JPH06104659A - Voltage/current conversion circuit - Google Patents

Voltage/current conversion circuit

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JPH06104659A
JPH06104659A JP25174392A JP25174392A JPH06104659A JP H06104659 A JPH06104659 A JP H06104659A JP 25174392 A JP25174392 A JP 25174392A JP 25174392 A JP25174392 A JP 25174392A JP H06104659 A JPH06104659 A JP H06104659A
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JP
Japan
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output
voltage
current
operational amplifier
conversion circuit
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Application number
JP25174392A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Ishida
紘一 石田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the voltage/current conversion circuit from being oscillated even when an inductive load is connected to the circuit. CONSTITUTION:A state observing device 30 receiving an output current and an output voltage of the voltage/current conversion circuit 10 comprising operational amplifiers 2, 3 and outputting a differentiation proportional value of an output current is provided in the voltage/current conversion circuit and the input voltage to the voltage current conversion circuit 10 is corrected by the differentiation proportional value of the output current outputted from the state observing device 30 to suppress the oscillation by selecting an angle at which the frequency characteristic of the operational amplifiers 2, 3 and the frequency characteristic of the reciprocal of a feedback gain are crossed to be 20dB/dec. Furthermore, when the differentiation proportional value of the output current is fed back, no differentiation element is in use and an integration element is used to extract the differentiation value of the load current through the configuration of the state observing device 30 thereby avoiding the effect of noise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、負荷へ流れる電流を
入力電圧に対応させる電圧・電流変換回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage / current conversion circuit which makes a current flowing to a load correspond to an input voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は電圧を電流に変換する電圧・電流
変換回路の従来例を示した回路図である。この図5に示
すように、従来の電圧・電流変換回路は大きなゲインを
有する第1演算増幅器2に出力抵抗4を接続し、この出
力抵抗4の出力信号を大きな入力インピーダンスを有す
る第2演算増幅器3へ入力させ、この第2演算増幅器3
の出力を前述の第1演算増幅器2の非反転入力端子へフ
ィードバックする構成にしている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example of a voltage / current conversion circuit for converting a voltage into a current. As shown in FIG. 5, in the conventional voltage / current conversion circuit, the output resistance 4 is connected to the first operational amplifier 2 having a large gain, and the output signal of the output resistance 4 is supplied to the second operational amplifier having a large input impedance. 3 into the second operational amplifier 3
Of the first operational amplifier 2 is fed back to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 2.

【0003】ここで出力抵抗4に負荷5を直列に接続
し、前記第1演算増幅器2の反転入力端子へ入力電圧e
I を与えたときに、これの反転入力端子電圧e- と、非
反転入力端子電圧e+ とは下記の数1と数2に示す如く
になる。更に第1演算増幅器出力電圧eO * は下記の数
3に示す如くになる。但し、eO は電圧・電流変換回路
10の出力電圧であり、rは出力抵抗4の抵抗値、又R
6 ,R7 ,R8 及びR9はそれぞれ抵抗6,抵抗7,抵
抗8及び抵抗9の抵抗値を表すものとする。
Here, a load 5 is connected in series to the output resistor 4, and an input voltage e is applied to the inverting input terminal of the first operational amplifier 2.
When I is given, its inverting input terminal voltage e and its non-inverting input terminal voltage e + are as shown in the following equations 1 and 2. Further, the first operational amplifier output voltage e O * becomes as shown in the following Expression 3. Here, e O is the output voltage of the voltage-current conversion circuit 10, r is the resistance value of the output resistor 4, and R
6 , R 7 , R 8 and R 9 represent the resistance values of the resistor 6, the resistor 7, the resistor 8 and the resistor 9, respectively.

【0004】[0004]

【数1】 [Equation 1]

【0005】[0005]

【数2】 [Equation 2]

【0006】[0006]

【数3】 [Equation 3]

【0007】第2演算増幅器3は例えばゲインが1で入
力インピーダンスが極めて大きい増幅器であるから、抵
抗8,抵抗9の抵抗値R8 ,R9 は負荷インピーダンス
Zに対して無視出来る。ここで抵抗6と抵抗8の抵抗値
が等しく(即ちR6 =R8 )且つ抵抗7と抵抗9の抵抗
値が等しい(即ちR7 =R9 )ものとし、第1演算増幅
器2のゲインが無限大であるとすると、下記の条件が成
立する。
Since the second operational amplifier 3 is an amplifier having a gain of 1 and an extremely large input impedance, the resistance values R 8 and R 9 of the resistors 8 and 9 can be ignored with respect to the load impedance Z. Here, it is assumed that the resistors 6 and 8 have the same resistance value (that is, R 6 = R 8 ) and the resistors 7 and 9 have the same resistance value (that is, R 7 = R 9 ), and the gain of the first operational amplifier 2 is If it is infinite, the following conditions are satisfied.

【0008】 反転入力端子電圧e+ =非反転入力端子電圧e- その結果、前記の数1,数2及び数3から下記の数4が
得られ、この数4から出力電流iO と入力電圧eI との
関係は下記の数5に示す如くになる。
Inverted input terminal voltage e + = non-inverted input terminal voltage e As a result, the following Equation 4 is obtained from the above Equations 1, 2 and 3, and from this Equation 4, the output current i O and the input voltage are obtained. The relationship with e I is as shown in Equation 5 below.

【0009】[0009]

【数4】 [Equation 4]

【0010】[0010]

【数5】 [Equation 5]

【0011】この数5で明らかなように、図5に図示の
電圧・電流変換回路回路10を用いれば、この回路の出
力電流iO は入力電圧eI に比例することになる。即ち
回路の入力電圧eI はこれにに比例した出力電流iO
変換することが出来る。
As is apparent from the equation (5), if the voltage / current conversion circuit circuit 10 shown in FIG. 5 is used, the output current i O of this circuit is proportional to the input voltage e I. That is, the input voltage e I of the circuit can be converted into an output current i O proportional to this.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで電圧・電流変
換回路10を構成している第1演算増幅器2には応答に
時間遅れが存在する。そこでこの第1演算増幅器2の入
力と出力との間の伝達関数をA0 /(1+s・τ)とす
ると、この図5に示す回路を図6に図示のブロック回路
に書き直すことが出来る。
However, there is a time delay in the response of the first operational amplifier 2 which constitutes the voltage / current conversion circuit 10. Therefore, if the transfer function between the input and output of the first operational amplifier 2 is A 0 / (1 + s · τ), the circuit shown in FIG. 5 can be rewritten into the block circuit shown in FIG.

【0013】図6は図5に記載の電圧・電流変換回路を
ブロックで表したブロック回路図である。更に図7は図
6に図示のブロック回路を等価変換した等価変換ブロッ
ク回路図である。ここで負荷5が誘導性負荷であるなら
ば負荷インピーダンスZは、Z=s・Lと表すことが出
来るので下記の数6が成立する。
FIG. 6 is a block circuit diagram showing the voltage / current conversion circuit shown in FIG. 5 in blocks. Further, FIG. 7 is an equivalent conversion block circuit diagram in which the block circuit shown in FIG. 6 is equivalently converted. Here, if the load 5 is an inductive load, the load impedance Z can be expressed as Z = s · L, and therefore the following expression 6 is established.

【0014】[0014]

【数6】 [Equation 6]

【0015】前述の数1,数2,数3とこの数6を正規
化すると下記の数7,数8,数9及び数10が得られ
る。
By normalizing the above Equations 1, 2, and 3 and this Equation 6, the following Equations 7, 8, 9 and 10 are obtained.

【0016】[0016]

【数7】 [Equation 7]

【0017】[0017]

【数8】 [Equation 8]

【0018】[0018]

【数9】 [Equation 9]

【0019】[0019]

【数10】 [Equation 10]

【0020】但し前記の各数式において、EN =回路の
定格電圧、IN =回路の定格電流とし、eO ,eI ,e
+ 及びe- は下記の数11で表され、且つKR 及びTL
は下記の数12で表されるものとする。
However, in each of the above equations, E N = Rated voltage of the circuit, I N = Rated current of the circuit, and e O , e I , e
+ And e are represented by the following formula 11, and K R and T L
Is expressed by the following formula 12.

【0021】[0021]

【数11】 [Equation 11]

【0022】[0022]

【数12】 [Equation 12]

【0023】更に、下記の数13に記載の値による置換
を行うと、図7で図示した等価変換後のブロック回路を
再度等価変換することにより、図8に図示のブロック回
路が得られる。
Further, when the replacement by the value expressed by the following equation 13 is performed, the block circuit shown in FIG. 8 is obtained by performing the equivalent conversion of the block circuit after the equivalent conversion shown in FIG.

【0024】[0024]

【数13】 [Equation 13]

【0025】図8は図7に図示の等価変換ブロック回路
を再度等価変換した再等価変換ブロック回路図である。
この図8に図示の再等価変換ブロック回路において、閉
ループのループゲインはA* ・βである。ここでA*
数14で示す如くであり、βは数15で示す如くにな
る。
FIG. 8 is a re-equivalent conversion block circuit diagram in which the equivalent conversion block circuit shown in FIG. 7 is equivalently converted again.
In the re-equivalent conversion block circuit shown in FIG. 8, the loop gain of the closed loop is A * .β. Here, A * is as shown in Expression 14, and β is as shown in Expression 15.

【0026】[0026]

【数14】 [Equation 14]

【0027】[0027]

【数15】 [Equation 15]

【0028】このループゲインA* ・βは下記の数14
に示すように書き直しが出来る。
This loop gain A * .beta.
It can be rewritten as shown in.

【0029】[0029]

【数16】 [Equation 16]

【0030】即ちA* と1/βとの差がA* ・βである
から、このループが安定であるためにはこのループゲイ
ンA* ・βが0デシベルを切る際の傾斜が−20dB/de
c であることが必要である。これはA* と1/βとが交
差する角度が−20dB/decであることと等価である。
図9は図5に図示の従来の電圧・電流変換回路の周波数
特性を示した周波数特性図であり、図10も図5に図示
の従来の電圧・電流変換回路の周波数特性を示した周波
数特性図であって、いずれも横軸は角周波数ωをrad
/sなる単位で表し、縦軸はゲインをdBなる単位で表
している。これら図9,図10に図示の如く、負荷5が
誘導性負荷の場合は、前述した交差角θが−40dB/de
c であることから、従来の電圧・電流変換回路は発振し
てしまう大きな欠点を有する。
That is, since the difference between A * and 1 / β is A * · β, in order for this loop to be stable, the slope when this loop gain A * · β falls below 0 decibel is −20 dB / de
Must be c. This is equivalent to the angle at which A * and 1 / β intersect being −20 dB / dec.
FIG. 9 is a frequency characteristic diagram showing the frequency characteristic of the conventional voltage-current conversion circuit shown in FIG. 5, and FIG. 10 is also a frequency characteristic showing the frequency characteristic of the conventional voltage-current conversion circuit shown in FIG. In each of the figures, the horizontal axis indicates the angular frequency ω in rad.
/ S, and the vertical axis represents the gain in dB. As shown in FIGS. 9 and 10, when the load 5 is an inductive load, the above-described crossing angle θ is −40 dB / de.
Since it is c, the conventional voltage-current conversion circuit has a major drawback that it oscillates.

【0031】これを更に詳しく説明する。即ち、第1演
算増幅器2の出力電圧eO * と、電圧・電流変換回路1
0の出力電圧eO との比を求めると、A* が1/βより
も充分に大きい(即ちA* ≫1/β)場合には、上述の
比eO * /eO は数17で近似することが出来る。
This will be described in more detail. That is, the output voltage e O * of the first operational amplifier 2 and the voltage / current conversion circuit 1
The ratio of 0 to the output voltage e O is 0. When A * is sufficiently larger than 1 / β (that is, A * >> 1 / β), the above ratio e O * / e O is Can be approximated.

【0032】[0032]

【数17】 [Equation 17]

【0033】これとは逆に、A* が1/βよりも充分に
小さい(即ちA* ≪1/β)場合の上述の比eO * /e
O は数18で近似することが出来る。
[0033] On the contrary, A * is 1 / beta sufficiently smaller than (i.e. A * «1 / β) ratio of the above-mentioned case e O * / e
O can be approximated by Equation 18.

【0034】[0034]

【数18】 [Equation 18]

【0035】即ち、比eO * /eO は図9或いは図10
で太線で描いた折れ線近似となる。但し実際には点線で
図示ののようにω1 なる角周波数値でピークとなる共振
特性を有する。即ち、前述のように従来回路では発振し
てしまうことになる。そこでこの発明の目的は、電圧・
電流変換回路に誘導性負荷を接続した場合でも発振しな
いようにすることにある。
That is, the ratio e O * / e O is as shown in FIG. 9 or FIG.
It becomes a line approximation drawn with a thick line. However, actually, as shown by a dotted line, the resonance characteristic has a peak at an angular frequency value of ω 1 . That is, as described above, the conventional circuit oscillates. Therefore, the purpose of this invention is to
The purpose is to prevent oscillation even when an inductive load is connected to the current conversion circuit.

【0036】[0036]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の電圧・電流変換回路は、大きなゲインを
有する第1演算増幅器の出力側に出力抵抗と負荷との直
列回路を接続し、この出力抵抗の出力側電圧を大きな入
力インピーダンスを有する第2演算増幅器へ入力させ、
この第2演算増幅器の出力電圧を前記第1演算増幅器の
非反転入力端子へ入力させて、前記第1演算増幅器の反
転入力端子に印加する入力電圧に対応した出力電流を前
記負荷へ流す構成の電圧・電流変換回路において、前記
負荷へ流れる出力電流を検出する電流検出手段と、この
出力電流と前記第1演算増幅器の出力電圧とを入力して
前記出力電流の微分値に比例する量を出力する状態観測
器と、この状態観測器が出力する前記出力電流の微分値
比例量で前記第1演算増幅器への入力電圧を補正する補
正手段とを備えるものとするが、このときの状態観測器
は、前記出力電流の模擬値を出力する積分演算手段と、
この出力電流模擬値を所定数倍する第1ゲインと、当該
状態観測器へ入力する前記出力電流とこの出力電流模擬
値との偏差を所定数倍する第2ゲインと、前記積分演算
手段への入力信号を所定数倍する第3ゲインとを備え、
当該状態観測器へ入力する前記第1演算増幅器の出力電
圧と前記第1ゲインの出力信号と前記第2ゲインの出力
信号とを加算した値を前記積分演算手段への入力信号と
し、前記第3ゲインの出力信号を当該状態観測器が出力
する前記出力電流の微分値比例量にするものとする。
In order to achieve the above object, the voltage-current conversion circuit of the present invention has a series circuit of an output resistance and a load connected to the output side of a first operational amplifier having a large gain. , The output side voltage of this output resistor is input to the second operational amplifier having a large input impedance,
The output voltage of the second operational amplifier is input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier, and the output current corresponding to the input voltage applied to the inverting input terminal of the first operational amplifier is supplied to the load. In a voltage / current conversion circuit, current detection means for detecting an output current flowing to the load, and the output current and the output voltage of the first operational amplifier are input to output an amount proportional to a differential value of the output current. And a correction means for correcting the input voltage to the first operational amplifier by the differential proportional amount of the output current output by the state observer. Is an integral calculation means for outputting a simulated value of the output current,
A first gain that multiplies the output current simulation value by a predetermined number, a second gain that multiplies the deviation between the output current input to the state observer and the output current simulation value by a predetermined number, and the integral calculation means. And a third gain for multiplying the input signal by a predetermined number,
A value obtained by adding the output voltage of the first operational amplifier, the output signal of the first gain, and the output signal of the second gain, which are input to the state observing device, is used as an input signal to the integration calculating means, It is assumed that the output signal of the gain is a differential value proportional amount of the output current output by the state observer.

【0037】[0037]

【作用】電圧・電流変換回路に接続する負荷が誘導性の
場合は、定電流に対しては周波数に比例してフィードバ
ックゲイン1/βが増大するが、本発明ではこの1/β
を高い周波数の領域では平坦にして、増幅器の周波数特
性A* と1/βとの交差する角度θを−20dB/dec と
するように作用させる。
When the load connected to the voltage / current conversion circuit is inductive, the feedback gain 1 / β increases in proportion to the frequency with respect to the constant current. In the present invention, this feedback gain 1 / β increases.
Is flattened in the high frequency region, and the angle θ at which the frequency characteristic A * of the amplifier and 1 / β intersect is set to −20 dB / dec.

【0038】本発明では出力電流iO の微分値に比例す
る量をeF * とすると、このeF *は下記の数19であ
らわされる。但しFはフィードバックゲインである。
In the present invention, assuming that the amount proportional to the differential value of the output current i O is e F * , this e F * is expressed by the following equation 19. However, F is a feedback gain.

【0039】[0039]

【数19】 [Formula 19]

【0040】この出力電流iO の微分値比例量eF *
フィードバックするとき、下記の数20が成立する。
When the differential value proportional amount e F * of the output current i O is fed back, the following formula 20 is established.

【0041】[0041]

【数20】 [Equation 20]

【0042】従って図7に図示の如く入力電圧eI とβ
・eO * とを加算すると数21が得られる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the input voltages e I and β
・ Equation 21 is obtained by adding e O * .

【0043】[0043]

【数21】 [Equation 21]

【0044】このeF をフィードバックする。この際E
I * =EI −EF * が図5の入力電圧eI となる。ここ
で上記の数21からβは下記の数22に示すβ* とな
る。但し数22に記載のω0 は数23に示しているが、
ここでω0 >(KR /TR )となるようにω0 の値を選
定すれば、後述する図4に図示の如くω≧ω0 の領域で
はβ及び1/βの周波数特性が平坦になる。
This e F is fed back. At this time E
I * = E I -E F * is input voltage e I of FIG. Here, from the above expression 21 to β becomes β * shown in the following expression 22. However, although ω 0 described in Expression 22 is shown in Expression 23,
If the value of ω 0 is selected so that ω 0 > (K R / T R ), the frequency characteristics of β and 1 / β are flat in the region of ω ≧ ω 0 as shown in FIG. 4 described later. become.

【0045】[0045]

【数22】 [Equation 22]

【0046】[0046]

【数23】 [Equation 23]

【0047】[0047]

【実施例】図1は本発明の第1実施例を表した回路図で
あるが、これに記載の負荷5及び電圧・電流変換回路1
0と、この電圧・電流変換回路10を構成している第1
演算増幅器2,第2演算増幅器3,出力抵抗4,抵抗
6,抵抗7,抵抗8及び抵抗9の名称・用途・機能は図
5で既述の従来例回路と同じであるから、これらの説明
は省略する。
1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, in which a load 5 and a voltage / current conversion circuit 1 are described.
0 and the first of the voltage / current conversion circuit 10
The operational amplifier 2, the second operational amplifier 3, the output resistance 4, the resistance 6, the resistance 7, the resistance 8 and the resistance 9 have the same names, uses and functions as those of the conventional circuit described in FIG. Is omitted.

【0048】本発明においては、負荷5へ供給する出力
電流iO を電流検出器20により検出し、この出力電流
O を第1演算増幅器出力電圧eO * と共に状態観測器
30へ入力している。状態観測器30は出力電流の微分
値比例量eF * を出力するので、電圧・電流変換回路1
0へ入力する入力電圧eI をこのeF * で補正し、その
補正結果であるeI * を電圧・電流変換回路10へ入力
することで前述したようにβ及び1/βの周波数特性を
平坦にして、当該電圧・電流変換回路10が発振するの
を抑制する。
In the present invention, the output current i O supplied to the load 5 is detected by the current detector 20, and this output current i O is input to the state observer 30 together with the first operational amplifier output voltage e O *. There is. Since the state observer 30 outputs the differential value proportional amount e F * of the output current, the voltage / current conversion circuit 1
The input voltage e I input to 0 is corrected by this e F * , and the correction result e I * is input to the voltage-current conversion circuit 10 to obtain the frequency characteristics of β and 1 / β as described above. It is made flat so that the voltage / current conversion circuit 10 is prevented from oscillating.

【0049】図2は本発明の第2実施例を表したブロッ
ク回路図であって、図1に記載の状態観測器30の構成
を表しており、この状態観測器が出力電流iO の微分値
比例量を出力している。この状態観測器は電圧・電流変
換回路10の中の第1演算増幅器2から負荷5までの部
分、即ち数24で示しているところが対象であって、そ
の構成は数25に示す如くになる。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, showing the configuration of the state observer 30 shown in FIG. 1, which state observer differentiates the output current i O. The value proportional amount is output. This state observing device is intended for the portion from the first operational amplifier 2 to the load 5 in the voltage / current conversion circuit 10, that is, the part represented by the formula 24, and its configuration is as shown in the formula 25.

【0050】[0050]

【数24】 [Equation 24]

【0051】[0051]

【数25】 [Equation 25]

【0052】但し数25に記載のio ,TL ,KR の上
にそれぞれ−をつけた値はそれぞれio ,TL ,KR
模擬値であり、gは状態観測器のゲインであり、このと
き下記の数26が成立する。
However, the values of −25 above i o , T L , and K R described in Equation 25 are simulated values of i o , T L , and K R , respectively, and g is the gain of the state observer. Yes, at this time, the following Expression 26 is established.

【0053】[0053]

【数26】 [Equation 26]

【0054】ここでTL とKR がそれぞれの模擬値と等
しくなくても、ゲインgを大きく選定すればio とその
模擬値とは等しくなる。従って、積分演算器31の入力
信号から下記の数27に示す値が得られる。
Here, even if T L and K R are not equal to their respective simulated values, if the gain g is selected to be large, i o will be equal to the simulated value thereof. Therefore, the value shown in the following Expression 27 is obtained from the input signal of the integration calculator 31.

【0055】[0055]

【数27】 [Equation 27]

【0056】この数27に示す値が即ち出力電流iO
微分値であるdiO /dtに比例する量である。このよ
うにして検出した出力電流iO の微分値比例量に第3ゲ
イン34でゲインFを乗じることでF・s・TL ・iO
なる量を状態観測器30の出力値eF * とし、このeF
* で電圧・電流変換回路10への入力電圧eI を補正す
るのである。
The value expressed by the equation (27) is proportional to the differential value di O / dt of the output current i O. By multiplying the differential proportional amount of the output current i O detected in this way by the gain F in the third gain 34, F · s · T L · i O
Is defined as the output value e F * of the state observer 30, and this e F
* Is used to correct the input voltage e I to the voltage / current conversion circuit 10.

【0057】図3は本発明の第3実施例を表した回路図
であって、図1に記載の電流検出器20の構成を表して
いる。この電流検出器20は第3演算増幅器21と差動
増幅器22とで構成していて、出力電流iO が出力抵抗
4を流れる際に生じる電圧降下r・iO を検出する。図
4は図1と図2とで図示の実施例回路の周波数特性を表
したグラフであって、横軸は角周波数ωをrad/sな
る単位で表し、縦軸はゲインをdBなる単位で表してい
る。ここで、ω0 としてω0 >(KR /TR )なる値を
選定すれば、この図4に図示のようにω≧ω0 の領域
で、βと1/βの周波数特性は平坦になる。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention and shows the configuration of the current detector 20 shown in FIG. The current detector 20 is not constituted by a third operational amplifier 21 and the differential amplifier 22, the output current i O detects a voltage drop r · i O that occurs when flowing through the output resistor 4. FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of the embodiment circuit shown in FIGS. 1 and 2, in which the horizontal axis represents the angular frequency ω in units of rad / s and the vertical axis represents the gain in units of dB. It represents. If a value of ω 0 > (K R / T R ) is selected as ω 0 , the frequency characteristics of β and 1 / β become flat in the region of ω ≧ ω 0 as shown in FIG. Become.

【0058】[0058]

【発明の効果】この発明によれば、演算増幅器で構成し
ている電圧・電流変換回路の出力電流と出力電圧とを入
力して出力電流の微分値比例量を出力する状態観測器を
設け、この状態観測器が出力する前記出力電流の微分値
比例量でこの電圧・電流変換回路への入力電圧を補正す
る構成にしている。それ故、高い周波数領域ではインダ
クタンスの周波数特性が見掛け上一定となることから、
演算増幅器の周波数特性と、フィードバックゲインの逆
数即ち1/βの周波数特性とが交差するときの角度が−
20dB/dec となり、共振を防止して発振を抑制するこ
とが出来る効果が得られる。更に前述の出力電流の微分
値比例量をフィードバックする際には微分要素を使用せ
ずに、積分要素を使って負荷電流の微分値を取り出すよ
うに状態観測器の回路を構成しているので、ノイズに影
響される危険を回避出来る効果も得られる。又、この出
力電流微分値のフィードバック量を可変にすることで、
インダクタンスの周波数特性を所定の角周波数値で見掛
け上変えることが出来るので、インダクタイスに合わせ
て安定な動特性を持つ電圧・電流変換回路にすることが
出来る。
According to the present invention, there is provided a state observing device for inputting the output current and output voltage of the voltage-current conversion circuit composed of the operational amplifier and outputting the differential value proportional amount of the output current, The input voltage to the voltage / current conversion circuit is corrected by the amount proportional to the differential value of the output current output by the state observer. Therefore, since the frequency characteristic of the inductance is apparently constant in the high frequency region,
The angle at which the frequency characteristic of the operational amplifier and the reciprocal of the feedback gain, that is, the frequency characteristic of 1 / β intersect is −
It becomes 20 dB / dec, and the effect of preventing resonance and suppressing oscillation can be obtained. Further, when feeding back the differential value proportional amount of the output current described above, the circuit of the state observer is configured to extract the differential value of the load current using the integral element without using the differential element, The effect of avoiding the risk of being affected by noise is also obtained. Also, by making the feedback amount of this output current differential value variable,
Since the frequency characteristic of the inductance can be apparently changed at a predetermined angular frequency value, a voltage / current conversion circuit having stable dynamic characteristics can be obtained according to the inductor chair.

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

【図1】本発明の第1実施例を表した回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例を表したブロック回路図FIG. 2 is a block circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例を表した回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】図1と図2とで図示の実施例回路の周波数特性
を表したグラフ
FIG. 4 is a graph showing frequency characteristics of the embodiment circuit shown in FIGS. 1 and 2;

【図5】電圧を電流に変換する電圧・電流変換回路の従
来例を示した回路図
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example of a voltage / current conversion circuit for converting a voltage into a current.

【図6】図5に記載の電圧・電流変換回路をブロックで
表したブロック回路図
6 is a block circuit diagram showing the voltage / current conversion circuit shown in FIG. 5 in blocks.

【図7】図6に図示のブロック回路を等価変換した等価
変換ブロック回路図
7 is an equivalent conversion block circuit diagram in which the block circuit illustrated in FIG. 6 is equivalently converted.

【図8】図7に図示の等価変換ブロック回路を再度等価
変換した再等価変換ブロック回路図
FIG. 8 is a re-equivalent conversion block circuit diagram obtained by re-equivalently converting the equivalent conversion block circuit shown in FIG.

【図9】図5に図示の従来の電圧・電流変換回路の周波
数特性を示した周波数特性図
9 is a frequency characteristic diagram showing frequency characteristics of the conventional voltage-current conversion circuit shown in FIG.

【図10】図5に図示の従来の電圧・電流変換回路の周
波数特性を示した周波数特性図
FIG. 10 is a frequency characteristic diagram showing frequency characteristics of the conventional voltage-current conversion circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 第1演算増幅器 3 第2演算増幅器 4 出力抵抗 5 負荷 10 電圧・電流変換回路 20 電流検出器 21 第3演算増幅器 22 差動増幅器 30 状態観測器 31 積分演算器 32 第1ゲイン 33 第2ゲイン 34 第3ゲイン eI 入力電圧 eO 出力電圧 eO * 第1演算増幅器出力電圧 iO 出力電流2 1st operational amplifier 3 2nd operational amplifier 4 Output resistance 5 Load 10 Voltage / current conversion circuit 20 Current detector 21 3rd operational amplifier 22 Differential amplifier 30 State observer 31 Integral calculator 32 1st gain 33 2nd gain 34 3rd gain e I Input voltage e O Output voltage e O * First operational amplifier output voltage i O Output current

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】大きなゲインを有する第1演算増幅器の出
力側に出力抵抗と負荷との直列回路を接続し、この出力
抵抗の出力側電圧を大きな入力インピーダンスを有する
第2演算増幅器へ入力させ、この第2演算増幅器の出力
電圧を前記第1演算増幅器の非反転入力端子へ入力させ
て、前記第1演算増幅器の反転入力端子に印加する入力
電圧に対応した出力電流を前記負荷へ流す構成の電圧・
電流変換回路において、 前記負荷へ流れる出力電流を検出する電流検出手段と、
この出力電流と前記第1演算増幅器の出力電圧とを入力
して前記出力電流の微分値に比例する量を出力する状態
観測器と、この状態観測器が出力する前記出力電流の微
分値比例量で前記第1演算増幅器への入力電圧を補正す
る補正手段とを備えていることを特徴とする電圧・電流
変換回路。
1. A series circuit of an output resistance and a load is connected to the output side of a first operational amplifier having a large gain, and the output side voltage of this output resistance is input to a second operational amplifier having a large input impedance. The output voltage of the second operational amplifier is input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier, and the output current corresponding to the input voltage applied to the inverting input terminal of the first operational amplifier is supplied to the load. Voltage·
In the current conversion circuit, current detection means for detecting the output current flowing to the load,
A state observer which inputs the output current and the output voltage of the first operational amplifier and outputs an amount proportional to the differential value of the output current, and a differential value proportional amount of the output current output by the state observer. And a correction means for correcting the input voltage to the first operational amplifier.
【請求項2】請求項1に記載の電圧・電流変換回路にお
いて、前記状態観測器は、前記出力電流の模擬値を出力
する積分演算手段と、この出力電流模擬値を所定数倍す
る第1ゲインと、当該状態観測器へ入力する前記出力電
流とこの出力電流模擬値との偏差を所定数倍する第2ゲ
インと、前記積分演算手段への入力信号を所定数倍する
第3ゲインとを備え、当該状態観測器へ入力する前記第
1演算増幅器の出力電圧と前記第1ゲインの出力信号と
前記第2ゲインの出力信号とを加算した値を前記積分演
算手段への入力信号とし、前記第3ゲインの出力信号を
当該状態観測器が出力する前記出力電流の微分値比例量
とすることを特徴とする電圧・電流変換回路。
2. The voltage / current conversion circuit according to claim 1, wherein the state observer outputs integral simulation means for outputting a simulated value of the output current, and a first multiple for multiplying the simulated output current value by a predetermined number. A gain, a second gain that multiplies a deviation between the output current input to the state observer and the simulated output current by a predetermined number, and a third gain that multiplies an input signal to the integration calculation unit by a predetermined number. A value obtained by adding the output voltage of the first operational amplifier, the output signal of the first gain, and the output signal of the second gain, which are input to the state observing device, as an input signal to the integration calculation means, A voltage-current conversion circuit, wherein the output signal of the third gain is a differential value proportional amount of the output current output by the state observer.
【請求項3】請求項1に記載の電圧・電流変換回路にお
いて、前記負荷へ流れる出力電流を検出する電流検出手
段は、前記出力抵抗の入力側電圧と出力側電圧とを入力
値とする差動増幅手段を構成要素にしていることを特徴
とする電圧・電流変換回路。
3. The voltage / current conversion circuit according to claim 1, wherein the current detecting means for detecting the output current flowing to the load has a difference between the input voltage of the output resistor and the output voltage. A voltage-current conversion circuit characterized by using dynamic amplification means as a constituent element.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288392A (en) * 2006-04-14 2007-11-01 Nec Electronics Corp Limiter circuit
WO2014128947A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 株式会社 日立製作所 Control device for alternating current motor

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