(57)【要約】【課題】エラーアンプ部で帰還増幅器以外の構成の演算増幅器を用い、入力信号の位相特性を調整し、広範囲にわたる所定の周波数帯域を満たすことができ、かつ開ループの周波数特性に十分な位相余裕をもって発振を防止できる。【解決手段】出力電流電圧変換部３４が出力する全体回路の出力電流を電圧変換した帰還信号に応じて全体回路の入力信号を増幅するエラーアンプ部３２が、伝達コンダクタンスｇｍを有する電圧制御・電流出力タイプの演算増幅器６を備えて増幅された入力信号を電流出力している。この演算増幅器６は定電流源を有し伝達コンダクタンスｇｍに基づく差動増幅回路の特性を有している。従って、演算増幅器６に対応する位相調整回路は演算増幅器６の出力端子とアース電位との間に直列接続される抵抗器Ｒ３１とキャパシタＣ３１とで構成される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に応じた電圧を出力する増幅回路の出力側で負荷抵抗（Ｒ１０）を挿入して得られる電流を帰還電流として取出し、この帰還電流を電圧に変換して帰還信号として出力する出力電流電圧変換部（３４）と、当該出力電流電圧変換部の帰還信号及び前記入力信号を入力し前記帰還信号に応じて前記入力信号を増幅し負荷駆動部（３３）に出力するエラーアンプ部（３２）とを含む電流帰還回路において、前記エラーアンプ部は、出力電流電圧変換部の出力する帰還信号及び前記入力信号を入力し前記帰還信号に応じて前記入力信号を増幅した電流を出力する電圧制御・電流出力タイプの演算増幅器（６）と、当該演算増幅器の出力端子とアース電位との間を直列に接続する抵抗器（Ｒ３１）及びキャパシタ（Ｃ３１）とを有することを特徴とする電流帰還回路。
【請求項２】
請求項１において、前記エラーアンプ部の演算増幅器は、反転入力と非反転入力との差電圧に応じた電流を出力する伝達コンダクタンス増幅器であることを特徴とする電流帰還回路。
【請求項３】
請求項２において、前記伝達コンダクタンス増幅器は、非反転入力端子にプリアンプ部（３０）を介した前記入力信号、かつ反転入力端子に前記出力電流電圧変換部の出力信号それぞれを接続して入力することを特徴とする電流帰還回路。
【請求項４】
入力信号に応じた電圧を出力し電流として供給する増幅回路にあって、前記入力信号を増幅するプリアンプ部（３１）と、前記増幅回路の出力側で負荷抵抗（Ｒ１０）を挿入して得られる電流を帰還電流として取出し、この帰還電流を電圧に変換し帰還信号として出力する出力電流電圧変換部（３４）と、前記プリアンプ部の出力信号を非反転入力端子に、かつ前記出力電流電圧変換部の帰還信号を反転入力端子にそれぞれ入力し、反転入力端子と非反転入力端子とにおける差電圧に応じた電流を出力する伝達コンダクタンス増幅器（６）を有するエラーアンプ部（３２）と、当該エラーアンプ部（３２）の出力信号を入力して増幅し外部負荷を駆動するために電流を外部負荷に供給する負荷駆動部（３３）とを備え、前記エラーアンプ部は、前記伝達コンダクタンス増幅器の出力端子とアース電位との間を直列に接続する抵抗器（Ｒ３１）及びキャパシタ（Ｃ３１）を更に有することを特徴とする電流帰還回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号に応じた電圧を出力する増幅回路の出力側で負荷抵抗を挿入して得られる電流を帰還電流として取出し、この帰還電流を電圧に変換する出力電流電圧変換部と、当該出力電流電圧変換部の出力信号及び前記入力信号を入力し前記出力信号に応じて前記入力信号を増幅し負荷駆動部に出力するエラーアンプ部とを含む電流帰還回路に関し、特に、エラーアンプ部で帰還増幅器以外の構成による演算増幅器を用いることができる電流帰還回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電流帰還回路では、逆位相となる二つの回路の出力端間に負荷を接続するＢＴＬ（ｂａｌａｎｃｅｄ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｌｅｓｓ）回路の出力側で負荷抵抗を挿入して得られる電流を帰還電流として取出し、この帰還電流を電圧に変換して入力側に帰還している。
【０００３】
例えば、図１に示されるように、非反転増幅器１１と反転増幅器１２との両者に入力信号が入力され、両者の出力端子ＯＵＴ＋，ＯＵＴ−間にコイル負荷Ｌ１０が接続される。非反転増幅器１１は、反転入力端子に抵抗器Ｒ１１を介して基準電圧を与え、出力端子から反転入力端子へ抵抗器Ｒ１２を介して帰還回路が形成され、非反転入力端子に入力信号を入力している。反転増幅器１２は、非反転入力端子に基準電圧を与え、抵抗器Ｒ１３を介して反転入力端子に入力信号を入力すると共に、出力端子から反転入力端子へ抵抗器Ｒ１４を介して帰還回路が形成されている。
【０００４】
すなわち、非反転増幅器１１の出力端子ＯＵＴ＋と反転増幅器１２の出力端子ＯＵＴ−とで、非反転増幅器１１と反転増幅器１２との差電圧を出力電圧として取出している。この出力電圧は、非反転増幅器１１及び反転増幅器１２の出力端子間に接続されるコイル負荷Ｌ１０に駆動電流を流して外部負荷を駆動することができる。
【０００５】
更に、上記非反転増幅器１１及び反転増幅器１２の出力端子間では、コイル負荷Ｌ１０と直列に負荷抵抗器Ｒ１０が接続され、負荷抵抗器Ｒ１０により抽出する出力電流値は、サーボ回路１３を介して電圧値に変換され、上記非反転増幅器１１及び反転増幅器１２の入力端子に帰還して入力信号を制御している。
【０００６】
この回路構成では、コイル負荷のインダクタンス成分による高周波数帯域での出力電圧と出力電流との間で、位相ずれの発生は避けられない。従って、負荷として接続可能なコイルが限定される。
【０００７】
このような問題を解決するため、電流帰還回路の負荷に流れる出力電流を変換した出力電圧に応じて入力信号を増幅する増幅手段で、位相補償要素を介して帰還が施されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
これについて、図２を参照して説明する。
【０００９】
図２は、上述したＢＴＬ回路を有するアンプ部２３に、電流帰還回路を加えたブロック図である。アンプ部２３に対して、プリアンプ部２１、エラーアンプ部２２、及び出力電流電圧変換部２４を備えている。
【００１０】
図示されるプリアンプ部２１は、反転増幅器回路で構成され、入力信号を増幅してエラーアンプ部２２へ出力する。エラーアンプ部２２は、演算増幅器４の非反転入力端子にプリアンプ部２１の出力端子を接続し、反転入力端子に抵抗器Ｒ２４を介して出力電流電圧変換部２４の出力端子を接続し、その出力端子をアンプ部２３に接続している。アンプ部２３は図１に示される回路を有する。出力電流電圧変換部２４は、演算増幅器５の非反転入力端子に所定の電圧を与える典型的な差動増幅器回路で形成され、上述した電流帰還回路の負荷に流れる出力電流を電圧に変換してエラーアンプ部２２の演算増幅器４の反転入力端子に抵抗器Ｒ２４を介して接続する。
【００１１】
従って、上述した電流帰還回路の負荷に流れる出力電流を変換した出力電圧に応じて入力信号を増幅する増幅手段はエラーアンプ部２２であり、位相補償要素は、エラーアンプ部２２において、演算増幅器４の出力端子と反転入力端子との間を直列接続して形成する抵抗器Ｒ２３及びキャパシタＣ２１である。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−２５６８３８号公報（図１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電流帰還回路では、負荷に流れる出力電流を変換した出力電圧に応じて入力信号を増幅するエラーアンプ部が電圧制御・電圧出力タイプの差動増幅器を形成する演算増幅器を用いているので、位相補償要素はこの演算増幅器の帰還回路に適用されている。従って、出力電流電圧変換部から出力電圧を受ける抵抗器が必要でありかつその伝達関数にはこの抵抗器の抵抗値を適切に設計する必要があるという問題点がある。
【００１４】
本発明の課題は、このような問題点を解決し、エラーアンプ部で帰還増幅器以外の構成の演算増幅器を用いて、入力信号の位相特性を調整すると共に広範囲にわたる所定の周波数帯域を満たすことができ、かつ、開ループの周波数特性においても十分な位相余裕をもって発振を防止できる電流帰還回路を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電流帰還回路は、入力信号に応じた電圧を出力する増幅回路の出力側で負荷抵抗器（Ｒ１０）を挿入して得られる電流を帰還電流として取出し、この帰還電流を電圧に変換し帰還信号として出力する出力電流電圧変換部（３４）と、前記出力電流電圧変換部（３４）の出力する帰還信号及び前記入力信号を入力し前記帰還信号に応じて前記入力信号を増幅し負荷駆動部（３３）に出力するエラーアンプ部（３２）とを含むものであって、前記エラーアンプ部（３２）は、出力電流電圧変換部（３４）の帰還信号及び前記入力信号を入力し前記帰還信号に応じて前記入力信号を増幅した電流を出力する電圧制御・電流出力タイプの演算増幅器（６）と、当該演算増幅器（６）の出力とアース電位との間を直列に接続する抵抗器（Ｒ３１）及びキャパシタ（Ｃ３１）を有している。
【００１６】
このように、エラーアンプ部（３２）が、出力信号に応じて入力信号を増幅した電流を出力する電圧制御・電流出力タイプの差動増幅回路を有する演算増幅器（６）を用いているので、全体回路の出力電流に対応する出力電圧を帰還して入力信号を増幅する際に、その特性を演算増幅器（６）の伝達コンダクタンスｇｍに依存している。従って、一方をこの演算増幅器（６）の出力端子に接続して位相調整する直列接続の抵抗器（Ｒ３１）及びキャパシタ（Ｃ３１）は他方をアース電位に接続して接地する。
【００１７】
また、上記エラーアンプ部（３２）の演算増幅器（６）は、反転入力端子と非反転入力端子とに入力する電圧差に応じた電流を出力する伝達コンダクタンス増幅器（６）であり、また、伝達コンダクタンス増幅器（６）は、非反転入力端子にプリアンプ部（３１）を介した前記入力信号、かつ反転入力端子に前記出力電流電圧変換部（３４）の出力する帰還信号それぞれを接続し入力している。
【００１８】
上記括弧内の符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図３は本発明の実施の一形態を示す回路のブロック図である。
【００２１】
図３に示された全体回路は、プリアンプ部３１、エラーアンプ部３２、負荷駆動部３３、及び出力電流電圧変換部３４、並びに負荷Ｌ１０及び負荷抵抗器Ｒ１０により構成されている。本発明の対象となる電流帰還回路は、全体回路の出力電流を抽出して電圧変換された帰還信号を得る出力電流電圧変換部３４と、全体回路の入力端子Ｖｉｎから得られた入力信号を帰還信号により制御するエラーアンプ部３２とに関係する。
【００２２】
本発明の特徴はエラーアンプ部３２にある。また、図３において図２に示されるエラーアンプ部以外の同一名称の構成要素はその内容が図２のものと同一である。
【００２３】
プリアンプ部３１は演算増幅器３及び抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２により構成される反転増幅器回路である。すなわち、演算増幅器３は、反転入力端子に全体回路の入力端子Ｖｉｎから抵抗器Ｒ２１を介して入力信号を、また非反転入力端子に所定電位をそれぞれ接続する。また、演算増幅器３は、帰還用に抵抗器Ｒ２２を反転入力端子と非反転入力端子との間に接続して入力信号を増幅し、出力端子をエラーアンプ部３２へ接続している。
【００２４】
エラーアンプ部３２は、伝達コンダクタンス（ｇｍ）増幅器６、並びに位相調整回路として直列接続される抵抗器Ｒ３１及びキャパシタＣ３１により構成される。伝達コンダクタンス増幅器６は、非反転入力端子にプリアンプ部３１の出力端子を接続し、かつ反転入力端子に出力電流電圧変換部３４の出力端子を直接接続し、更にその出力端子を負荷駆動部３３に接続している。また、抵抗器Ｒ３１及びキャパシタＣ３１の直列回路は、一方を伝達コンダクタンス増幅器６の出力端子、また他方をアース電位、それぞれに接続している。
【００２５】
伝達コンダクタンス（ｇｍ）増幅器６はいわゆるｇｍ増幅器と呼ばれるが、同等の電圧制御・電流出力タイプの機能を有するならばどのような差動増幅回路であってもよい。因みに、エラーアンプ部３２の伝達関数は、抵抗器Ｒ３１及びキャパシタＣ３１により形成される直列回路のインピーダンスと、伝達コンダクタンス増幅器６の伝達コンダクタンスｇｍとの積になる。
【００２６】
負荷駆動部３３は、図１に示された回路と同一であり、非反転増幅器を形成する演算増幅器１及び抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２、並びに反転増幅器を形成する演算増幅器２及び抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４により構成される。また、負荷駆動部３３は、演算増幅器１の出力端子ＯＵＴ＋と演算増幅器２の出力端子ＯＵＴ−とを全体回路の出力端子とし、この出力端子間には、コイル負荷Ｌ１０と直列に負荷抵抗器Ｒ１０が接続されている。
【００２７】
出力電流電圧変換部３４は演算増幅器５及び抵抗器Ｒ２５〜Ｒ２８により典型的な差動増幅器を構成している。すなわち、演算増幅器５は、一方の反転入力端子に抵抗器Ｒ２５を介して負荷抵抗Ｒ１０の出力端子ＯＵＴ＋側を接続し、反転入力端子と出力端子との間を抵抗器Ｒ２６による帰還回路に形成している。他方の非反転入力端子には抵抗器Ｒ２７を介して所定の電位を接続すると共に抵抗器Ｒ２８を介した負荷抵抗Ｒ１０の出力端子ＯＵＴ−側が接続されている。演算増幅器５の出力端子は上記エラーアンプ部３２の伝達コンダクタンス増幅器６の反転入力端子と接続して帰還信号を供給している。
【００２８】
次に、図３を参照して本発明の特徴であるエラーアンプ部３２について追加説明する。
【００２９】
上述したように、ここで用いられる伝達コンダクタンス増幅器６は、例えば一対のトランジスタと定電流源から構成される差動増幅回路を形成しており、その出力電流は入力電圧と伝達コンダクタンスｇｍとの積で表される。従って、伝達コンダクタンス増幅器６は、周波数帯域において広い範囲にわたって適用可能であり、差動増幅回路としての特性を有している。
【００３０】
更に、エラーアンプ部３２は、伝達コンダクタンス増幅器６と周辺の抵抗器Ｒ３１とを含み集積回路に形成する場合、キャパシタＣ３１を外付けすることになる。キャパシタＣ３１の一端は入出力端子の独立した一つを必要とするが、他端はアース電位の接地端子を共用できる。従って、上記図２に示されるような回路構成と比較すれば端子数が減少するので、形成される集積回路又は回路全体を構成するパッケージの小型化に貢献することができる。
【００３１】
上記説明では、図示された回路ブロックを参照しているが、機能の分離併合による配分または手順の前後入替えなどの変更は上記機能を満たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではなく、更に、電流帰還回路の全般に適用可能なものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、出力電流電圧変換部（３４）が全体回路の出力電流を電圧変換して帰還信号を出力し、この帰還信号に応じて全体回路の入力信号を増幅するエラーアンプ部（３２）が、伝達コンダクタンスｇｍを有する電圧制御・電流出力タイプの演算増幅器（６）を備えて、増幅された入力信号を電流出力している。従って、この演算増幅器（６）は定電流源を有する差動増幅回路であり、伝達コンダクタンスｇｍに基づく差動増幅回路の特性を有している。このため、この回路での位相調整回路は、演算増幅器（６）の出力端子とアース電位との間に直列接続される抵抗器（Ｒ３１）とキャパシタ（Ｃ３１）とで構成され、キャパシタ（Ｃ３１）の一端を接地端子に接続できる。
【００３３】
このように、本発明による電流帰還回路は、エラーアンプ部で帰還増幅器以外の構成の演算増幅器を用いて、入力信号の位相特性を調整すると共に広範囲にわたる所定の周波数帯域を満たすことができ、かつ、開ループの周波数特性においても十分な位相余裕をもって発振を防止できる。更に、キャパシタ（Ｃ３１）の一端を接地端子に接続することにより、集積回路の端子数、又は回路全体を構成するパッケージの端子数の低減に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＢＴＬ方式における回路の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に図１の問題点を補った電流帰還回路を採用した一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の電流帰還回路を採用した全体回路の実施の一形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、２、３、５    演算増幅器
６    伝達コンダクタンス増幅器（演算増幅器）
３１    プリアンプ部
３２    エラーアンプ部
３３    負荷駆動部
３４    出力電流電圧変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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