(57)【要約】【課題】トランジスタＴｒのエミッタ電圧帰還効果により、交流電圧ＡＣに対して直流負荷Ｚｄｃを見かけ上で高インピーダンスとして、交流電圧ＡＣが直流負荷Ｚｄｃ側に印加されない交流直流電圧分離回路を提供する。【解決手段】交流電圧ＡＣと直流電圧ＤＣが重畳された入力電圧が印加される回線１０に接続したコンデンサＣ１で取り出した交流電圧ＡＣを交流負荷Ｚａｃに印加する。回線１０にトランジスタＴｒのコレクタを接続してそのエミッタを直流負荷Ｚｄｃに接続し、コレクタとベース間に抵抗Ｒ１を介装し、ベースを第２のコンデンサＣ２を介して接地し、エミッタに取り出された直流電圧ＤＣを直流負荷Ｚｄｃに印加する。エミッタ電圧帰還効果により、コレクタ側から見た直流負荷Ｚｄｃが数１０ｋΩ以上の値となり、交流電圧ＡＣが直流負荷Ｚｄｃにより減衰されずに、また直流負荷Ｚｄｃに交流電圧ＡＣが印加するようなことがない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧と直流電圧が重畳された入力電圧から、前記交流電圧を取り出して交流負荷に印加するとともに前記直流電圧を取り出して直流負荷に印加する交流直流電圧分離回路であって、前記入力電圧が印加される回線に、コンデンサを接続し、前記コンデンサを介して分離されて取り出された前記交流電圧を前記交流負荷に印加し、前記入力電圧が印加される前記回線に、トランジスタのコレクタを接続してそのエミッタを前記直流負荷に接続し、前記トランジスタのコレクタとベース間に抵抗を介装し、前記ベースを第２のコンデンサを介して接地して、前記トランジスタの前記エミッタに分離して取り出された前記直流電圧を前記直流負荷に印加するように構成したことを特徴とする交流直流電圧分離回路。
【請求項２】
請求項１記載の交流直流電圧分離回路において、前記直流負荷がＬＥＤ素子であることを特徴とする交流直流電圧分離回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧と直流電圧が重畳された入力電圧から、交流電圧と直流電圧をそれぞれに分離して取り出し、交流負荷と直流負荷にそれぞれ印加するようにした交流直流電圧分離回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１つの回線に交流電圧と直流電圧を重畳した入力電圧を印加してこれを伝送し、この入力電圧から交流電圧を分離して取り出して交流負荷に印加するとともに直流電圧を分離して取り出して直流負荷に印加するようにした伝送回線システムが提案されている。交流電圧と直流電圧をそれぞれ別々の回線に印加してこれを伝送する伝送回線システムに比較して、回線の数が少なくて足りる利点がある。しかし、入力電圧から交流電圧と直流電圧をそれぞれに分離して取り出す交流直流電圧分離回路が必要となる。
【０００３】
簡単な構造の従来の交流直流電圧分離回路にあっては、図９に示すごとく、交流電圧ＡＣと直流電圧ＤＣが重畳された入力電圧が印加された１つの回線１０に、コンデンサＣ１を接続し、このコンデンサＣ１を直列に介して交流電圧ＡＣが分離されて取り出され、スピーカー等の交流負荷Ｚａｃに印加される。また、回線１０に、インダクタンスＬ１を接続し、このインダクタンスＬ１を直列に介して直流電圧ＤＣが分離されて取り出され、ＬＥＤ素子等の直流負荷Ｚｄｃに印加される。かかる従来構造にあっては、交流電圧ＡＣが直流負荷Ｚｄｃに印加されないようにするためには、交流電圧ＡＣに対してインダクタンスＬ１が交流負荷Ｚａｃに比べて十分に高インピーダンスとして作用しなければならない。そこで、交流電圧ＡＣの周波数によっては、かなり大きなインダクタンス値が必要であり、その外形寸法が大きなものとなって、小型化に適していない。なお、インダクタンスＬ１の値が小さすぎると、直流電圧ＤＣが印加されていない状態でも、交流電圧ＡＣにより直流負荷ＺｄｃとしてのＬＥＤ素子が点灯するような不具合が生ずる。また、交流電圧ＡＣの周波数により、インダクタンスＬ１の直流電圧ＤＣを分離して取り出す作用効果に大きな影響を受ける。
【０００４】
そこで、かかる従来構造の交流直流電圧分離回路の不具合を解決する技術が、特許第３６５９１３６号公報で提案されている。この技術は、交流電圧と直流電圧が重畳された入力電圧から、コンデンサにより交流電圧を分離して取り出すことは上述の従来構造と同じであるが、この取り出された交流電圧の位相を反転させて入力電圧に重畳することで、交流電圧を相互に打ち消しあわせて、直流電圧を分離して取り出すものである。
【特許文献１】特許第３６５９１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の技術は、交流電圧の周波数によって直流電圧を分離して取り出す作用効果に影響を受けることもなく、優れたものである。しかるに、入力電圧から分離した交流電圧を位相を反転して入力電圧に重畳するための反転増幅回路が必要であり、回路構成が複雑なものとなる。そこで、より簡単な回路構成でしかも大きな外形寸法のインダクタンスを必要としない交流直流電圧分離回路が望ましい。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の事情に鑑みてなされたもので、トランジスタのエミッタ電圧帰還効果により、交流電圧に対して直流負荷が見かけ上で高インピーダンスとなるようにして、交流電圧が直流負荷側に印加されないようした交流直流電圧分離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】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明の交流直流電圧分離回路は、交流電圧と直流電圧が重畳された入力電圧から、前記交流電圧を取り出して交流負荷に印加するとともに前記直流電圧を取り出して直流負荷に印加する交流直流電圧分離回路であって、前記入力電圧が印加される回線に、コンデンサを接続し、前記コンデンサを介して分離されて取り出された前記交流電圧を前記交流負荷に印加し、前記入力電圧が印加される前記回線に、トランジスタのコレクタを接続してそのエミッタを前記直流負荷に接続し、前記トランジスタのコレクタとベース間に抵抗を介装し、前記ベースを第２のコンデンサを介して接地して、前記トランジスタの前記エミッタに分離して取り出された前記直流電圧を前記直流負荷に印加するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の交流直流電圧分離回路にあっては、交流電圧と直流電圧が重畳された入力電圧が印加される回線に、トランジスタのコレクタとエミッタを直列に介して直流負荷に接続し、コレクタとベース間に抵抗を介装し、ベースを第２のコンデンサを介して接地したので、エミッタ電圧帰還効果により、コレクタ側から見た場合に、コレクタとエミッタ間に介装した抵抗の値の大きさに応じて、直流負荷が数１０ｋΩ以上の値となる。そこで、交流電圧が直流負荷により減衰されることがなく、また直流負荷に交流電圧が印加するようなことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図７を参照して説明する。図１は、本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例の構造を示す回路図である。図２は、図１の第１の等価回路図である。図３は、図１の第２の等価回路図である。図４は、図１の負荷を具体的に示した一例の回路図である。図５は、本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例の特性を検証するためのものであり、（ａ）は検証のための回路図であり、（ｂ）はその検証回路で測定された周波数対利得を示す特性図である。図６は、直流負荷が接続されない回路の特性を検証するためのものであり、（ａ）は検証のための回路図であり、（ｂ）はその検証回路で測定された周波数対利得を示す特性図である。図７は、図９に示す従来構造の交流直流電圧分離回路の特性を検証するためのものであり、（ａ）は検証のための回路図であり、（ｂ）はその検証回路で測定された周波数対利得を示す特性図である。図１ないし図７において、図９に示す部材と同じまたは均等なものには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１０】
本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例にあっては、交流電圧ＡＣと直流電圧ＤＣが重畳された入力電圧が印加された回線１０に、コンデンサＣ１を接続し、このコンデンサＣ１を直列に介して交流電圧ＡＣを分離して取り出し、この交流電圧ＡＣを交流負荷Ｚａｃに印加することは、図９に示す従来技術と同じである。しかし、直流電圧ＤＣを分離して取り出す回路が、以下に述べるごとく相違する。まず、回線１０にトランジスタＴｒのコレクタが接続され、そのエミッタが直流負荷Ｚｄｃに接続される。すなわち、回線１０がトランジスタＴｒのコレクタとエミッタ間を直列に介して直流負荷Ｚｄｃに接続される。さらに、トランジスタＴｒのコレクタとベース間に抵抗Ｒ１が介装されるとともに、トランジスタＴｒのベースが第２のコンデンサＣ２を介して接地される。
【００１１】
かかる回路構成からなる第１実施例の交流直流電圧分離回路にあっては、トランジスタＴｒのベース側から見ると、図２に示すごとく、直流負荷Ｚｄｃ側の見かけ上の抵抗値は、直流負荷Ｚｄｃの抵抗値にトランジスタＴｒの交流増幅率ｈｆｅを乗算した値となる。さらに、トランジスタＴｒのコレクタ側から見ると、図３に示すごとく、直流負荷Ｚｄｃ側の見かけ上の抵抗値は、回線１０が抵抗Ｒ１を介して接地されたものとなる。この抵抗Ｒ１の値は一例として１０ｋΩが選定される。よって、交流電圧ＡＣに対して、直流負荷Ｚｄｃ側は、１０ｋΩの高インピーダンスとして作用し、直流負荷Ｚｄｃに交流電圧ＡＣが印加されることがない。
【００１２】
本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例は、具体的には、図４に示すごとく、交流負荷Ｚａｃとしてスピーカーが接続され、直流負荷ＺｄｃとしてＬＥＤ素子が接続される。このＬＥＤ素子にあっては、抵抗値が５１Ωとかなり小さなものもある。そこで、図９に示す従来技術では、直流電圧ＤＣが遮断された状態でも交流電圧ＡＣにより点灯する場合もあったが、本発明の交流直流電圧分離回路にあっては直流電圧ＤＣが遮断された状態で交流電圧ＡＣにより点灯するようなことがない。
【００１３】
発明者らは、本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例の特性を検証するための実験を行った。図５（ａ）は、本発明の検証回路であり、入力端と出力端の間に１０μＦのコンデンサＣ１が直列に介装され、出力端側が交流負荷Ｚａｃとしての６００Ωの抵抗を介して接地される。また、入力端側が、トランジスタＴｒのコレクタとエミッタ間を直流負荷Ｚｄｃとしての５１Ωの抵抗を直列に介して接地され、さらに１０ｋΩの抵抗Ｒ１と０．１μＦの第２のコンデンサＣ２を直列に介して接地され、抵抗Ｒ１と第２のコンデンサのＣ２を接続する回線がトランジスタＴｒのベースに接続されている。かかる図５（ａ）の検証回路において、入力端に印加した交流電圧ＡＣが減衰されることなく出力端に出力されることが望ましい。入力端に印加する交流電圧ＡＣを３０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲で変化させて出力端に現れる交流電圧の利得を測定したところ、図５（ｂ）に示すごとく、０．１５ＭＨｚで−０．６３ｄＢ、１ＭＨｚで−０．７５ｄＢ、１０ＭＨｚで−０．７８ｄＢ、２０ＭＨｚで−０．８３ｄＢとの結果が得られた。
【００１４】
これに対して、直流負荷Ｚｄｃが接続されていない場合の特性を、図６（ａ）に示す検証回路を用いて測定した。図６（ａ）では、入力端と出力端の間に１０μＦのコンデンサＣ１が直列に介装され、出力端側が交流負荷Ｚａｃとしての６００Ωの抵抗を介して接地されただけである。入力端に印加する交流電圧ＡＣを３０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲で変化させて出力端に現れる交流電圧の利得を測定したところ、図６（ｂ）に示すごとく、０．１５ＭＨｚで−０．７４ｄＢ、１ＭＨｚで−０．７１ｄＢ、１０ＭＨｚで−０．７２ｄＢ、２０ＭＨｚで−０．６７ｄＢとの結果が得られた。
【００１５】
さらに、図９に示す従来構造の特性を、図７（ａ）に示す検証回路を用いて測定した。図７（ａ）では、入力端と出力端の間に１０μＦのコンデンサＣ１が直列に介装され、出力端側が交流負荷Ｚａｃとしての６００Ωの抵抗を介して接地される。また、入力端側が、２７ｍＨのインダクタンスＬ１と直流負荷Ｚｄｃとしての５１Ωの抵抗を直列に介して接地される。入力端に印加する交流電圧ＡＣを３０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲で変化させて出力端に現れる交流電圧の利得を測定したところ、図７（ｂ）に示すごとく、０．１５ＭＨｚで−０．７４ｄＢ、１ＭＨｚで−１ｄＢ、１０ＭＨｚで−１．３８ｄＢ、２０ＭＨｚで−１．６１ｄＢとの結果が得られた。
【００１６】
図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示された測定結果から、本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例にあっては、図９に示す従来構造の交流直流電圧分離回路に比較して、直流負荷Ｚｄｃが接続されたにもかかわらず、交流電圧ＡＣの減衰が僅かとなることが明らかである。なお、交流電圧ＡＣが、ＡＭ放送の信号電圧である場合には、その周波数範囲は５００ｋＨｚ〜１．６ＭＨｚであり、本発明の交流直流電圧分離回路の効果が十分に得られる。また、図７（ａ）の回路に用いたインダクタンスＬ１は、現在入手可能な市販の小型のものを用いたとしても、その体積は８６．５３立方ミリメートル程度であり、基板上に設置するために必要な面積は２７．０４平方ミリメートル程度を必要とする。これに対して、図５（ａ）記載の実施例に用いたトランジスタＴｒは、体積が３．５７立方ミリメートル程度であり、設置面積は４．２０平方ミリメートル程度である。そして、第２のコンデンサＣ２および抵抗Ｒ１はそれぞれの体積が０．１８立方ミリメートル程度でありそれらのそれぞれの設置面積は０．５０平方ミリメートル程度である。これらの素子を合計しても総体積は、３．９３立方ミリメートル程度であり総設置面積は５．２０平方ミリメートル程度である。よって、本発明を実施することにより、従来の構造と比較して、より小型化を図ることができる。
【００１７】
次に、本発明の第２実施例を図８を参照して説明する。図８は、本発明の交流直流電圧分離回路の第２実施例の回路図である。図８において、図１ないし図７および図９に示す部材と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１８】
図８において、交流信号としての交流電圧ＡＣが増幅回路１２に印加され、その増幅出力がコンデンサＣ１と第３のコンデンサＣ３を直列に介して交流負荷Ｚａｃとしてのスピーカーに印加される。コンデンサＣ１と第３のコンデンサｃ３を接続する回線１０が、交流電圧阻止用の第２のインダクタンスＬ２と増幅回路１２の駆動電源としての直流電圧ＤＣを直列に介して接地される。また、回線１０が、トランジスタＴｒのコレクタとエミッタ間を介して増幅回路１２の駆動電圧入力端に接続され、トランジスタＴｒのコレクタとベエース間に抵抗Ｒ１が介装され、トランジスタＴｒのベースが第２のコンデンサＣ２を介して接地される。かかる回路構成で、コンデンサＣ１と第３のコンデンサＣ３を接続する回線１０に、交流電圧ＡＣと直流電圧ＤＣが重畳された入力電圧が印加されることとなる。この第２実施例にあっては、交流電圧ＡＣが増幅回路１２の駆動電圧に重畳されて印加されることがなく、増幅回路１２での不要な発振や交流電圧ＡＣの利得低下を生ずることがない。
【００１９】
なお、上記実施例において、抵抗Ｒ１の値および第２のコンデンサＣ２の値は、上記実施例に限られず、適宜に設計的変更ができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例の構造を示す回路図である。
【図２】図１の第１の等価回路図である。
【図３】図１の第２の等価回路図である。
【図４】図１の負荷を具体的に示した一例の回路図である。
【図５】本発明の交流直流電圧分離回路の第１実施例の特性を検証するためのものであり、（ａ）は検証のための回路図であり、（ｂ）はその検証回路で測定された周波数対利得を示す特性図である。
【図６】直流負荷が接続されない回路の特性を検証するためのものであり、（ａ）は検証のための回路図であり、（ｂ）はその検証回路で測定された周波数対利得を示す特性図である。
【図７】図９に示す従来構造の交流直流電圧分離回路の特性を検証するためのものであり、（ａ）は検証のための回路図であり、（ｂ）はその検証回路で測定された周波数対利得を示す特性図である。
【図８】本発明の交流直流電圧分離回路の第２実施例の回路図である。
【図９】従来の交流直流電圧分離回路である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  回線
１２  増幅回路
ＡＣ  交流電圧
ＤＣ  直流電圧
Ｚａｃ  交流負荷
Ｚｄｃ  直流負荷
Ｃ１  コンデンサ
Ｃ２  第２のコンデンサ
Ｃ３  第３のコンデンサ
Ｔｒ  トランジスタ
Ｒ１  抵抗
Ｌ１  インダクタンス
Ｌ２  第２のインダクタンス
【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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