(57)【要約】【課題】所望の特性が得られ、精度の高い電圧検出を行えるようにした電圧検出装置を提供する。【解決手段】入力電圧を演算増幅器ＯＰ５１でリニアに増幅して電圧を検出する。これと共に、演算増幅器ＯＰ５２で同様な入力電圧を検出する。演算増幅器ＯＰ５２で所定の電圧が検出されたら、そのときの演算増幅器ＯＰ５１の電圧検出出力と、演算増幅器ＯＰ５２の電圧検出出力とを電圧差検出回路Ｂ５２で検出して検出誤差を求める。この検出誤差に応じて、演算増幅器ＯＰ５１の負帰還量を聖書し、ゲインを設定する。ツェナダイオードＤ５１、制御回路Ｂ５１、スイッチ回路Ｓ５１により、所望の開始点からリニアに電圧が検出されるようにする。これにより、所望の検出特性が得られる。【選択図】　　　　図１４
2004117095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出手段と、
上記入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第２の電圧検出手段と、
上記第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較する比較手段と、
上記第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、上記検出誤差に応じて、上記第１の電圧検出の検出値を補正する制御手段と
を備えるようにした電圧検出装置。
【請求項２】
上記検出誤差に応じて、上記増幅手段のゲインを可変する手段を有するようにした請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項３】
上記増幅手段の出力端子とその反転入力端子との間に接続された抵抗を切り換えるスイッチ手段を設け、上記スイッチ手段を制御して、上記増幅手段のゲインを可変するようにした請求項２に記載の電圧検出装置。
【請求項４】
上記増幅手段の出力端子とその反転入力端子との間にアナログインピーダンス素子を設け、上記アナログインピーダンス素子のインピーダンスを制御して、上記増幅手段のゲインを可変するようにした請求項２に記載の電圧検出装置。
【請求項５】
上記検出誤差に応じて、上記増幅手段の基準電圧を制御するようにした請求項１記載の電圧検出装置。
【請求項６】
上記検出誤差に応じて、入力電圧のレベルを制御するようにした請求項１記載の電圧検出装置。
【請求項７】
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出手段と、
上記入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第２の電圧検出手段と、
上記入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第３の電圧検出手段と、
上記第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較する比較手段と、
上記第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、上記検出誤差に応じて、上記第１の電圧検出の検出値を補正する制御手段と、
上記第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、上記第３の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較する比較手段と、
上記第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、上記第３の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、上記検出誤差に応じて、上記第２の電圧検出の検出値を補正する制御手段とを備え、
上記第１の電圧検出手段の検出範囲と上記第２の電圧検出手段の検出範囲とを連続させる
るようにした電圧検出装置。
【請求項８】
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力するようにした電圧検出装置であって、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第１の位置に合致するように補正する第１の補正手段と、上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように補正する第２の補正手段と
を備えるようにした電圧検出装置。
【請求項９】
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように、上記増幅手段のゲインを可変する手段を有するようにした請求項８に記載の電圧検出装置。
【請求項１０】
上記増幅手段の出力端子とその反転入力端子との間に接続された抵抗を切り換えるスイッチ手段を設け、上記スイッチ手段を制御して、上記増幅手段のゲインを可変するようにした請求項９に記載の電圧検出装置。
【請求項１１】
上記増幅手段の出力端子とその反転入力端子との間にアナログインピーダンス素子を設け、上記アナログインピーダンス素子のインピーダンスを制御して、上記増幅手段のゲインを可変するようにした請求項９に記載の電圧検出装置。
【請求項１２】
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように、上記増幅手段の基準電圧を制御する手段を有するようにした請求項８に記載の電圧検出装置。
【請求項１３】
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように、入力電圧のレベルを制御する手段を有するようにした請求項８に記載の電圧検出装置。
【請求項１４】
上記第１の補正手段は、上記増幅手段の負帰還ループをオン／オフするスイッチ手段と、上記増幅手段の出力と基準電圧とを比較し、上記増幅手段が上記基準電圧に達するまでは、上記スイッチ手段をオフして上記増幅手段をオープンループで増幅させ、上記増幅手段が上記基準電圧に達したら上記スイッチ手段をオンして、上記増幅手段に負帰還をかけるように制御する制御手段とからなるようにした請求項８に記載の電圧検出装置。
【請求項１５】
上記基準電圧を、ツェナダイオードにより発生させるようにした請求項１４に記載の電圧検出装置。
【請求項１６】
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出ステップと、
上記入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第２の電圧検出ステップと、上記第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とを比較するステップと、
上記第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、上記検出誤差に応じて、上記第１の電圧検出ステップで検出される検出値を補正するステップと
を含むようにした電圧検出方法。
【請求項１７】
上記検出誤差に応じて、上記増幅手段のゲインを可変するようにした請求項１６に記載の電圧検出方法。
【請求項１８】
上記検出誤差に応じて、上記増幅手段の基準電圧を制御するようにした請求項１６記載の電圧検出方法。
【請求項１９】
上記検出誤差に応じて、入力電圧のレベルを制御するようにした請求項１６記載の電圧検出方法。
【請求項２０】
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出ステップ、
上記入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第２の電圧検出ステップと、
上記入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第３の電圧検出ステップと、上記第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とを比較するステップと、
上記第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、上記第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、上記検出誤差に応じて、上記第１の電圧検出ステップで検出される検出値を補正するステップと、
上記第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、上記第３の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とを比較するステップと、
上記第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、上記第３の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、上記検出誤差に応じて、上記第２の電圧検出ステップで検出される検出値を補正するステップとを含み、
上記第１の電圧検出ステップの検出範囲と上記第２の電圧検出ステップの検出範囲とを連続させる
るようにした電圧検出方法。
【請求項２１】
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、上記増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力するようにした電圧検出方法であって、
入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第１の位置に合致するように補正する第１の補正ステップと、
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように補正する第２の補正ステップと
を含むようにした電圧検出方法。
【請求項２２】
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように、上記増幅手段のゲインを可変するようにした請求項２１に記載の電圧検出方法。
【請求項２３】
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように、上記増幅手段の基準電圧を制御するようにした請求項２１に記載の電圧検出方法。
【請求項２４】
上記入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、上記入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように、入力電圧のレベルを制御するようにした請求項２１に記載の電圧検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば二次電池を充放電する際に、二次電池の端子電圧を監視するのに用いて好適な電圧検出装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話端末やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯型の電子機器には、ニッケルカドミウム電子、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池等の二次電池が装着される。このような二次電池を充放電するための充放電回路では、二次電池の端子電圧の検出回路が設けられ、二次電池の端子電圧に基づいて、充電状態や放電状態が監視される。
【０００３】
このような二次電池の端子電圧は、従来、図２９に示すように、演算増幅器を用いた電圧検出回路により検出される。
【０００４】
すなわち、図２９において、ラインＬ２０１及びラインＬ２０２との間に、抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２の直列接続が接続される。ラインＬ２０１及びＬ２０２は、例えば、二次電池を充電するための電源ラインである。抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２との接続点は、抵抗Ｒ２０３を介して、演算増幅器ＯＰ２０１の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ２０１の非反転入力端子に、基準電圧源Ｅ２０１が接続される。演算増幅器ＯＰ２０１の出力端子とその反転入力端子との間に、負帰還用の抵抗Ｒ２０４が接続される。
【０００５】
ラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の電圧は、抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２とのより分圧され、抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２との接続点から出力される。この抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２との間の出力は、演算増幅器ＯＰ２０１で増幅されて、検出信号の出力端子ＯＵＴ２０１から出力される。この検出電圧は、例えば、Ａ／Ｄコンバータによりディジタル化され、マイクロコンピュータに取り込まれる。マイクロコンピュータで、このラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の検出電圧に基づいて、充電状態の監視や、充電制御が行われる。
【０００６】
図３０は、上述の電圧回路において、ラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の入力電圧と、出力端子ＯＵＴ２０１出力される検出電圧との関係を示している。
【０００７】
図２９に示した電圧検出回路の構成では、演算増幅器ＯＰ２０１と、抵抗Ｒ２０３と、抵抗Ｒ２０４とにより、反転アンプが構成されている。ラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の入力電圧は、抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２とにより分圧され、演算増幅器ＯＰ２０１と、抵抗Ｒ２０３と、抵抗Ｒ２０４とにより構成される反転アンプによりリニアに増幅されて、出力端子ＯＵＴ２０１から出力される。したがって、ラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の入力電圧と、出力端子ＯＵＴ２０１出力される検出電圧との関係は、図３０に示すように、リニアな関係となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−１１４５００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図２９に示した構成の電圧検出回路では、ラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の入力電圧と、出力端子ＯＴＴ２０１から出力される検出電圧との関係がリニアになる。このように、入力電圧と検出電圧との間で、リニアな関係が得られれば、検出電圧から、入力電圧を直接読み取ることができる。
【００１０】
ところが、上述したように、このアンプのゲインは、抵抗Ｒ２０３と抵抗Ｒ２０４により決まり、抵抗Ｒ２０３や抵抗Ｒ２０４にばらつきがあると、そのゲインが変わってくる。また、基準電圧として設けられている基準電圧源Ｅ２０１には、ばらつきがある。このような素子のばらつきがあるため、ラインＬ２０１とラインＬ２０２との間の入力電圧と、出力端子ＯＵＴ２０１から出力される検出電圧との関係として示される直線を、所望の直線とすることは困難である。
【００１１】
このため、従来では、抵抗Ｒ２０３や抵抗Ｒ２０４の抵抗値をトリミングにより調整しているが、このようなトリミングによる調整では、能率が悪く、また、調整できる精度には限界がある。
【００１２】
したがって、この発明は、精度の高い電圧検出を行えるようにした電圧検出装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
この発明の他の目的は、検出範囲を広げることができる電圧検出装置及び方法を提供することにある。
【００１４】
この発明の更に他の目的は、所望の検出範囲を広げることができる電圧検出装置及び方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出手段と、
入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第２の電圧検出手段と、
第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較する比較手段と、
第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、検出誤差に応じて、第１の電圧検出の検出値を補正する制御手段と
を備えるようにした電圧検出装置である。
【００１６】
この発明は、入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出手段と、
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第２の電圧検出手段と、
入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第３の電圧検出手段と、
第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較する比較手段と、
第１の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、検出誤差に応じて、第１の電圧検出の検出値を補正する制御手段と、
第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、第３の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較する比較手段と、
第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力と、第３の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、検出誤差に応じて、第２の電圧検出の検出値を補正する制御手段とを備え、
第１の電圧検出手段の検出範囲と第２の電圧検出手段の検出範囲とを連続させる
るようにした電圧検出装置である。
【００１７】
この発明は、入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力するようにした電圧検出装置であって、
入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第１の位置に合致するように補正する第１の補正手段と、
入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように補正する第２の補正手段と
を備えるようにした電圧検出装置である。
【００１８】
この発明は、入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出ステップと、
入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第２の電圧検出ステップと、
第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とを比較するステップと、
第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、検出誤差に応じて、第１の電圧検出ステップで検出される検出値を補正するステップと
を含むようにした電圧検出方法である。
【００１９】
この発明は、入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第１の電圧検出ステップ、
入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力する第２の電圧検出ステップと、
入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第３の電圧検出ステップと、
第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とを比較するステップと、
第１の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、検出誤差に応じて、第１の電圧検出ステップで検出される検出値を補正するステップと、
第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、第３の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とを比較するステップと、
第２の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力と、第３の電圧検出ステップで検出された電圧検出出力とから検出誤差を検出し、検出誤差に応じて、第２の電圧検出ステップで検出される検出値を補正するステップとを含み、
第１の電圧検出ステップの検出範囲と第２の電圧検出ステップの検出範囲とを連続させる
るようにした電圧検出方法である。
【００２０】
この発明は、入力電圧をリニアな特性の増幅手段で増幅し、増幅手段で増幅された電圧を検出電圧として出力するようにした電圧検出方法であって、
入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第１の位置に合致するように補正する第１の補正ステップと、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第２の位置に合致するように補正する第２の補正ステップと
を含むようにした電圧検出方法である。
【００２１】
この発明では、演算増幅器を使って入力電圧をリニアな特性で増幅して電圧検出を行う場合に、入力電圧をリニアな特性で増幅する第１の演算増幅器と、入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第２の演算増幅器とが設けられる。第２の演算増幅器は、コンパレータの構成とされ、精度良く、電圧検出が行えるようにされている。第２の演算増幅器で所定電圧になったことが検出されたら、第１の演算増幅器で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較することで、検出誤差が検出される。この検出誤差に応じて、第１の演算増幅器のゲインが補正される。又は、この検出誤差に応じて、基準電圧や入力電圧のレベルが補正される。これにより、電圧検出の精度を向上することができる。
【００２２】
また、この発明では、入力電圧をリニアな特性で増幅する第１の演算増幅器と、入力電圧をリニアな特性で増幅する第２の演算増幅器と、入力電圧を検出する第３の演算増幅器が設けられる。第３の演算増幅器は、コンパレータの構成とされ、精度良く、電圧検出が行えるようにされている。第２の演算増幅器で所定電圧になったことが検出されたら、第１の演算増幅器で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較することで、検出誤差が検出される。この検出誤差に応じて、第１の演算増幅器のゲインが補正される。第３の演算増幅器で所定電圧になったことが検出されたら、第２の演算増幅器で検出された電圧検出出力と、第３の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較することで、検出誤差が検出される。この検出誤差に応じて、第２の演算増幅器のゲインが補正される。これにより、第１の演算増幅器の検出範囲と第２の演算増幅器の検出範囲が連続し、広く検出範囲が確保できる。
【００２３】
また、この発明では、演算増幅器を使って、入力電圧をリニアな特性で増幅して電圧検出を行う場合に、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第１の位置と第２の位置に合致するように補正することで、所望の特性の電圧検出回路を実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。この発明は、演算増幅器を用いた電圧検出回路で、入力電圧と、検出出力電圧との関係を、所望の直線上に一致させることができるようにしたものである。
【００２５】
１．基本原理
先ず、この発明の原理について説明する。図１は、演算増幅器を用いたリニアアンプの電圧検出回路の基本構成である。演算増幅器を使ったリニアアンプの構成の電圧検出回路は、図１に示すように、演算増幅器ＯＰ１と、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ１と、演算増幅器ＯＰ１の出力端子とその反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ２と、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に接続された基準電圧源Ｅ１とからなる。入力端子ＩＮ１からの入力電圧は、演算増幅器ＯＰ１からなるリニアアンプで増幅され、出力端子ＯＵＴ１から出力される。この出力端子ＯＵＴ１からは、入力端子ＩＮ１からの入力電圧に対応した検出電圧が得られる。
【００２６】
図２は、上述のように構成された演算増幅器を用いたリニアアンプの電圧検出回路に入力される入力電圧と、その検出電圧との関係を示すグラフである。図２において、横軸が入力電圧を示し、縦軸が検出電圧を示す。この構成では、反転アンプとなるため、入力電圧を正方向に変化させると、検出電圧は、負方向にリニアに変化していく。
【００２７】
次に、入力電圧と検出電圧との関係の特性の要求があり、その要求に合致するような電圧検出回路を設計することを考える。例えば、入力電圧と検出電圧との関係が図３において直線Ａ１で示す特性になるような電圧検出回路を実現したいという要望があったとする。
【００２８】
図１に示した演算増幅器のリニアアンプからなる電圧検出回路では、そのゲインは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗比で決まる。したがって、要求に合うように、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値を設定すれば良いのであるが、素子のばらつきがあり、アンプのゲインが所望のゲインとなるとは限らない。リニアアンプのゲインが所望のゲインより低いと、図３Ａにおいて直線Ａ２で示すように、その傾きが緩やかな特性となる。また、演算増幅器からなる反転アンプのゲインが所望のゲインより高いと、図３Ａにおいて直線Ａ３で示すように、その傾きが急峻な特性となる。
【００２９】
また、反転アンプのゲインが所望のゲインとなっていたとしても、図３Ｂに示すように、全体的な検出レベルが変わってくる場合がある。図３Ｂにおいて直線Ａ４で示すように、全体的なレベルが下がっていたり、図３Ｂにおいて直線Ａ５で示すように、全体的なレベルが上がっている場合もある。
【００３０】
そこで、この発明では、素子のばらつき等にかかわらず、入力電圧と検出電圧との関係を、所望の特性になるようにすることを考察する。
【００３１】
図４は、この発明の基本となる考え方を示すものである。演算増幅器を用いたリニアアンプの電圧検出回路の入力電圧と検出出力電圧との関係は、直線となる特性を示す。直線は、２点が求まれば、描くことができる。すなわち、入力電圧がＶｉｎ１のとき検出電圧がＶｄｅｔ１となる点Ｐ１と、入力電圧がＶｉｎ２のとき検出電圧がＶｄｅｔ２となる点Ｐ２とが決められれば、その特性は、所望の直線上にあるといえる。したがって、図４において、直線Ａ１１で示すような特性が要求されている場合には、この直線上２点Ｐ１及びＰ２で所望の値が得られるように補正を行えば良いということになる。
【００３２】
すなわち、先ず、入力電圧がＶｉｎ１のときに、検出電圧がＶｄｅｔ１となるように点Ｐ１での補正を行う。それから、入力電圧を徐々に変化させ、入力電圧がＶｉｎ２に達したら、入力電圧Ｖｉｎ２のときに実際に観察された検出電圧と、入力電圧Ｖｉｎ２のときに検出されるべき設計値の検出電圧Ｖｄｅｔ２との電圧差から検出誤差を検出する。この電圧差に応じて、アンプのゲインを制御して、入力電圧Ｖｉｎ２のときに観察される検出電圧がＶｄｅｔ２となるように、点Ｐ２での補正を行う。これにより、直線Ａ１１で示す特性となる電圧検出回路が得られたということになる。
【００３３】
以上のように、入力電圧と検出電圧との関係を示す直線上の２点Ｐ１及びＰ２上での補正を行い、２点Ｐ１及びＰ２に合致するように、アンプのゲインを制御していけば、要求に合った特性の電圧検出回路を実現できることになる。
【００３４】
このような回路を実現するために、以下のような機能を実現するための回路が必要になる。
【００３５】
（１）外部からの制御でゲインを可変できるアンプ
（２）入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、直線上の点Ｐ１に合致させる補正回路
（３）点Ｐ２での検出電圧を検出し、この検出電圧に応じてアンプのゲインを制御し、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、直線上の点Ｐ２の合致させる補正回路
【００３６】
これら、上述のような電圧検出回路を実現するために必要な回路について、以下に説明する。
【００３７】
２．外部からの制御でゲインを可変できるアンプ
演算増幅器を使ったリニアアンプは、図１に示したように、演算増幅器ＯＰ１と、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続された入力端子Ｔ１との間の抵抗Ｒ１と、演算増幅器ＯＰ１の出力端子とその反転入力端子との間の抵抗Ｒ２と、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に接続された基準電圧源Ｅ１とからなる。この反転アンプのゲインは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗比により決まる。抵抗Ｒ２の抵抗値が大きくなると、負帰還量が小さくなるため、ゲインが上がる。抵抗Ｒ２の抵抗値が小さくなると、負帰還量が大きくなり、ゲインが下がる。
【００３８】
したがって、ゲインが可変の反転アンプは、図５に示すように、演算増幅器ＯＰ１の出力端子とその反転入力端子との間の負帰還用の抵抗Ｒ２の抵抗値を可変できるような構成により実現できる。勿論、抵抗Ｒ１の方を可変できるようにしても良い。
【００３９】
図６は、ゲインが可変できるアンプのより具体的な構成である。図６において、演算増幅器ＯＰ１１の反転入力端子と入力端子ＩＮ１との間には、抵抗Ｒ１１が接続される。演算増幅器ＯＰ１１の出力端子とその反転入力端との間に、スイッチ回路Ｓ１１と抵抗Ｒ１２の直列接続が接続されると共に、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続とが接続される。また、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点と、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子との間に、スイッチ回路Ｓ１２が接続される。演算増幅器ＯＰ１１の非反転入力端子に、基準電圧源Ｅ１１が接続される。演算増幅器ＯＰ１１の出力端子からは検出信号の出力端子ＯＵＴ１１が導出される。
【００４０】
演算増幅器ＯＰ１１の出力端子と反転入力端子との間の抵抗値は、スイッチ回路Ｓ１１及びスイッチ回路Ｓ１２の設定により、切り換えられる。図７は、スイッチ回路Ｓ１１及びＳ１２の設定状態と、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子と反転入力端子との間の抵抗値との関係を示したものである。なお、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４の抵抗値はＲとする。
【００４１】
スイッチ回路Ｓ１１及びスイッチ回路Ｓ１２が共にオフのときには、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子とその反転入力端子との間の抵抗は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続となる。したがって、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子と反転入力端子との間の抵抗値は、２Ｒとなる。
【００４２】
スイッチ回路Ｓ１１がオフで、スイッチ回路Ｓ１２がオンのときには、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子とその反転入力端子との間の抵抗は、抵抗Ｒ１３となる。したがって、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子と反転入力端子との間の抵抗値は、Ｒとなる。
【００４３】
スイッチ回路Ｓ１１がオンで、スイッチ回路Ｓ１２がオフのときには、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子とその反転入力端子との間の抵抗は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続と、抵抗Ｒ１２との並列接続となる。したがって、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子と反転入力端子との間の抵抗値は、（２／３）Ｒとなる。
【００４４】
スイッチ回路Ｓ１１及びスイッチ回路Ｓ１２が共にオンのときには、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子とその反転入力端子との間の抵抗は、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との並列接続となる。したがって、演算増幅器ＯＰ１１の出力端子と反転入力端子との間の抵抗値は、（１／２）Ｒとなる。
【００４５】
図８は、ゲインが可変のアンプの他の例である。図８において、演算増幅器ＯＰ２１の反転入力端子と入力端子ＩＮ２１との間には、抵抗Ｒ２１が接続される。演算増幅器ＯＰ１１の出力端子とその反転入力端との間に、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との直列接続が接続されると共に、抵抗Ｒ２３と並列に、アナログインピーダンス素子、例えばトランジスタＱ２１が接続される。演算増幅器ＯＰ１１の非反転入力端子に、基準電圧源Ｅ２１が接続される。演算増幅器ＯＰ２１の出力端子からは、検出信号の出力端子ＯＵＴ２１が導出される。
【００４６】
図８の回路では、トランジスタＱ２１のベースには、制御回路Ｂ２１から、制御信号が供給される。この制御信号により、トランジスタＱ２１のインピーダンスが制御される。これにより、演算増幅器ＯＰ２１の出力端子とその反転入力端子との間の抵抗値が制御される。
【００４７】
３．点Ｐ１に合致させる補正回路
次に、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、図４における直線上の点Ｐ１に合致させる補正回路について説明する。
【００４８】
図９は、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、点Ｐ１に合致させるための補正回路の一例である。図９において、演算増幅器ＯＰ３１の反転入力端子と入力端子ＩＮ３１との間には、抵抗Ｒ３１が接続される。演算増幅器ＯＰ３１の出力端子とその反転入力端子との間に、スイッチ回路Ｓ３１と抵抗Ｒ３２の直列接続が接続される。演算増幅器ＯＰ３１の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ３１が接続される。演算増幅器ＯＰ３１の出力端子から検出信号の出力端子ＯＵＴ３１が導出される。また、演算増幅器ＯＰ３１の出力端子が制御回路Ｂ３１の入力端子に接続される。制御回路Ｂ３１の他方の入力端子には、基準電圧の発生素子、例えばツェナダイオードＤ３１が接続される。制御回路Ｂ３１の出力により、スイッチ回路Ｓ３１が制御される。
【００４９】
最初に、スイッチ回路Ｓ３１をオフしておく。スイッチ回路Ｓ３１がオフされていると、演算増幅器ＯＰ３１の負帰還ループが切られる。
【００５０】
演算増幅器ＯＰ３１の出力は制御回路Ｂ３１に供給され、制御回路Ｂ３１で、ツェナダイオードＤ３１のツェナ電圧と比較される。この制御回路Ｂ３１の出力により、スイッチ回路Ｓ３１が制御される。
【００５１】
入力端子ＩＮ３１からの入力電圧が基準電圧源Ｅ３１より低いときには、演算増幅器ＯＰ３１の出力電圧がツェナ電圧より高くなる。演算増幅器ＯＰ３１の出力電圧がツェナ電圧より高いときには、スイッチ回路Ｓ３１はオフされている。このため、オープンループとなり、演算増幅器ＯＰ３１の出力は、ハイレベルになる。
【００５２】
入力電圧を更に上昇させていき、入力電圧が基準電圧源Ｅ３１より高くなると、演算増幅器ＯＰ３１の出力は反転する。演算増幅器ＯＰ３１の出力が反転した直後では、スイッチ回路Ｓ３１はオフとなっている。このため、オープンループとなっており、演算増幅器ＯＰ３１の出力は、ローレベルまで下がろうとする。ところが、演算増幅器ＯＰ３１の出力がローレベルまで下がる前に、演算増幅器ＯＰ３１の出力がツェナ電圧より低くなる。制御回路Ｂ３１で、演算増幅器ＯＰ３１の出力がツェナダイオードＤ３１のツェナ電圧より低くなることが検出されると、スイッチ回路Ｓ３１がオンされる。
【００５３】
スイッチ回路Ｓ３１がオンされると、演算増幅器ＯＰ３１の出力端子とその反転入力端子との間に抵抗Ｒ３２が挿入され、負帰還制御が開始される。このため、それから後では、入力電圧を更に上昇させていくと、出力電圧は、リニアに下降していくことになる。
【００５４】
その結果、図１０に示すような特性が得られる。図１０に示すように、演算増幅器ＯＰ３１の出力は、入力電圧が基準電圧源Ｅ３１を越えると、ツェナ電圧Ｖｚの所を開始点として、リニアに変化していくことになる。したがって、基準電圧源Ｅ３１の電圧と、ツェナダイオードＤ３１のツェナ電圧を選ぶことにより、所望の開始点に設定することができる。
【００５５】
これにより、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、図４における直線上の点Ｐ１に合致させることができる。すなわち、図４における入力電圧がＶｉｎ１は、基準電圧源Ｅ３１で設定できる。検出電圧がＶｄｅｔ１は、ツェナダイオードＤ３１のツェナ電圧により設定できる。
【００５６】
４．点Ｐ２に合致させる補正回路
次に、図４において、点Ｐ２での検出電圧を検出し、この検出電圧に応じてアンプのゲインを制御し、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、直線上の点Ｐ２の合致させる補正回路について説明する。
【００５７】
図１１に示すように、同一の入力電圧を検出するための２つの演算増幅器ＯＰ４１と演算増幅器ＯＰ４２が用意される。
【００５８】
演算増幅器ＯＰ４１は、リニアアンプの構成とされており、その反転入力端子と入力端子ＩＮ４１との間には、抵抗Ｒ４１が接続される。また、演算増幅器ＯＰ４１の出力端子とその反転入力端子との間に、抵抗Ｒ４２が接続される。この抵抗Ｒ４２の抵抗値は、制御回路Ｂ４１により可変できるようにされている。演算増幅器ＯＰ４１の反転入力端子には、基準電圧源Ｅ４１が接続される。演算増幅器ＯＰ４１の出力端子から、検出信号の出力端子ＯＵＴ４１が導出される。
【００５９】
演算増幅器ＯＰ４２は、コンパレータの構成とされている。演算増幅器ＯＰ４２の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ４２が接続される。
【００６０】
演算増幅器ＯＰ４１は、リニアアンプとなっており、図１２Ａに示すように、入力電圧の変化に対してリニアに変化する。ここでは、入力電圧がＶｉｎ４１のときに、検出電圧がＶｄｅｔ４１となるものとする。
【００６１】
演算増幅器ＯＰ４２はコンパレータとなっており、図１２Ｂに示すように、入力電圧が所定電圧Ｖｉｎ４１より低いときにはハイレベルで、入力電圧が所定電圧Ｖｉｎ４１より高くなると、ローレベルになる。そして、入力電圧が所定電圧Ｖｉｎ４１に到達したときの検出電圧Ｖｄｅｔ４２を、演算増幅器ＯＰ４１が所定電圧Ｖｉｎ４１にたったときの検出電圧Ｖｄｅｔ４１と等しくなるように設定しておく。なお、演算増幅器ＯＰ４２はコンパレータなので、ゲインの設定が不要であり、入力電圧が所定電圧Ｖｉｎ４１に到達したときの検出電圧を正確に設定することが容易である。
【００６２】
この演算増幅器ＯＰ４１の出力及び演算増幅器ＯＰ４２の出力が電圧差検出回路Ｂ４２に供給される。電圧差検出回路Ｂ４２で、入力電圧がＶｉｎ４１に達したときの演算増幅器ＯＰ４１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ４２の出力電圧とが比較される。そして、この電圧差検出回路Ｂ４２の出力が制御回路Ｂ４１に供給され、制御回路Ｂ４１の出力により、抵抗Ｒ４２の抵抗値が設定され、演算増幅器ＯＰ４１のゲインが設定される。
【００６３】
入力電圧を徐々に変化させていくと、演算増幅器ＯＰ４１の出力電圧は、入力電圧に応じてリニアに変化していく。これに対して、演算増幅器ＯＰ４２の出力は、入力電圧がＶｉｎ４１に達すまで、ハイレベルで一定である。
【００６４】
入力電圧がＶｉｎ４１に達すると、演算増幅器ＯＰ４２の出力が反転し、その出力電圧はＶｄｅｔ４２となる。この演算増幅器ＯＰ４２の出力は電圧差検出回路Ｂ４２に供給される。
【００６５】
また、入力電圧がＶｉｎ４１に達すると、演算増幅器ＯＰ４１の出力電圧はＶｄｅｔ４１となる。この演算増幅器ＯＰ４１の出力は電圧差検出回路Ｂ４２に供給される。
【００６６】
ここで、ゲインが最適に設定されていれば、図１３Ａに示すように、入力電圧がＶｉｎ４１のときの演算増幅器ＯＰ４１の出力電圧Ｖｄｅｔ４１と、演算増幅器ＯＰ４２の出力電圧Ｖｄｅｔ４２とは一致しているはずである。これに対して、ゲインが高すぎるときには、図１３Ｂに示すように、演算増幅器ＯＰ４１の出力電圧Ｖｄｅｔ４１は、演算増幅器ＯＰ４２の出力電圧Ｖｄｅｔ４２より低くなる。ゲインが低すぎると、図１３Ｃに示すように、入力電圧がＶｉｎ４１のときの演算増幅器ＯＰ４１の出力電圧Ｖｄｅｔ４１は、演算増幅器ＯＰ４２の出力電圧Ｖｄｅｔ４２より高くなる。
【００６７】
電圧差検出回路Ｂ４２の出力が制御回路Ｂ４１に供給される。制御回路Ｂ４１で、電圧差検出回路Ｂ４２で検出された電圧差に応じて、抵抗Ｒ４２の抵抗値が制御され、演算増幅器ＯＰ４１からなるリニアアンプのゲインが設定される。
【００６８】
すなわち、演算増幅器ＯＰ４１のゲインが足りないときには、抵抗Ｒ４２の抵抗値が上げられ、演算増幅器ＯＰ４１からなるアンプのゲインが上げられる。演算増幅器ＯＰ４１のゲインが高すぎるときには、抵抗Ｒ４２の抵抗値が下げられ、演算増幅器ＯＰ４１からなる反転アンプのゲインが下げられる。
【００６９】
以上のような処理により、図４において、点Ｐ２での検出電圧を検出し、この検出電圧に応じてアンプのゲインを制御し、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、直線上の点Ｐ２の合致させることができる。
【００７０】
５．具体例
次に、この発明が適用された電圧検出回路の具体例について説明する。この実施の形態は、上述のように、入力電圧と検出電圧との関係を示す直線上の２点での補正を行い、２点に合致するように、アンプのゲインを制御して、要求に合った特性の電圧検出を行えるようにしたものである。
【００７１】
図１４は、この発明が適用された電圧検出回路の第１の実施の形態を示すものである。図１４において、ラインＬ５１とラインＬ５２との間に、抵抗Ｒ５１及び抵抗Ｒ５２の直列接続が接続される。抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２との接続点は、抵抗Ｒ５３を介して、演算増幅器ＯＰ５１の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ５１には、基準電圧源Ｅ５１が接続される。
【００７２】
演算増幅器ＯＰ５１の出力端子とその反転入力端子との間に、スイッチ回路Ｓ５１、抵抗Ｒ５４からなる負帰還回路が設けられる。この抵抗Ｒ５４の抵抗値は、制御回路Ｂ５１の出力により可変される。抵抗Ｒ５４の抵抗値を変化させることで、負帰還量が制御され、アンプのゲインが可変される。
【００７３】
演算増幅器ＯＰ５１の出力端子が制御回路Ｂ５３の入力端子に接続される。制御回路Ｂ５３の他方の入力端子には、ツェナダイオードＤ５１が接続される。制御回路Ｂ５３の出力により、スイッチ回路Ｓ５１が制御される。これと共に、演算増幅器ＯＰ５１の出力が電圧差検出回路Ｂ５２に供給される。
【００７４】
また、ラインＬ５１とラインＬ５２との間に、抵抗Ｒ５５と抵抗Ｒ５６との直列接続が接続される。抵抗Ｒ５５と抵抗Ｒ５６との接続点は、演算増幅器ＯＰ５２の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ５２の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ５２が接続される。演算増幅器ＯＰ５２の出力は、電圧差検出回路Ｂ５２に供給される。
【００７５】
電圧差検出回路Ｂ５２で、演算増幅器ＯＰ５１の出力電圧と演算増幅器ＯＰ５２の出力電圧との電圧差が検出される。この電圧差検出回路Ｂ５２の出力が制御回路Ｂ５１に供給される。制御回路Ｂ５１の出力により、抵抗Ｒ５４の抵抗値が可変され、演算増幅器ＯＰ５１からなるリニアアンプのゲインが設定される。
【００７６】
図１５は、この電圧検出回路の動作を説明するためのフローチャートである。ラインＬ５１とラインＬ５２との間の電圧を徐々に上昇させながら、演算増幅器ＯＰ５１で電圧検出を行う。なお、最初は、負帰還動作を行わせるためのスイッチ回路Ｓ５１をオフしておく（ステップＳＴ１）。
【００７７】
そして、入力電圧が所定電圧（例えば２Ｖ）以上になったかが判断される（ステップＳＴ２）。入力電圧が所定電圧以上になったら、負帰還動作を行うためのスイッチ回路Ｓ５１がオンされる（ステップＳＴ３）。
【００７８】
更に、入力電圧が上昇される。そして、演算増幅器ＯＰ５２の出力から（ステップＳＴ４）、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったかどうかが判断される（ステップＳＴ５）。
【００７９】
演算増幅器ＯＰ５２の出力から、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったと判断されたら、このときの演算増幅器ＯＰ５１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ５２の検出電圧が電圧差検出回路Ｂ５２で検出される（ステップＳＴ６）。そして、演算増幅器ＯＰ５１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ５２の検出電圧との電圧差があるかどうかが判断される（ステップＳＴ７）。電圧差がある場合には、その電圧差に応じて、抵抗Ｒ５４の抵抗値が設定される（ステップＳＴ８）。
【００８０】
すなわち、図１６に示すように、ゲインが不足する場合には、抵抗Ｒ５４の抵抗値を上げて、演算増幅器ＯＰ５１のゲインを上げ、ゲインが高すぎる場合には、抵抗Ｒ５４の抵抗値を下げて、演算増幅器ＯＰ５１のゲインが下げられる。これにより、図１６に示した特性中の点Ｐ１２の位置が決められたことになる。
【００８１】
以上の処理により、演算増幅器ＯＰ５１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ５２の検出電圧との電圧差がなくなるように補正される。演算増幅器ＯＰ５１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ５２の検出電圧との電圧差がなくなれば、それで、補正処理は終了される（ステップＳＴ９）。
【００８２】
６．第２の実施の形態
図１７は、この実施の第２の形態を示すものである。上述の実施の形態では、演算増幅器ＯＰ５１のゲインを抵抗Ｒ５４で可変するようにしているが、この実施の形態では、基準電圧を可変するようにしている。
【００８３】
図１７において、ラインＬ６１とラインＬ６２との間に、抵抗Ｒ６１及び抵抗Ｒ６２の直列接続が接続される。抵抗Ｒ６１と抵抗Ｒ６２との接続点は、抵抗Ｒ６３を介して、演算増幅器ＯＰ６１の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ６１には、基準電圧源Ｅ６１が接続される。この基準電圧源Ｅ６１の電圧は可変できる。演算増幅器ＯＰ６１の出力端子から出力端子ＯＵＴ６１が導出される。
【００８４】
演算増幅器ＯＰ６１の出力端子とその反転入力端子との間に、スイッチ回路Ｓ６１、抵抗Ｒ６４からなる負帰還回路が設けられる。
【００８５】
演算増幅器ＯＰ６１の出力端子が制御回路Ｂ６３の入力端子に接続される。制御回路Ｂ６３の他方の入力端子には、ツェナダイオードＤ６１が接続される。制御回路Ｂ６３の出力により、スイッチ回路Ｓ６１が制御される。これと共に、演算増幅器ＯＰ６１の出力が電圧差検出回路Ｂ６２に供給される。
【００８６】
また、ラインＬ６１とラインＬ６２との間に、抵抗Ｒ６５と抵抗Ｒ６６との直列接続が接続される。抵抗Ｒ６５と抵抗Ｒ６６との接続点は、演算増幅器ＯＰ６２の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ６２の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ６２が接続される。演算増幅器ＯＰ６２の出力は、電圧差検出回路Ｂ６２に供給される。
【００８７】
電圧差検出回路Ｂ６２で、演算増幅器ＯＰ６１の出力電圧と演算増幅器ＯＰ６２の出力電圧との電圧差が検出される。この電圧差検出回路Ｂ６２の出力が制御回路Ｂ６１に供給される。制御回路Ｂ６１の出力により、基準電圧源Ｅ６１の電圧が設定される。
【００８８】
図１８は、この電圧検出回路の動作を説明するためのフローチャートである。ラインＬ６１とラインＬ６２との間の電圧を徐々に上昇させながら、演算増幅器ＯＰ６１で電圧検出を行う。なお、最初は、負帰還動作を行わせるためのスイッチ回路Ｓ６１をオフしておく（ステップＳＴ１１）。
【００８９】
そして、入力電圧が所定電圧（例えば２Ｖ）以上になったかが判断される（ステップＳＴ１２）。入力電圧が所定電圧以上になったら、負帰還動作を行うためのスイッチ回路Ｓ６１がオンされる（ステップＳＴ１３）。
【００９０】
更に、入力電圧が上昇される。そして、演算増幅器ＯＰ６２の出力から（ステップＳＴ１４）、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったかどうかが判断される（ステップＳＴ１５）。
【００９１】
演算増幅器ＯＰ６２の出力から、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったと判断されたら、このときの演算増幅器ＯＰ６１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ６２の検出電圧との電圧差が電圧差検出回路Ｂ６２で検出される（ステップＳＴ１６）。そして、演算増幅器ＯＰ６１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ６２の検出電圧との電圧差があるかどうかが判断される（ステップＳＴ１７）。電圧差がある場合には、その電圧差に応じて、基準電圧源Ｅ６１の電圧が設定される（ステップＳＴ１８）。
【００９２】
以上の処理によりし、演算増幅器ＯＰ６１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ６２の検出電圧との電圧差がなくなるように補正される。演算増幅器ＯＰ６１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ６２の検出電圧との電圧差がなくなれば、それで、補正処理は終了される（ステップＳＴ１９）。
【００９３】
なお、基準電圧源Ｅ６１の具体的な切り換え方法は、図１９に示すように、基準電圧源Ｅ６１の両端に、抵抗Ｒ６７と抵抗Ｒ６８の直列接続を接続し、抵抗Ｒ６７と抵抗Ｒ６８の段間から電圧を取り出せるようにすれば良い。スイッチ回路Ｓ６１をオンし、スイッチ回路Ｓ６２をオフすると、基準電圧源Ｅ６１からの電圧がそのまま演算増幅器ＯＰ６１の非反転入力端子に供給される。スイッチ回路Ｓ６１をオフし、スイッチ回路Ｓ６２をオンすると、基準電圧源Ｅ６１からの電圧が抵抗Ｒ６７と抵抗Ｒ６８とにより分圧されて、演算増幅器ＯＰ６１の非反転入力端子に供給される。
【００９４】
７．第３の実施の形態
図２０は、この実施の第３の形態を示すものである。この実施の形態では、入力電圧のレベルを可変するようにしている。
【００９５】
図２０において、ラインＬ７１とラインＬ７２との間に、抵抗Ｒ７１及び抵抗Ｒ７２の直列接続が接続される。抵抗Ｒ７１及び抵抗Ｒ７２は、可変できるようになっている。抵抗Ｒ７１と抵抗Ｒ７２との接続点は、抵抗Ｒ７３を介して、演算増幅器ＯＰ７１の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ７１には、基準電圧源Ｅ７１が接続される。演算増幅器ＯＰ７１の出力端子から、検出信号の出力端子ＯＵＴ７１が導出される。
【００９６】
演算増幅器ＯＰ７１の出力端子とその反転入力端子との間に、スイッチ回路Ｓ７１、抵抗Ｒ７４からなる負帰還回路が設けられる。
【００９７】
演算増幅器ＯＰ７１の出力端子が制御回路Ｂ７３の入力端子に接続される。制御回路Ｂ７３の他方の入力端子には、ツェナダイオードＤ７１が接続される。制御回路Ｂ７３の出力により、スイッチ回路Ｓ７１が制御される。これと共に、演算増幅器ＯＰ７１の出力が電圧差検出回路Ｂ７２に供給される。
【００９８】
また、ラインＬ７１とラインＬ７２との間に、抵抗Ｒ７５と抵抗Ｒ７６との直列接続が接続される。抵抗Ｒ７５と抵抗Ｒ７６との接続点は、演算増幅器ＯＰ７２の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ７２の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ７２が接続される。演算増幅器ＯＰ７２の出力は、電圧差検出回路Ｂ７２に供給される。
【００９９】
電圧差検出回路Ｂ７２で、演算増幅器ＯＰ７１の出力電圧と演算増幅器ＯＰ７２の出力電圧との電圧差が検出される。電圧差検出回路Ｂ７２の出力が制御回路Ｂ７１に供給される。制御回路Ｂ７１の出力により、抵抗Ｒ７１及びＲ７２の抵抗値により、入力電圧が設定される。
【０１００】
図２１は、この電圧検出回路の動作を説明するためのフローチャートである。ラインＬ７１とラインＬ７２との間の電圧を徐々に上昇させながら、演算増幅器ＯＰ７１で電圧検出を行う。なお、最初は、負帰還動作を行わせるためのスイッチ回路Ｓ７１をオフしておく（ステップＳＴ２１）。
【０１０１】
そして、入力電圧が所定電圧（例えば２Ｖ）以上になったかが判断される（ステップＳＴ２２）。入力電圧が所定電圧以上になったら、負帰還動作を行うためのスイッチ回路Ｓ７１がオンされる（ステップＳＴ２３）。
【０１０２】
更に、入力電圧が上昇される。そして、演算増幅器ＯＰ７２の出力から（ステップＳＴ２４）、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったかどうかが判断される（ステップＳＴ２５）。
【０１０３】
演算増幅器ＯＰ７２の出力から、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったと判断されたら、このときの演算増幅器ＯＰ７１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ７２の検出電圧との電圧差が電圧差検出回路Ｂ７２で検出される（ステップＳＴ２６）。そして、演算増幅器ＯＰ７１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ７２の検出電圧との電圧差があるかどうかが判断される（ステップＳＴ２７）。電圧差がある場合には、その電圧差に応じて、抵抗Ｒ７１及びＲ７２の抵抗値が設定され、入力電圧のレベルが設定される（ステップＳＴ２８）。
【０１０４】
以上の処理により、演算増幅器ＯＰ７１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ７２の検出電圧との電圧差がなくなるように補正される。演算増幅器ＯＰ７１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ７２の検出電圧との電圧差がなくなれば、それで、補正処理は終了される（ステップＳＴ２９）。
【０１０５】
なお、抵抗Ｒ７１と抵抗Ｒ７２の抵抗値を変える具体的な切り換え方法は、図２２に示すように、抵抗Ｒ７１及びＲ７２と並列に、分流抵抗Ｒ７７とＲ７８とを設ければ良い。スイッチ回路Ｓ７１及びＳＴ７２により分流抵抗Ｒ７７及びＲ７８を挿入すると、入力電圧の分流比が変わり、入力電圧を変えることができる。
【０１０６】
８．第４実施形態
図２３は、この発明の第４の実施形態を示すものである。この実施の形態は、前述した電圧検出回路を組み合わせて、より広い検出範囲を確保したものである。
【０１０７】
図２３において、ラインＬ８１とラインＬ８２との間に、抵抗Ｒ８１及び抵抗Ｒ８２の直列接続が接続される。抵抗Ｒ８１と抵抗Ｒ８２との接続点は、抵抗Ｒ８３を介して、演算増幅器ＯＰ８１の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ８１には、基準電圧源Ｅ８１が接続される。演算増幅器ＯＰ８１の出力がスイッチ回路ＳＷ９１に供給される。スイッチ回路ＳＷ９１から、検出信号の出力端子ＯＵＴ９１が導出される。
【０１０８】
演算増幅器ＯＰ８１の出力端子とその反転入力端子との間に、スイッチ回路Ｓ８１、抵抗Ｒ８４からなる負帰還回路が設けられる。抵抗Ｒ８４の抵抗値は可変とされている。
【０１０９】
演算増幅器ＯＰ８１の出力端子が制御回路Ｂ８３の入力端子に接続される。制御回路Ｂ８３の他方の入力端子には、ツェナダイオードＤ８１が接続される。制御回路Ｂ８３の出力により、スイッチ回路Ｓ８１が制御される。これと共に、演算増幅器ＯＰ８１の出力が電圧差検出回路Ｂ８２に供給される。電圧差検出回路Ｂ８２の出力が制御回路Ｂ８１に供給される。抵抗Ｒ８４の抵抗値は、制御回路Ｂ８１の出力により制御される。
【０１１０】
また、ラインＬ８１とラインＬ８２との間に、抵抗Ｒ９１及び抵抗Ｒ９２の直列接続が接続される。抵抗Ｒ９１と抵抗Ｒ９２との接続点は、抵抗Ｒ９３を介して、演算増幅器ＯＰ９１の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ９１には、基準電圧源Ｅ９１が接続される。演算増幅器ＯＰ９１の出力がスイッチ回路ＳＷ９１に供給される。
【０１１１】
演算増幅器ＯＰ９１の出力端子とその反転入力端子との間に、スイッチ回路Ｓ９１、抵抗Ｒ９４からなる負帰還回路が設けられる。抵抗Ｒ９４の抵抗値は可変とされている。
【０１１２】
演算増幅器ＯＰ９１の出力端子が制御回路Ｂ９３の入力端子に接続される。制御回路Ｂ９３の他方の入力端子には、ツェナダイオードＤ９１が接続される。制御回路Ｂ９３の出力により、スイッチ回路Ｓ９１が制御される。これと共に、演算増幅器ＯＰ９１の出力が電圧差検出回路Ｂ９２に供給される。電圧差検出回路Ｂ９２の出力が制御回路Ｂ９１に供給される。抵抗Ｒ９４の抵抗値は、制御回路Ｂ９１の出力により制御される。
【０１１３】
また、ラインＬ８１とラインＬ８２との間に、抵抗Ｒ９５と抵抗Ｒ９６との直列接続が接続される。抵抗Ｒ９５と抵抗Ｒ９６との接続点は、演算増幅器ＯＰ９２の反転入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ９２の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ９２が接続される。演算増幅器ＯＰ９２の出力は、電圧差検出回路Ｂ９２に供給される。電圧差検出回路Ｂ９２の出力は制御回路Ｂ９１に供給される。抵抗Ｒ９４の抵抗値は、制御回路Ｂ９１の出力により制御される。
【０１１４】
図２４は、この電圧検出回路の動作を説明するためのフローチャートである。ラインＬ８１とラインＬ８２との間の電圧を徐々に上昇させながら、先ず、演算増幅器ＯＰ８１で電圧検出を行う。なお、最初は、負帰還動作を行わせるためのスイッチ回路Ｓ８１をオフしておく（ステップＳＴ３１）。また、スイッチ回路ＳＷ９１は、演算増幅器ＯＰ８１が側に設定しておく。
【０１１５】
そして、入力電圧が所定電圧（例えば２Ｖ）以上になったかが判断される（ステップＳＴ３２）。入力電圧が所定電圧以上になったら、負帰還動作を行うためのスイッチ回路Ｓ８１がオンされる（ステップＳＴ３３）。
【０１１６】
また、これと共に、演算増幅器ＯＰ９１で電圧検出を行う。なお、最初は、負帰還動作を行わせるためのスイッチ回路Ｓ９１をオフしておく（ステップＳＴ３４）。
【０１１７】
そして、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったかが判断される（ステップＳＴ３５）。入力電圧が所定電圧以上になったら、負帰還動作を行うためのスイッチ回路Ｓ９１がオンされる（ステップＳＴ３６）。
【０１１８】
演算増幅器ＯＰ９１の出力から、入力電圧が所定電圧（例えば５Ｖ）以上になったと判断されたら、このときの演算増幅器ＯＰ８１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧の電圧差が電圧差検出回路Ｂ８２で検出される（ステップＳＴ３７）。そして、演算増幅器ＯＰ８１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧との電圧差があるかどうかが判断される（ステップＳＴ３８）。電圧差がある場合には、その電圧差に応じて、抵抗Ｒ８４の抵抗値が設定される（ステップＳＴ３９）。
【０１１９】
以上の処理により、入力電圧が例えば５Ｖのときの、演算増幅器ＯＰ８１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９２の検出電圧との電圧差がなくなるように補正される。
【０１２０】
それからは、スイッチ回路ＳＷ９１が演算増幅器ＯＰ９１側に設定され、検出電圧として、演算増幅器ＯＰ９１の出力が用いられる（ステップＳＴ４０）。そして、更に、入力電圧が上昇される。そして、演算増幅器ＯＰ９２の出力から（ステップＳＴ４１）、入力電圧が所定電圧（例えば１０Ｖ）以上になったかどうかが判断される（ステップＳＴ４２）。
【０１２１】
演算増幅器ＯＰ９２の出力から、入力電圧が所定電圧（例えば１０Ｖ）以上になったと判断されたら、このときの演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９２の検出電圧が電圧差検出回路Ｂ９２で検出される（ステップＳＴ４３）。そして、演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９２の検出電圧との電圧差があるかどうかが判断される（ステップＳＴ４４）。電圧差がある場合には、その電圧差に応じて、抵抗Ｒ９４の抵抗値が設定される（ステップＳＴ４５）。
【０１２２】
以上の処理により、演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９２の検出電圧との電圧差がなくなるように補正される。演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９２の検出電圧との電圧差がなくなれば、それで、補正処理は終了される（ステップＳＴ４６）。
【０１２３】
この例では、図２５に示すように、入力電圧が例えば２Ｖから５Ｖまでは、演算増幅器ＯＰ８１により入力電圧に対する出力電圧が検出される。そして、入力電圧が例えば５Ｖから１０Ｖまででは、演算増幅器ＯＰ９１により入力電圧に対する出力電圧が検出される。そして、演算増幅器ＯＰ８１のゲインは、演算増幅器ＯＰ８１の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧とを電圧差検出回路Ｂ８２で検出し、この電圧差に基づいて設定される。また、演算増幅器ＯＰ９１のゲインは、演算増幅器ＯＰ９２の検出電圧と、演算増幅器ＯＰ９１の検出電圧とを電圧差検出回路Ｂ９２で検出し、この電圧差に基づいて設定される。このように、２つの演算増幅器ＯＰ８１と演算増幅器ＯＰ９１とにより広い検出範囲が確保されると共に、検出範囲の連続性が保たれる。
【０１２４】
９．変形例、応用例
上述のように、演算増幅器ＯＰ８１からなる電圧検出回路と、演算増幅器ＯＰ９１からなる電圧検出回路とを使うことで、広い検出範囲が確保できる。更に、複数の電圧検出回路を使えば、より広い検出範囲が確保できる。
【０１２５】
また、　同様の範囲の電圧を検出する２個以上の電圧検出回路を動作させ、これらの電圧検出回路の検出出力を使って、より精度の高い検出を行うことが考えられる。すなわち、図２６に示すように、上述のように構成された電圧検出回路１０１Ａ及び１０１Ｂを設け、この電圧検出回路１０１Ａ及び１０１Ｂの出力を中心値信号変換回路１０２に供給する。中心値信号変換回路１０２で、電圧検出回路１０１Ａ出力と電圧検出回路１０１Ｂとの中心値を算出する。この中心値信号を検出信号とする。
【０１２６】
電圧検出回路１０１Ａからは、図２７で直線Ａ１０１で示すような検出電圧が得られ、電圧検出回路１０１Ｂからは、図２７で直線Ａ１０２で示すような検出電圧が得られたとする。このような場合には、中心値変換回路１０２で、直線Ａ１０１と直線Ａ１０２との中心値が求められ、図２７において、直線Ａ１０３で示されるような電圧が検出電圧として使用される。
【０１２７】
このように、中間値を使用するようにすると、図２８に示すように、電圧検出回路１０１Ａからの検出電圧（直線Ａ１１１）と、電圧検出回路１０１Ｂからの検出電圧（直線Ａ１１２）とがクロスするような場合には、直線Ａ１１３で示すような電圧が検出電圧として使用されることになる。このため、精度が向上できる。
【０１２８】
なお、電圧検出回路１０１Ａ及び１０１Ｂを、図２３に示したように構成すれば、広い検出範囲が確保できると共に、より精度が向上する。
【０１２９】
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０１３０】
例えば、上述の例では、演算増幅器を反転アンプの構成としているが、正相アンプの構成としても良いことは勿論である。また、上述の例では電圧検出としているが、検出抵抗の両端電圧を測定する電流検出回路は、実質的には電圧検出であるから、この発明が適用できる。その他、種々の変形や応用が可能である。
【０１３１】
【発明の効果】
この発明によれば、演算増幅器を使って入力電圧をリニアな特性で増幅して電圧検出を行う場合に、入力電圧をリニアな特性で増幅する第１の演算増幅器と、入力電圧と同様な入力電圧の電圧を検出する第２の演算増幅器とが設けられる。第２の演算増幅器は、コンパレータの構成とされ、精度良く、電圧検出が行えるようにされている。第２の演算増幅器で所定電圧になったことが検出されたら、第１の演算増幅器で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較することで、検出誤差が検出される。この検出誤差に応じて、第１の演算増幅器のゲインが補正される。又は、この検出誤差に応じて、基準電圧や入力電圧のレベルが補正される。これにより、電圧検出の精度を向上することができる。
【０１３２】
また、この発明によれば、入力電圧をリニアな特性で増幅する第１の演算増幅器と、入力電圧をリニアな特性で増幅する第２の演算増幅器と、入力電圧を検出する第３の演算増幅器が設けられる。第３の演算増幅器は、コンパレータの構成とされ、精度の良い電圧検出が行えるようにされている。第２の演算増幅器で所定電圧になったことが検出されたら、第１の演算増幅器で検出された電圧検出出力と、第２の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較することで、検出誤差が検出される。この検出誤差に応じて、第１の演算増幅器のゲインが補正される。第３の演算増幅器で所定電圧になったことが検出されたら、第２の演算増幅器で検出された電圧検出出力と、第３の電圧検出手段で検出された電圧検出出力とを比較することで、検出誤差が検出される。この検出誤差に応じて、第２の演算増幅器のゲインが補正される。これにより、第１の演算増幅器の検出範囲と第２の演算増幅器の検出検出範囲が連続し、広く検出範囲が確保できる。
【０１３３】
また、この発明によれば、演算増幅器を使って、入力電圧をリニアな特性で増幅して電圧検出を行う場合に、入力電圧と検出電圧との関係を示す特性を、入力電圧と検出電圧の関係を示す設計値の直線上の第１の位置と第２の位置に合致するように補正することで、所望の特性の電圧検出回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電圧検出回路の基本構成を示す接続図である。
【図２】電圧検出回路の基本構成の説明に用いるグラフである。
【図３】この発明の基本原理の説明に用いるグラフである。
【図４】この発明の基本原理の説明に用いるグラフである。
【図５】ゲインの可変できるアンプの説明に用いる接続図である。
【図６】ゲインの可変できるアンプの一例の接続図である。
【図７】ゲインの可変できるアンプの説明に用いる略線図である。
【図８】ゲインの可変できるアンプの他の例の接続図である。
【図９】検出開始点の補正回路の一例の接続図である。
【図１０】検出開始点の補正回路の一例の説明に用いるグラフである。
【図１１】２つの演算回路を用いた補正回路の一例の接続図である。
【図１２】２つの演算回路を用いた補正回路の一例の説明に用いるグラフである。
【図１３】２つの演算回路を用いた補正回路の一例の説明に用いるグラフである。
【図１４】この発明の第１の実施の形態の略線図である。
【図１５】この発明の第１の実施の形態の説明に用いるフローチャートである。
【図１６】この発明の第１の実施の形態の説明に用いるグラフである。
【図１７】この発明の第２の実施の形態の略線図である。
【図１８】この発明の第２の実施の形態の説明に用いるフローチャートである。
【図１９】この発明の第２の実施の形態の説明に用いる略線図である。
【図２０】この発明の第３の実施の形態の略線図である。
【図２１】この発明の第３の実施の形態の説明に用いるフローチャートである。
【図２２】この発明の第３の実施の形態の説明に用いる略線図である。
【図２３】この発明の第４の実施の形態の略線図である。
【図２４】この発明の第４の実施の形態の説明に用いるフローチャートである。
【図２５】この発明の第４の実施の形態の説明に用いるグラフである。
【図２６】この発明の応用例の説明に用いるブロック図である。
【図２７】この発明の応用例の説明に用いるグラフである。
【図２８】この発明の応用例の説明に用いるグラフである。
【図２９】従来の電圧検出回路の説明に用いる接続図である。
【図３０】従来の電圧検出回路の説明に用いる接続図である。
【符号の説明】
Ｂ４２、Ｂ５２、Ｂ６２、Ｂ７２、Ｂ８２、Ｂ９２・・・電圧差検出回路、ＯＰ１、ＯＰ１１、ＯＰ２１、ＯＰ３１、ＯＰ４１、ＯＰ４２、ＯＰ５１、ＯＰ５２、ＯＰ６１、ＯＰ６２、ＯＰ７１、ＯＰ７２、ＯＰ８１、ＯＰ９１、ＯＰ９２・・・演算増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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