(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対の両端電圧を増幅する熱電対用増幅回路であって、
コレクタを接地されており、前記熱電対の一端の電圧をベースに供給されてエミッタから出力するコレクタ接地の第１のトランジスタと、
コレクタを接地されており、前記熱電対の他端の電圧をベースに供給されてエミッタから出力するコレクタ接地の第２のトランジスタと、
ベースを一定電位にされており、前記第１のトランジスタの出力をエミッタに供給されてコレクタから出力するベース接地の第３のトランジスタと、
ベースを一定電位にされており、前記第２のトランジスタの出力をエミッタに供給されてコレクタから出力するベース接地の第４のトランジスタと、
前記第３のトランジスタの出力と前記第４のトランジスタの出力とを差動増幅する演算増幅器と、
前記第３のトランジスタのコレクタと電源との間に設けられ、抵抗値を調整する第１のトリミング回路と、
前記第４のトランジスタのコレクタと電源との間に設けられ、抵抗値を調整する第２のトリミング回路と、
を有することを特徴とする熱電対用増幅回路。
【請求項２】
請求項１記載の熱電対用増幅回路において、
前記第１又は第２のトリミング回路は、
直列接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の抵抗と、
前記複数の抵抗のうちＮ−１個の抵抗それぞれの両端間に並列接続されたヒューズと、
を有することを特徴とする熱電対用増幅回路。
【請求項３】
検出温度に応じた両端電圧を出力する複数の熱電対と、
前記複数の熱電対それぞれの両端電圧を増幅する複数の請求項１記載の熱電対用増幅回路と、
前記複数の熱電対用増幅回路の出力する温度検出信号を順次選択して出力するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサの出力信号をデジタル化するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータの出力するデジタルの温度検出信号を供給されるマイクロコンピュータと、
を有することを特徴とする温度監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対の両端電圧を増幅する熱電対用増幅回路及び温度監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、熱電対を用いて温度を計測することが行われている。この場合、熱電対の出力電圧は小さいため、増幅回路で増幅している。
【０００３】
図４は従来の熱電対用増幅回路の一例の回路構成図を示す。図４において、端子ＴＣ＋と端子ＴＣ−との間に熱電対１が接続される。端子ＴＣ＋は抵抗Ｒ１を介して接地されると共に、直列接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して接地されている。端子ＴＣ−は抵抗Ｒ４を介して接地されると共に、直列接続された抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して出力端子６に接続されている。
【０００４】
ｎｐｎトランジスタＱ０のコレクタとベースは電流源２を介して電源Ｖｃｃに接続され、トランジスタＱ０のエミッタは抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点に接続されている。ｎｐｎトランジスタＱ１のベースはトランジスタＱ０のベースと共通接続され、トランジスタＱ１のコレクタは電流源３を介して電源Ｖｃｃに接続され、トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点に接続されている。同様に、ｎｐｎトランジスタＱ２のベースはトランジスタＱ０のベースと共通接続され、トランジスタＱ２のコレクタは電流源４を介して電源Ｖｃｃに接続され、トランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点に接続されている。
【０００５】
トランジスタＱ１のコレクタは演算増幅器５の非反転入力端子に接続され、トランジスタＱ２のコレクタは演算増幅器５の非反転入力端子に接続されている。トランジスタＱ１，Ｑ２はトランジスタＱ０とカレントミラー回路を構成しており、トランジスタＱ１，Ｑ２それぞれはベース接地回路を構成している。
【０００６】
これにより、端子ＴＣ＋，ＴＣ−間の電圧はベース接地のトランジスタＱ１，Ｑ２を通して演算増幅器５に供給され、演算増幅器５において抵抗Ｒ５，Ｒ６で決まる電圧利得（＝Ｒ６／Ｒ５）で増幅されて端子６から出力される。
【０００７】
ところで、差動対の第１、第２のトランジスタの共通エミッタに接続したエミッタフォロワ−回路を介してレベルシフトダイオードで第１のカスコードブートストラップ回路のバイアス回路を構成し、定電流回路と負供給電源−ＶＣＣ間に第２のカスコードブートストラップ回路を設け、この第２のカスコードブートストラップ回路のバイアス電圧をエミッタフォロワ−回路のレベルシフト回路によってバイアスする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１２０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の熱電対用増幅回路は、入力部のトランジスタＱ１，Ｑ２をベース接地で使用しているため、トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタから抵抗Ｒ２，Ｒ５を通して端子ＴＣ＋，ＴＣ−に、ある程度大きな電流が流れ込む。このため、トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ電流のバラツキ、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６の抵抗値のバラツキ、抵抗Ｒ２と端子ＴＣ＋間の配線抵抗、抵抗Ｒ５と端子ＴＣ−間の配線抵抗のバラツキにより、抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点であるＡ点の電位と抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点であるＢ点の電位が異なった値となる。これにより、増幅回路の電圧利得が変化し（電圧利得がＲ６／Ｒ５にならない）、端子６から出力される温度検出信号の精度が悪化するという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、温度検出信号の精度が向上する熱電対用増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施態様による熱電対用増幅回路は、熱電対の両端電圧を増幅する熱電対用増幅回路であって、
コレクタを接地されており、前記熱電対の一端の電圧をベースに供給されてエミッタから出力するコレクタ接地の第１のトランジスタ（Ｑ１１）と、
コレクタを接地されており、前記熱電対の他端の電圧をベースに供給されてエミッタから出力するコレクタ接地の第２のトランジスタ（Ｑ１２）と、
ベースを一定電位にされており、前記第１のトランジスタの出力をエミッタに供給されてコレクタから出力するベース接地の第３のトランジスタ（Ｑ１４）と、
ベースを一定電位にされており、前記第２のトランジスタの出力をエミッタに供給されてコレクタから出力するベース接地の第４のトランジスタ（Ｑ１５）と、
前記第３のトランジスタの出力と前記第４のトランジスタの出力とを差動増幅する演算増幅器（１５）と、
前記第３のトランジスタのコレクタと電源との間に設けられ、抵抗値を調整する第１のトリミング回路（１２）と、
前記第４のトランジスタのコレクタと電源との間に設けられ、抵抗値を調整する第２のトリミング回路（１３）と、を有する。
【００１３】
好ましくは、前記第１又は第２のトリミング回路は、
直列接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の抵抗（Ｒ２０〜Ｒ２２）と、
前記複数の抵抗のうちＮ−１個の抵抗それぞれの両端間に並列接続されたヒューズ（２２，２３）と、を有する。
【００１４】
本発明の一実施態様による温度監視システムは、検出温度に応じた両端電圧を出力する複数の熱電対（３１ａ〜３１ｃ）と、
前記複数の熱電対それぞれの両端電圧を増幅する複数の請求項１記載の熱電対用増幅回路（３０ａ〜３０ｃ）と、
前記複数の熱電対用増幅回路の出力する温度検出信号を順次選択して出力するマルチプレクサ（３３）と、
前記マルチプレクサの出力信号をデジタル化するＡＤコンバータ（３５）と、
前記ＡＤコンバータの出力するデジタルの温度検出信号を供給されるマイクロコンピュータ（３７）と、を有する。
【００１５】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、温度検出信号の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の熱電対用増幅回路の一実施形態の回路構成図である。
【図２】トリミング回路の一実施形態の回路図である。
【図３】本発明の熱電対用増幅回路を用いた温度監視システムの一実施形態のブロック構成図である。
【図４】従来の熱電対用増幅回路の一例の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜熱電対用増幅回路の構成＞
図１は本発明の熱電対用増幅回路の一実施形態の回路構成図を示す。図１において、端子ＴＣ＋と端子ＴＣ−との間に熱電対１１が接続される。端子ＴＣ＋はプルダウン用の抵抗Ｒ１１を介して接地されると共に、直列接続された抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介して接地されている。端子ＴＣ−はプルダウン用の抵抗Ｒ１４を介して接地されると共に、直列接続された抵抗Ｒ１５，Ｒ１６を介して出力端子１６に接続されている。なお、抵抗Ｒ１２〜Ｒ１６の抵抗値は例えばＲ１２＝Ｒ１５，Ｒ１３＝Ｒ１６に設定している。
【００２０】
抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の接続点であるＡ点にはｐｎｐトランジスタＱ１１のベースが接続されると共に、ノイズ除去用のコンデンサＣ１１の一端が接続され、コンデンサＣ１１の他端は接地されている。トランジスタＱ１１のコレクタは接地され、トランジスタＱ１１のエミッタはｎｐｎトランジスタＱ１４のエミッタに接続されている。
【００２１】
抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の接続点であるＢ点にはｐｎｐトランジスタＱ１２のベースが接続されると共に、ｐｎｐトランジスタＱ１３のベースが接続されている。トランジスタＱ１２のコレクタは接地され、トランジスタＱ１２のエミッタはｎｐｎトランジスタＱ１５のエミッタに接続されている。トランジスタＱ１３のコレクタは接地され、トランジスタＱ１３のエミッタはｎｐｎトランジスタＱ１６のエミッタに接続されている。つまり、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３それぞれはコレクタ接地回路を構成している。
【００２２】
トランジスタＱ１４のベースはトランジスタＱ１６のベースと共通接続され、トランジスタＱ１４のコレクタは電流源としてのトリミング回路１２を介して電源Ｖｃｃに接続されている。トランジスタＱ１５のベースはトランジスタＱ１６のベースと共通接続され、トランジスタＱ１５のコレクタは電流源としてのトリミング回路１３を介して電源Ｖｃｃに接続されている。トランジスタＱ１６のベースとコレクタは電流源１４を介して電源Ｖｃｃに接続されている。
【００２３】
トランジスタＱ１４のコレクタは演算増幅器１５の非反転入力端子に接続され、トランジスタＱ１５のコレクタは演算増幅器１５の反転入力端子に接続されている。トランジスタＱ１４，Ｑ１５はトランジスタＱ１６とカレントミラー回路を構成しており、これによりベースを一定電位にされたトランジスタＱ１４，Ｑ１５はベース接地回路を構成している。
【００２４】
これにより、端子ＴＣ＋，ＴＣ−間の電圧はコレクタ接地のトランジスタＱ１１，Ｑ１２を通し、ベース接地のトランジスタＱ１４，Ｑ１５を通して演算増幅器１５に供給され、演算増幅器１５において抵抗Ｒ１５，Ｒ１６で決まる電圧利得（＝Ｒ１６／Ｒ１５）で増幅されて端子１６から出力される。
【００２５】
本実施形態ではコレクタ接地のトランジスタＱ１１，Ｑ１２を設けているため、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベースＡ点，Ｂ点に流れ込む電流は従来に比して大幅に小さくなる。このため、Ａ点の電位とＢ点の電位の変化は従来に比して大幅に小さくなり、増幅回路の電圧利得の変化が従来に比して大幅に小さくなり（電圧利得がＲ１６／Ｒ１５に略固定される）、端子１６から出力される温度検出電圧の精度が向上する。
【００２６】
＜トリミング回路の構成＞
図２はトリミング回路１２，１３の一実施形態の回路図を示す。トリミング回路は、端子２０，２１間に直列接続された抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，Ｒ２２と、抵抗Ｒ２１の両端間に並列接続されたヒューズ２２と、抵抗Ｒ２２の両端間に並列接続されたヒューズ２３で構成されている。ここで、抵抗Ｒ２０の抵抗値を数１００Ωとすると、抵抗Ｒ２１の抵抗値は数Ω、抵抗Ｒ２２の抵抗値は抵抗Ｒ２１の抵抗値の１／２程度に設定されている。なお、抵抗Ｒ２２と端子２１の間に、更に、両端間にヒューズを並列接続された１又は複数の抵抗を直列接続しても良い。つまり、トリミング回路は、直列接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の抵抗と、上記複数の抵抗のうちＮ−１個の抵抗それぞれの両端間に並列接続されたヒューズとを有する。
【００２７】
ここで、製造当初はヒューズ２２，２３は導通しており、トリミング回路の抵抗値（端子２０，２１間）はＲ２０であり、ヒューズ２２又は２３をレーザトリミングで切断するとトリミング回路の抵抗値はＲ２０＋Ｒ２１又はＲ２０＋Ｒ２２となり、また、ヒューズ２２及び２３をレーザトリミングで切断するとトリミング回路の抵抗値はＲ２０＋Ｒ２１＋Ｒ２２となる。
【００２８】
図１の熱電対用増幅回路では、入力インピーダンスの小さなベース接地のトランジスタＱ１４，Ｑ１５を用いているため、ノイズ電流が混入した場合の上記入力インピーダンスによる電圧変化が小さくなり、ノイズ耐性を大きくできる。また、ベース接地のトランジスタＱ１４（又はＱ１５）の電圧利得はトリミング回路１２（又は１３）の抵抗値をトランジスタＱ１４（又はＱ１５）のエミッタ抵抗値で除算した値である。このため、トリミング回路１２（又は１３）の抵抗値をレーザトリミングで調整することにより、演算増幅器１５の非反転入力端子，反転入力端子それぞれに接続されたＣ点とＤ点の間のオフセット調整（オフセットを例えばゼロにする）を容易に行うことができる。
【００２９】
＜熱電対用増幅回路の構成＞
図３は本発明の熱電対用増幅回路を用いた温度監視システムの一実施形態のブロック構成図を示す。図３において、熱電対用増幅回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃそれぞれは図１に示す回路構成の熱電対用増幅回路であり、熱電対３１ａ，３１ｂ，３１ｃの検出電圧を増幅して出力する。熱電対３１ａ，３１ｂ，３１ｃは例えばガスコンロに設置されている３つのガスバーナそれぞれの温度を検出する。熱電対用増幅回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃそれぞれはアナログ回路用のレギュレータ３２から電源Ｖｃｃを供給されており、熱電対用増幅回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃそれぞれの出力する温度検出信号はマルチプレクサ３３に供給される。
【００３０】
アナログ回路用のレギュレータ３２は端子３４から供給される電源を安定化した電源Ｖｃｃを熱電対用増幅回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ及びＡＤコンバータ３５に供給している。デジタル回路用のレギュレータ３６はアナログ回路用のレギュレータ３２と同様に端子３４から供給される電源を安定化した電源をマイクロコンピュータ３７に供給している。このように、アナログ回路用のレギュレータ３２とデジタル回路用のレギュレータ３６を分離しているのは、デジタル回路（マイクロコンピュータ３７）で発生した高周波ノイズが熱電対用増幅回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃやＡＤコンバータ３５に混入することをできるだけ防止するためである。
【００３１】
マイクロコンピュータ３７はマルチプレクサ３３に選択指示信号を供給して、マルチプレクサ３３に熱電対用増幅回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが出力する温度検出信号を時系列的に選択させてＡＤコンバータ３５に供給される。ＡＤコンバータ３５は供給される温度検出信号をアナログ／デジタル変換し、得られたデジタル温度検出信号をマイクロコンピュータ３７に供給する。マイクロコンピュータ３７は３種類の上記デジタル温度検出信号を所定の閾値と比較することで３つのガスバーナが着火しているか、又は、失火しているかを判定し、その判定結果を内蔵のメモリに格納し、このデジタル温度検出信号に基づいて図示しない３つのガスバーナに対するアラーム処理等の制御処理に利用する。
【符号の説明】
【００３２】
１１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  熱電対
１２，１３  トリミング回路
１４  電流源
１５  演算増幅器
２２，２３  ヒューズ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  熱電対用増幅回路
３２，３６  レギュレータ
３３  マルチプレクサ
３５  ＡＤコンバータ
３７  マイクロコンピュータ
Ｃ１１  コンデンサ
Ｑ１１〜Ｑ１６  トランジスタ
Ｒ１１〜Ｒ２２  抵抗
【図１】
0005724630.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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