(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比の低下を回避しつつ、非リミッタ動作中においても十分に高い入力インピーダンスを維持し得るリミッタ回路を提供する。【解決手段】回路入力端子２および回路出力端子３の間に配設された抵抗４と、非反転入力端子が上限電圧Ｖｒ１に設定されたオペアンプ６と、回路出力端子３とオペアンプ６の出力端子との間に接続されて回路出力端子３側からオペアンプ６の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制するダイオード７と、オペアンプ６の出力端子と反転入力端子との間に接続されて出力端子から反転入力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制するダイオード８と、非反転入力端子が回路出力端子３に接続されたオペアンプ９と、オペアンプ９の出力端子とオペアンプ６の反転入力端子との間に接続された抵抗１０とを備えている。【選択図】        図１
2005072637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路入力部および回路出力部の間に配設された電流制限手段と、非反転入力端子が正の基準電位に設定された演算増幅器と、前記回路出力部と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該回路出力部側から当該演算増幅器の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該出力端子から当該反転入力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、非反転入力端子が前記回路出力部に接続されたボルテージフォロワと、当該ボルテージフォロワの出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段とを備えているリミッタ回路。
【請求項２】
回路入力部および回路出力部の間に配設された電流制限手段と、非反転入力端子が負の基準電位に設定された演算増幅器と、前記回路出力部と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該演算増幅器の出力端子から当該回路出力部への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該反転入力端子から当該出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、非反転入力端子が前記回路出力部に接続されたボルテージフォロワと、当該ボルテージフォロワの出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段とを備えているリミッタ回路。
【請求項３】
回路入力部および回路出力部の間に配設された電流制限手段と、非反転入力端子が正の基準電位に設定された第１の演算増幅器と、前記回路出力部と前記第１の演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該回路出力部側から当該第１の演算増幅器の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第１の一方向性素子と、前記第１の演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該出力端子から当該反転入力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第２の一方向性素子と、非反転入力端子が負の基準電位に設定された第２の演算増幅器と、前記回路出力部と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該第２の演算増幅器の出力端子から当該回路出力部への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第３の一方向性素子と、前記第２の演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該反転入力端子から当該出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第４の一方向性素子と、非反転入力端子が前記回路出力部に接続されたボルテージフォロワと、当該ボルテージフォロワの出力端子と前記第１の演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段と、前記ボルテージフォロワの出力端子と前記第２の演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段とを備えているリミッタ回路。
【請求項４】
前記回路入力部および回路出力部の間に配設された前記電流制限手段は、ゲート端子とソース端子とを接続した電界効果型トランジスタである請求項１から３のいずれかに記載のリミッタ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力した信号を所定の信号レベルに制限するリミッタ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のリミッタ回路として、例えば、特開２００３−４６３５５号公報中において従来技術として開示されたリミッタ回路が知られている。また、図５に示すように、理想ダイオードを用いたリミッタ回路（一例として上限値リミッタ回路を示す）も公知である。この種のリミッタ回路は、入力した信号が予め設定した上限値を超えたり、下限値を下回ったりしないようにするために、例えば増幅回路に対する前段回路として採用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−４６３５５号公報（第２頁、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の各リミッタ回路には、以下の問題点が存在する。すなわち、これらのリミッタ回路では、リミッタ動作を行っていない非リミッタ動作中のときであっても、信号源回路（以下、「前段回路」ともいう）側からこのリミッタ回路内に電流を入力したり（吸い込んだり）、逆に、このリミッタ回路内から前段回路側に電流を出力したり（吐き出したり）するようにして作動している。具体的には、特開２００３−４６３５５号公報中の第３図に示すリミッタ回路では、非リミッタ動作中のときには、第１オペアンプ１（演算増幅器）は、フィードバック動作を行っていないために、バーチャルショートが成り立たない状態を維持する。その結果、抵抗器Ｒ５、第１オペアンプ１の反転入力端子、第１オペアンプ１の非反転入力端子、および抵抗器Ｒ７を介して、前段回路側からグランドに電流が流れる。同様にして、図５に示すリミッタ回路においても、非リミッタ動作中のときには（ダイオードがオフ状態のときには）、オペアンプ（演算増幅器）に十分なフィードバックがかからなくなってバーチャルショートが成り立たない状態となる。その結果、基準電位側からオペアンプの非反転入力端子および反転入力端子を経由して前段回路側に電流が出力される。つまり、これらのリミッタ回路では、非リミッタ動作中において入力インピーダンスが低下する。
【０００５】
ところで、例えばインピーダンス測定装置では、電圧測定回路から測定対象体に定電流を供給しつつ、この定電流に起因して測定対象体の両端に発生する電圧を測定して、この測定した電圧と供給している定電流とに基づいて測定対象体のインピーダンスを算出する。このため、この電圧測定回路では、測定対象体に発生する電圧測定に対する影響を避けるべく、測定対象体に対する電流の出力（電流の吐き出し）や測定対象体からの電流の入力（電流の吸い込み）を回避可能に構成する必要がある。つまり、この電圧測定回路には、入力インピーダンスが十分に高いことが要求される。また、内部回路の保護という観点から、予め規定された定格入力電圧範囲の上限値を超える電圧や下限値を下回る電圧（つまり絶対値が所定電圧範囲を外れる電圧）の信号が入力されるのを防止するために、電圧測定回路内における後段回路の前段にリミッタ回路を配設させたい状況も生じる。しかしながら、従来の各リミッタ回路をこのようなインピーダンス測定装置に採用した場合、上述したように、非リミッタ動作中におけるリミッタ回路の入力インピーダンスが低下するため、測定対象体に発生する電圧を正確に測定するのが困難となる。この結果、インピーダンス測定装置の測定精度が低下するという問題が発生する。一方、これらのリミッタ回路の入力段としてボルテージフォロワを設けて構成することも可能である。しかし、このような構成を採用した場合、能動素子のボルテージフォロワで発生するノイズが後段の増幅回路（以下、「後段回路」ともいう）に出力されることに起因して測定電圧のＳ／Ｎ比が低下して測定誤差が大きくなるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、Ｓ／Ｎ比の低下を回避しつつ、非リミッタ動作中においても十分に高い入力インピーダンスを維持し得るリミッタ回路を提供することを主目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載のリミッタ回路は、回路入力部および回路出力部の間に配設された電流制限手段と、非反転入力端子が正の基準電位に設定された演算増幅器と、前記回路出力部と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該回路出力部側から当該演算増幅器の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該出力端子から当該反転入力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、非反転入力端子が前記回路出力部に接続されたボルテージフォロワと、当該ボルテージフォロワの出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段とを備えている。なお、本明細書では、本発明における「演算増幅器」を第１の演算増幅器ともいい、本発明における「前記回路出力部と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されている一方向性素子」を第１の一方向性素子ともいい、本発明における「前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されている一方向性素子」を第２の一方向性素子ともいう。また、以下の発明を含めて本発明における「回路入力部」および「回路出力部」には、入力端子や出力端子が含まれるだけでなく、回路パターンやコネクタを初めとして、前段回路や後段回路に信号を受け渡し可能なすべてのインターフェースが含まれる。
【０００８】
また、請求項２記載のリミッタ回路は、回路入力部および回路出力部の間に配設された電流制限手段と、非反転入力端子が負の基準電位に設定された演算増幅器と、前記回路出力部と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該演算増幅器の出力端子から当該回路出力部への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該反転入力端子から当該出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する一方向性素子と、非反転入力端子が前記回路出力部に接続されたボルテージフォロワと、当該ボルテージフォロワの出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段とを備えている。なお、本明細書では、本発明における「演算増幅器」を第２の演算増幅器ともいい、本発明における「前記回路出力部と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されている一方向性素子」を第３の一方向性素子ともいい、本発明における「前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されている一方向性素子」を第４の一方向性素子ともいう。
【０００９】
さらに、請求項３記載のリミッタ回路は、回路入力部および回路出力部の間に配設された電流制限手段と、非反転入力端子が正の基準電位に設定された第１の演算増幅器と、前記回路出力部と前記第１の演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該回路出力部側から当該第１の演算増幅器の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第１の一方向性素子と、前記第１の演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該出力端子から当該反転入力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第２の一方向性素子と、非反転入力端子が負の基準電位に設定された第２の演算増幅器と、前記回路出力部と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に接続されて当該第２の演算増幅器の出力端子から当該回路出力部への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第３の一方向性素子と、前記第２の演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されて当該反転入力端子から当該出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する第４の一方向性素子と、非反転入力端子が前記回路出力部に接続されたボルテージフォロワと、当該ボルテージフォロワの出力端子と前記第１の演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段と、前記ボルテージフォロワの出力端子と前記第２の演算増幅器の反転入力端子との間に接続された電流制限手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項４記載のリミッタ回路は、請求項１から３のいずれかに記載のリミッタ回路において、前記回路入力部および回路出力部の間に配設された前記電流制限手段は、ゲート端子とソース端子とを接続した電界効果型トランジスタである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るリミッタ回路の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
まず、本発明に係るリミッタ回路１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１３】
リミッタ回路１は、図１に示すように、上限リミッタ回路１ａ、下限リミッタ回路１ｂ、回路入力端子（回路入力部）２および回路出力端子（回路出力部）３を備え、回路入力端子２を経由して入力される信号Ｓ１に対して、上限電圧Ｖｒ１および下限電圧Ｖｒ２をそれぞれ正の基準電位および負の基準電位とするリミット動作を実行することにより、上限電圧Ｖｒ１の電圧値以上であって下限電圧Ｖｒ２の電圧値以下の範囲（以下、「振幅制限電圧範囲」ともいう）内にその振幅（電圧値）を制限した信号Ｓ２を回路出力端子３に出力する。
【００１４】
上限リミッタ回路１ａは、抵抗（電流制限手段の一例）４、基準電源５、オペアンプ（第１の演算増幅器）６、ダイオード（第１の一方向性素子の一例）７、ダイオード（第２の一方向性素子の一例）８、オペアンプ（ボルテージフォロワ）９および抵抗（電流制限手段）１０を備えている。この場合、抵抗４は、回路入力端子２と回路出力端子３との間に直列に接続されている。また、抵抗４としては、回路入力端子２に入力される信号Ｓ１の電圧が微少のときには、その熱雑音が信号Ｓ１に与える影響が大きくなるため、通常は低抵抗値タイプを用いるのが好ましい。基準電源５は、上限電圧Ｖｒ１を生成する。オペアンプ６は、非反転入力端子が基準電源５に接続されることにより、その非反転入力端子が上限電圧Ｖｒ１の電圧値に設定されている。ダイオード７は、回路出力端子３とオペアンプ６の出力端子との間に接続されて、回路出力端子３からオペアンプ６の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する。ダイオード８は、オペアンプ６の出力端子と反転入力端子との間に接続されて、オペアンプ６の出力端子からオペアンプ６の反転入力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する。オペアンプ９は、ボルテージフォロワとして機能し、その非反転入力端子が抵抗４の一端と回路出力端子３とに接続されている。抵抗１０は、オペアンプ９の出力端子とオペアンプ６の反転入力端子との間に直列に接続されている。
【００１５】
下限リミッタ回路１ｂは、抵抗４およびオペアンプ９を上限リミッタ回路１ａと共有すると共に、基準電源１１、オペアンプ（第２の演算増幅器）１２、ダイオード（第３の一方向性素子の一例）１３、ダイオード（第４の一方向性素子の一例）１４および抵抗（電流制限手段）１５を備えている。この場合、基準電源１１は、下限電圧Ｖｒ２を生成する。オペアンプ１２は、非反転入力端子が基準電源１１に接続されることにより、その非反転入力端子が下限電圧Ｖｒ２の電圧値に設定されている。ダイオード１３は、回路出力端子３とオペアンプ１２の出力端子との間に接続されて、オペアンプ１２の出力端子から回路出力端子３への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する。ダイオード１４は、オペアンプ１２の出力端子と反転入力端子との間に接続されて、オペアンプ１２の反転入力端子からオペアンプ１２の出力端子への電流の通過を許容しその逆向き電流の通過を規制する。抵抗１５は、オペアンプ９の出力端子とオペアンプ１２の反転入力端子との間に直列に接続されている。
【００１６】
続いて、リミッタ回路１の動作について説明する。
【００１７】
最初に、回路入力端子２に入力されている信号Ｓ１が振幅制限電圧範囲のとき（例えば、図２の期間Ｔ２のとき）の動作について説明する。この状態では、信号Ｓ１は、抵抗４を経由して、信号Ｓ２としてオペアンプ９の非反転入力端子に出力される。ここで、オペアンプ９は、常時、ボルテージフォロワとして動作しているため、その出力端子からは信号Ｓ２と同じ信号（同一電圧、同一周波数の信号）が出力される。したがって、オペアンプ９は、その両入力端子がバーチャルショート状態に維持されると共に高入力インピーダンス状態に維持される。一方、上限リミッタ回路１ａでは、オペアンプ６の反転入力端子の電圧がオペアンプ６の非反転入力端子の電圧（上限電圧Ｖｒ１の電圧値）を超えない結果、オペアンプ６の出力端子には正の電源電圧に近い正の電圧が発生する。したがって、ダイオード８が導通してオペアンプ６にフィードバックがかかるため、最終的には、このオペアンプ６では、その反転入力端子の電圧がその非反転入力端子と同一の電圧（上限電圧Ｖｒ１の電圧値）に維持されると共に、その出力端子の電圧が上限電圧Ｖｒ１にダイオード８の順方向電圧Ｖｄを加算した電圧（Ｖｒ１＋Ｖｄ）に維持される。このため、信号Ｓ２が上限電圧Ｖｒ１の電圧値以下であって、オペアンプ６の出力端子が電圧（Ｖｒ１＋Ｖｄ）に維持される結果、ダイオード７は、非導通状態を維持する。このように、オペアンプ９の両入力端子がバーチャルショート状態に維持されると共にダイオード７が非導通状態に維持されるため、回路入力端子２に接続される前段回路（例えばインピーダンス測定回路では測定対象体）に対して上限リミッタ回路１ａが電流を入出力することに起因する入力インピーダンスの低下が回避される。
【００１８】
一方、下限リミッタ回路１ｂでは、オペアンプ１２における反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧（下限電圧Ｖｒ２の電圧値）を下回らないため、オペアンプ１２の出力端子には負の電源電圧に近い負の電圧が発生する。したがって、ダイオード１４が導通してオペアンプ１２にフィードバックがかかるため、最終的には、このオペアンプ１２では、その反転入力端子の電圧がその非反転入力端子と同一の電圧（下限電圧Ｖｒ２の電圧値）に維持されると共に、その出力端子の電圧が下限電圧Ｖｒ２からダイオード１４の順方向電圧Ｖｄを減算した電圧（Ｖｒ２−Ｖｄ）に維持される。このため、ダイオード１３は、非導通状態を維持する。このように、上記したようにオペアンプ９の両入力端子がバーチャルショート状態に維持されると共にダイオード１３が非導通状態に維持されるため、回路入力端子２に接続される前段回路に対して下限リミッタ回路１ｂが電流を入出力することに起因する入力インピーダンスの低下が回避される。
【００１９】
このように、信号Ｓ１の電圧値が振幅制限電圧範囲内のときには、上限リミッタ回路１ａおよび下限リミッタ回路１ｂが共に前段回路に対して電流を入出力しないため、リミッタ回路１の入力インピーダンスを高インピーダンスに維持することができる。したがって、抵抗４を通過する際における信号Ｓ１の電圧降下をほぼ回避できるため、そのままの電圧値で信号Ｓ２として回路出力端子３に出力することができる。また、このリミッタ回路１によれば、回路入力端子２と回路出力端子３との間に抵抗値の小さい抵抗４のみが存在している構成のため、例えば、回路入力端子２および回路出力端子３の間に演算増幅器（オペアンプ）などの能動素子を配設する回路構成と比較して、信号Ｓ２のノイズレベルを極めて低レベルに抑制することができる。したがって、例えば、リミッタ回路１をインピーダンス測定装置の入力回路に採用した場合、測定対象体について測定した信号におけるＳ／Ｎ比の低下を回避することができるため、測定精度を十分に向上させることができる。
【００２０】
次に、信号Ｓ１が上限電圧Ｖｒ１の電圧値を超えるとき（例えば、図２の期間Ｔ１のとき）の動作について説明する。この状態では、上限リミッタ回路１ａにおけるオペアンプ６の反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなる。したがって、オペアンプ６の出力端子には、負の電源電圧に近い負の電圧が発生する。このため、ダイオード８が非導通状態となってオペアンプ６がフィードバックのかからない状態に維持されると共にダイオード７が導通する。したがって、このダイオード７の導通により、抵抗４およびダイオード７を経由して回路入力端子２側（前段回路側）からオペアンプ６の出力端子側に電流が入力されるため、抵抗４における電圧降下によって信号Ｓ２の電圧が急速に低下する。一方、信号Ｓ２が上限電圧Ｖｒ１の電圧値よりも低下しようとするときには、その瞬間においてオペアンプ６の出力端子の電圧が反対に正の電源電圧に近い正の電圧に変化するため、ダイオード８が導通してオペアンプ６にフィードバックがかかり、ダイオード７が非導通状態に移行する。この結果、抵抗４およびダイオード７を経由してのオペアンプ６の出力端子への電流の入力が停止する。このため、信号Ｓ２が上限電圧Ｖｒ１の電圧値よりも低下する事態が回避される。このようにして、上限リミッタ回路１ａは、信号Ｓ１が上限電圧Ｖｒ１の電圧値を超えているときには、ダイオード７が導通して信号Ｓ２を上限電圧Ｖｒ１の電圧値まで低下させる動作と、オペアンプ６にフィードバックがかかってダイオード７を非導通状態に移行させる動作とを繰り返し実行して、結果として、信号Ｓ２を上限電圧Ｖｒ１の電圧値に制限する。つまり、上限リミッタ回路１ａは、信号Ｓ１を上限電圧Ｖｒ１の電圧値に制限する上限値リミット動作を実行する。なお、下限リミッタ回路１ｂは、上述した図２における期間Ｔ２のときと同様に作動する。
【００２１】
続いて、信号Ｓ１が下限電圧Ｖｒ２の電圧値を下回るとき（例えば、図２の期間Ｔ３のとき）の動作について説明する。この状態では、下限リミッタ回路１ｂにおけるオペアンプ１２の反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなる。したがって、オペアンプ１２の出力端子には正の電源電圧に近い正の電圧が発生する。このため、ダイオード１４が非導通状態となってオペアンプ１２がフィードバックのかからない状態に維持されると共にダイオード１３が導通する。したがって、このダイオード１３の導通により、ダイオード１３を経由してオペアンプ１２側から回路入力端子２側に電流が出力されるため、この電流の出力によって信号Ｓ２の電圧が急速に上昇する。一方、信号Ｓ２が下限電圧Ｖｒ２の電圧値を超えて上昇しようとするときは、その瞬間においてオペアンプ１２の出力端子の電圧が反対に負の電源電圧に近い負の電圧に変化するため、ダイオード１４が導通してオペアンプ１２にフィードバックがかかり、ダイオード１３が非導通状態に移行する。この結果、オペアンプ１２からダイオード１３を経由しての電流の出力が停止する。このため、信号Ｓ２が下限電圧Ｖｒ２の電圧値を超えて上昇する事態が回避される。このようにして、下限リミッタ回路１ｂは、信号Ｓ１が負の下限電圧Ｖｒ２の電圧値を下回っているときには、ダイオード１３が導通状態して信号Ｓ２を下限電圧Ｖｒ２の電圧値まで上昇させる動作と、オペアンプ１２にフィードバックがかかってダイオード１３を非導通状態に移行させる動作とを繰り返し実行して、結果として、信号Ｓ２を下限電圧Ｖｒ２の電圧値に制限する。つまり、下限リミッタ回路１ｂは、信号Ｓ１を下限電圧Ｖｒ２の電圧値に制限する下限値リミット動作を実行する。なお、上限リミッタ回路１ａは、上述した図２における期間Ｔ２のときと同様に作動する。
【００２２】
このように、このリミッタ回路１では、信号Ｓ１が上限電圧Ｖｒ１の電圧値を超えるときには、上限リミッタ回路１ａが上限リミット動作を実行して信号Ｓ２を上限電圧Ｖｒ１の電圧値に制限し、信号Ｓ１が下限電圧Ｖｒ２を下回るときには、下限リミッタ回路１ｂが下限リミット動作を実行して信号Ｓ２を下限電圧Ｖｒ２の電圧値に制限する。また、信号Ｓ１が振幅制限電圧範囲内のときには、上限リミッタ回路１ａおよび下限リミッタ回路１ｂは、共に信号Ｓ１に対するリミット動作を行わない（回路入力端子２側との間での電流の入出力を行わない）ため、信号Ｓ１は、上限リミッタ回路１ａおよび下限リミッタ回路１ｂから何ら影響を受けることなく、その電圧値を維持しつつ抵抗４を経由して回路出力端子３から信号Ｓ２として出力される。したがって、例えば、測定対象体との間での電流の入出力（吸い込みおよび吐き出し）が測定精度に悪影響を与えるようなインピーダンス測定装置における電圧測定回路にリミッタ回路１を採用する場合、測定対象体の両端に発生する被測定電圧を高精度で検出しつつ、その検出電圧に対するリミット動作を実行させることができる。加えて、このリミッタ回路１では、回路入力端子２と回路出力端子３との間に抵抗４のみが存在する構成のため、低抵抗値の抵抗素子を抵抗４に用いることにより、例えば、回路入力端子２および回路出力端子３の間に演算増幅器（オペアンプ）などの能動素子を接続している回路構成と比較して、信号Ｓ２に含まれるノイズレベルを極めて低レベルに抑制することができる。したがって、信号Ｓ２のＳ／Ｎ比を高めることができる結果、インピーダンス測定装置に適用した場合に、インピーダンス測定の精度を十分に高めることができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、上限リミッタ回路１ａと下限リミッタ回路１ｂとを備えてリミッタ回路１を構成し、信号Ｓ１に対する上限値リミット動作および下限値リミット動作の双方を実行する例について説明したが、上限リミッタ回路１ａおよび下限リミッタ回路１ｂの一方のみでリミッタ回路を構成することにより、上限値リミット動作および下限値リミット動作の一方のみを実行する構成を採用することもできる。
【００２４】
また、上記のリミッタ回路１では、第１の一方向性素子および第３の一方向性素子として、ダイオード７，１３をそれぞれ用いた例について説明したが、図３に示すように、ダイオード７，１３のいずれか一方または双方に代えてソース端子とドレイン端子とを接続した電界効果型トランジスタ（例えばＪ−ＦＥＴ）７ａ，１３ａを用いてリミッタ回路２１を構成することもできる。このようにダイオード７，１３に代えて上記構成の電界効果型トランジスタ７ａ，１３ａを用いることにより、非リミット動作中における上限リミッタ回路１ａおよび下限リミッタ回路１ｂの各オペアンプ６，１２から回路入力端子２側への漏れ電流をさらに低減することができるため、リミッタ回路２１の入力インピーダンスをさらに高めることができる。
【００２５】
一方、第１の一方向性素子および第３の一方向性素子として、上記構成の電界効果型トランジスタ７ａ，１３ａを使用した場合、順方向電流の定格値が一般のダイオードと比較して小さくなる。このため、リミッタ回路１のように、抵抗４として低抵抗値の抵抗を用いる構成では、上限リミッタ回路１ａおよび下限リミッタ回路１ｂがリミット動作を正常に実行し得ない事態も生じて、オペアンプ６，１２や電界効果型トランジスタ７ａ，１３ａを破壊するおそれもある。したがって、上記構成の電界効果型トランジスタ７ａ，１３ａを採用する構成では、電流制限手段として、図３に示すように、抵抗４に代えて、ゲート端子とソース端子とを接続した電界効果型トランジスタ４ａを用いて構成するのが好ましい。このように構成した電界効果型トランジスタ４ａは、流れる電流が微少のときには低抵抗として機能して熱雑音の発生を抑制すると共に、流れる電流が大きいときには定電流回路として機能してその電流値を制限する。このため、このように構成された電界効果型トランジスタ４ａを電流制限手段として用いることにより、過大な電流が流れることによるオペアンプ６，１２や電界効果型トランジスタ７ａ，１３ａの破壊を防止することができる。なお、ダイオード７，１３を用いたリミッタ回路１においても、電流制限手段として電界効果型トランジスタ４ａを用いることができるのは勿論である。同様にして、本発明における電流制限手段としての抵抗１０，１５に代えて電界効果型トランジスタなどを用いた定電流素子を用いることもできる。さらに、図４に示すように、ゲート端子とソース端子とを接続した２つの電界効果型トランジスタ４ｂ１，４ｂ２を互いのソース端子を接続することによって直列に接続した回路を電流制限手段として用いることもできる。この構成によれば、抵抗のときと同様にして、双方向に対して電流を制限することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載のリミッタ回路によれば、回路入力部に入力されている信号が正の基準電位を超えるときには、回路出力部に出力される信号の電圧を正の基準電位に制限し、回路入力部に入力されている信号が正の基準電位以下のときには、この信号に対してはリミット動作を行わない。したがって、リミッタ回路の入力インピーダンスを高めることができるため、例えば、測定対象体との間での電流の入出力が測定精度に悪影響を与えるようなインピーダンス測定装置における電圧測定回路にこのリミッタ回路を採用した場合、測定対象体の両端に発生する被測定電圧を高精度で検出しつつ、その検出電圧に対するリミット動作を実行させることができる。加えて、このリミッタ回路によれば、回路入力部と回路出力部との間に電流制限手段のみが存在する構成のため、例えば、低抵抗値の抵抗素子を電流制限手段に用いることにより、回路入力部および回路出力部の間に演算増幅器などの能動素子を接続している回路構成と比較して、入力された信号に含まれるノイズレベルを極めて低レベルに抑制することができる。したがって、その信号のＳ／Ｎ比を高めることができる結果、インピーダンス測定装置に適用した場合に、インピーダンス測定の精度を十分に高めることができる。
【００２７】
また、請求項２記載のリミッタ回路によれば、回路入力部に入力されている信号が負の基準電位を超えるときには、回路出力部に出力される信号の電圧を負の基準電位に制限し、回路入力部に入力されている信号が負の基準電位以上のときには、この信号に対してはリミット動作を行わない。したがって、請求項１記載のリミット回路と同様にして、インピーダンス測定装置における電圧測定回路にこのリミッタ回路を採用した場合、測定対象体の両端に発生する被測定電圧を高精度で検出しつつ、その検出電圧に対するリミット動作を実行させることができる。また、同様にして、このリミッタ回路によれば、入力された信号に含まれるノイズレベルを極めて低レベルに抑制することができるため、その信号のＳ／Ｎ比を高めることができる結果、インピーダンス測定装置に適用した場合に、インピーダンス測定の精度を十分に高めることができる。
【００２８】
また、請求項３記載のリミッタ回路によれば、回路入力部に入力されている信号が正の基準電位を超えるときには、回路出力部に出力される信号の電圧を正の基準電位に制限し、回路入力部に入力されている信号が負の基準電位を超えるときには、回路出力部に出力される信号の電圧を負の基準電位に制限することにより、入力されている信号に対して上限値リミット動作と下限値リミット動作との双方を実行し、回路入力部に入力されている信号が負の基準電位以上であって正の基準電位以下のときには、この信号に対してはリミット動作を行わない。したがって、請求項１記載のリミット回路と同様にして、インピーダンス測定装置における電圧測定回路にこのリミッタ回路を採用した場合、測定対象体の両端に発生する被測定電圧を高精度で検出しつつ、その検出電圧に対するリミット動作を実行させることができる。また、同様にして、このリミッタ回路によれば、入力された信号に含まれるノイズレベルを極めて低レベルに抑制することができるため、その信号のＳ／Ｎ比を高めることができる結果、インピーダンス測定装置に適用した場合に、インピーダンス測定の精度を十分に高めることができる。
【００２９】
また、請求項４記載のリミッタ回路によれば、ゲート端子とソース端子とを接続した電界効果型トランジスタで電流制限手段を構成したことにより、非リミット動作中におけるリミッタ回路から回路入力部側への漏れ電流をさらに低減することができるため、リミッタ回路の入力インピーダンスをさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リミッタ回路１の回路図である。
【図２】リミッタ回路１のリミッタ動作を説明するための信号Ｓ１，Ｓ２の信号波形図である。
【図３】回路入力端子２および回路出力端子３間に配設した電流制限手段、並びに第１および第３の一方向性素子に電界効果型トランジスタ４ａ，７ａ，１３ａを用いたリミッタ回路２１の回路図である。
【図４】他の構成の電界効果型トランジスタ４ｂ１，４ｂ２を用いた電流制限手段の回路図である。
【図５】従来のリミッタ回路の回路図である。
【符号の説明】
１，２１  リミッタ回路
２  回路入力端子
３  回路出力端子
４，１０，１５  抵抗
４ａ，４ｂ１，４ｂ２，７ａ，１３ａ  電界効果型トランジスタ
５，１１  基準電源
６，９，１２  オペアンプ
７，８，１３，１４  ダイオード
Ｖｒ１  上限電圧
Ｖｒ２  下限電圧
【図１】
2005072637.tif 000003
【図２】
2005072637.tif 000004
【図３】
2005072637.tif 000005
【図４】
2005072637.tif 000006
【図５】
2005072637.tif 000007