(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178788
(43)【公開日】2023-12-18
(54)【発明の名称】入力保護回路及び電気機器
(51)【国際特許分類】
G01R 19/00 20060101AFI20231211BHJP
【ＦＩ】
G01R19/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022091686
(22)【出願日】2022-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】宮内 洋一
【テーマコード（参考）】
2G035
【Ｆターム（参考）】
2G035AB01
2G035AC01
2G035AC16
2G035AD02
2G035AD04
2G035AD10
2G035AD20
2G035AD56
(57)【要約】
【課題】入力保護回路は、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合に入力電圧を上限電圧以下の電圧とすることと、入力電圧が上限電圧以下かつ下限電圧以上の場合に入力電圧に与える誤差を低減することとを両立する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る入力保護回路は、入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる。入力保護回路は、接続線上に備えられる抵抗部と、抵抗部と保護対象回路との間の接続線上の第１接続点と上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから保護対象回路を保護する第１保護部と、を備える。第１保護部は、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合、抵抗部に電流を流すことで入力電圧を上限電圧以下に低下させ、上限電圧以下の場合、抵抗部に電流を流さない。
【選択図】図１
【解決手段】本開示の一実施形態に係る入力保護回路は、入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる。入力保護回路は、接続線上に備えられる抵抗部と、抵抗部と保護対象回路との間の接続線上の第１接続点と上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから保護対象回路を保護する第１保護部と、を備える。第１保護部は、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合、抵抗部に電流を流すことで入力電圧を上限電圧以下に低下させ、上限電圧以下の場合、抵抗部に電流を流さない。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、前記入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる入力保護回路であって、
前記接続線上に備えられる抵抗部と、
前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第１接続点と前記上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、前記上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第１保護部と、を備え、
前記第１保護部は、
前記入力電圧が前記上限電圧よりも大きい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記入力電圧を前記上限電圧以下に低下させ、
前記入力電圧が前記上限電圧以下の場合、前記抵抗部に電流を流さない、
入力保護回路。
前記接続線上に備えられる抵抗部と、
前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第１接続点と前記上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、前記上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第１保護部と、を備え、
前記第１保護部は、
前記入力電圧が前記上限電圧よりも大きい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記入力電圧を前記上限電圧以下に低下させ、
前記入力電圧が前記上限電圧以下の場合、前記抵抗部に電流を流さない、
入力保護回路。
【請求項2】
前記第１保護部は、第１端子と第２端子と第３端子とを備える第１トランジスタを含み、
前記第１トランジスタの前記第１端子は前記第１接続点に接続され、かつ、前記第１トランジスタの前記第２端子は前記第１逃し先部に接続される、請求項１に記載の入力保護回路。
前記第１トランジスタの前記第１端子は前記第１接続点に接続され、かつ、前記第１トランジスタの前記第２端子は前記第１逃し先部に接続される、請求項１に記載の入力保護回路。
【請求項3】
前記第１保護部は、第１入力端子が前記第１接続点に接続され、かつ、第２入力端子が前記上限電圧と等しい電圧を出力する参照電源に接続され、かつ、出力端子が前記第３端子に接続される第１オペアンプを含む、請求項２に記載の入力保護回路。
【請求項4】
前記保護対象回路に接続される前記出力装置が複数ある場合、
前記第１接続点と前記第１入力端子との間に第１ダイオードをさらに備え、
前記第２入力端子は、前記参照電源のかわりに、前記保護対象回路の基準電源に接続される、請求項３に記載の入力保護回路。
前記第１接続点と前記第１入力端子との間に第１ダイオードをさらに備え、
前記第２入力端子は、前記参照電源のかわりに、前記保護対象回路の基準電源に接続される、請求項３に記載の入力保護回路。
【請求項5】
第１端が前記基準電源に接続され、かつ、第２端が前記第１入力端子に接続される電圧保持部をさらに備える、請求項４に記載の入力保護回路
【請求項6】
前記保護対象回路に入力できる電圧に下限電圧が定められている場合、
前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第２接続点と前記下限電圧よりも電圧が大きい第２逃し先部とに接続され、前記下限電圧よりも小さい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第２保護部をさらに備え、
前記第２保護部は、
前記入力電圧が前記下限電圧よりも小さい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記入力電圧を前記下限電圧以上に上昇させ、
前記入力電圧が前記下限電圧以上の場合、前記抵抗部に電流を流さない、
請求項１から請求項５のいずれか１つの請求項に記載の入力保護回路。
前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第２接続点と前記下限電圧よりも電圧が大きい第２逃し先部とに接続され、前記下限電圧よりも小さい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第２保護部をさらに備え、
前記第２保護部は、
前記入力電圧が前記下限電圧よりも小さい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記入力電圧を前記下限電圧以上に上昇させ、
前記入力電圧が前記下限電圧以上の場合、前記抵抗部に電流を流さない、
請求項１から請求項５のいずれか１つの請求項に記載の入力保護回路。
【請求項7】
入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、前記入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる入力保護回路を備える電気機器であって、
前記接続線上に備えられる抵抗部と、
前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第１接続点及び前記上限電圧よりも小さい電圧である第１逃し先部に接続され、前記上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第１保護部と、を備え、
前記第１保護部は、
前記入力電圧が前記上限電圧よりも大きい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記
入力電圧を前記上限電圧以下に低下させ、
前記入力電圧が前記上限電圧以下の場合、前記抵抗部に電流を流さない、
電気機器。
前記接続線上に備えられる抵抗部と、
前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第１接続点及び前記上限電圧よりも小さい電圧である第１逃し先部に接続され、前記上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第１保護部と、を備え、
前記第１保護部は、
前記入力電圧が前記上限電圧よりも大きい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記
入力電圧を前記上限電圧以下に低下させ、
前記入力電圧が前記上限電圧以下の場合、前記抵抗部に電流を流さない、
電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、入力保護回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、入力できる電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、保護対象回路に入力される入力電圧を出力する出力装置との間に備えられ、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合に上限電圧以下の電圧を出力することで保護対象回路を保護する入力保護回路に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】実開平５―７００１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的に、入力保護回路は、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合に入力電圧を上限電圧以下の電圧とすることで保護対象回路を保護することと、入力電圧が上限電圧以下かつ下限電圧以上の場合に入力電圧に与える誤差を低減することとを両立することが、重要である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施形態に係る入力保護回路は、入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、前記入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる。前記入力保護回路は、前記接続線上に備えられる抵抗部を備える。前記入力保護回路は、前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第１接続点と前記上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、前記上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第１保護部を備える。前記第１保護部は、前記入力電圧が前記上限電圧よりも大きい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記入力電圧を前記上限電圧以下に低下させる。前記第１保護部は、前記入力電圧が前記上限電圧以下の場合、前記抵抗部に電流を流さない。
【0006】
本開示の一実施形態に係る電気機器は、入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、前記入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる入力保護回路を備える。前記電気機器は、前記接続線上に備えられる抵抗部を備える。前記電気機器は、前記抵抗部と前記保護対象回路との間の前記接続線上の第１接続点と前記上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、前記上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第１保護部を備える。前記第１保護部は、前記入力電圧が前記上限電圧よりも大きい場合、前記抵抗部に電流を流すことで前記入力電圧を前記上限電圧以下に低下させる。前記第１保護部は、前記入力電圧が前記上限電圧以下の場合、前記抵抗部に電流を流さない。
【発明の効果】
【0007】
本開示は、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合に上限電圧以下の電圧を出力することと、入力電圧が上限電圧以下の場合に入力電圧に与える誤差を低減することとができる入力保護回路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものである。
【0010】
なお、以下の説明では、電圧及び電流は正負の符号を含めたものである。それ以外の数値は、正負の符号を含まないものである。
【0011】
［実施形態１］
（入力保護回路１０）
入力保護回路１０は、出力装置３０と保護対象回路２０との間に接続される。図１は、出力装置３０と入力保護回路１０と保護対象回路２０との関係を図示したブロック図である。
（入力保護回路１０）
入力保護回路１０は、出力装置３０と保護対象回路２０との間に接続される。図１は、出力装置３０と入力保護回路１０と保護対象回路２０との関係を図示したブロック図である。
【0012】
入力保護回路１０は、抵抗部１１０と第１保護部１２０と第２保護部１３０とを備える。図２は、入力保護回路１０を図示したブロック図である。
【0013】
入力保護回路１０の動作については、第１保護部１２０及び第２保護部１３０の説明において、説明する。
【0014】
入力保護回路１０は、保護対象回路２０が備えられる電気機器１に備えられる。電気機器１は、電気をエネルギー源として動作する機器である。電気機器１は、例えば、ガス流量計、ガス温度計、又はガス圧力計等のガス関連の計測機器であってもよい。電気機器１は、例えば、燃料電池装置に関する装置であってもよい。電気機器１は、燃料電池装置であってもよく、燃料電池装置に含まれる装置であってもよい。
【0015】
また、入力保護回路１０は、出力装置３０を備える電気機器１と同一の電気機器１に備えられてもよい。また、入力保護回路１０は、保護対象回路２０を備える電気機器１又は出力装置３０を備える電気機器１とは異なる電気機器１に備えられてもよい。また、入力保護回路１０と保護対象回路２０と出力装置３０とは、いずれも同じ電気機器１に備えられてもよい。
【0016】
[保護対象回路２０]
保護対象回路２０は、保護対象回路２０に入力される電圧（以下、入力電圧Ｖｉｎという。）に上限電圧Ｖｕｌと下限電圧Ｖｌｌが設定されている回路である。上限電圧Ｖｕｌは、入力電圧Ｖｉｎの上限となる電圧である。また、下限電圧Ｖｌｌは、入力電圧Ｖｉｎ
の下限となる電圧である。例えば、保護対象回路２０は、集積回路又は半導体回路であってもよい。保護対象回路２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。保護対象回路２０は、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ロジック回路、アナログーデジタル変換（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）回路等であってもよい。
保護対象回路２０は、保護対象回路２０に入力される電圧（以下、入力電圧Ｖｉｎという。）に上限電圧Ｖｕｌと下限電圧Ｖｌｌが設定されている回路である。上限電圧Ｖｕｌは、入力電圧Ｖｉｎの上限となる電圧である。また、下限電圧Ｖｌｌは、入力電圧Ｖｉｎ
の下限となる電圧である。例えば、保護対象回路２０は、集積回路又は半導体回路であってもよい。保護対象回路２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。保護対象回路２０は、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ロジック回路、アナログーデジタル変換（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）回路等であってもよい。
【0017】
ここで、入力保護回路１０による保護対象回路２０の保護とは、後述する出力装置３０が出力する電圧に関わらず、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることを防ぐこと、及び、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることを防ぐことをいう。言い換えると、入力保護回路１０による保護対象回路２０の保護とは、出力装置３０が出力する電圧に関わらず、保護対象回路２０に入力される電圧を、上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上に保つことを意味してもよい。例えば、出力装置３０が上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧を出力した場合に、出力装置３０と保護対象回路２０とに接続される入力保護回路１０が上限電圧Ｖｕｌを保護対象回路２０に入力することで、保護対象回路２０の保護が実現されてもよい。例えば、出力装置３０が下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧を出力した場合に、出力装置３０と保護対象回路２０とに接続される入力保護回路１０が下限電圧Ｖｌｌを保護対象回路２０に入力することで、保護対象回路２０の保護が実現されてもよい。例えば、出力装置３０が上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧を出力した場合に、出力装置３０と保護対象回路２０とに接続される入力保護回路１０が出力装置３０の出力した電圧を保護対象回路２０に入力することで、保護対象回路２０の保護が実現されてもよい。
【0018】
保護対象回路２０は、上側基準電源２１と下側基準電源２２とに接続される。上限電圧Ｖｕｌは、上側基準電源２１に基づいて設定されてもよい。例えば、所定の上側電圧差ΔＶｕを、上側基準電源２１の電圧Ｖｄｄに足した電圧を上限電圧Ｖｕｌとしてもよい。例えば、所定の上側電圧差ΔＶｕは、０．３Ｖであってもよく、０．６Ｖであってもよい。下限電圧Ｖｌｌは、下側基準電源２２に基づいて設定されてもよい。例えば、所定の下側電圧差ΔＶｌを、下側基準電源２２の電圧Ｖｓｓから引いた電圧を下限電圧Ｖｌｌとしてもよい。例えば、所定の下側電圧差ΔＶｌは、０．３Ｖであってもよく、０．６Ｖであってもよい。
【0019】
上側基準電源２１は、電圧Ｖｄｄを出力する定電圧電源である。上側基準電源２１は、保護対象回路２０の正電源であってもよい。電圧Ｖｄｄは、例えば、３．３Ｖ又は５．０V等であってもよい。保護対象回路２０が、片電源の回路の場合、上側基準電源２１は、
グラウンドの電圧を基準として、３．３Ｖ又は５．０V等の電圧を出力する電源であって
もよい。保護対象回路２０が、両電源の回路の場合も、上側基準電源２１は、グラウンドの電圧を基準として、３．３Ｖ又は５．０V等の電圧を出力する電源であってもよい。な
お、本開示では、上側基準電源２１の電圧を電圧Ｖｄｄと表記しているが、電圧Ｖｃｃと表現してもよい。
グラウンドの電圧を基準として、３．３Ｖ又は５．０V等の電圧を出力する電源であって
もよい。保護対象回路２０が、両電源の回路の場合も、上側基準電源２１は、グラウンドの電圧を基準として、３．３Ｖ又は５．０V等の電圧を出力する電源であってもよい。な
お、本開示では、上側基準電源２１の電圧を電圧Ｖｄｄと表記しているが、電圧Ｖｃｃと表現してもよい。
【0020】
下側基準電源２２は、電圧Ｖｓｓを出力する定電圧電源である。下側基準電源２２は、保護対象回路２０の負電源であってもよい。電圧Ｖｓｓは、例えば、０Ｖ又は－０．３Ｖ等であってもよい。この場合、下側基準電源２２はグラウンドであってもよい。保護対象回路２０が、片電源の回路の場合、下側基準電源２２は、グラウンドであってもよい。保護対象回路２０が、両電源の回路の場合、下側基準電源２２は、定電圧電源であってもよい。なお、本開示では、下側基準電源２２の電圧を電圧Ｖｓｓと表記しているが、電圧Ｖｅｅと表現してもよい。
【0021】
上側基準電源２１は、保護対象回路２０が備えられる電気機器１に備えられてもよく、
保護対象回路２０が備えられる電気機器１と異なる電気機器１に備えられてもよい。下側基準電源２２は、保護対象回路２０が備えられる電気機器１に備えられてもよく、保護対象回路２０が備えられる電気機器１と異なる電気機器１に備えられてもよい。上側基準電源２１と下側基準電源２２とは、同一の電気機器１に備えられてもよく、異なる電気機器１にそれぞれ備えられてもよい。
保護対象回路２０が備えられる電気機器１と異なる電気機器１に備えられてもよい。下側基準電源２２は、保護対象回路２０が備えられる電気機器１に備えられてもよく、保護対象回路２０が備えられる電気機器１と異なる電気機器１に備えられてもよい。上側基準電源２１と下側基準電源２２とは、同一の電気機器１に備えられてもよく、異なる電気機器１にそれぞれ備えられてもよい。
【0022】
[出力装置３０]
出力装置３０は、保護対象回路２０に入力される電圧を出力する装置である。出力装置３０は、出力装置３０が計測した結果を電気信号として保護対象回路２０に出力する装置であってもよい。
出力装置３０は、保護対象回路２０に入力される電圧を出力する装置である。出力装置３０は、出力装置３０が計測した結果を電気信号として保護対象回路２０に出力する装置であってもよい。
【0023】
例えば、ガス流量計、ガス温度計、又はガス圧力計等のガス関連の計測機器であってもよい。この場合、出力装置３０が出力する電圧は－２０Vから２０Vの間の電圧であってもよい。例えば、電流計、電圧計、又は電力計等の電気関連の計測機器であってもよい。この場合、出力装置３０が出力する電圧は―５Vから５Vの間の電圧であってもよい。
【0024】
出力装置３０は、燃料電池装置に関する装置であってもよい。出力装置３０は、燃料電池装置であってもよく、燃料電池装置に含まれる装置であってもよい。また、出力装置３０は、電気機器１に備えられてもよい。
【0025】
［第１逃し先部４０］
第１逃し先部４０は、上限電圧Ｖｕｌよりも電圧が小さい。第１逃し先部４０は、上限電圧Ｖｕｌよりも小さい電圧を出力する電源であってもよい。また、第１逃し先部４０は、グラウンド、又は、グラウンドに接続する接地端子であってもよい。第１逃し先部４０は、第２逃し先部５０と同一であってもよく、それぞれ独立していてもよい。
第１逃し先部４０は、上限電圧Ｖｕｌよりも電圧が小さい。第１逃し先部４０は、上限電圧Ｖｕｌよりも小さい電圧を出力する電源であってもよい。また、第１逃し先部４０は、グラウンド、又は、グラウンドに接続する接地端子であってもよい。第１逃し先部４０は、第２逃し先部５０と同一であってもよく、それぞれ独立していてもよい。
【0026】
［第２逃し先部５０］
第２逃し先部５０は、下限電圧Ｖｌｌよりも電圧が大きい。第２逃し先部５０は、下限電圧Ｖｌｌよりも大きい電圧を出力する電源であってもよい。また、第２逃し先部５０は、グラウンド、又は、グラウンドに接続する接地端子であってもよい。第２逃し先部５０は、第１逃し先部４０と同一であってもよく、それぞれ独立していてもよい。
第２逃し先部５０は、下限電圧Ｖｌｌよりも電圧が大きい。第２逃し先部５０は、下限電圧Ｖｌｌよりも大きい電圧を出力する電源であってもよい。また、第２逃し先部５０は、グラウンド、又は、グラウンドに接続する接地端子であってもよい。第２逃し先部５０は、第１逃し先部４０と同一であってもよく、それぞれ独立していてもよい。
【0027】
[入力保護回路１０に含まれる部分]
[抵抗部１１０]
抵抗部１１０は、第１保護部１２０又は第２保護部１３０に電流が流れる場合に、第１保護部１２０又は第２保護部１３０に流れる電流によって電圧降下を起こすために用いられる。抵抗部１１０の動作は、後述する第１保護部１２０の動作の説明、及び、後述する第２保護部１３０の動作の説明の中で合わせて説明する。抵抗部１１０は、接続線Ｌ１上の出力装置３０と接続点Ｐ１の間に位置する。
[抵抗部１１０]
抵抗部１１０は、第１保護部１２０又は第２保護部１３０に電流が流れる場合に、第１保護部１２０又は第２保護部１３０に流れる電流によって電圧降下を起こすために用いられる。抵抗部１１０の動作は、後述する第１保護部１２０の動作の説明、及び、後述する第２保護部１３０の動作の説明の中で合わせて説明する。抵抗部１１０は、接続線Ｌ１上の出力装置３０と接続点Ｐ１の間に位置する。
【0028】
接続線Ｌ１は、出力装置３０と保護対象回路２０を接続する線である。接続線Ｌ１は、例えば導線であってもよい。接続線Ｌ１上には、抵抗部１１０以外の電気素子などが接続されてもよい。
【0029】
抵抗部１１０は、電気抵抗である。電気抵抗は、金属、半導体、絶縁体、又はそれらの混合物であってもよい。電気抵抗は、チップ抵抗器、リード付抵抗器、又は巻線抵抗器であってもよい。電気抵抗は、イオン性液体であってもよい。
【0030】
［第１保護部１２０］
第１保護部１２０は、保護対象回路２０を上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧から保護
する。具体的には、第１保護部１２０は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合に入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流を流す。第１保護部１２０は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合に電流を流さない。第１保護部１２０の動作の詳細は後述する。
第１保護部１２０は、保護対象回路２０を上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧から保護
する。具体的には、第１保護部１２０は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合に入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流を流す。第１保護部１２０は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合に電流を流さない。第１保護部１２０の動作の詳細は後述する。
【0031】
第１保護部１２０は、接続点Ｐ１で接続線Ｌ１に接続する。第１保護部１２０の一例を図３に示す。ただし、第１保護部１２０は図３の電気素子と装置の組合せに限定されるものではない。第１保護部１２０は、第１オペアンプ１２１と第１トランジスタ１２２と上側参照電源１２３とを備えてもよい。
【0032】
第１オペアンプ１２１は、第１入力端子が接続点Ｐ１１に接続する。第１オペアンプ１２１は、第２入力端子が上限電圧Ｖｕｌと等しい電圧を出力する上側参照電源１２３に接続する。第１オペアンプ１２１は、出力端子が第１トランジスタ１２２の第３端子に接続する。ここで、第１入力端子は、入力された電圧が反転されずに入力される端子である。第１入力端子は、非反転入力端子と呼ばれる端子であってもよい。第２入力端子は、入力された電圧が反転されて入力される端子である。第１入力端子は、反転入力端子と呼ばれる端子であってもよい。第１オペアンプ１２１は、両電源オペアンプ、片電源オペアンプ、又はＲａｉｌ―ｔｏ―Ｒａｉｌオペアンプであってもよい。
【0033】
第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧と反転入力端子に入力される電圧とに基づいて、出力端子から出力端子電圧Ｖｏｐ１を出力する。第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧と反転入力端子に入力される電圧とを比較して、出力端子から出力端子電圧Ｖｏｐ１を出力してもよい。第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた差分に増幅度Ａ１を乗じた電圧を、出力端子電圧Ｖｏｐ１としてもよい。
【0034】
第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも大きい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１として正の電圧を出力してもよい。つまり、第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも大きい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１として０よりも大きい電圧を出力してもよい。この場合、第１オペアンプ１２１は、正電源端子に入力される電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ１としてもよい。また、第１オペアンプ１２１は、正電源端子に入力される電圧から所定の電圧を引いた電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ１としてもよい。
【0035】
また、第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも大きい場合、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧を、出力端子電圧Ｖｏｐ１として出力してもよい。この場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１は、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧に、第１オペアンプ１２１に定められた増幅度Ａ１を乗じた電圧を出力してもよい。
【0036】
第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧と等しい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１として大きさが０の電圧を出力してもよい。大きさが０の電圧は、グラウンドの電圧と等しい電圧であってもよい。
【0037】
第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも小さい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１として負の電圧を出力してもよい。つまり、第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも小さい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１として０よりも小さい電圧を出力してもよい。この場合、第１オペアンプ１２１は、負電源端子に入力される電圧を出力端子電
圧Ｖｏｐ１としてもよい。また、第１オペアンプ１２１は、正電源端子に入力される電圧から所定の電圧を足した電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ１としてもよい。
圧Ｖｏｐ１としてもよい。また、第１オペアンプ１２１は、正電源端子に入力される電圧から所定の電圧を足した電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ１としてもよい。
【0038】
また、第１オペアンプ１２１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも小さい場合、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧を、出力端子電圧Ｖｏｐ１として出力してもよい。この場合、出力端子電圧Ｖｏｐ１は、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧に、第１オペアンプ１２１に定められた増幅度Ａ１を乗じた電圧を出力してもよい。
【0039】
第１オペアンプ１２１の非反転入力端子は、保護回路電圧Ｖｐｒが入力されるように接続線Ｌ１と接続される。第１オペアンプ１２１の非反転入力端子は、接続点Ｐ１に接続されてもよい。
【0040】
第１オペアンプ１２１の反転入力端子は、上限電圧Ｖｕｌが入力されるように接続される。第１オペアンプ１２１の反転入力端子は、上側参照電源１２３に接続されてもよい。この場合、上側参照電源１２３は、出力する電圧が上限電圧Ｖｕｌである電源である。
【0041】
第１オペアンプ１２１の正電源端子は、０よりも大きい電圧を出力する電源に接続される。例えば、正電源端子は、１０V、１２V又は１５V等の定電圧電源に接続されてもよい
。
。
【0042】
第１オペアンプ１２１の負電源端子は、０よりも小さい電圧を出力する電源に接続される。例えば、負電源端子は、８V、１０V又は１５V等の定電圧電源に接続されてもよい。
【0043】
第１トランジスタ１２２は、第１端子が接続点Ｐ１に、第２端子が第１逃し先部４０に、第３端子が第１オペアンプ１２１の出力端子に接続される。第１トランジスタ１２２は、バイポーラトランジスタであってもよい。例えば、第１トランジスタ１２２は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであってもよい。また、第１トランジスタ１２２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のようなユニポーラトランジスタであってもよい。例えば、第１トランジスタ１２２は、接合型ＦＥＴ又はＭＯＳ型ＦＥＴであってもよい。また、第１トランジスタ１２２は、サイリスタ（ＳＣＲ：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｒｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）、ユニジャンクショントランジスタ（ＵＪＴ：Ｕｎｉ－Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ）、プログラマブルユニジャンクショントランジスタ（ＰＵＴ：Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｕｎｉ－ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁型ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、フォトトランジスタ、又はフォトインターラプタトランジスタ等であってもよい。
【0044】
第１トランジスタ１２２の第１端子は、第１トランジスタ１２２の電流が流れる場合に、第１トランジスタ１２２の外部から電流が流れ込む端子である。例えば、第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、第１端子は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタのコレクタである。例えば、第１トランジスタ１２２がｎチャネルの電界効果トランジスタである場合、第１端子は、ｎチャネルの電界効果トランジスタのドレインである。例えば、第１トランジスタ１２２がサイリスタである場合、第１端子は、サイリスタのアノードである。
【0045】
第１トランジスタ１２２の第２端子は、第１トランジスタ１２２の電流が流れる場合に、第１トランジスタ１２２の外部から電流が流れ出す端子である。例えば、第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、第２端子は、ｎｐｎ型のバ
イポーラトランジスタのエミッタである。例えば、第１トランジスタ１２２がｎチャネルの電界効果トランジスタである場合、第２端子は、ｎチャネルの電界効果トランジスタのソースである。例えば、第１トランジスタ１２２がサイリスタである場合、第２端子は、サイリスタのカソードである。
イポーラトランジスタのエミッタである。例えば、第１トランジスタ１２２がｎチャネルの電界効果トランジスタである場合、第２端子は、ｎチャネルの電界効果トランジスタのソースである。例えば、第１トランジスタ１２２がサイリスタである場合、第２端子は、サイリスタのカソードである。
【0046】
第１トランジスタ１２２の第３端子は、第１トランジスタ１２２の電流が流れる場合に、第１トランジスタ１２２の外部から電流が流れ込む端子であり、第３端子に流れ込む電流量は第１端子に流れ込む電流量よりも小さい端子である。例えば、第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、第３端子は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタのベースである。例えば、第１トランジスタ１２２がｎチャネルの電界効果トランジスタである場合、第３端子は、ｎチャネルの電界効果トランジスタのゲートである。例えば、第１トランジスタ１２２がサイリスタである場合、第３端子は、サイリスタのゲートである。
【0047】
例えば、第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、第１トランジスタ１２２のコレクタは接続点Ｐ１に接続されてもよい。第１トランジスタ１２２のベースは、第１オペアンプ１２１の出力端子に接続されてもよい。第１トランジスタ１２２のエミッタはグラウンドに接続されてもよい。
【0048】
例えば、第１トランジスタ１２２がｎチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴである場合、第１トランジスタ１２２のドレインは接続点Ｐ１に接続されてもよい。第１トランジスタ１２２のゲートは、第１オペアンプ１２１の出力端子に接続されてもよい。第１トランジスタ１２２のソースは、上限電圧Ｖｕｌよりも電圧の小さい第１逃し先部４０に接続されてもよい。例えば、第１逃し先部４０は、グラウンド又は保護対象回路２０の下側基準電源２２であってもよい。
【0049】
第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、第１トランジスタ１２２のベースに流れこむ電流Ｉｂ１の大きさに応じて、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１を流すことができる。電流Ｉｃｅ１の大きさは、電流Ｉｂ１大きさに第１トランジスタ１２２に定められた電流増幅率ｈｆｅ１を乗じた大きさであってもよい。第１トランジスタ１２２は、第１トランジスタ１２２のベースに電流Ｉｂ１が流れこんでいる間だけ、電流Ｉｃｅ１を流してもよい。電流Ｉｃｅ１は、出力装置３０から、抵抗部１１０及び第１トランジスタ１２２を介してグラウンドに流れてもよい。電流Ｉｃｅ１は、抵抗部１１０で電圧降下を生じることで、保護回路電圧Ｖｐｒを出力電圧Ｖｘに対して下降させてもよい。
【0050】
第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、入力保護回路１０は、図４のように、第１オペアンプ１２１の出力端子と第１トランジスタ１２２のベースとの間に第１ベース抵抗部１２４をさらに備えてもよい。第１ベース抵抗部１２４を備えることで、第１トランジスタ１２２の故障を低減することができる。
【0051】
第１ベース抵抗部１２４がない場合、第１オペアンプ１２１の出力端子と第１トランジスタ１２２のベースとが導線で接続されることになる。このため、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１が大きいと、第１トランジスタ１２２のベースに流れる電流が大きくなりすぎて、第１トランジスタ１２２の故障を引き起こす場合があるからである。
【0052】
第１トランジスタ１２２がｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである場合、入力保護回路１０は、図４のように、第１トランジスタ１２２のベースと第１トランジスタ１２２のエミッタとの間に第１ベース・エミッタ間抵抗部１２５をさらに備えてもよい。第１ベース・エミッタ間抵抗部１２５を備えることで、第１トランジスタ１２２の誤作動を低減す
ることができる。
ることができる。
【0053】
第１オペアンプ１２１からのノイズによる電流、又は、第１トランジスタ１２２のコレクタから第１トランジスタ１２２のベースへの漏れ電流等の影響により、第１トランジスタ１２２のベースには、電流が流れてしまう場合がある。このような電流が第１トランジスタ１２２のベースに流れた結果、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１が流れてしまうと、抵抗部１１０で電圧降下が生じることになる。この場合、出力装置３０の出力電圧Ｖｘと保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎとの間に、電圧降下分だけの誤差が生じてしまう。
【0054】
ここで、第１トランジスタ１２２のベースと第１トランジスタ１２２のエミッタとの間に第１ベース・エミッタ間抵抗部１２５を備えることで、第１オペアンプ１２１からのノイズによる電流、又は、第１トランジスタ１２２のコレクタから第１トランジスタ１２２のベースへの漏れ電流等を第１ベース・エミッタ間抵抗部１２５に流すことで、第１トランジスタ１２２の誤作動を低減することができる。
【0055】
［第１保護部１２０の動作］
ここでは、第１保護部１２０の動作について説明する。また、入力保護回路１０の一例として図３と同じ回路を用いて説明する。加えて、説明の簡単のために、第１逃し先部４０がグラウンドであるとして説明する。
ここでは、第１保護部１２０の動作について説明する。また、入力保護回路１０の一例として図３と同じ回路を用いて説明する。加えて、説明の簡単のために、第１逃し先部４０がグラウンドであるとして説明する。
【0056】
以下では、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合を例に説明する。保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合、定常状態において、保護対象回路２０には電流が流れないものであってもよい。または、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合、定常状態において、保護対象回路２０には電流が無視できるほど小さいものであってもよい。
【0057】
出力装置３０の出力電圧Ｖｘが変化した場合を考える。変化する前の出力電圧Ｖｘと変化した後の出力電圧Ｖｘの組合せで４つのパターンに分けて説明する。具体的には、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合と、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合で場合を分ける。また、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧を電圧Ｖ１及び電圧Ｖ１´とする。一方で、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧を電圧Ｖ２及び電圧Ｖ２´とする。
【0058】
（１．変化する前の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１であった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１であった場合を説明する。
【0059】
（１．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合）
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１´となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１から、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１´となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１´となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１から、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１´となった場合を説明する。
【0060】
この場合、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１´に変化した瞬間から保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ１´に向けて変化する。電圧Ｖ１´が電圧Ｖ１より小さい場合、保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に向けて下降していく。一方で、電圧Ｖ１´が電圧Ｖ１より大きい場合、保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に向けて上昇していく。
【0061】
ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に向けて変化する間、保護回路電圧Ｖｐｒは常に上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧である。したがって、第１オペアンプ１２１の非反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌ以下である。一方で、第１オペアンプ１２１の反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌである。この場合、第１オペ
アンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は０以下となる。
アンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は０以下となる。
【0062】
第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１が０以下である場合、第１トランジスタ１２２のベースには電流が流れこまない。言い換えると、第１オペアンプ１２１の出力端子から第１トランジスタ１２２のベースに向けて電流が流れない。
【0063】
ここで、第１オペアンプ１２１はｎｐｎ型トランジスタであるため、第１トランジスタ１２２のベースに電流が流れる場合に、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１が流れるようになる。言い換えると、第１トランジスタ１２２のベースに電流が流れない場合に、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１は流れない。電流Ｉｃｅ１が流れる場合、電流Ｉｃｅ１は出力装置３０から抵抗部１１０を介して第１トランジスタ１２２にコレクタに流れる。この場合、電流Ｉｃｅ１が抵抗部１１０に流れることで、抵抗部１１０で電圧降下が生じる。このため、電流Ｉｃｅ１が抵抗部１１０に流れることで、出力装置３０の出力電圧Ｖｘに対して、保護回路電圧Ｖｐｒは、抵抗部１１０での電圧降下分だけ小さくなる。
【0064】
出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に変化する場合、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１が０以下であるため、電流Ｉｃｅ１が流れない。この場合、抵抗部１１０での電圧降下は生じない。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に変化する場合、保護回路電圧Ｖｐｒも電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に変化する。そして、保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ１´となることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0065】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１から電圧Ｖ１´に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは電圧Ｖ１´となる。
【0066】
保護対象回路２０に入力される電圧Ｖ１´は上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧であるため、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることはない。
【0067】
また、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１が流さないため、抵抗部１１０での電圧降下は生じない。言い換えると、出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとが等しくなると考えてもよい。
【0068】
したがって、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる影響を低減することができる。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとの間に生じる誤差を低減することができると考えてもよい。
【0069】
（１．２．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１から、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１から、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２となった場合を説明する。
【0070】
この場合、出力装置３０と保護対象回路２０とに接続される入力保護回路１０が、出力装置３０の出力電圧Ｖｘに関わらず、上限電圧Ｖｕｌを保護対象回路２０に入力する。こ
れにより、入力保護回路１０は、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が保護対象回路２０に入力されることを防ぎ、保護対象回路２０を保護することができる。入力保護回路１０は、第１保護部１２０が入力保護回路１０の出力する電圧が上限電圧Ｖｕｌとなるように抵抗部１１０に電流を流すことで、上限電圧Ｖｕｌを保護対象回路２０に入力してもよい。第１保護部１２０は、出力装置３０の出力電圧Ｖｘと上限電圧Ｖｕｌとの差分に基づいて、入力保護回路１０の出力する電圧が上限電圧Ｖｕｌとなるように抵抗部１１０で電圧降下が生じさせる電流を流してもよい。
れにより、入力保護回路１０は、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が保護対象回路２０に入力されることを防ぎ、保護対象回路２０を保護することができる。入力保護回路１０は、第１保護部１２０が入力保護回路１０の出力する電圧が上限電圧Ｖｕｌとなるように抵抗部１１０に電流を流すことで、上限電圧Ｖｕｌを保護対象回路２０に入力してもよい。第１保護部１２０は、出力装置３０の出力電圧Ｖｘと上限電圧Ｖｕｌとの差分に基づいて、入力保護回路１０の出力する電圧が上限電圧Ｖｕｌとなるように抵抗部１１０で電圧降下が生じさせる電流を流してもよい。
【0071】
以下では、入力保護回路１０の第１保護部１２０の動作を具体的に説明する。
【0072】
まず、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２に変化した瞬間から保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ２に向けて上昇する。ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌまで上昇するまでの間と、上限電圧Ｖｕｌに到達した瞬間以降とに分けて説明する。
【0073】
保護回路電圧Ｖｐｒが、電圧V１から上限電圧Ｖｕｌまで上昇する間は、前述の（１．
１．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合）と同様に第１保護部１２０は動作する。
１．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合）と同様に第１保護部１２０は動作する。
【0074】
保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ１から上限電圧Ｖｕｌに向けて変化する間、保護回路電圧Ｖｐｒは常に上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧である。したがって、第１オペアンプ１２１の非反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌ以下である。一方で、第１オペアンプ１２１の反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌである。この場合、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は０以下となる。
【0075】
第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１が０以下である場合、第１トランジスタ１２２のベースには電流が流れこまない。言い換えると、第１オペアンプ１２１の出力端子から第１トランジスタ１２２のベースに向けて電流が流れない。したがって、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１は流れない。
【0076】
次に、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌに到達した瞬間以降について考える。まず、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌから電圧Ｖｕｌ+ΔＶｕに上昇した瞬間について
考える。ここで、ΔＶｕは微小な電圧の変化とする。
考える。ここで、ΔＶｕは微小な電圧の変化とする。
【0077】
保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖｕｌ+ΔＶｕになった瞬間において、第１オペアンプ１２
１の非反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖｕｌ+ΔＶｕ
である。一方で、第１オペアンプ１２１の反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌである。この場合、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は正となる。言い換えると、第１オペアンプ１２１の出力電圧Ｖｘは０よりも大きくなる。
１の非反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖｕｌ+ΔＶｕ
である。一方で、第１オペアンプ１２１の反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌである。この場合、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は正となる。言い換えると、第１オペアンプ１２１の出力電圧Ｖｘは０よりも大きくなる。
【0078】
第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１が正である場合、第１トランジスタ１２２のベースには電流が流れこむ。言い換えると、第１オペアンプ１２１の出力端子から第１トランジスタ１２２のベースに向けて電流が流れる。したがって、第１オペアンプ１２１はｎｐｎ型トランジスタであるため、第１トランジスタ１２２のベースに電流が流れる場合に、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１が流れるようになる。
【0079】
ここで、電流Ｉｃｅ１について説明する。第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は、第１オペアンプ１２１の増幅度Ａ１を用いて、以下の式（１）のように表せる。
【0080】
Ｖｏｐ１＝Ａ１｛（Ｖｕｌ+ΔＶｕ）―Ｖｕｌ｝＝Ａ１・ΔＶｕ・・・式（１）。
【0081】
次に、図３には図示していないが、第１オペアンプ１２１の出力端子と第１トランジスタ１２２のベースの間のベース間抵抗の値をＲｂ１とすると、第１トランジスタ１２２のベースに流れる電流Ｉｂ１は、以下の式（２）のように表せる。
【0082】
Ｉｂ１＝Ｖｏｐ１／Ｒｂ１＝Ａ１・ΔＶｕ／Ｒｂ１・・・式（２）。
【0083】
そして、第１トランジスタ１２２の電流増幅率ｈｆｅ１を用いて、第１トランジスタ１２２のコレクタと第１トランジスタ１２２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ１は、以下の式（３）のように表せる。
【0084】
Ｉｃｅ１＝ｈｆｅ１・Ｉｂ１＝ｈｆｅ１・Ａ１・ΔＶｕ／Ｒｂ１・・・式（３）。
【0085】
したがって、電流Ｉｃｅ１が抵抗部１１０に流れた後の保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式のように表せる。
【0086】
Ｖｐｒ＝（Ｖｕｌ+ΔＶｕ）―Ｒ０・Ｉｃｅ１・・・式（４）。
【0087】
上式に、式（４）に式（３）を代入すると、以下の式（５）のように表せる。
【0088】
Ｖｐｒ＝Ｖｕｌ+（１－ｈｆｅ１・Ａ１・Ｒ０／Ｒｂ１）ΔＶｕ・・・式（５）。
【0089】
ここで、ΔＶｕの係数が負となるようにすることで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌよりも小さくすることができる。具体的には、第１オペアンプ１２１の増幅度Ａ１、ベース間抵抗の抵抗値Ｒｂ１、第１トランジスタ１２２の電流増幅率ｈｆｅ１、及び抵抗部１１０の抵抗値Ｒ０をΔＶｕの係数が負となるように決定することで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌよりも小さくすることができる。
【0090】
一般的に、第１オペアンプ１２１の増幅度Ａ１は１００００以上の値をとり、第１トランジスタ１２２の電流増幅率ｈｆｅ１は１００以上の値をとる。また、ベース間抵抗の抵抗値Ｒｂ１は１０００Ω～１００００Ω程度の値、抵抗部１１０の抵抗値Ｒ０は１００Ω～１０００Ω程度の値をとる。したがって、一般的に、式（５）中のΔＶｕの係数が負となる。
【0091】
保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌ以下となると、前述の（１．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合）と同様に第１保護部１２０は動作するため、電流Ｉｃｅ１が流れなくなる。そして、再度、保護回路電圧Ｖｐｒが上昇する。
【0092】
保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌを超える瞬間では、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１が正となって電流Ｉｃｅ１が流れることで、上限電圧Ｖｕｌ以下に保護回路電圧Ｖｐｒが下降する。そして、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌ以下となると、保護回路電圧Ｖｐｒは再び上昇する。第１オペアンプ１２１によって上限電圧Ｖｕｌを境界として保護回路電圧Ｖｐｒが上昇と下降を繰り返すことで、入力保護回路１０の定常状態では、保護回路電圧Ｖｐｒは上限電圧Ｖｕｌとなる。言い換えると、第１オペアンプ１２１によって、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなるように帰還がかけられていると考えることができる。
【0093】
以上をまとめると、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に変化する場合、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0094】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは上限電圧Ｖｕｌとなる。保護対象回路２０に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌであるため、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることはない。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合であっても、保護対象回路２０が入力電圧Ｖｉｎを上限電圧Ｖｕｌまで低下させることができるため、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることはない。
【0095】
なお、定常状態において、抵抗部１１０では、出力電圧Ｖｘの電圧Ｖ２から保護回路電圧Ｖｐｒである上限電圧Ｖｕｌに相当する電圧降下が起こっている。したがって、定常状態において抵抗部１１０に流れる電流Ｉｃｅ１は、以下の式（６）のように表せる。
【0096】
Ｉｃｅ１＝（Ｖ２―Ｖｕｌ）／Ｒ０・・・式（６）。
【0097】
（２．変化する前の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ２であった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ２であった場合を説明する。
【0098】
（２．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ２´となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２から、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２´となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ２´となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２から、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２´となった場合を説明する。
【0099】
まず、電圧Ｖ２´が電圧Ｖ２よりも大きい場合を考える。出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、Ｖ２´から、式（６）に表される電流Ｉｃｅ１が抵抗部１１０で生じる電圧降下分だけ小さい電圧となる。出力電圧ＶｘがＶ２´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（７）のように表すことができる。
【0100】
Ｖｐｒ＝Ｖ２´―Ｉｃｅ１・Ｒ０・・・式（７）。
【0101】
上式に、式（６）を代入すると、以下の式（８）のように表せる。
【0102】
Ｖｐｒ＝Ｖ２´―（Ｖ２―Ｖｕｌ）＝Ｖｕｌ+（Ｖ２′―Ｖ２）＞Ｖｕｌ・・・式
（８）。
（８）。
【0103】
したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧となる。
【0104】
ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧となったため、（１－２．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）と同様に第１保護部１２０が動作することで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなる。具体的には、（１－２．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）の説明におけるΔVを（Ｖ２′―Ｖ２）に置き換えることで説明される。
【0105】
次に、電圧Ｖ２´が電圧Ｖ２よりも小さい場合を考える。出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、Ｖ２´から、式（６）に表される電流Ｉｃｅ１が抵抗部１１０で生じる電圧降下分だけ小さい電圧となる。出力電圧ＶｘがＶ２´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（９）のように表すことができる。
【0106】
Ｖｐｒ＝Ｖ２´―Ｉｃｅ１・Ｒ０・・・式（１０）。
【0107】
上式に、式（６）を代入すると、以下の式（１１）のように表せる。
【0108】
Ｖｐｒ＝Ｖ２´―（Ｖ２―Ｖｕｌ）＝Ｖｕｌ+（Ｖ２′―Ｖ２）＜Ｖｕｌ・・・式
（１１）。
（１１）。
【0109】
したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、上限電圧Ｖｕｌよりも小さい電圧となる。
【0110】
ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌよりも小さい電圧となったため、（１－２．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）と同様に第１保護部１２０が動作することで、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなる。
【0111】
以上をまとめると、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２から電圧Ｖ２´に変化する場合、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0112】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２から電圧Ｖ２´に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは上限電圧Ｖｕｌとなる。保護対象回路２０に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌであるため、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることはない。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合であっても、保護対象回路２０が入力電圧Ｖｉｎを上限電圧Ｖｕｌまで低下させることができるため、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることはない。
【0113】
なお、定常状態において、抵抗部１１０では、出力電圧Ｖｘの電圧Ｖ２´から保護回路電圧Ｖｐｒである上限電圧Ｖｕｌに相当する電圧降下が起こっている。したがって、定常状態において抵抗部１１０に流れる電流Ｉｃｅ１´は、以下の式（１２）のように表せる。
【0114】
Ｉｃｅ１´＝（Ｖ２´―Ｖｕｌ）／Ｒ０・・・式（１２）。
【0115】
（２．２．変化した後の出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ１となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２から、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ１となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧Ｖ２から、上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧Ｖ１となった場合を説明する。
【0116】
出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、Ｖ１から、式（６）に表される電流Ｉｃｅ１が抵抗部１１０で生じる電圧降下分だけ小さい電圧となる。出力電圧ＶｘがＶ１になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（１３）のように表すことができる。
【0117】
Ｖｐｒ＝Ｖ１―Ｉｃｅ１・Ｒ０・・・式（１３）。
【0118】
上式に、式（６）を代入すると、以下の式（１４）のように表せる。
【0119】
Ｖｐｒ＝Ｖ１―（Ｖ２―Ｖｕｌ）＝Ｖｕｌ+（Ｖ１―Ｖ２）＜Ｖｕｌ・・・式（１
４）。
４）。
【0120】
したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ１になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、上限電圧Ｖｕｌよりも小さい電圧となる。
【0121】
保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧に変化した場合、第１オペアンプ１２１の非反転入力端子に入力される電圧も上限電圧Ｖｕｌ以下である。一方で、第１オペアンプ１２１の反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌである。この場合、第１オペアンプ１２１の出力端子電圧Ｖｏｐ１は０以下となる。したがって、電流Ｉｃｅ１が流れなくなる。
【0122】
保護回路電圧Ｖｐｒは、式（１４）で表される電圧から出力電圧Ｖｘである電圧Ｖ１に向けて変化する。そして、保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ１となることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0123】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ２から電圧Ｖ１に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは電圧Ｖ１となる。
【0124】
保護対象回路２０に入力される電圧Ｖ１は上限電圧Ｖｕｌ以下の電圧であるため、保護対象回路２０に上限電圧Ｖｕｌよりも大きい電圧が入力されることはない。
【0125】
また、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１が流さないため、抵抗部１１０での電圧降下は生じない。言い換えると、出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとが等しくなると考えてもよい。
【0126】
したがって、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる影響を低減することができる。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとの間に生じる誤差を低減することができると考えてもよい。
【0127】
（３．第１保護部１２０の動作のまとめ）
出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合は、第１保護部１２０は、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流Ｉｃｅ１を流す。言い換えると、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合は、第１保護部１２０は、入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流Ｉｃｅ１を流す。
出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合は、第１保護部１２０は、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流Ｉｃｅ１を流す。言い換えると、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合は、第１保護部１２０は、入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流Ｉｃｅ１を流す。
【0128】
一方で、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流さないため、保護回路電圧Ｖｐｒは出力電圧Ｖｘと等しくなる。言い換えると、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流さないため、入力電圧Ｖｉｎは出力電圧Ｖｘと等しくなる。
【0129】
したがって、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合に入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流を流し、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合に電流を流さない第１保護部１２０を有するため、入力保護回路１０は、保護対象回路２０を上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧から保護することができる。
【0130】
以上の場合では、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合で説明した。しかし、保護対象回路２０が電圧駆動回路以外の場合でも、第１保護部１２０は、保護対象回路２０を過電圧から保護することができる。保護対象回路２０が電圧駆動回路以外の場合であっても、第１オペアンプ１２１が保護回路電圧Ｖｐｒを上限電圧Ｖｕｌとなるように帰還をかけるからである。
【0131】
したがって、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合だけでなく、保護対象回路２０が電流駆動回路のような電圧駆動回路以外の場合であっても、第１保護部１２０を備えるため、入力保護回路１０は上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧が入力されることから保護対象回路２０を保護することができる。保護対象回路２０は、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ロジック回路、アナログーデジタル変換（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）回路等であってもよい。
【0132】
［第２保護部１３０］
第２保護部１３０は、保護対象回路２０を下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧から保護する。具体的には、第２保護部１３０は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合に入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流を流す。第２保護部１３０は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合に電流を流さない。第２保護部１３０の動作の詳細は、後述する。
第２保護部１３０は、保護対象回路２０を下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧から保護する。具体的には、第２保護部１３０は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合に入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流を流す。第２保護部１３０は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合に電流を流さない。第２保護部１３０の動作の詳細は、後述する。
【0133】
第２保護部１３０は、接続点Ｐ１で接続線Ｌ１に接続する。第２保護部１３０の一例を図５に示す。ただし、第２保護部１３０は図５の電気素子と装置の組合せに限定されるものではない。なお、第２保護部１３０は、接続線Ｌ１上の接続点Ｐ１と異なる接続点Ｐ２に接続してもよい。
【0134】
第２保護部１３０は、第２オペアンプ１３１と第２トランジスタ１３２と下側参照電源１３３とを備える。
【0135】
第２オペアンプ１３１は、第１入力端子が接続点Ｐ１１に接続する。第２オペアンプ１３１は、第２入力端子が下限電圧Ｖｌｌと等しい電圧を出力する下側参照電源１３３に接続する。第２オペアンプ１３１は、出力端子が第２トランジスタ１３２の第３端子に接続する。ここで、第１入力端子は、入力された電圧が反転されずに入力される端子である。第１入力端子は、非反転入力端子と呼ばれる端子であってもよい。第２入力端子は、入力された電圧が反転されて入力される端子である。第１入力端子は、反転入力端子と呼ばれる端子であってもよい。第２オペアンプ１３１は、両電源オペアンプ、片電源オペアンプ、又はＲａｉｌ―ｔｏ―Ｒａｉｌオペアンプであってもよい。
【0136】
第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧と反転入力端子に入力される電圧とに基づいて、出力端子から出力端子電圧Ｖｏｐ２を出力する。第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧と反転入力端子に入力される電圧とを比較して、出力端子から出力端子電圧Ｖｏｐ２を出力してもよい。第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた差分に増幅度Ａ２を乗じた電圧を、出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。
【0137】
第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも大きい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２として正の電圧を出力してもよい。つまり、第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも大きい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２として０よりも大きい電圧を出力して
もよい。この場合、第２オペアンプ１３１は、正電源端子に入力される電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。また、第２オペアンプ１３１は、正電源端子に入力される電圧から所定の電圧を引いた電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。
もよい。この場合、第２オペアンプ１３１は、正電源端子に入力される電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。また、第２オペアンプ１３１は、正電源端子に入力される電圧から所定の電圧を引いた電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。
【0138】
また、第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも大きい場合、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧を、出力端子電圧Ｖｏｐ２として出力してもよい。この場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２は、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧に、第２オペアンプ１３１に定められた増幅度Ａ２を乗じた電圧を出力してもよい。
【0139】
第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧と等しい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２として大きさが０の電圧を出力してもよい。大きさが０の電圧は、グラウンドの電圧と等しい電圧であってもよい。
【0140】
第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも小さい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２として負の電圧を出力してもよい。つまり、第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも小さい場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２として０よりも小さい電圧を出力してもよい。この場合、第２オペアンプ１３１は、負電源端子に入力される電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。また、第２オペアンプ１３１は、正電源端子に入力される電圧から所定の電圧を足した電圧を出力端子電圧Ｖｏｐ２としてもよい。
【0141】
また、第２オペアンプ１３１は、非反転入力端子に入力される電圧が反転入力端子に入力される電圧よりも小さい場合、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧を、出力端子電圧Ｖｏｐ２として出力してもよい。この場合、出力端子電圧Ｖｏｐ２は、非反転入力端子に入力される電圧から反転入力端子に入力される電圧を引いた電圧に応じた電圧に、第２オペアンプ１３１に定められた増幅度Ａ２を乗じた電圧を出力してもよい。
【0142】
第２オペアンプ１３１の非反転入力端子は、保護回路電圧Ｖｐｒが入力されるように接続線Ｌ１と接続される。第２オペアンプ１３１の非反転入力端子は、接続点Ｐ１に接続されてもよい。
【0143】
第２オペアンプ１３１の反転入力端子は、上限電圧Ｖｕｌが入力されるように接続される。第２オペアンプ１３１の反転入力端子は、下側参照電源１３３に接続されてもよい。この場合、下側参照電源１３３は、出力する電圧が下限電圧Ｖｌｌである電源である。
【0144】
第２オペアンプ１３１の正電源端子は、０よりも大きい電圧を出力する電源に接続される。例えば、正電源端子は、１０V、１２V又は１５V等の定電圧電源に接続されてもよい
。
。
【0145】
第２オペアンプ１３１の負電源端子は、０よりも小さい電圧を出力する電源に接続される。例えば、負電源端子は、８V、１０V又は１５V等の定電圧電源に接続されてもよい。
【0146】
第２トランジスタ１３２は、第２端が接続点Ｐ１に、第２端が第２オペアンプ１３１の出力端子に、第３端が第２逃し先部５０に接続される。第２トランジスタ１３２は、バイポーラトランジスタであってもよい。例えば、第２トランジスタ１３２は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタであってもよい。また、第２トランジスタ１３２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のようなユニポ
ーラトランジスタであってもよい。例えば、第２トランジスタ１３２は、接合型ＦＥＴ又はＭＯＳ型ＦＥＴであってもよい。
ーラトランジスタであってもよい。例えば、第２トランジスタ１３２は、接合型ＦＥＴ又はＭＯＳ型ＦＥＴであってもよい。
【0147】
第２トランジスタ１３２の第１端子は、第２トランジスタ１３２の電流が流れる場合に、第２トランジスタ１３２の外部から電流が流れ込む端子である。例えば、第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、第１端子は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタのエミッタである。例えば、第２トランジスタ１３２がｐチャネルの電界効果トランジスタである場合、第１端子は、ｐチャネルの電界効果トランジスタのソースである。
【0148】
第２トランジスタ１３２の第２端子は、第２トランジスタ１３２の電流が流れる場合に、第２トランジスタ１３２の外部から電流が流れ出す端子である。例えば、第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、第２端子は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタのコレクタである。例えば、第２トランジスタ１３２がｐチャネルの電界効果トランジスタである場合、第２端子は、ｐチャネルの電界効果トランジスタのドレインである。
【0149】
第２トランジスタ１３２の第３端子は、第２トランジスタ１３２の電流が流れる場合に、第２トランジスタ１３２の外部から電流が流れ込む端子であり、第３端子に流れ込む電流量は第１端子に流れ込む電流量よりも小さい端子である。例えば、第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、第３端子は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタのベースである。例えば、第２トランジスタ１３２がｐチャネルの電界効果トランジスタである場合、第３端子は、ｐチャネルの電界効果トランジスタのゲートである。
【0150】
例えば、第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、第２トランジスタ１３２のコレクタは接続点Ｐ１に接続されてもよい。第２トランジスタ１３２のベースは、第２オペアンプ１３１の出力端子に接続されてもよい。第２トランジスタ１３２のエミッタはグラウンドに接続されてもよい。
【0151】
例えば、第２トランジスタ１３２がｐチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴである場合、第２トランジスタ１３２のドレインは接続点２に接続されてもよい。第２トランジスタ１３２のゲートは、第２オペアンプ１３１の出力端子に接続されてもよい。第２トランジスタ１３２のソースは、下限電圧Ｖｌｌよりも電圧の大きい第２逃し先部５０に接続されてもよい。例えば、第２逃し先部５０は、保護対象回路２０の上側基準電源２１又はグラウンドであってもよい。
【0152】
第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、第２トランジスタ１３２のベースに流れ出す電流Ｉｂ２の大きさに応じて、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２を流すことができる。電流Ｉｃｅ２の大きさは、電流Ｉｂ２大きさに第２トランジスタ１３２に定められた電流増幅率ｈｆｅ２を乗じた大きさであってもよい。第２トランジスタ１３２は、第２トランジスタ１３２のベースに電流Ｉｂ２が流れこんでいる間だけ、電流Ｉｃｅ２を流してもよい。電流Ｉｃｅ２は、グラウンドから、第２トランジスタ１３２及び抵抗部１１０を介して出力装置３０に流れてもよい。電流Ｉｃｅ２は、抵抗部１１０で電圧降下を生じることで、保護回路電圧Ｖｐｒを出力電圧Ｖｘに対して上昇させてもよい。
【0153】
第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、入力保護回路１０は、図６のように、第２オペアンプ１３１の出力端子と第２トランジスタ１３２のベースとの間に第２ベース抵抗部１３４をさらに備えてもよい。第２ベース抵抗部１３４
を備えることで、第２トランジスタ１３２の故障を低減することができる。
を備えることで、第２トランジスタ１３２の故障を低減することができる。
【0154】
第２ベース抵抗部１３４がない場合、第２オペアンプ１３１の出力端子と第２トランジスタ１３２のベースとが導線で接続されることになる。このため、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２が大きいと、第２トランジスタ１３２のベースに流れる電流が大きくなりすぎて、第２トランジスタ１３２の故障を引き起こす場合があるからである。
【0155】
第２トランジスタ１３２がｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである場合、入力保護回路１０は、図６のように、第２トランジスタ１３２のベースと第２トランジスタ１３２のエミッタとの間に第２ベース・エミッタ間抵抗部１３５をさらに備えてもよい。第２ベース・エミッタ間抵抗部１３５を備えることで、第２トランジスタ１３２の誤作動を低減することができる。
【0156】
第２オペアンプ１３１からのノイズによる電流、又は、第２トランジスタ１３２のコレクタから第２トランジスタ１３２のベースへの漏れ電流等の影響により、第２トランジスタ１３２のベースには、電流が流れてしまう場合がある。このような電流が第２トランジスタ１３２のベースに流れた結果、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２が流れてしまうと、抵抗部１１０で電圧降下が生じることになる。この場合、出力装置３０の出力電圧Ｖｘと保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎとの間に、電圧降下分だけの誤差が生じてしまう。
【0157】
ここで、第２トランジスタ１３２のベースと第２トランジスタ１３２のエミッタとの間に第２ベース・エミッタ間抵抗部１３５を備えることで、第２オペアンプ１３１からのノイズによる電流、又は、第２トランジスタ１３２のコレクタから第２トランジスタ１３２のベースへの漏れ電流等を第２ベース・エミッタ間抵抗部１３５に流すことで、第２トランジスタ１３２の誤作動を低減することができる。
【0158】
［第２保護部１３０の動作］
ここでは、第２保護部１３０の動作について説明する。また、保護対象回路２０の一例として図４と同じ回路を用いて説明する。加えて、説明の簡単のために、第２逃し先部５０がグラウンドであるとして説明する。なお、第２逃し先部５０は、グラウンドに限られず、保護対象回路２０の上側基準電源２１であってもよい。
ここでは、第２保護部１３０の動作について説明する。また、保護対象回路２０の一例として図４と同じ回路を用いて説明する。加えて、説明の簡単のために、第２逃し先部５０がグラウンドであるとして説明する。なお、第２逃し先部５０は、グラウンドに限られず、保護対象回路２０の上側基準電源２１であってもよい。
【0159】
以下では、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合を例に説明する。保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合、定常状態において、保護対象回路２０には電流が流れないものであってもよい。または、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合、定常状態において、保護対象回路２０には電流が無視できるほど小さいものであってもよい。
【0160】
出力装置３０の出力電圧Ｖｘが変化した場合を考える。変化する前の出力電圧Ｖｘと変化した後の出力電圧Ｖｘの組合せで４つのパターンに分けて説明する。具体的には、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合と、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合で場合を分ける。また、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧を電圧Ｖ３及び電圧Ｖ３´とする。一方で、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧を電圧Ｖ４及び電圧Ｖ４´とする。
【0161】
（４．変化する前の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３であった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３であった場合を説明する。
【0162】
（４．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合）
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３´となった場合を
説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３から、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３´となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３´となった場合を
説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３から、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３´となった場合を説明する。
【0163】
この場合、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３´に変化した瞬間から保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ３´に向けて変化する。電圧Ｖ３´が電圧Ｖ３より小さい場合、保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に向けて下降していく。一方で、電圧Ｖ３´が電圧Ｖ３より大きい場合、保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に向けて上昇していく。
【0164】
ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に向けて変化する間、保護回路電圧Ｖｐｒは常に下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧である。したがって、第２オペアンプ１３１の非反転入力端子に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌ以上である。一方で、第２オペアンプ１３１の反転入力端子に入力される電圧は上限電圧Ｖｕｌである。この場合、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２は０以上となる。
【0165】
第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２が０以上である場合、第２トランジスタ１３２のベースから電流が流れ出さない。言い換えると、第２トランジスタ１３２のベースから第２オペアンプ１３１の出力端子に向けて電流が流れない。
【0166】
ここで、第２オペアンプ１３１はｐｎｐ型トランジスタであるため、第２トランジスタ１３２のベースから電流が流れだす場合に、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２が流れるようになる。言い換えると、第２トランジスタ１３２のベースに電流が流れ出さない場合に、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２は流れない。電流Ｉｃｅ２が流れる場合、電流Ｉｃｅ２は第２トランジスタ１３２のコレクタから抵抗部１１０を介して出力装置３０に流れる。この場合、電流Ｉｃｅ２が抵抗部１１０に流れることで、抵抗部１１０で電圧降下が生じる。このため、電流Ｉｃｅ２が抵抗部１１０に流れることで、出力装置３０の出力電圧Ｖｘに対して、保護回路電圧Ｖｐｒは、抵抗部１１０での電圧降下分だけ大きくなる。
【0167】
出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に変化する場合、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２が０以下であるため、電流Ｉｃｅ２が流れない。この場合、抵抗部１１０での電圧降下は生じない。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に変化する場合、保護回路電圧Ｖｐｒも電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に変化する。そして、保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ３´となることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0168】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３から電圧Ｖ３´に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは電圧Ｖ３´となる。
【0169】
保護対象回路２０に入力される電圧Ｖ３´は下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧であるため、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることはない。
【0170】
また、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２が流さないため、抵抗部１１０での電圧降下は生じない。言い換えると、出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとが等しくなると考えてもよい。
【0171】
したがって、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる影響を低減することができ
る。つまり、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとの間に生じる誤差を低減することができると考えてもよい。
る。つまり、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとの間に生じる誤差を低減することができると考えてもよい。
【0172】
（４．２．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３から、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３から、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４となった場合を説明する。
【0173】
この場合、出力装置３０と保護対象回路２０とに接続される入力保護回路１０が、出力装置３０の出力電圧Ｖｘに関わらず、下限電圧Ｖｌｌを保護対象回路２０に入力する。これにより、入力保護回路１０は、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が保護対象回路２０に入力されることを防ぎ、保護対象回路２０を保護することができる。入力保護回路１０は、第１保護部１２０が入力保護回路１０の出力する電圧が下限電圧Ｖｌｌとなるように抵抗部１１０に電流を流すことで、下限電圧Ｖｌｌを保護対象回路２０に入力してもよい。第１保護部１２０は、出力装置３０の出力電圧Ｖｘと下限電圧Ｖｌｌとの差分に基づいて、入力保護回路１０の出力する電圧が下限電圧Ｖｌｌとなるように抵抗部１１０で電圧降下が生じさせる電流を流してもよい。
【0174】
以下では、入力保護回路１０の第１保護部１２０の動作を具体的に説明する。
【0175】
まず、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４に変化した瞬間から保護回路電圧Ｖｐｒは、電圧Ｖ４に向けて下降する。ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌまで下降するまでの間と、下限電圧Ｖｌｌに到達した瞬間以降とに分けて説明する。
【0176】
保護回路電圧Ｖｐｒが、電圧Ｖ３から下限電圧Ｖｌｌまで下降する間は、前述の（４．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合）と同様に第２保護部１３０は動作する。
【0177】
保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ３から下限電圧Ｖｌｌに向けて変化する間、保護回路電圧Ｖｐｒは常に下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧である。したがって、第２オペアンプ１３１の非反転入力端子に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌ以上である。一方で、第２オペアンプ１３１の反転入力端子に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌである。この場合、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２は０以上となる。
【0178】
第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２が０以上である場合、第２トランジスタ１３２のベースには電流が流れ出さない。言い換えると、第２トランジスタ１３２のベースから第２オペアンプ１３１の出力端子に向けて電流が流れない。したがって、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２は流れない。
【0179】
次に、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌに到達した瞬間以降について考える。まず、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌから電圧Ｖｌｌ―ΔＶｌに上昇した瞬間について考える。ここで、ΔＶｌは微小な電圧の変化とする。
【0180】
保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖｌｌ―ΔＶｌになった瞬間において、第２オペアンプ１３１の非反転入力端子に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖｌｌ―ΔＶｌである。一方で、第２オペアンプ１３１の反転入力端子に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌである。この場合、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２は負となる。言い換
えると、第２オペアンプ１３１の出力電圧Ｖｘは０よりも小さくなる。
えると、第２オペアンプ１３１の出力電圧Ｖｘは０よりも小さくなる。
【0181】
第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２が負である場合、第２トランジスタ１３２のベースから電流が流れ出す。言い換えると、第２トランジスタ１３２のベースから第２オペアンプ１３１の出力端子に向けて電流が流れる。したがって、第２オペアンプ１３１はｐｎｐ型トランジスタであるため、第２トランジスタ１３２のベースから電流が流れ出す場合に、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２が流れるようになる。
【0182】
ここで、電流Ｉｃｅ２について説明する。第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２は、第２オペアンプ１３１の増幅度Ａ２を用いて、以下の式（１５）のように表せる。
【0183】
Ｖｏｐ２＝Ａ２｛（Ｖｌｌ―ΔＶｌ）―Ｖｌｌ｝＝―Ａ２・ΔＶｌ・・・式（１５）。
【0184】
次に、図５には図示していないが、第２オペアンプ１３１の出力端子と第２トランジスタ１３２のベースの間のベース間抵抗の値をＲｂ２とすると、第２トランジスタ１３２のベースに流れる電流Ｉｂ２は、以下の式（１６）のように表せる。
【0185】
Ｉｂ２＝Ｖｏｐ２／Ｒｂ２＝―Ａ２・ΔＶｌ／Ｒｂ２・・・式（１６）。
【0186】
そして、第２トランジスタ１３２の電流増幅率ｈｆｅ２を用いて、第２トランジスタ１３２のコレクタと第２トランジスタ１３２のエミッタの間に電流Ｉｃｅ２は、以下の式（１７）のように表せる。
【0187】
Ｉｃｅ２＝ｈｆｅ２・Ｉｂ２＝―ｈｆｅ２・Ａ２・ΔＶｌ／Ｒｂ２・・・式（１７）。
【0188】
したがって、電流Ｉｃｅ２が抵抗部１１０に流れた後の保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（１８）ように表せる。
【0189】
Ｖｐｒ＝（Ｖｌｌ―ΔＶｌ）―Ｒ０・Ｉｃｅ２・・・式（１８）。
【0190】
上式に、式（１７）を代入すると、以下の式（１９）のように表せる。
【0191】
Ｖｐｒ＝Ｖｌｌ+（―１+ｈｆｅ２・Ａ２・Ｒ０／Ｒｂ２）・ΔＶｌ・・・式（１９）。
【0192】
ここで、ΔＶｌの係数が正となるようにすることで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌよりも大きくすることができる。具体的には、第２オペアンプ１３１の増幅度Ａ２、ベース間抵抗の抵抗値Ｒｂ２、第２トランジスタ１３２の電流増幅率ｈｆｅ２、及び抵抗部１１０の抵抗値Ｒ０をΔＶｌの係数が正となるように決定することで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌよりも大きくすることができる。
【0193】
一般的に、第２オペアンプ１３１の増幅度Ａ２は１００００以上の値をとり、第２トランジスタ１３２の電流増幅率ｈｆｅ２は１００以上の値をとる。また、ベース間抵抗の抵抗値Ｒｂ２は１０００Ω～１００００Ω程度の値、抵抗部１１０の抵抗値Ｒ０は１００Ω～１０００Ω程度の値をとる。したがって、一般的に、式（１９）中のΔＶｌの係数が負となる。
【0194】
保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌ以上となると、前述の（４．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合）と同様に第２保護部１３０は動作するため、電流Ｉｃｅ２が流れなくなる。そして、再度、保護回路電圧Ｖｐｒが上昇する。
【0195】
保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌを下回る瞬間では、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２が負となって電流Ｉｃｅ２が流れることで、下限電圧Ｖｌｌ以上に保護回路電圧Ｖｐｒが上昇する。そして、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌ以上となると、保護回路電圧Ｖｐｒは再び下降する。第２オペアンプ１３１によって下限電圧Ｖｌｌを境界として保護回路電圧Ｖｐｒが下降と上昇を繰り返すことで、入力保護回路１０の定常状態では、保護回路電圧Ｖｐｒは下限電圧Ｖｌｌとなる。言い換えると、第２オペアンプ１３１によって、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなるように帰還がかけられていると考えることができる。
【0196】
以上をまとめると、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３から電圧Ｖ４に変化する場合、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0197】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３から電圧Ｖ４に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは下限電圧Ｖｌｌとなる。保護対象回路２０に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌであるため、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることはない。つまり、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合であっても、保護対象回路２０が入力電圧Ｖｉｎを下限電圧Ｖｌｌまで上昇させることができるため、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることはない。
【0198】
なお、定常状態において、抵抗部１１０では、出力電圧Ｖｘの電圧Ｖ４と保護回路電圧Ｖｐｒである下限電圧Ｖｌｌとの差分に相当する電圧降下が起こっている。したがって、定常状態において抵抗部１１０に流れる電流Ｉｃｅ２は、以下の式（２０）のように表せる。
【0199】
Ｉｃｅ２＝（Ｖ４―Ｖｌｌ）／Ｒ０・・・式（２０）。
【0200】
（５．変化する前の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ４であった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ４であった場合を説明する。
【0201】
（５．１．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ４´となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４から、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４´となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化した後の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ４´となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４から、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４´となった場合を説明する。
【0202】
まず、電圧Ｖ４´が電圧Ｖ４よりも小さい場合を考える。出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、Ｖ４´から、式（２０）に表される電流Ｉｃｅ２が抵抗部１１０で生じる電圧降下分だけ出力電圧Ｖｘよりも大きい電圧となる。出力電圧ＶｘがＶ４´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（２１）のように表すことができる。
【0203】
Ｖｐｒ＝Ｖ４´+Ｉｃｅ２・Ｒ０・・・式（２１）。
【0204】
上式に、式（２０）を代入すると、以下の式（２２）のように表せる。
【0205】
Ｖｐｒ＝Ｖ４´―（Ｖ４―Ｖｌｌ）＝Ｖｌｌ―（Ｖ４―Ｖ４´）＜Ｖｌｌ・・・式（２２）。
【0206】
したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧となる。
【0207】
ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧となったため、（３－２．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）と同様に第２保護部１３０が動作することで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなる。具体的には、（３－２．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）の説明におけるΔＶｌを（Ｖ４―Ｖ４′）に置き換えることで説明される。
【0208】
次に、電圧Ｖ４´が電圧Ｖ４よりも大きい場合を考える。出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、Ｖ４´から、式（２０）に表される電流Ｉｃｅ２が抵抗部１１０で生じる電圧降下分だけ出力電圧Ｖｘよりも大きい電圧となる。出力電圧ＶｘがＶ４´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（２３）のように表すことができる。
【0209】
Ｖｐｒ＝Ｖ４´+Ｉｃｅ２・Ｒ０・・・式（２３）
上式に、式（２０）を代入すると、以下の式（２４）のように表せる。
上式に、式（２０）を代入すると、以下の式（２４）のように表せる。
【0210】
Ｖｐｒ＝Ｖ４´―（Ｖ４―Ｖｌｌ）＝Ｖｌｌ+（Ｖ４′―Ｖ４）＞Ｖｌｌ・・・式
（２４）。
（２４）。
【0211】
したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４´になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、下限電圧Ｖｌｌよりも大きい電圧となる。
【0212】
ここで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌよりも大きい電圧となったため、（３－２．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）と同様に第２保護部１３０が動作することで、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなる。
【0213】
以上をまとめると、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４から電圧Ｖ４´に変化する場合、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0214】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４から電圧Ｖ４´に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは下限電圧Ｖｌｌとなる。保護対象回路２０に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌであるため、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることはない。つまり、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合であっても、保護対象回路２０が入力電圧Ｖｉｎを下限電圧Ｖｌｌまで上昇させることができるため、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることはない
なお、定常状態において、抵抗部１１０では、出力電圧Ｖｘの電圧Ｖ４´と保護回路電圧Ｖｐｒである下限電圧Ｖｌｌとの差分に相当する電圧降下が起こっている。したがって、定常状態において抵抗部１１０に流れる電流Ｉｃｅ２´は、以下の式（２５）のように表せる。
なお、定常状態において、抵抗部１１０では、出力電圧Ｖｘの電圧Ｖ４´と保護回路電圧Ｖｐｒである下限電圧Ｖｌｌとの差分に相当する電圧降下が起こっている。したがって、定常状態において抵抗部１１０に流れる電流Ｉｃｅ２´は、以下の式（２５）のように表せる。
【0215】
Ｉｃｅ２´＝（Ｖ４´―Ｖｌｌ）／Ｒ０・・・式（２５）。
【0216】
（５．２．変化した後の出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合）
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ３となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４から、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３となった場合を説明する。
出力電圧Ｖｘが変化する前の出力装置３０の出力電圧ＶｘがＶ３となった場合を説明する。つまり、出力装置３０の出力電圧Ｖｘが、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧Ｖ４から、下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧Ｖ３となった場合を説明する。
【0217】
出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、Ｖ３から、式（２０）に表される電流Ｉｃｅ２が抵抗部１１０で生じる電圧降下分だけ出力電圧Ｖｘに対して大きい電圧となる。出力電圧ＶｘがＶ３になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、以下の式（２６）のように表すことができる。
【0218】
Ｖｐｒ＝Ｖ３―Ｉｃｅ２・Ｒ０・・・式（２６）。
【0219】
上式に、式（２０）を代入すると、以下の式（２７）のように表せる。
【0220】
Ｖｐｒ＝Ｖ３―（Ｖ４―Ｖｌｌ）＝Ｖｌｌ+（Ｖ３―Ｖ４）＞Ｖｌｌ・・・式（２
７）。
７）。
【0221】
したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ３になった瞬間では、保護回路電圧Ｖｐｒは、下限電圧Ｖｌｌよりも大きい電圧となる。
【0222】
保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧に変化した場合、第２オペアンプ１３１の非反転入力端子に入力される電圧も下限電圧Ｖｌｌ以上である。一方で、第２オペアンプ１３１の反転入力端子に入力される電圧は下限電圧Ｖｌｌである。この場合、第２オペアンプ１３１の出力端子電圧Ｖｏｐ２は０以上となる。したがって、電流Ｉｃｅ２が流れなくなる。
【0223】
保護回路電圧Ｖｐｒは、式（２７）で表される電圧から出力電圧Ｖｘである電圧Ｖ３に向けて変化する。そして、保護回路電圧Ｖｐｒが電圧Ｖ３となることで、入力保護回路１０が定常状態となる。
【0224】
入力保護回路１０が定常状態となった後、接続点Ｐ１と保護対象回路２０は接続線Ｌ１で接続されているため、保護回路電圧Ｖｐｒと入力電圧Ｖｉｎは等しくなる。したがって、出力電圧Ｖｘが電圧Ｖ４から電圧Ｖ３に変化した後であって入力保護回路１０が定常状態となった後、入力電圧Ｖｉｎは電圧Ｖ３となる。
【0225】
保護対象回路２０に入力される電圧Ｖ３は下限電圧Ｖｌｌ以上の電圧であるため、保護対象回路２０に下限電圧Ｖｌｌよりも小さい電圧が入力されることはない。
【0226】
また、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２が流さないため、抵抗部１１０での電圧降下は生じない。言い換えると、出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとが等しくなると考えてもよい。
【0227】
したがって、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる影響を低減することができる。つまり、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとの間に生じる誤差を低減することができると考えてもよい。
【0228】
（６．第２保護部１３０の動作のまとめ）
出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合は、第２保護部１３０は、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流Ｉｃｅ２を流す。言い換えると、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合は、第２保護部１３０は、入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流Ｉｃｅ２を流す。
出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合は、第２保護部１３０は、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流Ｉｃｅ２を流す。言い換えると、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合は、第２保護部１３０は、入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流Ｉｃｅ２を流す。
【0229】
一方で、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２を流さないため、保護回路電圧Ｖｐｒは出力電圧Ｖｘと等しくなる。言い換えると、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２を流さないため、入力電圧Ｖｉｎは出力電圧Ｖｘと等しくなる。
【0230】
したがって、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合に入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流を流し、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上である場合に電流を流さない第２保護部１３０を有するため、入力保護回路１０は、保護対象回路２０を下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧から保護することができる。
【0231】
以上の場合では、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合で説明した。しかし、保護対象回路２０が電圧駆動回路以外の場合でも、第２保護部１３０は、保護対象回路２０を過電圧から保護することができる。保護対象回路２０が電圧駆動回路以外の場合であっても、第２オペアンプ１３１が保護回路電圧Ｖｐｒを上限電圧Ｖｕｌとなるように帰還をかけるからである。
【0232】
したがって、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合だけでなく、保護対象回路２０が電流駆動回路のような電圧駆動回路以外の場合であっても、第２保護部１３０を備えるため、入力保護回路１０は下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧が入力されることから保護対象回路２０を保護することができる。保護対象回路２０は、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ロジック回路、アナログーデジタル変換（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）回路等であってもよい。
【0233】
【0234】
以下では、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合を例に説明する。保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合、定常状態において、保護対象回路２０には電流が流れないものであってもよい。または、保護対象回路２０が電圧駆動回路である場合、定常状態において、保護対象回路２０には電流が無視できるほど小さいものであってもよい。
【0235】
出力装置３０の出力電圧Ｖｘと、保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎとの関係について説明する。具体的には、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合で場合を分ける。
【0236】
（７．出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合）
出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、第１保護部１２０は、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流Ｉｃｅ１を流す。一方で、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２を流さない。出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上の場合に含まれるからである。
出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、第１保護部１２０は、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなるように電流Ｉｃｅ１を流す。一方で、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２を流さない。出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上の場合に含まれるからである。
【0237】
したがって、第１保護部１２０だけが電流Ｉｃｅ１を流すので、保護回路電圧Ｖｐｒが上限電圧Ｖｕｌとなる。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、入力保護回路１０は上限電圧Ｖｕｌを出力する。言い換えると、保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌとなる。
【0238】
これにより、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合であっても、入力保護回路１０は、保護対象回路２０を上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧から保護することができる。
【0239】
（８．出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合）
出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流さない。出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下の場合に含まれるからである。また、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、第２保護部１３０も電流Ｉｃｅ２を流さない。出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上の場合に含まれるからである。
出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流さない。出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下の場合に含まれるからである。また、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、第２保護部１３０も電流Ｉｃｅ２を流さない。出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合は、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌ以上の場合に含まれるからである。
【0240】
したがって、第１保護部１２０が電流Ｉｃｅ１を流さず、かつ、第２保護部１３０も電流Ｉｃｅ２を流さないので、保護回路電圧Ｖｐｒは出力電圧Ｖｘと等しくなる。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合、入力保護回路１０は出力電圧Ｖｘと等しい電圧を出力する。言い換えると、保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｘと等しくなる。
【0241】
したがって、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる影響を低減することができる。つまり、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下である場合において、ダイオードを用いた従来の入力保護回路１０での漏れ電流による影響と比較して、出力装置３０と保護対象回路２０との間に入力保護回路１０が接続されることによる出力電圧Ｖｘと入力電圧Ｖｉｎとの間に生じる誤差を低減することができると考えてもよい。
【0242】
（９．出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合）
出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合、第２保護部１３０は、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流Ｉｃｅ２を流す。一方で、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流さない。出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下の場合に含まれるからである。
出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合、第２保護部１３０は、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなるように電流Ｉｃｅ２を流す。一方で、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流さない。出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合は、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下の場合に含まれるからである。
【0243】
したがって、第２保護部１３０だけが電流Ｉｃｅ２を流すので、保護回路電圧Ｖｐｒが下限電圧Ｖｌｌとなる。つまり、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合、入力保護回路１０は下限電圧Ｖｌｌを出力する。言い換えると、保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｌｌとなる。
【0244】
これにより、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合であっても、入力保護回路１０は、保護対象回路２０を下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧から保護することができる。
【0245】
（１０．入力保護回路１０の動作のシミュレーション結果）
図７において、実施形態１に係る入力保護回路１０の動作のシミュレーションの結果を示す。横軸が、出力装置３０の出力電圧Ｖｘである。縦軸が、保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎである。図７では、抵抗部１１０は抵抗値４７０Ωの抵抗である。上側基準電源２１は、３．３Ｖの定電圧電源、下側基準電源２２はグラウンドである。上側参照電源１２３は、３．６Ｖの定電圧電源、下側参照電源１３３は、―０．３Ｖの定電圧電源である。
図７において、実施形態１に係る入力保護回路１０の動作のシミュレーションの結果を示す。横軸が、出力装置３０の出力電圧Ｖｘである。縦軸が、保護対象回路２０の入力電圧Ｖｉｎである。図７では、抵抗部１１０は抵抗値４７０Ωの抵抗である。上側基準電源２１は、３．３Ｖの定電圧電源、下側基準電源２２はグラウンドである。上側参照電源１２３は、３．６Ｖの定電圧電源、下側参照電源１３３は、―０．３Ｖの定電圧電源である。
【0246】
図７から、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌよりも大きい場合（３．６Ｖ＜Ｖｘ）、出力電圧Ｖｘが上限電圧Ｖｕｌ以下かつ下限電圧Ｖｌｌ以上である場合（―０．３Ｖ≦Ｖｘ≦３．６Ｖ）、出力電圧Ｖｘが下限電圧Ｖｌｌよりも小さい場合（Ｖｘ＜―０．３Ｖ）のいずれの場合でも、入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｕｌ以上かつ下限電圧Ｖｌｌ以下（―０．３Ｖ≦Vｉｔ≦３．６Ｖ）となっていることがわかる。したがって、入力保護回路１０は
、保護対象回路２０を上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧、及び、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧のいずれからも保護することができていることがわかる。
、保護対象回路２０を上限電圧Ｖｕｌよりも大きい過電圧、及び、下限電圧Ｖｌｌよりも小さい過電圧のいずれからも保護することができていることがわかる。
【0247】
［実施形態２］
以下において、実施形態２について説明する。以下においては、実施形態１に対する相違点について主として説明する。
以下において、実施形態２について説明する。以下においては、実施形態１に対する相違点について主として説明する。
【0248】
図８は、実施形態２に係る入力保護回路１０のブロック図である。図９は、実施形態２に係る入力保護回路１０の第１保護部１２０に関する回路図である。図１０は、実施形態２に係る入力保護回路１０の第２保護部１３０に関する回路図である。
【0249】
実施形態２は、保護対象回路２０に複数の接続端子が備えられている場合において、入力保護回路１０が複数の接続端子の間で共有される場合である。具体的には、第１接続端子２０１と第２接続端子２０２とで、入力保護回路１０が共有される場合を用いて説明する。
【0250】
第１接続端子２０１は第１出力装置３１と接続される。第１接続端子２０１と第１出力装置３１とを結ぶ接続線を第１接続線Ｌ１とする。入力保護回路１０と第１接続線Ｌ１との接続点を接続点P１１とする。第１出力装置３１と接続点P１１との間に第１抵抗部１１１が備えられる。
【0251】
実施形態２に係る入力保護回路１０は、接続点Ｐ１１と第１保護部１２０との間の位置に第１ダイオード６１をさらに備える。第１ダイオード６１のアノードが接続点Ｐ１１に、第１ダイオード６１のカソードが第１保護部１２０に接続される。
【0252】
また、第２実施形態に係る入力保護回路１０は、接続点Ｐ１１と第２保護部１３０との間、の位置に第２ダイオード６２をさらに備える。第２ダイオード６２のカソードが接続点Ｐ１１に、第２ダイオード６２のアノードが第２保護部１３０に接続される。
【0253】
第２接続端子２０２は第２出力装置３２と接続される。第２接続端子２０２と第２出力装置３２とを結ぶ接続線を第２接続線Ｌ２とする。入力保護回路１０と第２接続線Ｌ２との接続点を接続点P１２とする。第２出力装置３２と接続点P１２との間に第２抵抗部１１２が備えられる。
【0254】
実施形態２に係る入力保護回路１０は、接続点Ｐ１２と第１保護部１２０との間の位置に第３ダイオード６３をさらに備える。第３ダイオード６３のアノードが接続点Ｐ１２に、第３ダイオード６３のカソードが第１保護部１２０に接続される。
【0255】
また、実施形態２に係る入力保護回路１０は、接続点Ｐ１２と第２保護部１３０との間、の位置に第４ダイオード６４をさらに備える。第４ダイオード６４のカソードが接続点Ｐ１２に、第４ダイオード６４のアノードが第２保護部１３０に接続される。
【0256】
第１ダイオード６１、第２ダイオード６２、第３ダイオード６３、及び第４ダイオード６４は、ｐ型半導体とｎ型半導体の接合している部分（ｐｎ接合ともいう）を有する素子である。第１ダイオード６１、第２ダイオード６２、第３ダイオード６３、及び第４ダイオード６４は、一般整流ダイオード、スイッチングダイオード、ファストリカバリダイオード、ショットキーバリアダイオード、ダイオードブリッジ、ステップリカバリダイオード、ツェナーダイオード、アバランシェダイオード、トンネルダイオード、発光ダイオード、フォトダイオード、レーザーダイオード、定電流ダイオード、可変容量ダイオード、ゲルマニウムダイオード、ガンダイオード、ＰＩＮダイオード、インパッドダイオード、又はショックレーダイオード等の何れの形式のダイオードであってもよい。なお、第１ダイオード６１、第２ダイオード６２、第３ダイオード６３、及び第４ダイオード６４は、いずれもが同じ形式のダイオードであってもよく、一部が異なる形式のダイオードであってもよい。
【0257】
実施形態２に係る第１保護部１２０において、第１オペアンプ１２１の反転入力端子に接続される上側参照電源１２３が出力する電圧は、実施形態１と異なる。これは、接続点Ｐ１１と第１オペアンプ１２１との間に第１ダイオード６１が、接続点Ｐ１２と第１オペアンプ１２１との間に第３ダイオード６３が存在するため、第１ダイオード６１の順方向電圧及び第３ダイオード６３の順方向電圧の大きさを考慮したものである。
【0258】
具体的には、実施形態１に係る上側参照電源１２３の出力する電圧は上限電圧Ｖｕｌと等しい大きさである。一方で、実施形態２に係る上側参照電源１２３の出力する電圧は、第１ダイオード６１の順方向電圧又は第３ダイオード６３の順方向電圧を上限電圧Ｖｕｌから引いた値の大きさの電圧である。第１ダイオード６１の順方向電圧と第３ダイオード６３の順方向電圧が異なる場合、実施形態２に係る上側参照電源１２３の出力する電圧は、第１ダイオード６１の順方向電圧又は第３ダイオード６３の順方向電圧のうち大きい方を上限電圧Ｖｕｌから引いた値の大きさの電圧である。
【0259】
実施形態２に係る第２保護部１３０において、第２オペアンプ１３１の反転入力端子に接続される下側参照電源１３３が出力する電圧は、実施形態１と異なる。これは、接続点Ｐ１１と第２オペアンプ１３１との間に第２ダイオード６２が、接続点Ｐ１２と第２オペアンプ１３１との間に第４ダイオード６４が存在するため、第２ダイオード６２の順方向電圧及び第４ダイオード６４の順方向電圧の大きさを考慮したものである。
【0260】
具体的には、実施形態１に係る下側参照電源１３３の出力する電圧は下限電圧Ｖｌｌと等しい大きさである。一方で、実施形態２に係る下側参照電源１３３の出力する電圧は、第２ダイオード６２の順方向電圧又は第４ダイオード６４の順方向電圧を下限電圧Ｖｌｌに加えた値の大きさの電圧である。第２ダイオード６２の順方向電圧と第４ダイオード６４の順方向電圧が異なる場合、実施形態２に係る下側参照電源１３３の出力する電圧は、第２ダイオード６２の順方向電圧又は第４ダイオード６４の順方向電圧のうち大きい方を上限電圧Ｖｕｌに加えた値の大きさの電圧である。
【0261】
第２実施形態に係る第１保護部１２０は、第１ダイオード６１又は第３ダイオード６３のカソードの電圧に基づいて動作する。例えば、第１ダイオード６１のカソードの電圧が、上限電圧Ｖｕｌから第１ダイオード６１の順方向電圧を引いた電圧よりも大きい場合に、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流してもよい。この場合、電流Ｉｃｅ１は、第１抵抗部１１１と第１ダイオード６１と第１保護部１２０とを介して、第１出力装置３１から
グラウンドに向けて流れてもよい。
グラウンドに向けて流れてもよい。
【0262】
また、第１ダイオード６１のカソードの電圧と第３ダイオード６３のカソードの電圧の両方が、上限電圧Ｖｕｌから第１ダイオード６１の順方向電圧を引いた電圧又は上限電圧Ｖｕｌから第３ダイオード６３の順方向電圧を引いた電圧よりも大きい場合に、第１保護部１２０は電流Ｉｃｅ１を流してもよい。この場合、電流Ｉｃｅ１は、第１抵抗部１１１と第１ダイオード６１と第１保護部１２０とを介して第１出力装置３１からグラウンドに向けて流れ、かつ、第２抵抗部１１２と第２ダイオード６２と第１保護部１２０とを介して、第２出力装置３２からグラウンドに向けて流れてもよい。
【0263】
第２実施形態に係る第２保護部１３０は、第２ダイオード６２又は第４ダイオード６４のアノードの電圧に基づいて動作する。例えば、第２ダイオード６２のアノードの電圧が、下限電圧Ｖｌｌから第２ダイオード６２の順方向電圧を加えた電圧よりも小さい場合に、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２を流してもよい。この場合、電流Ｉｃｅ２は、第１抵抗部１１１と第２ダイオード６２と第２保護部１３０とを介して、グラウンドから第１出力装置３１に向けて流れてもよい。
【0264】
また、第２ダイオード６２のアノードの電圧と第４ダイオード６４のアノードの電圧の両方が、下限電圧Ｖｌｌから第２ダイオード６２の順方向電圧を加えた電圧又は下限電圧Ｖｌｌから第４ダイオード６４の順方向電圧を加えた電圧よりも小さい場合に、第２保護部１３０は電流Ｉｃｅ２を流してもよい。この場合、電流Ｉｃｅ２は、第１抵抗部１１１と第２ダイオード６２と第２保護部１３０とを介してグラウンドから第１出力装置３１に向けて流れ、かつ、第２抵抗部１１２と第４ダイオード６４と第２保護部１３０とを介して、グラウンドから第２出力装置３２に向けて流れてもよい。
【0265】
以上のような構成とすることで、保護対象回路２０が接続端子を複数備える場合であっても、入力保護回路１０を複数の接続端子同士で共有することできるため、入力保護回路１０を設置するコストを低減することができる。
【0266】
［実施形態３］
以下において、実施形態３について説明する。以下においては、実施形態２に対する相違点について主として説明する。図１１は、実施形態３に係る入力保護回路１０の第１保護部１２０に関する回路図である。図１２は、実施形態３に係る入力保護回路１０の第２保護部１３０に関する回路図である。
以下において、実施形態３について説明する。以下においては、実施形態２に対する相違点について主として説明する。図１１は、実施形態３に係る入力保護回路１０の第１保護部１２０に関する回路図である。図１２は、実施形態３に係る入力保護回路１０の第２保護部１３０に関する回路図である。
【0267】
実施形態３は、入力保護回路１０が、第１電圧保持部１２６及び第２電圧保持部１３６をさらに備える場合である。
【0268】
第１電圧保持部１２６及び第２電圧保持部１３６は、電気抵抗である。電気抵抗は、金属、半導体、絶縁体、又はそれらの混合物であってもよい。電気抵抗は、チップ抵抗器、リード付抵抗器、又は巻線抵抗器であってもよい。電気抵抗は、イオン性液体であってもよい。
【0269】
第１電圧保持部１２６の第１端は、第１ダイオード６１のカソードと第１オペアンプ１２１の非反転入力端子との間、かつ、第３ダイオード６３のカソードと第１オペアンプ１２１の非反転入力端子との間の位置に接続される。第１電圧保持部１２６の第２端は、保護対象回路２０の上側基準電源２１に接続される。第１電圧保持部１２６が接続されることで、第１トランジスタ１２２に電流Ｉｃｅ１が流れている状態において、第１オペアンプ１２１の非反転入力端子に入力される電圧を安定させることができる。
【0270】
第２電圧保持部１３６の第１端は、第２ダイオード６２のアノードと第２オペアンプ１３１の非反転入力端子との間、かつ、第４ダイオード６４のカソードと第２オペアンプ１３１の非反転入力端子との間の位置に接続される。第２電圧保持部１３６の第２端は、保護対象回路２０の下側基準電源２２に接続される。第２電圧保持部１３６が接続されることで、第２トランジスタ１３２に電流Ｉｃｅ２が流れている状態において、第１オペアンプ１２１の非反転入力端子に入力される電圧を安定させることができる。
【0271】
［その他の実施形態］
本開示を諸図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づいた種々の変形および修正を行うことが可能であることに留意されたい。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、前述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することも可能である。
本開示を諸図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づいた種々の変形および修正を行うことが可能であることに留意されたい。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、前述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することも可能である。
【0272】
［本開示のまとめ］
本開示には、以下の内容が含まれる。
本開示には、以下の内容が含まれる。
【0273】
一実施形態において、（１）入力保護回路は、入力電圧に上限電圧が定められている保護対象回路と、入力電圧を出力する出力装置とを電気的に接続する接続線上に備えられる。入力保護回路は、接続線上に備えられる抵抗部を備える。入力保護回路は、抵抗部と保護対象回路との間の接続線上の第１接続点と上限電圧よりも電圧が小さい第１逃し先部とに接続され、上限電圧よりも大きい電圧が入力されることから保護対象回路を保護する第１保護部を備える。第１保護部は、入力電圧が上限電圧よりも大きい場合、抵抗部に電流を流すことで入力電圧を上限電圧以下に低下させ、入力電圧が上限電圧以下の場合、抵抗部に電流を流さない。
【0274】
（２）上記（１）の入力保護回路において、第１保護部は、第１端子を第１接続点に接続し、かつ、第２端子を第１逃し先部に接続する第１トランジスタを含んでもよい。
【0275】
（３）上記（１）から（２）のいずれかの入力保護回路において、第１保護部は、第１入力端子が第１接続点に接続し、かつ、第２入力端子が上限電圧と等しい電圧を出力する参照電源に接続し、かつ、出力端子がトランジスタの第３端子に接続する第１オペアンプを含んでもよい。
【0276】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの入力保護回路において、保護対象回路に接続される出力装置が複数ある場合、第１接続点と前記第１入力端子との間に第１ダイオードをさらに備え、第２入力端子は、参照電源のかわりに、保護対象回路の基準電源に接続されてもよい。
【0277】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの入力保護回路において、第１端が基準電源に接続され、かつ、第２端が第１入力端子に接続される電圧保持部をさらに備えてもよい。
【0278】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つの入力保護回路において、保護対象回路に入力できる電圧に下限電圧が定められている場合、抵抗部と保護対象回路との間の接続線上の第２接続点と下限電圧よりも電圧が大きい第２逃し先部とに接続され、下限電圧よりも小さい電圧が入力されることから前記保護対象回路を保護する第２保護部と、をさらに
備え、第２保護部は、入力電圧が下限電圧よりも小さい場合、抵抗部に電流を流すことで入力電圧を下限電圧以上に上昇させ、入力電圧が下限電圧以上の場合、抵抗部に電流を流さなくてもよい。
備え、第２保護部は、入力電圧が下限電圧よりも小さい場合、抵抗部に電流を流すことで入力電圧を下限電圧以上に上昇させ、入力電圧が下限電圧以上の場合、抵抗部に電流を流さなくてもよい。
【0279】
一実施形態において、（７）電気機器は、上記（１）から（６）のいずれか１つの入力保護回路を含む。
【符号の説明】
【0280】
１ ：電気機器
１０ ：入力保護回路
１１０ ：抵抗部
１１１ ：第１抵抗部
１１２ ：第２抵抗部
１２０ ：第１保護部
１２１ ：第１オペアンプ
１２２ ：第１トランジスタ
１２３ ：上側参照電源
１２４ ：第１ベース抵抗部
１２５ ：第１ベース・エミッタ間抵抗部
１２６ ：第１電圧保持部
１３０ ：第２保護部
１３１ ：第２オペアンプ
１３３ ：第２トランジスタ
１３３ ：上側参照電源
１３４ ：第２ベース抵抗部
１３５ ：第２ベース・エミッタ間抵抗部
１３６ ：第２電圧保持部
２０ ：保護対象回路
２０１ ：第１接続端子
２０２ ：第２接続端子
２１ ：上側基準電源
２２ ：下側基準電源
４０ ：第１逃し先部
５０ ：第２逃し先部
６１ ：第１ダイオード
６２ ：第２ダイオード
６３ ：第３ダイオード
６４ ：第４ダイオード
１０ ：入力保護回路
１１０ ：抵抗部
１１１ ：第１抵抗部
１１２ ：第２抵抗部
１２０ ：第１保護部
１２１ ：第１オペアンプ
１２２ ：第１トランジスタ
１２３ ：上側参照電源
１２４ ：第１ベース抵抗部
１２５ ：第１ベース・エミッタ間抵抗部
１２６ ：第１電圧保持部
１３０ ：第２保護部
１３１ ：第２オペアンプ
１３３ ：第２トランジスタ
１３３ ：上側参照電源
１３４ ：第２ベース抵抗部
１３５ ：第２ベース・エミッタ間抵抗部
１３６ ：第２電圧保持部
２０ ：保護対象回路
２０１ ：第１接続端子
２０２ ：第２接続端子
２１ ：上側基準電源
２２ ：下側基準電源
４０ ：第１逃し先部
５０ ：第２逃し先部
６１ ：第１ダイオード
６２ ：第２ダイオード
６３ ：第３ダイオード
６４ ：第４ダイオード
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】