JPH09321562A - リミッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リミッタ動作時に入力電圧が大きくなった場
合でも出力電圧を一定に保つことができる。 【解決手段】 演算増幅器３の反転入力端子と出力端子
２との間に帰還抵抗器12を接続し、演算増幅器101，102
の出力にトランジスタ111，112を接続し、演算増幅器10
1，102の反転入力端子に電圧値がそれぞれＶ121，Ｖ122
の電圧源121，122を接続し、トランジスタ111のコレク
タに正側の電源電圧Ｖccを接続し、エミッタは演算増幅
器３の反転入力端子に接続され、トランジスタ112のコ
レクタに負側の電源電圧Ｖeeを接続し、エミッタに演算
増幅器３の反転入力端子を接続した構成する。このよう
な構成にすることにより、リミッタ動作状態において、
コレクタ電流は電源電圧より供給されるため、演算増幅
器３の出力端子に流れる電流は帰還抵抗器12に流れる電
流だけになり、入力電圧Ｖ１に依存することなく、演算
増幅器３を安定に動作させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ信号処理
装置でのリミッタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アナログ信号処理装置において、特に演
算増幅器の出力電圧が一定値に達すると、入力がそれ以
上増加しても出力電圧を一定値に制限するのに、従来か
らリミッタ装置が有用であった。

【０００３】従来のこの種の装置には、特開昭57−6730
5号公報に記載されているような構成が使用されてい
る。

【０００４】以下に、その構成，動作について、図面を
参照しながら説明する。

【０００５】図５に特開昭57−67305号公報に記載され
ているような従来のリミッタ装置の構成を示す回路図で
あり、１は入力端子、２は出力端子、10は負帰還増幅回
路、50はリミッタ回路を示す。負帰還増幅回路10は、演
算増幅器３と、入力端子１に接続された電流源11と、演
算増幅器３の反転入力端子と出力端子間に接続された抵
抗値Ｒ12の帰還抵抗器12とから構成されている。

【０００６】また、リミッタ回路50は、帰還抵抗器12と
並列に接続されているｐｎｐ型のトランジスタ21と、ｎ
ｐｎ型のトランジスタ22と、電圧値がＶccの電圧源27
と、抵抗値がＲ23の抵抗器23と、抵抗値がＲ24の可変抵
抗器24からなる分圧手段と、電圧値がＶeeの電圧源28
と、抵抗値がＲ25の抵抗器25と、抵抗値がＲ26の可変抵
抗器26からなる分圧手段から構成されている。トランジ
スタ21におけるコレクタには演算増幅器３の反転入力端
子が接続し、エミッタには出力端子２が接続し、ベース
には抵抗器23と可変抵抗器24とからなる分圧手段に接続
して分圧電圧が加わるようになっており、また、トラン
ジスタ22におけるコレクタには演算増幅器３の反転入力
端子、エミッタには出力端子２からの出力、ベースには
抵抗器25と可変抵抗器26とからなる分圧手段が接続して
いる。さらに、抵抗器23には電圧源27が接続し、抵抗器
25には電圧源28が接続している。また、入力端子１は、
演算増幅器３の反転入力端子、トランジスタ21における
コレクタ、トランジスタ22におけるコレクタに連結して
いる。なお、演算増幅器３の非反転入力端子、および可
変抵抗器24，26，電圧源27，28のもう一方の端子は接地
されている。

【０００７】次に、図５の構成での動作について説明す
る。

【０００８】まず、負帰還増幅回路10の動作について説
明する。

【０００９】演算増幅器３の反転入力端子が非反転入力
端子と同じ電圧になるように演算増幅器３は動作する
で、演算増幅器３の反転入力端子は仮想接地点と考える
ことができ、入力電流Ｉ11は演算増幅器３の反転入力端
子と出力端子２間に接続されている帰還抵抗器12に流
れ、この帰還抵抗器12によって電圧に変換される。この
ときの、演算増幅器３の出力電圧Ｖ２は(数１)で表され
る。

【００１０】

【数１】Ｖ２＝−Ｒ12／Ｉ11 但し、Ｉ11：電流源11の電流値，Ｒ12：帰還抵抗器12の
抵抗値 このように、負帰還増幅回路10は、入力された電流と帰
還抵抗器12で表された増幅率で増幅して出力するように
なる。

【００１１】次に、リミッタ回路50の動作について説明
する。

【００１２】いま、トランジスタ21およびトランジスタ
22のベースに加わる電圧Ｖb21および電圧Ｖb22が、抵抗
器23と可変抵抗器24および抵抗器25と可変抵抗器26によ
って、次に示す(数２)，(数３)で表されるようになって
いるとする。

【００１３】

【数２】Ｖb21＝Ｒ24×Ｖcc／(Ｒ23＋Ｒ24)

【００１４】

【数３】Ｖb22＝Ｒ26×Ｖee／(Ｒ25＋Ｒ26) このトランジスタ21およびトランジスタ22が動作状態に
なるには、トランジスタ21の場合は、エミッタ電圧Ｖe2
1がベース電圧Ｖb21よりベース・エミッタ間電圧Ｖbeだ
け高い電圧、またトランジスタ22の場合はエミッタ電圧
Ｖe22がベース電圧Ｖb22よりベース・エミッタ間電圧Ｖ
beだけ低い電圧になった時であり、それぞれのエミッタ
電圧Ｖe21，Ｖe22は、(数４)，(数５)のようになる。

【００１５】

【数４】Ｖe21＝Ｖb21＋Ｖbe21

【００１６】

【数５】Ｖe22＝Ｖb22−Ｖbe22 Ｖbe21：トランジスタ21が動作するベース・エミッタ間
電圧 Ｖbe22：トランジスタ22が動作するベース・エミッタ間
電圧 したがって、負帰還増幅回路10の出力端子２の出力電圧
Ｖ２が、トランジスタ21の動作電圧Ｖe21より小さく、
トランジスタ22のエミッタ電圧Ｖe22より大きい場合
は、トランジスタ21とトランジスタ22はカットオフ状態
になり、入力電流Ｉ11と出力電圧Ｖ２の関係は、(数１)
で求められる関係になる。

【００１７】一方、出力電圧Ｖ２がＶe21より大きくな
りトランジスタ21が動作状態になった場合、トランジス
タ21のコレクタ電流Ｉc21が増加すると、入力電流Ｉ11
を吸い込み帰還抵抗器12に流れる電流を減少させ出力電
圧Ｖ２を低くするように働き、トランジスタ21のコレク
タ電流Ｉc21が減少すると、帰還抵抗器12に流れる電流
を増加させ出力電圧Ｖ２を高くするように働く負帰還の
動作を行うことになる。そして最終的には、出力電圧Ｖ
２はトランジスタ21が動作するエミッタ電圧Ｖe21で安
定するようになる。

【００１８】また、出力電圧Ｖ２がエミッタ電圧Ｖe22
より小さくなりトランジスタ22が動作状態になった場
合、トランジスタ22のコレクタ電流Ｉc22が増加する
と、入力電流Ｉ11を吸い込み帰還抵抗器12に流れる電流
を減少させて出力電圧Ｖ２が高くなるように働き、また
トランジスタ22のコレクタ電流Ｉc22が減少すると、帰
還抵抗器12に流れる電流を増加させて出力電圧Ｖ２を低
くするように働く負帰還の動作を行うことになる。そし
て最終的には、出力電圧Ｖ２はトランジスタ22が動作す
るエミッタ電圧Ｖe22で安定するようになる。

【００１９】このように、入力電圧Ｖ１が大きくなって
も、負帰還増幅回路10の出力電圧Ｖ２が帰還抵抗器12に
よって変換された電流をトランジスタ21またはトランジ
スタ22を介して演算増幅器３の出力端子２に流し込むよ
うにしたことにより、出力電圧Ｖ２はトランジスタ21お
よびトランジスタ22のエミッタ電圧Ｖe21，Ｖe22より大
きくならず、トランジスタ21およびトランジスタ22のエ
ミッタ電圧Ｖe21，Ｖe22で一定値を保つようになる。

【００２０】また、出力電圧Ｖ２の制限値は、可変抵抗
器24および可変抵抗器26を可変することにより、トラン
ジスタ21およびトランジスタ22のベースに印加する電圧
Ｖb21および電圧Ｖb22を調整して設定することができ
る。

【００２１】以上のように、演算増幅器３を電流源11お
よび抵抗器12によって負帰還増幅回路10を構成し、さら
に帰還抵抗器12と並列にリミッタ回路50のトランジスタ
21およびトランジスタ22を設け、出力電圧Ｖ２が設定値
より大きくなったときトランジスタ21またはトランジス
タ22を介して入力電流Ｉ11を出力端子２に流し込むこと
により、出力電圧Ｖ２を設定した制限値で一定に保つリ
ミッタ装置を構成することができる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のリ
ミッタ装置では入力電流Ｉ11をトランジスタ21またはト
ランジスタ22を介して出力端子２に流し込むことによっ
て出力電圧Ｖ２を制限しているため、入力電流Ｉ11は総
て演算増幅器３の出力端子２に流れ込むことになる。従
って、入力電流Ｉ11が演算増幅器３の出力最大駆動電流
Ｉo(ｍａｘ)より大きくなった場合、演算増幅器３は入
力された電流を駆動することができなくなり、出力電圧
Ｖ２を一定値に保てなくなる。

【００２３】また、リミッタ回路50が動作しトランジス
タ21またはトランジスタ22に電流が流れているとき、入
力電流Ｉ11が変化するとトランジスタ21，22に流れるコ
レクタ電流も変化するので、トランジスタ21，22のベー
ス・エミッタ間電圧Ｖbe21，Ｖbe22が変化し、出力制限
電圧が変化する。

【００２４】また、出力電圧Ｖ２の制限値をトランジス
タ21，22のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖce21，Ｖce22よ
り小さくすることができず、出力電圧Ｖ２をゼロにする
ことができない問題点があった。

【００２５】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、リミッタ動作時に入力電圧がさらに大きくなった場
合でも、演算増幅手段の最大駆動電流に依存することな
く安定して動作させることができ、しかも入力電圧が大
きくなっても出力電圧を一定に保つことができ、出力電
圧の制限振幅値がゼロから設定することができるように
したリミッタ装置を提供することをその課題とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、演算増幅手段と、この演算増幅手段の出
力電圧と第１定電圧源の電圧値とを比較する第１比較増
幅手段と、この第１比較増幅手段の出力に接続された第
１トランジスタと、前記演算増幅手段の出力電圧と第２
定電圧源の電圧値とを比較する第２比較増幅手段と、こ
の第２比較増幅手段の出力に接続された第２トランジス
タと、前記演算増幅手段の出力電圧が第１定電圧源の電
圧値よりも高い場合に、前記第１トランジスタを動作さ
せて前記演算増幅手段の出力電圧を制御するための電流
を供給する電圧電源と、前記演算増幅手段の出力電圧が
第２定電圧源の電圧値よりも低い場合に、前記第２トラ
ンジスタを動作させて前記演算増幅手段の出力電圧を制
御するための電流を供給する電圧電源とを備えたことを
特徴とする。この構成によれば、演算増幅手段の最大駆
動電流に依存することなく安定して動作させることがで
き、しかも入力電圧が大きくなっても出力電圧を一定に
保て出力電圧の制限振幅値がゼロから設定することがで
きるリミッタ装置が得られる。

【００２７】また、前記第１トランジスタおよび前記第
２トランジスタに流れる電流を検出する状態検出手段を
備えたことを特徴とする。このような構成によれば、リ
ミッタ装置の動作状態表示のできるリミッタ装置が得ら
れる。

【００２８】また、演算増幅手段と、この演算増幅手段
の入力電圧と第１定電圧源の電圧値とを比較する第１比
較増幅手段と、この第１比較増幅手段の出力に接続され
た第１トランジスタと、この第１トランジスタのコレク
タを入力とする第１カレントミラー手段と、前記入力電
圧と第２定電圧源の電圧値を比較する第２比較増幅手段
と、この演算増幅手段の第２比較増幅手段の出力に接続
された第２トランジスタと、第２トランジスタのコレク
タを入力とする第２カレントミラー手段と、前記演算増
幅手段の出力電圧が第１定電圧源の電圧値よりも高い場
合に、前記第１トランジスタを動作させて前記演算増幅
手段の出力電圧を制御するための電流を供給する電圧電
源と、前記演算増幅手段の出力電圧が第２定電圧源の電
圧値よりも低い場合に、前記第２トランジスタを動作さ
せて前記演算増幅手段の出力電圧を制御するための電流
を供給する電圧電源とを備えたことを特徴とする。この
ような構成によれば、従来の出力電圧を検出して出力電
圧制限を行うフィードバック型リミッタ装置の動作遅れ
を改善できるリミッタ装置が得られる。

【００２９】また、前記第１カレントミラー手段および
前記第２カレントミラー手段に流れる電流を検出する状
態検出手段を備えたことを特徴とする。このような構成
によれば、リミッタ装置の動作状態表示のできるリミッ
タ装置が得られる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施の形態について説明する。

【００３１】図１は本発明の第１実施形態の構成を示す
回路図であり、従来例の図５と同様の動作または機能を
もつものには同じ符号を付すことで詳細な説明は省略し
た。

【００３２】図１において、100はリミッタ回路であ
る。第１実施形態の装置は負帰還増幅回路10とリミッタ
回路100とならなるもので、リミッタ回路100以外は従来
例と同じ構成になっている。

【００３３】リミッタ回路100は、負帰還増幅回路10の
出力が入力される演算増幅器101，102と、演算増幅器10
1の出力に接続されたｎｐｎ型のトランジスタ111と、演
算増幅器102の出力に接続されたｐｎｐ型のトランジス
タ112と、演算増幅器101の反転入力端子に接続された電
圧値がＶ121の電圧源121、演算増幅器102の反転入力端
子に接続された電圧値がＶ122の電圧源122とから構成さ
れている。

【００３４】また、トランジスタ111のコレクタには電
源電圧Ｖccの正側が接続され、エミッタには演算増幅器
３の反転入力端子が接続され、ベースには演算増幅器10
1の出力が接続される。トランジスタ112のコレクタには
電源電圧Ｖeeの負側が接続され、エミッタには演算増幅
器３の反転入力端子が接続され、ベースには演算増幅器
102の出力が接続されている。

【００３５】次に、負帰還増幅回路10の動作について説
明する。

【００３６】入力電流Ｉ11は演算増幅器３の負帰還抵抗
器R12に流れ、演算増幅器３は帰還抵抗器12によって電
圧に変換される負帰還増幅器として動作するので、演算
増幅器３の出力電圧Ｖ２は(数６)で表される。

【００３７】

【数６】Ｖ２＝−Ｒ12／Ｉ11 次に、この負帰還増幅回路10にリミッタ装置100を付加
したときの動作について説明する。

【００３８】演算増幅器101は、反転入力端子に接続さ
れた電圧源121の電圧Ｖ121と非反転入力端子に接続され
た出力端子２の電圧Ｖ２とを比較し、出力端子２の電圧
Ｖ２が電圧源121の電圧Ｖ121より高くなったときに演算
増幅器101の出力を高くして、トランジスタ111を動作さ
せてコレクタ電流Ｉc111を流すようになる。また、出力
端子２の電圧Ｖ２が電圧源121の電圧Ｖ121より低いとき
は演算増幅器101の出力を低くして、トランジスタ111を
カットオフさせるように動作する。

【００３９】一方、演算増幅器102は、反転入力端子に
接続された電圧源122の電圧Ｖ122と非反転入力端子に接
続された出力端子２の電圧Ｖ２とを比較し、出力端子２
の電圧Ｖ２が電圧源122の電圧Ｖ122より低くなったとき
演算増幅器102の出力を低くして、トランジスタ112を動
作させてコレクタ電流Ｉc112を流すようになる。また、
出力端子２の電圧Ｖ２が電圧源122の電圧Ｖ122より高い
ときは演算増幅器102の出力は高くして、トランジスタ1
12をカットオフさせるように動作する。

【００４０】ここで、出力端子２の電圧Ｖ２が電圧源12
1の電圧Ｖ121より高くなる場合を考える。

【００４１】この場合、帰還抵抗器12には出力端子２か
ら演算増幅器３の反転入力端子に向かって電流が流れ、
入力電流Ｉ11は、演算増幅器３の反転入力端子から入力
端子１に向かって電流が流れる。また、出力端子２の電
圧Ｖ２が電圧源121の電圧Ｖ121より高くなっているの
で、演算増幅器101の出力が高くなり、トランジスタ111
を動作させコレクタ電流Ｉc111を流すようになる。この
トランジスタ111のコレクタ電流Ｉc111は、電源電圧Ｖc
cから演算増幅器３の反転入力端子に電流を流し込む。
このトランジスタ111のコレクタ電流Ｉc111は、演算増
幅器３の帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12と同じ向き(反
転入力端子に流れ込む方向)に流れるので、帰還抵抗器1
2に流れる電流Ｉ12を減少させるように動作する。ま
た、出力電圧Ｖ２が低くなるとトランジスタ111のコレ
クタ電流Ｉc111は減少し帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12
を増加させるように動作する。このように、演算増幅器
101によって負帰還の動作を行うことにより、最終的に
出力電圧Ｖ２が電圧源121の電圧Ｖ121と同じ電圧で安定
するようになる。

【００４２】このときの、入力電流Ｉ11と演算増幅器３
の帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12とトランジスタ111の
コレクタ電流Ｉc111の関係は(数７)で表されるようにな
る。

【００４３】

【数７】Ｉ11＝Ｉc111＋Ｉ12 また、入力電流Ｉ11がさらに増加し、出力電圧Ｖ２も高
くなるようになった場合でも、演算増幅器101の利得を
充分に大きくしておけば、トランジスタ111のコレクタ
電流Ｉc111はさらに増加することで、出力電圧Ｖ２の変
動を抑えることができる。しかも、トランジスタ111の
コレクタ電流Ｉc111は電源電圧から供給されるので、演
算増幅器３の出力端子２には、帰還抵抗器12に流れる電
流Ｉ12だけになる。したがって、入力電流Ｉ11が如何な
る大きさでも演算増幅器３の出力端子２に流れる電流
は、入力電流Ｉ11の大きさに依存することなく演算増幅
器３を安定に動作させることができる。

【００４４】また、出力端子２の電圧Ｖ２が電圧源122
の電圧Ｖ122より低くなる場合を考える。

【００４５】この場合、帰還抵抗器12には演算増幅器３
の反転入力端子から出力端子２に向かって電流が流れ、
入力電流Ｉ11は入力端子１から演算増幅器３の反転入力
端子に向かって流れる。

【００４６】また、出力端子２の電圧Ｖ２が電圧源122
の電圧Ｖ122より低くなっているので、演算増幅器102の
出力が低くなりトランジスタ112を動作させコレクタ電
流Ｉc112を流すようになる。このトランジスタ112のコ
レクタ電流Ｉc112は、電源電圧Ｖeeから演算増幅器３の
反転入力端子に電流を流し込む。

【００４７】このトランジスタ112のコレクタ電流Ｉc11
2は、演算増幅器３の帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12と
同じ向き(反転入力端子に流れ込む方向)に流れるので、
帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12を減少させるように動作
し、また、出力電圧Ｖ２が高くなるとトランジスタ112
のコレクタ電流Ｉc112は減少し帰還抵抗器12に流れる電
流Ｉ12を増加させるように動作する。このように、演算
増幅器102によって負帰還の動作を行うことにより、最
終的に出力電圧Ｖ２が電圧源122の電圧Ｖ122と同じ電圧
で安定するようになる。

【００４８】このときの、入力電流Ｉ11と演算増幅器３
の帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12とトランジスタ112の
コレクタ電流Ｉc112の関係は(数８)で表されるようにな
る。

【００４９】

【数８】Ｉ11＝Ｉc112＋Ｉ12 また、入力電流Ｉ11がさらに増加した場合でも、演算増
幅器102によりトランジスタ112のコレクタ電流Ｉc112を
増加させ、出力電圧Ｖ２の変動を抑えることができる。
さらに、この場合もトランジスタ112のコレクタ電流Ｉc
112は電源電圧から供給されるので、演算増幅器３の出
力端子２には、帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12だけにな
り、入力電流の大きさに依存することなく、演算増幅器
３を安定に動作させることができる。

【００５０】以上のように、演算増幅器３と電流源11と
抵抗器12からなる負帰還増幅回路10と、演算増幅器101
および102とトランジスタ111および112と電圧源121およ
び122から構成されるリミッタ回路100によれば、演算増
幅器３の反転入力端子に流し込む電流をトランジスタ11
1および112で増減することにより、出力電圧Ｖ２を設定
した制限値で一定に保たせることができる。

【００５１】しかも、リミッタ動作状態において、反転
入力端子に流し込む電流は、トランジスタ111，112のコ
レクタが電源電圧Ｖcc，Ｖeeに接続しているため、コレ
クタ電流は電源電圧Ｖcc，Ｖeeより供給されるようにな
り、演算増幅器３の出力端子に流れる電流は帰還抵抗器
12に流れる電流だけになり、入力電圧Ｖ１に依存するこ
となく、演算増幅器３を安定に動作させることができ
る。

【００５２】さらに、出力電圧Ｖ２の制限値は、電圧源
の電圧Ｖ121およびＶ122の電圧に等しくなるため、電圧
源121，122の電圧Ｖ121，Ｖ122を調整するだけで出力電
圧Ｖ２の制限値を設定することができ、その制限値は出
力振幅値ゼロから設定することができる。

【００５３】なお、トランジスタ111および112はコレク
タ接地のエミッタ出力の構成にあるが、エミッタ接地の
コレクタ出力としても上記と同様の効果が得られる。こ
の場合、演算増幅器101および102の出力を反転させる必
要がある。

【００５４】また、トランジスタ111，112は、ＣＭＯＳ
等の他の素子を用いても同じ効果が得られれば使用可能
である。

【００５５】図２は本発明の第２実施形態の構成を示す
回路図であり、従来例の図５と同様の動作または機能を
もつものには同じ符号を付すことで詳細な説明は省略し
た。

【００５６】図２において、200はリミッタ回路であ
る。第２実施形態の装置は負帰還増幅回路10とリミッタ
回路200からなるもので、リミッタ回路200以外は従来例
と同じ構成になっている。

【００５７】リミッタ回路200は、演算増幅器201，202
と、演算増幅器201の非反転入力端子に接続された電圧
値がＶ221の電圧源221と、演算増幅器202の非反転入力
に接続された電圧値がＶ222の電圧源222と、演算増幅器
201の出力に接続されたトランジスタ231と、演算増幅器
202の出力に接続されたトランジスタ241と、トランジス
タ232，233，234からなるカレントミラー回路と、トラ
ンジスタ242，243，244からなるカレントミラーと、抵
抗器251，252により構成している。

【００５８】トランジスタ231のエミッタには電源電圧
Ｖccの正側が接続され、コレクタにはトランジスタ23
2，233，234からなる第１カレントミラー回路の入力端
子が接続され、ベースには演算増幅器201の出力が接続
されている。第１カレントミラー回路の出力はトランジ
スタ232とトランジスタ234のコレクタに接続され、トラ
ンジスタ232のコレクタは演算増幅器201の反転入力端子
に接続され、トランジスタ234のコレクタは演算増幅器
３の反転入力端子に接続されている。また、トランジス
タ241のエミッタには電源電圧Ｖeeの負側が接続され、
コレクタにはトランジスタ242，243，244からなる第２
カレントミラー回路の入力端子が接続され、第２カレン
トミラー回路の出力はトランジスタ242，244のコレクタ
に接続され、トランジスタ242のコレクタは演算増幅器2
02の反転入力端子に接続され、トランジスタ244のコレ
クタは演算増幅器３の反転入力端子に接続されている。

【００５９】また、演算増幅器201の反転入力端子は抵
抗器251を介して入力端子１に接続され、演算増幅器202
の反転入力端子は抵抗器252を介して入力端子１に接続
されている。さらに入力端子１と演算増幅器３の反転入
力端子との間は抵抗器13を介して接続されている。

【００６０】次に、負帰還増幅回路10の動作について説
明する。

【００６１】入力端子１に電圧Ｖ１が加わったとする
と、演算増幅器３の反転入力が仮想接地点になっている
ので抵抗器13に流れる電流Ｉ13は(数９)で表されるよう
になる。

【００６２】

【数９】Ｉ13＝Ｖ１／Ｒ13 この入力電流Ｉ13は演算増幅器３の負帰還抵抗Ｒ12に流
れ、演算増幅器３は帰還抵抗器12によって電圧に変換さ
れる負帰還増幅器として動作するので、演算増幅器３の
出力電圧Ｖ２は、(数10)で表される。

【００６３】

【数１０】Ｖ２＝−Ｒ12／Ｒ13×Ｖ１ 次に、負帰還増幅回路10に、リミッタ回路200を付加し
た時の動作について説明する。

【００６４】演算増幅器201は、非反転入力端子に接続
された電圧源221の電圧Ｖ221と反転入力端子に接続され
た入力端子１の電圧Ｖ１を比較し、電圧Ｖ１が電圧Ｖ22
1より高くなったとき演算増幅器201の出力を低くして、
トランジスタ231を動作させコレクタ電流Ｉc231を流す
ように動作させる。また、入力端子１の電圧Ｖ１が電圧
源121の電圧121より低いときは演算増幅器201の出力は
高くして、トランジスタ231をカットオフさせるように
動作させる。

【００６５】このときトランジスタ231に流れるコレク
タ電流Ｉc231は、トランジスタ232，233，234からなる
第１カレントミラー回路によって演算増幅器201の反転
入力端子に流れ込み、その電流Ｉc211は演算増幅器201
の反転入力の電圧が非反転入力端子に接続された電圧源
221の電圧Ｖ221と等しくするように動作するので、(数1
1)で表されるようになる。

【００６６】

【数１１】Ｉc231＝(Ｖ１−Ｖ221)／Ｒ251 ここで、Ｒ251は抵抗器251の抵抗値を示す。

【００６７】また、この時トランジスタ232，233，234
からなる第１カレントミラー回路によって演算増幅器３
の反転入力にもトランジスタ231に流れるコレクタ電流
Ｉc231と同じ電流値が流れ込むようになる。

【００６８】このときの演算増幅器３の帰還抵抗器12に
流れる電流Ｉ12は、入力電流Ｖ１を抵抗器13によって変
換された電流Ｉ13からトランジスタ232，233，234から
なる第１カレントミラー回路の出力電流Ｉc231から引い
た電流になり、(数12)で表される。

【００６９】

【数１２】Ｉ12＝Ｉ13−Ｉc231＝Ｖ１／Ｒ13−(Ｖ１−
Ｖ221)／Ｒ251 ここで、抵抗器251と抵抗器13を同じ抵抗値(Ｒ13＝Ｒ25
1)とすると、(数12)は(数13)のようになる。

【００７０】

【数１３】Ｉ12＝Ｖ１／Ｒ13−(Ｖ１−Ｖ221)／Ｒ251＝
Ｖ221／Ｒ13 但し、Ｒ251＝Ｒ13 これより、帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12は入力電圧Ｖ
１に関係なく一定値になり、出力電圧Ｖ２も、帰還抵抗
器12に流れる電流Ｉ12と帰還抵抗器12の抵抗値Ｒ12の積
なので一定電圧になり、(数14)で表されるようになる。

【００７１】

【数１４】Ｖ２＝−Ｒ12／Ｒ13×Ｖ221 一方、演算増幅器202は、非反転入力端子に接続された
電圧源222の電圧Ｖ２２２と反転入力端子に接続された
入力端子１の電圧Ｖ１とを比較し、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２
２２より低くなったとき演算増幅器201の出力を高くし
て、トランジスタ241を動作させコレクタ電流Ｉc241を
流すように動作させる。また、電圧Ｖ１が電圧Ｖ222よ
り低いときは演算増幅器201の出力を低くして、トラン
ジスタ241をカットオフさせるように動作させる。

【００７２】この入力端子１の電圧Ｖ１が電圧源222の
電圧Ｖ222より低くなったときトランジスタ241に流れる
コレクタ電流Ｉc241は、トランジスタ242，243，244か
らなるカレントミラー回路によって演算増幅器201の反
転入力端子に流れ込み、その電流Ｉc241は、演算増幅器
201の反転入力端子に加える電圧が非反転入力端子に接
続された電圧源222の電圧Ｖ222と等しくなるように動作
するので、(数15)で表されるようになる。

【００７３】

【数１５】Ｉc241＝(Ｖ１−Ｖ222)／Ｒ252 ここで、Ｒ252は抵抗器252の抵抗値を示す。

【００７４】また、このときトランジスタ242，243，24
4からなる第２カレントミラー回路によって演算増幅器
３の反転入力もトランジスタ241に流れるコレクタ電流
Ｉc241と同じ電流値が流れ込む。

【００７５】このときの演算増幅器３の帰還抵抗器12に
流れる電流Ｉ12は、入力電流Ｖ１を抵抗器13によって変
換された電流Ｉ13からトランジスタ242，243，244から
なる第２カレントミラー回路の出力電流Ｉc241を引いた
電流になり、(数16)で表される。

【００７６】

【数１６】Ｉ12＝Ｉ13／Ｉc241＝Ｖ１／Ｒ13−(Ｖ１−
Ｖ222)／Ｒ252 ここで、抵抗器252と抵抗器13を同じ抵抗値(Ｒ13＝Ｒ25
2)とすると、(数16)は（数１７）のようになる。

【００７７】

【数１７】Ｉ12＝Ｖ１／Ｒ13−(Ｖ１−Ｖ222)／Ｒ252＝
Ｖ222／Ｒ13 但し、Ｒ252＝Ｒ13 これにより、帰還抵抗器12に流れる電流Ｉ12は入力電圧
Ｖ１に関係なく一定値になり、出力電圧Ｖ２も、帰還抵
抗器12に流れる電流Ｉ12と帰還抵抗器12の抵抗値Ｒ12の
積なので一定電圧になり、(数18)で表される。

【００７８】

【数１８】Ｖ２＝−Ｒ12／Ｒ13×Ｖ122 以上のように、演算増幅器３と抵抗器13および12からな
る負帰還増幅回路10と、演算増幅器201とトランジスタ2
31とトランジスタ232，233，234からなるカレントミラ
ー回路と抵抗器251と電圧源221および演算増幅器202と
トランジスタ241とトランジスタ242，243，244からなる
カレントミラー回路と抵抗器252と電圧源222から構成さ
れるリミッタ回路200によれば、入力電圧Ｖ１が大きく
なったとき演算増幅器３の帰還抵抗器12に流れる電流を
制限し、出力端子２の出力電圧Ｖ２を一定に保たせるこ
とができる。

【００７９】しかも、この場合もリミッタ動作状態にお
いては、演算増幅器３の出力端子に流れる電流は帰還抵
抗器12に流れる電流だけになり、入力電圧Ｖ１に依存す
ることなく、演算増幅器３を安定に動作させることがで
きる。

【００８０】さらに、出力電圧Ｖ２の制限値は、電圧源
の電圧Ｖ221および電圧Ｖ222のに等しくなるため、電圧
源の電圧Ｖ221およびＶ222を調整するだけで、出力電圧
Ｖ２の制限値を設定することができる。

【００８１】また、入力電圧を検出してリミッタ動作を
行うフィードファード型にしているので、入力信号に対
する応答性が良くなる効果も合わせ持っている。

【００８２】図３は、本発明の第３実施形態の構成を示
す回路図であり、300は状態検出回路を示す。第３実施
形態は、図１に示す第１実施形態の構成に対してリミッ
タ動作の状態を検出する状態検出回路300を付け加えた
ものであり、それ以外は図１と同じ構成のリミッタ装置
になっている。

【００８３】状態検出回路300は、トランジスタ111のコ
レクタ電流Ｉc111を検出するための、トランジスタ31
1，312からなる第１カレントミラー回路と、トランジス
タ112のコレクタ電流Ｉc112を検出するための、トラン
ジスタ321，322からなる第２のカレントミラー回路と、
電流源331とから構成されている。すなわち、トランジ
スタ111のコレクタにトランジスタ311のコレクタを接続
し、トランジスタ311のベースにトランジスタ312のベー
スを接続し、トランジスタ311，312のエミッタに電源電
圧Ｖccを接続し、トランジスタ311のコレクタとエミッ
タとを連結し、トランジスタ312のコレクタとトランジ
スタ112のコレクタとを接続し、さらに、トランジスタ1
12のコレクタにトランジスタ321のコレクタを接続し、
トランジスタ321のベースにトランジスタ322のベースを
接続し、トランジスタ321，322のエミッタに電源電圧Ｖ
eeを接続し、トランジスタ321のコレクタとエミッタと
を連結し、トランジスタ322のコレクタに電流源331を接
続することで状態検出回路300が構成される。

【００８４】いま、負帰還増幅回路10の出力電圧Ｖ２が
高くなり、リミッタ回路100が動作すると、トランジス
タ111のコレクタ電流Ｉc111は、第１カレントミラー回
路の入力としてトランジスタ311に入力され、第１カレ
ントミラー回路の出力としてトランジスタ312のコレク
タに電流Ｉc312が流れる。このコレクタ電流Ｉc312は、
第２カレントミラー回路の入力となり、トランジスタ32
1に入力され、第２カレントミラー回路の出力としてト
ランジスタ322のコレクタに電流Ｉc322が流れる。

【００８５】このコレクタ電流Ｉc322と電流源331の電
流Ｉ331を比較し、コレクタ電流Ｉc322のほうが電流Ｉ3
31より大きい場合は出力端子340はＬoになり、また、コ
レクタ電流Ｉc322のほうが電流Ｉ331より小さい場合は
出力端子340はＨiになる。したがって、トランジスタ11
1のコレクタ電流Ｉc111が電流Ｉ331より大きくなった場
合にＬoを出力するようになり、リミッタ回路100の動作
状態を検出することができる。

【００８６】また、負帰還増幅回路10の出力電圧Ｖ２が
低くなりリミッタ回路100が動作し、トランジスタ112の
コレクタ電流Ｉc112が流れているとすると、トランジス
タ112のコレクタ電流Ｉc112は、第２カレントミラー回
路の入力としてトランジスタ321に入力され、第２カレ
ントミラー回路の出力としてトランジスタ322のコレク
タに電流Ｉc322が流れる。

【００８７】このコレクタ電流Ｉc322と電流源331の電
流Ｉ331を比較し、コレクタ電流Ｉc322のほうが電流Ｉ3
31より大きい場合は出力端子340はＬoになり、また、コ
レクタ電流Ｉc322のほうが電流Ｉ331より小さい場合は
出力端子340はＨiになる。したがって、トランジスタ11
2のコレクタ電流Ｉc112が電流Ｉ331より大きくなった場
合にＬoを出力するようになり、リミッタ回路100の動作
状態を検出することができる。

【００８８】以上のように、リミッタ回路100のトラン
ジスタ111およびトランジスタ112のコレクタ電流を検出
し、定電流源331と比較することにより、リミッタ回路1
00の動作状態を検出することができる。

【００８９】なお、上述した第３実施形態では第２カレ
ントミラー回路の出力電源Ｉc322と定電流Ｉ331の比較
を行っているが、電流比較手段を用いなくても第２カレ
ントミラー回路の出力電流Ｉc322を出力としてもよい。

【００９０】また、トランジスタ111およびトランジス
タ112のコレクタ電流を検出するのに、カレントミラー
回路を用いているが、他の電流検出手段を用いてもかま
わない。

【００９１】図４は、本発明の第４実施形態の構成を示
す回路図であり、400は状態検出回路を示す。第４実施
形態は、図２に示す第２実施形態の構成に対してリミッ
タ動作の状態を検出する状態検出回路400を付け加えた
ものであり、それ以外は図２と同じ構成のリミッタ装置
になっている。

【００９２】状態検出回路400は、トランジスタ242のコ
レクタ電流Ｉc241を検出するｐｎｐ型のトランジスタ41
1と、トランジスタ232のコレクタ電流Ｉc242を検出する
ｎｐｎ型のトランジスタ422と、トランジスタ422のコレ
クタ電流の向きを反転させるｐｎｐ型のトランジスタ42
3およびトランジスタ424からなるカレントミラー回路
と、トランジスタ422のコレクタ電流を合成するｎｐｎ
型のトランジスタ425およびトランジスタ426からなるカ
レントミラー回路と、電流源431とから構成されてい
る。

【００９３】すなわち、トランジスタ411のベースにト
ランジスタ241のベースを接続し、エミッタに電源電圧
Ｖccを接続し、コレクタにトランジスタ424のコレクタ
を接続し、トランジスタ232のベースにトランジスタ242
のベースを接続し、コレクタにトランジスタ423のコレ
クタを接続し、トランジスタ423のベースにトランジス
タ424のベースを接続し、トランジスタ423のコレクタと
ベースとを連結し、トランジスタ423，424のエミッタに
電源電圧Ｖccを接続し、トランジスタ424のコレクタと
トランジスタ425のコレクタを接続し、トランジスタ424
のベースにトランジスタ426のベースを接続し、トラン
ジスタ425のコレクタとベースとを連結し、トランジス
タ422，425，426のエミッタに電源電圧Ｖeeを接続し、
トランジスタ426のコレクタに電流源431を接続すること
で状態検出回路400が構成される。

【００９４】いま、負帰還増幅回路10の入力電圧Ｖ１が
高くなり、リミッタ回路200が動作して、トランジスタ2
31のコレクタ電流Ｉc231が流れているとすると、トラン
ジスタ231のコレクタ電流Ｉc231は、カレントミラー回
路の入力としてトランジスタ233に入力され、カレント
ミラー回路の出力としてトランジスタ232，234のコレク
タにも電流Ｉc231だけ電流が流れてリミッタ動作を行う
ことになる。また、トランジスタ232，233，234からな
るカレントミラー回路にトランジスタ422を付加するこ
とによりトランジスタ422にも電流Ｉc231と同じ電流を
得ることができる。このトランジスタ422のコレクタ電
流を、トランジスタ423，424からなるカレントミラー回
路により電流の向きを反転させ、さらにトランジスタ42
5，426からなるカレントミラー回路に入力することで、
その出力トランジスタ426のコレクタ電流Ｉc426を得る
ことができる。

【００９５】このコレクタ電流Ｉc426と電流源431の電
流Ｉ431を比較し、コレクタ電流Ｉc426のほうが電流Ｉ4
31より大きい場合は出力端子440はＬoになり、また、コ
レクタ電流Ｉc426のほうが電流Ｉ431より小さい場合は
出力端子440はＨiになる。したがって、トランジスタ23
1のコレクタ電流Ｉc231が電流Ｉ431より大きくなった場
合にＬoを出力するようになり、リミッタ回路200の動作
状態を検出することができる。

【００９６】また、負帰還増幅回路10の入力電圧Ｖ１が
低くなり、リミッタ回路200が動作して、トランジスタ2
41のコレクタ電流Ｉc241が流れているとする。すると、
トランジスタ241のコレクタ電流Ｉc241は、カレントミ
ラー回路の入力としてトランジスタ243に入力され、カ
レントミラー回路の出力としてトランジスタ242，244の
コレクタにも電流Ｉc241だけ電流が流れてリミッタ動作
を行うことになる。また、トランジスタ242，243，244
からなるカレントミラー回路にトランジスタ411を付加
することによりトランジスタ411にも電流Ｉc241と同じ
電流を得ることができる。このトランジスタ411のコレ
クタ電流をトランジスタ425，426からなるカレントミラ
ー回路に入力することで、その出力トランジスタ426の
コレクタ電流Ｉc426を得ることができる。

【００９７】このコレクタ電流Ｉc426と電流源431の電
流Ｉ431を比較し、コレクタ電流Ｉc426のほうが電流Ｉ4
31より大きい場合は出力端子440はＬoになり、また、コ
レクタ電流Ｉc426のほうが電流Ｉ431より小さい場合は
出力端子440はＨiになる。従って、トランジスタ241の
コレクタ電流Ｉc241が電流Ｉ431より大きくなった場合
にＬoを出力するようになり、リミッタ回路200の動作状
態を検出することができる。

【００９８】以上のように、リミッタ回路200のトラン
ジスタ231および241のコレクタ電流を検出し、定電流源
431と比較することにより、リミッタ回路200の動作状態
を検出することができる。

【００９９】なお、上述した第４実施形態ではカレント
ミラー回路の出力電流Ｉc426と定電流Ｉ431の比較を行
っているが、電流比較手段を用いなくてもカレントミラ
ー回路の出力電流Ｉc426を出力としてもよい。

【０１００】また、トランジスタ231，241のコレクタ電
流の検出をカレントミラー回路を介して行っているが、
トランジスタ231，241と並列にトランジスタを設けて検
出してもかまわない。

【０１０１】また、トランジスタ231，241のコレクタ電
流を検出するのに、カレントミラー回路を用いている
が、他の電流検出手段を用いてもかまわない。

【０１０２】また、トランジスタ231，241のコレクタ電
流をカレントミラー回路により合成しているが、トラン
ジスタ231，241のコレクタ電流をわけて電流比較を行っ
てもかまわない。

【０１０３】

【発明の効果】以上、説明したように構成された本発明
によれば、次に記載する効果を奏する。

【０１０４】請求項１記載の構成によれば、演算増幅手
段の最大駆動電流に依存することなく安定して動作させ
ることができ、しかも入力電圧が大きくなっても出力電
圧を一定に保て、出力電圧の制限振幅値がゼロから設定
できるようになる。

【０１０５】請求項２記載の構成によれば、リミッタ動
作状態において、入力電圧が変化して演算増幅手段に流
し込む電流が変化しても、出力電圧の制限値の変化はな
くなり、安定した出力電圧を得ることができる。

【０１０６】請求項３，４記載の構成によれば、演算増
幅器の反転入力に流し込む電流を検出できるため、リミ
ッタ動作の状態検出が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のリミッタ装置の回路構
成を示す回路図である。

【図２】本発明の第２実施形態のリミッタ装置の回路構
成を示す回路図である。

【図３】本発明の第３実施形態のリミッタ装置の回路構
成を示す回路図である。

【図４】本発明の第４実施形態のリミッタ装置の回路構
成を示す回路図である。

【図５】従来例のリミッタ装置の回路構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

１…入力端子、 ２…出力端子、 ３…演算増幅器、
10…負帰還増幅器、 11，331，431…電流源、 12，1
3, 251，252…抵抗器、 100，200…リミッタ回路、 1
01，102，201，202…比較増幅器、 121，122，221，22
2…電圧源、 111，112，231，232，233，234，241，24
2，243，244，311，312，321，322，411，422，423，42
4，425，426…トランジスタ、 300，400…状態検出回
路、 340，440…状態検出出力端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演算増幅手段と、この演算増幅手段の出
   力電圧と第１定電圧源の電圧値とを比較する第１比較増
   幅手段と、この第１比較増幅手段の出力に接続された第
   １トランジスタと、前記演算増幅手段の出力電圧と第２
   定電圧源の電圧値とを比較する第２比較増幅手段と、こ
   の第２比較増幅手段の出力に接続された第２トランジス
   タと、前記演算増幅手段の出力電圧が第１定電圧源の電
   圧値よりも高い場合に、前記第１トランジスタを動作さ
   せて前記演算増幅手段の出力電圧を制御するための電流
   を供給する電圧電源と、前記演算増幅手段の出力電圧が
   第２定電圧源の電圧値よりも低い場合に、前記第２トラ
   ンジスタを動作させて前記演算増幅手段の出力電圧を制
   御するための電流を供給する電圧電源とを備えたことを
   特徴とするリミッタ装置。
2. 【請求項２】 前記第１トランジスタおよび前記第２ト
   ランジスタに流れる電流を検出する状態検出手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載のリミッタ装置。
3. 【請求項３】 演算増幅手段と、この演算増幅手段の入
   力電圧と第１定電圧源の電圧値とを比較する第１比較増
   幅手段と、この第１比較増幅手段の出力に接続された第
   １トランジスタと、この第１トランジスタのコレクタを
   入力とする第１カレントミラー手段と、前記入力電圧と
   第２定電圧源の電圧値を比較する第２比較増幅手段と、
   この演算増幅手段の第２比較増幅手段の出力に接続され
   た第２トランジスタと、第２トランジスタのコレクタを
   入力とする第２カレントミラー手段と、前記演算増幅手
   段の出力電圧が第１定電圧源の電圧値よりも高い場合
   に、前記第１トランジスタを動作させて前記演算増幅手
   段の出力電圧を制御するための電流を供給する電圧電源
   と、前記演算増幅手段の出力電圧が第２定電圧源の電圧
   値よりも低い場合に、前記第２トランジスタを動作させ
   て前記演算増幅手段の出力電圧を制御するための電流を
   供給する電圧電源とを備えたことを特徴とするリミッタ
   装置。
4. 【請求項４】 前記第１カレントミラー手段および前記
   第２カレントミラー手段に流れる電流を検出する状態検
   出手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のリミッ
   タ装置。