JP2702407B2 - 温度補償回路 - Google Patents

温度補償回路

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直実 志賀
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は温度変動がある装置の温
度補償を行うために温度変化対応の温度補償電圧を生じ
る温度補償回路に関し、特に温度に必らずしも比例しな
い温度補償電圧を必要とする装置用に適する温度補償回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の温度補償回路が、公開特
許公報,昭63−296506号に開示されている。こ
の温度補償回路は、増幅器の利得変動を補正するための
電圧制御形の可変減衰器に印加する温度補償電圧を発生
させるために、温度変化に応じて変化する電圧を出力す
る可変電圧発生手段と、温度変化にかかわらず常に一定
の電圧を発生する定電圧発生手段と、ある一定の温度範
囲においては上記可変電圧発生手段の出力電圧を温度補
償電圧としこの温度範囲以外の温度では上記定電圧発生
手段の出力電圧を温度補償電圧とする切換回路とを有す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
る温度補償回路により生成される温度補償電圧は、温度
対上記温度補償電圧特性の屈曲点(つまり温度補償電圧
の変化率の変る温度である)が上記一定電圧で固定され
ており、上記屈曲点がそれぞれ異る多様な装置用として
は融通性に欠けるという欠点があった。
【0004】また、上記温度補償電圧の温度に対する変
化率(傾斜)を変化させるには、上記可変電圧発生手段
において、回路定数の微妙な調整を必要とするという欠
点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の温度補償回路
は、温度上昇に伴って電圧が低下する第1電圧を生じる
感温素子と、前記第1電圧を反転増幅する第1反転増幅
器と、前記第1電圧が所定電圧以上の場合には前記所定
電圧対応の予め定めた電圧を生じるように前記第1電圧
を反転増幅する第2反転増幅器と、前記第1反転増幅器
の出力と前記第2反転増幅器の出力とを加算する加算器
とを備える。
【0006】前記温度補償回路の一つは、前記第1電圧
が所定電圧以下の場合には、前記第1反転増幅器と前記
第2反転増幅器とが、ほぼ同じ増幅度を有する構成をと
ることができる。
【0007】前記温度補償回路の別の一つは、前記感温
素子が、絶対温度にほぼ比例する前記第1電圧を生じ、
前記第2反転増幅器が、前記第1電圧を前記所定電圧以
下に制限する定電圧ダイオード回路を備え、前記加算器
が、第1反転増幅器の出力と前記第2反転増幅器の出力
とを反転加算する演算増幅器である構成をとることがで
きる。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1は本発明の一実施例の回路図である。
図2は本実施例の主要特性を示す図であり、(a)は多
段増幅器1の温度補償なしの場合の相対利得−温度特
性、(b)は感温素子2の出力電圧−温度特性、(c)
は可変減衰器13の相対減衰量−電圧特性、(d)は反
転増幅器4および5の出力電圧−温度特性、(e)は反
転増幅器3の出力電圧−温度特性、(f)は多段増幅器
1の相対出力−温度特性を示している。
【0010】図1および図2を併せ参照すると、本実施
例の多段増幅器1は、入力端子1から供給されたマイク
ロ波の入力信号Piを、温度変化による利得変動を補償
したうえ増幅し、出力端子16に出力信号Poを生じ
る。多段増幅器1は、入力端子11と出力端子16との
間に縦続接続した複数の増幅器12,14,…,15
と、これら増幅器間の適切な個所に設けられこれら増幅
器の利得温度補償を行う可変減衰器13とを備えてい
る。可変減衰器13は、温度補償電圧V3に制御されて
マイクロ波信号の減衰量を変化させ、多段増幅器1の利
得制御を行う。また、感温素子2と反転増幅器3,4お
よび5と定電圧ダイオード(ツェナーダイオード)D1
と抵抗器R1ないしR12とが、多段増幅器1の利得−
温度特性を温度補償してほぼ平坦にするのに適切な温度
補償電圧V3を生じる、温度補償回路を構成する。
【0011】上記増幅器の増幅素子が、FET(電界効
果トランジスタ)である場合、これら増幅器の各各は、
−0.015dB/°C程度の利得−温度特性を有す
る。この利得−温度特性は、増幅器の設計によっては必
らずしも一次傾斜とならず、屈曲点を持った特性とな
る。図2(a)は、多段増幅器1中の20段の増幅器1
2,14,…,15のみ(つまり可変減衰器13を除い
た回路)の相対利得−温度特性を示している。この相対
利得−温度特性は、温度Tの−25°Cから0°Cの間
では−5dB/25°Cの一次傾斜を有し、0°Cを屈
曲点とし、0°Cから25°Cの間では−10dB/2
5°Cの一次傾斜を有する。また、可変減衰器13は、
PINダイオードを用いた電圧制御型の可変減衰器であ
り、図2(c)の相対減衰量−電圧特性に示す如く、
5.0Vから6.0Vの温度補償電圧V3範囲におい
て、20dB/1Vの一次傾斜の減衰量変化を示す。
【0012】従って、多段増幅器1の出力端子16にお
いて図2(f)に示すような平坦な利得−温度特性の相
対出力ΔPoを得るためには、可変減衰器12に印加す
る温度補償電圧V3の出力電圧−温度特性を、図2
(e)に示す如き−25°Cから0°Cの間が−0.2
5V/25°Cの一次傾斜,0°Cが屈曲点,0°Cか
ら25°Cの間が−0.5V/25°Cの一次傾斜にす
る必要がある。本実施例の温度補償回路は、図2(e)
の如き屈曲点を挟んで傾斜の異なる出力電圧−温度特性
の温度補償電圧V3を得る回路である。
【0013】本実施例の温度補償回路において、感温素
子2は、図2(b)に示す如く、温度T変化に対応する
第1電圧V2を生じる。この第1電圧V2は、温度上昇
に伴って電圧が低下し、−25°Cから25°Cの間で
−0.5V/50°C(=°K)の一次傾斜を示してい
る。この一次傾斜の第1電圧V2を生じる感温素子2と
しては、LM3911型Temperature Co
ntroller(National Semicon
ductor社製,アメリカ合衆国)がある。また、出
力電圧−温度特性が一次傾斜を示す第1電圧V2を得る
ためには、上記公報(第1図および第4図)に示された
如く、サーミスタ回路の出力電圧を演算増幅器等で反転
して用いることもできる。
【0014】第1電圧V2は、反転増幅器4および抵抗
器R5,R6,R7(以上、抵抗値1KΩ)からなる第
1反転増幅器の入力端と、反転増幅器5,抵抗器R8,
R9,R10,R11(以上、抵抗値1KΩ),R12
(抵抗値100KΩ)および定電圧ダイオードD1(ツ
ェナー電圧Vzは2.75V)からなる第2反転増幅器
の入力端とに供給される。ここで、反転増幅器4の−入
力端子には抵抗器R6を介して第1電圧V2がそのまま
印加されるが、反転増幅器5の−入力端子には、抵抗器
R11およびR9を介し、定電圧ダイオードD1により
ツェナー電圧Vz以上が電圧制限(クリップ)された第
1電圧V2が印加されることに留意されたい。なお、第
1電圧V2がツェナー電圧Vz以下の場合には、抵抗器
R11による第1電圧V2の電圧降下は無視できる程度
である。
【0015】上記第1反転増幅器および上記第2反転増
幅器は、第1電圧V2を増幅度1で反転増幅し、出力電
圧V4およびV5をそれぞれ出力する。但し、第1電圧
V2がツェナー電圧Vz以上の場合には、上記第2反転
増幅器は、入力された第1電圧V2がツェナー電圧Vz
でクリップされて−入力端子に印加されるため、ツェナ
ー電圧Vzの反転である一定電圧−2.75Vの出力電
圧V5を生じる(図2(d)参照)。この出力電圧V5
の出力電圧−温度特性は、温度T=0°C,つまりツェ
ナー電圧Vzの反転である−2.75Vにおいて屈曲点
がある。
【0016】出力電圧V4とV5とは反転増幅器3およ
び抵抗器R1,R3,R4(以上、抵抗値2KΩ),R
2(抵抗値2KΩ)からなる加算器で加算され、この加
算器は温度補償電圧V3を生じる。つまり、抵抗器R3
を通った出力電圧V4と抵抗器R4を通った出力電圧V
5とは、共に、反転増幅器3の−入力端子に供給されて
加算されることになる。そして、反転増幅器3と抵抗器
R1とR2とが、増幅度−1の演算増幅器を構成し、図
2(e)に示す如き温度補償電圧V3を生じる。なお、
上記加算器の出力する温度補償電圧V3は、下記の式か
ら導かれる。但し、式中のR1,R3,R4の各各はそ
れぞれ同符号抵抗器の抵抗値を示す。
【0017】V4/R3+V5/R4=−V5/R1 故に、V5=−R1(V4/R3+V5/R4) 上述のとおり、可変減衰器13がこの温度補償電圧V3
によって減衰量制御される結果、多段増幅器1は、図2
(f)に示す如き、平坦な利得−温度特性の相対出力Δ
Poを示す出力信号Poを出力端子16に得ることがで
きる。なお、図2(e)に示した電圧V3xは定電圧ダ
イオードD1が省かれた場合の反転増幅器5の出力電圧
を示し、図2(f)に示した相対出力ΔPoxは電圧V
3xにより可変減衰器13を制御した場合の多段増幅器
1の出力端子16における相対出力を示す。このように
反転増幅器3からの出力電圧の温度特性に屈曲がない場
合には、温度Tの0°Cから25°Cまでを適切に温度
補償すると、逆に−25°Cから0°Cの範囲では過補
償になる。
【0018】ここで、本実施例の第1反転増幅器,第2
反転増幅器および加算器の各各は、増幅度−1の反転増
幅器の例で説明したが、帰還用の抵抗器R5,R8およ
びR1等を適切に設定することによりこれら反転増幅器
の増幅度を変化させ、所望の温度対温度補償電圧特性
(傾斜)の温度補償電圧V3を容易に生成することがで
きる。また、温度補償電圧V3の屈曲点は、定電圧ダイ
オードD1のツェナー電圧Vzを変えることによって容
易に調整できる。
【0019】なお、本実施例では加算器は反転加算器を
用い,感温素子には負温度特性のものを用いたが、上記
加算器に正加算器を用いるか,感温素子2に上述のサー
ミスタ回路の如き正温度特性のものを用いると、温度対
温度補償特性が屈曲点に関して本実施例と逆の傾斜温度
補償電圧V3を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、感温素子
が生じた第1電圧を第1反転増幅器および所定電圧以上
はこの所定電圧対応の電圧を生じる第2反転増幅器でそ
れぞれ反転増幅し、上記第1反転増幅器の出力と上記第
2反転増幅器の出力とを加算器で加算して温度補償電圧
を生じるので、所望の温度対温度補償電圧特性およびそ
の傾斜屈曲点を有する温度補償電圧を容易に生成するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本実施例の主要特性を示す図であり、(a)は
多段増幅器1の温度補償なしの場合の相対利得−温度特
性、(b)は感温素子2の出力電圧−温度特性、(c)
は可変減衰器13の相対減衰量−電圧特性、(d)は反
転増幅器4および5の出力電圧−温度特性、(e)は反
転増幅器3の出力電圧−温度特性、(f)は多段増幅器
1の相対出力−温度特性を示している。
【符号の説明】
1 多段増幅器 2 感温素子 3〜5 反転増幅回路 11 入力端子 12,14,15 増幅器 13 可変減衰器 16 出力端子 R1〜R12 抵抗器 D1 定電圧ダイオード

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度変化に対応する第1電圧を生じる感
    温素子と、前記第1電圧を反転増幅する第1反転増幅器
    と、前記第1電圧が所定電圧以上の場合には前記所定電
    圧対応の予め定めた電圧を生じるように前記第1電圧を
    反転増幅する第2反転増幅器と、前記第1反転増幅器の
    出力と前記第2反転増幅器の出力とを加算する加算器と
    を備えることを特徴とする温度補償回路。
  2. 【請求項2】 前記第1電圧が前記所定電圧以下の場合
    には、前記第1反転増幅器と前記第2反転増幅器とが、
    ほぼ同じ増幅度を有することを特徴とする請求項1記載
    の温度補償回路。
  3. 【請求項3】 前記感温素子が、温度上昇に伴って電圧
    が低下する前記第1電圧を生じ、 前記第2反転増幅器が、前記第1電圧を前記所定電圧以
    下に制限する定電圧ダイオード回路を備え、 前記加算器が、第1反転増幅器の出力と前記第2反転増
    幅器の出力とを反転加算する演算増幅器であることを特
    徴とする請求項1記載の温度補償回路。
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