JPS59103103A

JPS59103103A - 不感帯制御回路

Info

Publication number: JPS59103103A
Application number: JP58219327A
Authority: JP
Inventors: ロバ−ト・エイ・ベツヅルド
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1983-11-21
Publication date: 1984-06-14
Also published as: CA1215112A; US4563597A

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ＥＡは、不感帯をもたす回路構成に関する。

長い間、各種の制御システムにおいては、運転において
不感帯が用いられてきた。不感帯とは、通常は、装Ｒ＆
Ｄシステムといったものが有効に応答しない入力値の範
囲として定義されている。

不感帯の使用は、各・種の装置あるいはシステムに適用
され得るものであるが、特に冷暖房制御技術にあっては
価値があるものである。一般に不感帯は、暖房あるいは
冷房機能の動作の間に存在するものである夢、暖房ある
いに冷房システムのエハレメントの位置決めにおける、モータのような電気機械
装置の運動あるいは回転の方向の間に存在するものであ
る。

不感帯は、電子装置において典型的には、演算増巾器、
ブリッヂ、及びブリッヂの制御値全設定するための抵抗
を使って与えられる。このような構成による不感帯は、
時として非濱にクリティカルなものとなる。狭い不感帯
は電気ノイズに工９過敏なものとなってしまうし、−万
、広い不感帯は制御システムの分解能を減じてしまうこ
とになる。外付は抵抗をともなう演算増ｒｌ：＋　＠ｉ
用いて生成されるこの種の不感帯特性にあっては、現在
、時としてトリミングが要求されることになる。これか
ら、この種のタイプのものは、製造し精度よく制御する
ためには非常に高価なものとなる。

本発明は、精度の高い不感帯制御に向けられるものであ
シ、特にエチツプデザインの集積回路に適するものであ
る。本発明においては、対となって働く４飼のトランジ
スタを用いる。トランジスタは、故意に一致しないよう
になされたエミッタ面積を有するように構成される。す
なわち、６対をなすトランジスタはエミッタ面積に差異
を有することで、対をなす各トランジスタは異なる電流
を流すことができることになる。電源手段とエミッタ電
流を流し込む電流源手段を介して６対をなすトランジス
タ金作動させることで１．６対をなすトランジスタに関
しての正確に制御された電圧−電流特性を得ることが可
能となる。トランジスタが異なるように制御されるなら
ば、この差異が正確に定められる不感帯特性をもたらす
ことになる。

この％ｉにおける巾は、４個のトランジスタのエミッタ
面積の設計に↓シ制御することが可能である。

同様な構成は、トランジスタを適切に選択することでデ
ィスクリートな形でも達成することはできるが、４個の
トランジスタすべて全同じ集積回路め１部として設計し
形成することで、最も容易に達成することができる。ま
た集積回路構成にょう、飽和電流を一致させ、エミッタ
面積全正確に制御させることができるとともに、すべて
の４１同のトランジスタが同一環境に置かれるので素子
６間の温度変化全絶対的な最小値に保つことができるこ
とにもなる。

以丁、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

回路手Ｊｉ１２１０に、正確に制御された不感帯特性を
有する本発ＢＡヲ示す。回路手段１０はディスクリート
な部品を使って構成することもできるし、集積回路とし
て構成することも可能である。どちらの方法がとられる
にしても、その特性及び動作は同じものとなる。開示の
議論のバランスから、便宜上、回路素子はディスクリー
トな素子として述べることにする。

回路手段１０は、トランジスタとして特定的に開示され
る２対の固体素子の電流通路手段を含む。

対？なす固体素子からなる第１の電流通路手段工１は、
コレクタ１５、エミッタ１６．ベースエフを有する第１
のトランジスタ１４ｉ含む。ここでペースエフは、トラ
ンジスタ１４に関しての入力制御手段全形シ収する。エ
ミッタ１６は、エミッタ面積７表わす２重エミッタとし
て開示されておシ、明確な面積を有している。この面積
はトランジスタエ４に、特有な電流伝導特性？もたせて
いる。

第１の電流通路手段１１を形成する第２のトランジスタ
２０は、コレクタ２１．　　エミッタ２２．ペース２３
を有する。トランジスタ２０において、エミッタ２２の
面積は、トランジスタ１４のエミッタ１６の面積よりも
大きく構成されるように開示される。

対をなす固体素子からなる第２の電流通路手段１２は、
上記したトランジスタ１４と２０に対応する２飼のトラ
ンジスタ２５．３０から構成される。トランジスタ２５
は、コレクタ２６、エミッタ２７．そして入力制御手段
であるペース２８會有する。トランジスタ３０は、コレ
クタ３１、エミッタ３２．そして入力制御手段であるペ
ース３３會有する。同様にエミッタ２７と３２の面積が
異なるように構成されることで、電流通路手段工１でな
されたように、電流通路手段工２に非相似の電流伝導特
性をもたせている。エミッタ１６＋２２．２７．３２は
、後述するこの新規なデバイスの動作の説明のための数
式に便宜ならしめるために、　Ｎ１．Ｎ２．Ｎ３．Ｎ４
と符号化することにする。

コレクタ１５，２１，２６，３１は、電流通路手段１１
．１２′（ｉ−電源手段４０に接続させるために用いら
れる接続手段３５，３６，３７．３８を各々有している
。電源手段４０は、典型的には、電源４１と、電源４１
’（ｃ−接続手段３５　、３６　。

３７．３８に各々接続させるインピーダンス４２゜４３
．４４．４５の束とから構成されている。

エミッタ１６と２２ｒｉ４６において接紡され、この接
続点は４線４７に、Ｃシ第１の電流源５０にと接続され
る。電流源５０は５１において接地される。電流源５０
は、トランジスタ１４と２０に流れる電流全発生する通
常の電流源である。ト・ランジスタ２５と３０のエミッ
タ２７と３２は、５２において接続され÷導線５３にと
導かれる。更にこの導線は第２の電流源５４にと接続さ
れ、この電流源は５１において接地される。第１及び第
２の電流源５０と５４は、この新規な回路手段１０の動
作のために必要となる電流源手段５６を構成する。

トランジスタ２０と２５のペース２３と２８は６０にお
いて接続され、更に誤差信号源手段６２に接続される導
線６１にと導かれ゛る。ここで導線６１上の電圧ｉＶＡ
として表わすことにする。誤差１ｄ号源手段６２は、可
変分圧器として働くブリッヂやポテンショメータ等とい
った都合のよい１言号掠であればなんでもよい。唯一要
求されることとしては、導線６１上の電圧が、　ＶＢと
して表わされるもう十つの導線６３上の電圧に対してｐ
、「変となることである。導線６３は、導線６４によっ
てトランジスタ１４のペースエフに接続されるとともに
、導線６５によってトランジスタ３１のペース３３に接
続される。

ｆランジスタエ４０ペースエフが直接、トランジスタ３
１のペース３３に接続されるので、非相似の電流伝導特
性２有する２飼のトランジスタが接続されることになる
。また、トランジスタ２０と２５のペース２３と２８が
直接、結合点６０で接続されるので、非相似の電流伝導
特性を有する２個のトランジスタ２０と２５も相互に連
結される。このようｖｃ％　ｇ　ｌの電流通路手段１１
と第２の電流通路手段Ｌ２ｕ対となって、事実上差動的
に接続される。

回路手段１０１ｃおいて、利用可能となる不感帯差出力
？有する接続手段３５と３７は、導線７０と７エにと接
続される。後述する回路動作において説明するが、導線
７０と７１上に電圧の差が発生し、不感帯応答負荷手段
７２に接続され利用されることになる。不感帯応答負荷
手段７２は、誤差信号源手段６２に応答して作動するも
のであればどんなものであってもよい。典型的には、不
感帯応答負荷手段としては、誤差信号源手段の電圧レベ
ルに関係してどちらの方向に動作するか全決定するとき
に、一定の不感帯をもつような双方向性モータが考えら
れる。

電源手段４０、誤差信号源手段６２、及び不感帯応答負
荷手段７２は、制御システムにおいてはどんなものであ
ってもよく、りだ単に、どのように回路手段工Ｏが制御
システムに接続され適用されるかを示すために総括的な
説明がなされたに過ぎないことを述べておく。

第２図に、開示する回路手段１０の電圧特性を示す。最
上段の電圧特性７５は、導線６エと６３の間の電圧差が
増加するに対しての、導線７０上に現われる電圧ケ表わ
している。曲線７６は、導線６１と６３の間の同様な電
圧変化に対しての、導線７１上にあられれる電圧を示し
ている。電圧波形７５は、７７において最大値である７
８から急激に減少する。この７７における電圧降下は。

電圧Ｖｏｓｌで発生する。電圧波形７６Ｕ、８０におい
″て最小値でめる８１から急激に垢大する。そしてこの
８０にνける電圧上昇は、電圧Ｖｏｓ２で発生する。電
圧降下が起る７７と電圧上昇が起る８０とのｔｍ差が、
　ＶＤ吐して表わされる不感帯電圧となるのである。す
なわちこの電圧差が、不感帯応答負荷手段７２＝ｉｉ７
動作させる７こめに導線７０と７１の間に現われる不感
帯電圧である。

不感帯電圧ＶＤＢは、藁２図に示すようにオフセット電
圧ＶｏｓｌとＶｏｓ２の間の電圧差から生み出される。

不感帯の開発のための数式を開示する。ことで不感帯電
圧はトランジスタ１４，２０，２５゜３０の設計から直
接に帰着されるものであること全理解する必要がある。

すなわち、互い連結するトランジスタに非相似の電流伝
導特性を与えるために、エミッタ１６，２２，２７．３
２が設計されることになる。オフセット電圧の開発のた
めの数式を次に示す。

ＶＴは、トランジスタの接合鄭會横切る、作シつけ電位
（ビルトイン・ポテンシャルンとして定義ケルビン温度
であシ、ｑは電子の電荷である。

トランジスター４，２０，２５．３０のエミッタの大き
さを作る幾何学制御技術を用いれば、不感帯’ｔｌチッ
プ形状の中で±２ｍＶよシもよい精度ケもって生み出す
ことが可能である。これによシ、外付けの調整用抵抗を
必要としないで、精度の高い不感帯が与えられることに
なる。また、図示はしていないが、不感帯に依存しない
スナップ動作のために、正帰還？加えることも可能であ
る。

集積回路で設計され作られれば１本発明は、調整用抵抗
とか調和用部品全必要としないで、精度高く制御された
不感帯全供給する非常に単純な手段全展開することにな
る。集積回路が用いられたとして本発明の説明及び議論
をしできにか、ディスクリートな部品全便って本発ＢＡ
ヲ利用することも可能である。集積回路の利点は部品間
の温夏差が無視できる点におるが、ディスクリートな部
品にあってもトランジスタ全適切に選択することで。

非相似の電流伝導特性２有する電流通路手段は容易に得
ることができるのである。

なお、本発８Ａは色々な形で応用できるものであるから
して、本実施例に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１チツプタイプの不感帯回路を図式的に表わ
す。第２図には、不感帯をもたらす電圧波形を示す。 ■０・・・回路手段、１１・・・第１の電流通路手段１
２・・・第２の電流通路手段、４０・・・電源手段。４１・・・電源、５０・・・第１の電流源、５４・・・
第２の電流源、５６・・・電流源手段、６２・・・誤差
信号源手段％　７２・・・不感帯応答負荷手段出　　　願　　　人　　ハネウェル会インコーポレーテ
ツド代理人　弁理士　　　松　丁　義　治

Claims

【特許請求の範囲】（１ン　　各々入力制御手段（１７Ｉ２３　）ｋ有しか
つ非相似の電流伝導特性を有する電流通路を対とする第
１の電流通路手段（１１）と、各々入力制御手段（２８
，３３７’に有しかつ非相似の電流伝導特性を有する電
流通路を対とする第２の電流通路手段（１２）とからな
シ、上記第１の電流通路手段（１工）の各電流通路に異
なる大きさの分割電流上流すために、上記第１の電流通
路手段（１１）ｔ”電源手段（４０）と電流源手段（５
６）の間に接続させるとともに、上記第１の電流通路手
段（工１）に流れる電流全制御するために、上記第１の
電流通路手段（１■）の入力制御手段（１７，２３）’
に誤差信号源手段（６２）に接続させ、上記第２の電流
通路手段（工２）の各電流通路に異なる大きさの分割電
流を流すために、上記第２の電流通路手段（１２）’ｉ
上記電源手段（４０）と上記電流源手段Ｃ５６）の間に
接続させるとともに、上記第２の電流通路手段（１２）
に流れる電流を制御するために、上記第２の電流通路手
段（１２）の入力制御手段（２８，３３）ｉ上記誤差信
号源手段（６２）に接続させ、かつ、上記第１の電流通
路手段（１１）の第１の入力制御手段（１７ンを上記第
２の電流通路手段（１２）の第１の入力制御手段（３３
）に接続させ、上記第１の電流通路手段（１１）の第２
の入力制御手段（２３）を上記第２の電流通路手段（１
２）の第２の入力制御手段（２８）に接続させるととも
に、不感帯を与えるために上記第１及び第２の電流通路
手段（１１，Ｉ２）′ｆｃ出力手段（７２）に接続させ
てなる。精度よく制御される不感帯特性を有する回路手
段。（２）　　上記第１及び第２の電流通路手段は、エミッ
タ、コレクタ、ベース’に有−ｊるトランジスタであっ
て、上記入力制御手段は上記トランジスタのペースであ
る特許請求の範囲第１項記載の、精度よく制御される不
感帯特性？看する回路手段。（３）　　上記非相似の電流伝導特性は、異なる電流輸
送能力を有する上記エミッタによシ上記トランジスタで
与えられてなる特許請求の範囲第２項記載の、精度よく
制御される不感帯特性を有する回路手段。