JPH06334493A - Clamp circuit - Google Patents
Clamp circuitInfo
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- JPH06334493A JPH06334493A JP5141337A JP14133793A JPH06334493A JP H06334493 A JPH06334493 A JP H06334493A JP 5141337 A JP5141337 A JP 5141337A JP 14133793 A JP14133793 A JP 14133793A JP H06334493 A JPH06334493 A JP H06334493A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は入力電圧を所定の電圧で
クランプするクランプ回路に関する。さらに具体的には
クランプ・ダイオードの順方向電圧の変動によるクラン
プ電圧の変化を補償した新規なクランプ回路である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clamp circuit for clamping an input voltage at a predetermined voltage. More specifically, it is a novel clamp circuit that compensates for changes in the clamp voltage due to changes in the forward voltage of the clamp diode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は従来のクランプ回路である。電源
電圧Ｖcc及び接地電位間には分圧用抵抗器Ｒ１、Ｒ２及
び順方向にバイアスされる温度補償ダイオードＤ２が接
続される。入力端子４０及び出力端子４２はクランプ・
ダイオードＤ１のカソードに接続される。クランプ・ダ
イオードＤ１のアノードは、抵抗器Ｒ１及びＲ２の接続
点に接続される。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional clamp circuit. Between the power supply voltage Vcc and the ground potential, the voltage dividing resistors R1 and R2 and the temperature compensating diode D2 biased in the forward direction are connected. Input terminal 40 and output terminal 42 are clamps
It is connected to the cathode of the diode D1. The anode of clamp diode D1 is connected to the junction of resistors R1 and R2.
【０００３】図２のクランプ回路において、入力端子４
０にクランプ電圧Ｖa以下の電圧が入力されるときに入
力電圧はクランプされる。このクランプ電圧Ｖaは次式
で表される。 Ｖa＝Ｖb＋Ｖf1 ［Ｖ］ （１） ここでＶf1はクランプ・ダイオードＤ１の順方向電圧、
Ｖbは抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点における電位である。
なお、一般のＰＮ接合のダイオードの順方向電圧Ｖfは
次式で現される。 Ｖf＝（ｋＴ／ｑ）ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ＋１） ［Ｖ］ （２） ここで、ｑは電子の電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度、Ｉｓは飽和電流、Ｉは順方向電流である。In the clamp circuit of FIG. 2, the input terminal 4
When a voltage equal to or lower than the clamp voltage Va is input to 0, the input voltage is clamped. This clamp voltage Va is expressed by the following equation. Va = Vb + Vf1 [V] (1) where Vf1 is the forward voltage of the clamp diode D1,
Vb is the potential at the connection point of the resistors R1 and R2.
The forward voltage Vf of a general pn junction diode is expressed by the following equation. Vf = (kT / q) ln (I / Is + 1) [V] (2) where q is the electron charge, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, Is is the saturation current, and I is the forward current. .
【０００４】（１）式の電圧Ｖbは分圧用抵抗器Ｒ１、
Ｒ２及び温度補償ダイオードＤ２の順方向電圧Ｖf2より
次式で表される。 Ｖb＝Ｖf2＋（Ｖcc−Ｖf2）×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） ＝Ｖf2（１−Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） ＋（Ｖcc・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） ［Ｖ］ （３）The voltage Vb of the formula (1) is the voltage dividing resistor R1,
The forward voltage Vf2 of R2 and the temperature compensation diode D2 is expressed by the following equation. Vb = Vf2 + (Vcc−Vf2) × (R2 / (R1 + R2)) = Vf2 (1-R2 / (R1 + R2)) + (Vcc · R2 / (R1 + R2)) [V] (3)
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】（３）式の第１項より
判るように温度変化による電圧Ｖbの変化は、ダイオー
ドＤ２単体の温度変化による電圧変化と等しくはならな
い。すなわち、温度が変化したときＶf1の変化よりＶb
の変化のほうが小さくなってしまう。よって、クランプ
電圧は完全には温度補償されない。抵抗器Ｒ２の値を小
さくすれば温度変化による電圧Ｖbの変化は略ダイオー
ドＤ２単体の変化分のみに依存するが、クランプ電圧は
小さい値に限定され、任意のレベルに設定できなくな
る。As can be seen from the first term of the equation (3), the change in the voltage Vb due to the temperature change is not equal to the voltage change due to the temperature change of the diode D2 alone. That is, when the temperature changes, Vb changes from Vb1
The change of will be smaller. Therefore, the clamp voltage is not completely temperature compensated. If the value of the resistor R2 is reduced, the change of the voltage Vb due to the temperature change substantially depends only on the change of the diode D2 alone, but the clamp voltage is limited to a small value and cannot be set to an arbitrary level.
【０００６】さらに図２の回路では、ダイオードＤ１と
ダイオードＤ２に流れる電流値が一般に等しくならない
ので、（２）式から明らかなように、ダイオードＤ１及
びＤ２の夫々の順方向電圧Ｖf1及びＶf2の値が異なって
しまう。上記の理由により図２のクランプ回路では正確
なクランプ電圧を得ることができない。Further, in the circuit of FIG. 2, since the current values flowing through the diode D1 and the diode D2 are generally not equal to each other, the values of the forward voltages Vf1 and Vf2 of the diodes D1 and D2, respectively, can be clearly understood from the equation (2). Will be different. For the above reason, the clamp circuit of FIG. 2 cannot obtain an accurate clamp voltage.
【０００７】本発明の目的は、クランプ・ダイオードの
温度変化及び電流の変化によるクランプ電圧の変動を低
減すると共に、クランプ電圧を広範囲に可変することが
できるクランプ回路を提供することである。It is an object of the present invention to provide a clamp circuit capable of reducing the fluctuation of the clamp voltage due to the temperature change and the current change of the clamp diode and varying the clamp voltage in a wide range.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、一端に入力した入力電圧を他端に加えられ
た電圧に応じてクランプするクランプ・ダイオードと、
可変基準電位が非反転入力端子に接続されて、基準電位
に応じた電圧をクランプ・ダイオードの他端に出力する
演算増幅器と、演算増幅器の出力端及び反転入力端間に
接続されると共にクランプ・ダイオードに熱的に結合さ
れて、クランプ電圧の変化を補償する補償ダイオード
と、演算増幅器の反転入力端に接続されて補償ダイオー
ドに流れる電流を決める電流源とを備え、クランプ・ダ
イオードに流れる電流の変化及び温度変化によって生じ
たクランプ電圧の変動を補償ダイオードが相殺して補償
する。In order to achieve the above object, a clamp diode that clamps an input voltage input to one end in accordance with a voltage applied to the other end, and
A variable reference potential is connected to the non-inverting input terminal and outputs a voltage according to the reference potential to the other end of the clamp diode. It includes a compensation diode that is thermally coupled to the diode and that compensates for changes in the clamp voltage, and a current source that is connected to the inverting input of the operational amplifier and that determines the current that flows in the compensation diode. The compensating diode cancels and compensates the fluctuation of the clamp voltage caused by the change and the temperature change.
【０００９】[0009]
【実施例】図１は本発明のクランプ回路を時間−電圧変
換回路に適用した実施例である。時間−電圧変換回路１
０において、プラス電位源及びマイナス電位源間には定
電流源１２、スイッチＳ１、スイッチＳ２及び定電流源
１４が直列に接続される。スイッチ制御回路１６は、ス
イッチＳ１及びＳ２の開閉のタイミングを制御する。ス
イッチＳ１及びＳ２の接続点と接地との間にはホールド
・キャパシタＣxが接続される。ホールド・キャパシタ
Ｃｘ、スイッチＳ１及びスイッチＳ２との接続点に本発
明のクランプ回路の入力端子２０が接続される。入力端
子２０にはクランプ・ダイオードＤ１のアノードが接続
され、クランプ・ダイオードＤ１のカソードは補償ダイ
オードＤ２のカソード及び安定化コンデンサＣｃの一端
に接続される。安定化コンデンサＣｃの他端は接地され
る。補償ダイオードＤ２のアノードは、演算増幅器２２
の反転入力端及び、発振防止コンデンサＣoを通して演
算増幅器２２の出力端に接続される。また、発振防止抵
抗器Ｒoは、演算増幅器２２の出力端及び補償ダイオー
ドのカソード間に接続される。演算増幅器２２の非反転
入力端には基準可変電位源としての可変抵抗器ＶＲ１が
接続される。演算増幅器の反転入力端には電流源２４が
接続される。なお発振防止用コンデンサＣo、発振防止
用抵抗Ｒo及び安定化コンデンサＣｃは、本発明の回路
動作には重要ではなく無くてもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment in which the clamp circuit of the present invention is applied to a time-voltage conversion circuit. Time-voltage conversion circuit 1
At 0, the constant current source 12, the switch S1, the switch S2, and the constant current source 14 are connected in series between the positive potential source and the negative potential source. The switch control circuit 16 controls the opening / closing timing of the switches S1 and S2. A hold capacitor Cx is connected between the connection point of the switches S1 and S2 and the ground. The input terminal 20 of the clamp circuit of the present invention is connected to the connection point between the hold capacitor Cx, the switch S1 and the switch S2. The anode of the clamp diode D1 is connected to the input terminal 20, and the cathode of the clamp diode D1 is connected to the cathode of the compensation diode D2 and one end of the stabilizing capacitor Cc. The other end of the stabilizing capacitor Cc is grounded. The anode of the compensation diode D2 is the operational amplifier 22.
Is connected to the output terminal of the operational amplifier 22 through the inverting input terminal and the oscillation prevention capacitor Co. Further, the oscillation prevention resistor Ro is connected between the output terminal of the operational amplifier 22 and the cathode of the compensation diode. A variable resistor VR1 as a reference variable potential source is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22. A current source 24 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier. The oscillation preventing capacitor Co, the oscillation preventing resistor Ro, and the stabilizing capacitor Cc are not important for the circuit operation of the present invention.
【００１０】以下、回路の動作を説明すると、スイッチ
制御回路１６によってスイッチＳ１が閉じると、定電流
源１２によってホールド・キャパシタＣxが充電され
る。ホールド・キャパシタＣｘがクランプ電圧によって
定まる所定の電圧、すなわちクランプ電圧まで充電され
ると、スイッチ制御回路１６はスイッチＳ１を開く。次
にスイッチ制御回路は測定時間中だけスイッチＳ２を閉
じる。スイッチＳ２が閉じられている間、定電流源１４
によってＣｘは放電し、放電後のホールド・キャパシタ
の両端の電圧を測定することでスイッチＳ２が閉じられ
ていた時間が電圧として測定できる。The operation of the circuit will be described below. When the switch control circuit 16 closes the switch S1, the constant current source 12 charges the hold capacitor Cx. When the hold capacitor Cx is charged to a predetermined voltage determined by the clamp voltage, that is, the clamp voltage, the switch control circuit 16 opens the switch S1. The switch control circuit then closes switch S2 only during the measurement time. While the switch S2 is closed, the constant current source 14
Cx is discharged by this, and the time when the switch S2 is closed can be measured as a voltage by measuring the voltage across the hold capacitor after discharging.
【００１１】時間測定の精度はホールド・キャパシタＣ
ｘの充電電圧の精度に大きく依存している。ホールド・
キャパシタの充電電圧はクランプ回路のクランプ電圧で
決まる。クランプ電圧は、基準電位Ｖadj及び補償ダイ
オードＤ２の順方向電圧Ｖf2によって定まる電圧Ｖｘ
に、クランプ・ダイオードＤ１の順方向電圧を足した値
になる。電圧Ｖｘは次式で示される。 Ｖｘ＝Ｖadj−Ｖf2 （４）The accuracy of the time measurement depends on the hold capacitor C
It depends largely on the accuracy of the charging voltage of x. hold·
The charging voltage of the capacitor is determined by the clamp voltage of the clamp circuit. The clamp voltage is a voltage Vx determined by the reference potential Vadj and the forward voltage Vf2 of the compensation diode D2.
Is equal to the forward voltage of the clamp diode D1. The voltage Vx is expressed by the following equation. Vx = Vadj-Vf2 (4)
【００１２】ここで、定電流回路１２及び電流源２４の
電流値は等しい、すなわちクランプ時にクランプ・ダオ
ードＤ１に流れる電流及び、補償ダイオードＤ２に流れ
る電流が等しいとし、さらにダイオードＤ１とダイオー
ドＤ２が熱的に結合していればＶf1及びＶf2は等しいの
で、クランプ時の出力電圧Ｖoは次式で表される。 Ｖo＝Ｖｘ＋Ｖf1 ＝Ｖadj−Ｖf2＋Ｖf1 （Ｖf1＝Ｖf2） ＝Ｖadj （５） （５）式より基準電位源の電圧Ｖadjがそのままクラン
プ電圧Ｖoになる。また、温度及び電流の変化によるク
ランプ・ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖf1の変動は、補
償ダイオードＤ２により完全に補償される。Here, it is assumed that the current values of the constant current circuit 12 and the current source 24 are equal, that is, the current flowing through the clamp diode D1 and the current flowing through the compensating diode D2 at the time of clamping are equal, and the diode D1 and the diode D2 are heated. Vf1 and Vf2 are equal to each other if they are coupled together, the output voltage Vo during clamping is expressed by the following equation. Vo = Vx + Vf1 = Vadj−Vf2 + Vf1 (Vf1 = Vf2) = Vadj (5) From the equation (5), the voltage Vadj of the reference potential source becomes the clamp voltage Vo as it is. Further, fluctuations in the forward voltage Vf1 of the clamp diode D1 due to changes in temperature and current are completely compensated by the compensation diode D2.
【００１３】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。例えば、実施例においてクランプ・ダイ
オードＤ１及び補償ダイオードＤ２に流れる電流を等し
くするために、電流源２４の電流値Ｉ3を定電流源１２
の電流値Ｉ1に等しくしているが、電流源２４をカレン
ト・ミラー回路としてもよく、クランプ・ダイオードＤ
１に流れる電流を検出して電流源２４を制御してもよ
い。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments described herein, and various modifications and changes can be made as necessary without departing from the gist of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that changes can be made. For example, in order to equalize the currents flowing through the clamp diode D1 and the compensation diode D2 in the embodiment, the current value I3 of the current source 24 is set to the constant current source 12.
However, the current source 24 may be a current mirror circuit, and the clamp diode D
The current source 24 may be controlled by detecting the current flowing through the current source 1.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明のクランプ回路は、クランプ・ダ
イオードの温度及び、クランプ・ダイオードに流れる電
流が変化してクランプ・ダイオードの順方向電圧が変動
しても、安定したクランプ電圧が得られると共にクラン
プ電圧を広い電圧範囲で可変できる。According to the clamp circuit of the present invention, a stable clamp voltage can be obtained even if the temperature of the clamp diode and the current flowing through the clamp diode change to change the forward voltage of the clamp diode. The clamp voltage can be changed in a wide voltage range.
【図１】本発明のクランプ回路を時間−電圧変換回路に
適用した実施例である。FIG. 1 is an embodiment in which a clamp circuit of the present invention is applied to a time-voltage conversion circuit.
【図２】従来のクランプ回路である。FIG. 2 is a conventional clamp circuit.
Ｄ１ クランプ・ダイオード Ｄ２ 補償ダイオード ２２ 演算増幅器 ２４ 電流源 ＶＲ１ 可変抵抗器 D1 Clamp diode D2 Compensation diode 22 Operational amplifier 24 Current source VR1 Variable resistor
Claims (1)
他端に供給されるクランプ・ダイオードと、 該クランプ・ダイオードの他端が出力端に接続され、可
変基準電位源が非反転入力端に接続される演算増幅器
と、 該演算増幅器の反転入力端に接続された電流源と、 上記演算増幅器の出力端及び反転入力端間に接続された
補償ダイオードとを具えるクランプ回路。1. A clamp diode having an input voltage supplied to one end and a reference voltage supplied to the other end, the other end of the clamp diode being connected to an output end, and a variable reference potential source being a non-inverting input end. A clamp circuit comprising: an operational amplifier connected to the operational amplifier; a current source connected to the inverting input terminal of the operational amplifier; and a compensation diode connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5141337A JPH088475B2 (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Clamp circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5141337A JPH088475B2 (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Clamp circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334493A true JPH06334493A (en) | 1994-12-02 |
| JPH088475B2 JPH088475B2 (en) | 1996-01-29 |
Family
ID=15289614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5141337A Expired - Lifetime JPH088475B2 (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Clamp circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088475B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084461A (en) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Advantest Corp | Image pickup element drive circuit, image pickup element test unit |
| JP2013243907A (en) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Honeywell Internatl Inc | High precision clipping regulator circuit |
| CN107453588A (en) * | 2017-07-25 | 2017-12-08 | 杰华特微电子（杭州）有限公司 | Regulating error circuit and method and power converting circuit |
-
1993
- 1993-05-20 JP JP5141337A patent/JPH088475B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084461A (en) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Advantest Corp | Image pickup element drive circuit, image pickup element test unit |
| JP2013243907A (en) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Honeywell Internatl Inc | High precision clipping regulator circuit |
| EP2667469B1 (en) * | 2012-05-22 | 2020-11-25 | Honeywell International Inc. | High precision clipping regulator circuit |
| CN107453588A (en) * | 2017-07-25 | 2017-12-08 | 杰华特微电子（杭州）有限公司 | Regulating error circuit and method and power converting circuit |
| CN107453588B (en) * | 2017-07-25 | 2023-08-29 | 杰华特微电子股份有限公司 | Error adjusting circuit and method and power supply conversion circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088475B2 (en) | 1996-01-29 |
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