JPS62241421A - 可変抵抗回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発振器や減衰器などの定数である抵抗値を変え
て発振周波数や減衰量などを制御する可変抵抗回路に関
する。具体的には、小型で遠隔制御可能な正確にその値
を制御することのできる改良された可変抵抗回路を提供
せんとするものである。

［従来の技術］ 可変抵抗器を用いた従来の増幅器や減衰器の回路を第４
Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図に示し説明する。

第４Ａ図は差動増幅器を示している。（ａ）において、
９ａおよび９ｂはそれぞれＥ、および−Ｅ、の信号を印
加するためのアナログ信号入力である。５１．５２は差
動増幅器を構成するトランジスタであり、そのコレクタ
には抵抗７０．７１が接続されて、増幅されたアナログ
信号がアナログ信号出力１１ａ、１１ｂに得られる。２
１，２２はトランジスタ５１．５２．のエミッタに接続
された定電流源であり、両エミッタ間に抵抗６９と可変
抵抗５５が接続されており、可変抵抗５５の値を可変す
ることにより増幅度を可変している。

十Ｖおよび−Ｖは電源である。

この差動増幅器の増幅度Ｇは、抵抗６９および可変抵抗
５５の抵抗値をそれぞれＲ１およびＲ２、抵抗７０およ
び７１の抵抗値をそれぞれＲ３およびＲ４とすると、近
似的に Ｇ舛（Ｒ３＋Ｒ４）（Ｒ１＋Ｒ２） ／（Ｒ１・Ｒ２）　　　　　　　　（１〉となり、Ｒ２
を可変することにより増幅度Ｇを可変することができる
。

第４Ａ図（ｂ）において、８３はサーミスタであり、９
７はコンデンサである。周囲温度の変化により、トラン
ジスタ５１および５２の高周波における増幅率の変化を
温度とともにその抵抗値が変化するサーミスタ８３とコ
ンデンサ９７とによって補償して、一定の高周波特性を
維持しようとするものである。第４Ａ図（Ｃ）において
、１９は電界効果トランジスタであり、そのゲート電圧
を抵抗７２と可変抵抗５６とによって可変してソースと
ドレイン間の抵抗値を可変して増幅度を可変するもので
ある。（ａ＞に示した可変抵抗５５に代えて、（Ｃ）に
示す電界効果トランジスタ１９を可変抵抗素子として用
いることは、その素子の形状が可変抵抗５５に比較して
著るしく小型であるために、高周波特性が良好であるこ
と、および、電圧制御であるために遠隔制御をすること
が可能である点に大きな特徴がある。

第４Ｂ図はエミッタ接地増幅器を示している。

（ａ）において、抵抗値がそれぞれＲ１およびＲ２の抵
抗７３および可変抵抗５７がトランジスタ５１のエミッ
タを接地している。ここで、この増幅器の増幅度Ｇは近
似的に Ｇ吻Ｒ３（Ｒ１−１−Ｒ２）／（Ｒ１・Ｒ２）で表わさ
れ、Ｒ２を可変することにより増幅度Ｇを可変すること
ができる。第４Ｂ図（ｂ）において、８４はサーミスタ
でおり、９８はコンデンサである。これらは、第４Ａ図
（ｂ）の場合と同様に周囲の温度変化に対して一定の高
周波特性を維持せんとするものである。

第４Ｂ図（Ｃ）においては、第４Ａ図（Ｃ）におけると
同様に、電界効果トランジスタ１９のゲート電圧を抵抗
７５および可変抵抗５８によって得て、可変することに
より増幅度を可変しようとするものであり、良好な高周
波特性を得ること、および遠隔制御が可能であることに
利点がある。

第４Ｃ図はアナログ信号人力９を可変する減衰器を示し
ている。（ａ）においては、可変抵抗５９を可変するこ
とにより、アナログ信号人力９の内部インピーダンスも
含む抵抗７４との分割比によって減衰した信号をアナロ
グ信号出力１１ａ、１１ｂに得ている。（ｂ）において
、８５はサーミスタ、９９はコンデンサであり、周囲温
度の変化に対して一定の高周波特性を維持せんとするも
のである。（Ｃ）においては、電界効果トランジスタ１
つのグー１〜電圧を可変することにより、減衰徂を可変
し、良好な高周波特性を得ること、および遠隔制御が可
能であることに特徴がめる。

第６Ａ、Ｂ、Ｃ図において説明した可変抵抗器５５．５
７．５９サーミスタ８３〜８５および電界効果トランジ
スタ１９は適宜その目的に応じて、使い分けがなされて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ すでに第４Ａ、Ｂ、Ｃ図に示したように、増幅度や減衰
ｍである伝達関数を可変するために可動可変抵抗を用い
ることは、形状が大きくなりそのために漂遊容ωが増大
して良好な高周波特性を得ることができず、遠隔制御が
不可能であるところから取付または設置位置に著るしい
制約があった。

サーミスタは温度によってその抵抗値が変化するという
特徴はめるものの、抵抗値の可変範囲を大きくとること
ができないことおよび、各素子の特性が均一でないとい
う問題点があった。

電界効果トランジスタ（またはバイポーラ・トランジス
タ）は、極めて小型でおり、良好な高周波特性を得るこ
とができ、遠隔制御が可能であるという特徴を有するも
のの、周囲温度の変化によってその特性が変化し、ざら
に、均一な特性の素子を１ｑることか困難であり、量産
される製品にこれを用いるときには、この特性の不均一
性や温度特性のために、選別や定数の選定や温度補償の
ために多くの時間と費用を要し正確な抵抗値の１１制御
を要求される回路には用いることができないという問題
点がおった。

［問題点を解決するための手段］ 制御信号によって抵抗値を変化する特性が実質的に同一
である２つの電界効果トランジスタなどである第１可変
抵抗素子と第２可変抵抗素子と、第１可変抵抗素子に電
圧を印加する電圧源と、第１可変抵抗素子に流れる電流
を検出して電圧に変換する信号検出手段と、信号検出手
段の出力電圧と制御電圧とを比較するために印加されて
誤差出力を出力する演算増幅器と、この誤差出力を制御
信号として第１および第２可変抵抗素子に印加するよう
にした。

［作用］ 制御電圧を可変することによって第１可変抵抗素子の抵
抗値を正確に変化し、それと実質的に同じ値を示す第２
可変抵抗素子を可変抵抗素子として、たとえばＣＲオツ
シレータ、π型やＴ型減衰器、ブリッジ回路などの正確
な抵抗値の制御を要求される回路に用いることを可能に
した。第２可変抵抗素子の抵抗の値は制御電圧の変化に
追従することになり、第１および第２可変抵抗素子の間
のペア特性が実質的に同一ならば、素子の異なるペア間
の特性がどのように不均一なものであっても、またその
温度特性がどのようなものであっても、制御電圧により
定まる一定の抵抗値を示すものとなる。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図に示し説明する。第１図にお
いて、５は演算増幅器であり、その２つの入力端子に印
加された信号の差を増幅して誤差出力Ｖを出力する。

６は変換器であり、誤差出力■を受けて、電圧、電流、
光、または磁気でおる制御信号Ｙを出力する。

３０および４０はそれぞれ第１および第２可変抵抗素子
であり、両者は同じ制御信＠Ｙを受けて、それぞれの抵
抗値を変化するが、その抵抗変化の特性が実質的に同一
であ゛る。

２９は定電圧Ｅ。を第１可変抵抗素子３０に印加しそこ
に流れる電流ｉを検出するための第１可変抵抗素子３０
の抵抗値に較べて十分に小さな値の抵抗値Ｒ８を有する
抵抗である信号検出手段、７は抵抗６１および６２で構
成されたβ回路である。

第２可変抵抗端子１３および１４に接続された第２可変
抵抗素子４０の抵抗値の変化を各種の回路に用いようと
するものである。

制御信号Ｙは、誤差出力■の印加によって変換器６から
出力されたものであるから、誤差出力Ｖ゛の関数道いと
して表わすことができる。第１および第２可変抵抗素子
の抵抗値も制御信号Ｙ（１）の関数でおるからＲ（Ｙ）
として表わすことができる。β回路７の入力抵抗は第１
可変抵抗素子の抵抗値Ｒ（、）にくらべて十分に大きく
β回路７には電流は流れ込まない。β回路７は、第１可
変抵抗素子の端子電圧”Ｒ（Ｙ）を１より小さな値で必
る０倍して演算増幅器５の十端子に印加する。一方、演
算増幅器５の一端子には制御電圧ＶＣが印加されている
。

したがって誤差出力■は、 ■＝μ（β！Ｒ（ｙ）　　Ｖｏ）　　　　（３）となる
。ここでμは演算増幅器の増幅度であり、事実上、無限
大である。ある値である誤差出力■によって制御信Ｆｊ
　Ｙ　（ｖ　）が１ｑられ、それににって抵抗値Ｒ（１
）が得られるものであるから、Ｖ／μ＝Ｏ（４） とすることができる。

ざらに、 ｉ　（Ｒ□　＋Ｒ（Ｙ）　）　＝Ｅ□　　　　　（５）
なる関係があるから（３）、（４）、（５）式から、 Ｒ（ｙ）　＝ＶｏＲ□　／　（βＥｏ−ＶＣ）＝（βＲ
ｏＥ。／　（βＥｏ−Ｖｏ））−Ｒ８ が得られる。

（６）式は第１および第２可変抵抗素子３０および４０
の抵抗値Ｒ（１）は、制御電圧Ｖ。によって任意に制御
できることを表わしている。ペアをなす第１．第２可変
抵抗素子３０．４０の特性が、異なるペア間においてど
のように不均一なものであっても、画素子のペアとして
の特性が実質的に同一ならば、画素子は制御電圧Ｖ。に
対応した抵抗値を示す。

第１および第２可変抵抗素子３０および４０が電界効果
トランジスタである場合は誤差出力Ｖをそのまま電界効
果トランジスタのゲートに印加すればよい。この電界効
果トランジスタはバイポーラトランジスタに代えること
も可能でおる。

また第１可変抵抗素子３０の一端を直接接地せずに、適
当な定電圧源を介して接地してもよいことは、以上の説
明から明らかであろう。

誤差出力■が大きくなることによって第１可変抵抗素子
３０の抵抗値Ｒ（１）が大となるような素子が第１．第
２可変抵抗素子３０．４０として用いられる場合には、
演算増幅器の入力端子の極性（±、−）は第１図に示し
たものと逆にすればよい。

第１および第２可変抵抗素子３０および４０が、光によ
りその抵抗値を変化するもの、あるいは磁気によりその
抵抗値を変化するものである場合は、変換器６は、光や
磁界を発生するものでなければならない。これについて
、第２図（ａ）に光の場合を、（ｂ）に磁気による場合
を示し説明する。

第２図（ａ）において、１６は発光ダイオードであり、
変換器６を構成している。第１および第２可変抵抗素子
３２および４２は、光伍によって゛その抵抗値を変化す
る光導電性のものでおり、たとえば、硫化カドミウムや
セレン化カドミウム。

ホト・トランジスタ、光で制御可能な電界効果トランジ
スタなどである。ここで、発光ダイオード１６はレーザ
・ダイオード、白熱灯、蛍光灯、エレクトロ・ルミネセ
ンスなどの発光体であればいづれにも置換可能である。

第２図（ｂ）において、１７は磁界を発生するためのコ
イルであり、変換器６を構成している。

第１および第２可変抵抗素子３３および４３は、磁界に
よってその抵抗値を変化する磁気抵抗効果を示すもの（
たとえば、ＩｎＳｂや■ｎＡＳなど）である。

第２図においては、β回路７のβの値が１の場合を示し
た。

制御電圧■。とじてＤ／Ａ変換器の出力を用いるならば
、第１．第２可変抵抗素子３０．４０の抵抗値をディジ
タル的に制御することも可能である。

第３図にはこの制御電圧■。を温度の関数として１ｑる
場合を示している。この場合には、第２可変抵抗素子４
０をアナログ信号回路８（第１図参照）の温度補償に用
いることができる。第３図（ａ）〜（ｆ）において、８
１．８２はサーミスタであり、６３〜６８は抵抗である
。（ａ）〜（ｆ）の回路を用い、サーミスタの温度特性
に応じた制御電圧Ｖ。を得て演算増幅器５に印加するこ
とができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によるならば、
ペア性の良い第１．第２可変抵抗素子の双方に同じ電圧
、電流、光、磁気による制御信号を印加してその抵抗値
を変化せしめ、第１可変抵抗素子には電流検出抵抗を介
して定電圧を印加し、第１可変抵抗素子の端子電圧は接
続手段（β回路を介してもしくは直接）により一方の入
力端子に制御電圧を印加された演算増幅器の他方の入力
端子に印加し、この演算増幅器を含む制御信号発生手段
が制御信号を出力して制御電圧に対応した正確な抵抗値
変化を示す第２可変抵抗素子を得るようにしたから、ペ
ア性が良好であるならば、素子の特性が異なるペア間に
おいて不均一であっても、温度特性が良くなくても使用
上回の障害もない。

［発明の効果］ 本発明によるならば、正確にその抵抗値を制御された小
型のペア性の良い可変抵抗素子を用いることができるか
ら、たとえば３素子構成のπ型やＴ型減衰器の３素子を
本発明による可変抵抗素子３個に置き換えてＤ／Ａ変換
器の出力を制ｎ電圧として用い制御するならば連続的に
減衰量を可変することのできる正確な減衰器を得ること
ができ、また、ＣＲオッシレータやブリッジ回路に適用
するならば、同様に遠隔制御可能な高周波特性の良いも
のを聞産性良く安価に得ることができ、温度特性の良好
な信頼性の高い製品を実現することができるものであり
、その効果は極めて大ぎい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図および
第３図は他の実施例を示す回路図、第４Ａ図、第４Ｂ図
および第４Ｃ図は従来例を示す回路図である。 ５・・・演算増幅器　　　　６・・・変換器７・・・β
回路　　　　　　８・・・アナログ信号回路９・・・ア
ナログ信号人力　１１・・・アナログ信号出力１３．１
４・・・第２可変抵抗端子 １６・・・発光ダイオード　１７・・・コイル１９・・
・電界効果１〜ランジスタ ２１．２２・・・定電流源　２９・・・信号検出手段３
０〜３３・・・第１可変抵抗素子 ４０〜４３・・・第２可変抵抗素子 ５１〜５３・・・トランジスタ ５５〜５９・・・可変抵抗　６１〜７５・・・抵抗８１
〜８５・・・サーミスタ ９７〜９９・・・コンデンナ Ｅｏ・・・定電圧　　　　　Ｖ。・・・制御電圧■・・
・誤差出力　　　　　Ｙ・・・制御信号。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一の制御信号を印加されることによって抵抗値
   を変化する特性が実質的に同一である２つの素子である
   第１可変抵抗素子および第２可変抵抗素子と、 前記第１可変抵抗素子に定電圧を印加するための電圧源
   と、 前記第１可変抵抗素子に流れる電流を検出し電圧に変換
   する信号検出手段と、 制御電圧と前記信号検出手段からの信号電圧とを比較し
   て、その誤差に対応した前記制御信号を発生するための
   制御信号発生手段とを具備し、前記第２可変抵抗素子の
   抵抗値の変化を得ることを特徴とする可変抵抗回路。
2. （２）前記制御信号発生手段が、前記信号検出手段から
   の信号電圧と前記制御電圧とを比較して、その誤差を出
   力するための演算増幅器を含むものである特許請求の範
   囲第１項記載の可変抵抗回路。
3. （３）前記制御信号発生手段が発生する前記制御信号が
   電気信号であり、前記第１および第２の可変抵抗素子が
   前記電気信号を受けてその抵抗値を変化するものである
   特許請求の範囲第１項記載の可変抵抗回路。
4. （４）前記制御信号発生手段が発生する前記制御信号が
   光信号であり、前記第１および第２の可変抵抗素子が前
   記光信号を受けてその抵抗値を変化するものである特許
   請求の範囲第１項記載の可変抵抗回路。
5. （５）前記制御信号発生手段が発生する前記制御信号が
   磁気信号であり、前記第１および第２の可変抵抗素子が
   前記磁気信号を受けてその抵抗値を変化するものである
   特許請求の範囲第１項記載の可変抵抗回路。
6. （６）前記制御電圧がＤ／Ａ変換器によつて得られるも
   のである特許請求の範囲第１項記載の可変抵抗回路。
7. （７）前記制御電圧がサーミスタを含む回路によって得
   られるものである特許請求の範囲第１項記載の可変抵抗
   回路。