JP5190103B2 - 電圧発生装置、電流発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、出力電流を制限した上で負荷に印加する電圧を制御する出力電流制限機能付きの電圧発生装置、および出力電圧を制限した上で負荷に流す電流を制御する出力電圧制限機能付きの電流発生装置に関する。

出力電流を制限した上で負荷に印加する電圧を制御する出力電流制限機能付きの電圧発生装置としては、特許文献１に記載された電圧発生装置（特許文献１では「切替制御回路付増幅器」と呼ばれている。）が、従来技術として知られている。図１に、特許文献１の電圧発生装置の構成を示す。電圧発生装置９００は、入力信号によって第１、第２、第３の入力増幅部１１０、１２０、１３０の１つを選択し、その選択した入力増幅部の出力により、負荷に接続された制御増幅部１４０を制御する。電圧発生装置９００は、飽和防止回路８１９、８２９、８３９と、ダイオードスイッチ９１０と、第１及び第２電圧・電流変換回路と、電圧帰還手段と、電流帰還手段とを具備する。ダイオードスイッチ９１０は、第１、第２、第３の入力増幅部１１０、１２０、１３０の出力側に設けられ、これら入力増幅部の出力電圧に応じて、第１、第２の入力増幅部１１０、１２０の出力電圧中の低い方と対応した電圧を正出力端子９０１に、第２、第３の入力増幅部１２０、１３０の出力電圧中の高い方と対応した電圧を負出力端子９０２にそれぞれ出力する。第１電圧・電流変換回路は、トランジスタ２０３、抵抗７１１、７２１、ツェナーダイオード９８１で構成される。第２電圧・電流変換回路は、トランジスタ２０４、抵抗７１２、７２２、ツェナーダイオード９８２で構成される。第１及び第２電圧・電流変換回路は、ダイオードスイッチ９１０の正出力端子９０１及び負出力端子９０２にそれぞれ接続され、それぞれ入力電圧を正電流及び負電流に変換し、変換された正電流と負電流の関係から生じる出力電圧を制御増幅部１４０へ制御入力として供給する。電圧帰還手段は、増幅部１６０、抵抗７０２で構成され、負荷７５８の電圧を第２の入力増幅部１２０の入力側に帰還する。電流帰還手段は、増幅部１５０、抵抗７４６、７４７、７４８、７４９、７０４、７０６で構成され、負荷７５８に流れる電流を、抵抗７５９の電圧として検出し、その検出した電圧を第１、第３の入力増幅部１１０、１３０の入力側に帰還する。

実公平０７−４４０９５号公報

しかしながら、図１に示した電圧発生装置は、出力電圧が高くなるにしたがって出力電流の制限の精度が低くなるという課題がある。本発明は、出力電流の制限の精度を劣化させないでより高い電圧を発生できる電圧発生装置を提供することである。

本発明の電圧発生装置は、出力電流を制限した上で負荷に印加する電圧を制御する。本発明の電圧発生装置は、第１、第２、第３の入力増幅部と、第１、第２、第３の入力増幅部にそれぞれ設けられた飽和防止回路と、電流帰還手段と、電圧帰還手段と、出力増幅部と、ダイオードスイッチと、出力制御部を具備する。第１の入力増幅部には、所定方向の出力電流の制限値に対応した電圧が入力される。所定方向とは、負荷のどちらから電流を流すかについてあらかじめ定めた方向である。第２の入力増幅部には、出力電圧を制御する電圧が入力される。第３の入力増幅部には、所定方向の逆方向の出力電流の制限値に対応した電圧が入力される。電流帰還手段は、電位が接地に近い方の負荷の端子に負荷と直列に接続された電流検出用抵抗の電圧を検出し、その検出した電圧を第１、第３の入力増幅部の入力側に帰還する。電圧帰還手段は、負荷に印加される電圧に応じた電圧を第２の入力増幅部の入力側に帰還する。出力増幅部は、逆方向に電流が流れるように負荷に電圧を印加する第１の出力増幅器と、所定方向に電流が流れるように負荷に電圧を印加する第２の出力増幅器とを有する。ダイオードスイッチは、第１、第２、第３の入力増幅部の出力側に設けられ、これら入力増幅部の出力電圧に応じて、第１、第２の入力増幅部の出力電圧中の低い方と対応した電圧を正出力端子に、第２、第３の入力増幅部の出力電圧中の高い方と対応した電圧を負出力端子にそれぞれ出力する。出力制御部は、正出力端子と負出力端子の出力に応じて、第１の出力増幅器または第２の出力増幅器を選択し、制御する。

そして、本発明の電圧発生装置は、正出力端子から第１の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第２の出力増幅器を用いて、所定方向の電流を第１の入力増幅部の入力に応じた電流に制限する。正出力端子と負出力端子から第２の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器または第２の出力増幅器を用いて、負荷に第２の入力増幅部の入力に応じた電圧を印加する。負出力端子から第３の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器を用いて、逆方向の電流を第３の入力増幅部の入力に応じた電流に制限する。

本発明の電流発生装置は、上述の電圧発生装置の電圧帰還手段と電流帰還手段を変更することで実現できる。本発明の電流発生装置は、出力電圧を制限した上で負荷に流す電流を制御する。本発明の電流発生装置は、第１、第２、第３の入力増幅部と、第１、第２、第３の入力増幅部にそれぞれ設けられた飽和防止回路と、電流帰還手段と、電圧帰還手段と、出力増幅部と、ダイオードスイッチと、出力制御部を具備する。第１の入力増幅部には、所定方向の出力電圧の制限値に対応した電圧が入力される。第２の入力増幅部には、出力電流を制御する電圧が入力される。第３の入力増幅部には、所定方向の逆方向の出力電圧の制限値に対応した電圧が入力される。電流帰還手段は、電位が接地に近い方の負荷の端子に負荷と直列に接続された電流検出用抵抗の電圧を検出し、その検出した電圧を第２の入力増幅部の入力側に帰還する。電圧帰還手段は、負荷に印加される電圧に応じた電圧を第１、第３の入力増幅部の入力側に帰還する。出力増幅部は、逆方向に電流が流れるように負荷に電圧を印加する第１の出力増幅器と、所定方向に電流が流れるように負荷に電圧を印加する第２の出力増幅器とを有する。ダイオードスイッチは、第１、第２、第３の入力増幅部の出力側に設けられ、これら入力増幅部の出力電圧に応じて、第１、第２の入力増幅部の出力電圧中の低い方と対応した電圧を正出力端子に、第２、第３の入力増幅部の出力電圧中の高い方と対応した電圧を負出力端子にそれぞれ出力する。出力制御部は、正出力端子と負出力端子の出力に応じて、第１の出力増幅器または第２の出力増幅器を選択し、制御する。

そして、本発明の電流発生装置は、正出力端子から第１の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第２の出力増幅器を用いて、所定方向の電圧を第１の入力増幅部の入力に応じた電圧に制限する。正出力端子と負出力端子から第２の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器または第２の出力増幅器を用いて、負荷に第２の入力増幅部の入力に応じた電流を流す。負出力端子から第３の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器を用いて、逆方向の電圧を第３の入力増幅部の入力に応じた電圧に制限する。

本発明の電圧発生装置によれば、負荷に流れる電流を検出する抵抗を、電位が接地に近い負荷の端子に接続しているので、電流検出時に負荷に印加されている電圧の影響を受けない。したがって、同相信号が影響しないため、高い電圧を負荷に発生させても出力電流を高精度に制限できる。また、本発明の電流発生装置によれば、上述の電圧発生装置と同じように出力増幅部を有し、電流検出用の抵抗を負荷の電位が接地に近い負荷の端子に接続しているので、負荷に高電圧が発生するような電流を印加しても、負荷に発生する電圧の影響を受けることなく出力電流を高精度に制御できる。

従来の電圧発生装置の構成を示す図。 実施例１の電圧発生装置の構成例を示す図。 飽和防止回路の構成例を示す図。 第１の場合の実施例１の電圧発生装置の動作を説明するための図。 第２の場合の実施例１の電圧発生装置の動作を説明するための図。 第３の場合の実施例１の電圧発生装置の動作を説明するための図。 第４の場合の実施例１の電圧発生装置の動作を説明するための図。 実施例１変形例１の電圧発生装置の構成例を示す図。 実施例１変形例２の電圧発生装置の構成例を示す図。 実施例１変形例３の電圧発生装置の構成例を示す図。 実施例２の電流発生装置の構成例を示す図。 第１の場合の実施例２の電流発生装置の動作を説明するための図。 第２の場合の実施例２の電流発生装置の動作を説明するための図。 第３の場合の実施例２の電流発生装置の動作を説明するための図。 第４の場合の実施例２の電流発生装置の動作を説明するための図。 実施例２変形例１の電流発生装置の構成例を示す図。 実施例２変形例２の電流発生装置の構成例を示す図。 実施例２変形例３の電流発生装置の構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

［分析］
まず、図１の従来の電圧発生装置において出力電圧Ｖ_Ｏを高くした場合に同相信号除去比が悪くなる理由を説明する。図１では、負荷７５８の一端は接地され、他端（端子５５８に接続されている側）の電位がＶ_Ｏボルトとなっている。ここで、抵抗７５９、７４６、７４７、７４８、７４９の抵抗をそれぞれＲ_ｓオーム、Ｒ_ａオーム、Ｒ_ｂオーム、Ｒ_ｃオーム、Ｒ_ｄオームとする。また、増幅部１５０の増幅率をＡ_５、増幅部１５０の出力側の電位をＶ_Ｍボルト、抵抗７５９に発生する電圧をΔＶボルトとする。
このとき、端子５６９の電位Ｖ_＋と端子５６８の電位Ｖ₋は、それぞれ

である。これらの電位の差が増幅部１５０に入力されるので、電位Ｖ_Ｍは以下のように求めることができる。

式（１）より、差動電圧であるΔＶの利得をＡ_ｄ、同相電圧であるＶ_Ｏの利得をＡ_ｃとすると、

となる。
ここで、同相信号除去比（ＣＭＲＲ：Common-Mode Rejection Ratio）は、について検討してみる。同相信号除去比は、差動利得を同相利得で割ったものであり、大きいほど同相電圧の影響が少ないことを示す。ＣＭＲＲ（ｄＢ）は式（２）、（３）より、以下のように求めることができる。

原理上はＲ_ｂＲ_ｃ＝Ｒ_ａＲ_ｄとなるように抵抗を選択すればＣＭＲＲを無限大にできるが、現実には限界がある。例えば、ＣＭＲＲが１００ｄＢ、Ｖ_Ｍの成分のうち電流値を帰還するための電圧であるΔＶによって生じる電圧が１Ｖの場合を考える。出力電圧Ｖ_Ｏが１０Ｖであれば、出力電圧Ｖ_Ｏによって生じるＶ_Ｍの成分は０．０００１Ｖである。しかし、出力電圧Ｖ_Ｏが１０００Ｖであれば、出力電圧Ｖ_Ｏによって生じるＶ_Ｍの成分は０．０１Ｖである。このように、出力電圧が高くなるにしたがって、同相成分であるＶ_Ｏの影響が大きくなってしまう。このことが、高電圧を発生させようとした場合に出力電流の制限の精度を下げる原因と考えられる。

［構成例］
図２に実施例１の電圧発生装置の構成例を示す。電圧発生装置１００は、出力電流を制限した上で負荷７５２に印加する電圧を制御する。電圧発生装置１００は、第１、第２、第３の入力増幅部１１０、１２０、１３０と、第１、第２、第３の入力増幅部にそれぞれ設けられた飽和防止回路８１０、８２０、８３０と、電流帰還手段と、電圧帰還手段と、出力増幅部２１０と、ダイオードスイッチ９１０と、出力制御部２３０を具備する。

図２の例では、第１の入力増幅部１１０の非反転入力側は接地されており、反転入力側には、抵抗７０３を介して所定方向の出力電流の制限値を設定するための電圧（−Ｖ_１）と電流帰還手段によって帰還された電圧と飽和防止回路８１０からの電圧が入力される。このように、第１の入力増幅部１１０には、所定方向の出力電流の制限値に対応した電圧が入力される。所定方向とは、負荷のどちらから電流を流すかについてあらかじめ定めた方向である。本実施例の場合、負荷７５２に対して端子５５３側から端子５５２側に流れる電流の方向を所定の方向とする。

図２の例では、第２の入力増幅部１２０の非反転入力側も接地されており、反転入力側には、抵抗７０１を介して出力電圧を制御するための電圧（±Ｖ_２）と電圧帰還手段によって帰還された電圧と飽和防止回路８２０からの電圧が入力される。このように、第２の入力増幅部１２０には、出力電圧を制御する電圧が入力される。

図２の例では、第３の入力増幅部１３０の非反転入力側も接地されており、反転入力側には、抵抗７０５を介して所定方向の出力電流の制限値を設定するための電圧（Ｖ_３）と電流帰還手段によって帰還された電圧と飽和防止回路８３０からの電圧が入力される。このように、第３の入力増幅部１３０には、所定方向の逆方向の出力電流の制限値に対応した電圧が入力される。

図２の例では、電流帰還手段は、増幅部１５０、抵抗７５１、７４１、７４２、７４３、７４４、７０４、７０６で構成される。電流検出用抵抗７５１は、負荷７５２に流れる電流Ｉ_Ｏを電圧に変換する役目を果たしており、電流帰還手段では電流Ｉ_Ｏと比例する電圧（電流検出用抵抗７５１の両端の電圧ΔＶ）を帰還している。このように、電流帰還手段は、負荷７５２の電位が接地に近い方の端子５５２に負荷７５２と直列に接続された電流検出用抵抗７５１の電圧を検出し、その検出した電圧を第１、第３の入力増幅部１１０、１３０の入力側に帰還する。

図２の例では、電圧帰還手段は、増幅部１６０、抵抗７０２で構成される。増幅部１６０の非反転入力側には端子５５３の電圧Ｖ_Ｒが入力され、反転入力側には増幅部１６０の出力が帰還される。このように、電圧帰還手段は、負荷７５２に印加される電圧Ｖ_Ｏに応じた電圧Ｖ_Ｒを第２の入力増幅部１２０の入力側に帰還する。なお、電圧Ｖ_Ｒは、電圧Ｖ_Ｏと電圧ΔＶの和となるが、抵抗７５１の抵抗値Ｒ_Ｓを負荷７５２の抵抗値Ｒ_Ｌよりも十分小さくしておけば、Ｖ_Ｒ≒Ｖ_Ｏとなるので、電圧帰還手段によって、負荷７５２に印加する電圧Ｖ_Ｏを帰還すると考えることができる。

図２の例では、出力増幅部２１０は、第１の出力増幅器２０１、第２の出力増幅器２０２、電源１５４、１５５、抵抗７３１、７３２を有する。第１の出力増幅器２０１はｎｐｎ型のトランジスタであり、コレクタに電源１５４が接続され、エミッタと接地との間に抵抗７３１が接続されている。そして、ベースに出力制御部２３０からの出力が入力される。第２の出力増幅器２０２はｐｎｐ型のトランジスタであり、コレクタに電源１５５が接続され、エミッタと接地との間に抵抗７３２が接続されている。そして、ベースに出力制御部２３０からの出力が入力される。そして、第１の出力増幅器２０１は、逆方向に電流が流れるように負荷７５２に電圧を印加する。第２の出力増幅器２０２は、所定方向に電流が流れるように負荷７５２に電圧を印加する。

図２の例では、ダイオードスイッチ９１０は、４つのダイオード９１１、９１２、９１３、９１４で構成され、第１、第２、第３の入力増幅部１１０、１２０、１３０の出力側に設けられている。ダイオード９１１とダイオード９１２によって、第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１と第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２の低い方が選択される。そして、ダイオードの端子間に生じる電位差Ｖ_Ｆを加えた電位Ｖ_ａ１＋Ｖ_ＦまたはＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆが正出力端子９０１に出力される。ダイオード９１３とダイオード９１４によって、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２と第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３の高い方が選択される。そして、ダイオードの端子間に生じる電位差Ｖ_Ｆを引いた電位Ｖ_ａ２−Ｖ_ＦまたはＶ_ａ３−Ｖ_Ｆが負出力端子９０２に出力される。このように、ダイオードスイッチ９１０は、入力増幅部１１０、１２０、１３０の出力電圧（Ｖ_ａ１，Ｖ_ａ２，Ｖ_ａ３）に応じて、第１、第２の入力増幅部１１０、１２０の出力電圧中の低い方と対応した電圧を正出力端子９０１に、第２、第３の入力増幅部１２０、１３０の出力電圧中の高い方と対応した電圧を負出力端子９０２にそれぞれ出力する。

図２の例では、出力制御部２３０は、トランジスタ２０３、２０４、抵抗７１１、７２１、７１２、７２２、ツェナーダイオード９８１、９８２、ダイオード９２１、９２２で構成される。トランジスタ２０３はｐｎｐ型のトランジスタであり、エミッタは抵抗７２１を介して電源（電圧＋Ｖ）に接続されている。ベースは、抵抗７１１を介して電源（電圧＋Ｖ）と接続され、かつ、ツェナーダイオード９８１を介して正出力端子９０１と接続されている。トランジスタ２０４はｎｐｎ型のトランジスタであり、エミッタは抵抗７２２を介して電源（電圧−Ｖ）に接続されている。ベースは、抵抗７１２を介して電源（電圧−Ｖ）と接続され、かつ、ツェナーダイオード９８２を介して負出力端子９０２と接続されている。また、トランジスタ２０３のコレクタとトランジスタ２０４のコレクタとは、ダイオード９２１、９２２とを介して接続されている。そして、トランジスタ２０３のコレクタが第１の出力増幅器２０１へ接続される端子５４１と接続され、トランジスタ２０４のコレクタが第２の出力増幅器２０２へ接続される端子５４２と接続されている。そして、出力制御部２３０は、正出力端子と負出力端子の出力に応じて、第１の出力増幅器または第２の出力増幅器を選択し、制御する。

図３に、飽和防止回路の構成例を示す。飽和防止回路は、特許文献１で用いた回路でもかまわないが、図３に示した構成でもよい。必要な条件は、入力増幅部１２０の入力と出力の電位差の方が、入力増幅部１１０、１３０の入力と出力の電位差よりも小さく制限されていることである。図３（Ａ）の場合も、図３（Ｂ）の場合も、飽和防止回路８２０の直列に接続されたダイオードの数が、飽和防止回路８１０、８３０の直列に接続されたダイオードの数よりも少ないので、入出力間の電位差はダイオード１つ分の電位差だけ小さく制限されている。このように飽和防止回路８１０、８２０、８３０を組み合わせればよい。

［動作］
電圧発生装置１００は、上述のような構成であり、以下のように動作する。ここでは、増幅部１５０の出力電位Ｖ_Ｍで場合分けしながら説明する。抵抗７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、７５１、７４１、７４２、７４３、７４４の抵抗値をＲ_１オーム、Ｒ_２オーム、Ｒ_３オーム、Ｒ_４オーム、Ｒ_５オーム、Ｒ_６オーム、Ｒ_Ｓオーム、Ｒ_ａオーム、Ｒ_ｂオーム、Ｒ_ｃオーム、Ｒ_ｄオームとする。
まず、図４を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には正の電圧（＋Ｖ_２）が入力され、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は、第２の入力増幅部１２０の動作範囲内の負の電圧となる。例えば、−０．６〜０Ｖの電圧が出力される。また、第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１は正に飽和した状態となり、第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３は負に飽和した状態となる。したがって、正出力端子９０１と負出力端子９０２から第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ２−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ２−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。なお、Ｖ_Ｔはツェナーダイオード９８１、９８２の端子間の電圧である。そして、出力電圧Ｖ_ａ２が負なので、負出力端子９０２からの出力の絶対値の方が正出力端子９０１からの出力の絶対値よりも大きくなる。この場合は、端子５４１の電位は正となるので、第１の出力増幅器２０１が動作する。そして、端子５５３の電位Ｖ_Ｒが電圧帰還手段によって第２の入力増幅部１２０に帰還される。図２の例では、増幅部１６０の出力電圧をＶ_ａ６とすると、電位Ｖ_Ｒと入力電圧Ｖ_２と出力電圧Ｖ_ａ６との関係は、

となる。また、負荷７５２に印加される電圧Ｖ_Ｏと流れる電流Ｉ_Ｏは、次のように求められる。

つまり、第１の出力増幅器２０１が、負荷７５２に第２の入力増幅部１２０の入力（＋Ｖ_２）に応じた電圧Ｖ_Ｏを印加する。
次に、図５を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には負の電圧（−Ｖ_２）が入力され、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は、第２の入力増幅部１２０の動作範囲内の正の電圧となる。例えば、０〜０．６Ｖの電圧が出力される。また、第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１は正に飽和した状態となり、第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３は負に飽和した状態となる。したがって、正出力端子９０１と負出力端子９０２から第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ２−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ２−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。そして、出力電圧Ｖ_ａ２が正なので、正出力端子９０１からの出力の絶対値の方が負出力端子９０２からの出力の絶対値よりも大きくなる。この場合は、端子５４２の電位は負となるので、第２の出力増幅器２０２が動作する。そして、端子５５３の電位Ｖ_Ｒが電圧帰還手段によって第２の入力増幅部１２０に帰還される。図２の例では、電位Ｖ_Ｒと入力電圧Ｖ_２と出力電圧Ｖ_ａ６との関係は、

となる。また、負荷７５２に印加される電圧Ｖ_Ｏと流れる電流Ｉ_Ｏは、次のように求められる。

つまり、第２の出力増幅器２０２を用いて、負荷７５２に第２の入力増幅部１２０の入力（−Ｖ_２）に応じた電圧Ｖ_Ｏを印加する。
ここまでは、第２の入力増幅部１２０の入力に応じた電圧Ｖ_Ｏを出力する場合を説明したが、以下では負荷７５２に流れる電流が制限される場合について説明する。まず、図６を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には正の電圧（＋Ｖ_２）が入力された状態で電流Ｉ_Ｏが制限に達した場合に相当し、第３の入力増幅部１３０に、電流Ｉ_Ｏに対応した電圧ΔＶが帰還される。第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１は正に飽和した状態となり、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は負に飽和した状態（例えば、−０．６Ｖに固定）となる。そして、負出力端子９０２から第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ３−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ３−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。この場合は、端子５４１の電位は正となるので、第１の出力増幅器２０１が動作する。そして、抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶが電流帰還手段によって第３の入力増幅部１３０に帰還される。図６の例では、増幅部１５０の出力電圧Ｖ_Ｍと抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶと入力電圧Ｖ_３との関係から、出力電流Ｉ_Ｏは以下のようになる。ただし、Ａ_５は増幅部１５０の増幅率である。

また、実際の動作では、Ａ_５≧１０００、

となるように設計するので、

で動作させることができる。このように、第１の出力増幅器２０１を用いて、逆方向の電流を第３の入力増幅部１３０の入力電圧Ｖ_３に応じた電流に制限する。
次に、図７を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には負の電圧（−Ｖ_２）が入力された状態で電流Ｉ_Ｏが制限に達した場合に相当し、第１の入力増幅部１１０に、電流Ｉ_Ｏに対応した電圧ΔＶが帰還される。第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は正に飽和した状態（例えば、０．６Ｖに固定）となり、第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３は負に飽和した状態となる。そして、正出力端子９０１から第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ１＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ２−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ１＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ２−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。この場合は、端子５４２の電位は負となるので、第２の出力増幅器２０２が動作する。そして、抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶが電流帰還手段によって第１の入力増幅部１１０に帰還される。図７の例では、増幅部１５０の出力電圧Ｖ_Ｍと抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶと入力電圧（−Ｖ_１）との関係から、出力電流Ｉ_Ｏは以下のようになる。

また、実際の動作では、Ａ_５≧１０００、

となるように設計するので、

で動作させることができる。このように、第２の出力増幅器２０２を用いて、所定方向の電流を第１の入力増幅部１１０の入力（−Ｖ_１）に応じた電流に制限する。

以上の動作をダイオードスイッチ９１０からの出力で場合分けして再度説明すると、以下のようになる。電圧発生装置１００は、正出力端子９０１から第１の入力増幅部１１０の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第２の出力増幅器２０２を用いて、所定方向の電流を第１の入力増幅部１１０の入力に応じた電流に制限する（図７参照）。正出力端子９０１と負出力端子９０２から第２の入力増幅部１２０の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器２０１または第２の出力増幅器２０２を用いて、負荷に第２の入力増幅部１２０の入力に応じた電圧を印加する（図４、図５参照）。負出力端子９０２から第３の入力増幅部１３０の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器２０１を用いて、逆方向の電流を第３の入力増幅部１３０の入力に応じた電流に制限する（図６参照）。

［効果の確認］
電圧発生装置１００の電流帰還手段について、分析してみる。上述のように

なので、理論的には、同相電圧であるＶ_Ｏが増幅部１５０の出力電圧Ｖ_Ｍに影響を与えない。したがって、従来技術のように正確にＲ_ｂＲ_ｃ＝Ｒ_ａＲ_ｄと設定する必要がない。

電圧発生装置１００によれば、負荷７５２に流れる電流Ｉ_Ｏを検出する抵抗７５１を、電位が接地に近い負荷７５２の端子５５２に接続しているので、電流検出時に負荷７５２に印加されている電圧の影響を受けない。したがって、負荷に印加される電圧が電流検出回路の同相信号ではなくなるので、高い電圧を発生させても出力電流を高精度に制限できる。

［変形例１］
図８に、実施例１変形例１の電圧発生装置の構成例を示す。電圧発生装置１０１は、出力制御部のみが実施例１の電圧発生装置１００と異なる。具体的には、電圧発生装置１０１では、出力制御部に、さらに制御増幅部１４０、抵抗７３３、７３４、７３５、７３６を備えている。そして、トランジスタ２０３のコレクタとトランジスタ２０４のコレクタとは直接接続されており、２つのコレクタが制御増幅部１４０の非反転入力側に接続されている。また、出力側は抵抗７３５を介して反転入力側と接続されており、さらに反転入力側は抵抗７３６を介して接地に接続されている。また、電源（電圧＋Ｖ）と電源（電圧−Ｖ）との間に、直列に抵抗７３３、ダイオード９２１、ダイオード９２２、抵抗７３４が接続されている。制御増幅部１４０の出力は、ダイオード９２１とダイオード９２２の間に接続されている。さらに、抵抗７３３とダイオード９２１の間が、第１の出力増幅器２０１へ接続される端子５４１と接続され、ダイオード９２２と抵抗７３４の間が第２の出力増幅器２０２へ接続される端子５４２と接続されている。

電圧発生装置１０１は、このような構成なので、実施例１と同じ効果が得られる。さらに、第１、第２の出力増幅器２０１、２０２への入力電圧を広い範囲で変化させることができる。また、制御増幅部１４０にオペアンプを用いることで入力インピーダンスを高くできるので、出力制御部２３０の回路の設計が容易になる。

［変形例２］
図９に実施例１変形例２の電圧発生装置の構成例を示す。電圧発生装置１０２は電圧帰還手段が実施例１の電圧発生装置１００と異なる。電圧発生装置１０２の電圧帰還手段には、さらに、抵抗７６１、７６２、７６３、７６４が追加されている。端子５５３は抵抗７６１を介して増幅部の非反転入力側に接続される。また、非反転入力側は抵抗７６２を介して接地に接続される。増幅部１６０の出力側と反転入力側は抵抗７６４を介して接続され、さらに反転入力側は抵抗７６３を介して端子５５２と接続される。このように、この電圧帰還手段では、増幅部１６０に負荷７５２の両端の電位差を入力する。

したがって、実施例１の効果を得た上で、帰還する電圧からΔＶを除くことができるので、より正確に出力電圧Ｖ_Ｏを制御できる。なお、本変形例は実施例１変形例１と組み合わせることも可能である。

［変形例３］
図１０に実施例１変形例３の電圧発生装置の構成例を示す。電圧発生装置１０３は電流帰還手段が実施例１の電圧発生装置１００と異なる。電圧発生装置１０３の電流帰還手段では、接地が負荷７５２と抵抗７５１との間にある。また、抵抗７４１、７４２が削除され、増幅部１５０の非反転入力側が接地されている。このような構成によっても電圧帰還手段で帰還される電圧からΔＶを除くことができる。したがって、実施例１の効果を得た上で、より正確に出力電圧Ｖ_Ｏを制御できる。なお、本変形例は実施例１変形例１と組み合わせることも可能である。

実施例１では、出力電流を制限した上で負荷に印加する電圧を制御する電圧発生装置について説明した。実施例２では、出力電圧を制限した上で負荷に流す電流を制御する電流発生装置について説明する。実施例２の電流発生装置の構成例を図１１に示す。電流発生装置３００は、実施例１の電圧発生装置１００と電圧帰還手段と電流帰還手段によって帰還させる入力増幅部が異なるだけであり、その他の構成は同じである。つまり、従来の電圧発生装置と実施例１の電圧発生装置との大きな違いである出力増幅部２１０の構成、出力制御部２３０の構成、負荷に流れる電流を電圧に変換する抵抗７５１の配置などは、電流発生装置３００と電圧発生装置１００は同じである。以下では、構成の異なる部分を説明した上で、動作について説明する。

図１１の例では、電流帰還手段は、増幅部１５０、抵抗７５１、７４１、７４２、７４３、７４４、７９２で構成される。電流検出用抵抗７５１は、負荷７５２に流れる電流Ｉ_Ｏを電圧に変換する役目を果たしており、電流帰還手段では電流Ｉ_Ｏと比例する電圧（電流検出用抵抗７５１の両端の電圧ΔＶ）を帰還している。このように、電流帰還手段は、負荷７５２の電位が接地に近い方の端子５５２に負荷７５２と直列に接続された電流検出用抵抗７５１の電圧を検出し、その検出した電圧を第２の入力増幅部１２０の入力側に帰還する。

図１１の例では、電圧帰還手段は、増幅部１６０、抵抗７９４、７９６で構成される。増幅部１６０の非反転入力側には端子５５３の電圧Ｖ_Ｒが入力され、反転入力側には増幅部１６０の出力が帰還される。このように、電圧帰還手段は、負荷７５２に印加される電圧Ｖ_Ｏに応じた電圧Ｖ_Ｒを第１、第３の入力増幅部１１０、１３０の入力側に帰還する。なお、電圧Ｖ_Ｒは、電圧Ｖ_Ｏと電圧ΔＶの和となるが、抵抗７５１の抵抗値Ｒ_Ｓを負荷７５２の抵抗値Ｒ_Ｌよりも十分小さくしておけば、Ｖ_Ｒ≒Ｖ_Ｏとなるので、電圧帰還手段によって、負荷７５２に印加する電圧Ｖ_Ｏを帰還すると考えることができる。

［動作］
電圧発生装置１００は、上述のような構成であり、以下のように動作する。ここでは、増幅部１６０の出力電位Ｖ_ａ６で場合分けしながら説明する。抵抗７０１、７９２、７０３、７９４、７０５、７９６、７５１、７４１、７４２、７４３、７４４の抵抗値をＲ_１オーム、Ｒ_２オーム、Ｒ_３オーム、Ｒ_４オーム、Ｒ_５オーム、Ｒ_６オーム、Ｒ_Ｓオーム、Ｒ_ａオーム、Ｒ_ｂオーム、Ｒ_ｃオーム、Ｒ_ｄオームとする。
まず、図１２を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には正の電圧（＋Ｖ_２）が入力され、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は、第２の入力増幅部１２０の動作範囲内の負の電圧となる。例えば、−０．６〜０Ｖの電圧が出力される。また、第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１は正に飽和した状態となり、第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３は負に飽和した状態となる。したがって、正出力端子９０１と負出力端子９０２から第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ２−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ２−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。なお、Ｖ_Ｔはツェナーダイオード９８１、９８２の端子間の電圧である。そして、出力電圧Ｖ_ａ２が負なので、正出力端子９０１からの出力の絶対値の方が負出力端子９０２からの出力の絶対値よりも小さいくなる。この場合は、端子５４１の電位は正となるので、第１の出力増幅器２０１が動作する。そして、抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶが電流帰還手段によって第２の入力増幅部１２０に帰還される。図１２の例では、増幅部１５０の出力電圧Ｖ_Ｍと抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶと入力電圧Ｖ_２との関係から、出力電流Ｉ_Ｏは以下のようになる。ただし、Ａ_５は増幅部１５０の増幅率である。

また、実際の動作では、Ａ_５≧１０００、

となるように設計するので、

で動作させることができる。このように、第１の出力増幅器２０１を用いて、負荷７５２に第２の入力増幅部１２０の入力に応じた逆方向の電流を流す。
次に、図１３を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には負の電圧（−Ｖ_２）が入力され、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は、第２の入力増幅部１２０の動作範囲内の正の電圧となる。例えば、０〜０．６Ｖの電圧が出力される。また、第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１は正に飽和した状態となり、第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３は負に飽和した状態となる。したがって、正出力端子９０１と負出力端子９０２から第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ２−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ２−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。そして、出力電圧Ｖ_ａ２が正なので、正出力端子９０１からの出力の絶対値の方が負出力端子９０２からの出力の絶対値よりも大きくなる。この場合は、端子５４２の電位は負となるので、第２の出力増幅器２０２が動作する。そして、抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶが電流帰還手段によって第２の入力増幅部１２０に帰還される。図１３の例では、増幅部１５０の出力電圧Ｖ_Ｍと抵抗７５１の端子間の電圧ΔＶと入力電圧（−Ｖ_２）との関係から、出力電流Ｉ_Ｏは以下のようになる。

また、実際の動作では、Ａ_５≧１０００、

となるように設計するので、

で動作させることができる。このように、第２の出力増幅器２０２を用いて、負荷７５２に第２の入力増幅部１２０の入力に応じた所定方向の電流を流す。

ここまでは、第２の入力増幅部１２０の入力に応じた電流Ｉ_Ｏを出力する場合を説明したが、以下では負荷７５２に印加される電圧が制限される場合について説明する。まず、図１４を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には正の電圧（＋Ｖ_２）が入力された状態で電圧Ｖ_Ｏが制限に達した場合に相当し、第３の入力増幅部１３０に、電圧Ｖ_Ｏに対応した電圧が帰還される。第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１は正に飽和した状態となり、第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は負に飽和した状態（例えば、−０．６Ｖに固定）となる。そして、負出力端子９０２から第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ３−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ２＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ３−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。この場合は、端子５４１の電位は正となるので、第１の出力増幅器２０１が動作する。そして、端子５５３の電位Ｖ_Ｒが電圧帰還手段によって第３の入力増幅部１３０に帰還される。図１４の例では、増幅部１６０の出力電圧をＶ_ａ６とすると、電位Ｖ_Ｒと入力電圧Ｖ_３と出力電圧Ｖ_ａ６との関係は、

となる。また、負荷７５２に印加される電圧Ｖ_Ｏと流れる電流Ｉ_Ｏは、次のように求められる。

つまり、第１の出力増幅器２０１が、負荷７５２に印加される逆方向の電圧を、第３の入力増幅部１３０の入力電圧Ｖ_３に応じた電圧に制限する。
次に、図１５を用いて、

の場合の動作について説明する。この場合は、入力増幅部１２０には負の電圧（−Ｖ_２）が入力された状態で電圧Ｖ_Ｏが制限に達した場合に相当し、第１の入力増幅部１１０に電圧Ｖ_Ｏに対応した電圧が帰還される。第２の入力増幅部１２０の出力電圧Ｖ_ａ２は正に飽和した状態（例えば、０．６Ｖに固定）となり、第３の入力増幅部１３０の出力電圧Ｖ_ａ３は負に飽和した状態となる。そして、正出力端子９０１から第１の入力増幅部１１０の出力電圧Ｖ_ａ１に対応した電圧が出力される。具体的には、正出力端子９０１の電位はＶ_ａ１＋Ｖ_Ｆ、負出力端子９０２の電位はＶ_ａ２−Ｖ_Ｆとなる。また、トランジスタ２０３、２０４のベース電位は、それぞれＶ_ａ１＋Ｖ_Ｆ＋Ｖ_Ｔ、Ｖ_ａ２−Ｖ_Ｆ−Ｖ_Ｔとなる。この場合は、端子５４２の電位は負となるので、第２の出力増幅器２０２が動作する。そして、端子５５３の電位Ｖ_Ｒが電圧帰還手段によって第１の入力増幅部１１０に帰還される。図１５の例では、電位Ｖ_Ｒと入力電圧Ｖ_１と出力電圧Ｖ_ａ６との関係は、

となる。また、負荷７５２に印加される電圧Ｖ_Ｏと流れる電流Ｉ_Ｏは、次のように求められる。

つまり、第２の出力増幅器２０２を用いて、負荷７５２に印加される所定方向の電圧を、第１の入力増幅部１１０の入力（−Ｖ_１）に応じた電圧に制限する。

以上の動作をダイオードスイッチ９１０からの出力で場合分けして再度説明すると、以下のようになる。電流発生装置３００は、正出力端子９０１から第１の入力増幅部１１０の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第２の出力増幅器２０２を用いて、所定方向の電圧を第１の入力増幅部１１０の入力に応じた電圧に制限する（図１５参照）。正出力端子９０１と負出力端子９０２から第２の入力増幅部１２０の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器２０１または第２の出力増幅器２０２を用いて、負荷に第２の入力増幅部１２０の入力に応じた電流を流す（図１２、図１３参照）。負出力端子９０２から第３の入力増幅部１３０の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、第１の出力増幅器２０１を用いて、逆方向の電圧を第３の入力増幅部１３０の入力に応じた電圧に制限する（図１４参照）。

［効果の確認］
電流発生装置３００の電流帰還手段についても、式（５）が成り立つので、理論的には、同相電圧であるＶ_Ｏが増幅部１５０の出力電圧Ｖ_Ｍに影響を与えない。したがって、従来技術のように高精度に電流制御するために電圧Ｖ_Ｏを低くおさえる必要がない。

電流発生装置３００によれば、負荷７５２に流れる電流Ｉ_Ｏを検出する抵抗７５１を、電位が接地に近い負荷７５２の端子５５２に接続しているので、電流検出時に負荷７５２に印加されている電圧の影響を受けない。したがって、電圧Ｖ_Ｏを高くとっても高精度に電流制御できる。よって、負荷７５２に高電圧が発生するような電流Ｉ_Ｏを流すことが可能になった。

［変形例１］
図１６に、実施例２変形例１の電流発生装置の構成例を示す。電流発生装置３０１は、出力制御部のみが実施例２の電流発生装置３００と異なる。具体的には、電流発生装置３０１では、出力制御部に、さらに制御増幅部１４０、抵抗７３３、７３４、７３５、７３６を備えている。そして、トランジスタ２０３のコレクタとトランジスタ２０４のコレクタとは直接接続されており、２つのコレクタが制御増幅部１４０の非反転入力側に接続されている。また、出力側は抵抗７３５を介して反転入力側と接続されており、さらに反転入力側は抵抗７３６を介して接地に接続されている。また、電源（電圧＋Ｖ）と電源（電圧−Ｖ）との間に、直列に抵抗７３３、ダイオード９２１、ダイオード９２２、抵抗７３４が接続されている。制御増幅部１４０の出力は、ダイオード９２１とダイオード９２２の間に接続されている。さらに、抵抗７３３とダイオード９２１の間が、第１の出力増幅器２０１へ接続される端子５４１と接続され、ダイオード９２２と抵抗７３４の間が第２の出力増幅器２０２へ接続される端子５４２と接続されている。

電流発生装置３０１は、このような構成なので、実施例２と同じ効果が得られる。さらに、第１、第２の出力増幅器２０１、２０２への入力電圧を広い範囲で変化させることができる。また、制御増幅部１４０にオペアンプを用いることで入力インピーダンスを高くできるので、出力制御部２３０の回路の設計が容易になる。

［変形例２］
図１７に実施例２変形例２の電流発生装置の構成例を示す。電流発生装置３０２は電圧帰還手段が実施例２の電流発生装置３００と異なる。電流発生装置３０２の電圧帰還手段には、さらに、抵抗７６１、７６２、７６３、７６４が追加されている。端子５５３は抵抗７６１を介して増幅部の非反転入力側に接続される。また、非反転入力側は抵抗７６２を介して接地に接続される。増幅部１６０の出力側と反転入力側は抵抗７６４を介して接続され、さらに反転入力側は抵抗７６３を介して端子５５２と接続される。このように、この電圧帰還手段では、増幅部１６０に負荷７５２の両端の電位差を入力する。

したがって、実施例２の効果を得た上で、帰還する電圧からΔＶを除くことができるので、より正確に出力電圧Ｖ_Ｏを制限できる。なお、本変形例は実施例２変形例１と組み合わせることも可能である。

［変形例３］
図１８に実施例２変形例３の電流発生装置の構成例を示す。電流発生装置３０３は電流帰還手段が実施例２の電流発生装置３００と異なる。電流発生装置３０３の電流帰還手段では、接地が負荷７５２と抵抗７５１との間にある。また、抵抗７４１、７４２が削除され、増幅部１５０の非反転入力側が接地されている。このような構成によっても電圧帰還手段で帰還される電圧からΔＶを除くことができる。したがって、実施例２の効果を得た上で、より正確に出力電圧Ｖ_Ｏを制限できる。なお、本変形例は実施例２変形例１と組み合わせることも可能である。

１００、１０１、１０２、１０３、９００ 電圧発生装置
１１０、１２０、１３０ 入力増幅部
１４０ 制御増幅部 １５０、１６０ 増幅部
１５４、１５５ 電源
２０１、２０２ 出力増幅器 ２０３、２０４ トランジスタ
２１０ 出力増幅部 ２３０ 出力制御部
３００、３０１、３０２、３０３ 電流発生装置
５４１、５４２、５５２、５５３、５５８ 端子
７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、７１１，７１２、７２１、７２２、７３１、７３２、７３３、７３４、７３５、７３６、７４１、７４２、７４３、７４４、７４６、７４７、７４８、７４９、７５１、７５９、７６１、７６２、７６３、７６４、７９２、７９４、７９６ 抵抗
７５２、７５８ 負荷
８１０、８１９、８２０、８２９、８３０、８３９ 飽和防止回路
９０１ 正出力端子 ９０２ 負出力端子
９１０ ダイオードスイッチ
９１１、９１２、９１３、９１４、９２１、９２２ ダイオード
９８１、９８２ ツェナーダイオード

Claims (4)

1. 出力電流を制限した上で負荷に印加する電圧を制御する出力電流制限機能付きの電圧発生装置であって、
   所定方向の出力電流の制限値に対応した電圧が入力される第１の入力増幅部と、
   出力電圧を制御する電圧が入力される第２の入力増幅部と、
   前記所定方向の逆方向の出力電流の制限値に対応した電圧が入力される第３の入力増幅部と、
   前記第１、第２、第３の入力増幅部にそれぞれ設けられた飽和防止回路と、
   前記負荷の電位が接地に近い方の端子に前記負荷と直列に接続された電流検出用抵抗の電圧を検出し、その検出した電圧を前記第１、第３の入力増幅部の入力側に帰還する電流帰還手段と、
   前記負荷に印加される電圧に応じた電圧を前記第２の入力増幅部の入力側に帰還する電圧帰還手段と、
   前記逆方向に電流が流れるように前記負荷に電圧を印加する第１の出力増幅器と、前記所定方向に電流が流れるように前記負荷に電圧を印加する第２の出力増幅器とを有する出力増幅部と、
   前記第１、第２、第３の入力増幅部の出力側に設けられ、これら入力増幅部の出力電圧に応じて、前記第１、第２の入力増幅部の出力電圧中の低い方と対応した電圧を正出力端子に、前記第２、第３の入力増幅部の出力電圧中の高い方と対応した電圧を負出力端子にそれぞれ出力するダイオードスイッチと、
   前記正出力端子と前記負出力端子の出力に応じて、前記第１の出力増幅器または前記第２の出力増幅器を選択し、制御する出力制御部と
   を具備し、
   前記負荷と前記電流検出用抵抗との接続部分は接地されており、
   前記正出力端子から前記第１の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、前記第２の出力増幅器を用いて、前記所定方向の電流を前記第１の入力増幅部の入力に応じた電流に制限し、
   前記正出力端子と前記負出力端子から前記第２の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、前記第１の出力増幅器または前記第２の出力増幅器を用いて、前記負荷に前記第２の入力増幅部の入力に応じた電圧を印加し、
   前記負出力端子から前記第３の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、前記第１の出力増幅器を用いて、前記逆方向の電流を前記第３の入力増幅部の入力に応じた電流に制限する
   ことを特徴とする電圧発生装置。
2. 請求項１記載の電圧発生装置であって、
   前記出力制御部は、前記正出力端子と前記負出力端子からの出力に応じた電圧を増幅する制御増幅部を有する
   ことを特徴とする電圧発生装置。
3. 出力電圧を制限した上で負荷に流す電流を制御する出力電圧制限機能付きの電流発生装置であって、
   所定方向の出力電圧の制限値に対応した電圧が入力される第１の入力増幅部と、
   出力電流を制御する電圧が入力される第２の入力増幅部と、
   前記所定方向の逆方向の出力電圧の制限値に対応した電圧が入力される第３の入力増幅部と、
   前記第１、第２、第３の入力増幅部にそれぞれ設けられた飽和防止回路と、
   前記負荷の電位が接地に近い方の端子に前記負荷と直列に接続された電流検出用抵抗の電圧を検出し、その検出した電圧を前記第２の入力増幅部の入力側に帰還する電流帰還手段と、
   前記負荷に印加される電圧に応じた電圧を前記第１、第３の入力増幅部の入力側に帰還する電圧帰還手段と、
   前記逆方向に電流が流れるように前記負荷に電圧を印加する第１の出力増幅器と、前記所定方向に電流が流れるように前記負荷に電圧を印加する第２の出力増幅器とを有する出力増幅部と、
   前記第１、第２、第３の入力増幅部の出力側に設けられ、これら入力増幅部の出力電圧に応じて、前記第１、第２の入力増幅部の出力電圧中の低い方と対応した電圧を正出力端子に、前記第２、第３の入力増幅部の出力電圧中の高い方と対応した電圧を負出力端子にそれぞれ出力するダイオードスイッチと、
   前記正出力端子と前記負出力端子の出力に応じて、前記第１の出力増幅器または前記第２の出力増幅器を選択し、制御する出力制御部と
   を具備し、
   前記負荷と前記電流検出用抵抗との接続部分は接地されており、
   前記正出力端子から前記第１の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、前記第２の出力増幅器を用いて、前記所定方向の電圧を前記第１の入力増幅部の入力に応じた電圧に制限し、
   前記正出力端子と前記負出力端子から前記第２の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、前記第１の出力増幅器または前記第２の出力増幅器を用いて、前記負荷に前記第２の入力増幅部の入力に応じた電流を流し、
   前記負出力端子から前記第３の入力増幅部の出力電圧に対応した電圧が出力された場合には、前記第１の出力増幅器を用いて、前記逆方向の電圧を前記第３の入力増幅部の入力に応じた電圧に制限する
   ことを特徴とする電流発生装置。
4. 請求項３記載の電流発生装置であって、
   前記出力制御部は、前記正出力端子と前記負出力端子からの出力に応じた電圧を増幅する制御増幅部を有する
   ことを特徴とする電流発生装置。

Images