induced voltage remains
It is sufficient to keep Ea constant.

しかしながら、従来の制御回路100によるブ
リツジ方式電流制御型ではモーター端子電圧VM
は、電源電圧Vccが変動した場合、定電流i3が変
化して比較増幅器2の二つの入力端子間に△Vの
電圧を生じるので、(15)式の様に表現される。
However, in the bridge type current control type using the conventional control circuit 100, the motor terminal voltage V M
is expressed as equation (15) because when the power supply voltage Vcc changes, the constant current i 3 changes and a voltage of ΔV is generated between the two input terminals of the comparator amplifier 2.

VM=i1・R2+Vrefb+△V+i2R2 ………(15) ただし、 R2:抵抗R2の抵抗値 Vrefb:基準電圧発生回路1で発生する電圧 △V:トランジスタQ2のアーリー効果による比
較増幅器2の入力間の変化分 又、 iM=i12(iM+i2=i14+i12ただしiM≫i2、i12≫i14
) i1=i13(i1=i3+i13ただしi13≫i3) である。
V M =i 1・R 2 +Vrefb+△V+i 2 R 2 (15) However, R2: Resistance value of resistor R 2 Vrefb: Voltage generated in reference voltage generation circuit 1 △V: Early effect of transistor Q 2 Also, i M = i 12 (i M + i 2 = i 14 + i 12 where i M ≫ i 2 , i 12 ≫ i 14
) i 1 = i 13 (i 1 = i 3 + i 13 where i 13 ≫i 3 ).

さらに、このブリツジ方式電流制御型のモータ
ー速度制御回路では、モーター300の負荷が変
動して回転数が変化しようとすると、即ち、モー
ター300の誘起電圧Eaが変化しようとすると、
その変化分に応じて比較増幅器2で増幅された出
力が出力回路5へ供給され、もつて電流i12、i13
がさらに引き込んでモーター300へ供給される
電流IMを増大させて回転トルクを強め、これによ
つて誘起電圧Eaを一定にして回転数を一定にし
ている。このとき、 iM+Ea=iR2+Vref という関係が成立している。よつて、モーター3
00の誘起電圧Eaを基準電圧発生回路1の出力
電圧Vrefと対応させて、抵抗R2の値はモーター
300の内部抵抗Raと同じ値か、又はある定数
倍に設定されている。よつて、 R2=k・RaおよびiM=k・i1 が成立する。
Furthermore, in this bridge type current control type motor speed control circuit, when the load of the motor 300 fluctuates and the rotational speed tries to change, that is, when the induced voltage Ea of the motor 300 tries to change,
The output amplified by the comparator amplifier 2 according to the change is supplied to the output circuit 5, and the currents i 12 and i 13
is further drawn in to increase the current I M supplied to the motor 300 to strengthen the rotational torque, thereby keeping the induced voltage Ea constant and the rotational speed constant. At this time, the relationship i M +Ea=iR 2 +Vref holds true. So motor 3
The induced voltage Ea of 00 is made to correspond to the output voltage Vref of the reference voltage generation circuit 1, and the value of the resistor R2 is set to be the same value as the internal resistance Ra of the motor 300 or multiplied by a certain constant. Therefore, R 2 =k·Ra and i M =k·i 1 hold true.

上記のもとで、(15)式の第1項はモーター内
部抵抗の電圧ドロツプiM・Raと等しくなり、第
2項以下はモーター300の誘起電圧Eaに相当
する。すなわち、モーター300の誘起電圧Ea
と対応する項にトランジスタのアーリー効果によ
る(5)式で示す変化分△Vが含まれている為、モー
ター回転速度は電源電圧の依存性をもち、第7図
の曲線gに示す特性となつてしまつた。一方、第
6図に示す本実施例による制御回路400を用い
たブリツジ方式電流制御型のモーター速度制御回
路では、すでにのべたように、端子1、端子3間
の電圧V1-3を電源電圧の依存性をもたぬ様設定
でき、その為電源電圧が変動してもモーターの誘
起電圧Eaに対応する制御回路400内の電圧は
変わらず、モーター回転速度を一定に保つ事がで
き、第7図hのような電源電圧によらず一定の回
転数を示す特性が得られる。
Under the above conditions, the first term in equation (15) is equal to the voltage drop i M ·Ra of the motor internal resistance, and the second and subsequent terms correspond to the induced voltage Ea of the motor 300. That is, the induced voltage Ea of the motor 300
Since the corresponding term includes the change △V shown in equation (5) due to the Early effect of the transistor, the motor rotation speed has a dependence on the power supply voltage and has the characteristics shown in curve g in Figure 7. It was. On the other hand, in the bridge type current control type motor speed control circuit using the control circuit 400 according to the present embodiment shown in FIG. Therefore, even if the power supply voltage fluctuates, the voltage in the control circuit 400 corresponding to the motor's induced voltage Ea does not change, and the motor rotation speed can be kept constant. A characteristic showing a constant rotation speed regardless of the power supply voltage as shown in Fig. 7h can be obtained.

この様に、本発明の効果は極めて大きく、利用
分野も大変広いものである。
As described above, the effects of the present invention are extremely large, and the fields of application are also very wide.

尚、本発明は上記実施例に限定されることはな
にもなく、本発明の要旨の範囲内で種々の回路変
形が可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various circuit modifications can be made within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の帰還増幅回路を備えた制御回路
を示す回路図、第2図は本発明の一実施例を示す
帰還増幅回路を備えた制御回路の回路図、第3図
は、本実施例の制御回路を用いて定電圧回路を構
成した場合のブロツク図、第4図は本実施例の制
御回路を用いて定電流源回路を構成した場合のブ
ロツク図、第5図は従来の制御回路を用いてブリ
ツジ方式電流制御型のモーター速度制御回路を構
成した場合のブロツク図、第6図は本実施例の制
御回路を用いてブリツジ方式電流制御型のモータ
速度制御回路を構成した場合のブロツク図であ
り、そして第7図は、第5図および第6図のモー
ター速度制御回路に於いてモーターの電源電圧
Vcc対回転速度を示した特性図である。 R1〜R15……抵抗、D1〜D3……ダイオード、
Q1〜Q10……トランジスタ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a control circuit equipped with a conventional feedback amplifier circuit, FIG. 2 is a circuit diagram of a control circuit equipped with a feedback amplifier circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a control circuit equipped with a feedback amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is a block diagram of a constant voltage circuit constructed using the control circuit of this example, Figure 4 is a block diagram of a constant current source circuit constructed using the control circuit of this example, and Figure 5 is a conventional control circuit. A block diagram of a bridge type current control type motor speed control circuit constructed using the circuit, and Fig. 6 is a block diagram of a bridge type current control type motor speed control circuit constructed using the control circuit of this embodiment. 7 is a block diagram of the motor power supply voltage in the motor speed control circuit of FIGS. 5 and 6.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing Vcc versus rotational speed. R1 to R15 ...Resistance, D1 to D3 ...Diode,
Q1 to Q10 ...Transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一方の入力端子に基準電圧が他方の入力端子
に出力回路部からの負帰還信号がそれぞれ与えら
れ、出力端子と基準端子との間に接続された負荷
を有する比較増幅器と、電源端子と出力点との間
にエミツタ・コレクタ路が接続されベースに第1
のバイアス電圧が供給された第1のトランジスタ
を負荷として有し、前記比較増幅器の前記負荷か
らの出力を増幅してその増幅出力を前記出力点を
介して前記出力回路部に駆動信号として供給する
増幅部とを備えた帰還増幅回路において、前記増
幅器の前記出力点に出力端が接続され共通端が前
記基準端子に接続された第1のカレントミラー回
路と、前記電源端子と前記第1のカレントミラー
回路の入力端との間にエミツタ・コレクタ路が接
続された第2のトランジスタと、前記第1のカレ
ントミラー回路の入力端に出力端が接続された共
通端が前記基準端子に接続された第2のカレント
ミラー回路と、前記電源端子と前記第2のカレン
トミラー回路の入力端との間に夫々のエミツタ・
コレクタ路が直列接続された第3および第4のト
ランジスタとを設け、前記第2および第3のトラ
ンジスタのベースに前記第1のバイアス電圧を供
給し、前記第4のトランジスタのベースに前記電
源端子の電圧の変動に応じて変化する第2のバイ
アス電圧を供給して前記第3のトランジスタのエ
ミツタ・コレクタ間電圧を前記電源端子の電圧の
変動に対し一定にしたことを特徴とする帰還増幅
回路。
1 A comparator amplifier with a reference voltage applied to one input terminal and a negative feedback signal from the output circuit section applied to the other input terminal, and a load connected between the output terminal and the reference terminal, and a power supply terminal and the output. An emitter-collector path is connected between the point and the first
has a first transistor supplied with a bias voltage of as a load, amplifies the output from the load of the comparison amplifier, and supplies the amplified output as a drive signal to the output circuit section via the output point. a first current mirror circuit having an output end connected to the output point of the amplifier and a common end connected to the reference terminal; A second transistor having an emitter-collector path connected to the input end of the mirror circuit, and a common end having an output end connected to the input end of the first current mirror circuit were connected to the reference terminal. a second current mirror circuit, and respective emitters between the power supply terminal and the input terminal of the second current mirror circuit.
third and fourth transistors whose collector paths are connected in series, the first bias voltage is supplied to the bases of the second and third transistors, and the power supply terminal is connected to the base of the fourth transistor. A feedback amplifier circuit characterized in that the emitter-collector voltage of the third transistor is kept constant with respect to voltage fluctuations at the power supply terminal by supplying a second bias voltage that changes according to voltage fluctuations at the power supply terminal. .
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