JPH0996650A

JPH0996650A - 電圧検出回路

Info

Publication number: JPH0996650A
Application number: JP7276924A
Authority: JP
Inventors: Naoko Orii; 直子折井; Kimihisa Tsuji; 公壽辻
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】検出精度を高くしても高い電圧を検出できる
電圧検出回路を提供すること。【解決手段】被検出電圧Ｖ_INが基準電圧以上であると
きにのみ、被検出電圧Ｖ_INが高いほど大きい電流Ｉ₅ を
発生する第１カレントミラー（Ｑ３、Ｑ４）を検知部に
設け、変換部には、電流Ｉ₅と同一の大きさの電流Ｉ₆を
供給する第２カレントミラー（Ｑ５、Ｑ６）と、電流Ｉ
₆ の供給を受けながら被検出電圧Ｖ_INに応じた電流Ｉ₃
を流すボルテージフォロア（Ｑ９、Ｑ１０）とを設け、
電流Ｉ₃と同一の大きさの電流Ｉ_OUT を出力端子ＯＵＴ
に得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧信号を電流信
号に変換して出力することにより電圧の検出を行う電圧
検出回路に関し、さらに詳細には、高い検出精度と広い
検出範囲との両立を可能とした電圧検出回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電圧検出回路の例として、特開平
２−１５４１５９号公報に記載されたものが挙げられ
る。この公報は電流波形を検知するための回路に係るも
のであるが、その回路の一部に電圧を電流に変換する部
分が含まれている。その部分は、トランジスタのコレク
タ及びベースに電流源を備えており、そして検出対象で
ある電圧をトランジスタのベースに印加し、ベース電圧
が高いほど大きくなる電流をトランジスタのエミッタ電
流として得るものである。

【０００３】これを具体化した回路の一例を図２の回路
図に示す。この回路は、検知部と変換部とに大別され
る。検知部は、被検出電圧Ｖ_INが所定の基準電圧Ｖ_REF
以上であるときにのみ変換部での電流出力をさせるため
のものであり、変換部は被検出電圧Ｖ_INが高いほど大き
くなる電流を出力電流として得るものである。

【０００４】検知部は、電源Ｖ_CCと接地との間に８個の
ｐｎｐトランジスタＱ２１〜Ｑ２８、３個のｎｐｎトラ
ンジスタＱ２９〜Ｑ３１、２個の抵抗器Ｒ１１、Ｒ１
２、３個のダイオードＤ１〜Ｄ３、を有している。ｐｎ
ｐトランジスタＱ２１〜Ｑ２４は、それぞれエミッタが
電源Ｖ_CCに接続されている。そしてこれら及び後述する
変換部のｐｎｐトランジスタＱ３２のベースは互いに接
続されている。ｐｎｐトランジスタＱ２１は、ベースと
コレクタとが短絡され、そしてコレクタは抵抗器Ｒ１１
を介して接地されている。ｐｎｐトランジスタＱ２２の
コレクタは、ｐｎｐトランジスタＱ２６のベース及びｐ
ｎｐトランジスタＱ２５のエミッタに接続されている。
ｐｎｐトランジスタＱ２３のコレクタは、ｐｎｐトラン
ジスタＱ２６及びＱ２７のエミッタに接続されている。
ｐｎｐトランジスタＱ２４のコレクタは、ｐｎｐトラン
ジスタＱ２７のベース及びｐｎｐトランジスタＱ２８の
エミッタに接続されている。

【０００５】ｐｎｐトランジスタＱ２５は、ベースが入
力端子ＩＮに接続され、コレクタが接地されている。ｐ
ｎｐトランジスタＱ２６のコレクタは、ｎｐｎトランジ
スタＱ２９のコレクタ及びｎｐｎトランジスタＱ３１の
ベースに接続されている。ｐｎｐトランジスタＱ２７の
コレクタは、ｎｐｎトランジスタＱ３０のコレクタに接
続されている。ｎｐｎトランジスタＱ２９及びＱ３０
は、ベースが互いに接続され、そしてエミッタが共に接
地されている。また、ｎｐｎトランジスタＱ３０は、ベ
ースとコレクタとが短絡されている。このｎｐｎトラン
ジスタＱ２９及びＱ３０は、カレントミラーを構成して
いる。ｐｎｐトランジスタＱ２８は、コレクタが接地さ
れ、ベースが抵抗器Ｒ１２を介して電源Ｖ_CCに接続され
ると共に順方向に直列接続されたダイオードＤ１〜Ｄ３
を介して接地されている。ｎｐｎトランジスタＱ３１
は、エミッタが接地され、コレクタが後述する変換部の
ｐｎｐトランジスタＱ３４のコレクタに接続されてい
る。

【０００６】かかる検知部では、ｐｎｐトランジスタＱ
２２〜Ｑ２８及びｎｐｎトランジスタＱ２９、Ｑ３０に
より、ｐｎｐトランジスタＱ２５のベース電圧すなわち
被検出電圧Ｖ_INと、ｐｎｐトランジスタＱ２８のベース
電圧すなわち基準電圧Ｖ_REFとを比較するコンパレータ
を構成している。

【０００７】変換部は、電源Ｖ_CCと接地との間に４個の
ｐｎｐトランジスタＱ３２〜Ｑ３５、２個のｎｐｎトラ
ンジスタＱ３６、Ｑ３７、抵抗器Ｒ１３、を有し、そし
て出力端子ＯＵＴと接地との間にｎｐｎトランジスタＱ
３８を有している。ｐｎｐトランジスタＱ３２〜Ｑ３４
は、それぞれエミッタが電源Ｖ_CCに接続されている。ｐ
ｎｐトランジスタＱ３２は、ベースが前記のように検知
部のｐｎｐトランジスタＱ２１〜Ｑ２４のベースと接続
され、コレクタがｐｎｐトランジスタＱ３５のエミッタ
及びｎｐｎトランジスタＱ３６のベースと接続されてい
る。ｐｎｐトランジスタＱ３３は、ベースとコレクタと
が短絡され、そしてコレクタがｎｐｎトランジスタＱ３
６のコレクタと接続されている。ｐｎｐトランジスタＱ
３４のコレクタは、ｎｐｎトランジスタＱ３７のコレク
タと接続されると共に前記のように検知部のｎｐｎトラ
ンジスタＱ３１のコレクタと接続されている。ｐｎｐト
ランジスタＱ３３、Ｑ３４はベースが互いに接続され、
カレントミラーを構成している。

【０００８】ｐｎｐトランジスタＱ３５は、ベースが入
力端子ＩＮに接続され、コレクタが接地されている。ｎ
ｐｎトランジスタＱ３６のエミッタは、抵抗器Ｒ１３を
介して接地されている。ｎｐｎトランジスタＱ３７は、
ベースとコレクタとが短絡され、エミッタが接地されて
いる。ｎｐｎトランジスタＱ３８は、コレクタが出力端
子ＯＵＴに接続され、エミッタが接地されている。ｎｐ
ｎトランジスタＱ３７、Ｑ３８はベースが互いに接続さ
れ、カレントミラーを構成している。

【０００９】かかる変換部では、ｐｎｐトランジスタＱ
３５及びｎｐｎトランジスタＱ３６により、ｐｎｐトラ
ンジスタＱ２５のベース電圧すなわち被検出電圧Ｖ_INが
高いほど大きい電流をｎｐｎトランジスタＱ３６のエミ
ッタ電流として得るボルテージフォロアを構成してい
る。

【００１０】この構成の回路では、入力端子ＩＮに被検
出電圧Ｖ_INを印加すると、被検出電圧Ｖ_INは変換部のｐ
ｎｐトランジスタＱ３５に伝達される。このため、ｐｎ
ｐトランジスタＱ３５と共にボルテージフォロアを構成
するｎｐｎトランジスタＱ３６のエミッタから抵抗器Ｒ
１３を介して接地に、被検出電圧Ｖ_INが高いほど大きい
電流Ｉ₃₆が流れる。この電流Ｉ₃₆が、ｐｎｐトランジス
タＱ３３、Ｑ３４のカレントミラーにより転写され、ｐ
ｎｐトランジスタＱ３４のコレクタ電流Ｉ₃₄（＝Ｉ₃₆）
が流れる。この電流Ｉ₃₄は、検知部のｎｐｎトランジス
タＱ３１がオンされていない限り、ｎｐｎトランジスタ
Ｑ３７、Ｑ３８のカレントミラーによりｎｐｎトランジ
スタＱ３８のコレクタ電流に転写され、出力端子ＯＵＴ
から検出電流Ｉ_OUT （＝Ｉ₃₆＝Ｉ₃₄）が引き出される。
従って、出力端子ＯＵＴにおいて被検出電圧Ｖ_INを電流
信号として検出できる。ｎｐｎトランジスタＱ３１がオ
ンされていると、電流Ｉ₃₄の殆どは、ｎｐｎトランジス
タＱ３１を介して接地に流れ、カレントミラーに引き出
される検出電流Ｉ_OUT はゼロに近い。従って被検出電圧
Ｖ_INの検出はされない。

【００１１】そして検知部では、被検出電圧Ｖ_INと基準
電圧Ｖ_REF とを比較することによりｎｐｎトランジスタ
Ｑ３１をオンオフ制御し、変換部における検出と非検出
との切換を行っている。被検出電圧Ｖ_INは、入力端子Ｉ
ＮからｐｎｐトランジスタＱ２５のベースに印加されて
いる。一方基準電圧Ｖ_REF は、抵抗器Ｒ１２の抵抗値と
ダイオードＤ１〜Ｄ３の順方向抵抗値の合計との比によ
り電源電圧Ｖ_CCを分圧した固定値であり、ｐｎｐトラン
ジスタＱ２８のベースに印加されている。

【００１２】被検出電圧Ｖ_INが基準電圧Ｖ_REF に達して
いないときは、ｐｎｐトランジスタＱ２５のベース電圧
がｐｎｐトランジスタＱ２８のベース電圧より低く、こ
のためｐｎｐトランジスタＱ２５のエミッタ−コレクタ
間抵抗はｐｎｐトランジスタＱ２８のものより小さい。
このことは、ｐｎｐトランジスタＱ２５のエミッタ電圧
すなわちｐｎｐトランジスタＱ２６のベース電圧が、ｐ
ｎｐトランジスタＱ２８のエミッタ電圧すなわちｐｎｐ
トランジスタＱ２７のベース電圧より低いことを意味す
る。このためｐｎｐトランジスタＱ２６のコレクタ電流
Ｉ₂₆はｐｎｐトランジスタＱ２７のコレクタ電流Ｉ₂₇よ
り大きい。一方、ｎｐｎトランジスタＱ２９及びＱ３０
がカレントミラーを構成しているので、ｎｐｎトランジ
スタＱ２９のコレクタ電流Ｉ₂₉は電流Ｉ₂₇と等しくなけ
ればならない。このため、電流Ｉ₂₆から電流Ｉ₂₉（＝Ｉ
₂₇）を差し引いた電流Ｉ₃₁が、図中矢印の向きに流れて
ｎｐｎトランジスタＱ３１のベースへのハイ信号（アク
ティブ）となり、ｎｐｎトランジスタＱ３１はオンとな
る。従って前記のように変換部は非検出状態である。

【００１３】一方、被検出電圧Ｖ_INが基準電圧Ｖ_REF を
超えているときは、ｐｎｐトランジスタＱ２５のベース
電圧がｐｎｐトランジスタＱ２８のベース電圧より高
く、このためｐｎｐトランジスタＱ２５のエミッタ−コ
レクタ間抵抗はｐｎｐトランジスタＱ２８のものより大
きい。従って、ｐｎｐトランジスタＱ２６のベース電圧
がｐｎｐトランジスタＱ２７のベース電圧より高く、こ
のためｐｎｐトランジスタＱ２６のコレクタ電流Ｉ₂₆は
ｐｎｐトランジスタＱ２７のコレクタ電流Ｉ₂₇より小さ
い。電流Ｉ₂₉が電流Ｉ₂₇と等しくなければならないこと
は前記と同様なので、電流Ｉ₂₉から電流Ｉ₂₆を差し引い
た電流Ｉ₃₁が、図中矢印と反対向きに流れてｎｐｎトラ
ンジスタＱ３１のベースへのロー信号（非アクティブ）
となり、ｎｐｎトランジスタＱ３１はオフとなる。従っ
て前記のように変換部は検出状態である。

【００１４】かくしてこの回路では、被検出電圧Ｖ_INが
基準電圧Ｖ_REF を超えているときに限り、被検出電圧Ｖ
_INを電流信号Ｉ_OUT として検出できるものである。ここ
で、電流信号Ｉ_OUT 変化の被検出電圧Ｖ_IN変化に対する
比が大きいほど検出精度が高いわけで、この検出精度は
変換部の抵抗器Ｒ１３の抵抗値が小さいほど高い。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の電圧検
出回路で検出精度を稼ぐために抵抗値の小さい抵抗器Ｒ
１３を使用すると、検出電流の頭打ちという問題が発生
した。これは、変換部のｎｐｎトランジスタＱ３６への
電流供給源であるｐｎｐトランジスタＱ３２が、事実上
の定電流源となっているためである。

【００１６】即ち、ｐｎｐトランジスタＱ３２は検知部
のｐｎｐトランジスタＱ２１とカレントミラーを構成し
ているので、ｐｎｐトランジスタＱ３２のコレクタ電流
はｐｎｐトランジスタＱ２１から抵抗器Ｒ１１を介して
接地へ流れる電流Ｉ₂₁により規制される。そして、ｐｎ
ｐトランジスタＱ２１は被検出電圧Ｖ_INの入力をベース
に受けないので、電流Ｉ₂₁は被検出電圧Ｖ_INに対して実
質的に固定値である。このためｐｎｐトランジスタＱ３
２は定電流電源として作用するのである。このことか
ら、ｎｐｎトランジスタＱ３６のコレクタ電流Ｉ₃₆すな
わち検出電流Ｉ_OU _T は電流Ｉ₂₁を超えることができない
ので、被検出電圧Ｖ_INがある程度以上大きくなると電流
Ｉ_OUT が頭打ちしてしまい電圧検出ができないのであ
る。このため、検出精度を高くすることと検出できる被
検出電圧Ｖ_INの範囲を広くすることととの両立ができな
かった。

【００１７】本発明は、検出精度を高くしても検出電流
の頭打ちがなく広い範囲の被検出電圧を検出できる電圧
検出回路を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に係る発明は、入力端子と出力端子とを有し、
入力端子への印加電圧が高いほど大きい電流を出力端子
に流す電圧検出回路であって、前記印加電圧に応じた電
流を出力する追従手段と、この追従手段に電流を供給す
る電流源手段とを有し、この電流源手段は、前記印加電
圧が高いほど大きい電流を供給することを特徴とする。
ここで「電圧が高い」とは、接地電位のような基準電位
に対する入力端子電位の電位差の絶対値が大きいことを
いう。

【００１９】かかる電圧検出回路によれば、入力端子電
圧は、電流源手段及び追従手段に伝達される。そして、
電流源手段は追従手段に電流を供給し、追従手段はこの
電流の供給を受けて入力端子電圧に応じた電流を出力す
る。この追従手段の出力電流により、入力端子電圧が検
出される。ここにおいて、電流源手段が追従手段に供給
する電流は、入力端子電圧が高いほど大きい。この電圧
が高いときは追従手段が大きな電流の供給を必要とする
ときでもあるので、追従手段は、高い入力端子電圧に対
してもそれに応じた電流を出力できる。従って、追従手
段において入力端子電圧変化に対する出力電流変化の比
が大きい高精度な設定をしているときでも、広い範囲の
入力端子電圧を検出できる。また、入力端子電圧が低い
ときは電流源手段が供給する電流も小さいので、消費電
力が小さくなる。

【００２０】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載の電圧検出回路であって、前記電流源手段は、前記
印加電圧が基準電圧以上であるときにのみ前記追従手段
への電流供給を行うことを特徴とする。

【００２１】かかる電圧検出回路によれば、入力端子電
圧が基準電圧に達していないときには、電流源手段が電
流を供給しないので、追従手段による電圧検出が行われ
ない。入力端子電圧が基準電圧以上になると、電流源手
段が電流を供給し、追従手段による電圧検出が行われ
る。従って、ノイズ等の基準電圧に達しない電圧変動が
いちいち検出されることはない。また、入力端子電圧が
基準電圧に達しないために電圧検出がされない状態にな
っているときは、電圧検出回路の消費電力はほとんどゼ
ロに近い。

【００２２】また、請求項３に係る発明は、請求項２に
記載の電圧検出回路であって、前記印加電圧が基準電圧
に達していないときには電流を発生せず、前記印加電圧
が基準電圧以上であるときには前記印加電圧が高いほど
大きい電流を発生する検知手段を有し、前記電流源手段
は、この検知手段が発生する電流と同一の大きさの電流
を前記追従手段に供給することを特徴とする。

【００２３】かかる電圧検出回路によれば、入力端子電
圧が基準電圧に達していないときには、検知手段が電流
を発生しないので、電流源手段により電流が追従手段に
供給されることはない。このため、追従手段による電圧
検出は行われない。入力端子電圧が基準電圧以上になる
と、検知手段が電流を発生し、その電流は入力端子電圧
が高いほど大きい。そして電流源手段がこの電流と同一
の大きさの電流を追従手段に供給するので、追従手段に
よる入力端子電圧の検出が行われる。

【００２４】また、請求項４に係る発明は、請求項３に
記載の電圧検出回路であって、前記検知手段が、ベース
とコレクタとが短絡された第１トランジスタと、この第
１トランジスタと同一極性であって第１トランジスタの
ベースにベースが接続された第２トランジスタとを含む
第１カレントミラーを有し、前記電流源手段が、前記第
１トランジスタと逆極性であってベースとコレクタとが
短絡されるとともに前記第２トランジスタのコレクタに
コレクタが接続された第３トランジスタと、この第３ト
ランジスタと同一極性であって第３トランジスタのベー
スにベースが接続されるとともに前記追従手段にコレク
タが接続された第４トランジスタとを有する第２カレン
トミラーであることを特徴とする。

【００２５】かかる電圧検出回路によれば、第１トラン
ジスタのベース及びコレクタの電圧が第１トランジスタ
のしきい値電圧に達しないときは、第１トランジスタに
も第２トランジスタにも電流が流れず、即ち検知手段で
ある第１カレントミラーが作動しない。従って第３トラ
ンジスタにも第４トランジスタにも電流が流れず、即ち
電流源手段である第２カレントミラーが作動しない。こ
のため、追従手段への電流供給が行われず、電圧検出は
行われない。第１トランジスタのベース及びコレクタ電
圧がしきい値電圧以上であるときは、第１トランジスタ
がオンしてコレクタ電流が流れ、この電流はベース及び
コレクタ電圧が高いほど大きい。そしてこの電流と同一
の大きさの電流が第１、第２トランジスタの第１カレン
トミラーにより第２トランジスタのコレクタ電流として
転写され、第３トランジスタのコレクタ電流となる。こ
の電流が第３、第４トランジスタの第２カレントミラー
により第４トランジスタのコレクタ電流として転写さ
れ、追従手段に供給される。従って、第１トランジスタ
のベース及びコレクタ電圧が高いほど、追従手段への供
給電流が大きい。

【００２６】ここで前記各発明における追従手段は、例
えば、第５トランジスタと、これと逆極性の第６トラン
ジスタと、抵抗器とを用い、第５トランジスタのベース
を入力端子に接続し、第６トランジスタのベースを第５
トランジスタのエミッタ及び電流源手段に接続し、抵抗
器を第６トランジスタのエミッタに接続することにより
実現できる。

【００２７】このように構成した追従手段では、電流源
手段から電流が供給されているときには、入力端子電圧
が高いほど第５トランジスタに対する非アクティブ信号
として作用するので第５トランジスタのエミッタ−コレ
クタ間抵抗が大きい。このため、入力端子電圧が高いほ
ど電流源手段からの供給電流のうち第６トランジスタの
ベースに印加される成分が多くなる。これが第６トラン
ジスタへのアクティブ信号として作用するので、入力端
子電圧が高いほど第６トランジスタのコレクタから抵抗
器に流れる電流が大きくなる。この電流により入力端子
電圧の検出がなされる。ここで、抵抗器の抵抗値が小さ
いほど入力端子電圧に対する検出電流の比が大きく、検
出値の精度を高くすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る電圧検
出回路を図１の回路図に示す。この回路は、検知部と変
換部とに大別される。検知部は、被検出電圧Ｖ_INが所定
の基準電圧Ｖ_REF 以上であるときにのみ変換部での電流
出力をさせるための検知手段であり、変換部は被検出電
圧Ｖ_INが高いほど大きくなる電流を出力電流として得る
ものである。

【００２９】検知部は、電源Ｖ_CCと接地との間に４個の
ｎｐｎトランジスタＱ１〜Ｑ４、２個の抵抗器Ｒ１、Ｒ
２、を有している。一方、変換部は、電源Ｖ_CCと接地と
の間に５個のｐｎｐトランジスタＱ５〜Ｑ９、２個のｎ
ｐｎトランジスタＱ１０、Ｑ１１、抵抗器Ｒ３、を有
し、そして出力端子ＯＵＴと接地との間にｎｐｎトラン
ジスタＱ１２を有している。

【００３０】検知部において、ｎｐｎトランジスタＱ
１、Ｑ２は、共にコレクタが電源Ｖ_CCに接続されてい
る。ｎｐｎトランジスタＱ１は、ベースが入力端子ＩＮ
に接続され、エミッタがｎｐｎトランジスタＱ２のベー
スに接続されるとともに抵抗器Ｒ１を介して接地されて
いる。そしてｎｐｎトランジスタＱ２のエミッタは、抵
抗器Ｒ２を介してｎｐｎトランジスタＱ３のコレクタに
接続されている。

【００３１】ｎｐｎトランジスタＱ３は、ベースとコレ
クタとが短絡されており、そのベースはｎｐｎトランジ
スタＱ４のベースに接続されている。またエミッタは接
地されている。ｎｐｎトランジスタＱ４は、エミッタが
接地され、コレクタが後述する変換部のｐｎｐトランジ
スタＱ５のコレクタに接続されている。ｎｐｎトランジ
スタＱ３、Ｑ４は、請求項４にいう第１カレントミラー
を構成しており、ｎｐｎトランジスタＱ３にコレクタ電
流が流れたときにそれを転写して同一の大きさの電流を
ｎｐｎトランジスタＱ４のコレクタ電流として流すよう
にされている。

【００３２】変換部において、ｐｎｐトランジスタＱ５
〜Ｑ８は、それぞれエミッタが電源Ｖ_CCに接続されてい
る。ｐｎｐトランジスタＱ５は、コレクタが前記のよう
に検知部のｎｐｎトランジスタＱ４のコレクタと接続さ
れ、ベースがｐｎｐトランジスタＱ６のベースと接続さ
れ、そしてベースとコレクタとが短絡されている。ｐｎ
ｐトランジスタＱ６のコレクタは、ｐｎｐトランジスタ
Ｑ９のエミッタ及びｎｐｎトランジスタＱ１０のベース
と接続されている。ｐｎｐトランジスタＱ５、Ｑ６は請
求項４にいう第２カレントミラーを構成する電流源手段
であり、ｐｎｐトランジスタＱ５にコレクタ電流が流れ
たときにそれを転写して同一の大きさの電流をｐｎｐト
ランジスタＱ６のコレクタ電流として流すようになって
いる。

【００３３】ｐｎｐトランジスタＱ７は、ベースがｐｎ
ｐトランジスタＱ８のベースと接続され、コレクタがｎ
ｐｎトランジスタＱ１０のコレクタと接続され、そして
ベースとコレクタとが短絡されている。ｐｎｐトランジ
スタＱ８のコレクタは、ｎｐｎトランジスタＱ１１のコ
レクタと接続されている。ｐｎｐトランジスタＱ７、Ｑ
８は、ｐｎｐトランジスタＱ７のコレクタ電流をｐｎｐ
トランジスタＱ８のコレクタ電流として転写する第３カ
レントミラーを構成している。

【００３４】ｐｎｐトランジスタＱ９のコレクタは接地
されている。ｎｐｎトランジスタＱ１０のエミッタは抵
抗器Ｒ３を介して接地されている。ｐｎｐトランジスタ
Ｑ９及びｎｐｎトランジスタＱ１０は、第２カレントミ
ラーから電流の供給を受けつつ、ｐｎｐトランジスタＱ
９のベース電圧に応じた電流をｎｐｎトランジスタＱ１
０のエミッタから抵抗器Ｒ３に流す追従手段であるボル
テージフォロアを構成している。

【００３５】ｎｐｎトランジスタＱ１１は、ベースとコ
レクタとが短絡され、ベースはｎｐｎトランジスタＱ１
２のベースと接続されている。エミッタは接地されてい
る。ｎｐｎトランジスタＱ１２は、エミッタが接地さ
れ、コレクタが出力端子ＯＵＴに接続されている。ｎｐ
ｎトランジスタＱ１１、Ｑ１２は、ｎｐｎトランジスタ
Ｑ１１のコレクタ電流をｎｐｎトランジスタＱ１２のコ
レクタ電流として転写する第４カレントミラーを構成し
ている。

【００３６】この構成の回路では、入力端子ＩＮに被検
出電圧Ｖ_INを印加すると、被検出電圧Ｖ_INは、検知部の
ｎｐｎトランジスタＱ１及び変換部のｐｎｐトランジス
タＱ９のそれぞれベースに伝達される。

【００３７】被検出電圧Ｖ_INが後述する基準電圧Ｖ_THに
達していないときは、検知部においてｎｐｎトランジス
タＱ１はオフでありそのエミッタ−コレクタ間抵抗が著
しく大きく、そのエミッタ電圧、即ちｎｐｎトランジス
タＱ２のベース電圧は殆ど０である。従ってｎｐｎトラ
ンジスタＱ２もオフであり、ｎｐｎトランジスタＱ２か
ら抵抗器Ｒ２を介してｎｐｎトランジスタＱ３に流れる
電流Ｉ₂ はゼロと見なしてよい。そして第１カレントミ
ラー（Ｑ３、Ｑ４）により電流Ｉ₂ がｐｎｐトランジス
タＱ５からｎｐｎトランジスタＱ４への電流Ｉ₅に転写
されるので（Ｉ₂＝Ｉ₅）、ｐｎｐトランジスタＱ５のコ
レクタ電流であるＩ₅がゼロとなる。

【００３８】つまり、変換部の第２カレントミラー（Ｑ
５、Ｑ６）に対する電流の供給がなされないことにな
り、このため変換部では、ボルテージフォロアのｐｎｐ
トランジスタＱ９のベースに被検出電圧Ｖ_INが印加され
ているにもかかわらず、電流の供給がないために電圧検
出は行われない。この状態では、電源Ｖ_CCから変換部又
は検知部を介して接地に流れる電流は殆どゼロであり、
被検出電圧Ｖ_INが基準電圧Ｖ_THに達していない非検出状
態における電流（以下、「暗電流」という）の消費が非
常に少ない。

【００３９】一方、図２で説明した従来の電圧検出回路
では、被検出電圧Ｖ_INの値と無関係に、従って回路が検
出状態か非検出状態かと無関係に抵抗器１２からダイオ
ードＤ１〜Ｄ３を介して常時流れる電流を主成分とする
暗電流がかなり大きい。このため、例えば自動車の電気
系統における自己診断機能に使用する場合のように外部
から遮断された電池を電源とする場合には、電池（図で
はＶ_CC）の放電による消耗が問題となった。これに対し
図１の電圧検出回路ではこのような問題はない。

【００４０】被検出電圧Ｖ_INが基準電圧Ｖ_TH以上である
ときには、ｎｐｎトランジスタＱ１に対するアクティブ
信号として作用する。このため、ｎｐｎトランジスタＱ
１がオンしそのエミッタ−コレクタ間抵抗が低下し、そ
のエミッタ電圧、即ちｎｐｎトランジスタＱ２のベース
電圧が引き上げられて（アクティブ信号）ｎｐｎトラン
ジスタＱ２がオンし、ｎｐｎトランジスタＱ２から抵抗
器Ｒ２を介してｎｐｎトランジスタＱ３に電流Ｉ₂ が流
れる。被検出電圧Ｖ_INが高いほどｎｐｎトランジスタＱ
１のベース電流が高くなり、そのエミッターコレクタ間
抵抗の低下度合が大きくなる為、そのエミッタ電圧、即
ちｎｐｎトランジスタＱ２のベース電圧も高くなり、そ
のエミッターコレクタ間抵抗の低下度合も大きくなる。
従って、ｎｐｎトランジスタＱ２から抵抗器Ｒ２を介し
てｎｐｎトランジスタＱ３に流れる電流Ｉ₂ は被検出電
圧Ｖ_INが高いほど大きい。そして第１カレントミラー
（Ｑ３、Ｑ４）により電流Ｉ₂ がｐｎｐトランジスタＱ
５からｎｐｎトランジスタＱ４への電流Ｉ₅ に転写され
るので（Ｉ₂＝Ｉ₅）、ｐｎｐトランジスタＱ５のコレク
タ電流であるＩ₅が流れる。この電流Ｉ₅は、電流Ｉ₂ と
等しいので、被検出電圧Ｖ_INが高いほど大きい。

【００４１】そして変換部において、ｐｎｐトランジス
タＱ５、Ｑ６の第２カレントミラーにより電流Ｉ₅がｐ
ｎｐトランジスタＱ６のコレクタ電流Ｉ₆に転写される
（Ｉ₅＝Ｉ₆）。この電流Ｉ₆が、ｐｎｐトランジスタＱ
９、ｎｐｎトランジスタＱ１０のボルテージフォロアへ
の供給電流となり、電圧検出が行われる。電流Ｉ₆ は電
流Ｉ₅ と同様に被検出電圧Ｖ_INが高いほど大きいので、
第２カレントミラー（Ｑ５、Ｑ６）はボルテージフォロ
ア（Ｑ９、Ｑ１０）に対する可変電流源として作用す
る。

【００４２】即ち、ボルテージフォロアのｐｎｐトラン
ジスタＱ９には、被検出電圧Ｖ_INがベース電圧として印
加されており、この電圧Ｖ_INは非アクティブ信号として
作用するので、電圧Ｖ_INが高いほどｐｎｐトランジスタ
Ｑ９のエミッタ−コレクタ間抵抗が増大し、電流Ｉ₆ の
うちｐｎｐトランジスタＱ９のエミッタへ流れる成分Ｉ
₉が減少する。このため、電流Ｉ₆のうちｎｐｎトランジ
スタＱ１０のベースに印加される成分Ｉ₁₀（＝Ｉ₆−
Ｉ₉）が増大する。これがｎｐｎトランジスタＱ１０に
対するアクティブ信号として作用するので、電圧Ｖ_INが
高いほどｎｐｎトランジスタＱ１０のエミッタから抵抗
器Ｒ３を介して接地へ流れる電流Ｉ₃ が大きいことにな
る。従って電流Ｉ₃ の大きさは、被検出電圧Ｖ_INを反映
している。

【００４３】そして、この電流Ｉ₃ により、第３カレン
トミラーのｐｎｐトランジスタＱ７に電流Ｉ₇が流れ
る。この電流Ｉ₇は厳密には電流Ｉ₃ から電流Ｉ₁₀を差
し引いたものであるが、電流Ｉ₃が電流Ｉ₁₀よりはるか
に大きい（Ｉ₁₀≪Ｉ₃）ので、電流Ｉ₇と電流Ｉ₃とを等
しいと見なしても差し支えない。そしてこの電流Ｉ₇
が、第３カレントミラー（Ｑ７、Ｑ８）によりｐｎｐト
ランジスタＱ８からｎｐｎトランジスタＱ１１への電流
Ｉ₈に転写される（Ｉ₇＝Ｉ₈）。そして電流Ｉ₈が、第４
カレントミラー（Ｑ１１、Ｑ１２）により転写され、出
力端子ＯＵＴから電流Ｉ_OUTが引き出される（Ｉ₈＝Ｉ
_OUT）。従って、出力端子ＯＵＴの電流Ｉ_OUTの大きさは
被検出電圧Ｖ_INを反映しており、電圧の検出がなされた
ことになる。

【００４４】ここで、検知部において第１カレントミラ
ー（Ｑ３、Ｑ４）が作動して電流供給が行われるために
必要な基準電圧Ｖ_THについて説明する。第１カレントミ
ラー（Ｑ３、Ｑ４）が作動するためには前記のように、
ｎｐｎトランジスタＱ１〜Ｑ４のすべてがオンしなけれ
ばならない。ここでｎｐｎトランジスタＱ３、Ｑ４は常
に同時にオンオフし、そしてｎｐｎトランジスタＱ１〜
Ｑ３はベース−エミッタが直列に接続されているので、
これらをすべてオンさせるような電圧を考えればよい。
従って、ｎｐｎトランジスタＱ１〜Ｑ３のベース−エミ
ッタ間電圧のしきい値の合計が基準電圧Ｖ_THとなる。被
検出電圧Ｖ_INがこの基準電圧Ｖ_TH未満であるときには電
圧検出はなされず、基準電圧Ｖ_TH以上であるときに限り
電圧検出がなされることは前記のとおりである。従っ
て、入力端子ＩＮにノイズ等により基準電圧Ｖ_THに達し
ない電圧変動が生じても、それがいちいち検出されるこ
とはない。

【００４５】次に、変換部における電圧検出の精度と検
出可能な電圧の上限との関係について説明する。まず検
出精度については、被検出電圧Ｖ_IN変化に対する検出電
流Ｉ_OUT 変化の比（ΔＩ_OUT／ΔＶ_IN ）が大きいほど、
わずかな被検出電圧変化に対しても検出電流変化が大き
くなる為、検出精度が高いといえる。この検出精度を上
げるためには抵抗器Ｒ３として抵抗値の小さいものを用
いればよい。一方、上限電圧については、第２カレント
ミラー（Ｑ５、Ｑ６）からボルテージフォロア（Ｑ９、
Ｑ１０）への供給電流Ｉ₆ により規制される。ボルテー
ジフォロアのｎｐｎトランジスタＱ１０へのアクティブ
信号であるＩ₁₀は電流Ｉ₆ を超えることができないから
である。

【００４６】ここで図１の電圧検出回路においては、前
記のように供給電流Ｉ₆ は、被検出電圧Ｖ_INが高いほど
大きくなる。従って、抵抗値の小さい抵抗器Ｒ３を採用
して電圧検出の精度が高い設定をしている場合でも、検
出上限電圧が高く、検出電流Ｉ_OUTが電流Ｉ₆により規制
されて頭打ちすることは殆どない。従って、検出可能な
被検出電圧Ｖ_INの範囲が広い。即ち、電圧検出精度と検
出上限電圧との高水準での両立が実現されている。

【００４７】かかる電圧検出回路は、例えば、自動車の
電気系統における自己診断装置のための電圧−電流変換
回路として用いることができる。その場合には、自動車
の電子制御装置（ＥＣＵ）からの電圧信号を入力端子Ｉ
Ｎに入力し、出力端子ＯＵＴには電流信号で作動するア
クチュエータを接続する。すると、ＥＣＵからの電圧信
号を電圧検出回路で電流に変換してアクチュエータを作
動させることができる。ここで、入力端子電圧Ｖ_INが基
準電圧Ｖ_THに達しない限り電圧検出回路が作動しないの
で、ＥＣＵがノイズ等の微小信号を発生してもいちいち
アクチュエータが作動することはない。その一方、電圧
検出回路の検出上限電圧が高いので、ＥＣＵの広範囲の
電圧信号に対して適切にアクチュエータを作動させるこ
とができる。

【００４８】図１の電圧検出回路については、いくつか
の変形例が考えられる。まず検知部については、ｎｐｎ
トランジスタＱ１、抵抗器Ｒ１及びこれらを電源Ｖ_CCと
接地との間に配置する配線を省略し、入力端子ＩＮを直
接ｎｐｎトランジスタＱ２のベースに入力させてもよ
い。この場合にはｎｐｎトランジスタＱ１がない分基準
電圧Ｖ_THが下がるが、それ以外は同様に作動する。ある
いは逆に、入力端子ＩＮと第１カレントミラー（Ｑ３、
Ｑ４）との間のｎｐｎトランジスタの段数を更に増やし
て基準電圧Ｖ_THを上げることも可能である。

【００４９】変換部については、第３カレントミラー
（Ｑ７、Ｑ８）と第４カレントミラー（Ｑ１１、Ｑ１
２）とのいずれか又は両方を省略してもよい。第３カレ
ントミラー（Ｑ７、Ｑ８）を省略し第４カレントミラー
（Ｑ１１、Ｑ１２）を省略しない場合には、ｐｎｐトラ
ンジスタＱ７の箇所は短絡し、ｐｎｐトランジスタＱ８
の箇所は開放する。そして抵抗器Ｒ３と接地との間を開
放すると共にｎｐｎトランジスタＱ１０のエミッタとｎ
ｐｎトランジスタＱ１１のコレクタとを抵抗器Ｒ３を介
して接続する。この場合にも同様に被検出電圧Ｖ_INの検
出がなされる。

【００５０】第４カレントミラー（Ｑ１１、Ｑ１２）を
省略し第３カレントミラー（Ｑ７、Ｑ８）を省略しない
場合には、ｎｐｎトランジスタＱ１１、Ｑ１２の箇所は
いずれも開放し、ｐｎｐトランジスタＱ８のコレクタを
出力端子ＯＵＴに直接接続する。第３カレントミラー
（Ｑ７、Ｑ８）及び第４カレントミラー（Ｑ１１、Ｑ１
２）を共に省略する場合には、ｐｎｐトランジスタＱ７
の箇所は短絡し、ｐｎｐトランジスタＱ８の箇所は開放
する。そしてｎｐｎトランジスタＱ１１、Ｑ１２の箇所
はいずれも開放し、抵抗器Ｒ３と接地との間を開放する
と共にｎｐｎトランジスタＱ１０のエミッタと出力端子
ＯＵＴとを抵抗器Ｒ３を介して接続する。

【００５１】これらの場合には、出力端子ＯＵＴにおけ
る検出電流Ｉ_OUT の向きが逆になるが、それ以外は同様
に作動する。従って、出力端子ＯＵＴの先に接続される
回路が要求する電流の向きに応じて第４カレントミラー
（Ｑ１１、Ｑ１２）を省略するか否かを決定すればよ
い。なお、ここで述べた検知部の変形と変換部の変形と
は、独立に適用可能なので、いずれか一方に限らず両方
とも変形してもよい。

【００５２】以上詳細に説明したように、本実施の形態
に係る電圧検出回路によれば、ボルテージフォロア（Ｑ
９、Ｑ１０）に電流Ｉ₆ を供給する電流源手段である第
２カレントミラー（Ｑ５、Ｑ６）が、被検出電圧Ｖ_INが
高いほど大きい電流Ｉ₆ を供給する可変電流源として作
用するので、被検出電圧Ｖ_INに対する検出電流Ｉ_OUTの
比が大きい高精度な設定をしているときでも、電流Ｉ₆
の頭打ちにより検出可能な電圧の範囲が限定されること
がない。従って、高い被検出電圧Ｖ_INを高い精度で検出
することができる。

【００５３】また、検知部を設け、被検出電圧Ｖ_INが基
準電圧Ｖ_THに達しないときには第２カレントミラー（Ｑ
５、Ｑ６）によるボルテージフォロア（Ｑ９、Ｑ１０）
への電流供給をさせないようにしたので、入力端子ＩＮ
の電圧が基準電圧Ｖ_THの範囲内でノイズ等により変動し
ても、いちいちこれが検出されることはない。そして、
基準電圧Ｖ_THに達しないために電圧検出が行われない状
態となっているときには、電源Ｖ_CCから接地への暗電流
が殆ど流れないので、非検出時の電力消費が非常に少な
い。更に、入力端子ＩＮと第１カレントミラー（Ｑ３、
Ｑ４）との間のｎｐｎトランジスタの段数を変更するこ
とにより、基準電圧Ｖ_THを適宜選択することができる。

【００５４】また、出力端子ＯＵＴの前段に第４カレン
トミラー（Ｑ１１、Ｑ１２）を設けてこれを省略可能に
したので、この第４カレントミラーを省略するか否かに
より、出力端子ＯＵＴの先に接続される回路が要求する
向きの電流を出力端子ＯＵＴに出力させることができ
る。更に、図２に示した従来の電圧検出回路に比べて回
路を構成する素子の数が著しく少なく構造が簡易であ
る。

【００５５】以上実施の形態について説明したが、本発
明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更ができる
ことは言うまでもないことである。例えば、先に説明し
た検知部や変換部の変形例のほか、電源Ｖ_CCや各トラン
ジスタの極性等をすべて逆にしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、追従手段に電流を供給する電流源手段
を、入力端子への印加電圧が高いほど供給電流を大きく
する可変電流源としたので、検出精度を高くしても検出
電流の頭打ちがなく広い範囲の被検出電圧を検出できる
電圧検出回路が実現されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電圧検出回路の回路
図である。

【図２】従来の電圧検出回路の回路図である。

【符号の説明】

Ｑ３、Ｑ４第１カレントミラーＱ５、Ｑ６第２カレントミラーＱ９、Ｑ１０ボルテージフォロアＩＮ入力端子ＯＵＴ出力端子Ｖ_IN 被検出電圧Ｉ_OUT 検出電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子と出力端子とを有し、入力端子
への印加電圧が高いほど大きい電流を出力端子に流す電
圧検出回路において、前記印加電圧に応じた電流を出力する追従手段と、この追従手段に電流を供給する電流源手段とを有し、この電流源手段は、前記印加電圧が高いほど大きい電流
を供給することを特徴とする電圧検出回路。
【請求項２】請求項１に記載の電圧検出回路におい
て、前記電流源手段は、前記印加電圧が基準電圧以上である
ときにのみ前記追従手段への電流供給を行うことを特徴
とする電圧検出回路。
【請求項３】請求項２に記載の電圧検出回路におい
て、前記印加電圧が基準電圧に達していないときには電流を
発生せず、前記印加電圧が基準電圧以上であるときには
前記印加電圧が高いほど大きい電流を発生する検知手段
を有し、前記電流源手段は、この検知手段が発生する電流と同一
の大きさの電流を前記追従手段に供給することを特徴と
する電圧検出回路。
【請求項４】請求項３に記載の電圧検出回路におい
て、前記検知手段が、ベースとコレクタとが短絡された第１トランジスタと、この第１トランジスタと同一極性であって第１トランジ
スタのベースにベースが接続された第２トランジスタと
を含む第１カレントミラーを有し、前記電流源手段が、前記第１トランジスタと逆極性であってベースとコレク
タとが短絡されるとともに前記第２トランジスタのコレ
クタにコレクタが接続された第３トランジスタと、この第３トランジスタと同一極性であって第３トランジ
スタのベースにベースが接続されるとともに前記追従手
段にコレクタが接続された第４トランジスタとを有する
第２カレントミラーであることを特徴とする電圧検出回
路。