JPH06303054A - 電圧制限機能付き演算増幅回路 - Google Patents

電圧制限機能付き演算増幅回路

Info

Publication number
JPH06303054A
JPH06303054A JP5106037A JP10603793A JPH06303054A JP H06303054 A JPH06303054 A JP H06303054A JP 5106037 A JP5106037 A JP 5106037A JP 10603793 A JP10603793 A JP 10603793A JP H06303054 A JPH06303054 A JP H06303054A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
output
section
operational amplifier
amplifier circuit
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.)
Withdrawn
Application number
JP5106037A
Other languages
English (en)
Inventor
Fukashi Yoshizawa
深 吉沢
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical 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 Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP5106037A priority Critical patent/JPH06303054A/ja
Publication of JPH06303054A publication Critical patent/JPH06303054A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力電圧の制限値を連続的に任意に設定で
き、且つ演算増幅回路としての応用に制限を与えない電
圧制限機能付き演算増幅回路を提供する。 【構成】 非反転入力端子1と反転入力端子2への入力
信号の差電圧を検出する差動入力部4と、その出力信号
を増幅する増幅部5と、その出力信号を低インピーダン
スに変換し出力信号を取り出す出力部6とからなる演算
増幅回路に、出力端子3に出力される出力部6の出力電
圧をレベル変換する電圧変換部7と、この電圧変換部7
の出力と基準電圧入力端子9に印加された基準電圧VR
とを比較する比較器8とを設け、比較器8の出力で出力
部6の入力電流II を制限して、出力電圧の制限を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、出力振幅に制限を与
えることが可能な電圧制限機能を備えた演算増幅回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電圧制限機能を備えた演算増幅回
路としては、図4に示すような構成のものが知られてい
る。図4において、入力端子101 は入力抵抗Rs を介し
て、演算増幅器102 の反転入力端子に接続され、更に、
この反転入力端子は帰還抵抗Rf を介して、出力端子10
3 に接続されている。そして逆向きに直列接続された2
つのツェナーダイオードDZ1,DZ2を前記帰還抵抗Rf
に並列に接続して、演算増幅回路を構成している(岡村
廸夫著「OPアンプ回路の設計」、1990年9月30日CQ
出版社発行、第300 〜301 頁参照)。
【0003】このように構成された電圧制限機能付き演
算増幅回路において、2つのツェナーダイオードDZ1
Z2がなければ、この回路は入力端子電圧VINに対して
出力電圧VOUT は、次式(1)で表され、通常の反転増
幅器として動作する。 VOUT =−(Rf /Rs )×VIN ・・・・・(1)
【0004】これに対して、ツェナーダイオードDZ1
びDZ2を、仮想接地点である演算増幅器102 の反転入力
端子と出力端子103 との間に挿入されると、出力電圧V
OUTは振幅の制限を受ける。すなわち、2つのツェナー
ダイオードDZ1,DZ2のそれぞれのツェナー電圧を
Z1,VZ2とし、またそれぞれの順方向電圧をVD1,V
D2とすると、演算増幅器102 の出力電圧VOUT は、上限
が(VZ1+VD2)に、下限が−(VZ2+VD1)に制限さ
れる。したがって、図4に示す演算増幅回路の入力電圧
INと出力電圧VOUT の関係は、理想状態において、図
5において実線で示すような特性となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電圧
制限機能付き演算増幅回路における制限電圧は、使用す
るツェナーダイオードのツェナー電圧により決定される
が、所望のツェナー電圧をもつツェナーダイオードを半
導体集積回路上に実現させることは極めて困難であり、
したがってモノリシック化に適しないものである。
【0006】またツェナーダイオードのツェナー電圧を
低く設定すると、ツェナーブレイクダウン特性がソフト
な特性になる。更に、ツェナーダイオードのオン抵抗成
分も関与し、図5の破線で示すようなソフトな電圧制限
特性となり、ハードな電圧制限を要求する回路には適し
ない。またツェナー電圧の温度特性により、安定した制
限電圧値が得られないという問題点がある。
【0007】また図4に示した演算増幅器は、帰還抵抗
f の両端に発生する電位差が、一方のツェナーダイオ
ードのツェナー電圧と他方のツェナーダイオードの順方
向電圧の和に達したときに、電圧制限が加わるものであ
り、したがって帰還抵抗Rfを用いないような演算増幅
器の応用、例えば、ボルテージフォロア回路での電圧制
限には利用できないという問題点がある。
【0008】本発明は、従来の電圧制限機能付き演算増
幅回路における上記問題点を解消するためになされたも
ので、出力の制限電圧を任意に設定でき、且つ電圧制限
特性がハードな特性で温度に対しても安定な特性であ
り、しかも半導体集積回路として実現し易く、演算増幅
器としての応用に制限を与えない電圧制限機能付き演算
増幅回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、図1の概念図に示すように、非
反転入力端子1と反転入力端子2に入力された信号の差
電圧を検出する差動入力部4と、この差動入力部4の出
力信号を更に増幅する増幅部5と、この増幅部5の出力
信号を低インピーダンスに変換し出力信号を取り出すた
めの出力部6とからなる演算増幅回路において、出力端
子3に出力される出力部6の出力電圧をレベル変換す
る、必要に応じ配置される電圧変換部7と、この電圧変
換部7の出力電圧又は出力部6の出力電圧と基準電圧入
力端子9に印加された基準電圧VR とを比較するための
比較器8とを備え、この比較器8の出力で前記出力部6
の入力電流II を制限することにより、電圧制限を受け
た出力電圧を得るようにするものである。
【0010】このように構成した電圧制限機能付き演算
増幅回路において、電圧変換部7の出力電圧又は比較器
8の基準電圧VR を可変にすることにより、出力電圧の
制限を任意に設定することができる。また出力電圧の制
限値に関して、トランジスタやダイオードのオン抵抗が
関与しないように構成できるので、ハードな出力電圧の
制限特性を得ることが可能となる。また基本的な半導体
プロセス工程で実現可能なデバイスで構成することがで
きるため、半導体集積回路として容易に実現可能であ
り、また演算増幅器の応用として接続される外部素子に
依存しないで出力電圧制限機能をもたせることができる
ので、演算増幅回路の応用への制限を与えない電圧制限
機能付き演算増幅回路を実現することができる。
【0011】
【実施例】次に実施例について説明する。図2は、本発
明に係る電圧制限機能付き演算増幅回路の第1実施例を
示す回路構成図である。図において、1,2は、PNP
トランジスタQ3,Q4及びNPNトランジスタQ5,
Q6からなる差動入力部の非反転入力端子及び反転入力
端子で、それぞれPNPトランジスタQ4,Q3のベー
スに接続されている。PNPトランジスタQ3,Q4の
エミッタは共通に接続され、一端を正側電源端子11(V
CC)に接続した電流源13の他端に接続されている。差動
入力部の出力端となるPNPトランジスタQ4のコレク
タは、増幅部を構成するNPNトランジスタQ7のベー
スに接続されており、該トランジスタQ7のエミッタは
負側電源端子12(VEE)に接続され、コレクタは出力部
を構成するNPNトランジスタQ8のベースと、一端を
電源端子11(VCC)に接続した電流源14の他端と接続さ
れている。なおトランジスタQ7のコレクタ・ベース間
には容量C1 が接続されている。
【0012】トランジスタQ8のエミッタは、出力端子
3及び一端を電源端子12(VEE)に接続した電流源15の
他端に接続され、コレクタは電源端子11(VCC)に接続
されている。また出力端子3とGND間には、電圧変換
部を構成する直列に接続された抵抗R1 ,R2 が接続さ
れている。そして、NPNトランジスタQ1,Q2及び
電流源10からなる比較器のトランジスタQ2のベース
は、前記抵抗R1 ,R2の接続点に接続され、またトラ
ンジスタQ2のコレクタはトランジスタQ8のベースに
接続されている。一方、トランジスタQ1のベースには
基準電圧入力端子9が接続されている。
【0013】次に、このように構成された第1実施例の
動作について説明する。非反転入力端子1と反転入力端
子2に印加された信号の差電圧は、PNPトランジスタ
Q3,Q4及びNPNトランジスタQ5,Q6からなる
差動入力部においてトランジスタQ4のコレクタに検出
され、その検出された差電圧信号はトランジスタQ7の
増幅部で増幅され、更にNPNトランジスタQ8からな
る出力部によりインピーダンス変換され、低い出力イン
ピーダンスとして出力端子3から出力される。
【0014】比較器を構成するNPNトランジスタQ2
のベースは、出力端子3とGNDとの間に直列接続され
た抵抗R1 とR2 の接続点に接続されているため、出力
端子3の出力電圧をVOUT とすると、トランジスタQ2
のベース電位VB は、次式(2)で表されるように電圧
変換される。 VB =R2 /(R1 +R2 )×VOUT ・・・・・(2)
【0015】トランジスタQ2と共に比較器を構成する
NPNトランジスタQ1のベースに印加される基準電圧
R と、トランジスタQ2のベース電位VB とが、VR
>VB なる関係にあるときは、トランジスタQ2はオフ
になり、VR <VB なる関係にあるときは、トランジス
タQ2がオンとなる。トランジスタQ2がオン状態にあ
るとき、トランジスタQ2のコレクタはトランジスタQ
8のベースに接続されているため、トランジスタQ8の
ベース電流を供給する電流源14の電流値I1 より、比較
器を構成する電流源10の電流値IS を大きく設定してお
くことにより、出力部を構成するトランジスタQ8のベ
ース電流I2 を遮断することができる。
【0016】一方、トランジスタQ2がオフ状態にある
場合は、出力部を構成するトランジスタQ8は、何の制
約も受けず正常に動作する。すなわち、VOUT <(1+
1/R2 )×VR の状態においては、出力電圧VOUT
は何らの制限も受けないが、出力電圧VOUT が(1+R
1 /R2 )×VR を越えた時点で、出力部の入力電流I
2 が遮断され、出力電圧VOUT は、(1+R1 /R2
×VR の電圧に制限される。
【0017】したがって、この実施例においては、出力
電圧VOUT の制限値を、基準電圧VR 又は抵抗R1 とR
2 の比を可変とすることにより、連続的な任意の値に設
定することができる。また出力電圧の制限に関して、ト
ランジスタやダイオードのオン抵抗は関与していないた
め、ハードな出力電圧の制限特性を得ることが可能とな
る。
【0018】また、制限値は、抵抗R1 とR2 の比によ
り決められるが、同一半導体基板上にこれらの抵抗を形
成することにより、温度変化に対しても一定の比を維持
することが容易であり、温度依存性のない電圧制限機能
が得られる。また本実施例の各構成部材は、基本的な半
導体プロセス工程で実現可能なデバイスにより構成され
ているため、半導体集積回路として容易に作成可能であ
る。
【0019】更に、本実施例における電圧制限手段は、
演算増幅器の応用として接続される外部の素子に依存し
ていないため、反転増幅器,非反転増幅器,ボルテージ
フォロアへの応用など、演算増幅回路の一般的な応用に
対しても適用可能である。
【0020】次に、本発明の第2実施例を図3に基づい
て説明する。この実施例は、図2に示した実施例におい
て、比較器を構成するNPNトランジスタQ2のベース
を、電圧変換部を構成する抵抗R1 ,R2 を介さずに、
直接、出力端子3に接続して構成したものである。
【0021】このように構成した実施例においても、図
2に示した第1実施例と同様に、出力電圧VOUT に制限
を与えるものであることは明らかであるが、この実施例
においては、出力電圧VOUT の制限値は、基準電圧入力
端子9に印加される基準電圧VR に等しくなる。
【0022】上記各実施例においては、出力電圧は高電
位側で制限を受けるようにしたものを示したが、図2及
び図3に示した実施例における各トランジスタの極性及
び電源端子の正負を逆にすれば、低電位側での電圧制限
機能を有した演算増幅回路が得られることは言うまでも
ない。
【0023】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、出力電圧の制限値を連続的に任意
に設定でき、且つ演算増幅回路の応用への制約を与えな
い出力電圧制限機能付きの演算増幅回路を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧制限機能付き演算増幅回路を
説明するための概念図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す回路構成図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す回路構成図である。
【図4】従来の電圧制限機能付き演算増幅回路を示す回
路構成図である。
【図5】図4に示した従来例における入力電圧に対する
出力電圧の特性を示す図である。
【符号の説明】
1 非反転入力端子 2 反転入力端子 3 出力端子 4 差動入力部 5 増幅部 6 出力部 7 電圧変換部 8 比較器 9 基準電圧入力端子 11 正側電源端子 12 負側電源端子 10,13,14,15 電流源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非反転入力端子と反転入力端子に入力さ
    れた信号の差電圧を検出する差動入力部と、該差動入力
    部の出力信号を増幅する増幅部と、該増幅部の出力信号
    をインピーダンス変換する出力部とからなる演算増幅回
    路において、前記出力部の出力電圧と、所定の基準電圧
    とを比較する比較手段を備え、該比較手段の出力により
    前記出力部の入力電流を制限するように構成したことを
    特徴とする電圧制限機能付き演算増幅回路。
  2. 【請求項2】 前記出力部の出力と前記比較手段との間
    に、前記出力部の出力電圧を電圧変換する電圧変換手段
    を備え、前記比較手段は前記電圧変換手段の出力電圧と
    前記基準電圧を比較するように構成したことを特徴とす
    る請求項1記載の電圧制限機能付き演算増幅回路。
JP5106037A 1993-04-09 1993-04-09 電圧制限機能付き演算増幅回路 Withdrawn JPH06303054A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5106037A JPH06303054A (ja) 1993-04-09 1993-04-09 電圧制限機能付き演算増幅回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5106037A JPH06303054A (ja) 1993-04-09 1993-04-09 電圧制限機能付き演算増幅回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06303054A true JPH06303054A (ja) 1994-10-28

Family

ID=14423449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5106037A Withdrawn JPH06303054A (ja) 1993-04-09 1993-04-09 電圧制限機能付き演算増幅回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06303054A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010119091A (ja) * 2008-10-16 2010-05-27 Fuji Electric Systems Co Ltd 信号増幅回路
JP2016127421A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 アルプス電気株式会社 出力回路及びこれを有する電流センサ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010119091A (ja) * 2008-10-16 2010-05-27 Fuji Electric Systems Co Ltd 信号増幅回路
JP2016127421A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 アルプス電気株式会社 出力回路及びこれを有する電流センサ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4642551A (en) Current to voltage converter circuit
EP0439071B1 (en) Logarithmic amplifier
JPH05206758A (ja) 差動入力部および1電源を備え、周波数補償用キャパシタンスを有する計測用集積増幅器
JPH0770935B2 (ja) 差動電流増幅回路
JPH06303054A (ja) 電圧制限機能付き演算増幅回路
JP2591301B2 (ja) 折れ線特性回路
EP1110322B1 (en) Electronic circuit
JPH06303055A (ja) 電圧制限機能付き演算増幅回路
JPH0257372B2 (ja)
EP0508711B1 (en) Transistor direct-coupled amplifier
JPH03112214A (ja) 電圧比較回路
JPH0527282B2 (ja)
JPS62115905A (ja) 電子スイツチ
JP2902277B2 (ja) エミッタホロワ出力電流制限回路
JP2853485B2 (ja) 電圧電流変換回路
JPH07274039A (ja) 画像信号補正器及び信号変換器
JPS641785Y2 (ja)
JP2623954B2 (ja) 利得可変増幅器
JP2776019B2 (ja) 定電圧回路
JP3063124B2 (ja) 増幅回路
JPS6338889B2 (ja)
JPS604613B2 (ja) 差動増幅器
EP0512731A1 (en) Voltage-to-current converter
JPH04109715A (ja) ディジタル入力回路
JPH0345568B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000704