JPH04137116A - 電流制御装置 - Google Patents
電流制御装置Info
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- JPH04137116A JPH04137116A JP2416741A JP41674190A JPH04137116A JP H04137116 A JPH04137116 A JP H04137116A JP 2416741 A JP2416741 A JP 2416741A JP 41674190 A JP41674190 A JP 41674190A JP H04137116 A JPH04137116 A JP H04137116A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は、一般に電流制御装置に関するものであり、と
りわけ、低電圧の場合でも、−貫した動作が十分に行な
える電流制御装置に関するものである。 ［０００２］
りわけ、低電圧の場合でも、−貫した動作が十分に行な
える電流制御装置に関するものである。 ［０００２］
電流制御装置は、特定の電流経路、例えば、直列に組み
合わせた回路コンポーネントにおける電流を所定、の大
きさに維持する。一般に、従来の電流制御装置は、端子
のリード線間においである最低電圧を必要とするか、ま
たは、回路パラメータのわずかな変動、例えば、期待電
源電圧あるいは期待コンポーネント特性からの偏差に対
して望ましくない反応を示した。 ［０００３］ 電流制御装置の用途の１つは、電子製品用の一般的な表
示素子である、発光ダイオードの駆動である。ＬＥＤの
明るさは、ＬＥＤを通る電流量の関数である。従って、
ＬＥＤの明るさを制御するには、ＬＥＤを通る電流の大
きさを制御すれば十分である。−貫したＬＥＤの明るさ
を得るには、ＬＥＤを通る電流の大きさが一貫してぃな
けれけばならない。 ［０００４］ 直列に接続されたいくつかのＬＥＤ表示装置は、直列に
組合わせられた該装置を通る電流量を制御することによ
って、所望のレベルの明るさになる。ただし、ダイオー
ドであるＬＥＤの両端間における電圧降下には、それが
通す電流とはほぼ無関係である。従って、直列に組み合
わせたＬＥＤにおける電位の大部分は、ＬＥＤ表示装置
の両端間における電圧降下によって奪われる可能性があ
る。結果として、電流制御装置の両端間により低い電圧
電位が残留することになり、この残留電位が不十分であ
れば、その動作が損われることになる。 ［０００５］ 例えば、このことは比較的小さい供給電圧を用いて、直
列に組み合わせられたＬＥＤ表示装置を駆動する場合、
とりわけ、重大である。ＬＥＤと直列に配置された従来
の電流ミラーは、ＬＥＤの電圧降下、すなわち、順電圧
とほとんど無関係な電流制御を可能にする。しかし、例
えば、ｎチャネルのＭＯＳ−Ｇデバイスといった単純な
電流ミラーは、適正な動作を行なうため、そのドレイン
端子とソース端子間に少なくとも２ボルトを必要とする
。供給電圧が５ボルトで、それぞれ、順方向バイアス電
圧が２ボルトの直列に結合された１対のＬＥＤ表示装置
の場合、電流ミラーには、電流制御用に１ボルトしか残
っておらず、該装置が、所望の動作を行なうことは不可
能である。従って、電流制御装置は、その端子リード線
間におけるわずかな電位で動作するのが望ましい。 ［０００６］ 第２の電流制御アプローチでは、線形モードの出力トラ
ンジスタと、該トランジスタを流れる電流を設定する抵
抗回路とが用いられる。このアプローチは、トランジス
タの電位に対する感度は劣るが、供給電圧、ＬＥＤ順電
圧、及び、得られる絶対抵抗値の変動には極めて敏感で
ある。これらの回路パラメータにおける変動がわずかで
あっても、ＬＥＤの明るさは大幅に変動する。 ［０００７］ 応用例の中には、隣接するＬＥＤデバイスのアレイを必
要とするものもある。該アレイの各ＬＥＤは、作動する
と、はぼ同じ明るさになることが望ましい。例えばＬＥ
Ｄアレイが、７つのセグメントからなるデバイスプレイ
の一部である場合、該デイスプレィの各セグメントは、
明るさの整合がとれているように見えるのが望ましい。 また、レーザ・プリンタには、数百のＬＥＤ光源からな
るアレイを利用しているものもあり、得られるプリント
出力の質は、ＬＥＤの明るさの整合性によって決まる。 ＬＥＤの明るさを整合させるには、はぼ整合のとれた大
きさの電流が各ＬＥＤを通る必要がある。 ［０００８］
合わせた回路コンポーネントにおける電流を所定、の大
きさに維持する。一般に、従来の電流制御装置は、端子
のリード線間においである最低電圧を必要とするか、ま
たは、回路パラメータのわずかな変動、例えば、期待電
源電圧あるいは期待コンポーネント特性からの偏差に対
して望ましくない反応を示した。 ［０００３］ 電流制御装置の用途の１つは、電子製品用の一般的な表
示素子である、発光ダイオードの駆動である。ＬＥＤの
明るさは、ＬＥＤを通る電流量の関数である。従って、
ＬＥＤの明るさを制御するには、ＬＥＤを通る電流の大
きさを制御すれば十分である。−貫したＬＥＤの明るさ
を得るには、ＬＥＤを通る電流の大きさが一貫してぃな
けれけばならない。 ［０００４］ 直列に接続されたいくつかのＬＥＤ表示装置は、直列に
組合わせられた該装置を通る電流量を制御することによ
って、所望のレベルの明るさになる。ただし、ダイオー
ドであるＬＥＤの両端間における電圧降下には、それが
通す電流とはほぼ無関係である。従って、直列に組み合
わせたＬＥＤにおける電位の大部分は、ＬＥＤ表示装置
の両端間における電圧降下によって奪われる可能性があ
る。結果として、電流制御装置の両端間により低い電圧
電位が残留することになり、この残留電位が不十分であ
れば、その動作が損われることになる。 ［０００５］ 例えば、このことは比較的小さい供給電圧を用いて、直
列に組み合わせられたＬＥＤ表示装置を駆動する場合、
とりわけ、重大である。ＬＥＤと直列に配置された従来
の電流ミラーは、ＬＥＤの電圧降下、すなわち、順電圧
とほとんど無関係な電流制御を可能にする。しかし、例
えば、ｎチャネルのＭＯＳ−Ｇデバイスといった単純な
電流ミラーは、適正な動作を行なうため、そのドレイン
端子とソース端子間に少なくとも２ボルトを必要とする
。供給電圧が５ボルトで、それぞれ、順方向バイアス電
圧が２ボルトの直列に結合された１対のＬＥＤ表示装置
の場合、電流ミラーには、電流制御用に１ボルトしか残
っておらず、該装置が、所望の動作を行なうことは不可
能である。従って、電流制御装置は、その端子リード線
間におけるわずかな電位で動作するのが望ましい。 ［０００６］ 第２の電流制御アプローチでは、線形モードの出力トラ
ンジスタと、該トランジスタを流れる電流を設定する抵
抗回路とが用いられる。このアプローチは、トランジス
タの電位に対する感度は劣るが、供給電圧、ＬＥＤ順電
圧、及び、得られる絶対抵抗値の変動には極めて敏感で
ある。これらの回路パラメータにおける変動がわずかで
あっても、ＬＥＤの明るさは大幅に変動する。 ［０００７］ 応用例の中には、隣接するＬＥＤデバイスのアレイを必
要とするものもある。該アレイの各ＬＥＤは、作動する
と、はぼ同じ明るさになることが望ましい。例えばＬＥ
Ｄアレイが、７つのセグメントからなるデバイスプレイ
の一部である場合、該デイスプレィの各セグメントは、
明るさの整合がとれているように見えるのが望ましい。 また、レーザ・プリンタには、数百のＬＥＤ光源からな
るアレイを利用しているものもあり、得られるプリント
出力の質は、ＬＥＤの明るさの整合性によって決まる。 ＬＥＤの明るさを整合させるには、はぼ整合のとれた大
きさの電流が各ＬＥＤを通る必要がある。 ［０００８］
従って、本発明の目的は、電流制御装置の端子リード線
間における小電圧電位で、精密な電流制御が行なえるよ
うにすることにある。 ［０００９］ 本発明のもう１つの目的は、抵抗比の関数として電流制
御が行なえるようにすることにある。こうした抵抗比が
精確に得られる集積回路である、本発明による電流制御
装置は、はぼ大きさの整合がとれた、いくつかの独立し
た電流経路を形成することができる。 ［００１０］ 本発明のもう１つの目的は、ＬＥＤ順電圧とほぼ無関係
であるが、電流制御装置のリード線間におけるごくわず
かな電位で動作するＬＥＤ光源の電流装置を可能にする
ことにある。 ［００１１］
間における小電圧電位で、精密な電流制御が行なえるよ
うにすることにある。 ［０００９］ 本発明のもう１つの目的は、抵抗比の関数として電流制
御が行なえるようにすることにある。こうした抵抗比が
精確に得られる集積回路である、本発明による電流制御
装置は、はぼ大きさの整合がとれた、いくつかの独立し
た電流経路を形成することができる。 ［００１０］ 本発明のもう１つの目的は、ＬＥＤ順電圧とほぼ無関係
であるが、電流制御装置のリード線間におけるごくわず
かな電位で動作するＬＥＤ光源の電流装置を可能にする
ことにある。 ［００１１］
本発明の主たる実施例の場合、前述の目的は、直列に組
み合わせられた電圧制御式可変抵抗器及び電流感知抵抗
器を含む電流経路を形成する電流制御装置によって達成
される。電流感知抵抗器及び電圧制御式可変抵抗器は、
それに流れる電流が制御を受けることになる回路コンポ
ーネントと直列に組み合わせられている。この直列組合
せによって、第１の電圧と第２の電圧、例えば、供給電
圧と基準電圧が結合される。電流制御装置には、さらに
、その出力が電圧制御式可変抵抗器のゲートに加えられ
、その入力のうち第１の入力が電流感知抵抗器と電圧制
御式抵抗器の相互接続部に結合されている演算増幅器が
含まれている・演算増幅器の第２の入力は、はぼ一定の
電圧信号に結合されている。 ［００１２］ 電流感知抵抗器の抵抗は、所望の大きさの電流が通ると
、その端子間に目標電圧が生じるように選択されている
。演算増幅器の第２の入力に印加される一定電圧信号は
、はぼこの目標電圧に維持される。演算増幅器は、可変
抵抗器の抵抗を変化させて、電流感知抵抗器の目標電圧
を維持し、それによって、所望の電流が流れるようにす
る働きをしている。 ［００１３］
み合わせられた電圧制御式可変抵抗器及び電流感知抵抗
器を含む電流経路を形成する電流制御装置によって達成
される。電流感知抵抗器及び電圧制御式可変抵抗器は、
それに流れる電流が制御を受けることになる回路コンポ
ーネントと直列に組み合わせられている。この直列組合
せによって、第１の電圧と第２の電圧、例えば、供給電
圧と基準電圧が結合される。電流制御装置には、さらに
、その出力が電圧制御式可変抵抗器のゲートに加えられ
、その入力のうち第１の入力が電流感知抵抗器と電圧制
御式抵抗器の相互接続部に結合されている演算増幅器が
含まれている・演算増幅器の第２の入力は、はぼ一定の
電圧信号に結合されている。 ［００１２］ 電流感知抵抗器の抵抗は、所望の大きさの電流が通ると
、その端子間に目標電圧が生じるように選択されている
。演算増幅器の第２の入力に印加される一定電圧信号は
、はぼこの目標電圧に維持される。演算増幅器は、可変
抵抗器の抵抗を変化させて、電流感知抵抗器の目標電圧
を維持し、それによって、所望の電流が流れるようにす
る働きをしている。 ［００１３］
図１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の離散的電流制御に
用いられる、本発明による電流制御装置１０の概略図で
ある。制御装置１０には、ＬＥＤ表示素子１４を通る電
流を所定の大きさにするため、集積回路１２と外部抵抗
器２６が含まれている。ＬＥＤ表示素子１４を通る電流
の大きさによって、該素子１４の明るさが決まる。従っ
て、制御装置１０は、電流を制御することによって、表
示素子１４の明るさを制御する。 ［００１４］ 集積回路１２には、演算増幅器２０、ポリ・シリコン電
流設定抵抗器２８、ポリ・シリコン電流感知抵抗器４８
、及び、ｎチャネルＭＯ３）ランジスタ３４が含まれて
いる。演算増幅器２０には、非反転入力端子２２及び反
転入力端子２４が含まれている。抵抗器２６及び２８は
、直列に結合し、抵抗器２６が供給電圧Ｖ に接続さ
れ、抵抗器ｕｐ ２８が接地電圧すなわち基準電圧ｖｒｅｆに接続されて
、ｖｓｕｐ ” ｖｒｅｆ間における分圧器２９を形成
している。抵抗器２６と２８の相互接続点は、演算増幅
器２ｏの非反転入力端子２２に接続している。従って、
増幅器２０の非反転入力は、電圧Ｖｒｅｆ対電圧ｖ８ｕ
ｐの電位比として導き出されるほぼ一定の電圧信号を受
信する。 ［００１５］ 演算増幅器２０の出力端子３０は、電圧制御式可変抵抗
器として働く、トランジスタ３４のゲート３２を駆動す
る。表示素子１４は、直列に接続されたＬＥＤ４０及び
ＬＥＤ４２から成り、ＬＥＤ４０の陰極とＬＥＤ４２の
陽極が結合している。ＬＥＤ４０の陽極は、供給’を圧
Ｖ に接続し、ＬＥＤ４２の陰極は、トランジスタ
３４のドレイン端子４６に接続ｕｐ している。抵抗器４８は、トランジスタ３４のソース端
子５ｏを電圧ｖｒｅｆに結合している。また、トランジ
スタ３４のソース端子５０は、フィード・バック・とじ
て、演算増幅器２０の反転入力端子に接続している。 ［００１６］ 供給電圧Ｖ と基準電圧ｖｒｅｆの間の電流経路６０
は、直列に組み合わせられｕｐ 順バイアス・ダイオード４０及び４２、トランジスタ３
４の端子４６及び５０、及び、抵抗器４８に沿って存在
する。電流経路６０の抵抗は、抵抗器４８の抵抗とトラ
ンジスタ３４のドレイン・ソース間抵抗を加えたものの
関数である。トランジスタ３４は、電圧制御式可変抵抗
器として働くので、その抵抗は、増幅器２０の出力端子
３０に生じる電圧によって決まる。経路６０の抵抗、と
りわけ、トランジスタ３４の抵抗は、従って、増幅器２
０の出力に応じて変動する。 ［００１７］ 演算増幅器２０の利得が高いので、入力端子２２及び２
４の電圧はほぼ同等に保たれる。このため、抵抗器２８
の電流は、比例して抵抗器４８に鏡映され、各抵抗器は
、電圧ｖｒｅｆに対しほぼ同じ電位を結合する。従って
、抵抗器２８及び４８におけるそれぞれの電流間におけ
る比は、抵抗器２８及び４８の相対抵抗の関数である。 抵抗器２８及び４８における相対電流は、明らかに、抵
抗器２８及び４８の絶対値とは無関係である。従って、
抵抗器２８及び４８は、所定の抵抗比を設定するタスク
の方が、特定の絶対抵抗値を設定するタスクに比べてよ
り正確に行なえる、集積回路１２の形で実現するのが有
利である。 ［００１８］ 抵抗器２８の値に対して外部抵抗器２６の値を大きくす
ることによって、抵抗器２８を通る電流、従って、経路
６０に沿った電流は、基本的に、外部コンポーネントの
値によって決まる。集積回路１２の一部としてし比較的
小さい抵抗器２８を組み付け、外部抵抗器としてより大
きい抵抗器２６を用いることによって、分圧器２９の実
現に必要な材料資源、すなわち、チップ製作資源が少な
くなる。 ［００１９］ 抵抗器４８の値は、抵抗器４８の両端間に所定の電位Ｖ
が存在する場合、所望のＬＥＤの明るさに相応して、所
望のＬＥＤ電流■ｌｅｄが、経路６０に沿って流れるの
を可能ならしめるように選択されている。抵抗器２６及
び２８の値は、供給電圧Ｖ のｕｐ 想定値を基準にして、増幅器２０の入力端子２２に同じ
電位Ｖが生じるように選択されている。 ［００２０１ トランジスタ３４は、完全にオンになると、所定の電位
Ｖ／所望の電流工、８．に等しい最小オン抵抗を生じる
。従って、トランジスタ３４が完全にオンになり、集積
回路１２の両端間、すなわち、直列に組み合わせられた
トランジスタ３４と抵抗器４８間における実際の電圧Ｖ
が、所定の電圧Ｖ及びＶの合計に等しい場合、所望の電
流工ｌｅｄがダイオード４０及び４２に流れることにな
る。さらに詳しく後述するように、■及びＶが、それぞ
れ、約０．２ボルトの場合、集積回路１２は、トランジ
スタ３４のドレイン端子４６における０、４ボケルトは
どの低電圧で動作する。 ［００２１］ 一般に、トランジスタ３４のドレイン端子４６における
実際の電圧Ｖは、供給電圧Ｖ からダイオード４０及
び４２間におけるほぼ一定の電圧降下を引いた値の関数
ｕｐ である。従って、電圧Ｖは、供給電圧Ｖ の実際の値
、及び、ＬＥＤ４０及びＬＥＤ４ｕｐ ２の実際の順電圧降下による変動を被ることになる。本
発明によれば、トランジスタ３４の抵抗を補償して、経
路６０に流れる電流が所望の電流工ｌｅｄとほぼ等しく
なるように調整が施される。さらに詳述すると、トラン
シタ３４のドレイン端子４６において電圧Ｖが変化する
と、増幅器２０を介したフィード・バックによって、ト
ランジスタ３４の抵抗に変化が生じ、トランジスタ３４
の電圧降下が増減する。実際の電圧が増すと、ソース端
子５０の電圧も上昇し、増幅器２０の反転入力端子２４
は、わずかに上昇した入力電圧を受けることになる。結
果として、出力端子３０の電位が、増幅器２０の高利得
に従って降下する。これによって、トランジスタ３４の
抵抗が増し、トランジスタ３４における電圧Ｖの割合が
増大する。同様に、電圧Ｖが低下すると、出力端子３０
の電圧が上昇し、トランジスタ３４における電圧Ｖの割
合が減少することになる。 ［００２２］ こうして、増幅器２０は、その入力端子２２及び２４に
おける電圧が電圧Ｖとほぼ等しくなるように保つ。従っ
て、抵抗器４８の両端間における電圧は、はぼ所望の電
圧Ｖのままである。抵抗器４８の両端間にががる電圧Ｖ
により、経路６ｏに沿った電［００２３］ 本発明の効用は、供給電圧Ｖ が例えば５ボルトと小
さく、直列に組み合わｕｐ せられたＬＥＤ４０及びＬＥＤ４２間において生じる電
圧降下が例えば約４ボルトと大幅な装置の場合には明ら
かである。所望の電流■ｌｅｄが約０．０１１アンペア
の場合、抵抗器４８が約２０オームとなり、約０．２ボ
ルトの電圧が生じる可能性がある。トランジスタ３４は
、完全にオンになると、約２０オームの抵抗を生じ、電
圧Ｖを約０．２ボルトにするように設計されている。従
って、抵抗器２６を約１０キロ・オーム、及び、抵抗器
２８を約４６０オームとし、演算増幅器２０の入力端子
２２に約０．２ボルトが生じるようにするのが望ましい
。実際の実施例の場合、供給電圧ｖ８ｕｐ及びＬＥＤ４
０とＬＥＤ４２間の電圧降下は、期待値から変動する可
能性がある。こうした変動にもかかわらず、上記コンポ
ーネントの値で実現される電流制御装置１０は、経路６
０に沿ったＬＥＤ電流がほぼ０．０１アンペアに等しく
なるようにして、補償を行なう。 ［００２４］ 例えば、実際の供給電圧Ｖ が４．８ボルトで、ダイ
オード４０及び４２間の組合ｕｐ せ電圧降下が４．４ボルトになるものと考える。ドレイ
ン端子４６における電位Ｖは、従って、０．４ボルトに
なる。トランジスタ３４のオン抵抗が、トランジスタ３
４のドレイン・ソース間電圧を約０．２ボルトに保つの
に十分はど小さくなり、その結果、抵抗器４８の両端間
における残留電圧が０．２ボルトになるまで、演算増幅
器２０は、その出力端子３０における電圧を供給電圧Ｖ
この場合は４．８ボルトに近づｕｐ ける。従って、所望の電流■１ｅｄが、ＬＥＤ４０及び
ＬＥＤ４２を通ることになる。 ［００２５］ 一方、供給電圧Ｖ が実際には５．２５ボルトで、タ
イオード４０及び４２間におけｕｐ る組合せ電圧降下が３．６ボルトの場合、トランジスタ
３４のドレイン端子４６における電位ｖ３は、１．６５
ボルトになる。演算増幅器２０の端子２４によって抵抗
器４８の両端間における電位が０．２ボルトに近づくに
つれて、トランジスタ３４によって、残りの１．４５ボ
ルトが除去されなければならない。増幅器２０の出力端
子３０における電圧は、残留電位を除去するため、トラ
ンジスタ３４の抵抗に調整を加えるのに必要な方向に変
動する。この回路は、抵抗器４８の両端間における電位
が非反転入力端子２２における電位に等しくなる安定化
に向かおうとする。従って、トランジスタ３４は、抵抗
器４８の両側間に所望の電圧Ｖの電位が残るようにする
のに必要な電位を備えるようにするため、抵抗に変化を
生じることになる。 ［００２６］ 集積回路１２の両端間に最低電圧Ｖが残留している場合
、すなわち、トランジスタ３４のドレイン端子４６に十
分な電圧が残留している場合、制御装置１０は、ＬＥＤ
４０及びＬＥＤ４２間における電圧降下とはほとんど無
関係に適正な動作を行なう。図１の実施例の場合、所望
の電流制御を行なうのに、約０．４ボルト程度の低電圧
Ｖで十分である。温度及びプロセスの変動によるトラン
ジスタ特性の変動も、大幅に除去される。 ［００２７］ 残りのエラー源には、抵抗器２８及び４８間における不
整合、電源の変動、抵抗器２８の絶対値、演算増幅器２
０のオフセット電圧、及び外部抵抗器２６の公差がある
。 ただし、抵抗器２８及び４８間における不整合は、プロ
セスによる一般的な３０％の絶対値変動を大幅に下まわ
り、計算結果では、ＬＥＤの明るさは約５％しか変動し
ない。抵抗器２８の絶対値は、その抵抗が抵抗器２６の
抵抗に比べてかなり小さい場合無視できるほどの影響し
かないはずである。従って、外部抵抗器２６は、エラー
を最小限にとどめるため、その指定値に対する変動を１
％にしてはどうかと思われる。演算増幅器２０のオフセ
ット電圧によって、入力端子２２およびぼ２４の電圧に
差が生じる。増幅器２０は、系統誤差のないように設計
すべきであるカミ約０．００５ボルトはどのランダム・
オフセットは見込むことができる。上述のエラー源によ
る総合的な電流の変動は、計算上、約±２０％になる。 こうした電流の大きさの変動は、制御装置１０が動作す
る、供給電圧Ｖ とＬＥＤ順電圧における変動どいつ
ｕｐ た、広範囲にわたる変数を考慮すれば、わずかであると
考えられる。 ［００２８］ 図２には、いくつかの同様の電流制御装置８０力飄それ
ぞれ、はぼ等しい、すなわち、整合のとれた電流出力■
。を送り出す、本発明による第２の電流制御構成が示さ
れている。図２の場合、各制御装置８０には、演算増幅
器２０′トランジスタ３４′ および電流感知抵抗器
４８′が含まれている。制御装置１ｏと同様、電流感知
抵抗器４８′の一方の端子が、トランジスタ３４′のソ
ース端子５０′に接続し、フィ−ド・バックとして、増
幅器２０′の反転入力端子２４′に接続している。抵抗
器４８′の残りの端子は、基準電圧■ｒｅｆに接続して
いる。トランジスタ３４′のドレイン端子４６′と基準
電圧ｖｒｅｆ間における電流経路６０′によって、各電
流出力■ｏが生じる。抵抗器２６及び２８の相互接続に
よって、増幅器２０′の各非反転入力端子２２′に対す
る電圧入力が生じる。前述のように、抵抗器２８の両端
間における電圧によって、各抵抗器４８′の両側間に同
様の電圧が生じ、その結果、抵抗器２８を通る電流の大
きさは、各抵抗器４８′によって比例して鏡映される。 やはり、この電流の比例鏡映は、抵抗器２８及び４８′
の絶対値によって決まるのではなく、抵抗器２８と抵抗
器４８′との抵抗比によって決まる。抵抗器２８及び４
８′は、単一集積回路、または、はぼ同じ構成による複
数の集積回路の形で実現することができるので、精確な
抵抗比が可能になる。従って、精密な電流制御が可能に
なる。すなわち、電流出力Ｉｏ間におけるごく精密な整
合が行なえることになる。 ［００２９］ 電流出力におけるエラーすなわち不整合は、装置８０に
おける電流Ｉｏの変動（ｄＩ。）／所望の電流出力（Ｉ
ｏ）の電位範囲として計算される。すなわち、
用いられる、本発明による電流制御装置１０の概略図で
ある。制御装置１０には、ＬＥＤ表示素子１４を通る電
流を所定の大きさにするため、集積回路１２と外部抵抗
器２６が含まれている。ＬＥＤ表示素子１４を通る電流
の大きさによって、該素子１４の明るさが決まる。従っ
て、制御装置１０は、電流を制御することによって、表
示素子１４の明るさを制御する。 ［００１４］ 集積回路１２には、演算増幅器２０、ポリ・シリコン電
流設定抵抗器２８、ポリ・シリコン電流感知抵抗器４８
、及び、ｎチャネルＭＯ３）ランジスタ３４が含まれて
いる。演算増幅器２０には、非反転入力端子２２及び反
転入力端子２４が含まれている。抵抗器２６及び２８は
、直列に結合し、抵抗器２６が供給電圧Ｖ に接続さ
れ、抵抗器ｕｐ ２８が接地電圧すなわち基準電圧ｖｒｅｆに接続されて
、ｖｓｕｐ ” ｖｒｅｆ間における分圧器２９を形成
している。抵抗器２６と２８の相互接続点は、演算増幅
器２ｏの非反転入力端子２２に接続している。従って、
増幅器２０の非反転入力は、電圧Ｖｒｅｆ対電圧ｖ８ｕ
ｐの電位比として導き出されるほぼ一定の電圧信号を受
信する。 ［００１５］ 演算増幅器２０の出力端子３０は、電圧制御式可変抵抗
器として働く、トランジスタ３４のゲート３２を駆動す
る。表示素子１４は、直列に接続されたＬＥＤ４０及び
ＬＥＤ４２から成り、ＬＥＤ４０の陰極とＬＥＤ４２の
陽極が結合している。ＬＥＤ４０の陽極は、供給’を圧
Ｖ に接続し、ＬＥＤ４２の陰極は、トランジスタ
３４のドレイン端子４６に接続ｕｐ している。抵抗器４８は、トランジスタ３４のソース端
子５ｏを電圧ｖｒｅｆに結合している。また、トランジ
スタ３４のソース端子５０は、フィード・バック・とじ
て、演算増幅器２０の反転入力端子に接続している。 ［００１６］ 供給電圧Ｖ と基準電圧ｖｒｅｆの間の電流経路６０
は、直列に組み合わせられｕｐ 順バイアス・ダイオード４０及び４２、トランジスタ３
４の端子４６及び５０、及び、抵抗器４８に沿って存在
する。電流経路６０の抵抗は、抵抗器４８の抵抗とトラ
ンジスタ３４のドレイン・ソース間抵抗を加えたものの
関数である。トランジスタ３４は、電圧制御式可変抵抗
器として働くので、その抵抗は、増幅器２０の出力端子
３０に生じる電圧によって決まる。経路６０の抵抗、と
りわけ、トランジスタ３４の抵抗は、従って、増幅器２
０の出力に応じて変動する。 ［００１７］ 演算増幅器２０の利得が高いので、入力端子２２及び２
４の電圧はほぼ同等に保たれる。このため、抵抗器２８
の電流は、比例して抵抗器４８に鏡映され、各抵抗器は
、電圧ｖｒｅｆに対しほぼ同じ電位を結合する。従って
、抵抗器２８及び４８におけるそれぞれの電流間におけ
る比は、抵抗器２８及び４８の相対抵抗の関数である。 抵抗器２８及び４８における相対電流は、明らかに、抵
抗器２８及び４８の絶対値とは無関係である。従って、
抵抗器２８及び４８は、所定の抵抗比を設定するタスク
の方が、特定の絶対抵抗値を設定するタスクに比べてよ
り正確に行なえる、集積回路１２の形で実現するのが有
利である。 ［００１８］ 抵抗器２８の値に対して外部抵抗器２６の値を大きくす
ることによって、抵抗器２８を通る電流、従って、経路
６０に沿った電流は、基本的に、外部コンポーネントの
値によって決まる。集積回路１２の一部としてし比較的
小さい抵抗器２８を組み付け、外部抵抗器としてより大
きい抵抗器２６を用いることによって、分圧器２９の実
現に必要な材料資源、すなわち、チップ製作資源が少な
くなる。 ［００１９］ 抵抗器４８の値は、抵抗器４８の両端間に所定の電位Ｖ
が存在する場合、所望のＬＥＤの明るさに相応して、所
望のＬＥＤ電流■ｌｅｄが、経路６０に沿って流れるの
を可能ならしめるように選択されている。抵抗器２６及
び２８の値は、供給電圧Ｖ のｕｐ 想定値を基準にして、増幅器２０の入力端子２２に同じ
電位Ｖが生じるように選択されている。 ［００２０１ トランジスタ３４は、完全にオンになると、所定の電位
Ｖ／所望の電流工、８．に等しい最小オン抵抗を生じる
。従って、トランジスタ３４が完全にオンになり、集積
回路１２の両端間、すなわち、直列に組み合わせられた
トランジスタ３４と抵抗器４８間における実際の電圧Ｖ
が、所定の電圧Ｖ及びＶの合計に等しい場合、所望の電
流工ｌｅｄがダイオード４０及び４２に流れることにな
る。さらに詳しく後述するように、■及びＶが、それぞ
れ、約０．２ボルトの場合、集積回路１２は、トランジ
スタ３４のドレイン端子４６における０、４ボケルトは
どの低電圧で動作する。 ［００２１］ 一般に、トランジスタ３４のドレイン端子４６における
実際の電圧Ｖは、供給電圧Ｖ からダイオード４０及
び４２間におけるほぼ一定の電圧降下を引いた値の関数
ｕｐ である。従って、電圧Ｖは、供給電圧Ｖ の実際の値
、及び、ＬＥＤ４０及びＬＥＤ４ｕｐ ２の実際の順電圧降下による変動を被ることになる。本
発明によれば、トランジスタ３４の抵抗を補償して、経
路６０に流れる電流が所望の電流工ｌｅｄとほぼ等しく
なるように調整が施される。さらに詳述すると、トラン
シタ３４のドレイン端子４６において電圧Ｖが変化する
と、増幅器２０を介したフィード・バックによって、ト
ランジスタ３４の抵抗に変化が生じ、トランジスタ３４
の電圧降下が増減する。実際の電圧が増すと、ソース端
子５０の電圧も上昇し、増幅器２０の反転入力端子２４
は、わずかに上昇した入力電圧を受けることになる。結
果として、出力端子３０の電位が、増幅器２０の高利得
に従って降下する。これによって、トランジスタ３４の
抵抗が増し、トランジスタ３４における電圧Ｖの割合が
増大する。同様に、電圧Ｖが低下すると、出力端子３０
の電圧が上昇し、トランジスタ３４における電圧Ｖの割
合が減少することになる。 ［００２２］ こうして、増幅器２０は、その入力端子２２及び２４に
おける電圧が電圧Ｖとほぼ等しくなるように保つ。従っ
て、抵抗器４８の両端間における電圧は、はぼ所望の電
圧Ｖのままである。抵抗器４８の両端間にががる電圧Ｖ
により、経路６ｏに沿った電［００２３］ 本発明の効用は、供給電圧Ｖ が例えば５ボルトと小
さく、直列に組み合わｕｐ せられたＬＥＤ４０及びＬＥＤ４２間において生じる電
圧降下が例えば約４ボルトと大幅な装置の場合には明ら
かである。所望の電流■ｌｅｄが約０．０１１アンペア
の場合、抵抗器４８が約２０オームとなり、約０．２ボ
ルトの電圧が生じる可能性がある。トランジスタ３４は
、完全にオンになると、約２０オームの抵抗を生じ、電
圧Ｖを約０．２ボルトにするように設計されている。従
って、抵抗器２６を約１０キロ・オーム、及び、抵抗器
２８を約４６０オームとし、演算増幅器２０の入力端子
２２に約０．２ボルトが生じるようにするのが望ましい
。実際の実施例の場合、供給電圧ｖ８ｕｐ及びＬＥＤ４
０とＬＥＤ４２間の電圧降下は、期待値から変動する可
能性がある。こうした変動にもかかわらず、上記コンポ
ーネントの値で実現される電流制御装置１０は、経路６
０に沿ったＬＥＤ電流がほぼ０．０１アンペアに等しく
なるようにして、補償を行なう。 ［００２４］ 例えば、実際の供給電圧Ｖ が４．８ボルトで、ダイ
オード４０及び４２間の組合ｕｐ せ電圧降下が４．４ボルトになるものと考える。ドレイ
ン端子４６における電位Ｖは、従って、０．４ボルトに
なる。トランジスタ３４のオン抵抗が、トランジスタ３
４のドレイン・ソース間電圧を約０．２ボルトに保つの
に十分はど小さくなり、その結果、抵抗器４８の両端間
における残留電圧が０．２ボルトになるまで、演算増幅
器２０は、その出力端子３０における電圧を供給電圧Ｖ
この場合は４．８ボルトに近づｕｐ ける。従って、所望の電流■１ｅｄが、ＬＥＤ４０及び
ＬＥＤ４２を通ることになる。 ［００２５］ 一方、供給電圧Ｖ が実際には５．２５ボルトで、タ
イオード４０及び４２間におけｕｐ る組合せ電圧降下が３．６ボルトの場合、トランジスタ
３４のドレイン端子４６における電位ｖ３は、１．６５
ボルトになる。演算増幅器２０の端子２４によって抵抗
器４８の両端間における電位が０．２ボルトに近づくに
つれて、トランジスタ３４によって、残りの１．４５ボ
ルトが除去されなければならない。増幅器２０の出力端
子３０における電圧は、残留電位を除去するため、トラ
ンジスタ３４の抵抗に調整を加えるのに必要な方向に変
動する。この回路は、抵抗器４８の両端間における電位
が非反転入力端子２２における電位に等しくなる安定化
に向かおうとする。従って、トランジスタ３４は、抵抗
器４８の両側間に所望の電圧Ｖの電位が残るようにする
のに必要な電位を備えるようにするため、抵抗に変化を
生じることになる。 ［００２６］ 集積回路１２の両端間に最低電圧Ｖが残留している場合
、すなわち、トランジスタ３４のドレイン端子４６に十
分な電圧が残留している場合、制御装置１０は、ＬＥＤ
４０及びＬＥＤ４２間における電圧降下とはほとんど無
関係に適正な動作を行なう。図１の実施例の場合、所望
の電流制御を行なうのに、約０．４ボルト程度の低電圧
Ｖで十分である。温度及びプロセスの変動によるトラン
ジスタ特性の変動も、大幅に除去される。 ［００２７］ 残りのエラー源には、抵抗器２８及び４８間における不
整合、電源の変動、抵抗器２８の絶対値、演算増幅器２
０のオフセット電圧、及び外部抵抗器２６の公差がある
。 ただし、抵抗器２８及び４８間における不整合は、プロ
セスによる一般的な３０％の絶対値変動を大幅に下まわ
り、計算結果では、ＬＥＤの明るさは約５％しか変動し
ない。抵抗器２８の絶対値は、その抵抗が抵抗器２６の
抵抗に比べてかなり小さい場合無視できるほどの影響し
かないはずである。従って、外部抵抗器２６は、エラー
を最小限にとどめるため、その指定値に対する変動を１
％にしてはどうかと思われる。演算増幅器２０のオフセ
ット電圧によって、入力端子２２およびぼ２４の電圧に
差が生じる。増幅器２０は、系統誤差のないように設計
すべきであるカミ約０．００５ボルトはどのランダム・
オフセットは見込むことができる。上述のエラー源によ
る総合的な電流の変動は、計算上、約±２０％になる。 こうした電流の大きさの変動は、制御装置１０が動作す
る、供給電圧Ｖ とＬＥＤ順電圧における変動どいつ
ｕｐ た、広範囲にわたる変数を考慮すれば、わずかであると
考えられる。 ［００２８］ 図２には、いくつかの同様の電流制御装置８０力飄それ
ぞれ、はぼ等しい、すなわち、整合のとれた電流出力■
。を送り出す、本発明による第２の電流制御構成が示さ
れている。図２の場合、各制御装置８０には、演算増幅
器２０′トランジスタ３４′ および電流感知抵抗器
４８′が含まれている。制御装置１ｏと同様、電流感知
抵抗器４８′の一方の端子が、トランジスタ３４′のソ
ース端子５０′に接続し、フィ−ド・バックとして、増
幅器２０′の反転入力端子２４′に接続している。抵抗
器４８′の残りの端子は、基準電圧■ｒｅｆに接続して
いる。トランジスタ３４′のドレイン端子４６′と基準
電圧ｖｒｅｆ間における電流経路６０′によって、各電
流出力■ｏが生じる。抵抗器２６及び２８の相互接続に
よって、増幅器２０′の各非反転入力端子２２′に対す
る電圧入力が生じる。前述のように、抵抗器２８の両端
間における電圧によって、各抵抗器４８′の両側間に同
様の電圧が生じ、その結果、抵抗器２８を通る電流の大
きさは、各抵抗器４８′によって比例して鏡映される。 やはり、この電流の比例鏡映は、抵抗器２８及び４８′
の絶対値によって決まるのではなく、抵抗器２８と抵抗
器４８′との抵抗比によって決まる。抵抗器２８及び４
８′は、単一集積回路、または、はぼ同じ構成による複
数の集積回路の形で実現することができるので、精確な
抵抗比が可能になる。従って、精密な電流制御が可能に
なる。すなわち、電流出力Ｉｏ間におけるごく精密な整
合が行なえることになる。 ［００２９］ 電流出力におけるエラーすなわち不整合は、装置８０に
おける電流Ｉｏの変動（ｄＩ。）／所望の電流出力（Ｉ
ｏ）の電位範囲として計算される。すなわち、
【数１】
であり、ここで、ｄＬは抵抗器４８に関して可能性のあ
るポリ・シリコン抵抗器の輻の差であり、ｄＶ は、
抵抗器２８の両端間において可能性のある電圧の差であ
り、ｄＶ、は、演算増幅器のオフセット電圧において可
能性のある差である。一般に、等しくＶ は、約１ボル
トに等しい。電流出力Ｉｏに見込まれる不整合は、計算
上、約１．５％にしがならない。 ［００３０］ 子すなわちセグメント間において整合のとれた明るさが
得られるようにする電流制御装置１００が示されている
。表示素子の両端間における電圧は、どの表示素子が現
在活動状態にあるかによって、しばしば変動するので、
７つのセグメントからなるデイスプレィにおけるＬＥＤ
の電流を整合させるのは、困難である可能性がある。し
かし、本発明による電流制御装置は、電圧が変動する可
能性があるにもかかわらず、はぼ一定したＬＥＤ電流を
維持する。 ［００３１］ ７つのセグメントからなるデイスプレィ１０１には、発
光ダイオード１０２〜１０８が含まれている。こうした
７つのセグメントからなるデイスプレィに関する従来の
多重仕業によれば、発光ダイオード１０２〜１０８のそ
れぞれが、所定のデジット・スイッチによって基準電圧
ｖｒｅｆに結合する。例えば、デジット・スイッチ１１
０は、ダイオード１０２．１０３．１０４、及び１０８
を電圧■、。、に結合する。デジット・スイッチ１１０
が使用可能になると、ダイオード１０２．１０３．１０
４及び１０８が明るくなって、特定のデジットまたはあ
るデジットの一部を形成する。従って、各デジット・ス
イッチを選択的に使用可能にすることによって、７つの
セグメントからなるデイスプレィに各種デジットが表示
される。 例示目的のため、単一のデジット・スイッチと、ダイオ
ード１０２．１０３．１０４及び１０８シか示されてい
ない。ただし、必要な組合せによるダイオードの発光を
可能にするには、デジット・スイッチ１１０と同様のデ
ジット・スイッチを追加する必要があるのは明らかであ
る。 ［００３２］ ７つのセグメントからなるデイスプレィ１０１における
ダイオード１０２〜１０８のそれぞれは、独立した電流
制御装置と直列に組み合わせて配置されている。図３ニ
ハ、ＬＥＤ１０２を駆動するための電流制御装置１１２
が示されている。ただしくダイオード１０３から１０８
のそれぞれには、電流制御装置１１２と同様の追加装置
が必要になるのは明らかである。電流装置１１２には、
演算増幅器１１４、電流感知抵抗器１１６、及びＰチャ
ンネル〜ｉｔｓ ）ランジスタ１１８が含まれている。 増幅器１１４の出力端子は、トランジスタ１１８のゲー
ト端子１２８を駆動する。抵抗器１１６は、供給と端子
１２０の相互接点は、フィード・バックとして、演算増
幅器１１４の反転入力端子１２２に接続されている。ト
ランジスタ１１８の端子１２４は、ダイオード１０２及
びデジット・スイッチ１１０を介して、基準電圧ｖｒｅ
ｆと直列に接続している。 ［００３３］ 電流制御装置１１２は前述の電流制御装置１０及び８０
とほぼ同じやり方で動作する。すなわち、さらに詳しく
後述するように、演算増幅器１１４の非反転入力１２６
に対して、はぼ一定の電圧信号が加えられる。このほぼ
一定の電圧信号は、所望の大きさの電流が抵抗器１１６
に流れると、抵抗器１１６と端子１２０の相互接続部に
生じることになる電圧に対応する。抵抗器１１６とトラ
ンジスタ１１８の相互接続部に生じる電圧は変動するの
で、演算増幅器１１４がトランジスタ１１８のゲート１
２８を駆動して、トランジスタ１１８の抵抗を変動させ
、それによってダイオード１０２に流れる電流を所望の
大きさに調整する。 ［００３４］ トランジスタ１１８はＰチャンネル・デバイスであるた
め、レベル・シフト回路１３０を利用して、はぼ一定の
電圧信号が演算増幅器１１４の非反転入力端子１２６に
加えられる。このレベル・シフト回路１３０ば、前述の
電流制御装置とほぼ同様のやり方で動作する。 ［００３５］ レベル・シフト回路１３０には、非反転入力端子１３４
が分圧器１３６の出力に結合された演算増幅器１３２が
含まれている。分圧器１３６には、供給電圧■ 及び
基ｕｐ 準電圧ｖｒｅｆを接続する直列に組み合わせた抵抗器１
３８及び抵抗器１４０が含まれている。 ［００３６］ 演算増幅器１３２の出力端子１４２が、ｎチャンネルＭ
Ｏ３）ランジスタ１４６のゲート１４４を駆動する。ト
ランジスタ１４６のソース端子１４８が、抵抗器１５０
を介して電圧Ｖ に結合し、トランジスタ１４６のド
レイン端子１５２が、抵抗器１５４を介ｅｆ して供給電圧Ｖ に結合する。こうして、トランジス
タ１４６のドレイン端子１５ｕｐ ２に、供給電圧ｖｓｕｐに向がってシフト・アップされ
たほぼ一定の電圧信号が生じることになる。トランジス
タ１４６のドレイン端子１５２は、演算増幅器１１４の
非反転入力端子１２６に接続する。 ［００３７］ 前述のように、コンポーネントの値を適正に選択するこ
とによって、トランジスタ１４６のドレイン端子１５２
に生じるほぼ一定の電圧信号は、抵抗器１１６の両端間
における目標電圧、すなわち、所望の大きさの電流が抵
抗器１１６を通る時、抵抗器１１６とトランジスタ１１
８の端子との相互接続部に生じる電圧に対応する。デイ
スプレィ１０１の各セグメント毎に、ＬＥＤ表示セグメ
ントが１つだけしか用いられていないので、こうした各
装置１１２の両端間においてより大きい電圧降下の得ら
れるのが普通である。従って、電流感知抵抗器１１６の
両端間における電圧降下は、演算増幅器のオフセット電
圧によるエラーを最小限にとどめるため、約０．４ボル
トになるように選択される。回路１３０によって追加段
のレベル・シフトが行なわれるとしても、電流制御装置
１１０は、ＬＥＤ電流の変動が±２５％程度の低さにな
るように動作する。 ［００３８］ 以上で、精密な電流制御装置に関する説明を終えること
にする。この電流制御装置は、集積回路、とりわけ、Ｍ
Ｏ３回路構成において実施するのに十分適したものであ
る。ＬＥＤデイスプレィの駆動に用いられるので、電流
制御は、ＬＥＤ順電圧とほとんど無関係であり、集積回
路の両端間におけるごくわずかな電圧で行なえる。さら
に、より重要なのは、電流制御に対するこのアプローチ
が、特定の絶対抵抗値を得ることに基づくものではなく
、オン・チップ抵抗の整合に基づくものであるという点
である。 ［００３９］ 本発明の望ましい実施例について例示及び解説を行なっ
たが、当該技術の熟練者には明らかなように、さらに広
範な態様において、本発明を逸脱することなく、多くの
変更及び修正を加えることが可能である。 ［００４０］
るポリ・シリコン抵抗器の輻の差であり、ｄＶ は、
抵抗器２８の両端間において可能性のある電圧の差であ
り、ｄＶ、は、演算増幅器のオフセット電圧において可
能性のある差である。一般に、等しくＶ は、約１ボル
トに等しい。電流出力Ｉｏに見込まれる不整合は、計算
上、約１．５％にしがならない。 ［００３０］ 子すなわちセグメント間において整合のとれた明るさが
得られるようにする電流制御装置１００が示されている
。表示素子の両端間における電圧は、どの表示素子が現
在活動状態にあるかによって、しばしば変動するので、
７つのセグメントからなるデイスプレィにおけるＬＥＤ
の電流を整合させるのは、困難である可能性がある。し
かし、本発明による電流制御装置は、電圧が変動する可
能性があるにもかかわらず、はぼ一定したＬＥＤ電流を
維持する。 ［００３１］ ７つのセグメントからなるデイスプレィ１０１には、発
光ダイオード１０２〜１０８が含まれている。こうした
７つのセグメントからなるデイスプレィに関する従来の
多重仕業によれば、発光ダイオード１０２〜１０８のそ
れぞれが、所定のデジット・スイッチによって基準電圧
ｖｒｅｆに結合する。例えば、デジット・スイッチ１１
０は、ダイオード１０２．１０３．１０４、及び１０８
を電圧■、。、に結合する。デジット・スイッチ１１０
が使用可能になると、ダイオード１０２．１０３．１０
４及び１０８が明るくなって、特定のデジットまたはあ
るデジットの一部を形成する。従って、各デジット・ス
イッチを選択的に使用可能にすることによって、７つの
セグメントからなるデイスプレィに各種デジットが表示
される。 例示目的のため、単一のデジット・スイッチと、ダイオ
ード１０２．１０３．１０４及び１０８シか示されてい
ない。ただし、必要な組合せによるダイオードの発光を
可能にするには、デジット・スイッチ１１０と同様のデ
ジット・スイッチを追加する必要があるのは明らかであ
る。 ［００３２］ ７つのセグメントからなるデイスプレィ１０１における
ダイオード１０２〜１０８のそれぞれは、独立した電流
制御装置と直列に組み合わせて配置されている。図３ニ
ハ、ＬＥＤ１０２を駆動するための電流制御装置１１２
が示されている。ただしくダイオード１０３から１０８
のそれぞれには、電流制御装置１１２と同様の追加装置
が必要になるのは明らかである。電流装置１１２には、
演算増幅器１１４、電流感知抵抗器１１６、及びＰチャ
ンネル〜ｉｔｓ ）ランジスタ１１８が含まれている。 増幅器１１４の出力端子は、トランジスタ１１８のゲー
ト端子１２８を駆動する。抵抗器１１６は、供給と端子
１２０の相互接点は、フィード・バックとして、演算増
幅器１１４の反転入力端子１２２に接続されている。ト
ランジスタ１１８の端子１２４は、ダイオード１０２及
びデジット・スイッチ１１０を介して、基準電圧ｖｒｅ
ｆと直列に接続している。 ［００３３］ 電流制御装置１１２は前述の電流制御装置１０及び８０
とほぼ同じやり方で動作する。すなわち、さらに詳しく
後述するように、演算増幅器１１４の非反転入力１２６
に対して、はぼ一定の電圧信号が加えられる。このほぼ
一定の電圧信号は、所望の大きさの電流が抵抗器１１６
に流れると、抵抗器１１６と端子１２０の相互接続部に
生じることになる電圧に対応する。抵抗器１１６とトラ
ンジスタ１１８の相互接続部に生じる電圧は変動するの
で、演算増幅器１１４がトランジスタ１１８のゲート１
２８を駆動して、トランジスタ１１８の抵抗を変動させ
、それによってダイオード１０２に流れる電流を所望の
大きさに調整する。 ［００３４］ トランジスタ１１８はＰチャンネル・デバイスであるた
め、レベル・シフト回路１３０を利用して、はぼ一定の
電圧信号が演算増幅器１１４の非反転入力端子１２６に
加えられる。このレベル・シフト回路１３０ば、前述の
電流制御装置とほぼ同様のやり方で動作する。 ［００３５］ レベル・シフト回路１３０には、非反転入力端子１３４
が分圧器１３６の出力に結合された演算増幅器１３２が
含まれている。分圧器１３６には、供給電圧■ 及び
基ｕｐ 準電圧ｖｒｅｆを接続する直列に組み合わせた抵抗器１
３８及び抵抗器１４０が含まれている。 ［００３６］ 演算増幅器１３２の出力端子１４２が、ｎチャンネルＭ
Ｏ３）ランジスタ１４６のゲート１４４を駆動する。ト
ランジスタ１４６のソース端子１４８が、抵抗器１５０
を介して電圧Ｖ に結合し、トランジスタ１４６のド
レイン端子１５２が、抵抗器１５４を介ｅｆ して供給電圧Ｖ に結合する。こうして、トランジス
タ１４６のドレイン端子１５ｕｐ ２に、供給電圧ｖｓｕｐに向がってシフト・アップされ
たほぼ一定の電圧信号が生じることになる。トランジス
タ１４６のドレイン端子１５２は、演算増幅器１１４の
非反転入力端子１２６に接続する。 ［００３７］ 前述のように、コンポーネントの値を適正に選択するこ
とによって、トランジスタ１４６のドレイン端子１５２
に生じるほぼ一定の電圧信号は、抵抗器１１６の両端間
における目標電圧、すなわち、所望の大きさの電流が抵
抗器１１６を通る時、抵抗器１１６とトランジスタ１１
８の端子との相互接続部に生じる電圧に対応する。デイ
スプレィ１０１の各セグメント毎に、ＬＥＤ表示セグメ
ントが１つだけしか用いられていないので、こうした各
装置１１２の両端間においてより大きい電圧降下の得ら
れるのが普通である。従って、電流感知抵抗器１１６の
両端間における電圧降下は、演算増幅器のオフセット電
圧によるエラーを最小限にとどめるため、約０．４ボル
トになるように選択される。回路１３０によって追加段
のレベル・シフトが行なわれるとしても、電流制御装置
１１０は、ＬＥＤ電流の変動が±２５％程度の低さにな
るように動作する。 ［００３８］ 以上で、精密な電流制御装置に関する説明を終えること
にする。この電流制御装置は、集積回路、とりわけ、Ｍ
Ｏ３回路構成において実施するのに十分適したものであ
る。ＬＥＤデイスプレィの駆動に用いられるので、電流
制御は、ＬＥＤ順電圧とほとんど無関係であり、集積回
路の両端間におけるごくわずかな電圧で行なえる。さら
に、より重要なのは、電流制御に対するこのアプローチ
が、特定の絶対抵抗値を得ることに基づくものではなく
、オン・チップ抵抗の整合に基づくものであるという点
である。 ［００３９］ 本発明の望ましい実施例について例示及び解説を行なっ
たが、当該技術の熟練者には明らかなように、さらに広
範な態様において、本発明を逸脱することなく、多くの
変更及び修正を加えることが可能である。 ［００４０］
以上説明したように、本発明を用いることにより、低電
圧でも精密電流制御の行なえる電流制御装置が提供され
る。また、本発明による電流制御装置は、はぼ大きさの
整合のとれた、いくつかの独立した電流経路を形成する
ことができる。
圧でも精密電流制御の行なえる電流制御装置が提供され
る。また、本発明による電流制御装置は、はぼ大きさの
整合のとれた、いくつかの独立した電流経路を形成する
ことができる。
【図１】
本発明による一実施例を示す図である。
【図２】
本発明による別の実施例を示す図である。
【図３】
本発明によるさらに別の実施例を示す図である。
２０：演算増幅器 ２８：電流設定抵抗器３４：ト
ランジスタ ４０．４２ ： ＬＥＤ４８：電流感知
抵抗器
ランジスタ ４０．４２ ： ＬＥＤ４８：電流感知
抵抗器
【図１】
図面
【図３】
Claims (1)
- 【請求項１】 被電流制御素子と直列に接続され、制御信号に応答して
抵抗値が変わる可変抵抗手段と、前記可変抵抗手段と直
列に接続された電流感知抵抗手段と、一方の入力が前記
可変抵抗手段と前記電流感知抵抗手段との共通接続点に
接続され、他方の入力には基準電圧が印加されて前記可
変抵抗手段に前記制御信号を送る演算増幅器手段と、 を備えて成る電流制御装置。
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|---|---|---|---|
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