JPH0254965B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は大小関係の定まつた２種の入力電圧
の差に比例した電流を出力する電圧電流変換回路
に関する。

〔従来技術〕

従来のこの種の電圧電流変換回路は第１図に示
すように入力端子１１及び入力端子１２の各電圧
V₁，V₂はそれぞれ差回路１３に供給されてその
電圧差V₁−V₂が検出されている。差回路１３に
おいては入力端子１１が抵抗器１４，１５を通じ
て接地され、その抵抗器１４，１５間の接続点が
演算増幅器１６のの非反転入力側に接続され、入
力端子１２は抵抗器１７，１８を通じて演算増幅
器の出力側に接続され、抵抗器１７，１８の接続
点は演算増幅器１６の反転入力端に接続される。

この差回路１３から入力端子１１，１２に与え
られた電圧V₁，V₂の差電圧V₁−V₂が得られ、そ
の差電圧はそれぞれ差回路１９及び差回路２１に
おいてレベル変換が行われる。即ち演算増幅器１
６の出力側は抵抗器２２，２３を通じて演算増幅
器２４の出力端に接続され、抵抗器２２，２３の
接続点は演算増幅器２４の反転入力端に接続され
る。また電圧Vpが与えられている電源端子２５
が抵抗器２６，２７を通じて接地され、抵抗器２
６，２７の接続点は演算増幅器２４の非反転入力
端に接続される。この結果差回路１９から電圧
Vp−（V₁−V₂）が得られる。また他方の差回路
２１において差回路１３の出力側は抵抗器２８，
２９を通じて接地され、抵抗器２８，２９の接続
点は演算増幅器３１の非反転入力端に接続され、
演算増幅器３１の出力側は抵抗器３２，３３を通
じて電圧Vmが与えられている電源端子３４に接
続される。抵抗器３２，３３の接続点は演算増幅
器３１の反転入力側に接続される。この結果差回
路２１から−Vm＋（V₁−V₂）なる差電圧が得ら
れる。

これら差回路１９及び２１の出力電圧はそれぞ
れ電圧電流変換器３５，３６でその電圧に応じた
電流に変換される。電圧電流変換器３５において
は差回路１９の出力側である演算増幅器２４の出
力側は演算増幅器３７の非反転入力側に接続さ
れ、演算増幅器３７の出力端は必要に応じて抵抗
器３８を通じてpnp形トランジスタ３９のベース
に接続される。トランジスタ３９のコレクタは電
圧電流変換出力端子４１に接続され、エミツタは
抵抗器４２を通じて電源端子２５に接続される。
またこのエミツタは演算増幅器３７の反転入力側
に接続される。この抵抗器４２の抵抗値をR₁と
すると、演算増幅器３７の両入力端間の電圧が等
しくなるようにトランジスタ３９の帰還作用が動
作するため、演算増幅器３７の入力電圧Vp−
（V₁−V₂）が抵抗器４２のトランジスタ３９側に
印加され、抵抗器４２の他端は電源端子２５に接
続されているため、抵抗器４２の両端間にはこれ
らの差電圧V₁−V₂が印加され、抵抗器４２を流
れる電流はV₁−V₂／R₁となり、この電流がトランジ スタ３９を通じて出力端子４１に流れる。

同様にして電圧電流変換器６において差回路２
１の出力側は演算増幅器４３の非反転入力側に接
続され、演算増幅器４３の反転入力側はトランジ
スタ４４のエミツタに接続され、トランジスタ４
４のエミツタは抵抗器４５を通じて電源端子３４
に接続され、コレクタは出力端子４６に接続さ
れ、ベースは必要に応じ抵抗器４７を通じて演算
増幅器４３の出力側に接続される。演算増幅器４
３は電圧電流変換回路３５の場合と同様にトラン
ジスタ４４の帰還作用によつて演算増幅器４３の
二つの入力端の電圧が等しくなるように動作し、
抵抗器４５のトランジスタ４４のエミツタ側には
電圧−Vm＋（V₁−V₂）が印加され、従つて抵抗
器４５の両端間にはV₁−V₂の電圧が印加され、
抵抗器４５の抵抗値をR₂とすると出力端子４６
を流れる電流はV₁−V₂／R₂となる。

この従来の電圧電流変換回路においては差回路
１３において正しい出力が得られる必要があり、
このためには抵抗器１４，１５，１７，１８の各
抵抗値の精度を充分高くする必要があり、また周
囲温度などの環境変化により出力が変化しないよ
うにする必要があつた。更に差回路１９，２１に
おいてもその差出力が正しい値になる必要があ
り、このためには抵抗器２２，２３，２６，２７
の各抵抗値、または抵抗器２８，２９，３２，３
３の各抵抗値の精度を上げると共に温度変化など
の影響を受けないようにする必要がある。このよ
うにしないと、差回路１３の出力の値が正しく
V₁−V₂とならず、また差回路１９，２１におけ
る電圧Vp，Vmに対するレベル変換を正しく行
うことができず、このため電圧電流変換器３５，
３６においても正しい変換出力が得られなくな
る。

従来の電圧電流変換回路においてはこのように
抵抗器の抵抗値を高い精度のものとし、かつ安定
性のよいものを必要とし、また当然であるが電圧
電流変換器の抵抗器４２，４５も高い精度でかつ
安定性のよいものを必要とする。このように高精
度で高安定度の抵抗器を多く必要とし、著しく高
価なものとなる。また演算増幅器２４の電源電圧
よりも電源端子２５の電圧を高くすることができ
ず、同様に演算増幅器３１の電源電圧よりも電源
端子３４の電圧を低くすることはできない。この
ためレベル変換を行う差回路１９，２１における
レベル変換には限度があつた。更に全体としても
部品点数が多い欠点もあつた。

〔発明の概要〕

この発明の目的は高精度、高安定度の抵抗器が
比較的少ない数で済み、部品点数も少なく、かつ
電源電圧として比較的任意のものを使用すること
が可能な電圧電流変換回路を提供することにあ
る。

この発明によれば変換されるべき一対の電圧入
力端子よりの電圧はそれぞれ、演算増幅器及びト
ランジスタよりなるボルテージホロワに入力さ
れ、そのボルテージホロワの出力電圧が得られる
トランジスタの一端間に基準抵抗器が接続され、
この一方のトランジスタの他端は基準抵抗値を介
して電圧電源端子に接続され、他方のトランジス
タの他端も電源端子に接続される。この基準抵抗
器の両端間に、演算増幅器及びトランジスタ、更
に基準抵抗器よりなる電圧電流変換器が接続され
る。

〔実施例〕 第２図はこの発明による電圧電流変換回路の一
例を示し、第１図と対応する部分には同一符号を
付けて示す。この発明においては入力端子１１，
１２の各入力電圧はボルテージホロワ５１，５２
にそれぞれ入力される。ボルテージホロワ５１は
演算増幅器５３、npn形トランジスタ５４よりな
り、演算増幅器５３の非反転入力側は入力端子１
１に接続され、反転入力側はトランジスタ５４の
エミツタに接続され、出力端は必要に応じて抵抗
器５５を通じてトランジスタ４４のベースに接続
される。同様にボルテージホロワ５２において演
算増幅器５６の非反転入力端は入力端子１２に接
続され、出力端は必要に応じて抵抗器５７を通じ
て、トランジスタ５４と逆導電形のpnp形トラン
ジスタ５８のベースに接続される。トランジスタ
５８のエミツタは演算増幅器５６の反転入力側に
接続される。

これらボルテージホロワ５１，５２の各出力端
であるトランジスタ５４，５８のエミツタは基準
抵抗器５９を通じて互に接続される。このボルテ
ージホロワ５１のトランジスタ５４の他端、つま
りコレクタは基準抵抗器６１を通じて電源端子２
５に接続され、この抵抗器６１の両端間に電圧電
流変換器３５が接続される。即ち抵抗器６１のト
ランジスタ５４のコレクタとの接続点に演算増幅
器３７の非反転入力端が接続され、演算増幅器３
７の出力端はトランジスタ３９のベースに接続さ
れ、トランジスタ３９のエミツタは抵抗器４２を
通じて電源端子２５に接続される。トランジスタ
３９のコレクタは出力端子４１に接続される。演
算増幅器３７、トランジスタ３９、抵抗器４２の
接続関係は第１図の場合と同様である。またこの
例においてはボルテージホロワ５２の他方の出力
側、即ちトランジスタ５８のコレクタに得られた
電圧も電圧電流変換器３６によつて電流に変換さ
れて出力端子４６に出力される場合であつて、ト
ランジスタ５８のコレクタは基準抵抗器６２を通
じて電源端子３４に接続され、抵抗器６２の両端
に電圧電流変換器３６が接続される。

このような構成において入力端子１１，１２に
おいてそれぞれ入力電圧V₁，V₂が与えられると、
ボルテージホロワ５１，５２の作用によつてその
出力端子、つまりそれぞれと基準抵抗器５９との
接続点において電圧V₁，V₂が発生する。抵抗器
５９の抵抗値をR₃とすると抵抗器５９には
V₁−V₂／R₃なる電流が流れる。この電流がトランジ スタ５４，５８を流れ、つまりトランジスタ５
４，５８のベース電流を無視すると抵抗器５９に
流れる電流が抵抗器６１，６２に流れる。これら
抵抗器６１，６２の各抵抗値をR₄，R₄とそれぞ
れ等しくすると抵抗器６１の電圧降下はR₄／R₃（V₁ −V₂）となる。この抵抗器６１に得られた電圧
が電圧電流変換器３５に入力される。演算増幅器
３７の両入力端は帰還作用によつてて等しくなる
ため、抵抗器６１の電圧は抵抗器４２の両端に印
加され、抵抗器４２に電流R₄／R₁・R₃（V₁−V₂） が流れ、この電流はトランジスタ３９、つまり出
力端子４１に流れ、入力端子１１，１２の各電圧
V₁，V₂の差に比例した電流が出力される。

同様にして抵抗器６２の両端に電圧電流変換器
３６が接続され、これによつて抵抗器６２の抵抗
値をR₄、抵抗器４５の抵抗値をR₂とすると、端
子４６にはR₄／R₃・R₂（V₁−V₂）なる電流が得ら れる。

〔効果〕

このようにこの発明による電圧電流変換回路に
よれば入力端子１１，１２に印加された電圧V₁，
V₂の差に比例した電流を出力端子４２に得るこ
とができる。この場合ボルテージホロワ５１，５
２においては何ら特に部品精度の高いものを必要
とせず、精度及び安定度の高い抵抗器としては抵
抗器６１，６２，４２，４５であり、抵抗器４
２，４５は第１図の場合も使用しており、従つて
第１図のものに比べて抵抗器６１，６２について
のみ高精度、高安定度のものを使用すればよく、
高精度、高安定度の抵抗器の数は著しく少くて済
み、かつ全体としての部品点数も少なくても済
み、更にこの場合においては電源端子２５，３４
に印加する電圧は何ら制限を受けない。つまりこ
の制限はトランジスタ５４，５８のコレクタエミ
ツタ間の開放電圧（耐圧）まで高い電圧を印加す
る。

第２図の回路において電源端子１１，１２に印
加される電圧V₁，V₂において何らかの原因によ
つてV₂の方が大きくなると演算増幅器５３，５
６は飽和し、抵抗器５９に流れる電流が０とな
り、このため出力端子４１，４６に電源端子２
５，３４の電圧Vp，Vmが印加される。この端
子４１，４６に接続されている負荷によつてはこ
のような高い電圧が印加されると負荷が損傷する
恐れがあることがある。このような恐れが生じな
いようにするためには演算増幅器３７，４３の各
非反転入力端間に高抵抗値の抵抗値、例えば抵抗
器６１の抵抗値の1000倍以上の抵抗値の抵抗器６
３を接続しておけばよい。

このようにすれば演算増幅器５３，５６に電流
が流れない状態において高抵抗器６３に微小電流
が流れて端子４１，４６が電源端子２５，３６の
電圧が印加されるおそれはない。また抵抗器５９
を流れる電流はトランジスタ５４，５８のベース
電流も流れるため、トランジスタ５４，５８とし
ては例えば高βのトランジスタ、或はダーリント
ン接続されてトランジスタを用いることにより小
さいベース電流で動作するようにすることが好ま
しい。また電圧電流変換器３５，３６の一方は省
略することができ、例えば電圧電流変換器３６を
省略した場合はトランジスタ５８のコレクタを電
源端子３４に直接接続してもよい。更にトランジ
スタ５４，５８，３９，４４の代りに電界効果形
トランジスタを用いてもよい。

以上述べたようにこの発明によれば少ない部品
点数でしかも使用する高精度、高安定の抵抗器が
少なくて済み、安価に構成することができ、かつ
電源電圧端子の電圧も自由に選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電圧電流変換回路を示す接続
図、第２図はこの発明による電圧電流変換回路の
一例を示す接続図である。 １１，１２……電圧入力端子、２５，３４……
電源電圧端子、４１，４６……出力端子、５１，
５２……ボルテージホロワ、３５，３６……電圧
電流変換器、５９，６１，６２……基準抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 演算増幅器とトランジスタとよりなり、第１
   入力端子よりの入力電圧が入力されてその電圧を
   出力する第１ボルテージホロワと、演算増幅器と
   トランジスタとよりなり第２入力端子よりの入力
   電圧が入力され、その電圧を出力する第２ボルテ
   ージホロワと、これら第１ボルテージホロワ及び
   第２ボルテージホロワの出力が得られるトランジ
   スタの各一端間に接続された第１基準抵抗器と、
   上記第１ボルテージホロワのトランジスタの他端
   と第１電源端子との間に接続された第２基準抵抗
   器と、その第２基準抵抗器の両端間に接続され、
   演算増幅器、トランジスタ及び第３基準抵抗器よ
   りなり変換電流が得られる出力端子をもつ電圧電
   流変換器と、上記第２ボルテージホロワのトラン
   ジスタの他端に接続された第２電源端子とを具備
   する電圧電流変換回路。