トランジスター電流増幅回路以外で電流を増幅する方法について

質問

微弱電流（２～３ｍA程）を３００ｍAまで増幅出来る回路を作成しようと色々調べていますが殆どトランジスターを使った電流増幅回路ばかりです。
無論広く使われている回路だと思いますが部品数が多いのと色々と回路事態が複雑になってしまいそうなのでもっと別の方法で増幅する方法を考えていますが、トランジスター以外に電流のみを増幅する事が出来る回路は何かありますか？

トランジスターの集まりでもあるオペアンプを使って電流増幅が出来るかなと思いましたがそれに関しては何も情報が見つからないので無理かなぁと思いましたがどうでしょうか？

ちなみに入力信号は矩形波（Square wave)で周波数は約５０Hzで振幅は約０～４．８Vです。

回答No.3

soramist · ベストアンサー

ナショセミのパワーオペアンプ LM675を使用することで可能です。
http://cache.national.com/ds/LM/LM675.pdf

８ページ下段に電流出力回路が載っています。
左下に「入力0.4Vのとき1Aの出力を得ることができる」と記載されていますが、これは厳密には[-0.4V]ですのでお間違いなく・・・

蛇足かもしれませんが、一応設計条件を解説しておきます。

Vinにつながる抵抗をR1、このフィードバック抵抗をR2、非反転側の抵抗を同様にR3,R4、またオペアンプ出力につながる電流設定用抵抗（図では4Ω）をR5とします。
そうすると、R1/(R1+R2)=R3/(R3+R4)のときに負荷(RL)の影響がキャンセルされ、
　Vi=-IR5(R1/R2）
となり、負荷抵抗の値如何に関わらず、定電流性が維持されることになります。
（前記条件を上式に代入、確認してください）

[設計]
ドライブ側の条件が、4.8V 2-3mAということなので、インピーダンスは
　4.8V/2mA=2.4kΩ
くらいとなるでしょうか。

精度の良いドライブをするためには、R1はこれより十分大きい抵抗値とする必要があります。
大雑把に言って誤差1%に抑えたいなら、100倍 240kΩくらいにとる必要があります。
そうするとR2は2.4MΩになるので、いくらオペアンプでもそろそろドリフト電流の影響（誤差）が出てきます。
よって回路定数を見直すことにしましょう。

先ず、電流設定用のR5=4Ωですが、これは最大電流(1A)で4Vもの電圧を得ることにしています。
LM675のオフセット電圧は1mVですから、ここは0.4Ωで1A=0.4Vにしても、十分な精度がとれると考えられます。
質問者さんの希望は最大で0.3Aですから1Ωにして、0.3Vとしてもあまり問題ないと思います。
もし、2Ωで0.6Vとすればより精度が上がるので、ここでは2Ωを入れることにしましょう。（←後述のドライブ電圧との兼ね合いで決定）

制御電圧を小さくすることで、R1/R2比を大きくとることができるようになりました。
またドライブは電圧分割してかけることができるようになりました。
　0.6/4.8V=0.125
　2.4kΩx0.125=300Ω
　（相手側抵抗は2.4-0.3=2.1kΩ）

これでR1には30kΩを入れても誤差1%程度にとどめることができるようになりました。
よって、R1=R2=R3=R4=30kΩくらいに設定します。

CASE1　ドライブ側機器の電源構成が本機とアイソレートできる場合
　この場合は、本機のVin-GND間に抵抗300Ωを入れ、ドライブ出力とVin間に2.1kΩを入れて直接ドライブできます。
（入力-マイナスとすることをお忘れなく）

CASE2　ドライブ側機器の電源が共通になっている等の理由でアイソレートできない場合
　この場合は、前段に利得１の反転アンプを入れ位相を逆転させることで解決します。
正相入力とすることができます。
電圧分割は反転アンプ入力で行い、反転アンプ出力はLM675に直結できます。
LM675の設計条件は緩やかになり、精度の良い制御が期待できます。

反転に使用するオペアンプは何でもよいでしょう。

参考URL：

http://cache.national.com/ds/LM/LM675.pdf

回答No.2

sailor

電力増幅部まで含んだＯＰアンプがあります。一般にパワーオペアンプと呼ばれるもので、各社から多数の製品が発売されていますので使ってみてはいかがでしょうか？パワーオペアンプで検索すれば色々と出てきますよ。データーシートや推奨回路図等も出ています。

回答No.1

walkingdic

オペアンプは電圧出力であり、大電流は取り出せませんので、電流－電圧変換にはよく使われますけど、電流増幅は簡単な回路では出来ません。
ただオペアンプで一度電圧にしてからまた電圧－電流に変換することは出来ますので、そのようなやり方になるでしょう。
電流容量の制限からオペアンプの出力をそのままとはいきませんので、トランジスタが最終段になるでしょう。

オペアンプとトランジスタを用いたＶＩ変換は簡単です。
下記ＵＲＬにあるような回路にて実現できます。
http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame3/teid1.html