JPH10160764A - 絶縁電圧測定器用入力回路 - Google Patents
絶縁電圧測定器用入力回路Info
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- JPH10160764A JPH10160764A JP31613996A JP31613996A JPH10160764A JP H10160764 A JPH10160764 A JP H10160764A JP 31613996 A JP31613996 A JP 31613996A JP 31613996 A JP31613996 A JP 31613996A JP H10160764 A JPH10160764 A JP H10160764A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アナログカプラを用いて回路の小型化を図ると
同時に、非絶縁回路部分の電源を+片電源だけで済むよ
うにした絶縁電圧測定器用入力回路を実現する。 【解決手段】入力電圧信号に応じた信号を出力して発光
ダイオードを駆動する第1の増幅器と、この第1の増幅
器とは絶縁された非絶縁回路部分に配置され前記発光ダ
イオードの出力光を受光して光電変換するフォトダイオ
ードおよびこのフォトダイオードの出力を増幅して出力
する第2の増幅器を備えたアナログカプラを用い、入力
電圧信号を絶縁して測定するように構成された絶縁電圧
測定器用入力回路であって、 前記アナログカプラの第
1の増幅器にゼロ点オフセット電圧を与えてバイポーラ
電圧信号をユニポーラ電圧信号として第2の増幅器に伝
達するように構成し、前記非絶縁回路部分は+片電源で
動作できるように構成する。
同時に、非絶縁回路部分の電源を+片電源だけで済むよ
うにした絶縁電圧測定器用入力回路を実現する。 【解決手段】入力電圧信号に応じた信号を出力して発光
ダイオードを駆動する第1の増幅器と、この第1の増幅
器とは絶縁された非絶縁回路部分に配置され前記発光ダ
イオードの出力光を受光して光電変換するフォトダイオ
ードおよびこのフォトダイオードの出力を増幅して出力
する第2の増幅器を備えたアナログカプラを用い、入力
電圧信号を絶縁して測定するように構成された絶縁電圧
測定器用入力回路であって、 前記アナログカプラの第
1の増幅器にゼロ点オフセット電圧を与えてバイポーラ
電圧信号をユニポーラ電圧信号として第2の増幅器に伝
達するように構成し、前記非絶縁回路部分は+片電源で
動作できるように構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁電圧測定器に
おける入力回路に関し、特に絶縁構成部分の改良に関す
るものである。
おける入力回路に関し、特に絶縁構成部分の改良に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の絶縁電圧測定器用入力回路の一例
を図2に示す。入力電圧信号は、レンジに応じて設定さ
れたアッテネータATTおよびゲインアンプPGAで所
定の電圧に正規化された後、ローパスフィルタLPFを
経てアナログ・デジタル変換器(以下AD変換器とい
う)ADでデジタル信号に変換される。
を図2に示す。入力電圧信号は、レンジに応じて設定さ
れたアッテネータATTおよびゲインアンプPGAで所
定の電圧に正規化された後、ローパスフィルタLPFを
経てアナログ・デジタル変換器(以下AD変換器とい
う)ADでデジタル信号に変換される。
【0003】AD変換器の出力は、絶縁部品であるフォ
トカプラPCを介して絶縁され、デジタル処理部(通常
プロセッサCPUが使用される)でデジタル処理され
る。
トカプラPCを介して絶縁され、デジタル処理部(通常
プロセッサCPUが使用される)でデジタル処理され
る。
【0004】このような構成において、入力からフォト
カプラPCまでのフローティング回路部分には正負電圧
の電源(±両電源という)が供給されており、フォトカ
プラPC以降の回路部分には単電圧電源(+片電源とい
う)のみが供給されている。
カプラPCまでのフローティング回路部分には正負電圧
の電源(±両電源という)が供給されており、フォトカ
プラPC以降の回路部分には単電圧電源(+片電源とい
う)のみが供給されている。
【0005】図3に入力回路の他の構成例を示す。この
入力回路はアナログ絶縁IC等でなるアナログカプラA
Cを用いたものである。入力電圧信号は、レンジに応じ
て減衰率の設定されたアッテネータATTおよびレンジ
に応じて増幅率の設定されたゲインアンプPGAを介し
て所定の電圧に正規化される。この電圧信号はアナログ
カプラACにおいてアナログ信号の状態で絶縁される。
入力回路はアナログ絶縁IC等でなるアナログカプラA
Cを用いたものである。入力電圧信号は、レンジに応じ
て減衰率の設定されたアッテネータATTおよびレンジ
に応じて増幅率の設定されたゲインアンプPGAを介し
て所定の電圧に正規化される。この電圧信号はアナログ
カプラACにおいてアナログ信号の状態で絶縁される。
【0006】アナログカプラについて詳述すると次の通
りである。演算増幅器OPA1(第1の増幅器とも呼
ぶ)の非反転入力端はコモンライン(通常0V電位)に
接続され、他方反転入力端には、入力抵抗Rinを介し
てゲインアンプPGAの出力が入力されると共に電源V
cc1からの電流Ios1および受光用のフォトダイオ
ードD1からの電流がそれぞれ加えられている。
りである。演算増幅器OPA1(第1の増幅器とも呼
ぶ)の非反転入力端はコモンライン(通常0V電位)に
接続され、他方反転入力端には、入力抵抗Rinを介し
てゲインアンプPGAの出力が入力されると共に電源V
cc1からの電流Ios1および受光用のフォトダイオ
ードD1からの電流がそれぞれ加えられている。
【0007】なお、このフォトダイオードD1は演算増
幅器OPA1で駆動される発光ダイオードD2の光を受
光する。これにより出力がフィードバックされ、演算増
幅器OPA1は飽和しないようになっている。このよう
な構成によれば、入力信号と発光ダイオードD2の出力
光の強さは対応関係にある。
幅器OPA1で駆動される発光ダイオードD2の光を受
光する。これにより出力がフィードバックされ、演算増
幅器OPA1は飽和しないようになっている。このよう
な構成によれば、入力信号と発光ダイオードD2の出力
光の強さは対応関係にある。
【0008】アナログカプラACの絶縁出力側の演算増
幅器OPA2(第2の増幅器とも呼ぶ)の非反転入力端
はコモンランイ(通常0V電位)に接続され、他方反転
入力端には、発光ダイオードD2の光を受光して電気信
号に変換する光電変換用のフォトダイオードD3からの
電流と、電源Vcc2からの電流Ios2が加えられる
と共に帰還抵抗Rfを介して帰還電流Ios2が加えら
れている。演算増幅器OPA2の出力は、フォトダイオ
ードD3の出力、換言すれば発光ダイオードD2の出力
光の強さに対応する。
幅器OPA2(第2の増幅器とも呼ぶ)の非反転入力端
はコモンランイ(通常0V電位)に接続され、他方反転
入力端には、発光ダイオードD2の光を受光して電気信
号に変換する光電変換用のフォトダイオードD3からの
電流と、電源Vcc2からの電流Ios2が加えられる
と共に帰還抵抗Rfを介して帰還電流Ios2が加えら
れている。演算増幅器OPA2の出力は、フォトダイオ
ードD3の出力、換言すれば発光ダイオードD2の出力
光の強さに対応する。
【0009】このようなアナログカプラにおいては入力
と出力が絶縁され、ゲインアンプPGAから与えられる
電圧をVinとし、演算増幅器OPA2の出力電圧をV
outとすると、次の関係が成立する。 Vout=(Rf/Rin)×Vin
と出力が絶縁され、ゲインアンプPGAから与えられる
電圧をVinとし、演算増幅器OPA2の出力電圧をV
outとすると、次の関係が成立する。 Vout=(Rf/Rin)×Vin
【0010】このような構成のアナログカプラACの出
力はローパスフィルタLPFを経由してAD変換器AD
に入力され、デジタル信号に変換された後CPUでデジ
タル処理される。
力はローパスフィルタLPFを経由してAD変換器AD
に入力され、デジタル信号に変換された後CPUでデジ
タル処理される。
【0011】なお、このような構成において、入力から
絶縁後のAD変換器ADの入力までの回路部分には±両
電源が供給され、AD変換器AD以降の回路部分には+
片電源が供給されている。
絶縁後のAD変換器ADの入力までの回路部分には±両
電源が供給され、AD変換器AD以降の回路部分には+
片電源が供給されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図2に示す
回路構成においては、AD変換器AD以降のデジタル信
号で絶縁する方式を採っているが、一般にAD変換器A
Dの出力は複数ビット並列出力であり、そのビット数に
応じた絶縁IC(フォトカプラ)が必要になり、回路の
小型化にとって大きな障害になるという問題があった。
回路構成においては、AD変換器AD以降のデジタル信
号で絶縁する方式を採っているが、一般にAD変換器A
Dの出力は複数ビット並列出力であり、そのビット数に
応じた絶縁IC(フォトカプラ)が必要になり、回路の
小型化にとって大きな障害になるという問題があった。
【0013】また、図3に示すようにアナログカプラ等
のアナログ絶縁ICを用いた絶縁構成では、アナログ信
号の状態で絶縁する構成となっているため、絶縁ICは
図2の場合のように複数必要とすることはなく1個で済
み、回路の小型化には有利である。
のアナログ絶縁ICを用いた絶縁構成では、アナログ信
号の状態で絶縁する構成となっているため、絶縁ICは
図2の場合のように複数必要とすることはなく1個で済
み、回路の小型化には有利である。
【0014】しかしながら、図3に示す回路では、入力
からアナログ絶縁後のAD変換器ADの入力までの回路
部分に±両電源を必要とする。入力回路における絶縁
は、上記のような測定信号系の絶縁に加え、回路電源の
絶縁も必要であり、絶縁後の非絶縁回路部においても±
両電源が必要になるという問題がある。
からアナログ絶縁後のAD変換器ADの入力までの回路
部分に±両電源を必要とする。入力回路における絶縁
は、上記のような測定信号系の絶縁に加え、回路電源の
絶縁も必要であり、絶縁後の非絶縁回路部においても±
両電源が必要になるという問題がある。
【0015】一般に非絶縁回路部分のデジタル処理部は
+5Vの単電源で動作するにもかかわらず、図3の場合
はアナログ絶縁後の回路部分に余計に±両電源を必要と
するという問題があった。
+5Vの単電源で動作するにもかかわらず、図3の場合
はアナログ絶縁後の回路部分に余計に±両電源を必要と
するという問題があった。
【0016】本発明の目的は、このような点に鑑み、絶
縁部分にアナログカプラを使用して回路の小型化を図る
と同時に、アナログカプラを用いたときに問題となる非
絶縁回路部分の電源を+片電源だけで済むようにした絶
縁電圧測定器用入力回路を提供することにある。
縁部分にアナログカプラを使用して回路の小型化を図る
と同時に、アナログカプラを用いたときに問題となる非
絶縁回路部分の電源を+片電源だけで済むようにした絶
縁電圧測定器用入力回路を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、絶縁回路部分に配置され入力電圧
信号に応じた信号を出力して発光ダイオードを駆動する
第1の増幅器と、この第1の増幅器とは絶縁された非絶
縁回路部分に配置され前記発光ダイオードの出力光を受
光して光電変換するフォトダイオードおよびこのフォト
ダイオードの出力を増幅して出力する第2の増幅器を備
えたアナログカプラを用い、入力電圧信号を絶縁して測
定するように構成された絶縁電圧測定器用入力回路であ
って、前記アナログカプラの第1の増幅器にゼロ点オフ
セット電圧を与えてバイポーラ電圧信号をユニポーラ電
圧信号として第2の増幅器に伝達するように構成し、前
記非絶縁回路部分は+片電源で動作できるように構成し
たことを特徴とする。
るために本発明では、絶縁回路部分に配置され入力電圧
信号に応じた信号を出力して発光ダイオードを駆動する
第1の増幅器と、この第1の増幅器とは絶縁された非絶
縁回路部分に配置され前記発光ダイオードの出力光を受
光して光電変換するフォトダイオードおよびこのフォト
ダイオードの出力を増幅して出力する第2の増幅器を備
えたアナログカプラを用い、入力電圧信号を絶縁して測
定するように構成された絶縁電圧測定器用入力回路であ
って、前記アナログカプラの第1の増幅器にゼロ点オフ
セット電圧を与えてバイポーラ電圧信号をユニポーラ電
圧信号として第2の増幅器に伝達するように構成し、前
記非絶縁回路部分は+片電源で動作できるように構成し
たことを特徴とする。
【0018】
【作用】絶縁電圧測定器の入力回路にアナログカプラを
用いる。アナログカプラの絶縁回路部分は±両電源で動
作し、非絶縁回路部分は+片電源で動作するように構成
する。これにより、絶縁回路部分を小型化すると共に電
源回路の簡素化を図ることができる。
用いる。アナログカプラの絶縁回路部分は±両電源で動
作し、非絶縁回路部分は+片電源で動作するように構成
する。これにより、絶縁回路部分を小型化すると共に電
源回路の簡素化を図ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明に係る絶縁電圧測定器用入力回
路の一実施例を示す構成図である。図1において、図3
と同等部分には同一符号を付してある。
説明する。図1は本発明に係る絶縁電圧測定器用入力回
路の一実施例を示す構成図である。図1において、図3
と同等部分には同一符号を付してある。
【0020】図3と異なるところは、1つは、演算増幅
器OPA1の入力端に、電流Ios1(図3参照)を入
力する代わりにゼロ点オフセット設定抵抗Roffを介
して基準電圧Vrefを加えた点である。他は、演算増
幅器OPA2を+片電源で駆動できる演算増幅器とする
と共に、その入力端に電流Ios2(図3参照)を入力
しないようにした点である。
器OPA1の入力端に、電流Ios1(図3参照)を入
力する代わりにゼロ点オフセット設定抵抗Roffを介
して基準電圧Vrefを加えた点である。他は、演算増
幅器OPA2を+片電源で駆動できる演算増幅器とする
と共に、その入力端に電流Ios2(図3参照)を入力
しないようにした点である。
【0021】ここで、ゲインアンプPGAからの入力信
号をVin、演算増幅器OPA2の出力をVoutとす
ると、次の関係が成立する。 Vout=(Rf/Rin)×Vin+Voff Voff=(Rf/Roff)×Vref ここに、Voffは演算増幅器OPA1のオフセット電
圧である。
号をVin、演算増幅器OPA2の出力をVoutとす
ると、次の関係が成立する。 Vout=(Rf/Rin)×Vin+Voff Voff=(Rf/Roff)×Vref ここに、Voffは演算増幅器OPA1のオフセット電
圧である。
【0022】このような構成においては、入力電圧信号
は、レンジに応じて設定されたアッテネータATTとゲ
インアンプPGAで所定の電圧に正規化され、アナログ
カプラでアナログ信号の状態で絶縁される。
は、レンジに応じて設定されたアッテネータATTとゲ
インアンプPGAで所定の電圧に正規化され、アナログ
カプラでアナログ信号の状態で絶縁される。
【0023】従来のアナログカプラ回路(図3)におい
ては正規化された±両極性(バイポーラ)電圧信号を電
流Ios1,Ios2のバイアス電流信号の働きにより
そのままバイポーラ電圧信号として伝達していたが、本
発明では正規化されたバイポーラ電圧信号をVref,
Roffによって所定のゼロ点オフセット電圧を発生さ
せることにより+の片極性(ユニポーラ)電圧信号とし
て伝達し出力している。
ては正規化された±両極性(バイポーラ)電圧信号を電
流Ios1,Ios2のバイアス電流信号の働きにより
そのままバイポーラ電圧信号として伝達していたが、本
発明では正規化されたバイポーラ電圧信号をVref,
Roffによって所定のゼロ点オフセット電圧を発生さ
せることにより+の片極性(ユニポーラ)電圧信号とし
て伝達し出力している。
【0024】その後はローパスフィルタLPFにおいて
アナログ処理された後AD変換器ADでデジタル信号に
変換され、CPUに入力される。この構成においては、
アナログカプラの出力側演算増幅器OPA2に単電源で
作動する演算増幅器を使用することにより非絶縁回路部
の電源を+片電源だけにすることができる。
アナログ処理された後AD変換器ADでデジタル信号に
変換され、CPUに入力される。この構成においては、
アナログカプラの出力側演算増幅器OPA2に単電源で
作動する演算増幅器を使用することにより非絶縁回路部
の電源を+片電源だけにすることができる。
【0025】なお、本発明の以上の説明は、説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ナログカプラを用いて絶縁部分に占める回路構成を小型
化すると共に、アナログカプラを用いたときに問題とな
る非絶縁回路部の電源を従来の±両電源から+片電源で
済むようにして電源回路の簡素化を図ることができると
いう効果がある。
ナログカプラを用いて絶縁部分に占める回路構成を小型
化すると共に、アナログカプラを用いたときに問題とな
る非絶縁回路部の電源を従来の±両電源から+片電源で
済むようにして電源回路の簡素化を図ることができると
いう効果がある。
【図1】本発明に係る絶縁電圧測定器用入力回路の一実
施例を示す構成図
施例を示す構成図
【図2】フォトカプラを用いた従来の絶縁電圧測定器用
入力回路の一例を示す構成図
入力回路の一例を示す構成図
【図3】アナログカプラを用いた従来の絶縁電圧測定器
用入力回路の一例を示す構成図である。
用入力回路の一例を示す構成図である。
ATT アッテネータ PGA ゲインアンプ OPA1,OPA2 演算増幅器 D1,D2 フォトダイオード D3 発光ダイオード LPF ローパスフィルタ AD アナログ・デジタル変換器 CPU デジタル処理部 AC アナログカプラ Vref 基準電圧 Rin 入力抵抗 Rf 帰還抵抗
Claims (4)
- 【請求項1】絶縁回路部分に配置され入力電圧信号に応
じた信号を出力して発光ダイオードを駆動する第1の増
幅器と、この第1の増幅器とは絶縁された非絶縁回路部
分に配置され前記発光ダイオードの出力光を受光して光
電変換するフォトダイオードおよびこのフォトダイオー
ドの出力を増幅して出力する第2の増幅器を備えたアナ
ログカプラを用い、入力電圧信号を絶縁して測定するよ
うに構成された絶縁電圧測定器用入力回路であって、 前記アナログカプラの第1の増幅器にゼロ点オフセット
電圧を与えてバイポーラ電圧信号をユニポーラ電圧信号
として第2の増幅器に伝達するように構成し、前記非絶
縁回路部分は+片電源で動作できるように構成したこと
を特徴とする絶縁電圧測定器用入力回路。 - 【請求項2】前記第1の増幅器に与えるゼロ点オフセッ
ト電圧は、抵抗を介して基準電圧を前記第1の増幅器の
入力端に印加することにより与えるように構成したこと
を特徴とする請求項1記載の絶縁電圧測定器用入力回
路。 - 【請求項3】前記第2の増幅器のその入力端には、帰還
抵抗による出力信号の帰還と共に前記フォトダイオード
の出力が入力されるように構成したことを特徴とする請
求項1記載の絶縁電圧測定器用入力回路。 - 【請求項4】前記アナログカプラは、 Vout=(Rf/Rin)×Vin+Voff Voff=(Rf/Roff)×Vref ただし、Vinはアナログカプラの入力電圧 Voutはアナログカプラの出力電圧 Rinはアナログカプラの第1の増幅器の入力抵抗 Rfはアナログカプラの第2の増幅器の帰還抵抗 Roffは第1の増幅器の入力端に接続されたゼロ点オ
フセット設定抵抗 Vrefはゼロ点オフセット設定抵抗に印加する基準電
圧 の関係が成立するように構成されたことを特徴とする請
求項1記載の絶縁電圧測定器用入力回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31613996A JPH10160764A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 絶縁電圧測定器用入力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31613996A JPH10160764A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 絶縁電圧測定器用入力回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10160764A true JPH10160764A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18073700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31613996A Pending JPH10160764A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 絶縁電圧測定器用入力回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10160764A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102565511A (zh) * | 2012-02-01 | 2012-07-11 | 上海育丰电器发展有限公司 | 超高压信号采集电路 |
CN102636724A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-15 | 河北省电力公司超高压输变电分公司 | 便携式多功能串电检测器 |
CN102654528A (zh) * | 2012-04-13 | 2012-09-05 | 宁波德业变频技术有限公司 | 用于功率因素校正的交流电压采样装置 |
CN102967748A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-13 | 宁波韵升股份有限公司 | 一种抗干扰能力强的直流母线电压检测电路 |
CN102998502A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-03-27 | 陈实 | 高隔离耐压型双向信号传感器 |
CN103941068A (zh) * | 2013-01-22 | 2014-07-23 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种用于测量阈值电压漂移的芯片上传感器 |
JP2016011922A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 新電元工業株式会社 | 電圧測定回路 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31613996A patent/JPH10160764A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN102565511B (zh) * | 2012-02-01 | 2015-06-17 | 上海育丰电器发展有限公司 | 超高压信号采集电路 |
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