JPH07122946A - 直列感知抵抗なしの電圧−電流変換器 - Google Patents
直列感知抵抗なしの電圧−電流変換器Info
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- JPH07122946A JPH07122946A JP6209005A JP20900594A JPH07122946A JP H07122946 A JPH07122946 A JP H07122946A JP 6209005 A JP6209005 A JP 6209005A JP 20900594 A JP20900594 A JP 20900594A JP H07122946 A JPH07122946 A JP H07122946A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/247—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the supply voltage
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/561—Voltage to current converters
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- G—PHYSICS
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- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
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- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
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- G05F3/26—Current mirrors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、変換器の負荷と直列に電流感知抵
抗を有するために生ずる問題を除去できる電圧-電流変
換器の設計を提供するものである。 【構成】 本電圧-電流変換器は、電流源により発生さ
れる出力電流ＩOUTに比例するがはるかにそれより小さ
い基準電流を発生する回路Ｍ１、Ｍ２、Ｍ５、ＯＡ２
と、その基準電流に同等の感知電流を発生する電流ミラ
ー回路網Ｍ３、Ｍ４を含む。この感知電流は電流感知抵
抗Ｒ１に与えられて、その抵抗器にまたがって帰還電圧
が発生する。この電圧制御式電流源はさらに、入力制御
電圧ＶINおよび帰還電圧ＶFを受信すべく接続され、入
力制御電圧および帰還電圧に応答して出力電流を発生す
る増幅器ＯＡ１を含む。
抗を有するために生ずる問題を除去できる電圧-電流変
換器の設計を提供するものである。 【構成】 本電圧-電流変換器は、電流源により発生さ
れる出力電流ＩOUTに比例するがはるかにそれより小さ
い基準電流を発生する回路Ｍ１、Ｍ２、Ｍ５、ＯＡ２
と、その基準電流に同等の感知電流を発生する電流ミラ
ー回路網Ｍ３、Ｍ４を含む。この感知電流は電流感知抵
抗Ｒ１に与えられて、その抵抗器にまたがって帰還電圧
が発生する。この電圧制御式電流源はさらに、入力制御
電圧ＶINおよび帰還電圧ＶFを受信すべく接続され、入
力制御電圧および帰還電圧に応答して出力電流を発生す
る増幅器ＯＡ１を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は帰還回路に関し、特に帰
還感知抵抗器を使用する電圧-電流変換器に関する。
還感知抵抗器を使用する電圧-電流変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子回路内で負帰還を使用すると回路特
性変化をもたらすが、かかる変化は一般的に言って回路
性能を改善する。負帰還はこれを増幅器で使用すれば、
一様な増幅の実現、温度変化あるいはコンポーネントの
交換に対する回路利得の安定化、入力および出力インピ
ーダンスの制御、または増幅器内のノイズまたは干渉の
低減を図ることができる。
性変化をもたらすが、かかる変化は一般的に言って回路
性能を改善する。負帰還はこれを増幅器で使用すれば、
一様な増幅の実現、温度変化あるいはコンポーネントの
交換に対する回路利得の安定化、入力および出力インピ
ーダンスの制御、または増幅器内のノイズまたは干渉の
低減を図ることができる。
【０００３】帰還は、増幅器出力の一部を増幅器の入力
端に与えることにより、増幅器に導入することができ
る。負帰還を含む古典的増幅器回路のブロック線図が図
１に例示してある。この増幅器回路は、増幅器１２、帰
還回路１４、および加算ジャンクション１０を含む。Ｘ
INと表記した入力信号が加算ジャンクション１０で受信
され、帰還回路１４の出力と結合され、増幅器１２に与
えられる。ＸOUTと表記したこの増幅器回路の出力は、 ＸOUT＝Ａ（ＸIN−βＸOUT） 方程式１ で与えられる。ここに Ａ＝増幅器１２の利得 β＝帰還回路１４の利得 である。
端に与えることにより、増幅器に導入することができ
る。負帰還を含む古典的増幅器回路のブロック線図が図
１に例示してある。この増幅器回路は、増幅器１２、帰
還回路１４、および加算ジャンクション１０を含む。Ｘ
INと表記した入力信号が加算ジャンクション１０で受信
され、帰還回路１４の出力と結合され、増幅器１２に与
えられる。ＸOUTと表記したこの増幅器回路の出力は、 ＸOUT＝Ａ（ＸIN−βＸOUT） 方程式１ で与えられる。ここに Ａ＝増幅器１２の利得 β＝帰還回路１４の利得 である。
【０００４】増幅器回路の伝達特性はしばしば帰還利得
Ａfと呼ばれるが、これは次式で与えられる： Ａf＝ＸOUT／ＸIN＝Ａ／（１＋Ａβ） 方程式２ Ａが非常に大きくなった極限では、伝達特性は次の方程
式で近似できる： Ａf＝１／β 方程式３ 上の方程式で、入力信号ＸINおよび出力信号ＸOUTは電
圧信号または電流信号のいずれでもよい。入力電圧信号
を出力電流信号に変化する増幅器は電圧-電流変換器と
して知られている。電圧ー電流変換器は、コンピュータ
ーディスクドライブなどに採用されるようなＤＣブラシ
レスモーターあるいは音声コイル型モーターで使用する
ことができる。
Ａfと呼ばれるが、これは次式で与えられる： Ａf＝ＸOUT／ＸIN＝Ａ／（１＋Ａβ） 方程式２ Ａが非常に大きくなった極限では、伝達特性は次の方程
式で近似できる： Ａf＝１／β 方程式３ 上の方程式で、入力信号ＸINおよび出力信号ＸOUTは電
圧信号または電流信号のいずれでもよい。入力電圧信号
を出力電流信号に変化する増幅器は電圧-電流変換器と
して知られている。電圧ー電流変換器は、コンピュータ
ーディスクドライブなどに採用されるようなＤＣブラシ
レスモーターあるいは音声コイル型モーターで使用する
ことができる。
【０００５】標準的なアナログコンポーネントを使って
構成される電圧制御式電流源（voltage-controlled cur
rent source）としても知られている典型的な電圧ー電流
変換器（voltage-to-current converters）が図２に示
してある。この変換器は演算増幅器（operational ampl
ifier）ＯＡを含み、この増幅器の出力はＮ-チャンネル
ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭのゲート端子に接続されて
いる。この演算増幅器ＯＡの非反転（＋）入力端には電
圧入力信号ＶINが与えられ、演算増幅器ＯＡの反転
（−）入力端には帰還電圧信号ＶFが与えられる。トラ
ンジスタＭのドレーン端子は負荷（図示してなし）を介
して第一基準電圧源ＶDDに接続され、トランジスタＭの
ソース端子は抵抗値Ｒをもつ電流感知抵抗器を介して第
二基準電圧源ＶSSに接続される。変換器により発生され
る出力電流は、ＩOUTと命名してある。電流感知抵抗器
にまたがって発生する電圧は、演算増幅器ＯＡの負入力
端に、帰還電圧信号ＶFとして与えられる。帰還因子す
なわち利得βは、図２に示す回路の帰還関数の場合、Ｒ
である（ＶF＝ＩOUT × Ｒ）。
構成される電圧制御式電流源（voltage-controlled cur
rent source）としても知られている典型的な電圧ー電流
変換器（voltage-to-current converters）が図２に示
してある。この変換器は演算増幅器（operational ampl
ifier）ＯＡを含み、この増幅器の出力はＮ-チャンネル
ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭのゲート端子に接続されて
いる。この演算増幅器ＯＡの非反転（＋）入力端には電
圧入力信号ＶINが与えられ、演算増幅器ＯＡの反転
（−）入力端には帰還電圧信号ＶFが与えられる。トラ
ンジスタＭのドレーン端子は負荷（図示してなし）を介
して第一基準電圧源ＶDDに接続され、トランジスタＭの
ソース端子は抵抗値Ｒをもつ電流感知抵抗器を介して第
二基準電圧源ＶSSに接続される。変換器により発生され
る出力電流は、ＩOUTと命名してある。電流感知抵抗器
にまたがって発生する電圧は、演算増幅器ＯＡの負入力
端に、帰還電圧信号ＶFとして与えられる。帰還因子す
なわち利得βは、図２に示す回路の帰還関数の場合、Ｒ
である（ＶF＝ＩOUT × Ｒ）。
【０００６】この電圧ー電流変換器の伝達関数は、方程
式２でβをＲで置き換え、ＸOUTをＩOUTで置き換え、Ｘ
INをＶINで置き換えて得られる。結果は次のとおりであ
る。
式２でβをＲで置き換え、ＸOUTをＩOUTで置き換え、Ｘ
INをＶINで置き換えて得られる。結果は次のとおりであ
る。
【０００７】 ＩOUT＝ＶIN／Ｒ 方程式４ 上述したように、演算増幅器への帰還は、電流感知抵抗
器を負荷と直列にし、この感知抵抗器両端に生じる電圧
を感知することにより与えられる。都合の悪いことに、
感知抵抗器を出力と直列に配置することは変換器の適合
電圧、すなわち電流源の出力端に電流を与えるため電流
源にまたがって生ずるべき必要な電圧降下、を制限す
る。また、感知抵抗器は負荷による以外のパワー消費の
原因ともなる。
器を負荷と直列にし、この感知抵抗器両端に生じる電圧
を感知することにより与えられる。都合の悪いことに、
感知抵抗器を出力と直列に配置することは変換器の適合
電圧、すなわち電流源の出力端に電流を与えるため電流
源にまたがって生ずるべき必要な電圧降下、を制限す
る。また、感知抵抗器は負荷による以外のパワー消費の
原因ともなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の課
題は、先行技術の電圧ー電流変換器に見られる上記問題
点を克服することができる新規有用な電圧ー電流変換器
を与えることである。
題は、先行技術の電圧ー電流変換器に見られる上記問題
点を克服することができる新規有用な電圧ー電流変換器
を与えることである。
【０００９】本発明の別の課題は、変換器の負荷と直列
に感知抵抗を使用することなく電圧ー電流変換器の出力
電流を感知する新規有用な電流感知回路を与えることで
ある。 本発明のさらに別の課題は、変換器に供する帰
還信号を発生する固有の電流ミラー回路を含んだ電流感
知回路を与えることである。
に感知抵抗を使用することなく電圧ー電流変換器の出力
電流を感知する新規有用な電流感知回路を与えることで
ある。 本発明のさらに別の課題は、変換器に供する帰
還信号を発生する固有の電流ミラー回路を含んだ電流感
知回路を与えることである。
【００１０】本発明のさらに別の課題は、上記電流ミラ
ー回路と本変換器が発生する出力電流との間の比例関係
を確保するための比較手段を含んだ電流感知回路を与え
ることである。
ー回路と本変換器が発生する出力電流との間の比例関係
を確保するための比較手段を含んだ電流感知回路を与え
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧制御式電流
源は、出力電流担持部と、該出力電流担持部と並列に接
続されて該出力電流担持部を流れる出力電流に比例した
基準電流を発生する基準電流担持部と、該基準電流担持
部に接続された電流ミラー回路にして該基準電流担持部
を流れる電流に比例する電流を与える出力端を含む電流
ミラー回路と、該電流ミラー回路の出力に接続された電
流感知抵抗器にしてその両端に期間電圧が生じるように
された、電流感知抵抗器と、一つの入力制御電圧および
該帰還電圧を受信すべく接続された増幅器手段にして該
出力電流担持部に接続されて該入力制御電圧および該帰
還電圧に応答して該出力担持部を流れる電流を制御する
増幅器手段とを含む電流源である。
源は、出力電流担持部と、該出力電流担持部と並列に接
続されて該出力電流担持部を流れる出力電流に比例した
基準電流を発生する基準電流担持部と、該基準電流担持
部に接続された電流ミラー回路にして該基準電流担持部
を流れる電流に比例する電流を与える出力端を含む電流
ミラー回路と、該電流ミラー回路の出力に接続された電
流感知抵抗器にしてその両端に期間電圧が生じるように
された、電流感知抵抗器と、一つの入力制御電圧および
該帰還電圧を受信すべく接続された増幅器手段にして該
出力電流担持部に接続されて該入力制御電圧および該帰
還電圧に応答して該出力担持部を流れる電流を制御する
増幅器手段とを含む電流源である。
【００１２】ここに例示する実施例の増幅器手段は、前
記入力制御電圧を受信すべく接続された非反転性入力
端、前記帰還電圧を受信すべく接続された反転入力端、
および出力端を備えた第一演算増幅器と、上記演算増幅
器の出力に接続されたゲート端子、第一基準電圧源に接
続されたソース端子、および出力電流を与えるためのド
レーン端子とを有する電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）
とを含む。出力電流担持部は上記基準電圧原とこのトラ
ンジスタを含む。
記入力制御電圧を受信すべく接続された非反転性入力
端、前記帰還電圧を受信すべく接続された反転入力端、
および出力端を備えた第一演算増幅器と、上記演算増幅
器の出力に接続されたゲート端子、第一基準電圧源に接
続されたソース端子、および出力電流を与えるためのド
レーン端子とを有する電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）
とを含む。出力電流担持部は上記基準電圧原とこのトラ
ンジスタを含む。
【００１３】基準電流担持部は、上記第一演算増幅器の
出力に接続されたゲート端子、上記基準電圧源に接続さ
れたソース端子、およびドレーン端子を有する第二Ｎ-
チャンネルＦＥＴと、上記第一Ｎ-チャンネルＦＥＴの
ドレーン端子に接続された非反転入力端と、反転入力端
と、出力端とを有する第二演算増幅器と、上記第二演算
増幅器の出力端に接続されたゲート端子、上記第二Ｎ-
チャンネルＦＥＴのドレーン端子に接続されたソース端
子、および上記電流ミラー回路に接続されたドレーン端
子を有する第三Ｎ-チャンネルＦＥＴと、上記第二Ｎ-チ
ャンネルＦＥＴのドレーン端子を上記第二演算増幅器の
反転入力端に結合する帰還接続線とを含む。
出力に接続されたゲート端子、上記基準電圧源に接続さ
れたソース端子、およびドレーン端子を有する第二Ｎ-
チャンネルＦＥＴと、上記第一Ｎ-チャンネルＦＥＴの
ドレーン端子に接続された非反転入力端と、反転入力端
と、出力端とを有する第二演算増幅器と、上記第二演算
増幅器の出力端に接続されたゲート端子、上記第二Ｎ-
チャンネルＦＥＴのドレーン端子に接続されたソース端
子、および上記電流ミラー回路に接続されたドレーン端
子を有する第三Ｎ-チャンネルＦＥＴと、上記第二Ｎ-チ
ャンネルＦＥＴのドレーン端子を上記第二演算増幅器の
反転入力端に結合する帰還接続線とを含む。
【００１４】電流ミラー回路は、ゲート端子、第二基準
電圧源に接続されたソース端子、および上記第三Ｎ-チ
ャンネルＦＥＴのドレーン端子に接続されたドレーン端
子を有する第一Ｐ-型ＦＥＴと、上記第一Ｐ-チャンネル
ＦＥＴの制御端子およびソース端子に接続されたゲート
端子、上記第二基準電圧源に接続されたソース端子、お
よび上記電流感知抵抗器に接続されたドレーン端子を有
する第二Ｐ-チャンネルＦＥＴとをふくむ。この電流感
知抵抗器は第二ＰチャンネルＦＥＴトランジスタのドレ
ーン端子と第一基準電圧源との間に接続される。
電圧源に接続されたソース端子、および上記第三Ｎ-チ
ャンネルＦＥＴのドレーン端子に接続されたドレーン端
子を有する第一Ｐ-型ＦＥＴと、上記第一Ｐ-チャンネル
ＦＥＴの制御端子およびソース端子に接続されたゲート
端子、上記第二基準電圧源に接続されたソース端子、お
よび上記電流感知抵抗器に接続されたドレーン端子を有
する第二Ｐ-チャンネルＦＥＴとをふくむ。この電流感
知抵抗器は第二ＰチャンネルＦＥＴトランジスタのドレ
ーン端子と第一基準電圧源との間に接続される。
【００１５】第一および第二Ｎ-チャンネルＦＥＴのチ
ャンネル幅対長さの比は、第二Ｎ-チャンネルＦＥＴを
流れる基準電流が第一Ｐ-チャンネルＦＥＴを流れる出
力電流に比例し、かつそれより実質的に小さくなるよう
に、選択される。第一および第二Ｐ-チャンネルＦＥＴ
は実質的に同一であるが、これは第二Ｐ-チャンネルＦ
ＥＴを流れる電流が第一Ｎ-チャンネルＦＥＴを流れる
基準電流と同等にするためである。
ャンネル幅対長さの比は、第二Ｎ-チャンネルＦＥＴを
流れる基準電流が第一Ｐ-チャンネルＦＥＴを流れる出
力電流に比例し、かつそれより実質的に小さくなるよう
に、選択される。第一および第二Ｐ-チャンネルＦＥＴ
は実質的に同一であるが、これは第二Ｐ-チャンネルＦ
ＥＴを流れる電流が第一Ｎ-チャンネルＦＥＴを流れる
基準電流と同等にするためである。
【００１６】本発明の上記その他の課題、特徴および利
点は以下の説明および添付の図面から明らかにする。
点は以下の説明および添付の図面から明らかにする。
【００１７】
【実施例】図３には本発明の好ましい実施例を表わす電
圧-電流変換器の略線図が示されている。この変換器は
演算増幅器ＯＡ１を含み、その出力はＮ-チャンネルＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタＭ１のゲート端子に接続され
る。演算増幅器ＯＡ１の非反転（＋）入力端に電圧入力
信号ＶINが与えられる。演算増幅器ＯＡ１の反転（−）
入力端に帰還電圧信号ＶFが与えられる。トランジスタ
Ｍ１のソース端子は第一基準電圧源ＶSSに接続され、ト
ランジスタＭ１のドレーン端子は負荷（図示してなし）
を介して第二基準電圧源ＶDDに接続される。本変換器に
より発生される出力電流はＩOUTと命名されている。
圧-電流変換器の略線図が示されている。この変換器は
演算増幅器ＯＡ１を含み、その出力はＮ-チャンネルＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタＭ１のゲート端子に接続され
る。演算増幅器ＯＡ１の非反転（＋）入力端に電圧入力
信号ＶINが与えられる。演算増幅器ＯＡ１の反転（−）
入力端に帰還電圧信号ＶFが与えられる。トランジスタ
Ｍ１のソース端子は第一基準電圧源ＶSSに接続され、ト
ランジスタＭ１のドレーン端子は負荷（図示してなし）
を介して第二基準電圧源ＶDDに接続される。本変換器に
より発生される出力電流はＩOUTと命名されている。
【００１８】この帰還電圧信号は、第二演算増幅器ＯＡ
２、別の四個のトランジスタＭ２-Ｍ５、および電流感
知抵抗器を含む帰還回路により発生される。Ｎ-チャン
ネルトランジスタＭ２はトランジスタＭ１と並列に動作
するように接続され、両方のトランジスタはそれらのゲ
ート端子が演算増幅器ＯＡ１の出力に接続され、ソース
端子は基準電圧源ＶSSに接続される。演算増幅器ＯＡ２
およびＮ-チャンネルソースフォロワートランジスタＭ
５はトランジスタＭ１およびＭ２間に接続され、トラン
ジスタＭ２のドレーン上の電圧を強制的にトランジスタ
Ｍ１のドレーン電圧に一致させる。演算増幅器ＯＡ２は
その非反転（＋）入力端がトランジスタＭ１のドレーン
に接続され、その反転（−）入力端がトランジスタＭ２
のドレーンに接続され、出力がトランジスタＭ５のゲー
ト端子に 接続されており、トランジスタＭ５はトラン
ジスタＭ２と直列に接続される。
２、別の四個のトランジスタＭ２-Ｍ５、および電流感
知抵抗器を含む帰還回路により発生される。Ｎ-チャン
ネルトランジスタＭ２はトランジスタＭ１と並列に動作
するように接続され、両方のトランジスタはそれらのゲ
ート端子が演算増幅器ＯＡ１の出力に接続され、ソース
端子は基準電圧源ＶSSに接続される。演算増幅器ＯＡ２
およびＮ-チャンネルソースフォロワートランジスタＭ
５はトランジスタＭ１およびＭ２間に接続され、トラン
ジスタＭ２のドレーン上の電圧を強制的にトランジスタ
Ｍ１のドレーン電圧に一致させる。演算増幅器ＯＡ２は
その非反転（＋）入力端がトランジスタＭ１のドレーン
に接続され、その反転（−）入力端がトランジスタＭ２
のドレーンに接続され、出力がトランジスタＭ５のゲー
ト端子に 接続されており、トランジスタＭ５はトラン
ジスタＭ２と直列に接続される。
【００１９】上記の構成により、トランジスタＭ２を流
れる電流はトランジスタＭ１を流れる電流ＩOUTに比例
する。トランジスタＭ２を流れる電流の大きさは二つの
トランジスタの幅対長さの比（Ｗ／Ｌ）を変えることに
より制御することができる。例えばトランジスタＭ１お
よびＭ２が両者のチャンネル幅対長さの比（トランジス
タＭ２は１０／２のＷ／Ｌ比を有し、トランジスタＭ１
は１０００／２のＷ／Ｌ比を有する）を除き同一のトラ
ンジスタであれば、トランジスタＭ２を流れる電流はＩ
OUTの１／１００となる。
れる電流はトランジスタＭ１を流れる電流ＩOUTに比例
する。トランジスタＭ２を流れる電流の大きさは二つの
トランジスタの幅対長さの比（Ｗ／Ｌ）を変えることに
より制御することができる。例えばトランジスタＭ１お
よびＭ２が両者のチャンネル幅対長さの比（トランジス
タＭ２は１０／２のＷ／Ｌ比を有し、トランジスタＭ１
は１０００／２のＷ／Ｌ比を有する）を除き同一のトラ
ンジスタであれば、トランジスタＭ２を流れる電流はＩ
OUTの１／１００となる。
【００２０】二つのＰ-チャンネルＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタＭ３およびＭ４は電流ミラー回路を形成すべく接
続される。トランジスタＭ３およびＭ４は各々、それら
のソース端子が基準電圧源ＶDDに接続される。トランジ
スタＭ３のゲート端子はそのドレーンに接続され、この
ドレーン端子はさらにトランジスタＭ５のドレーン端子
に接続されて電流ミラー回路の入力端を形成する。トラ
ンジスタＭ４のゲート端子はトランジスタＭ３のゲート
およびドレーン端子に接続される。トランジスタＭ４の
ドレーン端子は電流ミラー回路の出力端を形成し、電流
感知抵抗器を介して基準電圧源ＶSSに接続される。トラ
ンジスタＭ３およびＭ４のチャンネル幅対長さ比は等し
くされているが、これは電流ミラー回路の電流入力およ
び電流出力が等しくなるように拘束するためである。
ジスタＭ３およびＭ４は電流ミラー回路を形成すべく接
続される。トランジスタＭ３およびＭ４は各々、それら
のソース端子が基準電圧源ＶDDに接続される。トランジ
スタＭ３のゲート端子はそのドレーンに接続され、この
ドレーン端子はさらにトランジスタＭ５のドレーン端子
に接続されて電流ミラー回路の入力端を形成する。トラ
ンジスタＭ４のゲート端子はトランジスタＭ３のゲート
およびドレーン端子に接続される。トランジスタＭ４の
ドレーン端子は電流ミラー回路の出力端を形成し、電流
感知抵抗器を介して基準電圧源ＶSSに接続される。トラ
ンジスタＭ３およびＭ４のチャンネル幅対長さ比は等し
くされているが、これは電流ミラー回路の電流入力およ
び電流出力が等しくなるように拘束するためである。
【００２１】電流感知抵抗器にまたがって発生する電圧
は演算増幅器ＯＡ２の反転（−）入力端に帰還電圧信号
ＶFとして与えられる。図３に示す回路の帰還関数に対
する帰還因子または利得βは、Ｒ１（Ｗ２／Ｌ２）／
（Ｗ１／Ｌ１）である。ここでＲ１は電流感知抵抗器の
抵抗値、Ｗ２／Ｌ２はトランジスタＭ２のチャンネル幅
対長さ比、Ｗ１／Ｌ１はトランジスタＭ１のチャンネル
幅対長さ比である。図３の電圧-電流変換器の伝達関数
は、方程式２でβをＲ１（Ｗ２／Ｌ２）／（Ｗ１／Ｌ
１）で置換し、ＸOUTをＩOUTで置換し、ＸINをＶINで置
換することにより得られる。それゆえ ＩOUT＝ＶIN（Ｗ１／Ｌ１）／Ｒ１（Ｗ２／Ｌ２） 方程式５ 図２の先行技術回路と同一の入力信号ＶINから同一の出
力信号ＩOUTおよび電圧帰還信号ＶFを提供するために
は、図３の回路の抵抗値Ｒ１は（Ｗ１／Ｌ１）Ｒ／（Ｗ
２／Ｌ２）に選択しなければならない。トランジスタＭ
２が１０／２のＷ／Ｌ比を有すると共にトランジスタＭ
１が１０００／２のＷ／Ｌ比を有する上記の例を使用す
るときは、抵抗値Ｒ１は１００Ｒに設定する。電流感知
抵抗器の抵抗値は（Ｗ１／Ｌ１）／（Ｗ２／Ｌ２）とい
う因子だけ大きくなるが、この抵抗器が散逸するパワー
は、電流感知抵抗器を流れる電流が低減されることによ
り、係数（Ｗ１／Ｌ１）／（Ｗ２／Ｌ２）で減少する。
再び上記の例を使用したとき、図３の抵抗器で散逸され
るパワーは図２の抵抗器で散逸されるパワーの１／１０
０である。
は演算増幅器ＯＡ２の反転（−）入力端に帰還電圧信号
ＶFとして与えられる。図３に示す回路の帰還関数に対
する帰還因子または利得βは、Ｒ１（Ｗ２／Ｌ２）／
（Ｗ１／Ｌ１）である。ここでＲ１は電流感知抵抗器の
抵抗値、Ｗ２／Ｌ２はトランジスタＭ２のチャンネル幅
対長さ比、Ｗ１／Ｌ１はトランジスタＭ１のチャンネル
幅対長さ比である。図３の電圧-電流変換器の伝達関数
は、方程式２でβをＲ１（Ｗ２／Ｌ２）／（Ｗ１／Ｌ
１）で置換し、ＸOUTをＩOUTで置換し、ＸINをＶINで置
換することにより得られる。それゆえ ＩOUT＝ＶIN（Ｗ１／Ｌ１）／Ｒ１（Ｗ２／Ｌ２） 方程式５ 図２の先行技術回路と同一の入力信号ＶINから同一の出
力信号ＩOUTおよび電圧帰還信号ＶFを提供するために
は、図３の回路の抵抗値Ｒ１は（Ｗ１／Ｌ１）Ｒ／（Ｗ
２／Ｌ２）に選択しなければならない。トランジスタＭ
２が１０／２のＷ／Ｌ比を有すると共にトランジスタＭ
１が１０００／２のＷ／Ｌ比を有する上記の例を使用す
るときは、抵抗値Ｒ１は１００Ｒに設定する。電流感知
抵抗器の抵抗値は（Ｗ１／Ｌ１）／（Ｗ２／Ｌ２）とい
う因子だけ大きくなるが、この抵抗器が散逸するパワー
は、電流感知抵抗器を流れる電流が低減されることによ
り、係数（Ｗ１／Ｌ１）／（Ｗ２／Ｌ２）で減少する。
再び上記の例を使用したとき、図３の抵抗器で散逸され
るパワーは図２の抵抗器で散逸されるパワーの１／１０
０である。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、変換
器負荷と直列な電流感知抵抗を有することに関連して生
ずる問題を除去できる電圧-電流変換器の設計を与え
る。本発明の帰還回路は、電流ミラー回路、電流ミラー
回路を流れる電流と変換器により発生される出力電流と
の間の比例関係を確保する比較手段、および電流ミラー
回路に接続された電流感知抵抗器を採用する設計となっ
ている。本設計は電圧-電流変換器への用途に限定され
ない。本帰還回路の設計およびその特徴は、他の閉ルー
プ増幅器の用途にも有用である。
器負荷と直列な電流感知抵抗を有することに関連して生
ずる問題を除去できる電圧-電流変換器の設計を与え
る。本発明の帰還回路は、電流ミラー回路、電流ミラー
回路を流れる電流と変換器により発生される出力電流と
の間の比例関係を確保する比較手段、および電流ミラー
回路に接続された電流感知抵抗器を採用する設計となっ
ている。本設計は電圧-電流変換器への用途に限定され
ない。本帰還回路の設計およびその特徴は、他の閉ルー
プ増幅器の用途にも有用である。
【図１】 古典的帰還回路のブロック線図である。
【図２】 負帰還を与えるべく変換器負荷と直列にされ
た電流感知抵抗器を含む先行技術の電圧-電流変換器の
略線回路図である。
た電流感知抵抗器を含む先行技術の電圧-電流変換器の
略線回路図である。
【図３】 本発明にもとづく電圧-電流変換器の略線図
である。
である。
ＯＡ１ 演算増幅器 Ｍ１〜Ｍ５ ＭＯＳＦＥＴトランジスタ ＶSS 第一基準電圧源 ＶDD 第二基準電圧源 ＩOUT 出力電流 ＯＡ２ 第二演算増幅器 Ｒ１ 電流感知抵抗器
Claims (1)
- 【請求項１】 電圧制御された電流源であって、 出力電流担持部と、 該出力電流担持部と並列に接続されて該出力電流担持部
を流れる出力電流に比例した基準電流を発生する基準電
流担持部と、 該基準電流担持部に接続された電流ミラー回路にして、
該基準電流担持部を流れる電流に比例する電流を与える
出力端を含む電流ミラー回路と、 該電流ミラー回路の出力に接続された電流感知抵抗器に
して、その両端に期間電圧が生じるようにされた、電流
感知抵抗器と、 一つの入力制御電圧および該帰還電圧を受信すべく接続
された増幅器手段にして、該出力電流担持部に接続され
て該入力制御電圧および該帰還電圧に応答して該出力担
持部を流れる電流を制御する増幅器手段とを含む電流
源。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/125,267 US5519310A (en) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | Voltage-to-current converter without series sensing resistor |
| US08/125,267 | 1993-09-23 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122946A true JPH07122946A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3495104B2 JP3495104B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=22418904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20900594A Expired - Lifetime JP3495104B2 (ja) | 1993-09-23 | 1994-09-02 | 直列感知抵抗なしの電圧−電流変換器 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3495104B2 (ja) |
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| JP2007102563A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Asahi Kasei Microsystems Kk | 電流発生回路 |
| KR20220081379A (ko) * | 2019-11-12 | 2022-06-15 | 상하이 어위닉 테크놀러지 컴퍼니., 리미티드 | 스피커 보호에 사용되는 전류 검출 회로, 칩 및 전류 검출 방법 |
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| CN116438744A (zh) | 2020-10-30 | 2023-07-14 | 亚德诺半导体国际无限责任公司 | 可配置dac通道 |
| US12445139B2 (en) | 2020-10-30 | 2025-10-14 | Analog Devices International Unlimited Company | DAC with configurable output stage |
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1993
- 1993-09-23 US US08/125,267 patent/US5519310A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-02 JP JP20900594A patent/JP3495104B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5519310A (en) | 1996-05-21 |
| JP3495104B2 (ja) | 2004-02-09 |
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