JPS60143010A - 電圧電流変換回路 - 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】 この発明は大小関係の定まった２種の入力電圧の差に比
例した電流を出力する電圧電流変換回路に関する。

〔従来技術〕

従来のこの種の電圧電流変換回路は第１図に示すように
入力端子１１及び入力端子１２の各電圧Ｖ、、Ｖ２はそ
れぞれ差回路１３に供給されてその電圧差Ｖ１−Ｖ２が
検出されている。差回路１３においては入力端子１１が
抵抗器１４．１５を通じて接地され、その抵抗器１４．
１５間の接続点が演算増幅器１６の非反転入力側に接続
され、入力端子１２は抵抗器１７．１８を通じて演算増
幅器の出力側に接続され、抵抗器１７　、１．８の接続
点は演算増幅器１６の反転入力端に接続される。

この差回路１３から入力端子１１．１２に与えられた電
圧Ｖｓ　ｒ　Ｖ　２の差電圧Ｖ、−Ｖ２が得られ、その
差電圧はそれぞれ差回路１９及び差回路２１においてレ
ベル変換が行われる。即ち演算増幅器１６の出力側は抵
抗器２２．２３を通じて演算増幅器２４の出力端に接続
され、抵抗器２２　、２３の接続点は演算増幅器２４の
反転入力端に接続される。、また電圧Ｖｐ　が与えられ
ている電源端子２５が抵抗器２６．２７を通じて接地さ
れ、抵抗器２６．２７の接続点は演算増幅器２４の非反
転入力端に接続される。この結果差回路１９から電圧Ｖ
ｐ−（■＋　−ｖ、　）　が得られる。また他方の差回
路２１において差回路１３の出力側は抵抗器２８゜２９
を通じて接地され、抵抗器２８．２９の接続点は演算増
幅器３１の非反転入力端に接続され、演算増幅器３１の
出力側は抵抗器３２．３３を通じて電圧Ｖｍ　が与えら
れている電源端子３４に接続される。抵抗器３２．３３
の接続点は演算増幅器３１の反転入力側に接続される。

この結果差回路２１から−ｖｍ＋（ｖｌ−■２）なる差
電圧が得られる。

これら差回路１９及び２１の出力電圧はそれぞれ電圧電
流変換器３５　、　’３６でその電圧に応じた電流に変
換される。電圧電流変換器３５においては差回路１９の
出力側である演算増幅器２４の出力側は演算増幅器３７
の非反転入力側に接続され、演算増幅器３７の出力端は
必要に応じて抵抗器３８を通じてｐｎｐ形トランジスタ
３９のベースに接続すれる。トランジスタ３９のコレク
タは電圧電流変換出力端子４１に接続され、エミッタは
抵抗器４２を通じて電源端子２５に接続される。またこ
のエミッタは演算増幅器３７の反転入力側に接続される
。この抵抗器４２の抵抗値をＲ１とすると、演算増幅器
３７の両入力端間の電圧が等しくなるようにトランジス
タ３７、トランジスタ３８の帰還作用が動作するため、
演算増幅器３７０入力電圧Ｖｐ−（■＋　−■、　）が
抵抗器４２のトランジスタ３８側に印加され、抵抗器４
２の他端は電源端子２５に接続されているだめ、抵抗器
４２の両端間にはこれらの差電圧Ｖ、−Ｖ２が印加され
、・抵抗器４２を流れる電流は一５組−となシ、この電
流がトランジスタ３９を通じて出力端子４１に流れる。

同様にして電圧電流変換器３６において差回路２１の出
力側は演算増幅器４３の非反転入力側に接続され、演算
増幅器４３の反転入力側はトランジスタ４４のエミッタ
に接続され、トランジスタ４４のエミッタは抵抗器４５
を通じて電源端子３４に接続され、コレクタは出力端子
４６に接続され、ベースは必要に応じ抵抗器４７を通じ
て演算増幅器４３の出力側に接続される。演算増幅器４
３は電圧電流変換回路３５の場合と同様にトランジスタ
４４の帰還作用によって演算増幅器４３の二つの入力端
の電圧が等しくなるように動作し、抵抗器４５のトラン
ジスタ４４のエミッタ側には電圧−Ｖｍ　＋　（Ｖ、　
−Ｖ、　）　が印加され、従って抵抗器４５の両端間に
はＶ、−Ｖ、の電圧が印加され、抵抗器４５の抵抗値を
Ｒ２とすると出力端子４６■　−■ を流れる電流は一１丁」となる。′ この従来の電圧電流変換回路においては差回路１３にお
いて正しい出力が得られる必要があり、このためには抵
抗器１４，１５，１７．１８の各抵抗値の精度を充分高
くする必要がおシ、また周囲温度などの環境変化によシ
出力が変化しないようにする必要があった。更に差回路
１９．２１ににおいてもその差出力が正しい値になる必
要があり、このためには抵抗器２２．２３，２６，２７
の各抵抗値、また抵抗器２８，２９，３２，３３の各抵
抗値の精度を上げると共に温度変化などの影響を受けな
いようにする必要がある。このようにしないと、差回路
１３の出力の値が正しく■□−■２とならず、また差回
路１９．２１における電圧Ｖｐ。

Ｖｍ　に対するレベル変換を正しく行うことができず、
このため電圧電流変換器３５．３６においても正しい変
換出力が得られなくなる。

従来の電圧電流変換回路においてはこのように抵抗器の
抵抗値を高い精度のものとし、かつ安定性のよいものを
必要とし、また当然であるが電圧電流変換器の抵抗器４
２．４５も高い精度でかつ安定性のよいものを必要とす
る。このように高精度で高安定度の抵抗器を多く必要と
し、著しく高価なものとなる。また演算増幅器２４の電
源電圧よシも電源端子２５の電圧を高くすることができ
ず、同様に演算増幅器３１の電源電圧よシも電源端子３
４の電圧を低くすることはできない。このためレベル変
換を行う差回路１’９　、２１におけるレベル変換には
限度があった。更に全体としても部品点数が多い欠点も
あった。

〔発明の概要〕

この発明の目的は高精度、高安定度の抵抗器が比較的少
ない数で済み、部品点数も少なく、かつ電源電圧として
比較的任意のものを使用することが可能な電圧電流変換
回路を提供することにある。

この発明によれば変換されるべき一対の電圧入力端子よ
りの電圧はそれぞれ、演算増幅器及びトランジスタよシ
なるボルテージホロワに入力され、そのボルテージホロ
ワの出力電圧が得られるトランジスタの一端間に基準抵
抗器が接続され、この一方のトランジスタの他端は基準
抵抗値を介して電圧電源端子に接続され、他方のトラン
ジスタの他端も電源端子に接続される。乙の基準抵抗器
の両端間に、演算増幅器及びトランジスタ、更に基準抵
抗器よりなる電圧電流変換器が接続される。

〔実施例〕

第２図はこの発明による電圧電流変換回路の一例を示し
、第１図と対応する部分には同一符号を付けて示す。こ
の発明においては入力端子１１゜１２の各入力電圧は？
ルテージホロワ５１１５２にそれぞれ入力される。ボル
テージホロワ５１は演算増幅器５３、ｎｐｎ形トランジ
スタ５４よりなシ、演算増幅器５３の非反転入力側は入
力端子１１に接続され、反転入力側はトラ７ノスタ５４
のエミッタに接続され、出力端は必要に応じて抵抗器５
５を通じてトランジスタ４４のベースＫｍ続屯れる。同
様にボルテージホロワ５２において演算増幅器５６の非
反転入力端は入力端子１２に接続され、出力端は必要に
応じて抵抗器５７を通じて、トランジスタ５４と逆導電
形のｐｎｐ形トランジスタ５８のペースに接続される。

トランジス　゛り５８のエミッタは演算増幅器５６の反
転入力側に接続される。

これらボルテージホロワ５１．５２の各出力端であるト
ランジスタ５４．５８のエミッタは基準抵抗器５９を通
じて互に接続される。このボルテージホロワ５１のトラ
ンジスタ５４の他端、つまリコレクタは基準抵抗器６１
を通じて電源端子２５に接続され、この抵抗器６１０両
端間に電圧電流変換器３５が接続される。即ち抵抗器６
１のトランジスタ５４のコレクタとの接続点に演算増幅
器３７の非反転入力端が接続され、演算増幅器３７の出
力端はトランジスタ３９のペースに接続され、トランジ
スタ３９のエミッタは抵抗器４２を通じて電源端子２５
に接続される。トランジスタ３９のコレクタは出力端子
４１に接続される。

演算増幅器３７、トランジスタ３９、抵抗器４２の接続
関係は第１図の場合と同様である。またこの例において
はボルテージホロワ５２の他方の出力側、即ちトランジ
スタ５８のコレクタに得られた電圧も電圧電流変換器３
６によって電流に変換されて出力端子４６に出力される
場合であって、トランジスタ５８のコレクタは基準抵抗
器６２を通じて電源端子３４に接続され、抵抗器６２の
両端に電圧電流変換器３６が接続される。

このような構成において入力端子１　’１　、１２にお
いてそれぞれ入力電圧ｖ１ｒ　Ｖ　ｚが与えられると、
ボルテージホロワ５１．５２の作用によってその出力端
子、つまりそれぞれと基準抵抗器５９との接続点におい
て電圧Ｖ１．Ｖ２が発生する。抵抗器５９の抵抗値をＲ
３とすると抵抗器５９にはｖ　−■ １Ｒ３′なる電流が流れる。この電流がトランジスタ５
４．５８を流れ、つまりトランジスタ５４゜５８のペー
ス電流を無視すると抵抗器５９に流れる電流が抵抗器６
１．６２に流れる。これら抵抗器６１．６２の各抵抗値
をＲ４、Ｒ４とそれぞれ等しくすると抵抗器６１の電圧
降下は”（Ｖｌ−ｖ２）３ となる。この抵抗器６１に得られた電圧が電圧電流変換
器３５に入力される。演算増幅器３７０両入力端は帰還
作用によって等しくなるため、抵抗器６１の電圧は抵抗
器４２の両端に印加され、抵抗器４２に電流−Ｒ４（ｖ
、−ｖ２）が流れ、とのＲ８・Ｒ３ 電流はトランジスタ３９、つまり出力端子４１に流れ、
入力端子１１．１２の各電圧Ｖ１．Ｖ２の差に比例しだ
電流が出力される。

同様にして抵抗器６２の両端に電圧電流変換器３６が接
続され、これによって抵抗器６２の抵抗値をＲ４、抵抗
器４５の抵抗値をＲ２とすると、端子〔効果〕 このようにこの発明による電圧電流変換回路によれば入
力端子１１．１２に印加された電圧Ｖ、。

Ｖ２の差に比例した電流を出力端子４２に得ることがで
きる。この場合ボルテージホロワ５１．５２においては
伺ら特に部品精度の高いものを必要とせず、精度及び安
定度の高い抵抗器としては抵抗器６１　、６２　、４’
　２．　、４５であシ、抵抗器４２゜４５は第１図の場
合も使用しておシ、従って第１図のものに比べて抵抗器
６１．６２についてのみ高精度、高安定度のものを使用
すればよく、高精度、高安定度の抵抗器の数は著しく少
くて済み、かつ全体としての部品点数も少なくて済み、
更にこの場合においては電源端子２５．３４に印加する
電圧は何ら制限を受けない。つまシこの制限はトランジ
スタ５４．５８のコレクタエミッタ間の開放電圧（耐圧
）まで高い電圧を印加する。

第２図の回路において電源端子１１．１２に印、加され
る電圧Ｖ４．ｖ２において何らかの原因によってＶ２の
方が大きくなると演算増幅器５３．５６は飽和し、抵抗
器５９に流れる電流がＯとなり、このため出力端子４１
．４６に電源端子２５　＋　３４の電圧Ｖ　、Ｖ　が印
加される。この端子４１．４６ｍ に接続されている負荷によってはこのような高い電圧が
印加されると負荷が損傷する恐れがあることがある。こ
のような恐れが生じないようにするためには演算増幅器
３７．４３の各非反転入力端間に高抵抗値の抵抗値、例
えば抵抗器６１の抵抗値の１．ｏＯｏ倍以上の抵抗値の
抵抗器６３を接続しておけばよい。

このようにすれば演算増幅器５３．５６に電流が流れな
い状態において高抵抗器６３に微少電流が流れて端子４
１．４６が電源端子２５．３６の電圧が印加されるおそ
れはない。また抵抗器５９全流れる電流はトランジスタ
５４．５８のベース電流も流れるため、トランジスタ５
４．５８としては例えば高βのトランジスタ、或はダー
リントン接続されたトランジスタを用いることにより小
さいベース電流で動作するようにすることが好ましい。

また電圧電流変換器３５．３６の一方は省略することが
でき、例えば電圧電流変換器３６を省略した場合はトラ
ンジスタ５８のコレクタ全電源端子３４に直接接続して
もよい。更にトランジスタ５４　、５８．３９　、４４
の代りに電界効果形トランジスタを用いてもよい。

以上述べたようにこの発明によれば少ない部品点数でし
かも使用する高精度、高安定の抵抗器が少なくて済み、
安価に構成することができ、かつ電源電圧端子の電圧も
自由に選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電圧電流変換回路を示す接続図、第２図
はこの発明による電圧電流変換回路の一例を示す接続図
である。 １１．１２・・電圧入力端子、２５．３４・・・電源電
圧端子、４１．４６・・・出力端子、５１．５２・・・
ボルテージホロワ、３５．３６・・・電圧電流変換器、
５９．６１．６２・・・基準抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）演算増幅器とトランジスタとよシなシ、第１入力
   端子よりの・入力電圧が入力されてその電圧を出力する
   第１ボルテージホロワと、演算増幅器とトランジスタと
   よりなシ第２入力端子よりの入力電圧が入力され、その
   電圧を出力する第２ボルテージホロワと、これら第１ボ
   ルテージホロワ及び第２ボルテージホロワの出力が得ら
   れるトランジスタの各一端間に接続された第１基準抵抗
   器と、上記第１ボルテージホロワのトランジスタの他端
   と第１電源端子との間に接続された第２基準抵抗器と、
   その第２基準抵抗器の両端間に接続され、演算増幅器、
   トランジスタ及び第３基準抵抗器よりなシ変換電流が得
   られる出力端子をもつ電圧電流変換器と、上記第２がル
   テージホロワのトランジスタの他端に接続された第２電
   源端子とを具備する電圧電流変換回路。