(57)【要約】【課題】フォトカプラを用いて伝送する信号の歪みを小さく抑える。【解決手段】アイソレーションアンプ１ａは、供給された信号をパルス変調した変調信号を出力するＰＷＭ変調回路１２０と、フォトトランジスターＴｒ１および発光ダイオードＤ１を含むフォトカプラＰｃ１と、フォトトランジスターＴｒ２および発光ダイオードＤ２を含むフォトカプラＰｃ２と、フォトトランジスターＴｒ１から出力された信号を積分し、当該積分した信号を負帰還して、入力信号と合成し、ＰＷＭ変調回路１２０に供給する積分回路Ｉnt1と、フォトトランジスターＴｒ２から出力される信号を復調するキャパシタＣｏ１と、を具備する。【選択図】図１
2019110385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された信号をパルス変調した変調信号を出力するパルス変調回路と、
第１フォトトランジスターと第１発光ダイオードとを含み、前記変調信号に基づいて前記第１発光ダイオードが発光する第１フォトカプラと、
第２フォトトランジスターと第２発光ダイオードとを含み、前記変調信号に基づいて前記第２発光ダイオードが発光する第２フォトカプラと、
前記第１フォトトランジスターから出力された信号を積分し、当該積分した信号を負帰還して、入力信号と合成し、前記パルス変調回路に供給する積分回路と、
前記第２フォトトランジスターから出力される信号を復調する復調回路と、
を具備するアイソレーションアンプ。
【請求項２】
前記第１フォトトランジスターに流れる電流と前記第２フォトトランジスターに流れる電流との比率を調整する調整回路を有する
請求項１に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項３】
前記調整回路は、
前記第２フォトトランジスターから出力される信号を積分した信号に基づいて、
前記第２フォトトランジスターの負荷抵抗を調整する
請求項３に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項４】
前記第１発光ダイオードに流れる電流と前記第２発光ダイオードに流れる電流との比率を調整する調整回路を有する
請求項１に記載のアイソレーションアンプ。
【請求項５】
前記調整回路は、
前記第２フォトトランジスターから出力される信号を積分した信号に基づいて、
前記第２発光ダイオードに流れる電流を調整する
請求項４に記載のアイソレーションアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアイソレーションアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号のようなアナログ信号を、電源が互いに独立した一次回路から二次回路まで、フォトカプラを用いて伝送するアイソレーションアンプが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アイソレーションアンプでは、伝送された信号に、フォトカプラの特性に起因した歪みが発生しやすい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、フォトカプラに起因する信号の歪みを小さく抑えることが可能なアイソレーションアンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るアイソレーションアンプは、供給された信号をパルス変調した変調信号を出力するパルス変調回路と、第１フォトトランジスターと第１発光ダイオードとを含み、前記変調信号に基づいて前記第１発光ダイオードが発光する第１フォトカプラと、第２フォトトランジスターと第２発光ダイオードとを含み、前記変調信号に基づいて前記第２発光ダイオードが発光する第２フォトカプラと、前記第１フォトトランジスターから出力された信号を積分し、当該積分した信号を負帰還して、入力信号と合成し、前記パルス変調回路に供給する積分回路と、前記第２フォトトランジスターから出力される信号を復調する復調回路と、を具備する。
上記一態様に係るアイソレーションアンプによれば、第１フォトトランジスターから出力される信号が積分されて負帰還されるので、変調信号には、第１フォトカプラから出力される信号の歪みを打ち消す方向の信号の成分が予め付与される。このため、第２フォトカプラが第１フォトカプラとほぼ同等な特性を有するのであれば、第２フォトトランジスターから出力される信号を復調した信号についても、歪みを小さくすることができる。
【０００６】
上記一態様に係るアイソレーションアンプにおいて、前記第１フォトトランジスターに流れる電流と前記第２フォトトランジスターに流れる電流との比率を調整する、または、前記第１発光ダイオードに流れる電流と前記第２発光ダイオードに流れる電流との比率を調整する調整回路を有する構成としても良い。
このような調整回路を有する構成によれば、第１フォトカプラまたは第２フォトカプラの一方の特性を他方の特性に合うように相対的に調整することができる。
【０００７】
調整回路を有する構成において、前記調整回路は、前記第２フォトトランジスターから出力される信号を積分した信号に基づいて、前記第２フォトトランジスターの負荷抵抗を調整する、または、前記第２発光ダイオードに流れる電流を調整しても良い。このような調整回路によれば、調整が自動化されるので、例えば第１フォトカプラおよび第２フォトカプラが経年変化による特性のずれに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図２】実施形態に係るアイソレーションアンプの動作を説明するための図である。
【図３】実施形態に係るアイソレーションアンプの動作を説明するための図である。
【図４】実施形態に係るアイソレーションアンプの動作を説明するための図である。
【図５】応用例１に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図６】応用例２に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図７】応用例３に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図８】応用例４に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図９】応用例５に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図１０】応用例６に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図１１】応用例７に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【図１２】応用例８に係るアイソレーションアンプの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係るアイソレーションアンプ１ａの構成を示す回路図である。
この図に示されるように、アイソレーションアンプ１ａは、入力側の一次回路１０と出力側の二次回路２０とを有する。一次回路１０と二次回路２０とは、フォトカプラＰｃ２によって光学的には結合されているが、電気的には互いに絶縁されている。すなわち、一次回路１０の電源となる電圧Ｖcc1およびグランドＧnd1と、二次回路２０の電源となる電圧Ｖcc2とグランドＧnd2とは、互いに独立した構成となっている。
【００１０】
一次回路１０は、積分回路Ｉnt1、ＰＷＭ変調回路１２０、インバータ１４２、１４４およびフォトカプラＰｃ１のほか、各種の抵抗素子やキャパシタ等を含み、二次回路２０は、インバータ２４２および２４４のほか、各種の抵抗素子やキャパシタ等を含む。
【００１１】
一次回路１０において、端子Ｉｎに入力された入力信号は、積分回路Ｉnt1に供給される。積分回路Ｉnt1は、抵抗素子Ｒｉ、キャパシタＣ１ａおよびオペアンプ１１０を含み、入力信号が抵抗素子Ｒｉを介してオペアンプ１１０の負入力端（−）に供給される。なお、抵抗素子Ｒｆも積分回路Ｉnt1に含まれると考える場合もある。
オペアンプ１１０の正入力端（＋）は、電圧Ｖcc1の給電線とグランドＧnd1との間で直列に接続された抵抗素子Ｒ１ａおよびＲ２ａの接続点に接続される。このため、オペアンプ１１０の正入力端（＋）は、電源電圧（Ｖcc1−Ｇnd1）を、抵抗素子Ｒ１ａおよびＲ２ａにより分圧した電圧となる。なお、本実施形態では、抵抗素子Ｒ１ａおよびＲ２ａの抵抗値はほぼ等しくなるように設定されているので、オペアンプ１１０の正入力端（＋）は、電源電圧（Ｖcc1−Ｇnd1）の１／２となっている。なお、電源電圧の変動の影響を受けにくくするため、平滑化用のキャパシタＣ２ａが、例えば抵抗素子Ｒ２ａと並列に接続されている。
【００１２】
オペアンプ１１０の出力端は、ＰＷＭ変調回路１２０の入力端およびキャパシタＣ１ａの一端に接続される。キャパシタＣ１ａの他端は、オペアンプ１１０の負入力端（−）に接続されている。
【００１３】
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調回路１２０は、オペアンプ１１０の出力端から供給される信号をパルス幅変調し、当該変調信号をフォトカプラＰｃ１に供給する。ＰＷＭ変調回路１２０は、例えば、オペアンプ１１０から出力される信号の電圧と、当該信号に対して周波数が十分に高い三角波や鋸波などの参照信号の電圧とを比較して、当該比較の結果を示す信号を変調信号として出力する。この変調信号は、オペアンプ１１０から出力される信号の電圧情報をパルス幅（時間情報）に変換（変調）したものとなる。
なお、ここでは、オペアンプ１１０から出力される信号の電圧が参照信号の電圧よりも高い場合に、変調信号がハイレベルとなるものとして説明する。
【００１４】
フォトカプラＰｃ１は、発光ダイオードＤ１およびフォトトランジスターＴｒ１を有し、発光ダイオードＤ１により発せられた光に応じてフォトトランジスターＴｒ１の導通が制御される構造となっている。フォトカプラＰｃ２についても、フォトカプラＰｃ１と同様に、発光ダイオードＤ２およびフォトトランジスターＴｒ２を有する。
発光ダイオードＤ１のアノードは、ＰＷＭ変調回路１２０の出力端に接続されて、当該ＰＷＭ変調回路１２０による変調信号の供給を受ける。発光ダイオードＤ１のカソードは、発光ダイオードＤ２のアノードに接続され、発光ダイオードＤ２のカソードは、抵抗素子Ｒ３ａを介してグランドＧnd1に接地されている。すなわち、本実施形態では、発光ダイオードＤ１およびＤ２は、ＰＷＭ変調回路１２０の出力端からグランドＧnd1に向かって直列に接続されている。
【００１５】
フォトトランジスターＰｃ１においては、コレクタが電圧Ｖcc1の給電線に接続され、エミッタが、負荷抵抗となる抵抗素子Ｒ１１ａを介してグランドＧnd1に接地される一方、インバータ１４２の入力端に接続されている。
インバータ１４２の出力端は、インバータ１４４の入力端に接続され、インバータ１４４の出力端は、抵抗素子Ｒｆを介して、オペアンプ１１０の負入力端（−）に接続されている。
ここで、オペアンプ１１０の負入力端（−）の電圧が、電圧（Ｖcc1−Ｇnd1）の１／２よりも高い場合、オペアンプ１１０による出力信号はローレベルとなり、ＰＷＭ変調回路１２０による変調信号もローレベルとなる。この場合、発光ダイオードＤ１が発光しないので、フォトカプラＰｃ１の出力信号（フォトトランジスターＴｒ１のエミッタに現れる信号）もローレベルとなり、仮に積分されると、電圧が低くなる方向の信号となる。
インバータ１４４の出力信号は、フォトカプラＰｃ１の出力信号と正転の関係にあるので、当該インバータ１４４の出力信号を積分した信号は、端子Ｉｎに供給された入力信号を積分した信号とは反転の関係となる。
したがって、フォトカプラＰｃ１の出力信号をインバータ１４２および１４４により波形整形した信号の積分信号は、端子Ｉｎに供給された入力信号を積分した信号とは反転の関係となって（負帰還されて）、積分回路Ｉnt1において、当該入力信号の積分信号と合成される構成となっている。
【００１６】
二次回路２０において、フォトトランジスターＴｒ２においては、コレクタが電圧Ｖcc2の給電線に接続され、エミッタが、負荷抵抗となる抵抗素子Ｒ１１ｂを介してグランドＧnd2に接地される一方、インバータ２４２の入力端に接続されている。インバータ２４２の出力端は、インバータ２４４の入力端に接続されている。インバータ２４４の出力端は、抵抗素子Ｒｏ１の一端に接続され、抵抗素子Ｒｏ１の他端は、端子ＯｕｔおよびキャパシタＣｏ１の一端に接続されている。
したがって、フォトカプラＰｃ２の出力信号（フォトトランジスターＴｒ２のエミッタに現れる信号）は、インバータ２４２および２４４により波形整形され、抵抗素子Ｒｏ１を介して、キャパシタＣｏ１であるローパスフィルタによって元のアナログ信号に復調される。このため、キャパシタＣｏ１は、フォトカプラＰｃ２の出力信号を元のアナログ信号に復調して端子Ｏｕｔから出力する復調回路として機能する。
なお、ローパスフィルタには、抵抗素子Ｒｉも含まれると考える場合もある。
【００１７】
次に、アイソレーションアンプ１ａの動作について説明する。
積分回路Ｉnt1によって、端子Ｉｎへの入力信号の積分信号と、負帰還されたフォトカプラＰｃ１の出力信号の積分信号とが合成され、ＰＷＭ変調回路１２０によってパルス幅変調される。フォトカプラＰｃ１では、発光ダイオードＤ１がＰＷＭ変調回路１２０から出力される変調信号にしたがって駆動される一方、フォトトランジスターＴｒ１は、発光ダイオードＤ１による光に応じてスイッチングする。フォトトランジスターＴｒ１によってスイッチングされた信号は、インバータ１４２および１４４によって波形整形されて、積分回路Ｉnt1に負帰還される。
この負帰還によって、当該インバータ１４４の出力信号を積分した信号は、端子Ｉｎに供給された入力信号との差が小さくなるように、すなわち歪みが小さくなるように制御される。
【００１８】
本実施形態において発光ダイオードＤ１およびＤ２は直列に接続されているので、変調信号にしたがって発光ダイオードＤ１が駆動されると、同時に、発光ダイオードＤ２も当該変調信号にしたがって駆動される。このため、フォトトランジスターＴｒ２は、フォトトランジスターＴｒ１と同様にスイッチングする。このスイッチング信号は、インバータ２４２および２４４により波形整形された上で、キャパシタＣｏ１を含むローパスフィルタによって元のアナログ信号に復調される。
【００１９】
発光ダイオードＤ２から抵抗素子Ｒｏ１までの経路は、発光ダイオードＤ１から抵抗素子Ｒｆまでの経路と同じ関係にある。
詳細には、発光ダイオードＤ２→フォトトランジスターＴｒ２→インバータ２４２→インバータ２４４→抵抗素子Ｒｏ１という経路は、発光ダイオードＤ１→フォトトランジスターＴｒ１→インバータ１４２→インバータ１４４→抵抗素子Ｒｆという経路と同じ関係にある。
上述したように、抵抗素子Ｒｆを通過する信号については、仮に積分した（ローパスフィルタによって復調）したとすれば、負帰還によって、端子Ｉｎに供給された入力信号に対して歪みが小さくなるように制御される。この制御によって、経路が同じである抵抗素子Ｒｏ１を通過する信号についても、キャパシタＣｏ１によって元のアナログ信号に復調したときに、歪みが低減されることになる。
すなわち、フォトカプラＰｃ１からインバータ１４４の出力端までの経路で生じる波形の歪みは、負帰還によって打ち消される方向に制御されるので、フォトカプラＰｃ２からインバータ２４４の出力端までの経路で発生する歪みについても、同様に打ち消される方向に制御された状態で出力されることになる。
【００２０】
図２、図３および図４は、このようなアイソレーションアンプ１ａの動作について、信号を用いて簡易的に説明するための図である。
端子Ｉｎへの入力信号が、図２に示されるような正弦波である場合に、フォトカプラＰｃ１の出力信号が、負帰還なしでは、例えば図３において破線のＡの波形で示されるように、歪みが生じる状態を想定する。
なお、フォトカプラＰｃ１（Ｐｃ２）の入出力信号、および、ＰＷＭ変調回路１２０による変調信号は、パルス幅変調されるので、実際には、ハイレベルまたはローレベルの２値信号であるが、説明上、復調した波形で示すことにする。
【００２１】
フォトカプラＰｃ１の出力信号が負帰還されると、ＰＷＭ変調回路１２０による変調信号は、当該歪みを打ち消す方向の成分が入力信号に加算された信号波形、例えば図４において破線のＢで示されるような波形となる。この破線のＢで示される波形が、フォトカプラＰｃ１によって歪むと、結果的に、端子ｉｎの入力信号に近い、歪みの小さい波形となる。
ここで、フォトカプラＰｃ１の出力信号において、破線のＡで示されるように、波形の歪みが生じるのであれば、フォトカプラＰｃ２の出力信号においても、破線Ａと同様な波形の歪みが生じるはずである。
アイソレーションアンプ１ａでは、フォトカプラＰｃ２において、フォトカプラＰｃ１と同様な歪みが発生しても、予めその歪みが打ち消す方向の成分が入力信号に加算されているので、フォトカプラＰｃ２から出力される信号の歪みを小さくすることができるのである。
【００２２】
ところで、アイソレーションアンプ１ａにおいて端子Ｏｕｔから歪みが低減された信号を得るためには、発光ダイオードＤ２からインバータ１４４の出力端までの経路における特性が、発光ダイオードＤ１からインバータ２４４の出力端までの経路における特性（素子特性や伝送特性など）がほぼ同じであることが必要である。
これらの経路同士において特性が最も相違が生じやすいのは、フォトカプラＰｃ１およびＰｃ２である。
【００２３】
フォトカプラＰｃ１およびＰｃ２の特性が相違すると、出力信号（フォトトランジスターのエミッタの信号）においてデューティ比にズレが生じ、このズレは、結果的に、アナログ信号に復調したときに直流成分のオフセット電圧として現れる。
そこで以下に、フォトカプラＰｃ１およびＰｃ２の特性を揃えることが可能な応用例について説明する。
【００２４】
＜応用例１＞
図５は、応用例１に係るアイソレーションアンプ１ｂの構成を示す回路図である。
一般に、フォトカプラにおいて、発光ダイオードに流れる電流とフォトトランジスターにおけるスイッチング特性とは、次のような関係となっている。
詳細には、フォトトランジスターにおけるターンオン時間は、発光ダイオードに流れる電流が小さくなるにつれて長くなるが、フォトトランジスターにおけるターンオフ時間は、発光ダイオードに流れる電流の大小にかかわらず、それほど変化しない。
このため、発光ダイオードに流れる電流を変化させると、フォトトランジスターにおけるターンオン時間とターンオフ時間との比率も変化して、上記オフセット電圧を調整することができる。
【００２５】
図５に示される応用例１では、実施形態（図１参照）においてフォトカプラＰｃ１の発光ダイオードＤ１およびフォトカプラＰｃ２の発光ダイオードＤ２を並列接続に変更するとともに、抵抗素子Ｒ４ａを可変抵抗に変更して、発光ダイオードＤ２に流れる電流を、発光ダイオードＤ１に流れる電流とは独立に調整可能とした構成となっている。なお、発光ダイオードＤ１のカソードは、抵抗素子Ｒ５ａを介してグランドＧnd1に接地されている。
応用例１では、フォトカプラＰｃ２の特性を、フォトカプラＰｃ１の特性に合わせることが可能となる。
なお、フォトカプラＰｃ１またはＰｃ２の一方の応答特性を他方の特性に合わせれば良いので、抵抗素子Ｒ５ａを可変抵抗にしてフォトカプラＰｃ１のダイオードＤ１に流れる電流を調整可能な構成としても良い。
【００２６】
＜応用例２＞
図６は、応用例２に係るアイソレーションアンプ１ｃの構成を示す回路図である。
フォトカプラにおいて、フォトトランジスターの負荷抵抗の大きさと、当該フォトトランジスターにおけるスイッチング時間とは、おおよそ次のような関係となっている。
詳細には、フォトトランジスターにおける立ち下がり時間（オフ時）は、フォトトランジスターの負荷抵抗が大きくなるにつれて長くなるが、フォトトランジスターにおける立ち上がり時間（オン時）は、あまり変化しない。すなわち、フォトトランジスターの負荷抵抗が大きくなるにつれて、フォトトランジスターにおける立ち下がり時間（オフ時）は、フォトトランジスターにおける立ち上がり時間（オン時）と比較して長くなる。このため、フォトトランジスターに接続される負荷抵抗の大きさを変化させることによって、上記オフセット電圧を調整することができる。
【００２７】
図６に示される応用例２では、実施形態（図１参照）において抵抗素子Ｒ１１ｂを可変抵抗に変更して、フォトトランジスターＴｒ２の負荷抵抗の大きさ調整可能とした構成となっている。この構成では、フォトカプラＰｃ２の応答特性を、フォトカプラＰｃ１の応答特性に合わせることが可能となる。
なお、この応用例においても、フォトカプラＰｃ１またはＰｃ２の一方の応答特性を他方の応答特性に合わせれば良いので、抵抗素子Ｒ１１ａを可変抵抗にしてフォトカプラＰｃ１におけるフォトトランジスターＴｒ１の負荷の大きさを調整可能な構成としても良い。
【００２８】
＜応用例３＞
図７は、応用例３に係るアイソレーションアンプ１ｄの構成を示す回路図である。
この図に示されるアイソレーションアンプ１ｄでは、フォトカプラにおけるフォトトランジスターの負荷抵抗を定電流源とした構成となっている。
詳細には、アイソレーションアンプ１ｄでは、一次回路１０において、電圧Ｖcc1の給電線とグランドＧnd1との間に抵抗素子Ｒ６ａと順方向のダイオードｄ１１ａとが直列に接続され、ダイオードｄ１１ａの両端電圧でトランジスターＱ１を駆動することによって、フォトトランジスターＴｒ１に流れる電流すなわち負荷を一定とした構成となっている。
一方、二次回路２０において、電圧Ｖcc2の給電線とグランドＧnd2との間に抵抗素子Ｒ１１ａと順方向のダイオードｄ１１ｂとが直列に接続されて、ダイオードｄ１１ｂの両端電圧でトランジスターＱ３が駆動される。なお、二次回路２０では、トランジスターＱ３のエミッタとグランドＧnd2との間に介挿された抵抗素子Ｒ１１ｂは可変抵抗であり、トランジスターＱ３に流れる電流が調整可能な構成となっている。
したがって、この構成においても、フォトカプラＰｃ２の特性を、フォトカプラＰｃ１の特性に合わせることが可能となる。
なお、抵抗素子Ｒ１１ｂではなく、抵抗素子Ｒ１１ａを可変抵抗にしてフォトトランジスターＴｒ２の負荷の大きさを調整可能な構成としても良い。また、ダイオードｄ１１ａおよびｄ１１ｂの接続段数は図では「２」としているが、実際には、トランジスターＱ１およびＱ２によって流す電流量に応じて適宜設定される（後述する図１１においても同じ）。
【００２９】
＜応用例４＞
図８は、応用例４に係るアイソレーションアンプ１ｅの構成を示す回路図である。
この図に示されるアイソレーションアンプ１ｅは、応用例３（図７参照）おけるフォトトランジスターＴｒ１およびＴｒ２の定電流源をカレントミラーにそれぞれ置き換えたものである。
図８に示される応用例４において、一次回路１０では、フォトトランジスターＴｒ１のエミッタが、トランジスターＱ１におけるコレクタおよびベースに接続され、トランジスターＱ１のエミッタが、抵抗素子Ｒ１１ａを介してグランドＧnd1に接地されている。すなわち、フォトトランジスターＴｒ１のエミッタは、ダイオード接続されたトランジスターＱ１および抵抗素子Ｒ１１ａを介してグランドＧnd1に接地されている。
また、インバータ１４２の入力端は、フォトトランジスターＴｒ１のエミッタから変更されて、抵抗素子Ｒ７ａを介して電圧Ｖcc1の給電線に接続されるとともに、トランジスターＱ２のコレクタに接続されている。トランジスターＱ２においては、ベースが、トランジスターＱ１のベースおよびコレクタに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ１２ａを介しグランドＧnd1に接地されている。
【００３０】
トランジスターＱ１およびＱ２によるカレントミラーでは、フォトトランジスターＴｒ１に流れる電流、すなわち、ダイオード接続されたトランジスターＱ１に流れる電流が、トランジスターＱ２にコピーされて、トランジスターＱ２のコレクタからエミッタに向かって流れる。
なお、トランジスターＱ１およびＱ２によるカレントミラーでは、トランジスターＱ１のコレクタ（フォトトランジスターＴｒ１のエミッタ）を入力端とし、トランジスターＱ２のコレクタ（インバータ１４２の入力端）を出力端としたときに、入力端の信号および出力端の信号は正負反転の関係となり、インバータの１個分に相当する。このため、応用例４では、波形整形するための回路がインバータ１４２の１つのみとなっている。
【００３１】
一方、二次回路２０では、フォトトランジスターＴｒ２のエミッタが、ダイオード接続されたトランジスターＱ３および抵抗素子Ｒ１１ｂを介してグランドＧnd2に接地されている。また、インバータ２４２の入力端は、フォトトランジスターＴｒ２のエミッタから変更されて、抵抗素子Ｒ７ｂを介して電圧Ｖcc2の給電線に接続されるとともに、トランジスターＱ４のコレクタに接続されている。トランジスターＱ４においては、ベースが、トランジスターＱ３のベースおよびコレクタに接続され、エミッタが可変抵抗の抵抗素子Ｒ１２ｂを介しグランドＧnd2に接地されている。
トランジスターＱ３およびＱ４によるカレントミラーでは、フォトトランジスターＴｒ２のコレクタからエミッタに向かって流れる電流が、トランジスターＱ２によってコピーされて、トランジスターＱ２のコレクタからエミッタに向かって、可変抵抗の抵抗素子Ｒ１２ｂにより調整されて流れる。
なお、トランジスターＱ３およびＱ４によるカレントミラーでは、フォトトランジスターＴｒ２のエミッタに現れる信号と、インバータ２４２の入力端に現れる信号とは、トランジスターＱ１およびＱ２によるカレントミラーと同様に、正負反転の関係となるので、波形整形するための回路がインバータ２４２の１つのみとなっている。
【００３２】
応用例４では、可変抵抗の抵抗素子Ｒ１２ｂによって、フォトカプラＰｃ２の特性を直接調整していることにはならない。ただし、発光ダイオードＤ２の入力端（アノード）からカレントミラーの出力端（インバータ２４２の入力端）までを１つの伝送特性と考えて、ＰＷＭ変調回路から出力される変調信号の立ち上がり、および、立ち下がりの変化をみた場合、可変抵抗の抵抗素子Ｒ１２ｂによって上記伝送特性を調整できることが判る。
なお、抵抗素子Ｒ１２ｂではなく、抵抗素子Ｒ１２ａを可変抵抗にして、フォトカプラＰｃ１側を調整する構成としても良い。
【００３３】
応用例１乃至４では、可変抵抗を調整することによってフォトカプラＰｃ１またはＰｃ２の一方の特性を他方の特性に合わせる構成とした。しかしながら、一般にフォトカプラの特性は経年変化によりずれが生じるので、調整により特性を一旦合わせても、時間経過とともにずれてしまう可能性がある。なお、応答特性がずれてしまっても再調整すれば良いが、このような再調整は煩雑である。
そこで以下、可変抵抗による調整および再調整を不要とした応用例５乃至８について説明する。
【００３４】
＜応用例５＞
図９は、応用例５に係るアイソレーションアンプ１ｆの構成を示す回路図である。
この図に示されるアイソレーションアンプ１ｆは、応用例１（図５参照）おける抵抗素子４ａの調整を自動化したものであり、フォトカプラＰｃ３および積分回路Ｉnt2のほか、各種の抵抗素子やキャパシタ等を応用例１に追加した追加した構成となっている。
フォトカプラＰｃ３は、発光ダイオードＤ３およびフォトトランジスターＴｒ３を有し、発光ダイオードＤ３により発せられた光に応じてフォトトランジスターＴｒ３の導通が制御される構造となっている。
【００３５】
アイソレーションアンプ１ｆにおいて、発光ダイオードＤ２のカソードは、抵抗素子４１ａを介してキャパシタＣ４２ａの一端と、抵抗素子Ｒ４２ａの一端と、フォトトランジスターＴｒ３のコレクタとに接続されている。キャパシタＣ４２ａの他端と、抵抗素子Ｒ４２ａの他端と、フォトトランジスターＴｒ３のエミッタとは、いずれもグランドＧnd1に接地されている。
【００３６】
発光ダイオードＤ３のアノードは、抵抗素子Ｒ８ｂを介して電圧Ｖcc2の給電線に接続されている。
一方、インバータ２４４の出力信号は、抵抗素子Ｒｏ１の一端にくわえて、積分回路Ｉnt2に供給される。積分回路Ｉnt2は、抵抗素子Ｒｏ２、キャパシタＣ１ｂおよびオペアンプ２１０を含み、オペアンプ２１０の正入力端（＋）には、電圧（Ｖcc2−Ｇnd2）／２が印加されている。詳細には、オペアンプ２１０の正入力端（＋）は、電圧Ｖcc2の給電線とグランドＧnd2との間で直列に接続されて、抵抗値が互いにほぼ等しい抵抗素子Ｒ１ｂおよびＲ２ｂの接続点に接続され、平滑化用のキャパシタＣ２ｂが、例えば抵抗素子Ｒ２ｂに並列に接続されている。
抵抗素子Ｒｏ２の一端は、インバータ２４４の出力端に接続され、抵抗素子Ｒｏ２の他端は、オペアンプ２１０の負入力端（−）に接続されている。
オペアンプ２１０の出力端は、発光ダイオードＤ３のカソードおよびキャパシタＣ１ｂの一端に接続され、キャパシタＣ１ｂの他端は、オペアンプ１１０の負入力端（−）に接続されている。
【００３７】
積分回路Ｉnt2は、インバータ２４４の出力信号を積分し、その積分信号が電圧（Ｖcc2−Ｇnd2）／２以上であればローレベルを出力し、未満であればハイレベルを出力する。積分回路Ｉnt2の出力信号がローレベルであれば、発光ダイオードＤ３はオンし、フォトトランジスターＴｒ３もオンする。一方、積分回路Ｉnt2の出力信号がハイレベルであれば、発光ダイオードＤ３はオフし、フォトトランジスターＴｒ３もオフする。
したがって、フォトトランジスターＴｒ３のオンオフ比率に応じて発光ダイオードＤ２に流れる電流が制御されて、フォトカプラＰｃ２の特性が調整されることになる。
【００３８】
一次回路１０において、オペアンプ１１０の負入力端（−）は、入力信号と負帰還信号との合成点であるので、比較的長い時間でみたときの直流成分は、当該オペアンプ１１０の正入力端（＋）に印加された電圧（Ｖcc1−Ｇnd1）／２と等しくなる。このため、対称的な二次回路２０におけるオペアンプ２１０の負入力端（−）の電圧も、比較的長い時間でみたときの直流成分は、当該オペアンプ２１０の正入力端（＋）に印加された電圧（Ｖcc2−Ｇnd2）／２と等しくなるはずである。
等しくなっていない状態は、フォトカプラＰｃ１の応答特性に対してフォトカプラＰｃ１の応答特性に合っていない状態であり、歪みが大きい状態である。アイソレーションアンプ１ｆでは、この歪みを小さくする方向に、発光ダイオードＤ３のオンオフ比率が制御される。
フォトトランジスターＴｒ３も、発光ダイオードＤ３のオンオフに同期してオンオフする結果、単位時間当たりでみたときの抵抗値が制御される。発光ダイオードＤ２に流れる電流は、抵抗素子４１ａと、抵抗素子４２ａと、フォトトランジスターＴｒ３との合成抵抗で定まるので、歪みが小さい状態となるように発光ダイオードＤ２に流れる電流が制御されることになる。
アイソレーションアンプ１ｆでは、応用例１の調整が自動化されるので、フォトカプラの経年変化にも対処することができる。
【００３９】
なお、応用例５では、発光ダイオードＤ２の電流を制御する構成としたが、発光ダイオードＤ１の電流を制御する構成としても良い。
【００４０】
＜応用例６＞
図１０は、応用例６に係るアイソレーションアンプ１ｇの構成を示す回路図である。
この図に示されるアイソレーションアンプ１ｇは、応用例２（図６参照）おける抵抗素子１１ｂの調整を自動化したものであり、フォトカプラＰｃ４および積分回路Ｉnt3のほか、各種の抵抗素子やキャパシタ等を応用例１に追加した追加した構成となっている。
フォトカプラＰｃ４は、発光ダイオードＤ４および抵抗素子Ｒｂ４を有し、発光ダイオードＤ４により発せられた光量に応じて抵抗素子Ｒｂ４の抵抗値が変化する。
【００４１】
抵抗素子Ｒｂ４の一端は、インバータ２４２の入力端とともにフォトトランジスターＴｒ２のエミッタに接続されている。
一方、インバータ２４４の出力信号は、抵抗素子Ｒｏ１の一端にくわえて、積分回路Ｉnt3に供給される。積分回路Ｉnt3は、抵抗素子Ｒｏ２、キャパシタＣ１ｂおよびオペアンプ２１０を含み、オペアンプ２１０の負入力端（−）には、電圧（Ｖcc2−Ｇnd2）／２が印加されている。
抵抗素子Ｒｏ２の一端は、インバータ２４４の出力端に接続され、抵抗素子Ｒｏ２の他端は、オペアンプ２１０の正入力端（＋）と、キャパシタＣ３ｂの一端とに接続されている。
オペアンプ２１０の出力端は、キャパシタＣ１ｂの一端に接続されるとともに、抵抗素子Ｒ９ｂを介して発光ダイオードＤ４のアノードに接続されている。発光ダイオードＤ４のカソードは、抵抗素子Ｒｂ４の他端およびキャパシタＣ３ｂの他端とともに、グランドＧnd2に接地されている。
【００４２】
積分回路Ｉnt3は、インバータ２４４の出力信号が電圧（Ｖcc2−Ｇnd2）／２以上であればハイレベルとなり、未満であればローレベルとなる信号の積分信号を出力する。
この積分信号で発光ダイオードＤ４が駆動されるので、抵抗素子Ｒｂ４の抵抗値が、当該積分信号の電圧に応じて制御される結果、フォトトランジスターＴｒ２の負荷抵抗も制御されることになる。
【００４３】
アイソレーションアンプ１ｇにおいて、オペアンプ２１０の正入力端（＋）の電圧についても、比較的長い時間でみたときの直流成分が、当該オペアンプ２１０の負入力端（−）に印加された電圧（Ｖcc2−Ｇnd2）／２と等しくなるはずである。
等しくなっていない状態は、フォトカプラＰｃ１の応答特性に対してフォトカプラＰｃ１の応答特性に合っていない状態であり、歪みが大きい状態である。アイソレーションアンプ１ｇでは、この歪みを小さくする方向に、フォトトランジスターＴｒ２の負荷抵抗が制御される結果、歪みが最も少ない状態で、フォトトランジスターＴｒ２の負荷抵抗が均衡する。このため、アイソレーションアンプ１ｇでは、応用例２の調整が自動化されるので、フォトカプラの経年変化にも対処することができる。
【００４４】
なお、応用例６では、フォトトランジスターＴｒ２の負荷抵抗を制御する構成としたが、フォトトランジスターＴｒ１の負荷抵抗を制御する構成としても良い。
【００４５】
＜応用例７＞
図１１は、応用例７に係るアイソレーションアンプ１ｈの構成を示す回路図である。
この図に示されるアイソレーションアンプ１ｈは、応用例３（図７参照）おける抵抗素子Ｒ１１ｂの抵抗値を自動調整したものであり、積分回路Ｉnt2のほか、各種の抵抗素子やキャパシタ等を応用例３に追加した構成となっている。
積分回路Ｉnt2自体は、応用例５と同一なので、その説明については割愛する。
アイソレーションアンプ１ｈでは、応用例３の調整が自動化されるので、フォトカプラの経年変化にも対処することができる。また、アイソレーションアンプ１ｈでは、応用例５または６とは異なり、フォトカプラを２個で済ませることできる。
【００４６】
＜応用例８＞
図１２は、応用例８に係るアイソレーションアンプ１ｉの構成を示す回路図である。
この図に示されるアイソレーションアンプ１ｉは、応用例４（図８参照）おける抵抗素子Ｒ１２ｂの抵抗値を自動調整したものであり、積分回路Ｉnt3のほか、各種の抵抗素子やキャパシタ等を応用例３に追加した構成となっている。
積分回路Ｉnt3自体は、応用例６と同一なので、その説明については割愛する。
アイソレーションアンプ１ｉでは、応用例４の調整が自動化されるので、フォトカプラの経年変化にも対処することができる。また、アイソレーションアンプ１ｉでは、アイソレーションアンプ１ｈと同様に、フォトカプラを２個で済ませることできる。
【００４７】
上述した実施形態および応用例１〜８では、一次回路１０においてアナログの入力信号をパルス幅変調して、フォトカプラＰｃ２を介して二次回路２０に伝送し、二次回路２０において元のアナログ信号に復調する構成とした。変調方式としては、電圧情報を時間情報に変換するものであれば、パルス幅変調に限られない。このような変調方式としては、例えば、時間幅が同じパルスの粗密で表したパルス密度変調が挙げられる。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ〜１ｉ…アイソレーションアンプ、１０…一次回路、２０…二次回路、１２０…ＰＷＭ変調回路、１１０、２１０…オペアンプ、Ｐｃ１…フォトカプラ（第１フォトカプラ）、Ｄ１…発光ダイオード（第１発光ダイオード）、Ｔｒ１…フォトトランジスター（第１フォトトランジスター）、Ｐｃ２…フォトカプラ（第２フォトカプラ）、Ｄ２…発光ダイオード（第２発光ダイオード）、Ｔｒ２…フォトトランジスター（第２フォトトランジスター）、Ｉnt1…積分回路、Ｉnt2、Ｉnt3…積分回路（調整回路）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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