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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- JP
- Japan
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- voltage
- 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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- Amplifiers (AREA)
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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