JPH0334683B2 - - Google Patents
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- JPH0334683B2 JPH0334683B2 JP58181876A JP18187683A JPH0334683B2 JP H0334683 B2 JPH0334683 B2 JP H0334683B2 JP 58181876 A JP58181876 A JP 58181876A JP 18187683 A JP18187683 A JP 18187683A JP H0334683 B2 JPH0334683 B2 JP H0334683B2
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- Japan
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- operational amplifier
- output
- input
- voltage follower
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 9
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
この発明は、二線式伝送器等に使用される直流
電圧増幅回路に関する。
電圧増幅回路に関する。
(ロ) 従来技術
例えば二線式伝送器のように低消費電力で作動
する(例:電源電圧DC24V、信号電流DC4〜20
mA)ものにおいては、微小直流電圧を増幅する
回路が必要である。直流電圧を演算増幅器を用い
て増幅する方法は一般によく知られているが、オ
フセツト電圧、オフセツト電流などの温度変化の
ために増幅する入力電圧値には限度があり、余り
微小な電圧を増幅できない。微小な直流電圧を増
幅する目的ではチヨツピツグ形の演算増幅器を用
いればよいが、このものでは消費電力が増加し、
低消費電力では稼働しないという欠点がある。
する(例:電源電圧DC24V、信号電流DC4〜20
mA)ものにおいては、微小直流電圧を増幅する
回路が必要である。直流電圧を演算増幅器を用い
て増幅する方法は一般によく知られているが、オ
フセツト電圧、オフセツト電流などの温度変化の
ために増幅する入力電圧値には限度があり、余り
微小な電圧を増幅できない。微小な直流電圧を増
幅する目的ではチヨツピツグ形の演算増幅器を用
いればよいが、このものでは消費電力が増加し、
低消費電力では稼働しないという欠点がある。
一方、例えば状態量を電気信号に変換するホイ
ートストンブリツジ等からの信号を増幅する場
合、増幅器の入力電流があると誤差を生じるため
比較的高入力インピーダンスの演算増幅器を用い
る必要がある。しかしながら高入力インピーダン
スの演算増幅器はオフセツト電圧が大であり、そ
の温度変化も大であるため、微小直流電圧の増幅
に適さないという問題がある。
ートストンブリツジ等からの信号を増幅する場
合、増幅器の入力電流があると誤差を生じるため
比較的高入力インピーダンスの演算増幅器を用い
る必要がある。しかしながら高入力インピーダン
スの演算増幅器はオフセツト電圧が大であり、そ
の温度変化も大であるため、微小直流電圧の増幅
に適さないという問題がある。
(ハ) 目的
この発明の目的は、上記に鑑み、ホイートスト
ンブリツジの出力増幅のように、出力電圧が小さ
く、しかも入力インピーダンスが大であることが
必要とされるものにおいて、低消費電力で作動
し、微小直流電圧を増幅する直流電圧増幅回路を
提供することである。
ンブリツジの出力増幅のように、出力電圧が小さ
く、しかも入力インピーダンスが大であることが
必要とされるものにおいて、低消費電力で作動
し、微小直流電圧を増幅する直流電圧増幅回路を
提供することである。
(ニ) 構成
上記目的を達成するために、この発明の直流電
圧増幅回路は、入力電圧を一対のボルテージホロ
ワ演算増幅器でインピーダンス変換し、その出力
を第2の演算増幅器で増幅する一方、前記一対の
ボルテージホロワ演算増幅器へのハイ(High)
及びロー(Low)の入力を交互に第1の切替手
段で切替えて入力するとともに、前記第2の演算
増幅器出力を、第2の切替出力で前記第1の切替
手段の切替に同期して、第1と第2のコンデンサ
を交互に切替接続し、この2つのコンデンサに充
電保持される電圧を第3の演算増幅器で差動的に
増幅し、各演算増幅器で発生するオフセツト電
圧、オフセツト電流をキヤンセルするようにして
いる。
圧増幅回路は、入力電圧を一対のボルテージホロ
ワ演算増幅器でインピーダンス変換し、その出力
を第2の演算増幅器で増幅する一方、前記一対の
ボルテージホロワ演算増幅器へのハイ(High)
及びロー(Low)の入力を交互に第1の切替手
段で切替えて入力するとともに、前記第2の演算
増幅器出力を、第2の切替出力で前記第1の切替
手段の切替に同期して、第1と第2のコンデンサ
を交互に切替接続し、この2つのコンデンサに充
電保持される電圧を第3の演算増幅器で差動的に
増幅し、各演算増幅器で発生するオフセツト電
圧、オフセツト電流をキヤンセルするようにして
いる。
(ホ) 実施例
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
第1図は、この発明の1実施例を示す直流電圧
増幅回路の接続図である。同図において、1は4
個の抵抗R1、R2、R3、R4からなるホイートス
トンブリツジであり、点H及び点Lより増幅すべ
き微小な電圧が出力される。
増幅回路の接続図である。同図において、1は4
個の抵抗R1、R2、R3、R4からなるホイートス
トンブリツジであり、点H及び点Lより増幅すべ
き微小な電圧が出力される。
2及び3は入力電圧をインピーダンス変換する
ために設けられる一対のボルテージホロワ演算増
幅器である。上記ホイイートストンブリツジ1の
H点とボルテージホロワ演算増幅器2の(+)入
力端及びボルテージホロワ演算増幅器3の(+)
入力端間に、アナログスイツチS11,S21が
接続され、またホイートストンブリツジ1のL点
とボルテージホロワ演算増幅器2及び3の(+)
入力端間にアナログスイツチS12,S22が接
続されている。アナログスイツチS11,S12
とアナログスイツチS21,S22(第1の切替
手段)は、パルス信号発生器4よりのパルス信号
P1,P2により交互にオンされ、H点、L点の
ハイ及びロー電圧をボルテージホロワ演算増幅器
2,3に交互に入力するようになつている。
ために設けられる一対のボルテージホロワ演算増
幅器である。上記ホイイートストンブリツジ1の
H点とボルテージホロワ演算増幅器2の(+)入
力端及びボルテージホロワ演算増幅器3の(+)
入力端間に、アナログスイツチS11,S21が
接続され、またホイートストンブリツジ1のL点
とボルテージホロワ演算増幅器2及び3の(+)
入力端間にアナログスイツチS12,S22が接
続されている。アナログスイツチS11,S12
とアナログスイツチS21,S22(第1の切替
手段)は、パルス信号発生器4よりのパルス信号
P1,P2により交互にオンされ、H点、L点の
ハイ及びロー電圧をボルテージホロワ演算増幅器
2,3に交互に入力するようになつている。
5は、ボルテージホロワ演算増幅器2及び3の
出力を増幅する演算増幅器(第2の演算増幅器)
であり、ボルテージホロワ演算増幅器2及び3の
出力端が、それぞれ入力抵抗Riを介して、この
演算増幅器5の(+)、(−)両入力端に接続され
ている。また演算増幅器5の(+)入力端は、抵
抗Rfを介して電源VSに接続され、その出力端と
(−)入力端に抵抗Rfが接続されている。
出力を増幅する演算増幅器(第2の演算増幅器)
であり、ボルテージホロワ演算増幅器2及び3の
出力端が、それぞれ入力抵抗Riを介して、この
演算増幅器5の(+)、(−)両入力端に接続され
ている。また演算増幅器5の(+)入力端は、抵
抗Rfを介して電源VSに接続され、その出力端と
(−)入力端に抵抗Rfが接続されている。
C1及びC2は演算増幅器5の出力により充電
され、その出力電圧を保持するコンデンサ(第1
と第2のコンデンサ)であり、演算増幅器5の出
力端とコンデンサC1,C2の1方端にアナログ
スイツチS13,S23(第2の切替手段)が接
続され、コンデンサC1,C2の他方端はコモン
電位に接続されている。アナログスイツチS1
3,S23はパルス信号発生器4からのパルス信
号P1,P2により交互にオンされる。すなわち
アナログスイツチS11,S12とアナログスイ
ツチS21,S22の切替に同期してオン・オフ
が切替られる。
され、その出力電圧を保持するコンデンサ(第1
と第2のコンデンサ)であり、演算増幅器5の出
力端とコンデンサC1,C2の1方端にアナログ
スイツチS13,S23(第2の切替手段)が接
続され、コンデンサC1,C2の他方端はコモン
電位に接続されている。アナログスイツチS1
3,S23はパルス信号発生器4からのパルス信
号P1,P2により交互にオンされる。すなわち
アナログスイツチS11,S12とアナログスイ
ツチS21,S22の切替に同期してオン・オフ
が切替られる。
6はコンデンサC1,C2に保持される電圧を
差動的に増幅する演算増幅器(第3の演算増幅
器)であり、コンデンサC1,C2の非コモン側
が抵抗Rを介して、この演算増幅器の(+)、
(−)入力端にそれぞれ個別に接続されている。
また演算増幅器6の(+)入力端は、抵抗Rsを
介して電源VSに接続され、出力端は抵抗Rsを介
して(−)入力端に接続されている。
差動的に増幅する演算増幅器(第3の演算増幅
器)であり、コンデンサC1,C2の非コモン側
が抵抗Rを介して、この演算増幅器の(+)、
(−)入力端にそれぞれ個別に接続されている。
また演算増幅器6の(+)入力端は、抵抗Rsを
介して電源VSに接続され、出力端は抵抗Rsを介
して(−)入力端に接続されている。
パルス信号発生器4から発生されるパルス信号
P1,P2は第2図に示すように、ハイとローが
逆位相で交互に繰返されるものであり、信号P1
がハイの時に、アナログスイツチS11,S1
2,S13がオンされ、信号P2がハイの時にア
ナログスイツチS21,S22,S23がオンさ
れるようになつている。
P1,P2は第2図に示すように、ハイとローが
逆位相で交互に繰返されるものであり、信号P1
がハイの時に、アナログスイツチS11,S1
2,S13がオンされ、信号P2がハイの時にア
ナログスイツチS21,S22,S23がオンさ
れるようになつている。
以上のように構成される実施例回路において、
状態量(例えば圧力)がホイートストンブリツジ
1に加えられると、状態量に応じてブリツジの抵
抗値が変化し、点Hと点L間の間に状態量に応じ
た微小電圧が出力される。H点の電位がハイ、L
点の電位がローとする。今パルス信号発生器4の
信号P1がハイのタイミングを考えると、アナロ
グスイツチS11,S12,S13がオンしてい
るので、H点の電位VHはアナログスイツチS1
1を経て、ボルテージホロワ演算増幅器2に入力
され、その出力端にH点の電位VHがインピーダ
ンス変換されてそのまま出力される。またL点の
電位VLは、アナログスイツチS12を経てボル
テージホロワ演算増幅器3に出力され、その出力
端に電位VLがそのまま出力される。ボルテージ
ホロワ演算増幅器2,3の出力は、さらに演算増
幅器5で増幅され、その出力がアナログスイツチ
S13を経て、コンデンサC1に加えられ、コン
デンサC1を充電する。そしてコンデンサC1に
演算増幅器5の出力電圧が保持される。この保持
される電圧は、ホイートストンブリツジ1のH点
及びL点の電位VH及びVLがボルテージホロワ
演算増幅器2及び3を経て、演算増幅器5の
(+)及び(−)入力端に入力された場合の演算
増幅器5の出力電圧であるが、これにはなお演算
増幅器2,3及び5のオフセツト電圧が含まれて
いる。
状態量(例えば圧力)がホイートストンブリツジ
1に加えられると、状態量に応じてブリツジの抵
抗値が変化し、点Hと点L間の間に状態量に応じ
た微小電圧が出力される。H点の電位がハイ、L
点の電位がローとする。今パルス信号発生器4の
信号P1がハイのタイミングを考えると、アナロ
グスイツチS11,S12,S13がオンしてい
るので、H点の電位VHはアナログスイツチS1
1を経て、ボルテージホロワ演算増幅器2に入力
され、その出力端にH点の電位VHがインピーダ
ンス変換されてそのまま出力される。またL点の
電位VLは、アナログスイツチS12を経てボル
テージホロワ演算増幅器3に出力され、その出力
端に電位VLがそのまま出力される。ボルテージ
ホロワ演算増幅器2,3の出力は、さらに演算増
幅器5で増幅され、その出力がアナログスイツチ
S13を経て、コンデンサC1に加えられ、コン
デンサC1を充電する。そしてコンデンサC1に
演算増幅器5の出力電圧が保持される。この保持
される電圧は、ホイートストンブリツジ1のH点
及びL点の電位VH及びVLがボルテージホロワ
演算増幅器2及び3を経て、演算増幅器5の
(+)及び(−)入力端に入力された場合の演算
増幅器5の出力電圧であるが、これにはなお演算
増幅器2,3及び5のオフセツト電圧が含まれて
いる。
次にパルス信号発生器4の信号P2がハイのタ
イミングになると、アナログスイツチS11,S
12,S13がオフし、アナログスイツチS2
1,S22,S23がオンするので、信号P1が
ハイの場合とは逆に、H点の電位VHはアナログ
スイツチS21を経てボルテージホロワ演算増幅
器3に入力され、L点の電位VLアナログスイツ
チS22を経てボルテージホロワ演算増幅器2に
入力される。そのためボルテージホロワ演算増幅
器2,3の出力は、上記信号P1がハイの場合と
は逆になる。すなわちボルテージホロワ演算増幅
器2の出力に電位VLが、ボルテージホロワ演算
増幅器3の出力に電位VHがそのまま導出され
る。この出力はさらに演算増幅器5で増幅され、
その出力が今度はアナログスイツチS23を経
て、コンデンサC2に加えられ、コンデンサC2
を充電する。そしてコンデンサC2に演算増幅器
5の出力電圧が保持される。この保持される電圧
は、L点の電位VLがボルテージホロワ演算増幅
器2を経て、演算増幅器5の(+)入力端に入力
された場合の出力電位であるが、これにもなお演
算増幅器2,3及び5のオフセツト電圧が含まれ
ている。しかしこのコンデンサC1,C2に保持
される電圧を演算増幅器6に加え、両保持電圧を
差動増幅すると、演算増幅器6の出力端にはオフ
セツト電圧がキヤンセルされ、H点とL点の電位
差に対応した出力電位が導出される。
イミングになると、アナログスイツチS11,S
12,S13がオフし、アナログスイツチS2
1,S22,S23がオンするので、信号P1が
ハイの場合とは逆に、H点の電位VHはアナログ
スイツチS21を経てボルテージホロワ演算増幅
器3に入力され、L点の電位VLアナログスイツ
チS22を経てボルテージホロワ演算増幅器2に
入力される。そのためボルテージホロワ演算増幅
器2,3の出力は、上記信号P1がハイの場合と
は逆になる。すなわちボルテージホロワ演算増幅
器2の出力に電位VLが、ボルテージホロワ演算
増幅器3の出力に電位VHがそのまま導出され
る。この出力はさらに演算増幅器5で増幅され、
その出力が今度はアナログスイツチS23を経
て、コンデンサC2に加えられ、コンデンサC2
を充電する。そしてコンデンサC2に演算増幅器
5の出力電圧が保持される。この保持される電圧
は、L点の電位VLがボルテージホロワ演算増幅
器2を経て、演算増幅器5の(+)入力端に入力
された場合の出力電位であるが、これにもなお演
算増幅器2,3及び5のオフセツト電圧が含まれ
ている。しかしこのコンデンサC1,C2に保持
される電圧を演算増幅器6に加え、両保持電圧を
差動増幅すると、演算増幅器6の出力端にはオフ
セツト電圧がキヤンセルされ、H点とL点の電位
差に対応した出力電位が導出される。
ここで上記オフセツト電圧がキヤンセルされる
点について、式を用いて若干説明する。
点について、式を用いて若干説明する。
ボルテージホロワ演算増幅器2,3及び演算増
幅器5の出力電圧をV1、V2、V3、そしてこれら
の演算増幅器のオフセツト電圧をV10、V20、
V30とすると、アナログスイツチS11,S1
2,S13がオンの時の各出力電圧は、 V1=VH+V10 V2=VL+V20 V3=VS+Rf(VH+V10−VL−V20)/Ri −(Ri+Rf)V30/Ri で表せる。上式のV3がコンデンサC1にVc1と
して保持される。
幅器5の出力電圧をV1、V2、V3、そしてこれら
の演算増幅器のオフセツト電圧をV10、V20、
V30とすると、アナログスイツチS11,S1
2,S13がオンの時の各出力電圧は、 V1=VH+V10 V2=VL+V20 V3=VS+Rf(VH+V10−VL−V20)/Ri −(Ri+Rf)V30/Ri で表せる。上式のV3がコンデンサC1にVc1と
して保持される。
一方アナログスイツチS21,S22,S23
がオンの時の各出力電圧は、 V1=VL+V10 V2=VH+V20 V3=VS+Rf(VL+V10−VH−V20)/Ri −(Ri+Rf)V30/Ri で表せる。この場合のV3がコンデンサC2にVc
2として保持される。
がオンの時の各出力電圧は、 V1=VL+V10 V2=VH+V20 V3=VS+Rf(VL+V10−VH−V20)/Ri −(Ri+Rf)V30/Ri で表せる。この場合のV3がコンデンサC2にVc
2として保持される。
演算増幅器6は、上記Vc1,Vc2を差動的に
増幅するので、その出力電圧VOは VO=VS+2Rf・Rs(VH−VL)/Ri・R この式より明らかなように、出力電圧VOには、
オフセツト電圧V10、V20、V30がキヤンセルさ
れて表れず、出力電圧の変化はVH−VLの変化、
すなわちホイートストンブリツジの出力電圧に比
例する。
増幅するので、その出力電圧VOは VO=VS+2Rf・Rs(VH−VL)/Ri・R この式より明らかなように、出力電圧VOには、
オフセツト電圧V10、V20、V30がキヤンセルさ
れて表れず、出力電圧の変化はVH−VLの変化、
すなわちホイートストンブリツジの出力電圧に比
例する。
(ヘ) 効果
この発明の直流電圧増幅回路によれば、オフセ
ツト電圧電圧、オフセツト電流をキヤンセルでき
るので、入力回路の入力インピーダンスが大であ
ることが要求される微小電圧を増幅することがで
き、しかもそのためにチヨツピング形の演算増幅
器を使用する必要がないから、低消費電力の直流
電圧増幅回路とすることができる。さらに入力電
圧のコモンモードノイズ(DC入力電圧のレベル
変動)に対して強い回路を得ることができる。
ツト電圧電圧、オフセツト電流をキヤンセルでき
るので、入力回路の入力インピーダンスが大であ
ることが要求される微小電圧を増幅することがで
き、しかもそのためにチヨツピング形の演算増幅
器を使用する必要がないから、低消費電力の直流
電圧増幅回路とすることができる。さらに入力電
圧のコモンモードノイズ(DC入力電圧のレベル
変動)に対して強い回路を得ることができる。
第1図はこの発明の1実施例を示す直流電圧増
幅回路の接続図、第2図は同直流電圧増幅回路の
パルス信号発生器より発生されるパルス信号を示
す図である。 2,3:ボルテージホロワ演算増幅器、S1
1,S12,S13,S21,S22,S23:
アナログスイツチ、4:パルス信号発生器、5,
6:演算増幅器、C1,C2:電圧保持用のコン
デンサ。
幅回路の接続図、第2図は同直流電圧増幅回路の
パルス信号発生器より発生されるパルス信号を示
す図である。 2,3:ボルテージホロワ演算増幅器、S1
1,S12,S13,S21,S22,S23:
アナログスイツチ、4:パルス信号発生器、5,
6:演算増幅器、C1,C2:電圧保持用のコン
デンサ。
Claims (1)
- 1 微小直流電圧のハイ及びロー信号が入力さ
れ、インピーダンス変換を行う一対のボルテージ
ホロワ演算増幅器と、前記ハイ及びロー信号を切
替えて、前記一対のボルテージホロワ演算増幅器
に入力する第1の切替手段と、この第1の切替手
段の切替動作を制御する切替制御回路と、前記一
対のボルテージホロワ演算増幅器の出力を入力に
受けて増幅する第2の演算増幅器と、この第2の
演算増幅器の出力により、充電され、その電圧を
保持する第1及び第2のコンデンサと、前記切替
制御回路により切替制御され、前記第2の演算増
幅器の出力を、前記第1の切替手段の切替動作に
同期して、前記第1及び第2のコンデンサに切替
接続する第2の切替手段と、前記第1及び第2の
コンデンサに保持される電圧を差動的に増幅する
第3の演算増幅器とからなる直流電圧増幅回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58181876A JPS6072406A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 直流電圧増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58181876A JPS6072406A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 直流電圧増幅回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6072406A JPS6072406A (ja) | 1985-04-24 |
JPH0334683B2 true JPH0334683B2 (ja) | 1991-05-23 |
Family
ID=16108400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58181876A Granted JPS6072406A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 直流電圧増幅回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6072406A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62141221U (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-05 | ||
DE19625666C1 (de) * | 1996-06-26 | 1998-01-15 | Siemens Ag | Ausleseschaftung und kapazitiv messender Senser |
JP6399486B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2018-10-03 | 株式会社エイアールテック | 演算増幅回路 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP58181876A patent/JPS6072406A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6072406A (ja) | 1985-04-24 |
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