JPH09139640A

JPH09139640A - 増幅回路

Info

Publication number: JPH09139640A
Application number: JP7296470A
Authority: JP
Inventors: Naoji Suzuki; 直司鈴木
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】逆特性の電圧制限が働かなくなり、デバイス
が接続された際にデバイスが破損してしまう。【解決手段】出力用増幅器Ａ₁に入力される電流の極
性を制御することにより、出力電圧の極性を制御し、作
動する増幅器Ａ_IP，Ａ_vP、Ａ_vM，Ａ_IMの切替を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、増幅回路に関し、
特に、極性の切替機能を有する増幅回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の増幅回路の一構成例を示
す回路図である。

【０００３】本従来例は図８に示すように、６つの増幅
器Ａ_IP，Ａ_v，Ａ_IM，Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃と、増幅器Ａ_IP，Ａ
_v，Ａ_IMのそれぞれに接続され、増幅器Ａ_IP，Ａ_v，Ａ_IM
の飽和を防止する飽和防止回路３，９，６と、増幅器Ａ
_IP，Ａ_IMのそれぞれの出力端子に接続されたダイオード
スイッチＤ₁，Ｄ₄と、２つの電圧電流変換器１，２と、
２つのダイオードＤ₅，Ｄ₆と、７つの抵抗Ｒ₁〜Ｒ₆，Ｒ
_sと、２つの定電圧ダイオードＺＤ₁，ＺＤ₂とから構成
されている。

【０００４】また、電圧電流変換器１は、トランジスタ
Ｔｒ₁と、２つの抵抗Ｒ_b1，Ｒ_e1とから構成され、電圧
電流変換器２は、トランジスタＴｒ₂と、２つの抵抗Ｒ
_b2，Ｒ_e2とから構成されている。

【０００５】以下に、各々の接続について説明する。

【０００６】増幅器Ａ_IPにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路３が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₃の出力端子との間に抵抗Ｒ₄が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₃が接続され、出力端子に
ダイオードスイッチＤ₁が接続され、第２の入力端子が
接地されている。

【０００７】増幅器Ａ_vにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路９が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₂の出力端子との間に抵抗Ｒ₂が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₁が接続され、出力端子に
ダイオードＤ₅のカソード端子及びダイオードＤ₆のアノ
ード端子が接続され、第２の入力端子が接地されてい
る。

【０００８】増幅器Ａ_IMにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路６が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₃の出力端子との間に抵抗Ｒ₆が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₅が接続され、出力端子に
ダイオードスイッチＤ₄が接続され、第２の入力端子が
接地されている。

【０００９】増幅器Ａ₁においては、第１の入力端子に
電圧電流変換器１内のトランジスタＴｒ₁及び電圧電流
変換器２内のトランジスタＴｒ₂のコレクタ端子が接続
され、出力端子に増幅器Ａ₃の第１の入力端子が接続さ
れ、第２の入力端子が接地されている。

【００１０】増幅器Ａ₂においては、第１の入力端子に
増幅器Ａ₃の第２の入力端子及び増幅回路の出力端子が
接続され、第２の入力端子と出力端子とが接続されてい
る。

【００１１】増幅器Ａ₃においては、第１の入力端子と
第２の入力端子との間に抵抗Ｒ_sが接続されている。こ
こで、増幅器Ａ₃は、差動増幅器であり、固定（例えば
１倍）のゲインを持つ。

【００１２】その他の接続においては、抵抗Ｒ₃の増幅
器Ａ_IPが接続されている側とは反対側に電源Ｖ_Cが接続
され、抵抗Ｒ₁の増幅器Ａ_vが接続されている側とは反対
側に電源Ｖ_Aが接続され、抵抗Ｒ₅の増幅器Ａ_IMが接続さ
れている側とは反対側に電源Ｖ_Bが接続され、ダイオー
ドスイッチＤ₁の増幅器Ａ_IPが接続されている側とは反
対側に定電圧ダイオードＺＤ₁のアノード端子及びダイ
オードＤ₅のアノード端子が接続され、定電圧ダイオー
ドＺＤ₁のカソード端子に電圧電流変換器１内の抵抗Ｒ
_b1が接続され、ダイオードスイッチＤ₄の増幅器Ａ_IMが
接続されている側とは反対側に定電圧ダイオードＺＤ₂
のカソード端子及びダイオードＤ₆のカソード端子が接
続され、定電圧ダイオードＺＤ₂のアノード端子に電圧
電流変換器２内の抵抗Ｒ_b2が接続され、電圧電流発生器
の出力端子には負荷として抵抗Ｒ_L及び抵抗Ｒ_Lを介して
電源Ｖ_Lが接続されている。

【００１３】以下に、上記のように構成された電圧電流
発生器の動作について説明する。

【００１４】増幅器Ａ_IP，Ａ_v，Ａ_IMから出力された電
圧は、電圧電流変換器１，２において電流に変換され、
増幅器Ａ₁に入力される。

【００１５】そして、増幅器Ａ₁からの出力電圧が抵抗
Ｒ_sを介して出力される。

【００１６】ここで、この出力電圧は増幅器Ａ₂により
モニタされており、抵抗Ｒ₂を介して増幅器Ａ_vに帰還さ
れ、また、抵抗Ｒ_sの両端の電圧は増幅器Ａ₃によりモニ
タされており、抵抗Ｒ₄を介して増幅器Ａ_IPに、抵抗Ｒ₆
を介して増幅器Ａ_IMにそれぞれ帰還される。

【００１７】また、増幅器Ａ_IP，Ａ_v，Ａ_IMのそれぞれ
には、Ｖ_C，Ｖ_A，Ｖ_Bがそれぞれ入力されており、Ｖ_Cは
マイナスの電圧、Ｖ_Aはプラスまたはマイナスの電圧、
Ｖ_Bはプラスの電圧となっている。

【００１８】そして、入力電圧Ｖ_C，Ｖ_A，Ｖ_Bと、増幅
器Ａ₂からの出力電圧Ｖ_oと、増幅器Ａ₃からの出力電圧
Ｖ_Mとの関係によって、増幅器Ａ_IPの出力電圧Ｖ_a2、増
幅器Ａ _vの出力電圧Ｖ_a3及び増幅器Ａ_IMの出力電圧Ｖ_a1
が決定し、その決定結果に基づいてダイオードスイッチ
Ｄ₁，Ｄ₄が動作して増幅器Ａ_IP，Ａ_v，Ａ_IMのいずれか
１つが選択される。

【００１９】その後、選択された増幅器が電圧電流変換
器１，２を介して増幅器Ａ₁と接続され、定電圧あるい
は定電流が発生する。

【００２０】図９は、図８に示した回路が定電圧状態で
ある時の基本回路を示す図である。

【００２１】定電圧状態においては、増幅器Ａ₃が１倍
のとき、Ｖ_O＝−（Ｒ₂／Ｒ₁）Ｖ_A となることにより、定電圧状態となっている。

【００２２】図１０は、図８に示した回路が定電流状態
である時の基本回路を示す図である。

【００２３】定電流状態においては、Ｉ_O＝−（Ｒ₄／Ｒ₃）（Ｖ_C／Ｒ_s）となることにより、定電流状態となっている。

【００２４】以下に、図８に示した回路の定電圧状態及
び定電流状態について説明する。

【００２５】図１１及び図１２は、図８に示した回路の
定電圧状態及び定電流状態について説明するための図で
ある。

【００２６】ここで、図中、ＣＶは定電圧状態を示し図
９と同一状態、＋ＣＣはプラスの定電流状態を示し図１
０と同一状態を示す。

【００２７】また、考え方を簡単にするためＲ₁＝Ｒ₂、
Ｒ₃＝Ｒ₄、Ｒ₅＝Ｒ₆とする。また、Ｖ_C＜０、Ｖ_B＞０、
Ｖ_Aはプラス，マイナスのどちらでもよいが、ここでは
マイナスで考える。（１）図中ＣＶの状態（定電圧状態）においてＣＶの状態においては、Ｒ₁＝Ｒ₂であるため、Ｖ_O＝−
Ｖ_Aとなる。

【００２８】ここで、Ｖ_L＝Ｖ_Oとすると、Ｉ_O＝０とな
る。そのため、Ｖ_M＝０となり、Ｖ_a2は＋Ｖ_F、Ｖ_a1は−
Ｖ_Fでクランプされる（Ｖ_Fはダイオードの順方向電
圧）。

【００２９】また、Ｖ_oがＲ₂を介して増幅器Ａ_Vに帰還
されるため、Ｖ_a3＝０となる。それにより、ダイオード
スイッチＤ₁がオフ状態，ダイオードＤ₅がオン状態，ダ
イオードＤ₆がオン状態，ダイオードスイッチＤ₄がオフ
状態となり、Ｖ_O2＝Ｖ_F，Ｖ_O ₁＝−Ｖ_Fとなる。

【００３０】この状態（Ｖ_O2＝＋Ｖ_F，Ｖ_O1＝−Ｖ_F）に
おけるＩ_C1，Ｉ_C2を０として、以後、Ｉ_C1，Ｉ_C2はＶ_O2
＝＋Ｖ_F，Ｖ_O1＝−Ｖ_Fからの変化分で考える。すなわ
ち、ダイオードスイッチＤ₁，Ｄ₄がオフ状態であるた
め、電圧電流変換器１，２を介して増幅器Ａ₁に接続さ
れているのは増幅器Ａ_vのみとなり、系は増幅器Ａ_Vで制
御される定電圧状態となる。（２）Ｖ_Lが低下し、Ｒ_Lを介して出力に電流が流れた場
合（図１１）この場合は、Ｖ_M＝Ｒ_sＩ_O となり、また、Ｖ_Oが低下するためＶ_a3がプラス方向へ
動く、これによりＩ_C1が増加し増幅器Ａ₁の出力はプラ
ス方向へ上がろうとする。すなわちＶ_Oを上げようとす
る。

【００３１】しかし、Ｖ_Mが増加し、Ｖ_M＝−Ｖ_Cとなる
と、増幅器Ａ_IPの出力はマイナス方向へ動きＶ_a2はマイ
ナス方向へ下がる。

【００３２】Ｖ_a2は−方向へ下がると、Ｉ_C2が増加し、
増幅器Ａ₁の出力をマイナス方向へ下げようとする。

【００３３】そのため、Ｖ_Oが低下し、Ｖ_a3はさらにプ
ラス方向へ上昇する。しかし、増幅器Ａ_Vの出力Ｖ_a3は
＋Ｖ_Fでクランプされ、これ以上上昇することができな
くなる。

【００３４】その結果、Ｉ_C1＝Ｖ_F／Ｒ_e2となるが、増
幅器Ａ_IPの出力Ｖ_a2はＩ_C2＝Ｉ_C1となるまで低下し、−
Ｖ_Fとなり、Ｖ_O2＝０、Ｖ_O1＝０となる。

【００３５】この状態において、増幅器Ａ_IPはクランプ
にかかっていないため、系は増幅器Ａ_IPで制御される定
電流状態となる。

【００３６】以上の動作によってＣＶから＋ＣＣ状態へ
変化する。（３）Ｖ_Lが上昇して、ＣＶから−ＣＣ状態になる場合
（図１２）（２）におけるＣＶ状態からＶ_Lが上昇すると、Ｖ_M＝−
Ｒ_sＩ_Oとなる。

【００３７】Ｖ_Oが上昇するためＶ_a3は低下し、Ｉ_C2が
増加する。それにより、増幅器Ａ₁は出力を低下させよ
うとする。すなわちＶ_Oが低下する様にする。

【００３８】しかし、Ｖ_Mが低下しＶ_M＝−Ｖ_Bとなった
時、増幅器Ａ_IMが動作することによりＶ_a1が上昇する。
その結果Ｉ_C1が上昇し、増幅器Ａ₁の出力を上昇させよ
うとする。

【００３９】ここで、Ｖ_Oが上昇するとＶ_a3が低下する
が、−Ｖ_Fでクランプされる。

【００４０】この時、Ｉ_C2＝Ｖ_F／Ｒ_e1となるが、Ｖ_a1
が上昇し、Ｉ_C1＝Ｉ_C2になる様に動くため、Ｖ_a1＝＋Ｖ
_Fとなり、Ｖ_O2＝０、Ｖ_O1＝０となる。

【００４１】この状態ではＶ_a1はクランプにかかってい
ないため、出力電流が増幅器Ａ_IMで制御される定電流状
態となる。

【００４２】一方、Ｖ_Mが負であるため、Ｖ_a2はクラン
プがかかったままであり、増幅器Ａ_I _Pは動作しない。

【００４３】以上のようにして、ＣＶから−ＣＣ状態へ
変化する。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】定電流状態において
は、出力の極性はＶ_Aの極性によって決まる。出力電流
を正の値にする時はＶ_A＜０、負の値にする時はＶ_A＞０
とする。

【００４５】ここで、Ｉ_O＝０としたい場合は、Ｖ_A＜
０、Ｖ_C＝０とする。この時、増幅器Ａ_IPのオフセット
誤差によって、Ｖ_a2がマイナス方向へ動くとＩ_C2が増加
し、増幅器Ａ₁の出力がマイナス方向へ動く。そして、
負荷Ｒ_LがＲ_Sに比べ充分に大きな場合は、Ｖ_Oはマイナ
ス方向へ動く。マイナス方向へ動いたＶ_Oは、増幅器Ａ₂
によって帰還されるが、Ｖ_A＜０、Ｖ_O＜０であるため、
Ｖ_a3は＋Ｖ_Fでクランプされる。

【００４６】そのため、系は増幅器Ａ_IPのみによって制
御され、定電流状態のままＶ_Oはマイナス方向へ動き、
増幅器Ａ₁の電源電圧まで低下してしまう。すなわち、
定電流状態においては逆極性の電圧制限が働かなくなっ
てしまう。

【００４７】例えば、電流の設定値をゼロにし、電圧制
限を１０Ｖとしたとしても、上記のような状態において
は、増幅器Ａ₁の電源が±１００Ｖであれば、無負荷状
態でＶ_Oは−１００Ｖになる可能性があり、この状態に
おいて負荷に半導体の様なデバイスを接続した場合、デ
バイスに−１００Ｖが印加され、デバイスを破損してし
まう虞れがある。

【００４８】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、定電流状態
においても電圧制限が働く増幅回路を提供することを目
的とする。

【００４９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数の入力電圧がそれぞれ入力される複数
の増幅器と、該増幅器の入力端子と出力端子との間に接
続され、前記増幅器の飽和を防止する飽和防止回路と、
前記増幅器の出力端子にそれぞれ接続され、前記増幅器
に入力される電圧により前記増幅器からの出力を制御す
るダイオードスイッチと、該ダイオードスイッチを介し
て出力された電圧を電流に変換する電圧電流変換器と、
該電圧電流変換器において変換された電流が入力され、
増幅電圧を出力するとともに前記増幅器のそれぞれに帰
還させる出力用増幅器とを有してなる増幅回路におい
て、前記電圧電流変換器から出力される電流の極性を制
御する極性制御手段を具備することを特徴とする。

【００５０】前記極性制御手段は、前記電圧電流変換器
と前記出力用増幅器との接続点にプラス電流とマイナス
電流とを切り換えて印加することを特徴とする。

【００５１】（作用）上記のように構成された本発明に
おいては、出力用増幅器に入力される電流の極性を制御
するための極性制御手段が設けられているので、出力用
増幅器からの出力電圧の極性が制御され、それにより、
帰還される電圧の極性も制御される。帰還される電圧の
極性の違いにより、動作する増幅器が切り換えられ、出
力電圧値が電源電圧まで上がることはない。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００５３】図１は、本発明の電圧電流発生器の実施の
一形態を示す回路図である。

【００５４】本形態は図１に示すように、７つの増幅器
Ａ_IP，Ａ_vP，Ａ_vM，Ａ_IM，Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃と、増幅器Ａ
_IP，Ａ_vP，Ａ_vM，Ａ_IMのそれぞれに接続され、増幅器Ａ
_IP，Ａ_vP，Ａ_vM，Ａ_IMの飽和を防止する飽和防止回路
３，４，５，６と、増幅器Ａ_IP，Ａ_vP，Ａ_vM，Ａ_IMのそ
れぞれの出力端子に接続され、増幅器Ａ_IP，Ａ_vP，
Ａ_vM，Ａ_IMからの出力を制御するダイオードスイッチＤ
₁，Ｄ₂，Ｄ₃，Ｄ₄と、入力される電圧を電流に変換する
２つの電圧電流変換器１，２と、２つのダイオード
Ｄ ₅，Ｄ₆と、１０個の抵抗Ｒ₁〜Ｒ₈，Ｒ_s，Ｒ_Pと、２つ
の定電圧ダイオードＺＤ₁，ＺＤ₂と、抵抗Ｒ_Pに＋Ｖ_DD
あるいは−Ｖ_SSを接続する極性制御手段であるスイッチ
Ｓ_Pとから構成されている。なお、増幅器Ａ₁は出力用増
幅器である。

【００５５】また、電圧電流変換器１は、トランジスタ
Ｔｒ₁と、２つの抵抗Ｒ_b1，Ｒ_e1と、定電圧ダイオード
ＺＤ₁とから構成され、電圧電流変換器２は、トランジ
スタＴｒ₂と、２つの抵抗Ｒ_b2，Ｒ_e2と、定電圧ダイオ
ードＺＤ₂とから構成されている。以下に、各々の接
続について説明する。

【００５６】増幅器Ａ_IPにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路３が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₃の出力端子との間に抵抗Ｒ₄が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₃が接続され、出力端子に
ダイオードスイッチＤ₁が接続され、第２の入力端子が
接地されている。

【００５７】増幅器Ａ_vPにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路４が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₂の出力端子との間に抵抗Ｒ₂が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₁が接続され、出力端子に
ダイオードスイッチＤ₂が接続され、第２の入力端子が
接地されている。

【００５８】増幅器Ａ_vMにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路５が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₂の出力端子との間に抵抗Ｒ₈が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₇が接続され、出力端子に
ダイオードスイッチＤ₃が接続され、第２の入力端子が
接地されている。

【００５９】増幅器Ａ_IMにおいては、第１の入力端子と
出力端子との間に飽和防止回路６が接続され、第１の入
力端子と増幅器Ａ₃の出力端子との間に抵抗Ｒ₆が接続さ
れ、第１の入力端子に抵抗Ｒ₅が接続され、出力端子に
ダイオードスイッチＤ₄が接続され、第２の入力端子が
接地されている。

【００６０】増幅器Ａ₁においては、第１の入力端子に
電圧電流変換器１内のトランジスタＴｒ₁及び電圧電流
変換器２内のトランジスタＴｒ₂のコレクタ端子、並び
に抵抗Ｒ_Pが接続され、出力端子に増幅器Ａ₃の第１の入
力端子が接続され、第２の入力端子が接地されている。

【００６１】増幅器Ａ₂においては、第１の入力端子に
増幅器Ａ₃の第２の入力端子及び増幅回路の出力端子が
接続され、第２の入力端子と出力端子とが接続されてい
る。

【００６２】増幅器Ａ₃においては、第１の入力端子と
第２の入力端子との間に抵抗Ｒ_sが接続されている。

【００６３】その他の接続においては、抵抗Ｒ₃の増幅
器Ａ_IPが接続されている側とは反対側に電源Ｖ_Cが接続
され、抵抗Ｒ₁の増幅器Ａ_vPが接続されている側とは反
対側に電源Ｖ_Aが接続され、抵抗Ｒ₇の増幅器Ａ_vMが接続
されている側とは反対側に電源Ｖ_Dが接続され、抵抗Ｒ₅
の増幅器Ａ_IMが接続されている側とは反対側に電源Ｖ_B
が接続され、ダイオードスイッチＤ₁の増幅器Ａ_IPが接
続されている側とは反対側に定電圧ダイオードＺＤ₁の
アノード端子及びダイオードＤ₅のアノード端子が接続
され、定電圧ダイオードＺＤ₁のカソード端子に電圧電
流変換器１内の抵抗Ｒ_b1が接続され、ダイオードスイッ
チＤ₂の増幅器Ａ_vPが接続されている側とは反対側に定
電圧ダイオードＺＤ₂のカソード端子及びダイオードＤ₆
のカソード端子が接続され、定電圧ダイオードＺＤ₂の
アノード端子に電圧電流変換器２内の抵抗Ｒ_b2が接続さ
れ、ダイオードスイッチＤ₃の増幅器Ａ_vMが接続されて
いる側とは反対側に電圧電流変換器２内の定電圧ダイオ
ードＺＤ₂のカソード端子及びダイオードＤ₆のカソード
端子が接続され、ダイオードスイッチＤ₄の増幅器Ａ_IM
が接続されている側とは反対側に電圧電流変換器２内の
定電圧ダイオードＺＤ₂のカソード端子及びダイオード
Ｄ₆のカソード端子が接続され、ダイオードＤ₅のカソー
ド端子及びダイオードＤ₆のアノード端子が接地され、
電圧電流発生器の出力端子には負荷として抵抗Ｒ_L及び
抵抗Ｒ_Lを介して電源Ｖ_Lが接続されている。また、抵抗
Ｒ_Pの増幅器Ａ₁が接続されている側とは反対側にはスイ
ッチＳ_Pが接続され、＋Ｖ_DDあるいは−Ｖ_SSが選択され
るようになっている。

【００６４】以下に、上記のように構成された電圧電流
発生器の動作について説明する。

【００６５】図２及び図３は、図１に示した回路の定電
圧状態及び定電流状態について説明するための図であ
る。

【００６６】ここで、図中、ＣＶは定電圧状態を示し、
＋ＣＣはプラスの定電流状態を、−ＣＣはマイナスの定
電流状態を示す。

【００６７】回路の出力の極性は、増幅器Ａ₁に入力さ
れる電流Ｉ_Cによって決定されるが、電流Ｉ_Cは抵抗Ｒ_P
を流れる電流Ｉ_Pの向きによって制御される。

【００６８】そのため、出力を正の値にする場合は、ス
イッチＳ_Pをａ側の接続して抵抗Ｒ_Pを−Ｖ_SSに接続する
ことにより、Ｉ_Pをマイナスにする。なお、Ｉ_Pの値は以
下に示す式による値とする。

【００６９】Ｉ_P＝Ｖ_F／Ｒ_e （Ｖ_Fはダイオードの順
方向電圧，Ｒ_e＝Ｒ_e1＝Ｒ_e2）（１）定電圧状態ＣＶの時Ｉ_P＜０であるため、増幅器Ａ₁の出力はプラス方向へ動
き、増幅器Ａ₁の出力Ｖ_Oが増幅器Ａ₂を介して帰還され
て増幅器Ａ_vPの出力がマイナス方向へ動く。

【００７０】この状態でＶ_M＝０（無負荷）の場合、増
幅器Ａ_IP，Ａ_IMの出力は各々、Ｖ_a2＝＋Ｖ_F、Ｖ_a1＝−
Ｖ_Fでクランプがかかっている。

【００７１】また、Ｖ_Oは増幅器Ａ_vMへも帰還される
が、Ｖ_D＞０，Ｖ_O＞０であるため、Ｖ_a ₄＝−Ｖ_Fでクラ
ンプがかかったままである。

【００７２】また、増幅器Ａ_vPの出力がマイナス方向へ
動くため、Ｉ_C2が増加し、Ｉ_C2＝Ｉ _C1＝Ｉ_Pとなるまで
Ｖ_a3は低下する。そして、Ｉ_C2＝Ｉ_C1＝Ｉ_Pとなった
時、Ｖ_a3＝−Ｉ_P×Ｒ_e＝−Ｖ_Fの電圧が維持される。

【００７３】この状態ではＶ_O2＝０、Ｖ_O1＝−Ｖ_Fとな
り、Ｉ_C1＝Ｉ_P、Ｉ_C2＝Ｖ_F／Ｒ_e1＝Ｉ_P＝Ｉ_C1となる。
ここで、Ｉ_C1，Ｉ_C2においては、Ｖ_O1＝−Ｖ_F、Ｖ_O2＝
＋Ｖ_Fの時は、Ｒ_e1，Ｒ_e2に流れる電流を０とし、Ｖ_O1
＝−Ｖ_Fの時は、Ｉ_C1＝Ｉ_Pとし、Ｖ_O2＝＋Ｖ_Fの時は、
Ｉ_C2＝０として考える。

【００７４】また、この状態は増幅器Ａ_vPはクランプさ
れていないので、系は増幅器Ａ_vPによって制御された定
電圧状態となる。

【００７５】スイッチＳ_Pをｂ側に接続し、＋Ｖ_DDと接
続した場合は同様に、Ｖ_a4が＋Ｖ_Fの電圧となり、系は
増幅器Ａ_vMにより制御される。

【００７６】（２）＋ＣＣ状態において（図２）ここで、簡単化のため、Ｒ₁＝Ｒ₂、Ｒ₃＝Ｒ₄、Ｒ₅＝
Ｒ₆、Ｒ₇＝Ｒ₈として考える。＋ＣＶ状態においては出
力Ｖ_O＝−Ｖ_Aであり、負荷Ｖ_L＝Ｖ_Oの時は出力電流Ｉ_O
＝０となるため定電圧状態となっている。

【００７７】定電圧状態からＶ_Lが低下し、Ｉ_Oが流れた
場合、Ｖ_Oが低下するため増幅器Ａ_v _Pの出力は−Ｖ_Fから
プラス方向へ動きＩ_C2が減少する。その結果、増幅器Ａ
₁の出力はプラス方向へ動きＶ_Oを上げようとする。

【００７８】ここで、Ｖ_Mが増幅器Ａ_IP，Ａ_IMへ帰還さ
れるが、Ｉ_Oが増加するためＶ_M＞０であり、また、Ｖ_B
＞０であるため増幅器Ａ_IMの出力Ｖ_a1はクランプがかか
った−Ｖ_Fのままである。

【００７９】その後、Ｖ_M＝−Ｖ_Cへ達すると、増幅器Ａ
_IPの出力はマイナス方向へ動く。

【００８０】また、Ｖ_a3が上昇すると＋Ｖ_Fでクランプ
が働くが、この間Ｖ_a2は低下し、Ｉ_C ₂＝Ｉ_C1＝Ｉ_Pとな
るようにＶ_a2＝−Ｖ_Fになる。

【００８１】この状態において、増幅器Ａ_IP以外の増幅
器はクランプにかかっており、Ａ_IPのみが動作状態であ
るため、系は増幅器Ａ_IPで制御される定電流状態とな
る。

【００８２】なお、この状態ではＶ_O1＝−Ｖ_F、Ｖ_O2＝
０、Ｉ_C2＝Ｉ_C1＝Ｉ_Pとなっている。

【００８３】（３）−ＣＣ状態において（図３）＋ＣＶ状態は定電圧状態であり増幅器Ａ_vPによって制限
されている（Ｖ_O＝−Ｖ_A、負荷Ｖ_L＝Ｖ_O）。

【００８４】ここで、負荷Ｖ_Lが上昇した場合を考え
る。

【００８５】Ｖ_Oが上昇すると、増幅器Ａ_vPの出力は−
Ｖ_Fからさらにマイナス方向へ動く、そのためＩ_C2が増
加し増幅器Ａ₁の出力はマイナス方向へ動こうとし、Ｖ_O
もマイナス方向へ動こうとする。

【００８６】また、Ｖ_Mが増幅器Ａ_IP，Ａ_IMへ帰還され
るが、Ｉ_O＜０が流れるためＶ_M＝−Ｒ_SＩ_Oとなり、ま
た、Ｖ_C＜０であるので増幅器Ａ_IPはクランプがかかっ
たままであり、Ｖ_a2＝＋Ｖ_Fである。

【００８７】そして、Ｖ_M＝−Ｖ_Bに達すると、増幅器Ａ
_IMの出力はプラス方向へ動き、それによりＩ_C1が増加し
Ｖ_Oを増加させようとする。

【００８８】ここで、Ｖ_Oの増加は増幅器Ａ_vPに帰還さ
れ、Ｖ_a3はさらに低下するが、−２Ｖ_Fでクランプされ
る。

【００８９】この間に、増幅器Ａ_IMの出力Ｖ_a1は＋方向
へ動きＩ_C1＝Ｉ_C2となるように＋Ｖ _Fとなる。この時、
Ｖ_O2＝−Ｖ_F、Ｖ_O1＝０であるから、Ｉ_C1，Ｉ_C2がそれ
ぞれ、Ｉ_C2＝２Ｖ_F／Ｒ_e1＝２Ｉ_P Ｉ_C1＝Ｖ_F／Ｒ_e2＋Ｉ_P＝２Ｉ_P Ｉ_C2＝Ｉ_C1＝２Ｉ_P となる。

【００９０】この状態においては、増幅器Ａ_IMのみが動
作状態となるので、系は増幅器Ａ_IMによって制御された
定電流状態となる。

【００９１】以下に、従来の回路の問題点である逆極性
の電圧制限について述べる。

【００９２】定電流状態でＶ_C＝０とした場合にオフセ
ットでＶ_a2が−方向へ動いたとすると、Ｉ_C2が増加して
出力Ｖ_Oが−方向へ動く。Ｖ_Oは増幅器Ａ₂によって増幅
器Ａ_v _P，Ａ_vMへ帰還されるが、増幅器Ａ_vPはＶ_A＜０、
Ｖ_O＜０であるためクランプ状態のままである。しか
し、増幅器Ａ_vMの出力はＶ_O＝−Ｖ_Dとなった時プラス方
向へ動きＶ_a4が上昇し、Ｉ_C1が増加する。

【００９３】また、Ｖ_a2は−２Ｖ_Fまで低下し、この
時、Ｖ_O2＝−Ｖ_Fとなる。そのためＩ_C2＝２Ｖ_F／Ｒ_e1と
なるが、Ｖ_a4が上昇し、Ｖ_a4＝＋Ｖ_F、Ｖ_O1＝０となる
とＩ_C1＝Ｉ_P＋Ｖ_F／Ｒ_e2となるため、Ｉ_C1＝Ｉ_C2とな
る。

【００９４】この状態においては、増幅器Ａ_IPは−２Ｖ
_Fでクランプされるが、増幅器Ａ_vMは＋Ｖ_Fであるため動
作状態となっており、増幅器Ａ_vMで制御された定電圧状
態となる。

【００９５】以上説明したように、逆極性の電圧の制限
が行われ、出力が電源電圧まで上がるようなことはな
い。

【００９６】また、本発明においてはダイオードと入力
増幅器がすべて同一構成となっており、同一構成の入力
増幅器を増減することによって簡単に制御する項目が増
減できる特徴がある。

【００９７】図４は、図１に示した回路に定電力制御手
段を追加した一構成例を示す回路図であり、図５は、図
１に示した回路の正極性のみの制御の例を示す図であ
る。

【００９８】図４におけるアナログ乗算器Ａ₄は、出力
Ｚ＝Ｘ＊Ｙとなり、Ｚ＝−Ｒ₁₀／Ｒ₉Ｖ_Eまたは、Ｚ＝Ｒ
₁₂／Ｒ₁₁Ｖ_Eとなる定電力の制御が可能となる。

【００９９】また、本発明においては、増幅器Ａ₂（図
１参照）を省略してもかまわない。

【０１００】図６は、図１に示した回路における増幅器
Ａ₂を省略した一例を示す図である。

【０１０１】また、図７は、図１に示した回路における
増幅器Ａ₃の接続を変更した例を示す図である。

【０１０２】図７に示すような構成とした場合、増幅器
Ａ₂がＨｉ−Ｌｏ間の電圧を検出するため、差動アンプ
となる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、出力用増
幅器に入力される電流の極性を制御するための極性制御
手段が設けられているため、出力用増幅器からの帰還さ
れる電圧の極性が制御され、帰還される電圧の極性の違
いにより、動作する増幅器が切り換えられ、出力電圧値
が電源電圧まで上がることはない。

【０１０４】それにより、逆極性の電圧の制限が働き、
デバイスが接続された際に発生する過電圧によるデバイ
スの破損を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電圧電流発生器の実施の一形態を示す
回路図である。

【図２】図１に示した回路の定電圧状態及び定電流状態
について説明するための図である。

【図３】図１に示した回路の定電圧状態及び定電流状態
について説明するための図である。

【図４】図１に示した回路に定電力制御手段を追加した
一構成例を示す回路図である。

【図５】図１に示した回路の正極性のみの制御の例を示
す図である。

【図６】図１に示した回路における増幅器Ａ₂を省略し
た一例を示す図である。

【図７】図１に示した回路における増幅器Ａ₃の接続を
変更した例を示す図である。

【図８】従来の増幅回路の一構成例を示す回路図であ
る。

【図９】図８に示した回路が定電圧状態である時の基本
回路を示す図である。

【図１０】図８に示した回路が定電流状態である時の基
本回路を示す図である。

【図１１】図８に示した回路の定電圧状態及び定電流状
態について説明するための図である。

【図１２】図８に示した回路の定電圧状態及び定電流状
態について説明するための図である。

【符号の説明】

１，２電圧電流変換器３〜８飽和防止回路Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，Ａ_IP，Ａ_vP，Ａ_vM，Ａ_IM，Ａ_PP，Ａ_PM
増幅器Ａ₄ アナログ乗算器Ｄ₁〜Ｄ₄，Ｄ₇，Ｄ₈ ダイオードスイッチＤ₅，Ｄ₆ ダイオードＲ₁〜Ｒ₁₂，Ｒ_b1，Ｒ_b2，Ｒ_e1，Ｒ_e2，Ｒ_L，Ｒ_P，Ｒ_s
抵抗Ｓ_P スイッチＴｒ₁，Ｔｒ₂ トランジスタＺＤ₁，ＺＤ₂ 定電圧ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の入力電圧がそれぞれ入力される複
数の増幅器と、該増幅器の入力端子と出力端子との間に接続され、前記
増幅器の飽和を防止する飽和防止回路と、前記増幅器の出力端子にそれぞれ接続され、前記増幅器
に入力される電圧により前記増幅器からの出力を制御す
るダイオードスイッチと、該ダイオードスイッチを介して出力された電圧を電流に
変換する電圧電流変換器と、該電圧電流変換器において変換された電流が入力され、
増幅電圧を出力するとともに前記増幅器のそれぞれに帰
還させる出力用増幅器とを有してなる増幅回路におい
て、前記電圧電流変換器から出力される電流の極性を制御す
る極性制御手段を具備することを特徴とする増幅回路。
【請求項２】請求項１に記載の増幅回路において、前記極性制御手段は、前記電圧電流変換器と前記出力用
増幅器との接続点にプラス電流とマイナス電流とを切り
換えて印加することを特徴とする電圧電流発生器。