TWI650937B - 驅動電路 - Google Patents

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Abstract

本發明旨在不受限於負載之阻抗而能使一定振幅之電流流至負載。 依本發明之驅動電路100包含：交流電壓信號源1、電壓電流轉換電路2、及基準電壓產生電路3。交流電壓信號源1可輸出交流信號V2。基準電壓產生電路3具有可從交流信號V2產生一定振幅之基準電壓V21之差動放大器AMP，係將基準電壓V21輸出至負載4的一端。電壓電流轉換電路2與負載4的另一端連接，係因應於交流信號V2，將與基準信號V21成逆相之一定振幅的交流電流供應至負載4。

Description

驅動電路
本發明係有關驅動電路，例如用以驅動連接於負載之驅動電路。
現今，用以驅動連接於外部負載之驅動電路，已被裝載於各式電性機器或半導體裝置等。
例如，已有提案，提及搭載於人體電性阻抗測定之驅動電路(專利文獻1)。在該驅動電路中，以人體作為負載而使成為電性連接。在該構成中，驅動電路係將一定振幅之交流電流流向人體，藉以測定人體之阻抗。在此例中，驅動電路之差動放大器之輸出端子與人體之一端連接，且，人體之另一端與差動放大器之反轉輸入端子連接，構成負的反饋電路。
其他提案中，尚有使一定之電流流向負載(線圈)之驅動電路提案(專利文獻2)。在此驅動電路中，係使輸出電壓相對於固定電壓呈現變動，使電流流向負載。 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2013-12868號公報 【專利文獻2】日本特開2003-204231號公報
然而，發明者在上述之驅動電路中發現了以下所示之問題點。在專利文獻1所載之驅動電路，包含使用了差動放大器之負的反饋電路。因之，受限於與差動放大器連接之負載之阻抗，而造成差動放大器有動作不穩定的情形。因此，難以因應具有各種阻抗之負載。
至於其他課題與新案之特徵，應可從本說明書之敘述及附圖而明瞭。
根據一實施形態，驅動電路包含：信號源，用以輸出交流信號；電壓產生電路，其具有用以從該交流信號產生一定振幅之第1交流電壓之差動放大器，係將該第1交流電壓輸出至外部負載之一端；及電壓電流轉換電路，其係連接於該外部負載之另一端，用以將與該第1交流電壓成逆相之一定振幅之交流電流供應至該外部負載。
根據一實施形態，驅動電路包含：信號源，用以輸出交流信號；電壓產生電路，係將一定振幅之第1交流電壓輸出至外部負載之一端；及電壓電流轉換電路，其係連接於該外部負載之另一端，用以將與該第1交流電壓成逆相之一定振幅之交流電流供應至該外部負載。
根據一實施形態，能夠不受限於負載之阻抗而使一定振幅之電流流向負載。
以下，參照圖面以說明本發明之實施形態。在各圖面中，對同一要素係賦與同一符號，隨其必要性而有省略重複說明。
實施形態1 以下說明實施形態1之驅動電路100。圖1係實施形態1之驅動電路100之構成之電路方塊圖。驅動電路100包含交流電壓信號源1、電壓電流轉換電路2、及基準電壓產生電路3。再者，交流電壓信號源亦僅稱為信號源。基準電壓產生電路亦稱為電壓產生電路。
交流電壓信號源1係用以輸出交流電壓。交流電壓信號源1之一方之端子T2，與電壓電流轉換電路2之正相輸入端子連接，另一方之端子T1，則與基準電壓產生電路3連接。又，在交流電壓信號源1之端子T1與接地之間，插入了可輸出大小為VDD/2之直流電壓V1(亦稱既定電壓)之直流電源5。直流電源5之高電壓側端子與交流電壓信號源1之端子T1連接，低電壓側端子則與接地連接。此處，係將端子T1所輸出之電壓作為直流電壓V1，將端子T2所輸出之電壓作為交流信號V2。
電壓電流轉換電路2係用以將與輸入之交流信號V2成比例之電流信號(亦即同相位之電流信號)輸出至負載4之電路。電壓電流轉換電路2之正相輸入端子，與交流電壓信號源1之端子T2連接。電壓電流轉換電路2之逆相輸入端子，則連接於交流電壓信號源1之端子T1與直流電源5之高電壓側端子。電壓電流轉換電路2之輸出端子，連接於負載4的一端。由於電壓電流轉換電路2係輸出與交流信號V2同相位之電流信號，因此，電壓電流轉換電路2之輸出電壓V22(亦稱第1交流電壓)與交流信號V2同相位。再者，電壓電流轉換電路2係以插入電源電壓VDD與接地之間的方式來接收電源供應。
基準電壓產生電路3係供產生用以對負載4供應電流之基準電壓V21(亦稱第2交流電壓)。基準電壓產生電路3在此例中係構成為反轉放大器。基準電壓產生電路3之輸入端子，係輸入交流信號V2。基準電壓產生電路3之輸出端子，係與負載4的另一端連接。基準電壓產生電路3係以插入電源電壓VDD與接地之間的方式來接收電源供應。
在此例中，電壓電流轉換電路2之正相輸入端子係輸入交流信號V2，逆相輸入端子係輸入直流電壓V1。在基準電壓產生電路3的輸入端子中係輸入交流信號V2。其結果，由基準電壓產生電路3所輸出之基準電壓V21，與電壓電流轉換電路2之輸出電壓V22成為逆相之交流電壓。
再者，亦能以基準電壓產生電路構成為非反轉放大器，對於基準電壓產生電路之輸入端子輸入與交流信號V2成為逆相之交流信號。再者，基準電壓產生電路只要能輸出與電壓電流轉換電路之輸出電壓成為逆相之基準電壓，可採用其他之構成。
藉由以上構成，驅動電路100在交流電壓信號源1所輸出之交流信號V2之振幅為正時，基準電壓V21之振幅為負，輸出電壓V22之振幅為正。在此情形，對於負載4，有從電壓電流轉換電路2經負載4而朝向基準電壓產生電路3之電流流經。又，電壓電流轉換電路2在交流電壓信號源1所輸出之交流信號V2之振幅為負時，基準電壓V21之振幅為正，輸出電壓V22之振幅為負值。在此情形，對於負載4，有從基準電壓產生電路3經負載4而朝向電壓電流轉換電路2之電流流經。藉此，在負載4中，有與交流信號V2成比例之電流流動。
接著說明基準電壓產生電路3之構成。圖2係實施形態1之驅動電路100之構成之電路圖。在此例中，基準電壓產生電路3係由電阻R1(亦稱第1電阻)、電阻R2(亦稱第2電阻)、及差動放大器AMP所構成。在此例中，係在基準電壓產生電路3與交流電壓信號源1之間插入相位調整器6。再者，相位調整器6並非絕對必須之構成要素。
差動放大器AMP之非反轉輸入端子，係透過相位調整器6而連接於交流電壓信號源1之端子T2及電壓電流轉換電路2之正相輸入端子。差動放大器AMP之反轉輸入端子，係透過電阻R1而連接於交流電壓信號源1之端子T1及直流電源5之高電壓側端子。又，差動放大器AMP之反轉輸入端子，係透過電阻R2而連接於差動放大器AMP之輸出端子。
以下，以具體示例來說明驅動電路100的動作。交流電壓信號源1係接收VDD/2之電源供應，而輸出頻率f=50kHz、振幅A=1V的交流正弦波信號。此處，若VDD=2.4V，則交流信號V2係以1.2V±1.0V之間距而變動之交流正弦波信號。
以下分別將電阻R1及電阻R2之電阻值以R1及R2來表示。若R1=10kW，R2=9kW，則基準電壓V21能以以下之式(1)來表示。在之後的式中，t係表示時間。 式(1)此處，若使負載4之電阻值RT=2.5kW，使電壓電流轉換電路2之輸出電流I之振幅為800mA，則電壓電流轉換電路2之輸出電壓V22係由以下之式(2)所表示。 式(2)
圖3係實施形態1之驅動電路100之基準電壓V21與輸出電壓V22之關係圖。如圖3所示，基準電壓V21係於+0.3V～+2.1V之範圍內變動，輸出電壓V22係於+0.1V～+2.3V的範圍內變動。
圖4係實施形態1之驅動電路100之輸出電壓V22與基準電壓V21之電壓差之圖。由於輸出電壓V22與基準電壓V21係為逆相，因此，作為使電流流至負載4之驅動電壓、亦即輸出電壓V22與基準電壓V21的電壓差ΔV，可在-2.0V～+2.0之範圍內變動。因此，在驅動電路100中，可使施加至負載之電壓的兩振幅(在此例中為4.0Vp-p)，大至電源電壓(+2.4V)以上。
圖5係實施形態1之驅動電路100中流至負載之電流圖示。由於驅動電路100可增大施加至負載之電壓之振幅，因此，即使是低的電源電壓，亦能增大流至負載之電流(振幅800μA)。
舉一比較之例，以探討基準電壓為一定之情形(例如專利文獻2)。例如，使基準電壓為電源電壓(+2.4V)為1/2之+1.2V。圖6之示例圖，係基準電壓為一定之情形時電壓電流轉換電路之輸出電壓之示例。在此情形，若使施加至負載之電壓之振幅，成為與驅動電路100相同的2.0V，則以基準電壓Vref作為基準，必須使電壓電流轉換電路之輸出電壓Vout在-0.8V至+3.2V之範圍內變動(圖6之虛線)。然而，電壓電流轉換電路之輸出電壓Vout不可大於電源電壓(+2.4V)，且不可小於接地(0V)。因之，輸出電壓Vout乃如圖6之實線所示，為正弦波之頂部呈扁平之波形。
圖7係一定之基準電壓與電壓電流轉換電路之輸出電壓之間的電壓差Vd之圖。圖8係基準電壓為一定之情形時，流至負載之電流之圖。如上述，由於輸出電壓Vout係正弦波之頂部呈扁平之波形，如圖7所示，電壓差Vd亦是正弦波之頂部呈扁平之波形。因此，如圖8所示，流至負載(2.5kW)之電流亦是正弦波之頂部呈扁平之波形，電流振幅亦被侷限於480μA。
亦即，藉由本構成，係使基準電壓與電壓電流轉換電路之輸出電壓成為逆相，藉此，相較於基準電壓為一定之情形時，可流經更大的電流。
再者，一般所知者，有使2個放大器並列之BTL (Bridged Transless：無需橋接變壓式)連接方式。然而，相較於BTL連接只是單純的用來增大輸出，本構成方式，能在增大對負載之電流輸出的同時，使電壓電流轉換電路之輸出電壓振幅小於基準電壓為一定之情形時。亦即，本構成，可理解成與BTL連接為動作相異者。
實施形態2 以下說明實施形態2之驅動電路200。圖9係實施形態2之驅動電路200之構成之電路圖。驅動電路200的構成中，係將驅動電路100之基準電壓產生電路3置換成基準電壓產生電路31。驅動電路200之其他構成與驅動電路100相同，故省略其說明。
基準電壓產生電路31係由電阻R1(亦稱第1電阻)、電阻R2(亦稱第2電阻)及差動放大器AMP所構成。
差動放大器AMP之非反轉輸入端子，係連接於交流電壓信號源1之端子T1及直流電源5之高電壓側端子。差動放大器AMP之反轉輸入端子，係透過電阻R1，而連接於交流電壓信號源1之端子T2及電壓電流轉換電路2之正相輸入端子。又，差動放大器AMP之反轉輸入端子，係透過電阻R2而與差動放大器AMP之輸出端子連接。
以下以具體示例來說明驅動電路200的動作。與實施形態1相同的，基準電壓V21由式(1)表示，輸出電壓V22由式(2)表示。在驅動電路200中，採用與驅動電路100相同的方式(圖3)，使基準電壓V21與輸出電壓V22成為逆相，且為同樣變動方式。
亦即，可理解成，驅動電路200雖然在基準電壓產生電路之構成相異，但與驅動電路100相同的可將電流流至負載。
實施形態3 以下說明實施形態3之驅動電路300。圖10係實施形態3之驅動電路300之構成之電路圖。驅動電路300的構成中，係將驅動電路100之基準電壓產生電路3置換成基準電壓產生電路32。驅動電路300之其他構成與驅動電路100相同，故省略其說明。
基準電壓產生電路32係由差動放大器AMP所構成。
差動放大器AMP之非反轉輸入端子，係連接於交流電壓信號源1之端子T1及直流電源5之高電壓側端子。差動放大器AMP之反轉輸入端子，係連接於交流電壓信號源1之端子T2及電壓電流轉換電路2之正相輸入端子。
以下以具體示例來說明驅動電路300的動作。圖11係實施形態3之驅動電路300之基準電壓V21與輸出電壓V22之關係圖。如圖11所示，由基準電壓產生電路32所輸出的基準電壓V21，係因應於交流信號V2與直流電壓V1間的大小關係之變化，而令電壓於0V或+2.4V變化之矩形波。
相對於此，輸出電壓V22具有正弦波形。然而，當基準電壓V21為0V時，輸出電壓V22以基準電壓V21(0V)為基準，成為振幅2.0V之朝上的凸波形。另一方面，當基準電壓V21為+2.4V時，輸出電壓V22以基準電壓V21(+2.4V)為基準，成為振幅2.0V之朝下的凸波形。亦即，在基準電壓V21與輸出電壓V22間的電壓差ΔV，與驅動電路100的變化(圖4)相同。
以上，根據此構成，相較於驅動電路100，雖然基準電壓V21及輸出電壓V22的波形相異，但可使施加至負載4之電壓相同。因之，驅動電路300與驅動電路100相同的，可將電流供應至負載4。又，驅動電路300相較於驅動電路100，基準電壓產生電路之構成較為簡略。
實施形態4 以下說明實施形態4之驅動電路400。圖12係實施形態4之驅動電路400之構成之電路圖。驅動電路400的構成中，係將驅動電路100之基準電壓產生電路3置換成基準電壓產生電路33。驅動電路400之其他構成與驅動電路100相同，故省略其說明。
基準電壓產生電路33係由變頻器INV所構成。變頻器INV之輸入端子，與交流電壓信號源1之端子T2連接。變頻器INV之輸出端子與負載4連接。
以下以具體示例來說明驅動電路400的動作。從變頻器INV所輸出之基準電壓V21，在交流信號V2為正時係0V，在交流信號V2為負時係+2.4V。因此，在驅動電路400中之基準電壓V21，係與驅動電路300相同的波形(圖11)。其結果，在驅動電路400中之輸出電壓V22，亦與驅動電路300為相同的波形(圖11)。
以上，根據本構成，相較於驅動電路300，雖然基準電壓產生電路3的構成相異，但可使施加至負載4之電壓相同。因此，驅動電路400與驅動電路300相同的，可將電流供應至負載4。
實施形態5 以下說明實施形態5之電壓電流轉換電路。本實施形態所說明之電壓電流轉換電路21，係上述電壓電流轉換電路2之具體例。圖13，係實施形態5之電壓電流轉換電路21之構成之電路圖。
電壓電流轉換電路21包含Pch電晶體MP1～MP7、Nch電晶體MN～MN4、電阻R11、及電流源IREF。
在Pch電晶體MP1～MP5的源極，供應電源電壓VDD。在Pch電晶體MP1之汲極與接地之間，插入電流源IREF。Pch電晶體MP2之汲極，與Pch電晶體MP6之源極連接。Pch電晶體MP3之汲極，與Pch電晶體MP7的源極連接。Pch電晶體MP1～MP3之閘極及Pch電晶體MP1的汲極，彼此相互連接。
Pch電晶體MP6之汲極，與Nch電晶體MN1之汲極連接。Pch電晶體MP7之汲極，與Nch電晶體MN2之汲極連接。Pch電晶體MP6之汲極與Pch電晶體MP7之汲極之間，連接著電阻R11。在Pch電晶體MP6的閘極，施加直流電壓V1。Pch電晶體MP7的閘極，施加交流信號V2。Nch電晶體MN1的源極，與接地連接。Nch電晶體MN2的源極，與接地連接。
Pch電晶體MP4的汲極，與Nch電晶體MN3的汲極連接。Nch電晶體MN3的源極與接地連接。Pch電晶體MP5的汲極，與Nch電晶體MN4的汲極連接。Nch電晶體MN4的源極與接地連接。Pch電晶體MP4的汲極、Pch電晶體MP4及MP5的閘極，彼此相互連接。
Nch電晶體MN1的閘極、Nch電晶體MN1的汲極、及Nch電晶體MN4的閘極，彼此相互連接。Nch電晶體MN2的閘極、Nch電晶體MN2的汲極、及Nch電晶體MN3的閘極，彼此相互連接。
在Pch電晶體MP5的汲極與Nch電晶體MN4的汲極之間的節點，連接著輸出端子TOUT。係從輸出端子TOUT進行輸出電壓V22之輸出。
Nch電晶體MN1與Nch電晶體MN2，係相同尺寸之電晶體。Nch電晶體MN3與Nch電晶體MN4，係相同尺寸之電晶體。又，將Nch電晶體MN1及MN2之尺寸S1，與Nch電晶體MN3及MN4之尺寸S2的尺寸比(S2/S1)設為M(M為正實數)。
此時，電壓電流轉換電路21之輸出電流I係以下式(3)來表示。 式(3)
以上方式，可具體構成電壓電流轉換電路，以輸出與電阻R11之電阻值、直流電壓V1、交流信號V2、及電晶體之尺寸比相對應之電流。
實施形態6 以下說明實施形態6之電壓電流轉換電路。本實施形態所說明之電壓電流轉換電路22，係上述電壓電流轉換電路2之具體例。圖14，係實施形態6之電壓電流轉換電路22之構成之電路圖。
電壓電流轉換電路22包含電阻221～225及差動放大器226。在電阻221的一端施加交流信號V2，另一端則與差動放大器226的反轉輸入端子連接。又，在差動放大器226的反轉輸入端子與差動放大器226的輸出端子之間，連接著電阻222。在差動放大器226的輸出端子與電壓電流轉換電路22的輸出端子TOUT之間，連接著電阻223。在電阻224的一端，施加直流電壓V1，另一端則與差動放大器226的非反轉輸入端子及電阻225的一端連接。電阻225的另一端，連接於電壓電流轉換電路22之輸出端子TOUT。從輸出端子TOUT進行輸出電壓V22之輸出。
此處，將電阻221及電阻224的電阻值設為Rs。將電阻222及電阻225的電阻值設為Rf。將電阻223的電阻值設為R0。此時，電壓電流轉換電路22的輸出電流I ，係以以下之式(4)來表示。 式(4)
以上，可具體構成電壓電流轉換電路，以輸出與電阻221～225之電阻值、直流電壓V1、及交流信號V2相對應之電流。
實施形態7 以下說明實施形態7之電壓電流轉換電路。本實施形態所說明之電壓電流轉換電路23，係上述電壓電流轉換電路2之具體例。圖15，係實施形態7之電壓電流轉換電路23之構成之電路圖。
電壓電流轉換電路23係電壓電流轉換電路22的變形例。相對於在電壓電流轉換電路22中係將交流信號V2施加至電阻221，在電壓電流轉換電路23中則是將直流電壓V1施加至電阻221。相對於在電壓電流轉換電路22中係將直流電壓V1施加至電阻224，在電壓電流轉換電路23中則是將交流信號V2施加至電阻224。電壓電流轉換電路23之其他構成，與電壓電流轉換電路22相同，故省略其說明。
此時，電壓電流轉換電路22之輸出電流I，係由下述之式(5)來表示。 (式5)
以上，可具體構成電壓電流轉換電路，以輸出與電阻221～225的電阻值、直流電壓V1、及交流信號V2相對應之電流。
實施形態8 以下說明實施形態8之電壓電流轉換電路。本實施形態所說明之電壓電流轉換電路24，係上述電壓電流轉換電路2之具體例。圖16，係實施形態8之電壓電流轉換電路24之構成之電路圖。
電壓電流轉換電路24之構成，係在電壓電流轉換電路22追加差動放大器241。在電阻224的一端施加直流電壓V1，另一端則連接於差動放大器226之非反轉輸入端子及電阻225的一端。電阻225的另一端，連接於差動放大器241之輸出端子及反轉輸入端子。差動放大器241的非反轉輸入端子，與電壓電流轉換電路22的輸出端子TOUT連接。從輸出端子TOUT進行輸出電壓V22之輸出。電壓電流轉換電路24之其他構成，與電壓電流轉換電路22相同，故省略其說明。
此時，電壓電流轉換電路24之輸出電流I，係以上述之式(4)來表示。以上，可具體構成電壓電流轉換電路，以輸出與電阻221～225的電阻值、直流電壓V1、及交流信號V2相對應之電流。
實施形態9 以下說明實施形態9之電壓電流轉換電路。本實施形態所說明之電壓電流轉換電路25，係上述電壓電流轉換電路2之具體例。圖17，係實施形態9之電壓電流轉換電路25之構成之電路圖。
電壓電流轉換電路25係電壓電流轉換電路24的變形例。相對於在電壓電流轉換電路24中係將交流信號V2施加至電阻221，在電壓電流轉換電路25中則是將直流電壓V1施加至電阻221。相對於在電壓電流轉換電路24中係將直流電壓V1施加至電阻224，在電壓電流轉換電路25中則是將交流信號V2施加至電阻224。電壓電流轉換電路25之其他構成，與電壓電流轉換電路24相同，故省略其說明。
此時，電壓電流轉換電路25之輸出電流I，係由上述之式(5)來表示。以上，可具體構成電壓電流轉換電路，以輸出與電阻221～225的電阻值、直流電壓V1、及交流信號V2相對應之電流。
實施形態10 以下說明實施形態10之電壓電流轉換電路。本實施形態所說明之電壓電流轉換電路26，係上述電壓電流轉換電路2之具體例。圖18，係實施形態10之電壓電流轉換電路26之構成之電路圖。
電壓電流轉換電路26具有Pch電晶體MP10、Nch電晶體MN10、電阻R21及電阻R22、差動放大器261及262。
在電阻R21的一端施加電源電壓VDD，在另一端則與Pch電晶體MP10的源極連接。Pch電晶體MP10的汲極，與Nch電晶體MN10的汲極連接。電阻R22的一端與接地連接，另一端則與Nch電晶體MN10的源極連接。在Pch電晶體MP10之汲極與Nch電晶體MN10的汲極間的節點，與輸出端子TOUT連接。係從輸出端子TOUT進行輸出電壓V22之輸出。
在差動放大器261之非反轉輸入端子施加交流信號V2。差動放大器261之反轉輸入端子，與Pch電晶體MP10之源極連接。差動放大器261之輸出端子，與Pch電晶體MP10之閘極連接。差動放大器261之非反轉輸入端子，相當於電壓電流轉換電路26之正相輸入端子。
在差動放大器262之非反轉輸入端子施加直流電壓V1。差動放大器262之反轉輸入端子，與Nch電晶體MN10之源極連接。差動放大器262之輸出端子，與Nch電晶體MN10之閘極連接。差動放大器262之非反轉輸入端子，相當於電壓電流轉換電路26之逆相輸入端子。
實施形態11 以下說明實施形態11之相位調整器。本實施形態所說明之相位調整器，係上述相位調整器6之變形例。
以下說明相位調整器之第1變形例、即相位調整器61。圖19，係實施形態11之驅動電路501之構成之電路圖。驅動電路501的構成中，係在圖9所示之驅動電路200追加了相位調整器61。
相位調整器61具有電阻R61及電容C1，構成為被動型之低通濾波器。電阻R61係被插入交流電壓信號源1之端子T2及電壓電流轉換電路2之正相輸入端子、與基準電壓產生電路31之電阻R1之間。電容C1之一端，連接於位在電阻R61與基準電壓產生電路31之電阻R1之間的節點。電容C1的另一端，則與基準電壓產生電路31之差動放大器AMP之非反轉輸入端子連接。
由於相位調整器61係低通濾波器，依照本構成，可將基準電壓V21之相位朝著延遲之方向調整。
以下說明相位調整器之第2變形例、即相位調整器62。圖20，係實施形態11之驅動電路502之構成之電路圖。相位調整器62具有電阻R62及電容C2，構成為被動型之低通濾波器。電容C2係被插入於交流電壓信號源1之端子T2及電壓電流轉換電路2之正相輸入端子、與基準電壓產生電路31之電阻R1之間。電阻R62的一端，連接於位在電容C2與基準電壓產生電路3之電阻R1之間的節點。電容C2的另一端，連接於基準電壓產生電路31之差動放大器AMP之非反轉輸入端子。
由於相位調整器62係高通濾波器，依據本構成，可將基準電壓V21的相位朝前移之方向調整。
以下說明相位調整器之第3變形例、即相位調整器63。圖21，係實施形態11之相位調整器之一例、即相位調整器63之構成之電路圖。相位調整器63包含差動放大器630、電阻631及632、電容633及634，構成為主動型之低通濾波器。
在電阻631的一端施加交流信號V2。電阻631的另一端，連接於電阻632之一端與電容633的一端。電阻632的另一端，連接於差動放大器630之非反轉輸入端子與電容634的一端。電容633的另一端，與差動放大器630的輸出端子連接。在電容634的另一端施加直流電壓V1。差動放大器630之反轉輸入端子，與差動放大器630的輸出端子連接。又，差動放大器630之輸出端子，與端子T3連接。端子T3與基準電壓產生電路連接。
由於相位調整器63係低通濾波器，依據本構成，可將基準電壓V21之位置朝延遲之方向調整。
以下說明相位調整器之第4變形例、即相位調整器64。圖22，係實施形態11之相位調整器之一例、即相位調整器64之構成之電路圖。相位調整器64的構成中，係在相位調整器64追加了電阻641及642。電阻641的一端與差動放大器630之反轉輸入端子連接，另一端則施加直流電壓V1。電阻642被插入差動放大器630之反轉輸入端子與差動放大器630之輸出端子之間。相位調整器64之其他構成與相位調整器63相同，故省略其說明。
由於相位調整器64係低通濾波器，依據本構成，可將基準電壓V21之位置朝延遲之方向調整。
以下說明相位調整器之第5變形例、即相位調整器65。圖23，係實施形態11之相位調整器之一例、即相位調整器65之構成之電路圖。相位調整器65係構成為主動型之高通濾波器。相位調整器65的構成中，係在上述之相位調整器63中置換電阻631與電容633，且置換電阻632與電容634。
由於相位調整器65係高通濾波器，依據本構成，可將基準電壓V21的相位朝前移之方向調整。
以下說明相位調整器之第6變形例、即相位調整器66。圖24，係實施形態11之相位調整器之一例、即相位調整器66之構成之電路圖。相位調整器66的構成中，係在相位調整器65追加了電阻641及642。電阻641及642之其他構成與相位調整器64相同，故省略其說明。
由於相位調整器66係高通濾波器，依據本構成，可將基準電壓V21的相位朝前移之方向調整。
以下說明相位調整器之第7變形例、即相位調整器67。圖25，係實施形態11之驅動電路507之構成之電路圖。驅動電路507之構成中，係將驅動電路100之相位調整器6置換成相位調整器67。相位調整器67包含差動放大器670、電阻671～673、及電容674，構成為全通濾波器。
在電阻671的一端施加交流信號V2，另一端則與差動放大器670之反轉輸入端子連接。在電阻672的一端施加交流信號V2，另一端則與差動放大器670之非反轉輸入端子連接。電阻673被插入差動放大器670之反轉輸入端子與差動放大器670之輸出端子之間。又，差動放大器670之輸出端子，與基準電壓產生電路3之差動放大器AMP之非反轉輸入端子連接。在電容674的一端施加直流電壓V1，另一端則與差動放大器670之非反轉輸入端子連接。再者，差動放大器670係以插入電源電壓VDD與接地之間之方式，來接收電源供應。
以上，藉由本構成，可將基準電壓V21之相位朝著延遲之方向調整。又，上述之相位調整器61～66係RC濾波器，因此，一旦調整基準電壓V21的相位，會造成電壓振幅的變化。相對於此，由於相位調整器67係全通濾波器，故可在不改變電壓振幅的情況下調整基準電壓V21的相位。
以下說明相位調整器之第8變形例、即相位調整器68。圖26，係實施形態11之驅動電路508之構成之電路圖。驅動電路508的構成中，係將驅動電路100之相位調整器6置換成相位調整器68。相位調整器68的構成中，係置換相位調整器67之電阻672與電容674。相位調整器68之其他構成，與相位調整器67相同，故省略其說明。
以上，根據本構成，可將基準電壓V21之相位朝著前移之方向調整。又，上述之相位調整器61～66係RC濾波器，因此，一旦調整基準電壓V21的相位，會造成電壓振幅的變化。相對於此，由於相位調整器68係全通濾波器，故可在不改變電壓振幅的情況下調整基準電壓V21的相位。
以下說明相位調整器之第9變形例、即相位調整器69。圖27，係實施形態11之驅動電路509之構成之電路圖。驅動電路509的構成中，係在驅動電路200追加了相位調整器69。相位調整器69，具有從屬連接之n(n為1以上之整數)個緩衝器 B_1～B_n。
緩衝器 B_1～B_n，係以差動放大器691所構成。差動放大器691之反轉輸入端子，與差動放大器691之輸出端子連接。
對於構成第1段緩衝器 B_1之差動放大器691之非反轉輸入端子，施加交流信號V2。之後，構成第k(k為2≦k≦n-1之整數)段之緩衝器 B_k之差動放大器691之非反轉輸入端子，係與構成第k-1段緩衝器 B_k-1之差動放大器691之輸出端子連接。構成第n段緩衝器 B_n之差動放大器691之輸出端子，與基準電壓產生電路3之反轉輸入端子連接。再者，構成緩衝器 B_1～B_n之差動放大器691，係以插入電源電壓VDD與接地之間之方式來接收電源供應。
相位調整器69係藉由多段之緩衝器，而能使通過之交流電壓延遲。以上，藉由本構成，可將基準電壓V21之相位朝延遲之方向調整。
以下說明相位調整器之第10變形例、即相位調整器70。圖28，係實施形態11之驅動電路510之構成之電路圖。驅動電路510的構成中，係在驅動電路200追加了相位調整器70。相位調整器70的構成，係變更了相位調整器69之連接位置。
構成第n段緩衝器 B_n之差動放大器691之輸出端子，與電壓電流轉換電路2的正相輸入端子連接。相位調整器70之其他構成，與相位調整器69相同，故省略其說明。
相位調整器70係藉由多段之緩衝器，而能使通過之交流電壓延遲。以上，藉由本構成，可將基準電壓V21之相位朝前移之方向調整。
實施形態12 以下說明實施形態12之驅動電路600。圖29係實施形態12之驅動電路600之電路圖。驅動電路600的構成中，係使交流電壓信號源具有相位調整功能，以取代相位調整器。具體而言，驅動電路600係從驅動電路100中去除相位調整器6，並將交流電壓信號源1置換成交流電壓信號源10。
交流電壓信號源10係朝電壓電流轉換電路2輸出交流信號V2(亦稱第1交流信號)，朝基準電壓產生電路3輸出交流信號V11(亦稱第2交流信號)。交流電壓信號源10包含控制電路11、數位類比轉換器(DAC)12及13、低通濾波器(LPF)14及15。
控制電路11朝著DAC12及13輸出用以控制其等之動作之數位信號。DAC12及13係以將輸入之數位信號轉換成類比信號之方式而輸出交流電壓。從DAC12所輸出之交流電壓，藉LPF14去除高頻成分，作為交流信號V12而輸出。從DAC13所輸出之交流電壓，藉LPF15去除高頻成分，作為交流信號V11而輸出。
例如，控制電路11可控制成，使得加至DAC13之數位信號，延遲於加至DAC12之數位信號，藉此而使交流信號V11的相位遲於交流信號V12。又，控制電路11可控制成，使得加至DAC13之數位信號，早於加至DAC12之數位信號，藉此而使交流信號V11的相位早於交流信號V12 .
再者，交流電壓信號源10可適用在驅動電路100以外之其他實施形態之驅動電路。
實施形態13 以下說明實施形態13之驅動電路700。圖30，係實施形態13之驅動電路700之構成之電路圖。驅動電路700的構成中，係將驅動電路100中之基準電壓產生電路3之電阻R1及R2，各置換成可變電阻VR1及VR2，且追加了控制電路7。控制電路7係以例如數位電路而構成，可控制可變電阻VR1及VR2的電阻值。驅動電路700的其他構成，與驅動電路100相同，故省略其說明。
以下，將電阻VR1及電阻VR2的電阻值各命名為R3及R4。在此情形，係改寫式(1)而將基準電壓以下述之式(6)來表示。 式(6)
在驅動電路700中，如式(6)所示，能以控制可變電阻VR1及可變電阻VR2之電阻值的方式，來控制基準電壓V21的振幅。藉由基準電壓V21的振幅控制，同樣的，亦可控制輸出電壓V22的振幅。
以上，藉由本構成，作為連接負載4之後的初期設定，可藉由適當的控制基準電壓V21及輸出電壓V22的振幅，而能對負載4供應振幅符合所需之電流。
實施形態14 以下說明實施形態14之驅動電路800。圖31，係實施形態14之驅動電路800之構成之電路圖。驅動電路700的構成中，係在驅動電路100追加了控制電路8。控制電路8可控制基準電壓產生電路3之相位調整器6之相位調整量。控制電路8可監視例如輸出電壓V22，然後根據監視結果，將用以指示相位調整量之控制信號輸出至相位調整器6。
以上，根據本構成，作為連接負載4之後的初期設定，可藉由適當的控制相位調整器6之相位調整量，而將基準電壓V21與輸出電壓V22控制成逆相。
實施形態15 以下說明實施形態15之驅動電路900。圖32，係實施形態15之驅動電路900之構成之電路圖。驅動電路900係驅動電路700之變形例，其構成中係將控制電路7置換成控制電路9。控制電路9不僅是控制可變電阻VR1及VR2之電阻值，與控制電路8相同的，係一併進行相位調整器6之相位調整量之控制。
以上，藉由本構成，作為連接負載4之後的初期設定，可藉由適當的控制基準電壓V21及輸出電壓V22的振幅，而能對負載4供應振幅符合所需之電流。 且，根據本構成，作為連接負載4之後的初期設定，可藉由適當的控制相位調整器6之相位調整量，而將基準電壓V21與輸出電壓V22控制成逆相。
再者，本發明並不侷限於上述實施形態，在不脫離其要旨的範圍內，可適當的變更。例如，上述之相位調整器61、62、69、及70，可適用於驅動電路200以外之上述實施形態之驅動電路。上述之相位調整器67及68，可適用於驅動電路100以外之上述實施形態之驅動電路。
上述實施形態12及14之驅動電路，係以驅動電路100的變形例來說明，但無庸贅言的，亦能以驅動電路100以外之上述實施形態之驅動電路之變形例來構成。上述實施形態13及15之驅動電路，係以驅動電路100之變形例來說明，但無庸贅言的，亦能以實施形態之驅動電路200之變形例來構成。
負載4可使用於測定人體阻抗時之人體狀態或顯示面板等各種需要交流電流者。
以上，係根據實施形態而具體說明本發明者之發明，但本發明並不侷限於上述之實施形態，在不脫離其要旨之範圍內，當然可進行各種變更。
1、10‧‧‧交流電壓信號源
2、21~26‧‧‧電壓電流轉換電路
3、31~33‧‧‧基準電壓產生電路
4‧‧‧負荷
5‧‧‧直流電源
6、61~70‧‧‧相位調整器
7~9、11‧‧‧控制電路
100、200、300、400、501、502、507、510、600、700、800、900‧‧‧驅動電路
221~225、631、632、641、642、671~673‧‧‧電阻
226、241、261、262、591、630、670、691‧‧‧差動放大器
633、634、674‧‧‧電容
AMP‧‧‧差動放大器
B＿1~B＿n‧‧‧緩衝器
C1、C2‧‧‧電容
I‧‧‧輸出電流
INV‧‧‧變頻器
IREF‧‧‧電流源
MN1~MN4、MN10 Nch‧‧‧電晶體
MP1~MP7、MP10 Pch‧‧‧電晶體
R1、R2、R11、R21、R22、R61、R62‧‧‧電阻
T1~T3‧‧‧端子
TOUT‧‧‧輸出端子
V1‧‧‧直流電壓
V2‧‧‧交流信號
V21‧‧‧基準電壓
V22‧‧‧輸出電壓
Vd‧‧‧電壓差
VDD‧‧‧電源電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
VR1、VR2‧‧‧可變電阻
Vref‧‧‧基準電壓
圖1係實施形態1之驅動電路之構成之電路方塊圖。 圖2係實施形態1之驅動電路之構成之電路圖。 圖3係實施形態1之驅動電路100之基準電壓與輸出電壓之關係圖。 圖4係實施形態1之驅動電路之輸出電壓與基準電壓之電壓差之圖。 圖5係實施形態1之驅動電路中流向負載之電流之圖。 圖6係基準電壓為一定之情形時，電壓電流轉換電路之輸出電壓之示例圖。 圖7係一定之基準電壓與電壓電流轉換電路之輸出電壓之間之電壓差之圖。 圖8係基準電壓為一定之情形時流至負載之電流之圖。 圖9係實施形態2之驅動電路之構成之電路圖。 圖10係實施形態3之驅動電路之構成之電路圖。 圖11係實施形態3之驅動電路之基準電壓與輸出電壓之關係圖。 圖12係實施形態4之驅動電路之構成之電路圖。 圖13係實施形態5之電壓電流轉換電路之構成之電路圖。 圖14係實施形態6之電壓電流轉換電路之構成之電路圖。 圖15係實施形態7之電壓電流轉換電路之構成之電路圖。 圖16係實施形態8之電壓電流轉換電路之構成之電路圖。 圖17係實施形態9之電壓電流轉換電路之構成之電路圖。 圖18係實施形態10之電壓電流轉換電路之構成之電路圖。 圖19係實施形態11之驅動電路之構成之電路圖。 圖20係實施形態11之驅動電路之構成之電路圖。 圖21係實施形態11之相位調整器之構成之電路圖。 圖22係實施形態11之相位調整器之構成之電路圖。 圖23係實施形態11之相位調整器之構成之電路圖。 圖24係實施形態11之相位調整器之構成之電路圖。 圖25係實施形態11之驅動電路之構成之電路圖。 圖26係實施形態11之驅動電路之構成之電路圖。 圖27係實施形態11之驅動電路之構成之電路圖。 圖28係實施形態11之驅動電路之構成之電路圖。 圖29係實施形態12之驅動電路之構成之電路圖。 圖30係實施形態13之驅動電路之構成之電路圖。 圖31係實施形態14之驅動電路之構成之電路圖。 圖32係實施形態15之驅動電路之構成之電路圖。

Claims (12)

  1. 一種驅動電路，包含：信號源，用以輸出交流信號；電壓產生電路，其具備能因應於該交流信號產生第1交流電壓之第1差動放大器，係將該第1交流電壓輸出至外部負載的一端；及電壓電流轉換電路，與該外部負載的另一端連接，係因應於該交流信號，將與該第1交流電壓成逆相之交流電流供應至該外部負載；且該電壓產生電路包含：第1電阻，在其一端施加該既定電壓，另一端則與該第1差動放大器之反轉輸入端子連接；及第2電阻，其一端與該第1差動放大器之該反轉輸入端子連接，另一端則與該第1差動放大器之輸出端子連接；對該第1差動放大器之非反轉輸入端子輸入該交流信號；從該第1差動放大器之該輸出端子輸出該第1交流電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該交流信號，係以既定電壓作為基準依一定振幅變動的正電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項之驅動電路，其中，該電壓產生電路包含：第2差動放大器，且該第2差動放大器之輸出端子，不與該第2差動放大器之輸入端子連接。
  4. 如申請專利範圍第3項之驅動電路，其中，該第1電阻及該第2電阻中之一方或雙方為可變電阻；更具備控制電路，以控制該第1電阻及該第2電阻中之一方或雙方之電阻值。
  5. 如申請專利範圍第4項之驅動電路，其中，更具備相位調整器，其係被插入該信號源與該電壓電流轉換電路之間，或是該信號源與該電壓產生電路之間，以調整該交流信號的相位；該控制電路，係控制在該相位調整器之該交流信號的相位調整量。
  6. 如申請專利範圍第2項之驅動電路，其中，該電壓產生電路包含：第1電阻，對其一端施加該交流信號，其另一端則與該差動放大器之反轉輸入端子連接；第2電阻，其一端與該差動放大器之該反轉輸入端子連接，其另一端則與該差動放大器之輸出端子連接；對該差動放大器之非反轉輸入端子輸入該既定電壓；從該差動放大器之該輸出端子輸出該第1交流電壓。
  7. 如申請專利範圍第6項之驅動電路，其中，該第1電阻及該第2電阻中之一方或雙方為可變電阻；更具備控制電路，以控制該第1電阻及該第2電阻中之一方或雙方之電阻值。
  8. 如申請專利範圍第7項之驅動電路，其中，更具備相位調整器，其係被插入該信號源與該電壓電流轉換電路之間，或是該信號源與該電壓產生電路之間，以調整該交流信號的相位；該控制電路，係控制在該相位調整器之該交流信號的相位調整量。
  9. 如申請專利範圍第2項之驅動電路，其中，對該差動放大器之非反轉輸入端子輸入該既定電壓；對該差動放大器之反轉輸入端子輸入該交流信號；從該差動放大器之輸出端子輸出該第1交流電壓。
  10. 如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中，更具備相位調整器，其係被插入該信號源與該電壓電流轉換電路之間，或是該信號源與該電壓產生電路之間，以調整該交流信號的相位。
  11. 如申請專利範圍第10項之驅動電路，其中，更具備控制電路，以控制在該相位調整器之該交流信號的相位調整量。
  12. 如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中，該信號源，係將第1交流信號作為該交流信號而輸出至該電壓電流轉換電路，並將第2交流信號作為該交流信號而輸出至該電壓產生電路；且，係以可調整該第1交流信號及該第2交流信號中之一方或雙方之相位的方式而構成。
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