JPS60207917A - 電流・電流変換回路 - Google Patents

電流・電流変換回路

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JPS60207917A
JPS60207917A JP6365184A JP6365184A JPS60207917A JP S60207917 A JPS60207917 A JP S60207917A JP 6365184 A JP6365184 A JP 6365184A JP 6365184 A JP6365184 A JP 6365184A JP S60207917 A JPS60207917 A JP S60207917A
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input terminal
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Katsumi Nagano
克己 長野
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic 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
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56Regulating 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
    • G05F1/561Voltage to current converters

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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光学的績−合素子を使用する電流・電流変
換回路に関するもので、特に入力端子と出力端子との間
が電気的に分離された増幅器に使用されるものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、この種の変換四路として、演算増幅器を用いた
ものが広く知られている。しかし、このよりな従来の変
換器は、いずれも信号入力端と出力端とが共通の電位(
接地電位)t−基準として動作するもので、動作電圧範
囲が狭く、電流の反転を行なう場合にはa数のカレント
ミラー回路を必要とするため、回路m成が複雑化する等
の欠点があり、回路構成上の制約が多かったO このような欠点を除去するため、本出願人による特願昭
58−211875号に、人、出力端間を電気的に分離
して動作電圧範囲を広げ、回路応用上の自由度を向上で
きる、第1図に示すような変換回路が提案されている。
図において、AUオペアンプで、このオペアンプAの非
反転入力端(+−)は接地され、反転入力端0には入力
端子11が接続される。この入力端子1ノには電流源1
2から入力電流Iオが供給される。上記オペアン7’A
の出力端には電光変換素子、例えば発光ダイオード13
のカソード、アノード間を介してその反転入力端←)が
接続される。上記発光ダイオード13には、光学的に結
合された状態で光電変換素子、例えばフォトトランジス
タ14が配設される。上記発光ダイオード13とフォト
トランジスタ14とはフォトカグラPCstm敢してお
り、フォトトランジスタ14のコレクタ(あるいはエミ
ッタ)には出力端子15(あるいは出力端子15′)が
接続され、エミッタ(コレクタ)には負荷が接続されて
いる。
このような構成によれば、比較的簡単な構成でありなが
ら、フォトカプラPCIによって人。
出力端間を電気的に分離できるとともに、入力側(発光
ダイオード13側)と出力側(フォトトランジスタ14
側)とをそれぞれ異なる電圧で動作させることも可能で
アリ、回路応用上の自由度を大幅に向上できる。
しかし、上記のような構成では、入力電流と出力電流と
の伝達比が回路に使用される光学的結合素子(フォトカ
プラpc、)によって決められるため、この光学的結合
素子の特性が変動すると伝達比も変動する欠点がある。
〔発明の目的〕
この発明に上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、光学的結合素子の特性変動に
よる伝達比への影響を補償できる電流・電流変換回路を
提供することである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、上記の目的t−達成す
るために、同一の電気的、光学的特性を有する二組の光
学的結合素子によって、互いに素子特性の変動を補償し
合うように構成したもので、前記第1図における入力回
路系にも光学的結合素子を設けている。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第2図において前記第1図と同−横jJll:部
に鉱同じ符号を付す。第2図において、AIrlオ被l
オフで、このオペアンプAの非反転入力端←)は接地さ
れ、反転入力端(→には入力端子1)が接続される。こ
の入力端子1ノには電流源12から入力′電流’INが
供給される。
上記オペアン7’Aの出力端に社、第1のフォトカプラ
PC1を構成する発光ダイオード13のカソード、アノ
ード間、および第2のフォトカプラPC8を4’i4 
Hする発光ダイオード16のカソード、アノード間をそ
れぞれ介して入力電流制御用トランジスタ17のエミッ
タが接続される。
仁の制御用トランジスタ17のコレクタには、正の電源
ライン18が接続され、ペースには上記入力端子11が
接続される。また、上記オペアンプAの出力端と上記入
力端子11間には、上記フォトカプラPC8を構成する
フォトトランジスタ19のエミッタおよびコレクタがそ
れぞれ接続される。そして、上記発光ダイオード13と
光学的に結合されてフォトトランジスタ14が設けられ
る。このフォトトランジスタ14のコレクタ(あるいは
エミッタ)には出力端子ノ5(あるいは出力端子15′
)が接続され、エミッタ(コレクタ)には負荷が接続さ
れて成る。
次に、上記のような構成において動作を説明する。今、
オペアンプAの入力電流と、制御用トランジスタ17の
ベース電流を無視できるものとすると、フォトカプラP
C!の出力電流ICは、入力電流工INと等しくなる。
一方、フォトカプラPC1の発光ダイオード16に流れ
る電流I、は、上記電流ICを伝達比に、で割った値と
なるので、I、 = Io/に、 −(1) となる。この′電流I、がフォトカプラPC8の発光ダ
イオード13にも流れるので、フォトカプラPC3の伝
達比をに1とすると、出力電流工。UTハ、■out 
=Kt ’ Iy −(2)となる。従って、上式より に ■ =」I ・・・(3) OLIT K、IN がまるので、上記フォトカプラpc、、pc、の伝達比
(特性)が等しければ、たとえ光学的結合素子(フォト
カプラ)の特性が変動しても、この変動を互いに補償し
あえ、出力電流は入力電流と等しくなる。
第3図μ、上記第2図の電流・電流変換回路の動作を確
認するために形成した実験回路を示している。この回路
では、入力端子VIN’に入力電流IXNに変換するた
めの入力抵抗RXN(10にΩ)と、出力’h6ic 
IouTf、c出力電圧V。UTに変換するための出力
抵抗R6U、(10にΩ)とを使用しており、回路全体
としては′1圧・電圧変換回路となっている。オペアン
fAの人力電圧は、仮想接地の考えではOvとなるので
、入力電流IINは、11N=■IN/R1N ・・・
(4)となる。出力電圧■。U、は、 voUT=RooT・工0LIT ・・・(5)であり
、出力電流I。UTは入力電流IJNと等しいので、回
路の電圧利得Gvは、 となる。ここで、’ ROIJT”IN J l ” 
OUT” IINJであるので、電圧利得Gvはlとな
る。
第4図は、上記第3図の回路における入力電圧■1N−
出力電圧■。UT竹性を示している。図示するように、
入力電圧■1Nが正の値の領域では、出力電圧V。UT
は入力電圧■1Nに正確に比例している。一方、入力を
圧vINが負の値の領域では、素子の極性から回路は非
動作状態となる。なお、この特性の測定では、高圧側の
電源電圧を15v1低圧側の電源電圧を一15Vとして
いる。
第5図は、前記第1図の回路において、入力電流11N
i 1μAから5QmAまで変化させた場合の出力電圧
V。Uアと電圧利得Gvとの測定結果を、第6図は前記
第2図の回路において同じ測定を行なった場合の測定結
果をそれぞれ示している。
第1図の回路の特性は、入力電流IINがIOA付近の
みで笛1圧利得GVが1になっているのに対し、この発
明による第2図の回路では、入力電流IINが比較的低
い値から電圧利得が1近くの値を取り、動作範囲が極め
て広い。
第7図は、この発明の他の実施例を示すもので、前記第
2図の回路においては、オペアンプAの出力電流が一般
には10mA程度であるが、これより大きな電流(IP
 )を発光ダイオードに流せるようにしたものである。
図において、前記第2図と同一(1り底部には同じ符号
を付してその訂−細な1悦明は省略する。すなわち、オ
ペアンプAの出力端にQよ′1L流増幅用トランジスタ
20のペースが接続され、この′電流増幅用トランジス
タ20のエミッタには、発光ダイオード13のカソード
およびフォトトランジスタ19のエミッタか接続される
とともに、コレクタVCtrl負の’lli、源ライン
クライン2されて成る。
このような1音1戊によれば、オ被アン7’Aの出力電
流を電流増幅用トランジスタ20によって増幅できるの
で、発光ダイオード13.16には大きな電流I2が流
れ、出力端子15(あるいは15′)からは大きな出力
電流I。LITが得られる。
第8図は、さらにこの発明の他の実施例金示すもので、
上記各実施例においては、単一の出力電流を得ていたの
に対し、任意の数(図では2つ)の出力電流を得るよう
に構成したものである。図において、前記第2図と同一
構成部には同じ符号を付してその説明は省略する。すな
わち、発光ダイオード13.16間にフォトカプラPC
8を構成する発光ダイオード22を挿接するとともに、
この発光ダイオード22と光学的に結合され、フォトカ
プラPC8全構成するフォトトランジスタ23を設けて
いる。上記フォトトランジスタ23のコレクタ(するい
はエミッタ)には出力端子24(あるいは出力端子24
′)が接続され、エミッタ(コレクタ)には負荷が接続
され、出力電流I。utzt得るようにして底る。
この上うな4−j Rによれは、一つの入力翫かtII
Nに対しで、ンオトカゾラpc、、pc3のフォトトラ
ンジスタ14.23から2つの出力電流工。tlTl 
+ l0IIT2が得られる。なお、ここでは2つの出
力をイb石場合について説明したが、同様にして発光ダ
イオード13.16および22にさらに発光ダイオード
を直列接続するとともに、これら発光ダイオードと光学
的に結合されフォトカグシを構成するフォトトランジス
タを各対応して設りることにより、任意の数の出力が得
られる。この場合、各フォトカゾラの伝達比(%性)が
同じものを設ける8嶽があるのはもちろんである。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、光学的結合素子
の慣性変動による伝達比への影#を補偵できる′電流・
電流変換回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図rよ従来の11流・電流変換回路を説明するため
の図、第2図はこの発明の一実施例に係る電流・電流変
換回路全説明するための図、第3図は上記第2図の回路
の動作を確認するために使用した実験回路図、8144
図に上記第3図の回路から得られた入出力特性図、第5
図は上記第1図の回路の特性を説明するための図、第6
図は上記第2図の回路の特性を説明するための図、第7
図および第8図はそれぞれこの発明の他の実施例を説明
するための図でちる。 1ノ・・・入力端子、12・・・電流源、16.13・
・・発光ダイオード(第1.第2の電光変換素子)、1
7・・・入力電流制御用トランジスタ、18・・・正電
源ライン、19.14・・・フォトトランジスタ(第1
.第2の光電変換素子)、A・・・オペアンプ(演3′
I6増幅器)、IIN・・・入力電流、■。UT・・・
出力’P、流。 出願人代理人 弁理士 銘 江 武 彦第3図 8 手続補正書 昭和59年5・i9 日 特許崖長官 若杉和夫 殿 1、事件の表示 特願昭59−63651 号 2、発明の名称 電流・電流変換回路 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ([株式会社東芝 4、代理人

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 入力端子に入力IL流を供給する電流源と、上
    記入力端子に反転入力端が接続され非反転入力端が接地
    される演算増幅器と、ベースが上記入力端子に接続され
    コレクタが正電源ラインに接続される入力電流制御用ト
    ランジスタと、この入力電流制御用トランジスタのエミ
    ッタと上記演算増幅器の出力端間に直列接続される第1
    ゜第2の電光変換素子と、上記演算増幅器の出力端と上
    記入力端子間に挿接され上記第1の電光変換素子と光学
    的に結合される第1の光電変換素子と、上記第2の電光
    変換素子と光学的に結合され一端から出力電流を得る第
    2の光電変換素子とを具備し、入力回路系と出力回路系
    とを電気的に分離したことを特徴とする電流・電流変換
    回路@
  2. (2)前記演算増幅器の出力端と前記第20電光変換素
    子との間に、上記演算増幅器の出力電流を増幅する電流
    増幅回路を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の電流・電流変換回路。
JP6365184A 1984-03-31 1984-03-31 電流・電流変換回路 Expired - Lifetime JPH0668707B2 (ja)

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