JPS58148507A - 複合制御増幅器 - 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】 本発明は、被制御増幅器を複数個の制御用増幅器で制御
することｋより所望の信号を出力する複合制御増幅１１
に関する。

従来の複合制御増幅器は、出力段である被制御増幅器と
被制御増幅器の入力部に接続された複数個の制御用増幅
器とで構成されている。複数個の制御用増幅器の入力部
に印加される信号によって制御用増幅器の一つを選択し
、選択された制御用増幅器で被制御増幅器を制御すると
とによって所望の信号を出力している。

第１図は従来の複合制御増幅器の回路図であも第１図に
おいて、　７ＶＢ　＜　ＶＭ　＜−Ｖ意の範囲では制御
用増幅器ｌにより出力電圧ｖｏを制御し、４が−１３以
上になろうとすれば、制御用増幅器２によって、Ｖヨ＝
−ｖ２となる様に出力電流ＩＯを制御する。

又、ｖｌｌが一■３以下に低下しようとすれば、ＶＭ＝
：ｖ３となる様に制御用増幅器３により出力電流■。

を制御し、出力電圧ｖｏおよび出力電流■ｏを制御する
。

以下詳細に説明する。

嬉１図において、１．２．３は制御用増幅器、４．５゜
６は演算増幅器、７は負荷である。コンデンサＣ１゜Ｃ
！、Ｃ３は制御用増幅器１．２．３の帯域制限用である
０図中の抵抗Ｒｔｏ　４　Ｒ１４はｓ　Ｒ１０”　Ｒｌ
ｍ　ｇ　８４１　”　Ｒ１６・Ｒ１４／　（ＲＩＯ＋　
Ｒ１４）　＝　Ｒ＋ｓ　・Ｒｔｚ　　の条件が設定され
ている。又、スイッチＳＷ１は開状態にある。このの時
、負荷７に流れる負荷電流な■ｏとすれば、演算増幅器
６の出力電圧寵は次式で表わせる。

■置：　ｒｏ−Ｒ，・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・　＋１）よって負
荷電流■ｏは、出力電圧■置　とレンジ抵抗Ｒ９との比
によって求められる。大電流の検出時にはスイッチＳＷ
ｌが閉じられ、レンジ抵抗Ｒ。

がレンジ抵抗Ｒ９と並列に挿入される。微小電流検出時
にはスイッチＳＷ１は開かれる。

又、各制御用増幅器１．２．３は、第２図、第３図、第
４図の実線で示す回路で構成されている。即へ演算増幅
器８．８’、８＃、飽和防止電流帰還回路９゜９′、９
“、および電流変換回路１０．１０’、　１０”で各々
構成されている。又、各電流変換回路１０．１０’。

１０“内の電流源は、ｌ　”ｃｔ　ｌ　＜　ｌ　Ｉ”ｃ
ｔ　ｌｔ　ｌ　ＩＣ！２　ｌ＜１Ｉｃ２１の条件が設定
されている。

第２図において、演算増幅器８の出力電圧ｖ８が零のと
きは、出力電流■１は流れない。出力電圧ｖ８が正方向
に上昇すると、第５図に示す如く出力電圧ｖＩ１．電流
源Ｉｌ”ｌ　ｅ　’Ｃ２ｍ抵抗Ｒ１８＋　Ｒ１フ、電源
ｖ４−ＶｓＫよって決まる出力電流■１が出力される。

さらに出力電圧■８　が正方向に上昇すると出力電流■
１は電流源■ｃ１で決まる電流Ｉ４に制限され一定とな
る。

さらに出力電圧ｖ８が正方向に上昇するダイオードＤ３
．抵抗１５を介して電流が流れ始め、遂にはダイオード
Ｄｌが導通し飽和防止電流ＩＩＩが流れる。飽和防止電
流Ｉｓ＋　Ｋよって演算増幅器８は飽和することなく又
、出力電圧■８は一定値に保持される。抵抗１８が挿入
されているので、外乱によってダイオードＤ３が導通し
た際、ダイオードＤ３　の非直線性が出力に与える影響
は無視できる。

出力電圧ｖ８が負に低下すると、上記と同様の動作によ
り、出力電流Ｉ、は電流源■ｃ２で決まる電流−■ＩＩ
ＶＣ制限される。さらに出力電圧ｖ８が低下するとダイ
オードＤ２＊　Ｄ４が導通し飽和防止電流ＩＩＩが流れ
る。

この結果、演算増幅器８は飽和することなく一定出力電
圧に保持される。

制御用増幅器２．３も同様に動作し、各演算増幅器８′
、ｒは各々飽和防止電流”２ｅ　　’ｍ５ＶＣよって飽
和防止され、一定出力電圧に保持される。

第１図において、説明の簡略化のため［Ｒ，＝Ｒｚ、　
Ｒｍ＝　Ｒ−ａ、　Ｒｓ＝　Ｒｓとし、第６図の時刻１
．で示す初期状態では、出力電圧寵は−Ｖ３＜　ＶＭ＜
　　Ｖ２の状態にあり、飽和防止電流ＸＳｔは流れてい
ない。

この状態では負の入力電圧■！の印加によって、制御用
増幅器１の出力部には出力電流Ｉ、が生じている。出力
電流■１の抵抗Ｒ６による降下電圧が演算増幅器４で増
幅され、負荷７に供給される。同時に負荷７の端子電圧
ｖｏは電圧ホロワを形成する演算増幅器５および抵抗Ｒ
１を介して制御用増幅器１の負入力端子に帰還されてお
り、−ｖｔ　”　ＶＯなる関係が成立している。負荷電
流もの抵抗Ｒ９による降下電圧は前述の如く演算増幅器
６の出力電圧Ｖｍとして出力される。出力電圧ＶＭは抵
抗５゜６を介して制御用増幅器２，３の負入力端子に入
力されている。各制御用増幅器２．３に飽和防止電流Ｉ
１２．Ｉｌｌが流れ、出力電流Ｉ、、　＋３は流れてい
ない状１１にある。時刻ｔ１において入力電圧■１を低
下させると、出力電圧ｖｏはｖｏ＝−ｖｌの関係を保ち
ながら上昇する。同時に出力電流ＩＯおよび演算増幅器
６の出力電圧ｖｌＩも上昇する。

時刻ｔ２１において出力電圧■誠が制御用増幅器２０入
力電圧ｖ２の関連でｖ、＝−Ｖ、となったとき、演算増
幅器８′の飽和防止電流１１２は零となる。出力電圧■
１は負に低下し始め、負の出力電流■２が流出し、出力
電流ＩｌおよびＩ！の和電流が抵抗ＲＯに流れる。その
結果、演算増幅器４の入力電圧は低下するので、出力ｖ
ｏも低下し又、制御用増幅器１の入力電圧は負になるの
で、出力電流■１は増加する。出力電流Ｉ、の増加およ
び出力電流■２の低下をくり返し、遂には出力電流■！
は前述の如く電流源ＩＣ１によって制限され、電流Ｉ４
で一定となる。このとき出力電圧ｖＭおよび入力電圧ｖ
２はＶｗ＝　　Ｖ２となるので、出力電流Ｉ、は一定電
流■６となる。

以上の如く増幅器４の制御は、制御用増幅器１に変わり
制御用増幅器２によって行なわれる。制御用増幅器２は
飽和防止されているので速やかに制御動作に入り、パル
スノイズを発生することはない。

時刻ｔ２〜ｔ３において制御用増幅器１への入力電圧ｖ
ｌを低下させても、飽和防止電流ＩＩＩが流れるのみで
他は変化せず、演算増幅器８は飽和することなく待機状
態になる。

次に時刻ｔｓ　において制御用増幅器２への入力電圧ｖ
２を低下させると出力電流■２は増加し、その結果出力
電圧ｖｏ、出力電流ＩＯは増加する。

時刻ｔｎにおいて、出力電圧ｖｏと入力電圧ｖ１がＶｏ
ニー　Ｖｌとなると、出方電流■１は減少し、出力電流
■２は増加する。出方電流■２が零になったとき、出力
電圧ｖｏと入力電圧ｖＩはｖｏ＝　−Ｖ、となり出力電
流■１は一定となる。

その結果、出力電流■！によって制御された出力電圧ｖ
ｏ、出力電流ＩＯが得られ、時刻１．における初期状態
と類似の状態に戻る。以下同様の動作により出力電圧ｖ
ｏ、出力電流ＩＯを制御することができる。

演算増幅器６の出力電圧ｖＩｇが負になり、出方電圧ｖ
Ｍが制御用増幅器３への入力電圧■３　との関連でＶｗ
＜　　Ｖｓ以下に低下しようとすれば制御用増幅器３が
上述と同様な制御を開始する。

いま、第１図において演算増幅器４は制御用増幅器ｉ＜
よって制御されており、正の負荷電流■。

が流れているものとする。

この状態で負荷電流■ｏのモニターレンジ切換のために
スイッチＳＷｌを閉じレンジ抵抗を切換えると、演算増
幅器４の出方は急に変化することが出来ないため、レン
ジ切換前の電流ＩＯによる抵抗Ｒ―端子間電圧ＩＯ−Ｒ
，と、レンジ切換後の抵抗Ｒ９端子間電圧Ｉｏ−Ｒｅ　
・Ｒｒ／　（Ｒｓ＋　Ｒｒ　）との差が負荷７に伝達さ
れ、その出方電圧は過渡的に大きなスパイクが生じる。

このため、負荷の破損若しくは特性の劣化が生じるとい
う欠点があった。

本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、レンジ抵抗切
換時、特定の制御用増幅器で被制御増幅器を制御するこ
とにより、負荷の端子電圧を一定に保持する複合制御増
幅器を提供することを目的とする。

以下本発明の一実施一例を用いて詳説する。

第７図は本発明に係わる複合制御増幅器のブロック図で
ある。

第１図と同一部分は同一番号を付す。第７図において、
スイッチＳＷ２は制御用増幅器２．３による制御を阻止
するためのスイッチであり通常閉じられている。レンジ
抵抗Ｒ６はその抵抗値がランプ状に増減する抵抗であり
、ＦＥＴ等によって構成される（％願昭５５−９４２８
８号参照）。第８図は第７図に示す制御用増幅器１′の
詳細回路図である。

第２図と同一部分には同一番号を付す。第８図において
、１３は飽和防止電流ホールド回路である。演算増幅器
８の負入力端子への入力電圧が低下すると出力電圧ｖｓ
は上昇する。スイッチＳＷ３は通常閉じられているので
、出力電圧ｖ８が一定電圧以上に上昇するとダイオード
Ｄ３＋電圧ホロワ１２、抵抗２０．ダイオードＤｌを介
して飽和防止電流ＩＩＩが流れ始め、コンデンサＣ４は
出力電圧ｖ８によって充電される。出力電圧■８が低下
すればコンデンサＣ４の充電電荷は抵抗Ｒ１ｇ　＋　Ｒ
１９を介して放電される。又、コンデンサＣ４が充電さ
れた状態でスイッチＳＷ３を開けば、コンデンサＣ４の
充電電荷は放電しないので、飽和防止電流ｔｓ＋はスイ
ッチＳＷ３を開く前と同じ値に保持される。

次に第９図を用いて本発明の詳細な説明する。

今時側１．／で演算増幅器４が制御用増幅器２にｊつて
制御されＩｏ　−Ｒ，（ａ）＝　−Ｖ２なる正電流の制
御が行なわれている。

この状態では、制御用増幅器１′には飽和防止電流■１
１が流れている。まず時刻１．／でＳＷ３を開くと、前
述の説明に従って、飽和防止電流１１１１が保持される
。

飽和防止電流■ｍｌと制御用増幅器１′の入力電圧ｖ１
及び出力電圧ｖｏの間には ｖｔ　／　Ｒｚ　＋　Ｖｏ　／Ｒｒ　＋　Ｉ引＝０・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２１なる関
係が成立している。

このことは制御用増幅器１′が非制御（飽和防止電流が
流れている）中であっても、もし某時点で飽和防止電流
が保持されれば、入力電圧ｖｌが変らない限りは篭の時
点での出力電圧ｖＯを維持するべく制御する様準備され
ていることを意味する。

よって時刻ｔ４＜ｓｗ、が開いて制御用増幅器２による
演算増幅器４の制御が阻止されると、迅やかに制御用増
幅器１′による制御が実現される。この時この制御用増
幅器転換によるスパイク電圧は発生しない。この状態で
は、演算増幅器４はもっばら制御用増幅器１’によって
制御されているから、この後、Ｖ、　、　Ｖ２．　Ｖ３
が変化しても出力電圧ｖＯは変化しない。

第９図では、この間（時刻ｔ２′〜【３′の間）にレン
ジ抵抗１をＲ（ａ）からＲ９の）に図示しない制御手段
を操作すること−によって直線的に変化させる。

レンジ抵抗Ｒ，ｚの変化Ｋかかわらず出力電圧が一定に
なることは以下の説明で明らかである。

即ちレンジ抵抗Ｒ７が減少するとき演算増幅器４の出力
電圧は変化しないので、レンジ抵抗１（９／の減少によ
り、負荷７の端子電圧すなわち演算増幅器５の出力電圧
■ｏは増加しようとする。そして、出力電圧ｖｏは制御
用増幅器１′の負入力端子に入力されているので、制御
用増幅器１′の負入力端子電圧も増加しようとする。そ
れによって、制御用増幅器１′の出力は低下し、演算増
幅器４の出力電圧および負荷７の端子電圧は低下しよう
とする。

その結果、負荷７の端子電圧は、レンジ抵抗Ｒ％１′の
変化と無関係に一定となる。又、Ｖ２はレンジ抵抗切換
前後で同じ電流が継続制御される様Ｖ２６））／　Ｒ（
ｂ）　＝　ｖＸａ）／　Ｒｓ（ａ）なる■（掲に設定し
ている。

次に時刻ｔ３′でＳＷ２を閉じレンジ抵抗切換後、制御
用増幅器２．３による制御を可能にしてから時刻１．／
でＳＷ３を閉じ、制御用増幅器１′の飽和防止電流の保
持をとくことによりこのレンジ抵抗切換は終了する。

時刻１３／或いは時刻ｔｌのいずれからまたその途中で
演算増幅器４の制御が制御用増幅器１′から２へ転換さ
れることになるが制御用増幅器２は飽和防止されている
ため上記転換の際、出方にスパイク電圧を発生すること
はない。

本実施例において、制御用増幅器２によって制御されて
いる場合を説明したが、制御用増幅器３によって制御さ
れている場合も同様である。

又、制御用増幅器１’　Ｋよって制御されている場合、
もともと飽和防止電流１１１が流れていないため、スイ
ッチＳＷ２３の開操作およびレンジ抵抗切換後のスイッ
チＳＷ２　、３の閉操作を通じて制御用増幅器１’　ｋ
よる制御が継続される。

制御用増幅器２，３の制御を阻止する手段としてはスイ
ッチＳＷ２を用いずに、電流源ｌｊ／、　　およびＩｄ
をＩ　Ｉｃｔ　ｌ　＞　ｌ　Ｉｃｓ’　ｌ、ｌ　Ｉｃｚ
　ｌ　＞　ｌ　Ｉｃｚ’　Ｉの関係を満足する様に制御
してもよい。

又、飽和防止ホールド回路に従来の飽和防止回路を用い
、演算増幅器８の出力電圧ｖ８をモニタすることにより
、制御中の制御用増幅器２若しくは３の制御から制御用
増幅器１′の制御に転換するような電圧を入力電圧ｖ１
として随時入力すれば出力電圧ｖｏを一定に保ちながら
レンジ抵抗Ｒ６を変更できる。

又、レンジ抵抗を連続的に変化させる手段は予じめ充電
されたコンデンサーをレンジ抵抗ＲＪ　　と並列に接続
しておきレンジ抵抗Ｒ，ｚ自身はスイッチにより急変さ
せる等、レンジ抵抗の切換の際の演算増幅器４の急変す
る必要のないものであれば、これに変えることができる
。

以上述べた如く本発明によれば、レンジ抵抗をランプ状
に増減させ、レンジ抵抗変化中は飽和防止ホールド回路
を有する制御用増幅器により制御するので、レンジ抵抗
切換時負荷の端子電圧が変化することがなく、負荷の破
損、特性の劣化等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の複合制御増幅器のブロック図。 第２図、第３図、第４図は各々第１図に示す制御用増幅
器１，２．３の詳細回路図。 第５図は第２図に示す制御用増幅器１の特性図。 第６図は従来の複合制御増幅器の説明図。 第７図は本発明の複合制御増幅器のブロック乳＠８図は
第７図に示す制御用増幅器１′の回路図。 第９図は本発明の複合制御増幅器の説明図。 出願人　横河叱ニーＶノド・バツカード株式会社代理人
　弁理士　　長　谷　川　　次　　男篤５図 第６図 τＯｔｉ　　ｔ２ｔ３　　　　↑４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 飽和防止電流ホールド回路を有する特定の制御用増幅器
   と、制御阻止手段に接続された非特定制御用増幅器と、
   可変インピーダンス手段と被制御増幅器とから成り、少
   なくとも前記可変インピーダンス手段のインピーダンス
   が変化している間は前記制御阻止手段によって前記非特
   定の制御用増幅器による制御は阻止され、前記特定の制
   御用増幅器によって前記被制御増幅器を制御することを
   特徴とする複合制御増幅器。