JPH0732328B2 - 電流源型出力回路 - Google Patents

電流源型出力回路

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JPH0732328B2
JPH0732328B2 JP61199994A JP19999486A JPH0732328B2 JP H0732328 B2 JPH0732328 B2 JP H0732328B2 JP 61199994 A JP61199994 A JP 61199994A JP 19999486 A JP19999486 A JP 19999486A JP H0732328 B2 JPH0732328 B2 JP H0732328B2
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隆士 太矢
俊幸 田原
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34Dc amplifiers in which all stages are dc-coupled
    • H03F3/343Dc amplifiers in which all stages are dc-coupled with semiconductor devices only

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電流源型出力回路、より具体的には入力電圧あ
るいは入力電流に比例した一定の出力電流を負荷の性質
によらず負荷に供給する回路に関する。
(従来の技術) 従来、このような電流源型出力回路としては、たとえば
岡村廸夫「改訂OPアンプ回路の設計」(昭和48−8−1
0)CQ出版株式会社P87−88に記載されるものがあった。
以下、その構成を図を用いて説明する。第2図は従来の
電流源型出力回路の原理を示す回路図である。
A1は電圧入力・電圧出力型の演算増幅器であり、入力電
圧に利得A1を乗じた電圧を出力する。
増幅器A1の出力Bは抵抗R11を介して出力端子Cに接続
され、出力端子Cには回路L1が負荷として接続される。
増幅器A1の反転入力端子Dは、抵抗R13を介し増幅器A1
の出力端子Bに、抵抗R14を介して入力信号電圧源V12に
接続される。増幅器A1の非反転入力端子Eは、抵抗R12
を介し増幅器A1の出力端子Cに、抵抗R15を介し地気に
接続される。
この回路において、増幅器A1の利得A1の絶対値が十分大
きく、かつ抵抗R11,R12,R13,R14,R15の関係が、 R14・(R11+R12)=R13・R15 …(1) を満たすなら、この回路の出力電流I13は、 となり、入力信号電圧V12に比例した出力電流I13が得ら
れる。負荷回路L1の性質が変化して出力端子Cの電位V1
1が変化しても、(1)式の条件を満足するかぎり
(2)式は成立し、この回路は定電流動作をする。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の技術に示した回路では、(1)式
を満たす高精度の抵抗が5本必要であった。
集積回路において、高精度の抵抗は大きな容積を占める
ため、このような従来の電流源型出力回路を小形化、高
密度化することができなかった。
本発明の目的は、従来技術のこのような欠点を解消し、
簡略な構成で小型、高密度実装に適した電流源型出力回
路を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述の問題点を解決するために、入力に比例し
た電流を負荷に供給する電流源型出力回路において、電
流源型出力回路は、電流入力電圧出力型増幅器と、電流
入力電圧出力型増幅器の出力を入力端子に帰還する帰還
回路を有し、帰還回路は、第1、第2及び第3のカレン
トミラーと、第1、第2及び第3の抵抗とを有し、電流
入力電圧出力型増幅器の出力端子は、第3の抵抗を介し
第2のカレントミラーの入力端子に、第1及び第2の抵
抗の直列接続を介し第1のカレントミラーの入力端子に
それぞれ接続されており、負荷は第1及び第2の抵抗の
直列接続の中点に接続され、第2のカレントミラーの出
力端子は第3のカレントミラーの入力端子に接続され、
第1のカレントミラーの出力端子及び第3のカレントミ
ラーの出力端子は、電流入力電圧出力型増幅器の入力端
子に入力に比例した電流が負荷に流れるよう接続され、
第1及び第2のカレントミラーの基準端子は第1の電源
に、第3のカレントミラーの基準端子は第2の電源に各
々接続されることを特徴とする。
(作用) 本発明による電流源型出力回路は、出力電流を3本の抵
抗と3個のカレントミラーを用いて、電流入力、電圧出
力型の増幅回路の入力に帰還することによって、定電流
動作をする。
(実施例) 第1図は本発明の実施例を示す回路図である。同図にお
いて、本実施例の電流源型出力回路は増幅器Aを有し、
増幅器Aの出力Fは、抵抗R1を介して出力端子Gに接続
され、出力端子Gには回路Lが負荷として接続される。
出力端子Gには抵抗R2の一端が接続され、抵抗R2の他端
はカレントミラーCM1の入力端子Iに接続されている。
増幅器Aの出力端子Fには抵抗R3の一端が接続され、抵
抗R3の他端はカレントミラーCM2の入力端子Jに接続さ
れている。カレントミラーCM1,CM2の基準端子L,Mはいず
れも第1電源VCCに接続されている。カレントミラーCM2
の出力端子PはカレントミラーCM3の入力端子Kに接続
されている。カレントミラーCM3の基準端子Nは第2電
源VEEに接続されている。カレントミラーCM1の出力端子
OおよびカレントミラーCM3の出力端子Qは互いに接続
され、増幅器Aの入力端子Hに接続されている。
本出力回路には、入力信号電流の入力端子はR,S,Tの3
個ある。入力端子RはカレントミラーCM1の入力端子I
に、入力端子SはカレントミラーCM2の入力端子J、入
力端子TはカレントミラーCM3の入力端子Kにそれぞれ
接続されている。本出力回路において、入力信号は電流
として与えられ、入力信号電流は、入力端子R,S,Tのう
ち任意の1個あるいは2個、あるいは3個に加える。第
1図においては例として入力端子Tに入力信号電流I10
が加えられた場合が示されている。
I1は出力端子を流れる電流、I2は抵抗R1を流れる電流、
I3は増幅器Aの入力電流、I4はカレントミラーCM1に流
れる入力電流、I5はカレントミラーCM2に流れる入力電
流、I6はカレントミラーCM3に流れる入力電流、I7はカ
レントミラーCM1から流れる出力電流、I8はカレントミ
ラーCM2から流れる出力電流、I9はカレントミラーCM3か
ら流れる出力電流、I10は入力信号電流である。V1は出
力端子Gの電位、V2は増幅器Aの出力端子の電位、VCC
は第1電源の電位、VEEは第2電源の電位である。また
増幅器Aの出力電圧と入力電流の比をAとし、符号を負
とする。また、カレントミラーCM1,CM2,CM3の入力電流
と出力電流の比はいずれも1とする。
第1図において、本出力回路の概略の動作を理解するた
めに、例として負荷Lの性質が変化して、出力端子Gの
電位V1が低くなった時の回路動作を説明する。ここでは
説明の簡略化のため、抵抗R2と抵抗R3は抵抗値が等し
く、抵抗R1の抵抗値がR2,R3より十分小さい場合を考
え、後ほど数式を用いて厳密に説明する。
いま負荷Lの性質が変化して出力端子Gの電位V1が低く
なると、第1電源VCCと出力端子Gの電位V1との電位差
が大きくなり、カレントミラーCM1の入力電流I4が大き
くなる。カレントミラーCM1の入力電流I4は、カレント
ミラーCM1の出力電流I7と等しいので、出力電流I7が増
大する。したがって、カレントミラーCM3の出力電流I9
が変化しないとすれば増幅器Aの入力電流I3も大きくな
ろうとする。増幅器Aの利得Aの符号は負であるから、
入力電流I3が大きくなったとすると、増幅器Aの出力電
圧V2は低くなる。これより、第1電源VCCと増幅器Aの
出力端子Fの電位V2との電位差が大きくなり、カレント
ミラーCM2に流れる入力電流I5が大きくなる。カレント
ミラーCM2の入力電流I5は、カレントミラーCM2の出力電
流I8と等しいので、カレントミラーCM3への入力電流I6
は大きくなる。カレントミラーCM3への入力電流I6はカ
レントミラーCM3の出力電流I9と等しいので、出力電流I
9は増大する。カレントミラーCM3の出力電流I9が大きく
なることは、増幅器Aへの入力電流I3を小さくするよう
にはたらく。ここで増幅器Aの利得、すなわち増幅器A
の出力電圧V2と入力電流I3の比の絶対値が非常に大きい
とすると、増幅器Aの入力電流I3の変化はゼロになるよ
うに回路ははたらく。
前に述べたように、出力端子Gの電位V1が低くなるこは
増幅器Aの入力電流I3を大きくするようにはたらき、増
幅器Aの出力Fの電位V2が低くなることは増幅器Aの入
力電流I3を小さくするようにはたらくから、出力端子G
の電位V1が低くなった変化分と、増幅器Aの出力Fの電
位V2が低くなった変化分は等しいから、結局抵抗R1の両
端の電位差は一定に保たれ、抵抗R1に流れる電流I2も一
定に保たれる。この例では抵抗R1が抵抗R2,R3に比べて
抵抗値が十分小さいとしたから、抵抗R2に流れる電流I4
は抵抗R1に流れる電流I2に比べて十分小さいとみなせ、
負荷Lに流す電流I1は抵抗R1に流れる電流I2に等しいと
みなせるから、負荷Lに流す電流I1は一定に保たれる。
負荷Lの性質が変化して出力端子Gの電位が高くなった
場合も同様である。以下数式を用いて回路の動作を説明
する。
第1図において、各定数・変数の関係は以下のようにな
る。
V2=AI3 …(6) 上記4個の式より、V2,I2,I3を消去すると、 増幅器Aの利得Aの絶対値が十分大きくかつ、 の関係があるように抵抗R1,R2およびR3の値を選ぶと、
(7)式の右辺第2項及び第3項は0とみなすことがで
きる。したがってこの回路の出力電流I1は となり、入力信号電流I10に比例した出力電流I1が得ら
れる。負荷の性質が変化して出力端子Gの電位V1が変化
しても、上述の2つの条件を満足するかぎり、(9)式
の関係は成立し、この回路は定電流動作をする。
(8)式は以下のように変形できる。
R3=R1+R2 …(10) 従ってこの回路は、増幅器Aの利得Aの絶対値を十分大
きく選定し、かつ(10)式を満たすように3個の抵抗R
1,R2,R3の相対値を精度よく合わせておけば、定電流動
作をすることがわかる。
入力端子R及びSの入力信号電流をI11及びI12とした場
合も、(10)式かつ増幅器Aの利得Aを十分大きくすれ
ば、入力信号電流I11,I12に比例した出力電流I1が得ら
れる。
第3図は、本発明の実施例を示す詳細な回路図である。
トランジスタQ13,Q14,Q15,Q16,ダイオードD1,D2,抵抗R1
0,コンデンサC,定電流源IOによって構成される回路は、
第1図における増幅器Aに相当する。トランジスタQ19,
Q20によって構成される回路、トランジスタQ17,Q18によ
って構成される回路、トランジスタQ11,Q12によって構
成される回路は、それぞれ第1図におけるカレントミラ
ーCM1,CM2,CM3に相当する。
第3図において第1電源VCCと出力電圧V1間の電位差に
より、トランジスタQ20のエミッタ−コレクタ間には、
電流I4が流れる。このため、トランジスタQ19のエミッ
タ−コレクタ間にも電流I4と同等の電流I7が流れる。同
様に第1電源VCCと増幅器Aの出力電位V2間の電位差に
よりトランジスタQ18のエミッタ−コレクタ間には電流I
5が流れる。このためQ17のエミッタ−コレクタ間には、
I5と同等の電流I8が流れる。トランジスタQ11のコレク
タ−エミッタ間には、電流I8及び入力信号電流I10を加
算した電流I6が流れる。このためトランジスタQ12のコ
レクタ−エミッタ間には、電流I6と同等の電流I9が流れ
る。増幅器Aの入力電流I3は、電流I7より電流I9を減算
した電流が流れる。これより入力電流I3は電流I4より電
流I5及び電流I6を減算した電流となる。
トランジスタQ13及びトランジスタQ14は、たとえばダー
リントン接続等であり、トランジスタQ13にベース電流I
3が流れることにより、トランジスタQ14のコレクタ−エ
ミッタ間に電流I13が流れる。トランジスタQ14のコレク
タ−エミッタ間に流れる電流I13の変化によりトランジ
スタQ15及びトランジスタQ16によって、増幅器Aの出力
電位V2が増減する。
これより、増幅器Aの出力電位V2は、電流I4、電流I5及
び入力信号電流I10により変化する。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、出力電流を
3本の抵抗と3個のカレントミラーを用いて電流入力、
電圧出力型増幅回路の入力に帰還するように電流源型出
力回路が構成されている。このため高い相対精度が必要
となる抵抗器が従来は5本必要であったものが、本発明
では3本で十分である。このように所定の条件を満たす
ことを要求される抵抗の数が少なくてよいので、回路の
製造が容易になった。特に、本出力回路を集積化した場
合は、回路の小形化、高密度化の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電流源型出力回路の実施例の回
路図、 第2図は、従来の電流源型出力回路の例を示す回路図、 第3図は、本発明による電流源型出力回路の実施例の詳
細回路図である。 主要部分の符号の説明 A……電流入力・電圧出力型増幅器 CM1,CM2,CM3……カレントミラー R1,R2,R3……抵抗 L……負荷 R,S,T……入力端子 I10……入力信号電流

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力に比例した電流を負荷に供給する電流
    源型出力回路において、 該電流源型出力回路は、電流入力電圧出力型増幅器と、
    該電流入力電圧出力型増幅器の出力を入力端子に帰還す
    る帰還回路とを有し、 該帰還回路は、第1、第2及び第3のカレントミラー
    と、第1、第2及び第3の低抗とを有し、 該電流入力電圧出力型増幅器の出力端子は、該第3の抵
    抗を介し該第2のカレントミラーの入力端子に、該第1
    及び第2の抵抗の直列接続を介し該第1のカレントミラ
    ーの入力端子にそれぞれ接続されており、 前記負荷は該第1及び第2の抵抗の直列接続の中点に接
    続され、 該第2のカレントミラーの出力端子は、該第3のカレン
    トミラーの入力端子に接続され、 該第1のカレントミラーの出力端子及び該第3のカレン
    トミラーの出力端子は、該電流入力電圧出力型増幅器の
    入力端子に入力に比例した電流が前記負荷に流れるよう
    接続され、 該第1及び第2のカレントミラーの基準端子は第1の電
    源に、第3のカレントミラーの基準端子は第2の電源に
    各々接続されることを特徴とする電流源型出力回路。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の回路におい
    て、該回路は、該電流入力電圧出力型増幅器の利得が非
    常に大きく、かつ第1及び第2の抵抗を加算したものが
    第3の抵抗に実質的に等しくなるようにしたことを特徴
    とする電流源型出力回路。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項記載の回路におい
    て、入力信号電流は該第1、第2及び第3のカレントミ
    ラーの各入力端子のうちの少なくとも1つに接続される
    ことを特徴とする電流源型出力回路。
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JPS6359009A JPS6359009A (ja) 1988-03-14
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