JPH011014A

JPH011014A - 電圧−電流変換回路

Info

Publication number: JPH011014A
Application number: JP62-155457A
Authority: JP
Inventors: 邦夫関
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1989-01-05

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〕本発明は電圧−電流変換回路に関し、特にモータ駆動回
路に適用して有効な回路技術に関する。

〔従来の技術〕

「アナログ回路の実用設計」　（昭和５６年３月３０日
初版発行、発行所ＣＱ出版社、ｐ５６）Ｋは、演算増幅
器を用いた電圧−電流変換回路の一例が記載されている
。

その概要は、入力電圧に対応した出力電流を得る第１の
演算増幅器と、上記出力電流を負荷に供給するとともに
出力電流の変化を検出する電流検出抵抗と、上記出力電
流の変化を上記第１の演算増幅器に帰還する第２の演算
増幅器とによって構成され、上記負荷回路を定電流駆動
するものである。

しかし、上記回路構成では出力電流が一極性であるため
、例えばモータ等を正逆回転に制御することはできない
。

そこで本発明者は、電圧−電流変換回路ｔｔＢＴＬ　（
Ｂａｌａｎｓｄ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｌｅｓｓ）
接続し、出力電流の極性切り換えを行うとともに、回路
構成を簡略化することを検討した。

以下は、公知とされた技術ではないが、本発明者によっ
て検討された技術であり、その概要は下記のとおりであ
る。

すなわち、２個の演算増幅器の各反転入力端子に入力電
圧を共通に供給し、各非反転入力端子を基準電圧に設定
して第１および第２の反転増幅器を構成する。更に、上
記第１および第２の反転増幅器の出力端子間に、ｄ光検
出抵抗を介して負荷回路を接続する。そして負荷回路を
流わる電流、換言すれば出力電流の電流量を電流検出抵
抗によって検出し、上記第２の反転増幅器の反転入力端
子に帰還するものである。

上記回路構成によれば、出力′Ｉｌｔ流の極性が入力電
圧の極性変化に対応するので、負荷回路を双方向に駆動
することができろ。更に、電流検出抵抗、帰還回路によ
って定電流制御が行わねるので、負荷の定電流駆動が行
われろとともに、出力電流の検出および帰還に演算増幅
器を使用しないので回路構成が簡略化されろ、という利
点がある。

しかし、本発明者の検討によれば、下記の如き改善の余
地が残されていることが判明した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、負荷回路のインピーダンスに対し、上記第１
および第２の反転増幅器の利得を最適設計にしないと、
いわゆる片クリップと呼ばれろ現象が発生する。この現
象の発生を防止するには、各非反転入力信号に供給され
ている基準電圧を７０−ティングにする必要がある。

そこで本発明者は、第１および第２の反転増幅器の帰還
回路を工夫することにより、上記問題点を解決し得るの
ではないかと考え、本発明を提案するに至った。

本発明の目的は、ＢＴＬ接続された簡単な回路構成の電
圧−電流変換回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、モータの定電流駆動に好適な電圧
−電流変換回路を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書および添付図面から明らかになるであろう。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、第１の反転増幅器（１）に制御電圧を供給し
、その位相反転された出力電圧を第２の反転増幅器（２
）に供給する。更に上記第１および第２の反転増幅器（
１１（２）の各出力端子間に、電流検出抵抗（Ｒｓ）を
介して負荷回路を接続する。そして電流検出抵抗によっ
て得られた出力電流の変化分を、上記第１の反転増幅器
（１）の基準電圧に重畳するように帰還するものである
。

〔作用〕

上記した手段によれば、第１の反転増幅器（１）の出力
′電圧は、制御電圧の位相変化に対し逆位相になり、第
２の反転増幅器（２）の出力電圧は同位相になるので、
制御電圧の位相変化に対応して出力電流の方向を切り換
えることができ、負荷回路を双方向に駆動することがで
きろ。更に、出力電流の変化分によって第１の反転増幅
器（１）の利得が制御され、その出力電圧が第２の反転
増幅器（２）に供給されるので、第１および第２の反転
増幅器（１１（２１の利得差による片クリップ発生等の
不都合がなく、負荷回路の定電流駆動が０Ｔ能になる。

また、帰還回路は抵抗によって構成し得るので、回路構
成を簡略化することができ、半導体集積回路（以下にお
いてＩＣという）化が容易になり、しかもチップ面積を
低減して集積度を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、第１図を参照して本発明を適用した電圧−電流変
換回路の一実施例を説明する。なお、図面はモータ駆動
回路への応用例を示す回路図であり、特に図示していな
いがＩＣ化されているものとする。

第１の反転増幅器１０反転入力端子には、入力抵抗Ｒ３
を介して制御電圧■。ｔｌが供給され、非反転入力端子
は抵抗Ｒ８を介して基準電圧Ｖｒｅｆに設定されている
。なお、抵抗Ｒｔは帰還抵抗であり、上記反転増幅器１
の利得ＡＶは、Ａｖ＝−Ｒ。

／　Ｒ＋　（Ｖｃｔｌ−Ｖｒｅｆ）で決定されるが、本
実施例では説明の便宜のため利得１に設定されているも
のとする。反転増幅器１の出力電圧■。１は、Ｖｃｔｌ
＞Ｖｒｅｆのときローレベルになり、Ｖｃｔｌ＜Ｖｒｅ
ｆのときハイレベルになる。

上記出力電圧Ｖ。Ｉは、抵抗Ｒ８を介して第２の反転増
幅器２に供給される。なお、Ｒ６は帰還抵抗であり、第
２の反転増幅器２の利得ＡＶは、Ａｖ＝−Ｒｓ／Ｒａ（
Ｖａ＋　　Ｖｒｅｆ）で決定されるが１１本実施例では
上記同様に利得１に設定されているものとする。

反転増幅器２の出力電圧ｖ０．は、上記出力電圧Ｖ、、
に対し位相反転したものになり、上記制御電圧Ｖ。ｔｌ
　に対しては同位相でレベル変化する。

従って、制御電圧Ｖ。ｔｉ　と基準電圧ＶｒｅｆとがＶ
ｃｔｌ　＞　Ｖｒｅｆの場合は、出力電圧Ｖ０１がロー
レベル、出力′電圧■。、がハイレベルになる。セして
モータコイルＲ１（負荷回路に相当する）、電流検出抵
抗Ｒ８Ｋ図示の方向で出力′直流Ｉ。、換言すれば駆動
゛直流が流れる。

一方、Ｖｃｔｌ　＜　Ｖｒｅｆ　の場合は、出力電圧Ｖ
。ｌがハイレベル、出力電圧Ｖ。、がローレベルに変化
して、出力電流Ｉ０の極性が逆極性に変化する。

出力電流Ｉｏが電流検出抵抗Ｒ，を流れる′と、抵抗Ｒ
，の両端にＩ。−Ｒｓで決定される電圧降下Ｖｓが発生
し、帰還抵抗Ｒ４を介ｌ−で反転増幅器１の非反転入力
端子に伝達される。そして反転増幅器１の基準電圧がＶ
ｒｃｆ＋Ｖｓ　　で決定される′区圧ｖ１になり、上記
片クリップの解消がなされるのであるが、その証明は数
式を用いて行うものとする。

先ず、反転増幅器１について述べると、反転入力端子の
電圧レベルも電圧Ｖ、に近づくので、電流Ｉ０が矢印の
方向に流れている場合、電圧ｖ８は、ｖｓ　”　Ｖ　ｏｌ　＋　Ｉ。・Ｒ８・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・　（２）また、反転増幅器
１の非反転入力端子については、上記（２Ｈ３）式より一方、反転増幅器２０反転入力端子についてみると、ここでＲｓ　”　Ｒａ　　　　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
　（６）と丁１ば、出力電圧Ｖ。、はＶｏｗ　＝　２　Ｖｒｅｆ　　Ｖｏ＋　　　　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（７）更
に出力電流工。を求めると上記（７）（８）式より上記（１１（４）（９１式においてＲ，＝Ｒ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・　０ＩＲ，＝　Ｒ４
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・　ａυとすると、上記（１）’　（４）’　（９）’から出力電圧■。、
を求める。

更に、また、上記（７）０３式より、出力電圧ｖ０．を求める
と、上記（１３（１４）式に示すように出力電圧Ｖ０．
　、　Ｖ。、が求められるのであるが、両式を比較する
と電圧レベルは同一の要素で決定されることが理解でき
る。

従って、出力電圧Ｖ。ｌ　＋　ｖｏ、は同時クリップす
ることになる。

上記実施例に示した電圧−電流変換回路は、下記の如き
効果な奏する。

（１）　　制御電圧が供給される第１の反転増幅器と、
上記第１の反転増幅器の出力電圧が供給される第２の反
転増幅器と、上記第１および第２の反転増幅器の各出力
端子に接続された負荷回路に流れる出力電流を検出して
上記第１の演算増幅器の利得を制御する電流検出抵抗な
らびに帰還回路を設け、上記第１および第２の演算増幅
器の出力電圧を同一条件で制御することにより、出力電
圧の片クリップを低減する、という効果が得られる。

（２）上記（１）により、負荷回路のインピーダンスに
変動があっても安定した定電流駆動が行われろ、という
効果が得られる。

（３）上記（１）により、制御電圧の位相変化に対応し
て出力電流の位相が変化するので、負荷回路の双方向駆
動を行い得る、という効果が得られる。

（４）出力電流の変化分を第１の反転増幅器に帰還する
帰還回路が−の抵抗により構成されているので、回路構
成が簡略化される、という効果が得られる。

（５）上記（３）により、電圧−電流変換回路のＩＣ化
が容易になる。

（６）上記（３）（４）により、ＩＣ化に際しチップ面
積を低減することができ、集積度を向上させることがで
き、集積度を向上させろことができる。

以上に、本発明者によってなされた発明を実施例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。

例えば、第１および第２の演算増幅器の利得は１に限定
されず、任意に設定してよい。また、抵抗Ｒ１は削除可
能である。更に、電流検出抵抗はＩＣ内に形成してもよ
いが、出力電流が大電流の場合はＩＣ外に設けてもよい
。

以上の説明では、王として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるモータ駆動回路に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、コンパクトディスク（ＣＤ）の光学系フォ
ーカス調整コイルの駆動に利用し得る。更に、モータ駆
動として利用する場合は、２相ブラシレスモ一タ駆動回
路、ｖＣＭ（ボイスコイルモータ）の駆動回路に利用す
ることができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得らねる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、制′ｎ電圧が供給されるｍｌの反転増幅器の
出力端子と、上記第１の反転増幅器の出力電圧が供給さ
れる第２の反転増幅器の出力端子との間に、負荷回路と
この負荷回路を流ねる電流の変化分を検出する電流検出
抵抗を設け、更に上記電流変化分を上記第１の反転増幅
器に帰還して利得制御を行うように構成したので、負荷
回路のインピーダンスに適応して上記負荷回路を定電流
駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した゛ば圧−電流変換回路の一実
施例を示す回路図である。１．２・・・反転増幅器、Ｒ１−Ｒ７・・・抵抗、Ｒ８
・・・電流検出抵抗、Ｒ１・・・負荷回路、Ｖｒｅｆ・
・・基準電圧、工。・・・出力電流（駆動電流）　、　
Ｖｃｔｌ・・・制御電圧、■。ｌ　＊　Ｖａｔ・・・出
力電圧。代理人　弁理士　　小　川　勝　男　　　）−ノ′

Claims

【特許請求の範囲】

１、制御電圧に対応してレベル変化するとともに位相反
転した第１の出力電圧を得る第１の反転増幅器と、上記
第１の出力電圧を位相反転せしめた第２の出力電圧を得
る第２の反転増幅器と、上記第１および第２の反転増幅
器の各出力端子間に流れる出力電流の電流量を検出する
電流検出抵抗と、上記電流検出抵抗によって得られる電
流変化分を上記第１の反転増幅器に帰還して利得制御を
行う帰還回路とをそれぞれ具備したことを特徴とする電
圧−電流変換回路。