JPH04317580A - カレントセンスアンプリファイア - Google Patents

カレントセンスアンプリファイア

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Publication number
JPH04317580A
JPH04317580A JP3080165A JP8016591A JPH04317580A JP H04317580 A JPH04317580 A JP H04317580A JP 3080165 A JP3080165 A JP 3080165A JP 8016591 A JP8016591 A JP 8016591A JP H04317580 A JPH04317580 A JP H04317580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
transistor
voltage
input
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3080165A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Homitsu
政敏 穂満
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH04317580A publication Critical patent/JPH04317580A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はモータ駆動用Hブリッジ
回路における駆動電流の検出回路に好適するカレントセ
ンスアンプリファイアに関する。
【0002】
【従来の技術】図6に一般的な従来のモータ駆動用Hブ
リッジ回路を示す。
【0003】このHブリッジ回路において、電源Vcc
に、共にエミッタが接続されるpnp型トランジスタQ
11,Q12が対を成し、これらのコレクタがnpn型
トランジスタQ13,Q14のコレクタにそれぞれ接続
される。そして、これらトランジスタQ13,Q14の
エミッタは、他端が接地された検出抵抗RSa,RSb
のそれぞれの一端に接続され、ここで検出された電流が
駆動電流検出端子16,17から出力されるように構成
されている。さらに前記各トランジスタQ11〜Q14
のベースには、Hブリッジコントロール端子11〜14
がそれぞれ設けられている。そして、前記トランジスタ
Q11とトランジスタQ12のそれぞれのコレクタの両
端に負荷となるモータ15が接続されている。前記各ト
ランジスタQ11〜Q14の電流通路にダイオードD1
1〜D14がそれぞれ接続されている。
【0004】このような構成のHブリッジ回路において
、トランジスタQ11,Q14がオンし、トランジスタ
Q12,Q13がオフしている状態のときには、モータ
15に電流Ifが流れ、検出抵抗RSaに電圧が発生す
る。この時に検出電圧Vaを電圧値VaH とすると、
VaH =If×RSa          …(1)
となる。次にトランジスタQ11,Q14がオフすると
、モータ15のコイルの逆起電力により、電流IR が
流れる。この時の検出電圧Vbを電圧値VbL とする
とVbL =−IR ×RSb        …(2
【0005】となり、この検出電圧Va,Vbの波形
及び各トランジスタのオン・オフ動作を図7に示す。ト
ランジスタQ11,Q14が共にオン状態のときに検出
電圧Vaが生じ、トランジスタQ11,Q14が共にオ
フ状態になるとき、モータ15のコイルの逆起電力によ
り検出電圧−Vbが生じる。
【0006】そして、図8に、このようなHブリッジ回
路から出力する電圧Va,Vbをオペレーションアンプ
リファイア(以下、オペアンプと称する)に入力して、
駆動電流を検出する回路を示す。
【0007】この検出回路において、図6に示した駆動
電流検出端子16,17から、それぞれの正入力端子に
接続されるオペアンプOP1とOP2が並設される。前
記オペアンプリファイアOP1の出力端が抵抗R1aを
介して、オペアンプOP3の負入力端及び抵抗R2aの
一端に接続される。そして前記抵抗R2aの他端及び、
前記オペアンプOP3の出力端が、出力端子4に接続さ
れる。
【0008】また前記前記オペアンプOP2の出力端は
、抵抗R1bを介してオペアンプOP3の正入力端及び
抵抗R2bの一端に接続される。そして前記抵抗R2b
の他端は基準電圧を印加する基準電源VREF に接続
される。ここで、抵抗R1a=R1b、抵抗R2a=R
2bとする。
【0009】このようなオペアンプOP1,OP2はバ
ッファアンプリファイア、オペアンプOP3は、演算増
幅器として機能し、ゲインを持つ。前記出力端子4に出
力される出力電圧VOUT と入力電圧VINとの関係
は、次式に示すように、 VOUT =R2/R1×VIN+VREF     
  …(3)但し、VIN=Va−Vb  (Va,V
bは入力電圧)また、入力電圧Va,Vbは、モータ1
5の逆起電力により負電圧になるため、OPアンプには
、電源Vccの他に負電源VEEが必要になる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の回路では、検出抵抗RSa,RSbに接続される回路
の入力インピーダンスを上げるためにバッファ回路が必
要とになる問題がある。また、入力がモータの逆起電力
により負電圧になった場合でもオペアンプリファイアを
動作させるためには、負電源が必要となる。
【0011】そこで本発明は、入力電圧が負電圧あるい
は集積回路(IC)駆動電源電圧より高電圧で、単電源
で駆動できるカレントセンスアンプリファイアを提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、第1の入力端子に接続される第1、第2の
抵抗の他方が第1、第2のトランジスタのエミッタに接
続され、第2のトランジスタのコレクタ,ベースが共通
であり、第1、第2のトランジスタのコレクタに第1、
第2の電流源が接続され、第1のトランジスタのコレク
タと第3のトランジスタのベース、第2のトランジスタ
のエミッタと第3のとトランジスタのエミッタが接続さ
れ、第3のトランジスタのコレクタが出力になる第1の
回路と、また同様に第2の回路が構成され、第1、第2
の回路における第3のトランジスタ間に第3の抵抗が接
続される入力回路を提供することができる。
【0013】
【作用】以上のような構成のカレントセンスアンプリフ
ァイアによれば、検出抵抗に流れる電流が入力電圧に係
わらず一定になり、入力インピーダンスが上り、また入
力電圧差が零の時出力電流差が零になり入力電圧差に比
例して出力電流差が起こるようにしたV−I変換回路を
構成することで入力が負電圧でも単電源で動作可能にな
る。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0015】図1は本発明に係る第1の実施例のカレン
トセンスアンプリファイア(以下、カレントセンスアン
プと称する)の構成を示す回路図である。ここで前述し
た図8と同等機能のものには同じ参照番号を付して説明
を省略する。
【0016】まずトランジスタQ1,Q2のそれぞれに
エミッタ抵抗R1,R2が接続されたカレントミラー回
路部Aと、同様にトランジスタQ3,Q4のそれぞれに
エミッタ抵抗R3,R4が接続されたで構成されるカレ
ントミラー回路部Bとが設けられ、それぞれのトランジ
スタのコレクタには、電源が供給される電源端子1に接
続された電流源I1 ,I2 ,I1’,I2’が供給
されている。つまり、カレントミラー回路部Aの入力側
に電流源I1 ,出力側に電流源I2 が供給され、同
様にカレントミラー回路部Bの入力側に電流源I1’,
出力側に電流源I2’が供給される。
【0017】さらに前記トランジスタQ2のコレクタに
トランジスタQ5のベースに接続され、前記トランジス
タQ1のエミッタに、前記トランジスタQ5のエミッタ
が接続され、同様に前記トランジスタQ3のコレクタに
トランジスタらQ6のベースに接続され、前記トランジ
スタQ4のエミッタに、前記トランジスタQ6のエミッ
タが接続される。
【0018】また前記トランジスタQ5のコレクタは、
電源端子1に接続するカレントミラー回路8の入力側出
力端8aに接続され、前記トランジスタQ6のコレクタ
は、カレントミラー回路8の入力側出力端8bに接続さ
れる。さらに、これらトランジスタQ5,Q6のエミッ
タ間が抵抗R5によって接続されている。
【0019】そして、前記トランジスタQ6のコレクタ
からI−V増幅器OP3の入力端に接続され、該I−V
アンプOP3は基準電圧VREF を基準(中心)とし
て、出力端4に出力するように設定されている。そして
前記エミッタ抵抗R1,R2の他端の接続点に入力端子
2及び、前記エミッタ抵抗R3,R4の他端の接続点に
入力端子3が設けられる。それらの入力端子2,3にモ
ータ駆動用Hブリッジ回路の検出抵抗(図示せず)が接
続され、検出される検出信号が入力電圧として入力する
【0020】次に、このように構成されたカレントセン
スアンプの動作について説明する。ここで、電流I3 
を求めると、ベース電流を無視し、電流I1 =I2 
として、 VBE (Q1) =VBE (Q2)       
          …(4)従って、V5 =V4 
になるように電流I3 が流れるから、 I3 =R2 /R1 ×I2 −I1       
    …(5)同様に、R2 =R3 ,R1 =R
4 ,I1 =I1’,I2 =I2’とすれば、 I3 =I3’                  
          …(6)となる。
【0021】つまり、モータ駆動電流を検出抵抗により
電圧に変換され、端子2,3に入力電圧Va,Vbが入
力し、この差電圧をVINとすると、抵抗R5の両端に
発生する電圧V4 ,V6 により、 VIN=V4 −V6               
        …(7)従って抵抗R5には、VIN
/R5の電流が流れることになり、電流I4,I6は、 I4 =I3 +VIN/R5           
     …(8)I6 =I3 +VIN/R5  
              …(9)となり、よって
、出力IOUT ,VUOT は、    IOUT 
=I4 −I6 =2×VIN/R5        
…(10)VOUT =−2×VIN×R6 /R5+
VREF   …(11)となる。また、端子2,3よ
り検出抵抗に流れる電流は、定電流I1 +I2 +I
3 であるから、差電圧VINとしては影響を受けない
【0022】次に、この本発明を集積回路(IC)に採
用した場合に、npn形トランジスタのコレクタの電位
が、集積回路の最低電位より低くならないようにする必
要があるため、例えば、トランジスタQ2,Q3の最低
コレクタ電圧をVc(Q2) とすると次式、    
Vc(Q2) =(I1 +I3 )×R2+VBE(
Q5)  …(12)により任意に設定できる。次に、
図2には第2の実施例の構成を示し説明する。
【0023】この第2の実施例は、前述した図2の第1
の実施例に示した検出抵抗R2,R3の抵抗値を“0Ω
”としたものであり、他の構成は同等である。従って、
図2の構成部材においては、図1に示した構成部材と同
等のものには同じ参照番号を付してその説明を省略する
【0024】この第2の実施例によると、電流I1 /
I2 ,I1’/I2’あるいは、(トランジスタQ1
のエミッタ面積)/(トランジスタQ2のエミッタ面積
),(トランジスタQ3のエミッタ面積)/(トランジ
スタQ4のエミッタ面積)の比を適切にすることで、電
圧VBE(Q1),VBE(Q2)に電圧差が発生する
ので、電流I3 を流すことによって、電圧V4 ,V
6 が同電位になる。これを式に表すと、   I3 =(VBE(Q2)−VBE(Q1))/R
1−I1      ={VT ×LN(N1×I2 
/N2×I1 )}/R1−I1      但し、N1:トランジスタQ1のエミッタ面積
、N2:トランジスタQ2のエミッタ面積となる。これ
と同様に電流I3’も求めることができる。
【0025】次に図3に示すモータ駆動用Hブリッジ回
路は、前述した図6のモータ駆動用Hブリッジ回路にお
ける、駆動電流の検出抵抗を電源電圧Vcc側に設けた
ものである。ここで、図6と同等部材のものには、同じ
参照番号を付して、その説明を省略する。従って、ここ
で検出された電流は、トランジスタQ11,Q12のエ
ミッタに接続する駆動電流検出端子16,17から出力
されるように構成されている。
【0026】このようなモータ駆動用Hブリッジ回路を
用いて、図1及び図2に示したようなカレントセンスア
ンプを構成すると、図4及び図5に示すようなカレント
センスアンプが構成される。ここで図1,2と同等部材
のものには、同じ参照番号を付して、その説明を省略す
る。
【0027】図4に示すカレントセンスアンプは、第3
の実施例として、図1に示した第1の実施例のカレント
センスアンプに相当するものであり、第1の実施例に用
いたnpn形トランジスタに対して、逆極性のpnp形
トランジスタを用いて構成されたものである。
【0028】また同様に、図5に示すカレントセンスア
ンプは、第4の実施例として、図2に示した第2の実施
例のカレントセンスアンプに相当するものであり、第2
の実施例に用いたnpn形トランジスタに対して、逆極
性のpnp形トランジスタを用いて構成されたものであ
る。
【0029】以上詳述したように、本発明のカレントセ
ンスアンプは、入力電圧が、印加された負電圧あるいは
集積回路駆動電源電圧より高い電圧になっても、負電源
VEEを設ける必要がなくなる。また、検出抵抗にかか
る入力電圧に変動があっても、一定の電流値を検出抵抗
に流すことを実現できる。さらに、結果的に検出回路の
入力インピーダンスが上がるため、バッファ回路の必要
がない。また本発明は、前述した一実施例に限定される
ものではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、入
力電圧が印加される負電圧あるいは集積回路(IC)駆
動電源電圧より高電圧になるようなモータ駆動電流の検
出回路であるカレントセンスアンプリファイアを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施例のカレントセン
スアンプリファイアの構成を示す回路図である。
【図2】図2は、本発明の第2の実施例のカレントセン
スアンプリファイアの構成を示す回路図である。
【図3】図3は、駆動電流の検出抵抗を電源電圧Vcc
側に設けたモータ駆動用Hブリッジ回路の構成を示す回
路図である。
【図4】図4は、本発明の第3の実施例として、第1の
実施例と逆極性の駆動素子を用いて構成されたカレント
センスアンプリファイアの構成を示す回路図である。
【図5】図5は、本発明の第4の実施例として、第2の
実施例と逆極性の駆動素子を用いて構成されたカレント
センスアンプリファイアの構成を示す回路図である。
【図6】図6は、従来のモータ駆動用Hブリッジ回路の
構成を示す回路図である。
【図7】図7は、検出電圧Va,Vbの波形及び各トラ
ンジスタのオン・オフ動作を示す図である。
【図8】図8は、従来のモータ駆動用Hブリッジ回路に
おける駆動電流の検出回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1…電源端子、2,3…入力端子、4…出力端子、8…
カレントミラー回路、11〜14…Hブリッジコントロ
ール端子、15…モータ、16,17…駆動電流検出端
子、18…Hブリッジ回路、19…負電源端子、Q1〜
Q6,Q11〜Q14…トランジスタ、R1,R2,R
3,R4…エミッタ抵抗、RSa,RSb…検出抵抗、
A,B…カレントミラー回路部、I1 ,I2 ,I1
’,I2’…電流源、OP1,OP2…バッファアンプ
リファイア、OP3…演算増幅器(I−Vアンプリファ
イア)、VREF …基準電圧、Vcc…電源、D11
〜D14…ダイオード。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  第1の入力端子に接続される第1、第
    2の抵抗の他方が第1、第2のトランジスタのエミッタ
    に接続され、第2のトランジスタはコレクタ,ベース共
    通であり、第1、第2のトランジスタのコレクタに第1
    、第2の電流源が接続され、第1のトランジスタのコレ
    クタと第3のトランジスタのベース、第2のトランジス
    タのエミッタと第3のとトランジスタのエミッタが接続
    され、第3のトランジスタのコレクタが出力になる第1
    の回路と、また同様に第2の回路が構成され、第1、第
    2の回路における第3のトランジスタ間に第3の抵抗が
    接続される入力回路。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の前記第1の抵抗の値を
    零として用いる入力回路。
  3. 【請求項3】  請求項1及び請求項2に記載の第1の
    回路の出力にカレントミラー回路を接続し、これと基準
    電圧を具備したカレントセンスアンプリファイア。
JP3080165A 1991-04-12 1991-04-12 カレントセンスアンプリファイア Withdrawn JPH04317580A (ja)

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JP3080165A JPH04317580A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 カレントセンスアンプリファイア

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110373A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Seiko Instruments Inc 増幅回路
US7212042B1 (en) * 2004-08-27 2007-05-01 Zilog, Inc. Below-ground sensor interface amplifier

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JP2003110373A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Seiko Instruments Inc 増幅回路
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Effective date: 19980711