(57)【要約】  種々の実施形態において、本開示は、寄生インピーダンスによって分路される信号伝送チャネルにおける寄生インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護回路および方法に関する。信号伝送チャネルに発生する電気信号によって、リーク電流が寄生インピーダンスを介して流れる。種々の実施形態において、動作保護回路は増幅器およびインピーダンスを備え、インピーダンスの一端は信号伝送チャネルに連結される。増幅器の入力は信号伝送チャネルに連結され、増幅器の出力はインピーダンスの他端に連結されてインピーダンスに補償電流を流す。増幅器のゲインおよびインピーダンスの値は、補償電流が、リーク電流量に実質的に等しい量を有するように選択される。
2010523067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
寄生インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護回路であって、
電気信号を搬送し、寄生インピーダンス値を有する寄生インピーダンスにより分路される信号伝送チャネルであって、リーク電流量を有するリーク電流が前記電気信号に起因して前記寄生インピーダンスを介して流れる信号伝送チャネルと、
インピーダンス値を有し、第１の端子および第２の端子を有するインピーダンスであって、前記第１の端子が前記信号伝送チャネルに連結されるインピーダンスと、
ゲインを有し、入力端子および出力端子を有する増幅器であって、前記入力端子が前記信号伝送チャネルに連結され、前記出力端子が前記インピーダンスの第２の端子に連結されて該インピーダンスを流れる補償電流を供給し、前記ゲインは、前記インピーダンス値および前記寄生インピーダンス値に基づいて、前記補償電流が前記リーク電流量に実質的に等しい量を有するように選択される増幅器と、
を備える動作保護回路。
【請求項２】
前記インピーダンスが前記寄生インピーダンスである、請求項１に記載の動作保護回路。
【請求項３】
前記ゲインが実質的に１に等しい、請求項１に記載の動作保護回路。
【請求項４】
前記インピーダンスが前記寄生インピーダンスとは別のインピーダンスである、請求項１に記載の動作保護回路。
【請求項５】
前記ゲインおよび前記インピーダンスは、前記補償電流量が前記リーク電流量に実質的に等しくなるように選択される、請求項４に記載の動作保護回路。
【請求項６】
前記ゲインが１より大きい、請求項４に記載の動作保護回路。
【請求項７】
前記インピーダンスが容量を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の動作保護回路。
【請求項８】
前記インピーダンスが抵抗を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の動作保護回路。
【請求項９】
前記インピーダンスが抵抗および容量の両方を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の動作保護回路。
【請求項１０】
前記インピーダンスが容量である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の動作保護回路。
【請求項１１】
前記インピーダンスが抵抗である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の動作保護回路。
【請求項１２】
寄生インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護方法であって、
信号伝送チャネル上で電気信号を検知することであって、前記信号伝送チャネルは寄生インピーダンス値を有する寄生インピーダンスによって分路され、リーク電流量を有するリーク電流が前記電気信号に起因して前記寄生インピーダンスを介して流れる、信号伝送チャネル上で電気信号を検知すること、
インピーダンス値を有し、前記第１の端子および第２の端子を有するインピーダンスを提供することであって、前記第１の端子が前記信号伝送チャネルに連結されるインピーダンスを提供すること、
前記インピーダンスの第２の端子に増幅信号を供給して前記インピーダンスに補償電流を流すことであって、前記増幅信号は前記電気信号をゲイン倍したものに等しく、前記ゲインは、前記インピーダンス値および前記寄生インピーダンス値に基づいて、前記補償電流量が前記リーク電流量に実質的に等しくなるように選択される、前記インピーダンスに補償電流を流すこと、
を備える方法。
【請求項１３】
前記インピーダンスが前記寄生インピーダンスによって提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ゲインが１に等しくなるように選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記インピーダンスが前記寄生インピーダンスとは別のインピーダンスである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記補償電流量が前記リーク電流量に実質的に等しくなるように前記ゲインおよび前記インピーダンスを選択することをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ゲインが１を超えるように選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記インピーダンスが容量を含む、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記インピーダンスが抵抗を含む、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記インピーダンスが抵抗および容量を含む、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記インピーダンスが容量である、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記インピーダンスが抵抗である、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、抵抗性信号および容量性信号の負荷を低減する方法および回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号伝送チャネルにわたって伝送される信号は、減衰または他の歪みを生じさせる可能性がある。このような歪みおよび減衰が生じる１つの理由は、信号伝送チャネルが該信号伝送チャネルに結合される寄生インピーダンスを有することにある。図１は、寄生インピーダンス１８４によって分路される信号伝送チャネル１８２を備える回路１００を示す。このような寄生インピーダンスは、抵抗性、または容量性、あるいは抵抗性と容量性との組み合わせもあり得る。寄生インピーダンスの正確な値は、インピーダンスを通過する信号の周波数によって部分的に決定される。
【０００３】
図１に示されているように、寄生インピーダンスは、接地までの別の経路に信号を供給し得る。言わば、このような寄生インピーダンスは、信号伝送チャネルに連結される任意の他の負荷を有する分圧器を生じさせる。このように、寄生インピーダンスの存在は、信号の減衰および／または歪みを生じさせる可能性がある。
【０００４】
寄生インピーダンスは種々の源から生じる可能性があり、この源には他の信号伝送チャネル、他の回路構成要素および遮蔽が挙げられるが、これらに限定されない。図２は、寄生インピーダンスの複数の源を示す。具体的に、図２は、信号伝送チャネル２８２、寄生インピーダンス２８４ａ，２８４ｂ、遮蔽体（shield）２９０、およびマルチプレクサ２９２を有する回路の一部の概略図である。
【０００５】
遮蔽体２９０は、信号伝送チャネル２８２に平行に伸び、寄生インピーダンス２８４ａ，２８４ｂは、信号伝送チャネル２８２と遮蔽体２９０との間に介在されている。同様に、寄生インピーダンス２８４ｃ，２８４ｄが、マルチプレクサの入力とマルチプレクサの電源との間に存在する。図２は、あくまで例示に過ぎない。寄生インピーダンスは、種々の理由により存在する可能性がある。さらに、図２は、容量性インピーダンスのみを示しているが、インピーダンスはまた、抵抗性、または抵抗性と容量性との組み合わせもあり得る。
【０００６】
このように、寄生インピーダンスは、一般に用いられる回路において種々の理由により種々の形態で存在し得る。寄生インピーダンスが存在することで、これらの回路によって伝送される信号に減衰または他の歪みが生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、寄生インピーダンスによって生じる不具合を最小限に抑えるかまたは除去するために用い得る回路および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、種々の実施形態において、寄生インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護（active guarding ）回路に関する。種々の実施形態において、動作保護回路は、信号伝送チャネル、インピーダンスおよび増幅器を備える。信号伝送チャネルは、電気信号を搬送し、寄生インピーダンス値を有する寄生インピーダンスによって分路される。電気信号に起因して、リーク電流量を有するリーク電流が寄生インピーダンスを流れる。インピーダンスは、インピーダンス値、第１の端子および第２の端子を有し、第１の端子は、信号伝送チャネルに連結される。増幅器は、入力端子、出力端子およびゲインを有する。増幅器の入力端子は、信号伝送チャネルに連結される。増幅器の出力端子は、インピーダンスの第２の端子に連結されて、該インピーダンスを流れる補償電流を供給する。ゲインは、インピーダンス値および寄生インピーダンス値に基づいて、補償電流がリーク電流量に実質的に等しい量を有するように選択される。
【０００９】
一実施形態では、インピーダンスは寄生インピーダンスである。種々の他の実施形態では、インピーダンスは寄生インピーダンスとは別のインピーダンスである。
種々の実施形態では、増幅器のゲインは実質的に１に等しい。
【００１０】
ゲインおよび補償インピーダンスは、補償電流量がリーク電流量に実質的に等しくなるように選択される。
一実施形態では、増幅器のゲインは１より大きい。
【００１１】
種々の実施形態では、インピーダンスは容量を含む。一実施形態では、インピーダンスは抵抗を含む。一実施形態では、インピーダンスは抵抗および容量の両方を含む。種々の他の実施形態では、インピーダンスは容量である。別の実施形態では、インピーダンスは抵抗である。
【００１２】
種々の実施形態では、本開示は、寄生インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護方法に関する。この方法は、信号伝送チャネル上で電気信号を検知することを含む。信号伝送チャネルは、寄生インピーダンス値を有する寄生インピーダンスによって分路され、電気信号に起因して、リーク電流量を有するリーク電流が寄生インピーダンスを介して流れる。この方法はさらに、インピーダンス値を有し、第１の端子および第２の端子を有するインピーダンスを提供することを含む。第１の端子は、信号伝送チャネルに連結される。この方法はさらに、インピーダンスの第２の端子に増幅信号を供給して補償電流をインピーダンスに流すことを含む。増幅信号は、電気信号をゲイン倍したものに等しい。ゲインは、インピーダンス値および寄生インピーダンス値に基づいて、補償電流量がリーク電流量に実質的に等しくなるように選択される。
【００１３】
一実施形態では、インピーダンスは寄生インピーダンスによって提供される。種々の他の実施形態では、インピーダンスは寄生インピーダンスとは別のインピーダンスである。
種々の実施形態では、増幅器のゲインは実質的に１に等しくなるように選択される。
【００１４】
一実施形態では、この方法はさらに、補償電流量がリーク電流量に実質的に等しくなるように、ゲインおよび補償インピーダンスを選択することを含む。
ゲインおよび補償インピーダンスは、補償電流量がリーク電流量に実質的に等しくなるように選択される。
【００１５】
一実施形態では、増幅器のゲインは１を超えるように選択される
種々の実施形態では、インピーダンスは容量を含む。種々の実施形態では、インピーダンスは抵抗を含む。一実施形態では、インピーダンスは抵抗および容量の両方を含む。種々の他の実施形態では、インピーダンスは容量である。別の実施形態では、インピーダンスは抵抗である。
【００１６】
当業者は、図面が例示に過ぎないことを理解し得る。図面は、本願の開示範囲を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】寄生インピーダンスを有する信号伝送チャネルの概略図である。
【図２】寄生インピーダンスの種々の源を有する回路の一部の概略図である。
【図３】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の概略図である。
【図４】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の概略図である。
【図５】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の概略図である。
【図６】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の概略図である。
【図７】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の概略図である。
【図８】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の概略図である。
【図９】本開示の種々の実施形態による動作保護回路の適用例を示す回路の一部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
種々の実施形態において、本開示は、インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護回路および方法に関する。一実施形態において、本開示は、容量性信号の負荷を低減するための回路および方法に関する。他の実施形態において、本開示は、抵抗性信号の負荷を低減するための回路および方法に関する。また、一実施形態において、本開示は、抵抗性信号および容量性信号の負荷を低減するための回路および方法に関する。さらに他の実施形態において、本開示は、補償レベルを可変制御することによって、インピーダンス信号の負荷を低減するための動作保護回路および方法に関する。本開示は、各実施形態に限定されることを意図しない。
【００１９】
図３を参照すると、図３は、本開示の種々の実施形態による動作保護回路３００の概略図である。回路３００は、図１の回路１００に増幅器３１０および補償インピーダンス３８０を加えることによって形成されている。具体的には、増幅器３１０の入力が信号伝送チャネル３８２に連結され、その出力が補償インピーダンス３８０の一端に連結されている。補償インピーダンス３８０の他端は信号伝送チャネル３８２に連結されている。寄生インピーダンス３８４は、信号伝送チャネル３８２に接続された端子３８５ａと、接地に接続された第２の端子３８５ｂとを有する。この信号伝送チャネルに接続されない端子３８５ｂなどの寄生インピーダンスの端子は、寄生インピーダンスの終端点とも呼ばれる。接地ノードとしては、電源端子などの小さな信号用接地でもよいが、これらに限定されない。
【００２０】
補償インピーダンス３８０および寄生インピーダンス３８４は、任意の適切なインピーダンスであってよく、このインピーダンスには、抵抗、容量、または直列か並列かによらずに抵抗と容量との任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【００２１】
信号伝送チャネル３８２は、信号を負荷（図示せず）に伝送するために用いられ、負荷は、任意の適切な回路または回路構成要素である。信号伝送チャネル３８２における信号の存在は、寄生インピーダンス３８４において電圧を生じさせる。このため、リーク電流Iｌｅａｋａｇｅが寄生インピーダンス３８４を流れるようになる。寄生インピーダンス３８４を流れる電流量は、インピーダンスの値のほか、その端子間に発生する電圧量に左右される。
【００２２】
増幅器３１０は、信号伝送チャネル３８２で発生する信号を増幅する。種々の実施形態において、増幅器３１０は、１より大きいゲインを有する。これは、補償インピーダンス３８０において電圧を発生させ、補償インピーダンス３８０を流れる電流Iｃｏｍｐを生じさせる。
【００２３】
種々の実施形態において、増幅器３１０のゲインおよび補償インピーダンスの値は、寄生インピーダンス３８４を流れる電流が、補償インピーダンス３８０を流れる電流によって補償されるように選択される。具体的に、信号電圧がＶｓｉｇｎａｌであり、寄生インピーダンスがＺｐａｒａであるとすると、リーク電流は、以下のように表される。
【００２４】
【数１】
2010523067.tif 000003
同様に、補償インピーダンスがＺｃｏｍｐであり、増幅器ゲインがＧであるとすると、補償インピーダンスを流れる補償電流は、以下のように表される。
【００２５】
【数２】
2010523067.tif 000004
式（１）および式（２）が等しい（Iｃｏｍｐ＝Iｌｅａｋａｇｅ）と見なすと、次式になる。
【００２６】
【数３】
2010523067.tif 000005
したがって、式（３）を満たすようにＧおよびＺｃｏｍｐを選択することによって、補償電流は、リーク電流に正確に一致する。補償インピーダンス３８０は、寄生インピーダンス３８４の影響を相殺する負インピーダンスとして効果的に作用する。
【００２７】
種々の実施形態において、寄生インピーダンスの値は既知でなくてもよく、このため、上記の式（３）を単に用いるだけでは増幅器のゲインを選択できない場合がある。このような実施形態において、ゲインの値は、図３の回路３００を用いることによって推定可能である。具体的に、回路３００は、補償インピーダンスおよびゲインの値の範囲を選択することによって実現される。回路は、ゲインの種々の値で動作し、出力が監視される。ゲインの値が必要値を超える場合には、出力が振動することになる。したがって、ゲインの適正値は、（１）出力が振動するゲインの既知の最低値、および（２）出力が振動しないゲインの既知の最高値によって制限される範囲の値である。この過程は、ゲインの適切な値が選択されるまで、繰り返し続けられてもよい。一旦、ゲインの適切な値が決定されると、寄生インピーダンスは、上述の式（３）を用いることによって推定される。
【００２８】
種々の実施形態において、寄生インピーダンスは、寄生素子および抵抗素子の両方から構成される。しかし、一部の実施形態において、容量性負荷の影響が、抵抗性負荷の影響より著しく大きい可能性がある。このような場合には、本開示の種々の実施形態は、容量性負荷に対処するために用いられ、抵抗性負荷に対処するためには用いられなくてもよい。あるいは、本開示は、寄生インピーダンスの任意の部分を部分的に補償するために用いられてもよい。したがって、種々の実施形態において、本開示による回路は、信号伝送チャネルに連結される任意の寄生インピーダンスを流れる可能性がある任意のリーク電流を低減するため、および／または部分的に補償するために用いられてもよいが、リーク電流に起因して消失される電流のすべてを完全に補償するためでは必ずしもない。
【００２９】
あるいは、寄生インピーダンスは、周知の技術によって測定または推定されてもよい。これにより得られる寄生インピーダンスの値は次に、補償インピーダンスおよびゲインの値の範囲に関する初期値を選択するために用いられてもよい。ゲインは次に、上述の方法によって微調整することができる。
【００３０】
次に図４を参照すると、図４は、本開示の種々の実施形態による動作保護回路４００の概略図である。回路４００は、寄生インピーダンス４８４の終端点に増幅器４１０の出力を適用することによって形成されている。具体的に、一部の用途では、図４の寄生インピーダンス４８４の終端点すなわち端子４８５ｂが利用可能である場合がある。このような場合は、増幅器の出力を寄生インピーダンス４８４の端子４８５ｂに接続することが可能であり、したがって、別個の補償インピーダンスを有する回路を利用する必要がない場合もある。
【００３１】
回路４００は、増幅器４１０の入力を信号伝送チャネル４８２に接続し、増幅器４１０の出力を、信号伝送チャネル４８２に接続されていない寄生インピーダンス４８４の端子に接続することによって、実現可能である。
【００３２】
信号伝送チャネル４８２は、信号を負荷に伝送するために用いられ、負荷は、任意の適切な回路または回路構成要素（図示せず）であってよい。信号伝送チャネル４８２における信号の存在は、寄生インピーダンス４８４において電圧を発生させる。これにより、リーク電流が寄生インピーダンス４８４を流れるようになる。寄生インピーダンス４８４を流れる電流量は、インピーダンスの値のほか、その端子間に発生する電圧量に左右される。
【００３３】
増幅器４１０は、信号伝送チャネル４８２で発生する信号を増幅し、信号伝送チャネル４８２に接続されていない寄生インピーダンス４８４の端子に増幅信号を供給する。これにより、補償電流が寄生インピーダンス４８４を流れるようになる。種々の実施形態において、増幅器４１０のゲインは、実質的に１に等しくなるように選択される。このような場合には、増幅器４１０の出力に接続される寄生インピーダンス４８４の端子で発生する電圧は、寄生インピーダンス４８４の対向する端子で発生する電圧に実質的に等しく、それにより、リーク電流と等しい量であるが逆方向を有する補償電流が寄生インピーダンス４８４に流れることになる。これらの電流は、量が等しいが方向が逆であるために互いに相殺し合い、したがって、寄生インピーダンス４８４に電流は流れない。言い換えれば、実質的に等しい電圧電位が、寄生インピーダンス４８４の両端子に存在し、したがって、寄生インピーダンス４８４を通って実質的な電流が流れることはない。
【００３４】
図４の実施例に示されているように、寄生インピーダンス４８４は、寄生インピーダンスおよび補償インピーダンスの両方として作用する。したがって、寄生インピーダンス４８４の端子４８５ｂが利用可能である場合は、端子４８５ｂが利用可能でない場合に比べて、より簡単な補償回路を実現することができる。特に、別個の補償インピーダンスが必要でなくなり、増幅器のゲインを１に設定することができる。
【００３５】
さらに、種々の実施形態において、回路４００は、寄生インピーダンスの値を認識することなく、利用されてもよい。加えて、余分な補償が必要とされる場合には、以下にさらに詳細に説明されるように、増幅器のゲインは、適切に調整されてもよい。
【００３６】
図５を参照すると、図５は、本開示の種々の実施形態による動作保護回路５００の詳細な概略図である。具体的に言えば、以下でさらに詳細に説明するように、回路５００は、回路３００，４００のいずれかと同等の回路を実現するために利用されてもよい。
【００３７】
回路５００は、非反転入力５１４と、反転入力５１６と、出力ノード５１７と、電源レール５１８，５２０とを有する演算増幅器５１２を含む増幅部５１０を備える。
回路５００はまた、入力ノード５２２、保護（guarding）出力５２４および負インピーダンス出力５２６も含む。さらに具体的には、入力ノード５２２は、信号伝送チャネルに接続されるノードである。保護出力５２４は、図４に示された構成と類似の構成を用いた場合に利用される出力である。具体的に、寄生容量の終端点が利用可能である場合には、保護出力５２４は、寄生インピーダンスの終端点に接続するために用いられる。一方、負インピーダンス出力５２６は、寄生インピーダンスの終端点が利用可能でない場合に、信号伝送チャネルに接続するために用いられる出力である。
【００３８】
増幅部５１０を再び参照すると、増幅部５１０はさらに、入力平衡部５２８、ゲイン制御部５３０および安定性制御部５３２を備える。入力平衡部５２８は、抵抗器５３４を含む。ゲイン制御部は、一方の端子が接地５３８に接続される抵抗器５３６と、抵抗器５４０とを含む。抵抗器５３６，５４０の値を調整することによって、増幅部５１０全体のゲインＧを調整することができる。一部の実施形態において、負インピーダンス出力５２６が利用される場合には、抵抗器５３６，５４０の値は、１より大きい値に設定されてもよい。種々の他の実施形態において、保護出力５２４が利用される場合には、抵抗器５３６，５４０の値は、１より大きいゲインを設定するように選択されてもよい。安定性制御部５３２は、コンデンサ５４２、抵抗器５４４および抵抗器５４６を備える。コンデンサ５４２の値を調整することによって、抵抗器５４４および抵抗器５４６は、増幅器回路全体の安定性を変化させることができる。
【００３９】
回路５００はまた、図３と類似の構成において用いられる場合には、補償レベル部５８０も備えることができる。補償レベル部５８０は、抵抗器５４６およびコンデンサ５４８から構成される。補償レベル部５８０は、補償インピーダンスとして用いられる。ゲイン制御部５３０および補償レベル部５８２を調整することにより、信号伝送チャネルに提供される補償電流を調整し、それによって、補償電流量をリーク電流量に一致させてもよい。これは、上述の式（３）によって行われてもよい。しかし、種々の実施形態において、回路５００が図４と類似の構成において用いられる場合には、補償レベル部５８０および出力５２６は省略可能である。
【００４０】
図６を参照すると、図６は、本開示の種々の実施形態による動作保護回路６００の詳細な概略図である。回路６００は、増幅器６１０を備え、増幅器６１０は、補償インピーダンス６８０に連結される。増幅器６１０および補償インピーダンス６８０はいずれも、信号経路６８２に連結され、信号経路６８２は、寄生インピーダンス６８４を有する。寄生容量６８４は、信号伝送チャネル６８２を通じて分散され得る容量６８６，６８８などの種々のインピーダンスから構成されてもよい。寄生容量６８６，６８８は、終端点６８５ｂを有する。補償インピーダンス６８０および寄生インピーダンス６８４はいずれも、容量のみを含むものとして示されている。しかし、補償インピーダンス６８０および寄生インピーダンス６８４が、抵抗、あるいは並列接続または直列接続の組み合わせとして生じ得る容量と抵抗の組み合わせを含む実施形態であってもよい。
【００４１】
増幅器６１０は、非反転入力６１４と、反転入力６１６と、出力ノード６１７と、電源レール６１８，６２０とを有する演算増幅器６１２を備える。増幅器６１０はさらに、非反転入力６１４と信号伝送チャネル６８２との間に接続される抵抗器６３４を備える。接地６３８と反転入力６１６との間に接続される抵抗器６３６や、抵抗器６４０は、ゲイン制御部を形成する。種々の実施形態において、抵抗器６３６，６４０の値は、１より大きい値を有するゲインを提供するように選択される。コンデンサ６４２、抵抗器６４４および抵抗器６４６が、安定性制御部を形成する。
【００４２】
補償インピーダンス６８０を構成するコンデンサ６４８，６５０が、抵抗器６４６と信号伝送チャネル６８２との間に接続される。上述のように、寄生インピーダンスおよびリーク電流の影響を相殺または低減するために、補償インピーダンス値および増幅器ゲインは、式（３）に基づいて選択されてもよい。
【００４３】
次に図７を参照すると、図７は、本開示の種々の実施形態による動作保護回路７００の詳細な概略図である。回路７００は、種々の回路構成要素の特定の値を有するように示されている。回路７００は、９０ｐＦの値を有し、信号伝送チャネル７８２にわたって発生する寄生容量７８４を補償するために用いられる。
【００４４】
回路７００は増幅器７１０を備え、増幅器７１０は補償インピーダンス７８０に連結される。増幅器７１０および補償インピーダンス７８０はいずれも、信号伝送チャネル７８２に連結される。寄生容量７８４は、信号伝送チャネル７８２を通じて分散される場合もあり、終端点７８５ｂを有する容量７８６，７８８などの種々のインピーダンスから構成される。
【００４５】
増幅器７１０は、演算増幅器７１２を備える。演算増幅器７１２は、Ｕ２１  ＬＭＨ６６４２演算増幅器として実現されてもよいが、これに限定されない。演算増幅器７１２は、非反転入力７１４、反転入力７１６、出力ノード７１７および電源レール７１８，７２０を有する。増幅器７１０はさらに、反転入力７１４と信号伝送チャネル７８２との間に接続される抵抗器７３４を備える。抵抗器７３６は、１００ｋΩの値を有し、接地７３８と反転入力７１６との間に接続される。抵抗器７４０は、１０ｋΩの値を有し、コンデンサ７４２と並列に接続される。抵抗器７３８，７４０は、ゲイン制御部を形成する。
【００４６】
コンデンサ７４２および抵抗器７４６は、安定性制御部を形成する。コンデンサ７４２は、１０ｐＦの値を有し、抵抗器７４６は、１００Ωの値を有する。
補償インピーダンス７８０を構成するコンデンサ７４８，７５０は、抵抗器７４６と信号伝送チャネル７８２との間に接続される。
【００４７】
回路７００は、寄生インピーダンスの終端点の利用が容易でない場合に利用されてもよい。すなわち、増幅器７１０の出力を寄生インピーダンス７８４の端子７８５ｂに接続することが可能でない場合もある。
【００４８】
次に図８を参照すると、図８は、本開示の種々の実施形態による動作保護回路８００の詳細な概略図である。回路８００は、増幅器８１０を備え、増幅器８１０の入力は、信号伝送チャネル８８２に連結される。信号伝送チャネル８８２は、寄生インピーダンス８８４を有する。寄生インピーダンス８８４は、信号伝送チャネル８８２を通じて分散されてもよい容量８８６，８８８などの種々のインピーダンスから構成される。寄生インピーダンス８８４は容量のみから構成されるものとして示されているが、寄生インピーダンス８８４が抵抗器または抵抗性素子と容量性素子との組み合わせから構成される実施形態でもよい。
【００４９】
増幅器８１０の出力は、寄生インピーダンス８８４のノード８８５ｂに連結される。ノード８８５ｂは、寄生容量８８４の終端点に相当する。
増幅器８１０は、非反転入力８１４、反転入力８１６、出力ノード８１７および電源レール８１８，８２０を有する演算増幅器８１２を備える。増幅器８１０はさらに、反転入力８１４と信号伝送チャネル８８２との間に接続される抵抗器８３４を備える。接地８３８と反転入力８１６との間に接続される抵抗器８３６や、抵抗器８４０は、ゲイン制御部を形成する。コンデンサ８４２、抵抗器８４４および抵抗器８４６が、安定性制御部を形成する。
【００５０】
回路８００は、寄生インピーダンス８８４の終端点すなわち端子８８５ｂが容易に利用可能である場合に利用される。具体的に、増幅器８１０の出力は、寄生インピーダンス８８４の端子８８５ｂに接続される。
【００５１】
増幅器などの任意の回路構成要素の使用は、回路への遅延を引き起こす可能性がある。遅延が著しい場合には、回路は、寄生インピーダンスを通じて消失される任意のリーク電流を適切に補償しない可能性がある。これは、信号歪みを結果として生じる可能性がある。上記に示された回路の種々の実施形態は、信号伝送チャネルにわたって伝搬される信号の帯域幅と比較した場合に著しい遅延を引き起こさないようにするために、十分な帯域幅を有する増幅器を利用することによって、遅延に関連する問題点を克服することができる。
【００５２】
たとえば、上記に示された回路の種々の実施形態は、信号用の増幅器を実現する場合に、演算増幅器を活用してもよい。一部の実施形態において、演算増幅器８１２などの演算増幅器の帯域幅は、信号伝送チャネルにわたって伝搬される信号の帯域幅の少なくとも１０倍となるように選択される。種々の実施形態において、信号伝送チャネルで伝搬される信号は、正弦波信号である。このような場合には、信号の帯域幅は、信号の周波数のみであり、増幅器の帯域幅は、適切に選択することができる。
【００５３】
遅延を補償するための別の解決策は、適切な信号の位相の進みが、上記の信号のいずれかの増幅器に加えられることである。これには、回路が信号の未来の値を予測できることが必要である。正弦波信号または任意の他の周期的信号の場合、これは、きわめて容易に実現される。その理由は、このような信号の値は任意の未来の時点に関して常に予測できるためである。
【００５４】
図９を参照すると、図９は、本開示の種々の実施形態による回路９００の概略図である。具体的には、図９は、図２に示された回路と類似の回路に対する本開示の動作保護回路の適用を示す。
【００５５】
図９には、信号伝送チャネル９８２、複数の寄生インピーダンス９８４ａ〜９８４ｄ、遮蔽体９９０およびマルチプレクサ９９２が示されている。遮蔽体９８６は、信号伝送チャネル９８２に平行に伸び、それにより、寄生インピーダンス９８４ａ，９８４ｂが信号伝送チャネル９８２と遮蔽体９８６との間に介在される。同様に、寄生インピーダンス９８４ｃ，９８４ｄが、マルチプレクサの入力とマルチプレクサの電源との間に存在する。
【００５６】
増幅器９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃは、生じる可能性がある任意のリーク電流を補償するために利用される。具体的には、増幅器９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃの入力は、信号伝送チャネルに連結され、増幅器９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃの出力は、インピーダンス９８４ａ〜９８４ｄの終端点に連結される。増幅器９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃのそれぞれは、図４および図８に記載したように実現されてもよい。
【００５７】
図９は、容量性インピーダンスを示しているに過ぎないが、インピーダンスはまた、抵抗性であってもよく、または直列または並列に接続される抵抗と容量との任意の組み合わせであってもよい。これらの組み合わせのいずれも排除することは意図していない。図９は、説明をわかりやすくするために、意図的に簡略化してある。
【００５８】
本開示を種々の実施形態に関して記載したが、本開示をそのような実施形態に限定することは意図していない。本開示は、当業者であれば分かるように、種々の変更、変形および等価物を包含する。
【図１】
2010523067.tif 000006
【図２】
2010523067.tif 000007
【図３】
2010523067.tif 000008
【図４】
2010523067.tif 000009
【図５】
2010523067.tif 000010
【図６】
2010523067.tif 000011
【図７】
2010523067.tif 000012
【図８】
2010523067.tif 000013
【図９】
2010523067.tif 000014
【国際調査報告】
2010523067.tif 000015
2010523067.tif 000016