JPS6139879A - 直流モ−タの速度制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は音響機器などに使用することのできる゛直流モ
ータのブリッジ検出形の速度制御装置に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 近年、カセットテープレコーダなどの音響機器の駆動用
として、特別な速度発電機を必要とせずに、きわめて簡
単な構成で直流モータの回転速度を定速制御するブリッ
ジ検出形の直流モータの速度制御装置が実用化されてい
る。

以下図面を参照しながら従来の直流モータの速度制御装
置について説明する。

第２図は従来の直流モータの速度制御装置の回路結線図
である。１は被制御直流モータであり、この直流モータ
１の等価内部抵抗と抵抗２．抵抗３、抵抗４とでそれぞ
れを各辺とするブリッジ回路を構成している。６は直流
電源でアシ、６は前記直流電源５の正側給電線路であシ
、７は同負側給電線路である。トランジスタ９．１０お
よび１１はベースを共通接続すると共にそれぞれのエミ
ッタは前記電源正側給電線路６に接続されカレントミラ
ーを構成している。前記トランジスタ１ｏのベースは同
コレクタに接続されると共に定電流源８を介して前記電
源負側給電線路７に接続されている。

さて、１８は定電圧回路である。トランジスタ１３のベ
ースは同コレクタに接続されると共に抵抗１２を介して
前記トランジスタ９のコレクタに接続され、エミッタは
前記ブリッジ回路の一方の検出端子ａに接続されている
。トランジスタ１６ノヘースハ前記）ランラスタ１３０
ベース・コレクタ接続点に接続され、エミッタは抵抗１
６を介して前記検出端子ａに接続され、コレクタは抵抗
１４を介して前記トランジスタ９のコレクタに接続され
ると共にトランジスタ１７のベースに接続されている。

前記トランジスタ１７のエミッタは前記検出端子ａに接
続され、コレクタは前記トランジスタ９のコレクタに接
続されている。

前記トランジスタ１７のコレクタは抵抗１９と抵抗２０
の直列回路を介して前記検出端子ａに接続されている。

前記抵抗１９と抵抗２０の接続点Ｃはトランジスタ２３
のベースに接続されている。

前記トランジスタ２゛３のコレクタは前記電源負側給電
線路７に接続され、同エミッタはトランジスタ２１のベ
ースに接続されている。前記トランジスタ２１のエミッ
タはトランジスタ２２のエミッタに接続されると共に前
記トランジスタ１１のコレクタに接続され、同コレクタ
はトランジスタ２６のコレクタおよびベースに接続され
ている。前記トランジスタ２５のエミッタは前記電源負
側給電線路７に接続されている。前記抵抗３と抵抗４の
接続点すなわちブリッジ回路の他方の検出端子すはトラ
ンジスタ２４のベース接続されている。前記トランジス
タ２４のコレクタは前記電源負側給電線路７に接続され
、同エミッタは前記トランジスタ２２のベースに接続さ
れている。前記トランジスタ２２のコレクタはトランジ
スタ２６のコレクタに接続されると共にトランジスタ２
７のベースに接続されている。前記トランジスタ２６の
ベースは前記トランジスタ２５０ベースに接続され、同
エミッタは前記電源負側給電線路７に接続されている。

前記トランジスタ２７のエミッタは前記電源負側給電線
路７に接続され、コレクタは給電制御トランジスタ２８
のベースに接続されている。

前記給電制御トランジスタ２８のエミッタは前記電源正
側給電線路６に接続され、同コレクタはブリッジ回路の
一方の給電端子ｄに接続されている。

また、ブリッジ回路の他方の給電端子ｅは前記電源負側
給電線路７に接続されている。

以上のように構成された従来の直流モータの速度制御装
置について、以下その動作について説明する。

いま、直流モータ１の等価内部抵抗をＲとし、抵抗２．
抵抗３および抵抗４の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２およ
びＲ３とするとブリッジの平衡条件Ｒ１・Ｒ２＝Ｒ３・
Ｒａ　　　・・・・・・・・・・・・（１）が成立して
いるときは、ブリッジ回路の検出端子ａ、ｂ間の電圧は
回転速度のみに依存し、負荷トルクすなわち電機子電流
Ｉａ　には関係しない。したがって、この電圧と基準電
圧とを差動増幅器にて比較増幅し、その出力をトランジ
スタ２了で増幅し、前記トランジスタ２７の出力にて直
流電源６とブリッジ回路の間に挿入した給電制御トラン
ジスタ２８を制御して直流モータ１の回転速度が上昇し
たときにブリッジ回路に供給する電流Ｉを減少させ、ま
た、回転速度が下降したときに電流Ｉを増加させるよう
にすれば回転速度は一定に保たれることになる。

ところで、速度の基準となる基準電圧は定電圧回路１８
の出力電圧を抵抗１９と抵抗２０の直列回路で分圧し、
前記抵抗２０の端子電圧として与えられる。ここで、前
記定電圧回路１８の動作について説明する。前記定電圧
回路１８において、トランジスタ１５はトランジスタ１
３に比べ低い電流密度で動作しておシ、前記トランジス
タ１３および１５が持つベース・エミッタ間電圧差Δｖ
ＢＥの正の温度係数をトランジスタ１７の持つベース・
エミッタ間電圧■ＢＥ１□の負の温度係数に加えること
によシ、出力電圧に所定の温度係数を得ることができる
。

ここで、出力電圧Ｖｒｅｆは次式のように表わされる。

ここで、Ｒ１４およびＲ１６は抵抗１４および抵抗１６
の抵抗値であり、ＩＢ１□は前記トランジスタ１７のベ
ース電流であるが、この電流による抵抗１４での電圧降
下分は小さく無視すると、 で表わさせる。ここで、ｑは電子電荷、ｋはボルツマン
定数、Ｔは絶対温度、Ｊ１３．　■１５はそれぞれトラ
ンジスタ１３および１６のエミッタ電流密度である。

また、前記出力電圧Ｖｒｅｆの周囲温度Ｔの変化に基ず
く変動は第（４）式よシ で表わされる。

い１、ＶＢＥ　＝０．７１　Ｖ　、　Ｒｌａ　”　５　
ＫＤ　ＩＲ−＋　ｅ　＝６００９　。

’１３／Ｊ１．＝１０．　Ｔ＝２９８°Ｋ（２５℃）と
すると、第（４）式より ＝１．３０　（Ｖ） −１−６ル。ｔｉｔ、”’ＢＥ１７／ＡＴ　−−２ｍＶ
／”ｃ　トｆ　ルト、第（５）式よシ タＯ（ｍｖ／’ｃ） である。

したがって、第２図に示すような従来の直流モータの速
度制御装置において、被制御直流モータ１に希土類マグ
ネットなどの磁束の温度係数がきわめて小さい永久磁石
を界磁とするものを使用し、さらにブリッジ回路の低抵
抗辺を構成する前記被制御直流モータ１の等側内部抵抗
と抵抗２の温度係数を等しく、前記ブリッジ回路の高抵
抗辺を構成する抵抗３と抵抗４の温度係数を等しくし、
ブリッジ回路の平衡条件が周囲温度にかかわらず維持さ
れているとすると、回転速度Ｎは次式で表わされる。

ここで、Ｋａは前記被制御直流モータ１の発電定数であ
るが、希土類マグネットで界磁を構成しておシ、その温
度係数は約−０，０４％／℃できわめて小さく、また、
Ｒ４，Ｒ６はそれぞれ抵抗１９および抵抗２ｏの抵抗値
であるが、同一温度係数を有する抵抗素子で構成するよ
うにすれば、回転速度は周囲温度にかかわらずほぼ一定
で、しかも、ブリッジ回路の平衡条件が維持され安定に
制御されることになる。

次に、ブリッジ回路の検出端子ａ、ｂ間の検出電圧と、
抵抗２０の端子電圧として与えられる基準電圧とを比較
増幅するための差動増幅器について説明する。゛前記差
動増幅器はトランジスタ２１〜２４からなるダーリント
ン接続された差動トラ叡ジスタ対と、前記差動トランジ
スタ対に定電流−供給するトランジスタ１１と、前記差
動トランジスタ対の能動負荷であるカレントミラー構成
されたトランジスタ２６および２６と、出力トランジス
タ２７により構成されている。被制御直流モータ１の回
転速度が下降すると逆起電圧Ｅａが減小し、ブリッジ回
路の一方の検出端子ａの電位が上昇し、したがって、ｂ
点に対する０点の電位が上昇するのでトランジスタ２３
のエミッタ電流が減小し、それに伴ないトランジスタ２
１のコレクタ電流が減小し、トランジスタ２２のコレク
タ電流が増大する。前記トランジスタ２１のコレクタ電
流すなわちトランジスタ２６のコレクタ電流の減小に伴
ないトランジスタ２６のコレクタ電流も減小するので、
その結果、トランジスタ２７のペース電流が増大し、同
コレクタ電流すなわち給電制御トランジスタ２８のベー
ス電流が増大し、ブリッジ回路に印加される′電圧が増
大し前記直流モータ１の回転速度が上昇し元にもどる。

逆に前記直流モータ１の回転速度が上昇したときはまっ
たく逆の過程で回転速度が元にもどる。こうして回転速
度は一定に保たれることになる。

しかしながら、上記のような構成においては、前記定電
圧回路１８の出力電圧は約１．３ｖとなシ、また、差動
増幅器はトランジスタ２１および２３がダーリントン構
成、トランジスタ２２および２４がダーリントン構成に
なっているので、前記トランジスタ２１．２２．２３お
よび２４のベース・エミッタ間電圧がそれぞれ約０．７
ｖとすると、前記トランジスタ２１〜２４で構成される
差動トランジスタ対は最低１．４ｖの電圧を必要とする
。したがって、電源として乾電池１本すなわち電源電圧
が１．ｓＶ（減電圧約１ｖ）で使用しようとした場合、
減電圧状態では動作不可能となるため従来の直流モータ
の速度制御装置では乾電池１本で駆動、制御できないと
いう問題点があった。

また、差動増幅器として第３図に示すような従来の回路
結線図の構成のものを使用した場合について説明を付は
加える。トランジスタ１０１とトランジスタ１０２は互
いにエミッタが接続され、そのエミッタ共通接線点は定
電流源１０ｏを介して電源正側給電線路６に接続されて
いる。前記トランジスタ１ｏ１のベースすなわち非反転
入力端子１０５は第２図中の抵抗１９と抵抗２０の接続
点Ｃに接続され、前記トランジスタ１０２のベースすな
わち反転入力端子１０６は同図中のブリッジ回路の検出
端子すに接続される。前記トランジスタ１０１のコレク
タはトランジスタ１０３のベースおよびコレクタに接続
されると共にトランジ、スタ１０４のベースに接続され
る。前記トランジスタ１０３および１０４のエミッタは
それぞれ電源負側給電線路７に接続されている。前記ト
ランジスタ１０２のコレクタは前記トランジスタ１０４
のコレクタに接続されると共に出力端子１０７に接続さ
れている。前記出力端子１０７は第２図中のトランジス
タ２７のベースに接続される。

以上のように構成された差動増幅器についてその動作を
以下に説明する。

まず、非反転入力端子１０６の電位が反転入力端子１０
６の電位より低くなったとすると、トランジスタ１０１
のコレクタ電流は増大し、トランジスタ１０２のコレク
タ電流は減小する。一方、前記トランジスタ１０１のコ
レクタ電流はトランジスタ１０３および１０４により構
成されるカレントミラー回路により、前記トランジスタ
１０４のコレクタ電流として出力される。したがって前
記トランジスタ１０４のコレクタ電流の方が前記トラン
ジスタ１０２のコレクタ電流よりも大きくなり、出力端
子１０７の電位は下がる。逆に、前記非反転入力端子１
０６の電位が前記反転入力端子１０６の電位より高くな
ったとすると、逆の過程を経て前記出力端子１０７の電
位は上がる。

しかしながら、上記のような構成を有する差動増幅器に
おいて、両入力端子に印加する電圧（負側給電線路７を
基準電位とする）が極めて微小な場合、トランジスタ１
０１および１０２のエミソン・電位はほとんどトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧ｖＢＥと等しくなる。一
方、前記トランジスタ１０１のコレクタ電位は、トラン
ジスタ１０３および１０４のベース・エミッタ間電圧ｖ
ＢＥである。従って、前記トランジスタ１０１が導通し
よ由とすると、同トランジスタは飽和し、同トランジス
タはコレクタ電流を前記トランジスタ１０３および１０
４に供給しきれなくなる。すなわち、出力端子１０７の
電位は上昇したままとなり下降することはないという不
都合が発生する０したがって、第２図に示した従来の直
流モータの速度制御装置において、第３図に示した従来
の差動増幅器を使用すると、軽負荷時、電機子電流工。

が小さく、それに伴ない抵抗２の端子電圧も小さい場合
、また、抵抗２０の端子電圧すなわち基準電圧が小さい
場合など安定した制御が不可能となる恐れがあった。

発明の目的 本発明の目的は上記問題点に鑑みてなされたものでアシ
、乾電池１本というきわめて低電圧でも安定に制御する
ことができ、しかも、半導体集積回路化に好適な構成を
具備する新規な直流モータの速度制御装置を提供するこ
とである。

発明の構成 本発明の直流モータの速度制御装置は被制御直流モータ
と第１の抵抗素子の直列回路で低抵抗辺を構成し、第２
の抵抗素子と第３の抵抗素子の直列回路で高抵抗辺を構
成するブリッジ回路と、第１のトランジスタと、前記第
１のトランジスタより小なるエミッタ電流密度で駆動さ
れる第２のトランジスタと、前記第１および第２のトラ
ンジスタのベース・エミッタ間電圧の差分と前記第２の
トランジスタのベース・エミッタ間電圧の分圧電圧との
加算値を出力する定電圧回路と、前記定電圧回路の出力
を増幅する第１の差動増幅器と、前記第１の差動増幅器
の出力電圧をもとに基準電圧を発生する手段と、前記ブ
リッジ回路の検出端子間の電位差と前記基準電圧とを比
較増幅する第２の差動増幅器と、前記第２の差動増幅器
の出力で電源と前記ブリッジ回路間に挿入した給電制御
トランジスタを制御する手段とを備えたものであシ、こ
れによりきわめて低電圧でも安定に制御するととのでき
るものである。′ 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面を参照嗅ながら
説明する。

第１図は本発明の一実施例における直流モータの速度制
御装置の回路結線図である。第１図において第２図に示
した従来の直流モータの速度制御装置の回路結線図に示
した構成要素と同様なものは同図番を付して表わしであ
る。

第１図において、１は被制御直流モータであり、等測的
には逆起電力Ｅａ　　と内部抵抗Ｒａの直列回路として
表わすことができ、前記直流モータ１と第１の抵抗素子
２の直列回路でブリッジ回路の低抵抗辺が構成され、第
２の抵抗素子３と第３の抵抗素子４の直列回路で同高抵
抗辺が構成されている。３０は直流電源であシ、３１は
前記直流電源３ｏの正側給電線路であシ、３２は同負側
給電線路である。さて、前記電源３ｏの両給電線路間に
抵抗３３と抵抗３４の直列回路が接続されている。

前記抵抗３３と抵抗３４の接続点はトランジスタ３５の
ベースに接続されると共にトランジスタ３６のコレクタ
に接続されている。前記トランジスタ３６および３６の
エミッタはそれぞれ前記電源負序す給電線路３２に接続
されている。前記トランジスタ３６のコレクタはトラン
ジスタ４２，４３゜４４および４６のベースに接続され
ると共に前記トランジスタ４４のコレクタに接続されて
いる。

前記トランジスタ４２，４３．４４および４６のエミッ
タはそれぞれ抵抗３８，３９．４０および４１を介して
前記電源正側給電線路３１に接続されている。前記トラ
ンジスタ４２のコレクタは前記トランジスタ３６のベー
スに接続されると共に抵抗３７を介して前記電源負側給
電線路３２に接続されている。前記トランジスタ４３の
コレクタはトランジスタ４６のベースおよびコレクタに
接続されると共にトランジスタ４７のベースに接続され
ている。前記トランジスタ４６のエミッタはブリッジ回
路の一方の検出端子ａに接続され前記トランジスタ４７
のエミッタは抵抗６０を介して前記検出端子ａに接続さ
れている。前記トランジスタ４４のベース・コレクタ接
続点は前記トランジスタ４７のコレクタに接続され、前
記トランジスタ４７のベース・エミッタ間には抵抗４８
と抵抗４９の分圧回路が接続されている。前記分圧回路
の分圧点をｆとする。ここで、５１は定電圧回路である
。

前記トランジスタ４５のコレクタはトランジスタ５２の
コレクタおよびベースに接続されると共にトランジスタ
６３０ベースに接続されている。

前記トランジスタ５２，５３のそれぞれのエミッタは前
記電源負側給電線路３２に接続されている。

前記トランジスタ６３のコレクタはトランジスタ５７の
コレクタおよびベースに接続されると共にトランジスタ
６８および５９０ベースに接続されているＯ前記トラン
ジスタ５７．５８および６９のエミッタはそれぞれ抵抗
５４．５５および６６を介して前記電源正側給電線路３
１に接続されている。前記トランジスタ６８のコレクタ
は第１の差動増幅器６７のトランジスタ６０および６１
からなる差動トランジスタ対のエミッタ共通接続点に接
続されている。前記トランジスタ６０のコレクタはトラ
ンジスタ６２のコレクタに接続されると共にトランジス
タ６６０ベースに接続されていｉ柳前記トランジスタ６
１のコレクタはトランジスタ６３のコレクタおよびベー
スに接続されると共に前記トランジスタ６２のベースに
接続されている。前記トランジスタ６２．６３のエミッ
タはそれぞれ抵抗６８および抵抗６９を介して前記検出
端子ａに接続されている。前記定電圧回路５１の出力端
子すなわち前記抵抗４８と４９の分圧点ｆは前記トラン
ジスタ６０のベースに接続されている。前記トランジス
タ６９のコレクタは抵抗６４と抵抗６６の直列回路を介
して前記検出端子ａに接続され、前記抵抗６４と６５の
分圧点ｊは前記トランジスタ６１のベースに接続されて
いる。前記ｉランジスタロ６のコレクタは前記トランジ
スタ５９のコレクタに接続され、同エミッタは前記検出
端子ａに接続されている。前記トランジスタ６６のコレ
クタと前記検出端子ａ間には抵抗７０と抵抗７１の直列
回路が接続され、前記抵抗７０と７１の分圧点ｑは第２
の差動増幅器７２の一方の入力端子すなわちトランジス
タ７３のベースに接続されている。

前記差動増幅器７２の他方の入力端子すなわちトランジ
スタ７４０ベースはブリッジ回路の高抵抗辺を構成する
抵抗３および抵抗４の分圧点すなわちブリッジ回路の他
方の検出端子すに接続されている。トランジスタ７５，
７６．７７および７日のベースはそれぞれ前記トランジ
スタ５２のベース・コレクタ接続点に接続され、同エミ
ッタはそれぞれ前記電源負側給電線路３２に接続されて
いる。前記トランジスタ７３のコレクタは前記トランジ
スタ７５のコレクタに接続されると共にトランジスタ８
３のベースに接続されている。前記トランジスタ７４の
コレクタは前記トランジスタ７６のコレクタに接続され
ている。また、前記トランジスタ７３および７４のエミ
ッタ共通接続点はトランジスタ８ｏのコレクタに接続さ
れ、前記トランジスタ８ｏのベースはトランジスタ７９
のベースおよびコレクタに接続されると共に前記トラン
ジスタ７７のコレクタに接続されている。前記トランジ
スタ７９．８０のエミッタはそれぞれ前記電源正側給電
線路３１に接続されている。トラン和スタ８１のベース
は同コレクタに接続さ、れると共に前記トランジスタ７
４のコレクタに接続されている。トランジスタ８２のベ
ースは前記トランジスタ８１のベースに接続され、同コ
レクタは前記トランジスタ７３のコレクタに接続される
と共に前記トランジスタ８３のベースに接続されている
。前記トランジスタ８１．８２および８３のエミッタは
それぞれトランジスタ８８のコレクタに接続されている
。前記トランジスタ７８のコレクタはトランジスタ８４
のコレクタおよびベースに接続されると共にトランジス
タ８５のベースに接続されている。前記トランジスタ８
４．８５のエミッタはそれぞれ前記電源正側給電線路３
１に接続されている。前記トランジスタ８５のコレクタ
は前記トランジスタ８８のコレクタに接続されており、
そのコレクタ共通接続点をｈとする。前記トランジスタ
８８のコレクタと前記電源負側給電線路３２０間には抵
抗８６と抵抗８７の直列回路が接続され、前記抵抗８６
．８７の分圧点が前記トランジスタ８８のベースに接続
されている。前ｗｌ！ｔトラ゛ンジスタ８８のエミッタ
は前記電源負側給電線路３２に接続されている。

前記トランジスタ８３のコレクタはトランジスタ９１の
ベースに接続され、前記トランジスタ９１のエミッタは
前記電源負側給電線路３２に接続されている。前記トラ
ンジスタ９１０ベースと前記電源負側給電線路３２の間
には発振防止用コンデンサ８９および抵抗９ｏが接続さ
れている。前記トランジスタ９１のコレクタは給電制御
トランジスタ９２０ベースに接続されている。前記給電
制御トランジスタ９２のエミッタは前記電源正側給電線
路３１に接続され、同コレクタはブリッジ回路の一方の
給電端子ｄに接続されている。また、ブリッジ回路の他
方の給電端子ｅは前記電源負側給電線路３２に接続され
ている。

以上のように構成された本発明の実施例の直流モータの
速度制御装置について以下その動作を説明する。

まず、電源電圧が印加されると抵抗３３と抵抗、３４の
直列回路に電流が流れ、前記抵抗３４の端Ｅｆ４Ｎ、圧
がトランジスタ３５のベース・エミッタ間閾値電圧にな
ると同トランジスタがオンとなシコレクタ電流が流れ始
める。前記コレクタ電流の一部はトランジスタ４３のベ
ース電流となシ、前記トランジスタ４３をオンとしベー
ス・コレクタを共通接続したトランジスタ４６に電流が
流れ、それに伴ないトランジスタ４７にも電流が流れる
。

前記トランジスタ４７のエミッタ面積は前記トランジス
タ４６のそれに比べ大きく、前記トランジスタ４７のエ
ミッタ電流密度が前記トランジスタ４６のそれに比べ低
いとすると、前記トランジスタ４６および４７が持つベ
ース・エミッタ間電圧差ΔｖＢＥが抵抗６０の端子電圧
にががる。いま、前記抵抗５０の抵抗値をＲ６０とし、
それを流れる電流を工。とすると となシ、前記トランジスタ４８に流れる電流はほぼ第（
７）式で表わされる定電流となる。トランジスタ４２，
４３．４４および４５は前記トランジス−、、Ｑ！’　
４に流れる電流を基準としたカレントミラー回路を構成
しておシ、トランジスタ４２．４３および４６には前記
トランジスタ４４に流れる電流に対応した電流が流れる
。前記トランジスタ４２のコレクタ電流により、抵抗３
７に電圧降下が発生し、その電圧がトランジスタ３６０
ベース・エミッタ間閾値電圧になると同トランジスタ３
６がオンし、前記トランジスタ３５をオフ状態にし、定
電圧回路６１の起動が完了する。起動完了後は抵抗３３
、前記トランジスタ３６のコレクタ・エミッタ間を通し
て電流が流れる。

さて、トランジスタ４６および４７のベース・エミッタ
間電圧をそれぞれ■ＢＥ４６および”ＢＥ４□とし、抵
抗４８および４９の抵抗値をそれぞれＲおよびＲ４９と
し、定電圧回路５１の出力電圧をＶｒ　ｅｆとすると、 で表わされる。ここで、前記抵抗４８を流れる電流を工
。８．トランジスタ６ｏのベース電流をより６０函し・
たとき、 ■。）＞　Ｉ４８．　Ｉ。）ＩＢ６０　　　・・・・・
・・・・・（９）とすると、 である。ここで”　’４６１　Ｊ４□はそれぞれトラン
ジスタ４６．４７のエミッタ電流密度である。

したがって、 で表わされる。

また、前記出力電圧Ｖｒｅｆの周囲温度Ｔの変化に基ず
く変動は第（１１）式より、 い４、ＶＢＥ４７＝　０．６５Ｖ　、　Ｒ４８＝　５０
　ＫΩ１Ｒ４９＝６にΩ、■４６／■４□＝１ｏ、Ｔ＝
２９８ＱＫ（２６℃）とすると、第０１）式よシ ＝０．１１８　　（ｖ） である。

ｔｉ、ΔｖＢＥ４□／ΔＴ＝−２ｍＶ／”Ｃとｊると、
第（１２）式より りＯ（ｍＶ／’Ｃ） である。したがって、本実施例によれば定電圧回路５１
の出力電圧として約０．１１８Ｖ、温度係数がほぼ零の
回路を実現できる。

さて、第１の差動増幅器６７は前記定電圧回路６１の出
力電圧Ｖｒｅｆを適当な値にまで電圧増幅すると共にバ
ラ２アの機能を果すためのものであり、抵抗６４および
抵抗６５のそれぞれの抵抗値をＲｘ　およびＲアとし、
前記差動増幅器６７の出力電圧をｖＲＥＦとすると、 で表わされる。

いま、Ｒｘ＝２．１にΩ、Ｒ，＝２．９にΩとすると、
ｖＲＥＦ　ハ約０．２０３　Ｖとなる。

速度の基準となる基準電圧は、前記差動増幅器６７の出
力電圧ｖＲＥＦを抵抗７ｏと抵抗７１の直列回路で分圧
し、前記抵抗７１の端子電圧として与えられる。

さて、第２の差動増幅器７２はブリッジ回路の検出端子
ａ、ｂ間の電９位差と前記基準電圧とを比較増幅するも
のである。

トランジスタ７３．７４，７５，７６．８１および８２
のコレクタ電流をそれぞれＩ７３１　”７４１■７．、
Ｉ７６、工。１および’Ｂ２とし、トランジスタ８３の
ベース電流をＩｏ　とすると、次式が成立する。

Ｉ８１　”　エフロ　　”７４　　　　・・・・・山・
・・・・・旧・・・ｏ４）”８２　””　”８１　　　
　・・・・・・・・・・川・曲・・・・・川・・（１ｇ
）工。””　’７５　　”７３　　’８２　　−−−−
−（１６）したがって、 工。＝　（エフ５　”７６）＋（Ｉ７４−Ｉ７３）　　
・・・・・・・・（１ηとこで、 １　　＝１ ７６７６　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（１８）らば、 工。−Ｉ７４−工７３　　　・・・・・・・・曲・・・
・・・・・・・（１９）となる。すなわち、前記トラン
ジスタ７３および７４からなる差動トランジスタ対の両
入力端子の電位差を前記トランジスタ８３のベース電流
■。

とじて取り出すことができるわけである。

ここで、主要箇所の電位についてみると、前記トランジ
スタ７４のコレクタ電位ｖ０７４は定電圧発生手段の出
力端子ｈ９電位ｖｈ　とトランジスタ８１のベース・エ
ミッタ間電圧ｖＢＥ８１（約ｏ、ｅｓＶ）によシ決まシ ■Ｃ７４”　ｖｈ　　’ＢＥ８１　　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・僻つで表わされる。

ここで、前記ｖｈをトランジスタのベース・エミッタ間
電圧の２倍を越えない電圧、たとえば。、８５■とする
と、ｖｏ７４＝ｏ、２■となる。

なお、前記定電圧発生手段の出方電圧ｖｈはトランジス
タ８８のベース・エミッタ間電圧をｖＢＥａｓ　。

抵抗８６および８７の抵抗値をＲ８６およびＲ８□とす
ると、 で表わされる。

いま５、■ＢＥ８８＝０．６６■、Ｒ８６＝１５にΩ’
　Ｒ８７＝５０にΩ　とするとｖｈは約０．８５　Ｖ　
となる。

さて、前記差動トランジスタ対の両入方端子の入力電圧
がきわめて微小であるとすると、前記トランジスタ７３
および７４のエミッタ電位はほぼベース・エミッタ間電
圧（約。、６５Ｖ）に等しい。

したがって、前記トランジスタ７４のエミッタ・コレク
タ間電圧は約０．４５　Ｖで動作し、トランジスタ７６
のエミッタ・コレクタ間電圧は約０．２ｖで動作するこ
とになるが、数１ｏＩｔＡ程度のコレクタ電流であれば
十分動作する。

また、前記トランジスタ７３のコレクタ電位ｖｏ７３は
前記トランジスタ８３のベース・エミッタ間電圧をＶＢ
Ｅ８３　（約α６６ｖ）とすると、ｖｃ７３＝ｖｈ　−
ｖＢＥａｓ　　””””曲曲曲”Ｇ２２）で、表わされ
、ｖ０７３：＋＝：ｏ、２ｖ　　となる。

１員たがって、入力電圧がきわめて微小であると上記同
様、前記トランジスタ７３のエミッタ・コレクタ間電圧
は約０．４５Ｖ、　）ランジスタフ６のエミッタ・コレ
クタ間電圧は約０．２ｖとなり十分動作することになる
。

すなわち、本実施例の差動増幅器７２は両入力端子の入
力電圧がきわめて微小であっても正常に動作することが
できる。以上が前記差動増幅器７２の動作説明である。

さて、前記抵抗７ｏおよび７１の抵抗値をそれぞれＲ４
およびＲ５とすると、速度の基準となる基準電圧は前記
抵抗７１の端子電圧として与えられ、本実施例の直流モ
ータの速度制御装置においては、第（１）式に示したブ
リッジの平衡条件が成立していれば、回転速度Ｎは次式
で表わされる。

・・・・・・・・・僻３） だし、エア　は第１図中の矢印位置を流れる電流であり
、Ｉ、））Ｉ、　　である。前記直流モータ１は負荷ト
ルクにかかわらず、東学３）式で示される回転速度で定
速制御される。

また、本実施例のような構成であれば、電源電圧が１ｖ
程度でも十分動作可能であるが、それについて以下説明
する。

ブリッジ回路の抵抗比すなわちＲａ：　Ｒ１，Ｒ２：Ｒ
３を１０：１とし、被制御直流モータ１の等側内部抵抗
Ｒａを２．７９とすると、抵抗２の抵抗値Ｒ１はｏ、２
７Ωとなる。また、制御時の電機子電流工。

を約６５　ｍＡとすると前記抵抗２の端子電圧すなわち
ブリッジ回路の検出端子ａの電位は約０．０１８Ｖであ
る。さて、本回路構成において電源電圧が低下した場合
、回路的に最も苦しいのは、電源正側給電線路３１から
抵抗６５、トランジスタ５８のエミッタ・コＬ／クタ間
、トランジスタ６０のエミッタ・コレクタ間、トランジ
スタ６６のベース・エミッタ間、前記抵抗２を介して電
源負側給電線路３２に至る径路、および前記電源正側給
電線略や１から前記抵抗６６、前記トランジスタ５８の
エミッタ・コレクタ間、トランジスタ６．１のエミッタ
・コレクタ間、トランジスタ６３のベース・エミッタ間
、抵抗６９、前記抵抗２を介して前記電源負側給電線路
３２に至る径路である。さて、前記トランジスタ６８の
電流を２０μ八程度に設定すれば同トランジスタのエミ
ッタ・コレクタ間飽和電圧ｖｃＥｓ５８（前記抵抗５５
での電圧降下も含む。）を０．１ｖ程度にはでき、また
、前記トランジスタ５８から電流が給電される差動トラ
ンジスタ対を構成する前記トランジスタ６０および６１
のエミッタ・コレクタ間飽和電圧もｏ、１ｖ程度にはで
きる。また、差動増幅器６７が正常動作している範囲で
は、両入力端子はほぼ同電圧となるので、一方の入力端
子１点の電位ｖｆは前記抵抗２の端子電圧と定電圧回路
５１の出力電圧Ｖｒｅｆとの和となシ ｖｆ＝　０．０１８　＋　０．１１８　＝　０．１３６
’　（Ｖ　）となる。また、他方の入力端子すなわち抵
抗６４と６５の分圧点ｊの電位ｖｊ　　もほぼ同電位と
なる。

さて、前記トランジスタ６０および６１のベース・エミ
ッタ間電圧ｖＢＥ６０オヨヒｖＢＥ６１ヲｏ、６５Ｖと
すると、本実施例の動作可能な電源電圧の下限ｖ０゜ｍ
ｉユ、は次式で表わされる。

ｖｃｃ　ｍｉｎ、　＝”ｆ＋ｖＢＥｅｏ＋ｖＣＥＳｓａ
　　”””””’）”　ｖｊ　＋ｖＢＥ６１　”’ＣＥ
Ｓｃｓｓ＝　０．１３６＋０．６５＋０．１　＝Ｏ，ｓ
ｅｅ　（Ｖ）また、前記トランジスタ６０および６１の
エミッタ・コレクタ間電圧ｖＣＥｅ。およびｖｃＥ６１
　　は前記トランジスタ６３０ベース・エミッタ間電圧
ｖＢＥ６３（前記抵抗６９での電圧降下も含む。）およ
び前記トランジスタ６６０ベース・エミッタ間電圧ｖＢ
Ｅ６６を０．６５　Ｖとすると次式で表わされる。

ｖｃＥ６０：ｖｆ＋ｖＢＥ６０−ｖＢＥ６６　　　°−
＝−Ｇ；！５）■ＣＥ６１：■ｊ＋ｖＢＥ６１−ｖＢＥ
６３　　　°−°−−゛Ｅ６）したがって、前記トラン
ジスタ６０および６１はエミッタ・コレクタ間飽和電圧
以上が印加され、前記差動増幅器６７は動作可能となっ
ている。

以上のように本実施例によれば電源電圧が０．９ｖ程度
以上で動作可能でアシ、電源として乾電池１本（減電圧
約１ｖ）でも確実に動作することができる。

また、半導体集積回路では一般に抵抗値の絶対値のバラ
ツキは大きいが、同一チップ内の抵抗値の比率を正確に
設計し比率のバラツキを小さくすることは容易であシ、
かつ、同一チップ内の各素子間の温度特性のバラツキも
小さい。したがって、抵抗比の精度の必要とされる定電
圧回路５１の抵抗４８，４９６るいは差動増幅器６７の
抵抗６４゜６５あるいはブリッジ回路の高抵抗辺の抵抗
３゜４を含めて本実施例を半導体集積回路で構成するの
に好適である。

なお、上記実施例では差動増幅器６７は抵抗６４と抵抗
６５の直列回路を付加することにより、定電圧回路５１
の出力電圧を増幅する機能を持たせたものとしたが、前
記差動増幅器６７はボルテージホロワとして単なるパン
７７機能のもので構成してもよいことは言うまでもない
。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は被制御奥泗モ
ータを一辺に含めて構成したブリッジ回路と、異なるエ
ミッタ電流密度で駆動される２つのトランジスタと、そ
の２つのトランジスタのペース・エミッタ間電圧の差分
と２つのトランジスタのうち小さなエミッタ電流密度で
駆動されている方のトランジスタの分圧電圧との加算値
を出力する定電圧回路と、前記定電圧回路の出力を増幅
する第１の差動増幅器と、前記第１の差動増幅器の出力
電圧をもとに基準電圧を発生する手段と、前記ブリッジ
回路の検出端子間の電位差と前記基準電圧とを比較増幅
する第２の差動増幅器と、前記第２の差動増幅器の出力
で電源と前記ブリッジ回路間に挿入した給電制御トラン
ジスタを制御する手段とを備えているので、電源電圧が
約１■というきわめて低い電圧でも確実に動作し、しか
も、周囲温度の変化に対してもきわめて安定かつ高精度
に制御することができ、さらに、半導体集積回路化する
にも好適な直流モータの速度制御装置が実現できる。そ
の効果によシ、乾電池１本で機器を駆動、制御すること
ができ機器の小形、薄形化ユ拗いは軽量化に役立ち、そ
の実用的効果はきわめて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における直流モータの速度制
御装置の回路結線図、第２図は従来の直流モータの速度
制御装置の回路結線図、第３図は従来の他の差動増幅器
の回路結線図である。 １・・・・・・被制御直流モータ、２・・・・・・第１
の抵抗素子、３・・・第２の抵抗素子、４・・・・・・
第３の抵抗素子、４６・・・・・・第１のトランジスタ
、４７・・・・・・第２のトランジスタ、４８．４９・
・・・・・抵抗、６１・・・・・・定電圧回路、６７・
・・・第１の差動増幅器、７０゜７１・・・・・・抵抗
、７２・・・・・・第２の差動増幅器、９２・・・・給
電制御トランジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被制御直流モータと第１の抵抗素子の直列回路で
   低抵抗辺を構成し、第２の抵抗素子と第３の抵抗素子の
   直列回路で高抵抗辺を構成するブリッジ回路と、第１の
   トランジスタと、前記第１のトランジスタより小なるエ
   ミッタ電流密度で駆動される第２のトランジスタと、前
   記第１および第２のトランジスタのベース・エミッタ間
   電圧の差分と前記第２のトランジスタのベース・エミッ
   タ間電圧の分圧電圧との加算値を出力する定電圧回路と
   、前記定電圧回路の出力を増幅する第１の差動増幅器と
   、前記第１の差動増幅器の出力電圧をもとに基準電圧を
   発生する手段と、前記ブリッジ回路の検出端子間の電位
   差と前記基準電圧とを比較増幅する第２の差動増幅器と
   、前記第２の差動増幅器の出力で電源と前記ブリッジ回
   路間に挿入した給電制御トランジスタを制御する手段と
   を備えたことを特徴とする直流モータの速度制御装置。
2. （２）第２の差動増幅器は、互いにエミッタが接続され
   た第３および第４のトランジスタからなる差動トランジ
   スタ対と、前記エミッタ共通接続点と一方の給電線路の
   間に接続された第１の給電手段と、前記差動トランジス
   タ対のそれぞれのコレクタと他方の給電線路の間に接続
   された第２および第３の給電手段と、それぞれのコレク
   タが前記第３および第４のトランジスタのコレクタに接
   続された第５および第６のトランジスタからなるカレン
   トミラー回路と、前記第５および第６のトランジスタの
   エミッタを共に定電圧に保つ定電圧発生手段とを備え、
   前記差動トランジスタ対の一方のトランジスタから出力
   を取り出すように構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の直流モータの速度制御装置。