JP2674876B2 - 調整分岐電源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 関連出願に対する言及 この発明は、パークスによつて「雑音減少を有するア
ナログ／デジタル変換」と題して、1989年12月15日に出
願された、アメリカ合衆国特許出願第07/451,212号、 パークス・アンド・ホワイトによつて「バイオセンサ
ー電極励起回路」と題して、1989年12月15日に出願され
た、アメリカ合衆国特許出願第07/451,108号、 ホワイトによつて「バイオ感知機器および方法」と題
して、1989年12月15日に出願された、アメリカ合衆国特
許出願第07/451,309号に記載された発明に関連付けられ
る。

発明の背景 この発明は調整された電源かつ、とくに、直列に配置
された２つの別個の電源を使用する電源における調整の
スタンバイモードおよび能動モードの使用に関する。

調整された電源は、とくに電子回路へ電力を供給する
のに使用するための不変の電圧源を維持するために種々
の用途に使用される。良く知られているように、電子回
路はライン電圧の変化による回路の出力信号の変化を結
果として生じるライン電圧の大きさに感応する。生物学
的測定に使用される電子回路のごとき、電子回路の出力
信号のかかる妨害は、例として、人間の病気の考え得る
誤診断を結果として生じる。もちろん、ライン電圧の変
動より発生される信号測定の変化が心身に有害な作用を
有するかも知れない他の多くの状況がある。

種々の回路が調整された電源の構造に利用できる一
方、それらはパワートランジスタのごとき、調整素子が
電源の出力ラインに配置されるその結果パワートランジ
スタを制御する調整回路が電源の出力端子間でかつ所望
されるかも知れないより非常に大きい電圧により実質上
作動するように形成されねばならない制約下で実行され
た。加えて、その１つの端子が電源の出力端子にある状
況においてパワートランジスタ用の所望の制御信号を発
生するのは難しいかも知れない。結果として、出力電圧
の制御は所望されるように容易には達成し得ない。

発明の概要 本発明にしたがつて、２つの電源間に接続される可変
インピーダンス素子と直列に配置される２つの電源を使
用する調整された電源回路により上記課題は克服されか
つ他の利点が得られる。２つの電源はバツテリとするこ
とができ、そして可変インピーダンス素子はトランジス
タにすることができる。出力電圧のセンサが使用され、
このセンサは出力電圧を調整するためにツエナー基準ま
たはバンドギヤツプ基準ダイオードを有する。センサに
よつて出力された信号は可変インピーダンス素子に印加
されて電源の合計出力電圧の変化の補正のためにインピ
ーダンス素子による電圧降下の比較的小さい変化を誘起
する。合計出力電圧は可変インピーダンス素子による電
圧降下を引いた個々の電圧源の電圧の合計に等しい。

本発明のさらに他の特徴によれば、センサは一方の分
岐がスタンバイ作動モードの間中電源の調整のためにス
タンバイ出力信号を供給する抵抗製回路を使用する２つ
の分岐から構成される。センサの第２の分岐は能動作動
モードの間中出力電圧のより高い制御用のフイードバツ
ク増幅器を使用する。フイードバツク増幅器は能動モー
ドの間中可変インピーダンス素子用の能動出力信号を供
給する。センサの第２分岐は能動モードの間中のみ能動
であるように出力パワーラインに切り換え可能に接続さ
れる一方スタンバイ分岐はスタンバイおよび能動モード
双方において能動である。合計回路がスタンバイおよび
能動出力信号を結合してインピーダンス素子の制御用の
結合された出力信号を供給する。

図面の簡単な説明 本発明の上記態様および他の特徴は添付図面に関連し
て行われる以下の記載において説明される。

ただ１つの図は本発明の調整電源の概略電気回路図で
ある。

発明を実施するための好適な態様 図面において、図示の調整電源10は第１入力端子12、
第２入力端子14、第３入力端子16、第４入力端子18、第
１出力端子20および第２出力端子22を有している。第４
入力端子18はライン24を介して第２出力端子22に接続さ
れる。第１入力端子12はライン26を介して第１出力端子
20に接続される。入力端子12および14は第１バツテリ28
として示される外部電源と接続のために第１入力端子対
を構成する。２つの入力端子16および18は第２バツテリ
30として示される第２の外部電源と接続のための第２入
力端子対を構成する。可変インピーダンス素子は２つの
入力端子14および16を相互に接続している。本発明の好
適な実施例において可変インピーダンス素子はパワート
ランジスタ32に使用により設けられる。

本発明の特徴によれば、トランジスタ32は出力端子22
および20に接続されるライン24および26間で、２つの外
部電源、２つのバツテリ28および30に直列に接続するの
に役立つ。出力端子20および22に接続される、想像線で
示される、負荷34に流れる電流は２つのバツテリ28およ
び30を通ってかつまたトランジスタ32を通って流れる。
電流の流れの方向は入力端子12に隣接する矢印により示
される。出力端子20および22間に現れる合計電圧はトラ
ンジスタ32のコレクタおよびエミツタ端子間の電圧降下
を引いた２つのバツテリ28および30を横切る電圧上昇の
合計に等しい。トランジスタ32のエミツタ端子は端子16
に接続されてそしてトランジスタ32のコレクタ端子は端
子14に接続される。

トランジスタ32による電圧降下を変化することによ
り、出力端子20および22の間に発生する合計出力電圧は
変化されることができる。理解されることは、バツテリ
28および30のごとき、バツテリの通常の寿命の間中、出
力電圧の変化があるということである。バツテリ電圧の
かかる変化が、合計バツテリ電圧の百分率として、比較
的小さいが、かかる電圧の変化は、例えば、生物学的な
試験のごとき、精密な測定を感度良くするのに使用され
る電気的な装置を作動するのに十分に過大であり得る。
トランジスタ32へのベース電流の印加はバツテリのエー
ジングを補正するようにコレクタとエミツタ端子との間
に発生する電圧降下を変更するのに役立つ。トランジス
タ32を通る電流の十分な変化なしにトランジスタ32を横
切る電圧降下の変化はコレクタとエミツタ端子との間に
見られるようなトランジスタ32のインピーダンスの変化
を構成する。かくして、理解できることは、トランジス
タ32以外の装置がそのインピーダンスがその制御端子に
印加される信号に応答して容易に変化されることができ
る限り使用されることができるということである。

電源10の出力電圧の調整のためにトランジスタ32に必
要なベース駆動電流を供給するために、電源10はさらに
ドライバ36、および電源10の出力電圧のセンサ38からな
る。該センサ38は２つの分岐、すなわち、スタンバイ分
岐40および能動モード分岐42から構成される。２つの分
岐40および42はバンドギヤツプダイオード44の形の共通
基準素子を介して接続され、バンドギヤツプダイオード
44はツエナーダイオードの形で作動して分岐40および42
の一方または両方を介してダイオード44に結合された電
流に応答してライン46に電圧基準を供給する。

ドライバ36はトランジスタ32のベース端子にともに接
続されたエミツタ端子を有する２つのトランジスタ48お
よび50からなる。スタンバイ分岐40はダイオードとして
機能するようにともに直列に接続される１対のトランジ
スタ54および56によりダイオード44に直列に接続される
抵抗器52からなる。トランジスタ54のコレクタ端子は抵
抗器52およびトランジスタ50のベース端子に接続され、
トランジスタ54のベース端子はトランジスタ54のコレク
タ端子に直接接続される。トランジスタ54のエミツタ端
子はトランジスタ56のコレクタ端子に接続され、トラン
ジスタ56のコレクタ端子はトランジスタ56のベース端子
に直接接続される。トランジスタ56のエミツタ端子はダ
イオード44に接続される。

センサ38の能動モード分岐42は反転および非反転入力
端子を有する演算増幅器58からなる。フイードバツク抵
抗器60がフイードバツク増幅器の回路を形成するために
増幅器58の反転入力端子と出力端子との間に接続され
る。増幅器58の出力端子は抵抗器62を介してトランジス
タ48のベース端子に接続される。抵抗器64および66から
なる抵抗性ドライバ回路はライン24および46間に直列に
スイツチ68と直列に接続される。抵抗器64および66との
間の接合は増幅器58の反転入力端子72に接続される。さ
らに他の抵抗器70はスイツチ68の端子72とライン46との
間に接続される。増幅器58の非反転入力端子は同様にラ
イン46に接続される。

能動モード分岐42の作動は以下の通りである。スイツ
チ68の閉成時、電流はライン24からスイツチ68を介して
抵抗器70を通ってダイオード44に流れる。加えて、スタ
ンバイ分岐40を介してダイオード44に供給される電流が
ある。これらの電流の組み合わせが非常に正確な、低イ
ンピーダンスの電圧基準素子として機能するようにダイ
オード44に十分な合計電流を発生する。抵抗器64および
66は増幅器58の反転入力端子にライン24および26間の電
圧の小部分を供給する。ライン46と26との間の電圧降下
はダイオード44の基準レベルにより一定にされるので、
増幅器58の反転入力端子に付与される電圧は電源10の出
力電圧の正確な表示である。増幅器58の非反転入力端子
はライン46に直接接続されるので、増幅器58の出力電圧
はライン24と46との間の電圧差に正比例し、増幅器58の
出力電圧の大きさは増幅器の利得による決定される。増
幅器58の利得は増幅器58に対する抵抗器60の抵抗および
入力抵抗の比により決定される。増幅器58のフイードバ
ツク特性は出力端子22および20に存在するかも知れない
電圧のあらゆる変化を精密に探知することを保証する。
増幅器58の出力電圧は抵抗器62を介してドライバ36に結
合され、抵抗器62は増幅器58からの電流トランジスタ48
のベース端子に直接結合する。電源10のスタンバイ作動
の間中、スイツチ68は開放位置に置かれかつ増幅器58が
不能にされ、その場合に電流は増幅器58によりトランジ
スタ48に供給されない。

スタンバイ分岐40において、２つのトランジスタ54お
よび56の直列接続を横切る電圧降下は基準電圧に付加さ
れる。ドライバトランジスタ50は端子16での電圧レベル
がライン46でダイオード44の基準電圧に等しいようにト
ランジスタ32にベース電流を供給する。出力電圧はその
場合に基準電圧とバツテリ30の電圧の合計である。加え
て、スタンバイモードにおいてダイオード44に分岐40に
より供給される電流の比較的低い値が電流およびバツテ
リ28および30に蓄えられるエネルギの節約を達成する
が、出力電圧44の減少された精密調整を犠牲にする。そ
れゆえ、スタンバイモードにおいて、出力電圧の変化は
減少される。これはスタンバイモードにおける負荷34の
作動の適切な制御である。しかしながら、負荷34が該負
荷34が高い精度および確度で作動しなければならない能
動モードにおいて作動されることができるとき、電源10
は能動モードに置かれて電源10の出力電圧の調整の高い
確度および精度を提供する。

能動モードにおいて、トランジスタ48はトランジスタ
32にあらゆるベース駆動を供給する。トランジスタ50は
負のベース−エミツタバイアスによりオフする。検査に
よつて容易に確かめられることは、ライン24の出力電圧
の減少がトランジスタ48のベース端子での電圧の増加お
よびトランジスタ50のベース端子での電圧の減少を結果
として生じるということである。これは結果としてスタ
ンバイおよび能動の両方のモードにおいてトランジスタ
32でのベース端子における電圧の上昇を生じる。トラン
ジスタ32のベース端子での電圧の上昇はトランジスタ32
を通る電流の流れの増加、コレクタとエミツタ端子間の
インピーダンスの減少、および入力端子14と16間の電圧
降下の減少を結果として生じる。入力端子14と16間の電
圧降下が減少されたので、入力端子12と18間の合計電圧
が増加された。これは電源10の出力電圧の減少を補償す
る。

本発明のさらに他の特徴としては、留意されること
は、バツテリ28または30の一方が逆転されたその極性で
偶然に挿入される場合において、ドライバ36のトランジ
スタ48および50と組み合わせてトランジスタ50が逆方向
の電流の流れの通路を供給しないということである。こ
れは負荷34を不正な極性から保護する。

理解されることは、上記説明が本発明を例示するのみ
であうということである。種々の変更および変化は本発
明の精神から逸脱することなしに当該技術に熟練した者
により案出されることができる。したがつて、本発明は
添付の請求の範囲内にあるかかるすべての変更、変形お
よび変化を包含すべく意図される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭37−8343（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】調整可能な電源であって、 第１入力電圧を受容するための第１入力端子対を構成す
   る第１及び第２入力端子と； 第２入力電圧を受容するための第２入力端子対を構成す
   る第３及び第４入力端子と； 前記第２入力端子と前記第３入力端子との間に接続され
   て、前記第２入力端子と前記第入力端子との間の電流の
   流れの通路を設けかつ電流の流れの方向に通路に沿って
   電圧降下を導入し生成し、前記第１及び第２電圧から前
   記電圧降下を差し引いた出力電圧を生ずる可変インピー
   ダンス手段と； 前記出力電圧を感知するための手段と 前記感知手段と前記インピーダンス手段との間に結合さ
   れて前記インピーダンス手段を作動せしめて前記感知手
   段による前記出力電圧の感知された増加に応答して電圧
   降下を増加し、それにより電源の出力電圧を調整するド
   ライバ手段と；からなることを特徴とする調整可能な電
   源。
2. 【請求項２】前記感知手段が電圧基準素子、および前記
   電源の出力電圧と前記電圧基準素子の基準電圧との間の
   差に基づいて前記ドライバ手段に第１センサ電圧を出力
   するために前記電圧基準素子に接続される第１センサ出
   力手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載
   の調整可能な電源。
3. 【請求項３】前記感知手段が前記第１入力端子と前記第
   ４入力端子との間に接続され、前記感知手段がさらに電
   源の出力電圧と前記電圧基準素子の基準電圧との間の差
   に基づいて前記ドライバ手段に第２センサ電圧を出力す
   るために前記第４入力端子と前記第１入力端子との間に
   切り換え可能に接続される第２センサ出力手段を含み；
   そして前記第１センサ出力手段が前記電源の作動のスタ
   ンバイモードおよび能動モードの間中作動し、前記第２
   センサ出力手段が前記能動モードの間中のみ作動して前
   記能動モードの間中電源の出力電圧の調整に精度の増加
   を提供することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の
   調整可能な電源。
4. 【請求項４】前記第１センサ出力手段および前記第２セ
   ンサ出力手段が各々前記基準電圧素子に電流を供給する
   ための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第３項に
   記載の調整可能な電源。
5. 【請求項５】前記基準電圧素子がバンドギヤツプダイオ
   ードからなり、そして前記基準電圧素子へ前記センサ出
   力の各々に電流を供給するための前記手段が抵抗器であ
   ることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の調整可能
   な電源。
6. 【請求項６】さらに、前記感知手段を前記第４入力端子
   に接続するスイツチからなり、前記第１センサ出力手段
   の前記電流供給手段の抵抗器が前記第４入力端子に直接
   接続され、そして前記第２センサ出力手段の前記電流供
   給手段の抵抗器が前記スイツチを介して前記第４入力端
   子に接続されることを特徴とする請求の範囲第５項に記
   載の調整可能な電源。
7. 【請求項７】さらに、前記感知手段を前記第４端子に接
   続するスイツチからなり；そして、 前記第２センサ出力手段が２つの入力端子を有するフイ
   ードバツク増幅器からなり、該フイードバツク増幅器入
   力端子の第１が前記スイツチを介して電源の前記第４入
   力端子に接続され、そして前記フイードバツク増幅器入
   力端子の第２が前記基準電圧素子に接続されることを特
   徴とする請求の範囲第３項に記載の調整可能な電源。
8. 【請求項８】前記第２センサ出力手段がさらに前記増幅
   器の前記第１入力端子を前記スイツチに相互に接続する
   抵抗性電圧ドライバからなることを特徴とする請求の範
   囲第７項に記載の調整可能な電源。
9. 【請求項９】前記ドライバ手段が前記インピーダンス手
   段の入力端子に接続されたそれぞれのエミツタ端子を有
   する第１トランジスタおよび第２トランジスタを含み、
   前記第１および第２トランジスタは前記第２および前記
   第１センサ出力手段にそれぞれ接続されたベース端子を
   有し、前記第１トランジスタのコレクタ端子が前記電源
   の前記第４入力端子に接続され、そして前記第２トラン
   ジスタのコレクタ端子が前記電源の前記第２入力端子に
   接続されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の
   調整可能な電源。
10. 【請求項１０】前記インピーダンス手段が該インピーダ
    ンス手段の入力端子として役立つベース端子を有するト
    ランジスタからなり、前記インピーダンス手段の前記ト
    ランジスタは前記電源の前記第２および前記第３入力端
    子間に接続されたことを特徴とする−エミツタ端子を構
    成するコレクタ端子およびエミタツ端子を含むことを特
    徴とする請求の範囲第９項に記載の調整可能な電源。
11. 【請求項１１】前記第１センサ出力手段が電流送給抵抗
    器および前記基準電圧素子に電流を供給するために前記
    電流送給抵抗器と直列に接続されるダイオード手段から
    なり、前記電流送給抵抗器との前記ダイオード手段の接
    合が前記ドライバ手段への接続のための前記第１センサ
    出力手段の出力端子として役立つことを特徴とする請求
    の範囲第10項に記載の調整可能な電源。