JPH07503352A - 電流発生器の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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】 電流発生器の制御装置及び制御方法 技術分野 本発明は、二つの電圧入力の差電圧に比例する出力電流を負荷に対し出力する電 流発生器の制御方法に関する。本発明は、また、本装置の利用方法にも関連する 。

発明の分野 制御技術分野での種々の装置１例えば、比例制御のための調整器、アクチュエー タ及びセンサにおいて、出力値、即ち、バルブ位置や温度等に関する要求値及び 実際値は、一般に例えば０から１０ボルトの範囲で変化するアナログ電圧信で示 される。これらのアナログ信号が入力される種々の装置において、前記出力値は 、例えば０から２０ミリアンペアの電流信号であることがめられる。

このことは、ある装置の出力が別の装置でめられる入力に適合しなくなることに より、同装置が互いに機能しなくなることがあるという問題を招来する。ある装 置では、例えば電流制御であるか、あるいは電圧制御であるかの動作モードは、 例えばジャンパ線を接続するか否かによって切り替えられる。しかし、この切り 替えは、ジャンパ線の取付けが新たに必要となるとともに、ジャンパ線の誤った 取付けが発生する原因ともなる。また、電流制御用及び電圧制御用の装置をそれ ぞれ別個に設計することは、回路設計コストの高騰を招く。

及吸の亘的 従って、本発明の主たる目的は、電流発生器の出力を、受信装置の動作モードに 自動的に適合させる制御方法を提供することにある０本発明は、また、この方法 を実現するための装置に関するものである。

慨！ 本発明は、電流制御入力の入力インピーダンスが電圧制御入力の入力インピーダ ンスよりかなり低いという事実を利用して、前記目的を達成することができると いう事実に基づいている。

本発明によると、この目的は、二つの電圧入力の差電圧に比例する出力電流を負 荷に対し出力する電流発生器の制御方法によって実現される。従って、負荷イン ピーダンスが予め設定された第一の下限値より低いとき、電流発生器は出力信号 を出力するために非帰還状態で制御され、出力信号の電流値は前記入力電圧によ って決まる。また、負荷インピーダンスが前記第一の下限値より大きい値にあら かじめ設定された第二の設定値より高くなると、電流発生器の出力信号は負帰還 され、その出力信号の電圧値は、前記入力電圧によって決まる。

本発明は、また、本発明に基づく方法を利用する装置にも関する。

本発明のその他の特徴は、従属クレームに述べられている０本発明は、相互に接 続された装置の動作モードの適合に関連する前記問題点を解決する技術を提供す る。

図面！１日ｐ票（２）■ 本発明は、添付図面を参照しながら、具体例によって更に詳細に述べられている 。

図１は、本発明に基づく装置の概略構成図である。

図１−ｂは、図１で具体化された増幅器の特性を示している。

図２は、本発明に基づ〈実施例の回路図である。

実施例 図１に基づく装置は、電流発生器１を除いて、実際上無限大の入力インピーダン スを備えた高利得増幅器３から構成され、前記増幅器には電源として接地電位及 び電圧＋Ｖが供給される。電流発生器の出力信号Ｕｏｕｔは増幅器３の正側入力 端子１１へ供給され、入力信号Ｕｉｎは入力端子２を介して増幅器の負側入力端 子１２に供給される。前記入力信号は、例えば要求値あるいは実際値で有り得る 。

前記増幅器の出力端子は電流発生器の負側入力端子１０へ接続される。前記増幅 器３の特性は図１ｂに示され、同図には増幅器の入力端子１１．１２に入力され る入力電圧の差電圧と出力電圧との関係が示される。この実施例では、前記差電 圧はＵｏｕｔ−Ｕｉｎである。また、電流発生器の出力端子１３は、制御される べき装置５に接続される。この装置ｔ５は、電流あるいは電圧で制御され、その 入力インピーダンスは負荷抵抗６に一致する。前記負荷抵抗の抵抗値は、電流制 御の場合は例えば３００オーム以下の低い値であり、電圧制御の場合は１０キロ オーム以上の高い値が望ましい。

以下、本発明の制御方法を詳しく説明する。入力信号Ｕｉｎは入力端子２へ供給 され、電流発生器１の出力端子１３に出力電流を生じさせる。その出力電流は順 次、負荷抵抗６に出力電圧Ｕｏｕｔを生じさせる。増幅器３の入力インピーダン スが実際上無限大であるので、電流発生器の出力電流は実際上負荷抵抗６を流れ る電流に一致する。この装置は、負荷が電流で制御されるならば、出力電圧Ｕｏ ｕｔが入力電圧Ｕｉｎより高くならないように適応する。このように、増幅器３ は、入力端子１１．１２間に負電圧Ｕｏｕｔ−Ｕｉｎを受信し、電流発生器の負 側入力端子１０に実際上接地電位に等しい出力信号を提供する。これは、増幅器 に接地電位及び電圧＋Ｖが電源として供給されていることによる。そして、この 装置は全体として、入力電圧Ｕｉｎにより定まる出力電流Ｉ　ｏｕｔを生ずる電 流発生器として動作する。

しかしながら、負荷が電圧で制御されるならば、すなわち、負荷抵抗６の値が大 きいならば、出力電圧Ｕ　ｏ　ｕ　ｔは入力電圧Ｕｉｎより高くなり、次いで増 幅器の入力端子１１．１２には正の差電圧が入力される。この結果、出力電圧Ｕ ｏｕｔと入１０に供給される。この場合の出力電圧Ｕｏｕｔは、増幅器３の負帰 還による高利得によってＵｏｕＬ＃Ｕｉｎとなるように調整されることは明白で ある。そして、この装置は全体として、入力電圧に完全に一致する電圧を出力す るように動作する。

即ち、この装置は、ボルテージフォロアとして動作する。

図２に示された実施例は、前に述べられた構成と重要な部分において一致してお り、一致する部分は同様に表示される。この詳細な実施例で使用される抵抗値が 各抵抗に近接して示される。

電流発生器１は、ＩＣオペアンプ　クックブック（ＩＣＯｐ−Ａｍｐ　Ｃｏｏｋ ｂｏｏｋ）、第三板、ホワード　ダプリュ、サムズ　カンパニー（Ｈｏｗａｒｄ 　Ｗ、Ｓａｍｓ　Ｃｏ、）出版、ｌ５ＢＮ−０−６７２−２２４５３−４で述べ られている一般型であり、第一の演算増幅器１６の負側入力端子及び正側入力端 子にそれぞれ接続される二つの入力抵抗１４．１５を含む。演算増幅器は、ＬＭ ３２４等の従来型である。前記演算増幅器１６の入力端子間には、三つの抵抗器 １７．１８．１９が直列に接続されている。前記演算増幅器１６の二つの入力端 子は、本質的に同電位であり、かつ事実上接地され、三つの抵抗器１７．１８． １９は抵抗器１８．１９間に位置する電流発生器１の出力端子１３側に電流を生 じさせる閉型圧ループを構成し、その電流は電流発生器の二つの入力端子１０． １１、即ち、二つの入力抵抗１４．１５間の差電圧に比例する１図示された実施 例において、第二の演算増幅器２０及び抵抗２１は、抵抗１８に対し並列に接続 され、電流発生器の負荷駆動能力を向上させる。

第三の演算増幅器２２の出力端子は、電流発生器の負側入力端子１０、即ち、入 力抵抗１４に接続されている。この増幅器２２の正側入力端子は、電流発生器の 出力端子１３に接続され、負側入力端子は抵抗２３を介してこの装置の入力端子 ２に接続される。

抵抗２４．２５は、第一演算増幅器１６の出力端子と、第三の演算増幅器２２の 出力端子との間に接続され、かつそれぞれ接地され、グランドに対する増幅器の 負荷駆動能力を向上させる。ダイオード４は、第三の演算増幅器２２の出力端子 と負側入力端子に接続される。同ダイオード４は、同演算増幅器２２の動作を安 定化させ、前記第一の演算増幅器１６の負電源に対する負荷駆動能力を向上させ る。

負荷抵抗６はこの装置の出力端子７に接続されている。前述のように、その値は 、負荷が電流で制御されるか、または電圧で制御されるかに依存しており、前者 の場合では、はぼ２００オームであり、後者の場合では、はぼ１０キロオームで ある。

以上９本発明に基づく装置の一実施例について述べた。これは、クレームの範囲 内において、様々に変更可能である０例えば、負荷駆動能力をそれほど必要とし ないならば、第二の演算増幅器２０及び抵抗２１は省略してもよい、また、演算 増幅器の電源電圧は正の電圧及び負の電圧でもよく、その場合出力信号は、負の 信号と同様に正の信号でもよい。

前に述べられた装置及び方法は、制御器の受信装置として、アクチュエータの実 際出力値、速度、流量その他の物理量の出力に対する受信装置として様々に応用 して使用することができる。

Ｆｉｇ、　ｌｂ Ｆｉｇ　２

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．入力電圧により電流発生器を制御する方法であって、前記発出器は二つの電 圧入力及び負荷に接続された一つの出力を備え、前記発生器は、第一の正側入力 及び第二の負側入力の差電圧に比例する電流を出力し、負荷インピーダンスが予 め設定された第一の下限値より低いときは、電流発生器は非帰還状態で信号を出 力し、前記信号はその値が前記入力電圧により定まる電流として出力され、、 負荷インピーダンスが、予め前記第一の下限値より大きい値に設定された第二の 設定値より高いときは、電流発生器の出力信号が負帰還されて、同発生器の出力 端子から信号が出力され、前記信号の電圧値は前記入力電圧により定まることを 特徴とする電流発生器の制御方法。
2. ２．前記負帰還は前記発生器の正側入力端子に入力電圧を供給することにより行 われ、 前記入力電圧Ｕｉｎが発生器の出力信号の電圧値Ｕｏｕｔと比較され、もしＵｏ ｕｔ≧Ｕｉｎの場合は、前記発生器の負側入力端子に、接地電位に等しい信号が 供給され、もしＵｏｕｔ＞Ｕｉｎの場合は、前記発生器の負側入力端子に、前記 電圧値Ｕｏｕｔと入力電圧Ｕｉｎとの差に比例する信号が供給されることを特徴 とする請求項１記載の電流発生器の制御方法。
3. ３．前記比較は演算増幅器によって達成されることを特徴とする請求項２記載の 電流発生器の制御方法。
4. ４．前記発生器は、負帰還動作時に前記入力電圧に完全に一致する電圧値で出力 信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電流発生器の 制御方法。
5. ５．前記第一の下限値が３００オームに設定されていることを特徴とする請求項 １〜４のいずれかに記載の電流発生器の制御方法。
6. ６．前記第二の上限値が１０キロオームに設定されていることを特徴とする請求 項１〜４のいずれかに記載の電流発生器の制御方法。
7. ７．入力電圧によって電流発生器を制御する装置であって、前記発生器はニつの 電圧入力と負荷に接続された一つの電圧出力を備え、前記発生器は、第一の正側 入力端子と第二の負側入力端子との差電圧に比例する電流を出力し、前記電流発 生器の正側入力端子（９）に接続された入力端子（２）の入力電圧と、 前記電流発生器の出力端子（１３）と負側入力（１０））との間に形成されるさ れる負帰還ループ（８）と、前記ループは、負荷インピーダンス（６）が予め定 められた第一の下限値より低いとき前記負帰還ループ（８）が閉路され、前記電 流発生器の負側入力端子に接地電位に等しい信号が供給され、 負荷インピーダンス（６）が前記第一の下限値より大きい値に予め設定された第 二の上限値より高いとき、負帰還ループ（８）が閉路されて、出力電圧Ｕｏｕｔ と入力電圧Ｕｉｎとの差に比例した信号が前記電流発生器の負側入力端子（１０ ）に供給されることを特徴とする電流発生器。
8. ８．前記負帰還ループ（８）は電流発生器（１）の出力端子（１３）に接続され る正側入力端子（１１）と、入力電圧が入力される入力端子（２）に接続される 負側入力端子（１２）と、電流発生器の負側入力端子（１０）に接続される出力 端子とを備えた演算増幅器（３）を含んでいることを特徴とする請求項７に記載 の電流発生器。
9. ９．前記演算増幅器（３）の電源電圧は、接地電位と、前記入力端子（２）に入 力される最高電位より高い電圧を含むことを特徴とする請求項８記載の電流発生 器。