JPH09269340A - 電圧電流変換回路 - Google Patents

電圧電流変換回路

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JPH09269340A
JPH09269340A JP8080324A JP8032496A JPH09269340A JP H09269340 A JPH09269340 A JP H09269340A JP 8080324 A JP8080324 A JP 8080324A JP 8032496 A JP8032496 A JP 8032496A JP H09269340 A JPH09269340 A JP H09269340A
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Yukio Sakata
幸夫 坂田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の定電流回路を利用した温度計測回路で
は計測精度が悪いので、従来よりも計測精度の改善され
た回路。 【解決手段】 演算増幅器A1 の一方の入力端に入力抵
抗R1 を介して入力電圧ES を印加、上記演算増幅器A
1 の出力端に接続された負荷抵抗RL に前記入力電圧E
S に基づく出力電流iL を供給する電圧電流変換回路に
おいて、前記負荷抵抗RL の値の増加にほぼ比例して、
出力電流iL の値が増加するように構成されたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は演算増幅器を用いた
電圧電流変換回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の回路の公知文献としては、
例えば“蒲生良治、アナログ回路のトラブル対策、昭和
53年2月第2版、CQ出版株式会社、p.12〜1
4”がある。図9は上記文献の第13頁、図1・5
(b)に示された従来の定電流回路の一例を示す図であ
る。図9の回路において、1は入力端子、2は出力端
子、A1 は演算増幅器、R1,R2 ,RS ,(R2 −R
S )は抵抗、RL は負荷抵抗、ES は入力電圧、iL
出力電流を示す。負荷抵抗RL に流れる出力電流i
L は、上記文献に示された下記の(1)式の通りであ
る。
【0003】
【数1】
【0004】(1)式の中に負荷抵抗RL の項が無いた
め、出力電流iL は負荷抵抗RL の値に関係なく、入力
電圧ES が一定であれば、出力に一定電流が流れる定電
流特性をもっている。図9の回路の負荷抵抗RL に、温
度センサ(例えば測温抵抗体)を使用すると、温度セン
サに加わる温度による抵抗値を電圧値に変換出来るた
め、温度計測回路として使用できる。
【0005】図10は従来の定電流回路を利用した温度
計測回路である。図10は図9の回路の負荷抵抗R
L に、温度センサ(例えばJIS C1604 の測温抵抗体:公
称抵抗値100Ω)を接続した温度計測回路で、入力電
圧ES は2.5V、抵抗R1 は2.5KΩ、R2 は2K
Ω、R3 は2.5KΩ、R4 は1KΩ、RS は1KΩと
したもので、温度センサに流れる電流iL は、(1)式
に上記数値を代入すると、iL =(2000/250
0)×2.5V/1000Ω=2mAとなる。上記iL
=2mAは定電流であるので、負荷抵抗RL の値が変化
してもiL の値は一定であり、この図10の回路のセン
サ抵抗対センサ電流特性を図11に示す。
【0006】上記図10の回路のセンサ温度(1)に対
するセンサ抵抗値(2)、センサ電流(3)、センサ電
圧(4)、(4)の各値から0℃における(4)の値の
減算値(5)、温度換算値(6)及び温度誤差(7)を
求めた各数値が下記の表1に示される。
【0007】
【表1】
【0008】上記表1において、センサ電圧(4)の各
値から0℃のときの(4)の値0.2Vをそれぞれ減算
した値が(5)であり、この(5)の値が100℃のと
きに100.000となるように(5)の各値に換算係
数100/0.07832≒1276.81を乗算した
結果が温度換算値(6)である。またこの温度換算値
(6)から計測温度の誤差分のみを取出したのが温度誤
差(7)である。
【0009】図12は表1のセンサ温度(1)に対する
センサ電圧(4)の特性を示す図であり、図13は表1
のセンサ温度(1)に対する温度誤差(7)の特性を示
す図である。図13により、0℃〜100℃の計測範囲
のほぼ中央で約0.38℃の誤差があることが判る。こ
のような誤差があるにもかかわらず、図10のような定
電流回路は温度計測回路として広く使用されていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測温抵
抗体等の温度センサに定電流を流す従来の温度計測回路
では、表1の温度誤差(7)及び図13に示すように、
0℃〜100℃の計測範囲において、最大で約0.38
℃という温度測定誤差があり、誤差の値が大き過ぎ、計
測精度に満足できないという問題点があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電圧電流変
換回路は、演算増幅器の一方の入力端に入力抵抗を介し
て入力電圧を印加し、上記演算増幅器の出力端に接続さ
れた負荷抵抗に前記入力電圧に基づく出力電流を供給す
る電圧電流変換回路において、前記負荷抵抗値の増加に
ほぼ比例して、出力電流値が増加するように構成された
ものである。上記のように構成された電圧電流変換回路
の負荷抵抗として測温抵抗体を用い、この回路を温度計
測回路として使用することにより、従来よりも計測精度
が大幅に改善される。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施形態1.図1は本発明の実施形態1に係る電圧電流
変換回路を示す図である。図1の回路構成は、図10の
定電流回路と変わらないが、図10のように抵抗R1
3 の値を等しくせず、抵抗1 の値よりも抵抗3 の値を
大きくしているため、図1の回路は定電流回路にはなら
ない。なお図1における負荷抵抗RL は温度センサとし
て測定抵抗体を用いている。図1において、測温度抵抗
体RL に流れる電流iL は、同図の回路解析の結果次の
(2)式で示される。
【0013】
【数2】
【0014】図1のRL に図10と同一の温度センサ
(0℃で100Ωの測温抵抗体)を接続し、同図に示さ
れるR1 =2.5KΩ、R2 =2KΩ、R3 =5.5K
Ω、R4 =1KΩ、RS =1KΩ、ES =2.5Vの値
を(2)式に代入して、温度センサに加える温度を0℃
〜100℃に変化させたとき、10℃毎の各温度におけ
る温度センサRL に流れるセンサ電流iL を求めて、下
記の表2に示す。
【0015】
【表2】
【0016】なお表2には、表3と同様に、センサ温度
(1)に対するセンサ抵抗値(2)、センサ電流
(3)、センサ電圧(4)、(4)の各値から0℃にお
ける(4)の値の減算値(5)、温度換算値(6)及び
温度誤差(7)が記載されている。なお表2の変換係数
は100/0.085727≒1166.494とな
る。図2は表2のセンサ抵抗値(2)に対するセンサ電
流(3)の特性を示す図であり、同図はセンサ抵抗値の
増加にほぼ比例して、センサに流れるセンサ電流値が増
加していることを示している。
【0017】図3は表2のセンサ温度(1)に対するセ
ンサ電圧(5)の特性を示す図であり、図4は表2のセ
ンサ温度(1)に対する温度誤差(7)の特性を示す図
である。表2の温度誤差(7)及び図4で明らかなよう
に、実施形態1においては、抵抗R1 の値よりも抵抗R
3 の値を大きくして、負荷抵抗値の増加にほぼ比例して
出力電流値が増加するようにしたので(図2の特性を参
照)、0℃〜100℃の計測範囲における誤差は、電源
変動分や周囲温度の変化による変動分を加えたとして
も、最大で0.03℃以下となり、従来の誤差幅の1/
10以下という高精度での温度計測が可能となる。
【0018】実施形態2.図5は本発明の実施形態2に
係る電圧電流変換回路を示す図である。図5の回路構成
は、図1の回路と変わらないが、抵抗R1 とR3 の値を
等しくする代りに、抵抗R2 の値から抵抗RS の値を減
算した差分値(R2 −RS )よりも抵抗R4 の値を小さ
くするように設定したため、図5の回路は定電流回路に
はならない。図5の回路も負荷抵抗RL には温度センサ
として測温抵抗体(0℃で100Ω)を用いており、こ
の測温抵抗体RL に流れる電流iL は前記(2)式から
求められるので、図5に示されるR1 =2.5KΩ、R
2 =2KΩ、R3 =2.5KΩ、R4 =56.2Ω、R
S =1KΩ、ES =2.5Vの値を(2)式に代入し、
0℃〜100℃の範囲で10℃毎の各温度におけるセン
サ電流iL を求めて、下記の表3に示す。
【0019】
【表3】
【0020】なお表3には、表2と同様に、センサ温度
(1)に対するセンサ抵抗値(2)、センサ電流
(3)、センサ電圧(4)、(4)の各値から0℃にお
ける(4)の値の減算値(5)、温度換算値(6)及び
温度誤差(7)が記載されている。なお表3の変換係数
は100/0.085727≒1166.494とな
る。図6は表3のセンサ抵抗値(2)に対するセンサ電
流(3)の特性を示す図であり、同図はセンサ抵抗値の
増加にほぼ比例して、センサに流れるセンサ電流値が増
加していることを示している。
【0021】図7は表3のセンサ温度(1)に対するセ
ンサ電圧(5)の特性を示す図であり、図8は表3のセ
ンサ温度(1)に対する温度誤差(7)の特性を示す図
である。表3の温度誤差(7)及び図8で明らかなよう
に、実施形態2においては、抵抗R1 とR3 の値を等し
くすると共に、抵抗R2 とRS との差分値(R2
S)よりも抵抗R4 の値を小さくして、負荷抵抗値の
増加にほぼ比例して出力電流値が増加するようにしたの
で(図6の特性を参照)、0℃〜100℃の計測範囲に
おける誤差は、電源変動分や周囲温度の変化による変動
分を加えたとしても、最大で0.03℃以下となり、従
来の誤差幅の1/10以下という高精度での温度計測が
可能となる。
【0022】
【発明の効果】本発明においては、演算増幅器の一方の
入力端に入力抵抗を介して入力電圧を印加し、上記演算
増幅器の出力端に接続された負荷抵抗に前記入力電圧に
基づく出力電流を供給する電圧電流変換回路において、
前記負荷抵抗値の増加にほぼ比例して、出力電流値が増
加するように構成したので、前記電圧電流変換回路の負
荷抵抗として測温抵抗体を用い、この回路を温度計測回
路として使用することにより、従来よりも計測精度が大
幅に改善されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る電圧電流変換回路を
示す図である。
【図2】図1の回路のセンサ抵抗値対センサ電流特性を
示す図である。
【図3】図1の回路のセンサ温度対センサ電圧特性を示
す図である。
【図4】図1の回路のセンサ温度対温度誤差特性を示す
図である。
【図5】本発明の実施形態2に係る電圧電流変換回路を
示す図である。
【図6】図5の回路のセンサ抵抗値対センサ電圧特性を
示す図である。
【図7】図5の回路のセンサ温度対センサ電圧特性を示
す図である。
【図8】図5の回路のセンサ温度対温度誤差特性特性を
示す図である。
【図9】従来の定電流回路の一例を示す図である。
【図10】従来の定電流回路を利用した温度計測回路を
示す図である。
【図11】図10の回路のセンサ抵抗値対センサ電流特
性を示す図である。
【図12】図10の回路のセンサ温度対センサ電圧特性
を示す図である。
【図13】図10の回路のセンサ温度対温度誤差特性を
示す図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 A1 演算増幅器 ES 入力電圧 iL 出力電流 R1 〜R4 ,RS 抵抗
【手続補正書】
【提出日】平成8年7月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】なお表2には、表1と同様に、センサ温度
(1)に対するセンサ抵抗値(2)、センサ電流
(3)、センサ電圧(4)、(4)の各値から0℃にお
ける(4)の値の減算値(5)、温度換算値(6)及び
温度誤差(7)が記載されている。なお表2の変換係数
は100/0.085727≒1166.494とな
る。図2は表2のセンサ抵抗値(2)に対するセンサ電
流(3)の特性を示す図であり、同図はセンサ抵抗値の
増加にほぼ比例して、センサに流れるセンサ電流値が増
加していることを示している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】図3は表2のセンサ温度(1)に対するセ
ンサ電圧()の特性を示す図であり、図4は表2のセ
ンサ温度(1)に対する温度誤差(7)の特性を示す図
である。表2の温度誤差(7)及び図4で明らかなよう
に、実施形態1においては、抵抗R1 の値よりも抵抗R
3 の値を大きくして、負荷抵抗値の増加にほぼ比例して
出力電流値が増加するようにしたので(図2の特性を参
照)、0℃〜100℃の計測範囲における誤差は、電源
変動分や周囲温度の変化による変動分を加えたとして
も、最大で0.03℃以下となり、従来の誤差幅の1/
10以下という高精度での温度計測が可能となる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】図7は表3のセンサ温度(1)に対するセ
ンサ電圧()の特性を示す図であり、図8は表3のセ
ンサ温度(1)に対する温度誤差(7)の特性を示す図
である。表3の温度誤差(7)及び図8で明らかなよう
に、実施形態2においては、抵抗R1 とR3 の値を等し
くすると共に、抵抗R2 とRS との差分値(R2
S)よりも抵抗R4 の値を小さくして、負荷抵抗値の
増加にほぼ比例して出力電流値が増加するようにしたの
で(図6の特性を参照)、0℃〜100℃の計測範囲に
おける誤差は、電源変動分や周囲温度の変化による変動
分を加えたとしても、最大で0.03℃以下となり、従
来の誤差幅の1/10以下という高精度での温度計測が
可能となる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図10
【補正方法】変更
【補正内容】
【図10】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 演算増幅器の一方の入力端に入力抵抗を
    介して入力電圧を印加し、上記演算増幅器の出力端に接
    続された負荷抵抗に前記入力電圧に基づく出力電流を供
    給する電圧電流変換回路において、 前記負荷抵抗値の増加にほぼ比例して、出力電流値が増
    加するように構成されたことを特徴とする電圧電流変換
    回路。
  2. 【請求項2】 演算増幅器の負側入力端に第1の抵抗R
    1 を介して入力電圧を印加し、前記演算増幅器の負側入
    力端と出力端との間に第2の抵抗R2 を接続し、前記演
    算増幅器の正側入力端を第3の抵抗R3 を介して接地
    し、基準抵抗RS と負荷抵抗RL とを直列に接続してこ
    の基準抵抗RS の他端を前記演算増幅器の出力端に接続
    すると共にこの負荷抵抗RL の他端を接地し、前記基準
    抵抗RSと負荷抵抗RL との接続点と前記演算増幅器の
    正側入力端との間に第4の抵抗R4 を接続し、前記入力
    電圧に基づく出力電流を前記負荷抵抗RL に供給する電
    圧電流変換回路において、 前記第3の抵抗R3 の値を第1の抵抗R1 の値よりも大
    きくすることにより、前記負荷抵抗RL の値の増加にほ
    ぼ比例して出力電流の値が増加することを特徴とする電
    圧電流変換回路。
  3. 【請求項3】 演算増幅器の負側入力端に第1の抵抗R
    1 を介して入力電圧を印加し、前記演算増幅器の負側入
    力端と出力端との間に第2の抵抗R2 を接続し、前記演
    算増幅器の正側入力端を第3の抵抗R3 を介して接地
    し、基準抵抗RS と負荷抵抗RL とを直列に接続してこ
    の基準抵抗RS の他端を前記演算増幅器の出力端に接続
    すると共にこの負荷抵抗RL の他端を接地し、前記基準
    抵抗RSと負荷抵抗RL との接続点と前記演算増幅器の
    正側入力端との間に第4の抵抗R4 を接続し、前記入力
    電圧に基づく出力電流を前記負荷抵抗RL に供給する電
    圧電流変換回路において、 前記第1の抵抗R1 と第3の抵抗R3 の値を等しくする
    と共に、前記第2の抵抗R2 の値から基準抵抗RS の値
    を減算した差分値よりも前記第4の抵抗R4 の値を小さ
    くすることにより、前記負荷抵抗RL の値の増加にほぼ
    比例して出力電流の値が増加することを特徴とする電圧
    電流変換回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS56166613A (en) * 1980-05-26 1981-12-21 Sony Corp Voltage to current converting circuit
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JPS63103929A (ja) * 1986-10-22 1988-05-09 Terumo Corp 温度測定装置

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