JPH042211A - 出力クランプ回路 - 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〕 この発明は、Ａ／Ｄコンバータ等に定格電圧以上の入力
電圧が印加されるのを防止する場合に用いられる出力ク
ランプ回路に関する。

〔従来の技術］ 従来、この種の出力クランプ回路としては、ツェナダイ
オードを用いたものや、オペアンプ（インスルメンテ−
ジョンアンプ）を用いた回路が各種知られている。

〔発明が解決しようとする課題１ しかしながら、これら従来のものはツェナの作動電圧の
精度が不十分であったり、オペアンプを飽和させてクラ
ンプさせた際、動作特性がリニアでないため復帰に時間
を要し応答性が悪い等の問題があった。

そこでこの発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたもので、高精度でしかも応答性にすぐれた出力クラ
ンプ回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためにこの発明の出力クランプ回路
はオペアンプと抵抗により構成される差動増幅器と、こ
の差動増幅器の帰還抵抗と並列であって、差動増幅器の
入力側とコレクタを、出力側とエミッタをそれぞれ接続
した互いに動作極性が対称である１対のトランジスタと
、前記差動増幅器の出力が増大するということにより駆
動されるとともに、差動増幅器の出力電圧が所定のクラ
ンプ電圧に到達すると、その出力電圧をクランプ電圧以
内に抑制するためのベース・エミッタ間電圧を前記トラ
ンジスタに印加する１対のバイアス回路とを備えたこと
を特徴とする。

〔作　　用〕

上記の構成において、出力電圧が入力電圧の差分に応じ
て増幅されクランプ電圧の上限値または下限値を越えよ
うとすると、バイアス回路が作動し、差動増幅器の帰還
抵抗と並列に接続されたトランジスタのベースに電圧を
印加し、帰還電流を増大させることにより、出力電圧が
一定以下に保持される。

〔実　施　例〕

次にこの発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、実施例の構成を示す回路図である。

図に示されるように出力クランプ回路は、オペアンプ１
、抵抗Ｒ１〜Ｒｆｆ、帰還抵抗Ｒｔからなる差動増幅器
と、帰還抵抗Ｒ，と並列に接続された１対のトランジス
タＴ□、Ｔ１３と、これらトランジスタＴ　ｒ　Ｉ　＋
　Ｔ　ｒ　３のベース・エミッタ間電圧を制御するバイ
アス回路とから構成される。バイアス回路は、それぞれ
電源■。、、Ｖ−Ａを抵抗ＲＡ　Ｉ　＋　ＲＡ□および
Ｒ１１＋　　ＲＩｇにより分圧して得られる電圧Ｖア、
、ＶイがトランジスタＴ、、、Ｔ、□のベースに印加さ
れるとともに、オペアンプ１の出力電圧■。

と抵抗Ｒ１を介してエミッタ接続されるトランジスタＴ
　ｒ　２　＋　Ｔ　ｒ　４により上記印加電圧が出力電
圧■。

のレベルに応じて制御される。

図では入力として電圧Ｖ、、Ｖ、がそれぞれ抵抗Ｒ＋　
、Ｒｚを介してオペアンプ１の反転入力端子、非反転入
力端子に入力されると、オペアンプ１が差動増幅器とし
て作動し、オペアンプ１の接続抵抗の値に応じた倍率で
増幅されて出力電圧ｖ０となって出力される。

次に第２図の回路図により、トランジスタＴｒｌとトラ
ンジスタＴｒ４の回路部分についての動作を説明する。

バイアス回路は、第２図のように信号源の合成抵抗値Ｒ
＋−ＲＺ／＜Ｒｒ＋Ｒｚ＞、起電力Ｖ−，・またコレク
タ電流ＩＣ４は、 Ｉｃａ’ｉ　Ｉｚａ＝　（Ｖｏ　　Ｖｇｉ４）　／Ｒ，
ｔとなり、トランジスタＴ、のベース・エミッタ間電圧
■、、は次のようになる。

エミッタ間電圧ＶｌｌＥ３は、出力電圧■。に依存しな
くなる。

また、Ｖ　１１Ｅ３は逆バイアスとなっているため、バ
イアス回路の電源電圧■４、分圧抵抗Ｒ□＋Ｒｅ□を適
当に調整することで、逆バイアスの大きさが、トランジ
スタの定格を越えることはない。逆バイアス電圧が定格
を越えるとコレクタに電流がリークしてしまうため、高
精度なりランプ回路にならない。

また、以上の動作は、トランジスタＴｒ　＋　＋　Ｔ　
ｒ　２についても同様にあてはまる。これにより、オペ
アンプ１の出力はプラス側にも、マイナス側にも高精度
を維持したままクランプされることになる。

次に出力電圧ｖ０が正出力でクランプされる動作を説明
する。

出力電圧Ｖ０が、バイアス回路で分圧された電圧Ｖ、Ｔ
とトランジスタＴｒ＋のベース・エミッタ間電圧ＶＩＥ
Ｉ　との和（Ｖ。、＋ＶＩＥＩ）よりも大きくなろうと
すると、トランジスタＴｒ１のベースに電流が流れ始め
て、そのｈ０倍の電流がオペアンプ１の出力からトラン
ジスタＴ　ｒ　ｌを経て流れる。この電流は帰還抵抗Ｒ
ｔをバイパスすることを意味する。

さらに出力電圧ｖ０が上昇しようとするとトランジスタ
Ｔｒｌの電流は大きくなり、出力電圧■。

はクランプされる。

この状態では、トランジスタＴｒｚはオフ状態になって
いる。トランジスタＴｒ□のベース・エミッタ間電圧■
１□は逆バイアスされるが、その大きさはトランジスタ
Ｔ、、４がオンになっているため、約−〇、７Ｖになっ
ている。

一方、トランジスタＴｒ−３のベース電位は、トランジ
スタＴｒ４がオンになっているため（■。−■ＩＥ４）
／ＲＥの大きさの電流がトランジスタＴ、、４のエミッ
タ電流として流れる。このときのコレクタ電流ＩＣ４は
、 ＩＣ４＝Ｌ４となり、コレクタ電流Ｉ。４はほぼエミッ
タ電流ＩＥ４とみなせる。トランジスタＴｒ３のベース
電位は、トランジスタＴ２４のコレクタ出力電流が、バ
イアス回路（Ｖ−ａ　、　Ｒ＋＋　、　Ｒｓｚ）を通っ
て流れるため、出力電圧Ｖ０の変化によってトランジス
タＴｒ、のベース電位が変化する。出力電圧ｖ０の変化
と同じ大きさだけ、トランジスタＴｒ３のベース電位も
変化させることができると、出力電圧■。の変化に対し
、トランジスタＴｒ、のベース・エミッタ間電圧■１は
常に一定となって、逆バイアスされ、トランジスタＴ、
のり−ク電流が出力電圧■。の大きさに依存しなくなる
。

〔発明の効果］ 以上説明したようにこの発明では、オペアンプ４゜ からなる差動増幅器の負帰還部に並列接続したトランジ
スタを出力電圧に駆動されるバイアス回路で制御するこ
とにより、高精度でかつ応答性にすぐれた出力クランプ
回路を得ることができる。また、この出力クランプ回路
をＡ／Ｄコンバータ等に用いた場合、Ａ／Ｄコンバータ
に対する異常入力を効率よ（除去して動作性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例を示す回路図、第２図は要部の回路図で
ある。 １・・・オペアンプ　　Ｒ，−Ｒ，・・・抵抗ＲＥ　＋
　Ｒｆ　＋　ＲＡＩ　＋　ＲＡｚ＋　Ｒ１１＋　ＲＩＺ
”・抵抗Ｔｒ、　　〜Ｔｒ、　　・・・トランジスタ■
。ヶ、Ｖ−，・・・電源電圧　Ｖｏ・・・出力電圧。 １−、−−−−−−　オイアンフ０ Ｒ１ダーーーーー　市＆　ギも ＝−〒Ａｔ、ＲＡ２）・−抵抗 ＴＲＩ、τｒ４−）ラレジスク Ｖ◆＾、■−＾−・ｔう５！ｉ、艷圧 ｖｏ−−−−−−一出力ｇｔＬ７Ｅ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）オペアンプと抵抗により構成される差動増幅器と
   、この差動増幅器の帰還抵抗と並列であって、差動増幅
   器の入力側とコレクタを、出力側とエミッタをそれぞれ
   接続した互いに動作極性が対称である１対のトランジス
   タと、 前記差動増幅器の出力が増大することにより駆動される
   とともに、差動増幅器の出力電圧が所定のクランプ電圧
   に到達すると、その出力電圧をクランプ電圧以内に抑制
   するためのベース・エミッタ間電圧を前記トランジスタ
   に印加する１対のバイアス回路と、 を備えたことを特徴とする出力クランプ回路。