JPS6359009A - 電流源型出力回路 - Google Patents

電流源型出力回路

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JPS6359009A
JPS6359009A JP61199994A JP19999486A JPS6359009A JP S6359009 A JPS6359009 A JP S6359009A JP 61199994 A JP61199994 A JP 61199994A JP 19999486 A JP19999486 A JP 19999486A JP S6359009 A JPS6359009 A JP S6359009A
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Takashi Ooya
隆士 太矢
Toshiyuki Tawara
俊幸 田原
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34Dc amplifiers in which all stages are dc-coupled
    • H03F3/343Dc amplifiers in which all stages are dc-coupled with semiconductor devices only

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) 本発明は電流源型出力回路、よシ具体的には入力電圧あ
るいは入力電流に比例した一定の出力電流を負荷の性質
によらず負荷に供給する回路に関する。
(従来の技術) 従来、このような電流源型出力回路としては、たとえば
岡村辿夫[改訂OPアンプ回路の設計」(昭和48−8
−10)CQ出版株式会社P87−88に記載されるも
のがあった。
以下、その構成を図を用いて説明する。第2図は従来の
電流源型出力回路の原理を示す回路図である。
A1は電圧入力・電圧出力型の演算増幅器であシ、入力
電圧に利得A1を乗じた電圧を出力する。
増幅器A1の出力Bは抵抗R11を介して出力端子Cに
接続され、出力端子Cには回路L1が負荷として接続さ
れる。増幅器A1の反転入力端子りは、抵抗R13を介
し増幅器A1の出力端子Bに、抵抗R14を介し入力信
号電圧源V12に接続される。増幅器A1の非反転入力
端子Eは、抵抗R12を介し増幅器A1の出力端子Cに
、抵抗R15を介し地気に接続される。
この回路において、増幅器A1の利得A1の絶対値が十
分大きく、かつ抵抗R11,R12゜R13、R14、
R15の関係が、 R14・(R11+R12)=R13・R15・・・(
1)を満たすなら、この回路の出力電流113は、とな
シ、入力信号電圧V12に比例した出力電流工13が得
られる。負荷回路L1の性質が変化して出力端子Cの電
位Vllが変化しても、(1)式の条件を満足するかぎ
シ(2)式は成立し、この回路は定電流動作をする。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の技術に示した回路では、(1)式
を満たす高精度の抵抗が5本必要であった。
集積回路において、高精度の抵抗は大きな容積を占める
ため、このような従来の電流源型出力回路を小形化、高
密度化することができなかった。
本発明の目的は、従来技術のこのような欠点を解消し、
簡略な構成で小型、高密度実装に適した電流源型出力回
路を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述の問題点を解決するために、入力に比例し
た電流を負荷に供給する電流源型出力回路において、電
流源型出力回路は、電流入力電圧出力型増幅器と、電流
入力電圧出力型増幅器の出力を入力端子に帰還する帰還
回路を有し、帰還回路は、第1、第2及び第3のカレン
トミラーと、第1、第2及び第3の抵抗とを有し、電流
入力電圧出力型増幅器の出力端子は、第3の抵抗を介し
第2のカレントミラーの入力端子に、第1及び第2の抵
抗の直列接続を介し第1のカレントミラーの入力端子に
それぞれ接続されておシ、負荷は第1及び第2の抵抗の
直列接続の中点に接続され、第2のカレントミラーの出
力端子は第3のカレントミラーの入力端子に接続され、
第1のカレントミラーの出力端子及び第3のカレントミ
ラーの出力端子は、電流入力電圧出力型増幅器の入力端
子に入力に比例した電流が負荷に流れるよう接続され、
第1及び第2のカレントミラーの基準端子は第1の電源
に、第3のカレントミラーの基準端子は第2の電源に各
々接続されることを特徴とする。
(作用) 本発明による電流源型出力回路は、出力電流を3本の抵
抗と3個のカレントミラーを用いて、電流入力、電圧出
力型の増幅回路の入力に帰還することによって、定電流
動作をする。
(実施例) 第1図は本発明の実施例を示す回路図である。
同図において、本実施例の電流源型出力回路は増幅器A
を有し、増幅器Aの出力Fは、抵抗R1を介して出力端
子Gに接続され、出力端子Gには回路りが負荷として接
続される。出力端子Gには抵抗R2の一端が接続され、
抵抗R2の他端はカレントミラーCMIの入力端子工に
接続されている。増幅器Aの出力端子Fには抵抗R3の
一端が接続され、抵抗R3の他端はカレントミラーCM
2の入力端子Jに接続されている。カレントミラーCM
I 、CM2の基準端子り、Mはいずれも第1電源VC
Cに接続されている。カレントミラーCM2の出力端子
PはカレントミラーCM3の入力端子Kに接続されてい
る。カレントミラーCM3の基準端子Nは第2電源VE
Eに接続されている。カレントミラーCMIの出力端子
OおよびカレントミラーCM3の出力端子Qは互いに接
続され、増幅器Aの入力端子Hに接続されている。
本出力回路には、入力信号電流の入力端子はR,S、T
の3個ある。入力端子RはカレントミラーCMIの入力
端子■に、入力端子SはカレントミラーCM2の入力端
子J、入力端子TはカレントミラーCM3の入力端子K
にそれぞれ接続されている。本出力回路において、入力
信号は電流として与えられ、入力信号電流は、入力端子
R,S、Tのうち任意の1個あるいは2個、あるいは3
個に加える。第1図においては例として入力端子Tに入
力信号電流IIQが加えられた場合が示されている。
工1は出力端子を流れる電流、I2は抵抗R1を流れる
電流、I3は増幅器Aの入力電流、I4はカレントミラ
ーCMIに流れる入力電流、I5はカレントミラーCM
2に流れる入力電流、I6はカレントミラーCM3に流
れる入力電流、I7はカレントミラーCMIから流れる
出力電流、I8はカレントミラーCM2から流れる出力
電流、工9はカレントミラーCM3がら流れる出力電流
、IIOは入力信号電流である。
vlは出力端子Gの電位、V2は増幅器Aの出力端子の
電位、VCCは第1電源の電位、VEEは第2電源の電
位である。また増幅器Aの出力電圧と入力電流の比をA
とし、符号を負とする。
また、カレントミーy−CMI 、CM2 、CM3の
入力電流と出力電流の比はいずれも1とする。
第1図において、本出力回路の概略の動作を理解するた
めに、例として負荷りの性質が変化して、出力端子Gの
電位■1が低くなった時の回路動作を説明する。ここで
は説明の簡略化のため、抵抗R2と抵抗R3は抵抗値が
等しく、抵抗R1の抵抗値がR2、R3よシ十分小さい
場合を考え、後はど数式を用いて厳密に説明する。
いま負荷りの性質が変化して出力端子Gの電位■1が低
くなると、第1電源Vccと出力端子Gの電位■1との
電位差が大きくなり、カレントミラーCMIの入力電流
工4が大きくなる。
カレントミラーCMIの入力電流■4は、カレントミラ
ーCMIの出力電流エフと等しいので、出力電流I7が
増大する。したがって、カレントミラーCM3の出力電
流■9が変化しないとすれば増幅器Aの入力電流I3も
大きくなろうとする。増幅器Aの利得Aの符号は負であ
るから、入力電流■3が大きくなったとすると、増幅器
Aの出力電圧v2は低くなる。これより、第1電源VC
Cと増幅器Aの出力端子Fの電位v2との電位差が大き
くなシ、カレントミラーCM2に流れる入力電流I5が
大きくなる。カレントミラーCM2の入力電流■5は、
カレントミラーCM2の出力電流工8と等しいので、カ
レントミラ〜CM3への入力電流I6は大きくなる。カ
レントミラーCM3への入力電流工6はカレントミラ〜
CM3の出力電流■9と等しいので、出力電流■9は増
大する。カレントミラーCM3の出力電流I9が大きく
なることは、増幅器Aへの入力電流工3を小さくするよ
うにはたらく。ここで増幅器Aの利得、すなわち増幅器
Aの出力電圧V2と入力電流■3の比の絶対値が非常に
大きいとすると、増幅器Aの入力電流工3の変化はゼロ
になるように回路ははたらく。
前に述べたように、出力端子Gの電位v1が低くなるこ
とは増幅器Aの入力電流I3を大きくするようにはたら
き、増幅器Aの出力Fの電位■2が低くなることは増幅
器Aの入力電流■3を小さくするようにはたらくから、
出力端子Gの電位■1が低くなった変化分と、増幅器A
の出力Fの電位■2が低くなった変化分は等しいから、
結局抵抗R1の両端の電位差は、一定に保たれ、抵抗R
1に流れる電流工2も一定に保たれる。この例では抵抗
R1が抵抗R2,R3に比べて抵抗値が十分小さいとし
たから、抵抗R2に流れる電流I4は抵抗R1に流れる
電流■2に比べて十分小さいとみなせ、負荷りに流す電
流11は抵抗R1に流れる電流■2に等しいとみなせる
から、負荷りに流す電流11は一定に保たれる。
負荷りの性質が変化して出力端子Gの電位が高くなった
場合も同様である。以下数式を用いて回路の動作を説明
する。
第1図において、各定数・変数の関係は以下のようにな
る。
Vcc −VI 11=I2+□    ・・・(3) I2 = −(V2−Vl )     ・・・(4)
V2 = AI 3                
・(6)上記4個の式よシ、V2.I2.I3を消去す
ると、 増幅器Aの利得Aの絶対値が十分大きくかつ、の関係が
あるように抵抗R1、R2およびR3の値を選ぶと、(
7)式の右辺第2項及び第3項はOとみなすことができ
る。したがってこの回路の出力電流工1は 11=□・IIO・・・(9) となシ、入力信号電流110に比例した出力電流■1が
得られる。負荷の性質が変化して出力端子Gの電位v1
が変化しても、上述の2つの条件を満足するかぎシ、(
9)式の関係は成立し、この回路は定電流動作をする。
(8)式は以下のように変形できる。
R3=R1+R2・・・α0 従ってこの回路は、増幅器Aの利得Aの絶対値を十分大
きく選定し、かつ00式を満たすように3個の抵抗R1
,R2,l’lの相対値を精度よく合わせておけば、定
電流動作をすることがわかる。
入力端子R及びSの入力信号電流をIll及び112と
した場合も、(10式かつ増幅器Aの利得Aを十分大き
くすれば、入力信号電流111゜112に比例した出力
電流■1が得られる。
第3図は、本発明の実施例を示す詳細な回路図である。
トランジスタQ13.Q14.Q15゜C16,ダイオ
ードDI、D2.抵抗R10゜コンデンサC2定電流源
IOによって構成される回路は、第1図における増幅器
Aに相当する。
トランジスタQ19.Q20によって構成される回路、
トランジスタQ17.Q18によって構成される回路、
トランジスタQll、Q12によって構成される回路は
、それぞれ第1図におけるカレントミラCMI 、CM
2.0M3に相当する。
第3図において第1電源VCCと出力電圧71間の電位
差によシ、トランジスタQ20のエミッターコレクタ間
には、電流工4が流れる。このため、トランジスタQ1
9のエミッターコレクタ間にも電流工4と同等の電流エ
フが流れる。
同様に第1電源VCCと増幅器Aの出力電位72間の電
位差によシトランジスタQ18のエミッターコレクタ間
には電流I5が流れる。このためQ17のエミッターコ
レクタ間には、工5と同等の電流■8が流れる。トラン
ジスタQllのコレクターエミッタ間には、電流■8及
び入力信号電流110を加算した電流I6が流れる。
このためトランジスタQ12のコレクターエミッタ間に
は、電流工6と同等の電流工9が流れる。増幅器Aの入
力電流I3は、電流I7よシミ流■9を減算した電流が
流れる。これよシ入力電流I3は電流工4よシミ流I5
及び電流工6を減算した電流となる。
トランジスタQ13及びトラン・ゾスタQ14は、たと
えばダーリントン接続等であり、トランジスタQ13に
ペース電流I3が流れることによシ、トランジスタQ1
4のコレクターエミッタ間に電流113が流れる。トラ
ンジスタQ14のコレクターエミッタ間に流れる電流1
13の変化によシトランジスタQ15及びトランジスタ
Q16によって、増幅器Aの出力電位■2が増減する。
これよシ、増幅器Aの出力電位V2は、電流I4、電流
工5及び入力信号電流110により変化する。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、出力電流を
3本の抵抗と3個のカレントミラーを用いて電流入力、
電圧出力型増幅回路の入力に帰還するように電流源型出
力回路が構成されている。このため高い相対精度が必要
となる抵抗器が従来は5本必要であったものが、本発明
では3本で十分である。このように所定の条件を満たす
ことを要求される抵抗の数が少なくてよいので、回路の
製造が容易になった。特に、本出力回路を集積化した場
合は、回路の小形化、高密度化の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電流源型出力回路の実施例の回
路図、 第2図は、従来の電流源型出力回路の例を示す回路図、 第3図は、本発明による電流源型出力回路の実施例の詳
細回路図である。 A・・・電流入力・電圧出力型増幅器 CMI、CM2.CM3・・・ カレントミラーR1,
R2,R3・・・抵抗 L・・・負荷 R,S、T・・・入力端子 110・・・入力信号電流

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、入力に比例した電流を負荷に供給する電流源型出力
    回路において、 該電流源型出力回路は、電流入力電圧出力型増幅器と、
    該電流入力電圧出力型増幅器の出力を入力端子に帰還す
    る帰還回路とを有し、 該帰還回路は、第1、第2及び第3のカレントミラーと
    、第1、第2及び第3の抵抗とを有し、 該電流入力電圧出力型増幅器の出力端子は、該第3の抵
    抗を介し該第2のカレントミラーの入力端子に、該第1
    及び第2の抵抗の直列接続を介し該第1のカレントミラ
    ーの入力端子にそれぞれ接続されており、 前記負荷は該第1及び第2の抵抗の直列接続の中点に接
    続され、 該第2のカレントミラーの出力端子は、該第3のカレン
    トミラーの入力端子に接続され、該第1のカレントミラ
    ーの出力端子及び該第3のカレントミラーの出力端子は
    、該電流入力電圧出力型増幅器の入力端子に入力に比例
    した電流が前記負荷に流れるよう接続され、 該第1及び第2のカレントミラーの基準端子は第1の電
    源に、第3のカレントミラーの基準端子は第2の電源に
    各々接続されることを特徴とする電流源型出力回路。 2、特許請求の範囲第1項記載の回路において、該回路
    は、該電流入力電圧出力型増幅器の利得が非常に大きく
    、かつ第1及び第2の抵抗を加算したものが第3の抵抗
    に実質的に等しくなるようにしたことを特徴とする電流
    源型出力回路。 3、特許請求の範囲第2項記載の回路において、入力信
    号電流は該第1、第2及び第3のカレントミラーの各入
    力端子のうちの少なくとも1つに接続されることを特徴
    とする電流源型出力回路。
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