JPH0272706A - 絶縁増副装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁増幅装置に関するものであり、詳しくは
、直流成分を含む伝送特性の広帯域化に関するものであ
る。

（従来の技術） 絶縁増幅装置は、入出力間を直流的に絶縁した状態で増
幅できるように構成されたものであり、各種の分野で広
く用いられている。

第３図は、従来の絶縁増幅装置の一例を示すブロック図
である。第３図において、１は被増幅信号Ｓ１の入力端
子であり、変調器２に接続されている。３は搬送波発生
器であり、その出力信号Ｓ２は変調器２に加えられてい
る。変調器２は搬送波信号Ｓ２を被増幅信号Ｓ１で変調
した交流信号Ｓ３を出力する。４は変調器２の出力信号
Ｓ３を絶縁伝送するトランスである。５はトランス４の
出力信号Ｓ４を復調再生して被増幅信号Ｓ１に関連した
増幅信号Ｓ５を出力端子６に出力する復調器である。

このように構成することにより、入力端子１と出力端子
６はトランス４で直流的に絶縁されることになり、被増
幅信号Ｓ１に対して直流的に絶縁された出力信号Ｓ５を
得ることができる。

ところで、このような装置によれば、被増幅信号Ｓ１を
搬送波信号Ｓ２で変調していることから、搬送波成分Ｓ
２が出力端子６に出力されるおそれがある。そこで、搬
送波成分Ｓ２が出力端子６に出力されないようにするた
めに、復調器５にローパスフィルタの機能を持たせるこ
とが行われている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このように復調器５にローパスフィルタの機能
を持たせた場合には、ローパスフィルタの通過帯域特性
によって装置全体の周波数特性が制限されることになり
、広帯域特性は得られないことになる。

また、変調器２として乗算器を用いた場合、搬送波信号
Ｓ２と同一周波数の被増幅信号Ｓ１が入力されることに
よってトランス４に直流成分が加わり、異常な動作をす
ることがある。

本発明は、このような点に着目したものであり、その目
的は、比較的簡単な構成で広帯域の周波数特性が得られ
る絶縁増幅装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の絶縁増幅装置は、 被増幅信号の低域周波数成分を変調する変調手段と、 この変調手段の出力信号を復調する第１の復調手段と、 前記被増幅信号とこの第１の復調手段の出力信号の差を
演算する減算手段と、 前記変調手段の出力信号を絶縁伝送する第１の絶縁伝送
手段と、 前記減算手段の出力信号の低域周波成分よりも高い周波
数成分を絶縁伝送する第２の絶縁伝送手段と、 前記第１の絶縁伝送手段の出力信号を復調する第２の復
調手段と、 前記第２の絶縁伝送手段の出力信号とこの第２の復調手
段の出力信号を加算する加算手段、とで構成されたこと
を特徴とする。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、７は被増幅信号Ｓ６の入力端子であり
、変調器８に接続されるとともに減算器１０の一方の入
力端子に接続されている。

変調器８は被増幅信号Ｓ６の低域周波数成分を変調する
ように構成されたものを用いる。９は変調器８の出力信
号Ｓ７を復調する第１の復調器であり、その出力信号Ｓ
８は減算器１０の他方の入力端子に加えられている。１
１は変調器８の出力信号Ｓ７を絶縁伝送する第１の絶縁
伝送器であり、１２は減算器１０の出力信号Ｓ９を絶縁
伝送する第２の絶縁伝送器である。この第２の絶縁伝送
器１２は、被増幅信号Ｓ６の低域周波数成分よりも高い
周波数成分を絶縁伝送できるように構成されたものを用
いる。Ｊ−３は第１の絶縁伝送器１１の出力信号ＳＩＯ
を復調する第２の復調器であり、その出力信号Ｓｌｌは
加算器１４の一方の入力端子に加えられている。加算器
１４の他方の入力端子には第２の絶縁伝送器１２の出力
信号Ｓ１２が加えられ、加算器１４の出力信号３１３は
出力端子１５に出力されている。

このような構成において、変調器８と復調器９の合成伝
送率は直流レベルで１：１とし、復調器９と１３の周波
数特性は等しいものとする。被増幅信号Ｓ６の周波数成
分を直流から始まる低域成分り、中域成分Ｍおよび高域
成分Ｈの３つの領域成分に分けた場合に変調器８が被増
幅信号Ｓ６の低域周波数成分（Ｌ十Ｍ１）（Ｍｌは中域
成分の低域成分を示す）を変調するものとすると、復調
器９の出力信号Ｓ８の周波数成分は（Ｌ＋Ｍ　１　＋Ｍ
２）になる、ここで、Ｍ２は変調器８から出力される搬
送波などのＭｌよりも周波数が高いリップルの周波数成
分を示している。減算器１０の一方の入力端子には被増
幅信号Ｓ６が入力され他方の入力端子には復調器９の出
力信号Ｓ８が入力されることから、減算器１０の出力信
号Ｓ９の周波数成分は、 （＋、、Ｈ＋Ｈ）−（Ｌ＋旧十Ｈ２＞＝（Ｈ−旧−８２
＋Ｈ）になる、加算器１４の一方の入力端子には復調器
１３の出力信号Ｓｌｌが入力され他方の入力端子には絶
縁伝送器１２の出力信号８１２が入力されることから、
加算器１４の出力信号３１３の周波数成分は、 （１＋旧＋８２）＋（Ｈ−８１−８２＋Ｈ）＝（Ｌ＋Ｈ
十旧になる。すなわち、出力端子１５には、加算器１４
から変調器８におけるり・ツプル成分Ｍ２を含まない被
増＠信号Ｓ６と等しい周波数成分を持った信号８１３が
出力されることになり、入力端子７と出力端子１５とが
直流的に絶縁された広帯域特性を有する絶縁増幅装置が
実現できる。

第２図は第１図の具体例を示す回路図である。

第２図において、変調器８はパルス幅変調回路として構
成され、復調器９，１３はそれぞれ１次のローパスフィ
ルタとして構成され、減算器１０および加算器１４は演
算増幅器で構成され、絶縁伝送器１１としてフォトカプ
ラが用いられ、絶縁伝送器１２としてトランスが用いら
れている。すなわち、パルス幅変調回路は演算増幅器１
６を中心にして構成されている。演算増幅器１６の非反
転入力端子は共通電位点に接続され、反転入力端子と出
力端子の間にはコンデンサ１７が接続されている。また
、反転入力端子には抵抗１８．１９の直列回路を介して
被増幅信号の入力端子７が接続され、コンデンサ２０と
抵抗２１の直列回路を介してクロックの入力端子２２が
接続されている。

なお、抵抗１８と１９の接続点はコンデンサ２３を介し
て共通電位点に接続されている。ここで、抵抗１８とコ
ンデンサ２３はパルス幅変調回路８に入力される被増幅
信号の低域周波数成分を通過させるローパスフィルタを
構成している。２４は演算増幅器１６の出力端子に接続
されたコンパレータであり、コンパレータ２４の出力端
子は抵抗２５を介して演算増幅器１６の反転入力端子に
接続され、抵抗２６とコンデンサ２７との直列回路より
なるローパスフィルタ９を介して共通電位点に接続され
、さらに抵抗２８を介してトランジスタ２９のベースに
接続されている。トランジスタ２９のコレクタはフォト
カプラ１１を構成する発光ダイオード３０を介して電源
線に接続され、エミッタは共通電位点に接続されている
。３１はフォトカプラ１１を構成するフォトトランジス
タであり、コレクタはコンパレータ３２に接続されると
ともに抵抗３３を介して電源線に接続され、エミッタは
共通電位点に接続されている。コンパレータ３２の出力
端子は抵抗３４とコンデンサ３５との直列回路よりなる
ローパスフィルタ１３を介して共通電位点に接続されて
いる。なお、コンパレータ２４と３２は特性の等しいも
のを用いる。

減算器１０を構成する演算増幅器３６の非反転入力端子
は共通電位点に接続され、反転入力端子には抵抗３７を
介して入力端子７が接続されるとともに抵抗３８を介し
てローパスフィルタ９を構成する抵抗２６とコンデンサ
２７との接続点が接続され、出力端子はトランス１２の
１次巻線３９の一端に接続されている。トランス１２の
１次巻線３９の他端は抵抗４０を介して演算増幅器の反
転入力端子に接続されるとともに抵抗４１とコンデンサ
４２の直列回路を介して共通電位点に接続されている。

トランス１２の２次巻線４３の一端は加算器１４を構成
する演算増幅器４４の反転入力端子に接続され、他端は
コンデンサ４５と抵抗４６の並列回路を介して共通電位
点に接続されている。演算増幅器４４の出力端子には出
力端子１５が接続され、非反転入力端子は共通電位点に
接続され、反転入力端子には抵抗４７を介して出力端子
が接続されるとともに抵抗４８を介してローパスフィル
タ１３を構成する抵抗３４とコンデンサ３５との接続点
が接続されている。

すなわち、トランス１２の１次１則を定電流ｙＭ勤して
２次側を加算器としても動作する電流−電圧変換回路で
うけることになり、トランスはカーレント・トランスと
して動作することになる。トランス１２の１次側に接続
されたコンデンサ４２はトランス１２の磁束の偏りを防
ぐための直流阻止コンデンサとして機能する。トランス
１２の２次側に接続されたコンデンサ４５は電流−電圧
変換回路の動作点を安定させるように機能する。トラン
ス１２の２次側に接続された抵抗４６はコンデンサ４５
トランス１２のインダクタンスによる共振をダンピング
するように機能する。そして、抵抗４７の抵抗値により
、出力端子１５に出力される信号の大きさを任意の値に
設定できる。

このような構成によれば、復調器１３の出力信号に含ま
れるパルス幅変調回路のクロックに起因するリップルと
トランス１２の出力信号に含まれるリップルは逆相にな
ることから、前述のように加算器１４で相殺されること
になり、出力端子１５には低雑音出力が得られる。

また、トランス１２で伝送する信号は比較的周波数の高
い高域成分に限られるので小型の磁心を用いて巻線数を
少なくでき、自己共振周波数を高くできることから広帯
域の伝送に適したものが得られる。

なお、上記実施例では、変調器としてパルス幅変調回路
を用い、復調器として抵抗とコンデンサで構成されたロ
ーパスフィルタを用いる例を示したが、直流成分が伝送
できるものであればその他の組合せであってもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構
成で広帯域の周波数特性が得られるが実現でき、実用上
の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の具体例を示す回路図、第３図は従来の装置の一
例を示すブロック図である。 ７・・・入力端子、８・・・変調器、９，１３・・・復
調器、１０・・・′ｆＡ算器、１１．１２・・・絶縁伝
送器、１４・・・加算器、１５・・・出力端子。 第 図 卒　３　囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被増幅信号の低域周波数成分を変調する変調手段と、 この変調手段の出力信号を復調する第１の復調手段と、 前記被増幅信号とこの第１の復調手段の出力信号の差を
   演算する減算手段と、 前記変調手段の出力信号を絶縁伝送する第１の絶縁伝送
   手段と、 前記減算手段の出力信号の低域周波成分よりも高い周波
   数成分を絶縁伝送する第２の絶縁伝送手段と、 前記第１の絶縁伝送手段の出力信号を復調する第２の復
   調手段と、 前記第２の絶縁伝送手段の出力信号とこの第２の復調手
   段の出力信号を加算する加算手段、とで構成されたこと
   を特徴とする絶縁増幅装置。