特許ウォッチ

公開番号2024102715
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-31
出願番号2023006789
出願日2023-01-19
発明の名称電圧電流変換回路
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G05F 3/24 20060101AFI20240724BHJP(制御;調整)
要約【課題】出力電流の非線形の誤差を低減することが可能な電圧電流変換回路を提供する。
【解決手段】本開示に係る電圧電流変換回路1は、第1のオペアンプ20と、第1のMOSトランジスタ30と、抵抗回路10とを備える。抵抗回路10は、入力電圧に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成回路12と、入力電圧に基づいて基準電流を生成する基準電流生成回路13と、第2のオペアンプ14と、第1の合成抵抗15と、第2の合成抵抗16とを備える。第2のオペアンプ14の非反転入力端子は、第1の合成抵抗15の一端に接続され、第2のオペアンプ14の出力端子は、第2のMOSトランジスタ152のゲートと、第3のMOSトランジスタ162のゲートとに接続され、第1の合成抵抗15には、基準電流が供給され、第2の合成抵抗16の一端は、第1のオペアンプ20の反転入力端子と、第1のMOSトランジスタ30のソースとに接続されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
第１のオペアンプと、第１のＭＯＳトランジスタと、抵抗回路とを備え、前記第１のオペアンプ、前記第１のＭＯＳトランジスタ及び前記抵抗回路によって負帰還を形成し、前記第１のオペアンプの非反転入力端子に入力される入力電圧に基づいて出力電流を生成する電圧電流変換回路であって、
前記抵抗回路は、
前記入力電圧に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記入力電圧に基づいて基準電流を生成する基準電流生成回路と、
前記基準電圧が反転入力端子に接続される第２のオペアンプと、
第１の抵抗と第２のＭＯＳトランジスタとが直列に接続された第１の合成抵抗と、
第２の抵抗と第３のＭＯＳトランジスタとが直列に接続された第２の合成抵抗と、
を備え、
前記第２のオペアンプの非反転入力端子は、前記第１の合成抵抗の一端に接続され、
前記第２のオペアンプの出力端子は、前記第２のＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第３のＭＯＳトランジスタのゲートとに接続され、
前記第１の合成抵抗には、前記基準電流が供給され、
前記第２の合成抵抗の一端は、前記第１のオペアンプの反転入力端子と、前記第１のＭＯＳトランジスタのソースとに接続されている、電圧電流変換回路。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電圧電流変換回路において、
前記基準電圧と前記基準電流との比は一定である、電圧電流変換回路。
【請求項３】
請求項１に記載の電圧電流変換回路において、
前記抵抗回路は、前記入力電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換器をさらに備え、
前記基準電圧生成回路は、前記デジタル値に基づいて前記基準電圧の大きさを切り替え、
前記基準電流生成回路は、前記デジタル値に基づいて前記基準電流の大きさを切り替える、電圧電流変換回路。
【請求項４】
請求項３に記載の電圧電流変換回路において、
前記基準電圧生成回路は、前記入力電圧の大きさと前記基準電圧の大きさとの差が所定の範囲以下になるように、前記基準電圧の大きさを切り替え、
前記基準電流生成回路は、前記基準電圧と前記基準電流との比が一定になるように、前記基準電流の大きさを切り替える、電圧電流変換回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電圧電流変換回路に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、入力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路が知られている。電圧電流変換回路は、通常、抵抗を用いて電圧を電流に変換する。
【０００３】
抵抗として、ＩＣ（Integrated Circuit）内部の抵抗を用いると、製造プロセスに起因する抵抗値のばらつきが大きく、また、温度による抵抗値の変動が大きいため、電圧電流変換の精度が悪くなる。
【０００４】
そのため、電圧電流変換回路は、ＩＣ外部の高精度の抵抗を用いて電圧電流変換をすることも多い。この場合、電圧電流変換の精度の問題は解消できる。しかしながら、高精度の抵抗を用いることによるコストの増加、ＩＣ外部の抵抗を接続するためのＩＣピンの追加、ＩＣ外部に抵抗を配置することによる基板面積の増大といった問題が生じる。特に複数の電圧電流変換回路がＩＣに含まれている場合、ＩＣ外部の抵抗が複数個必要になるため、これらの問題がより大きな問題となる。
【０００５】
ＩＣ内部において高精度の抵抗を実現する方法として、抵抗値補正機能を有する抵抗回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第４６７６６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電圧電流変換回路において、抵抗値補正機能を有する抵抗回路を用いて、電圧を電流に変換することが考えられる。しかしながら、抵抗値補正機能を有する抵抗回路を用いた場合、出力電流の非線形の誤差に改善の余地があった。
【０００８】
そこで、本開示は、出力電流の非線形の誤差を低減することが可能な電圧電流変換回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
幾つかの実施形態に係る電圧電流変換回路は、第１のオペアンプと、第１のＭＯＳトランジスタと、抵抗回路とを備え、前記第１のオペアンプ、前記第１のＭＯＳトランジスタ及び前記抵抗回路によって負帰還を形成し、前記第１のオペアンプの非反転入力端子に入力される入力電圧に基づいて出力電流を生成する電圧電流変換回路であって、前記抵抗回路は、前記入力電圧に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記入力電圧に基づいて基準電流を生成する基準電流生成回路と、前記基準電圧が反転入力端子に接続される第２のオペアンプと、第１の抵抗と第２のＭＯＳトランジスタとが直列に接続された第１の合成抵抗と、第２の抵抗と第３のＭＯＳトランジスタとが直列に接続された第２の合成抵抗と、を備え、前記第２のオペアンプの非反転入力端子は、前記第１の合成抵抗の一端に接続され、前記第２のオペアンプの出力端子は、前記第２のＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第３のＭＯＳトランジスタのゲートとに接続され、前記第１の合成抵抗には、前記基準電流が供給され、前記第２の合成抵抗の一端は、前記第１のオペアンプの反転入力端子と、前記第１のＭＯＳトランジスタのソースとに接続されている。このような電圧電流変換回路によれば、出力電流の非線形の誤差を低減することができる。
【００１０】
一実施形態に係る電圧電流変換回路において、前記基準電圧と前記基準電流との比は一定であってもよい。これにより、第１の合成抵抗の抵抗値を一定の抵抗値にすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許