(57)【要約】【課題】  複数のオペアンプの各オフセット電圧を互いに合わすことが容易にできる電力計測用オペアンプのオフセット調整方法を提供する。【解決手段】  増幅部４３において、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３は同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納され、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３の各抵抗値は、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各オフセット電流を最小値にする値に設定されており、増幅率が最も大きいオペアンプＯＰ３の出力を監視しながら可変抵抗ＶＲの抵抗値を調整し、オペアンプＯＰ３の出力のオフセット電圧を所定値に調整することで、増幅率がオペアンプＯＰ３より小さいオペアンプＯＰ１，ＯＰ２のオフセット電圧も所定値に調整される。【選択図】図１
2005210202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納された複数のオペアンプと、各オペアンプの反転入力端子に一端を各々接続し、同一の計測信号を他端に各々接続した複数の第１の抵抗と、各オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に各々接続した複数の第２の抵抗と、各オペアンプの非反転入力端子に一端を各々接続し、各他端を互いに接続して、各オペアンプのオフセット電流が最小となる抵抗値を各々有する複数の第３の抵抗と、複数の第３の抵抗の各他端の接続点の電圧を可変とする１つの可変抵抗を有するオフセット電圧調整手段とを備えて、前記可変抵抗の抵抗値を調整して増幅率が最も大きいオペアンプの出力のオフセット電圧を所定値に調整することで、複数のオペアンプの各オフセット電圧を所定値に調整することを特徴とする電力計測用オペアンプのオフセット調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力計測用オペアンプのオフセット調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、住宅分電盤Ａの内部構成を示しており、外部からの電力線Ｌ１、Ｌ２とニュートラル線Ｎとが、まず電流制限器１の１次側に接続され、電流制限器１の２次側から主幹漏電ブレーカ２の１次側に接続される。主幹漏電ブレーカ２の２次側は複数の分岐ブレーカ３の各１次側に接続されて、各分岐ブレーカ３の２次側から後段の回路に接続される。
【０００３】
また住宅分電盤Ａ内には、電力線Ｌ１及び電力線Ｌ２の２系統で各々消費される電力を計測する電力計測器４が収納されている。電力計測器４は、電源送り端子５を介して主幹漏電ブレーカ２の２次側に接続して、電力線Ｌ１−ニュートラル線Ｎ間電圧、電力線Ｌ２−ニュートラル線Ｎ間電圧を各々計測し、さらに、主幹漏電ブレーカ２の１次側で電力線Ｌ１，Ｌ２を各々挿通させた変流器ＣＴ１，ＣＴ２の各電流検出信号を用いて、電力線Ｌ１，Ｌ２を各々流れる電流を計測する。そして、電力線Ｌ１−ニュートラル線Ｎ間電圧と、電力線Ｌ１を流れる電流とから、電力線Ｌ１の系統で消費される電力を演算し、電力線Ｌ２−ニュートラル線Ｎ間電圧と、電力線Ｌ２を流れる電流とから、電力線Ｌ２の系統で消費される電力を演算して、各系統における電力の計測結果を電力表示部で表示するとともに、モニター表示用端子４ａから外部へ各系統における電力の計測結果を出力する。
【０００４】
このような電力計測器４は変流器ＣＴ１，ＣＴ２からの各電流検出信号を増幅するため、図３に示すように、非反転入力端子をグランドレベルに接続した電力計測用のオペアンプＯＰと、オペアンプＯＰの反転入力端子に一端を接続し、変流器からの電流検出信号を他端に接続した抵抗Ｒａと、オペアンプＯＰの反転入力端子−出力端子間に接続した抵抗Ｒｂとから構成される反転増幅回路を各変流器毎に備えており、その増幅率は、−Ｒｂ／Ｒａで表される。また、図４のようにオペアンプＯＰの非反転入力端子とグランドレベルとの間に抵抗Ｒｃを設ける場合もある。
【０００５】
さらに電力計測器４は、変流器からの電流検出信号の入力可能範囲を広範囲とするために、１つの変流器からの電流検出信号に対して、増幅率が異なる複数の反転増幅回路を有しているものがあり、例えば図５に示すように、３つの電力計測用のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各反転入力端子に各一端を接続し、変流器からの電流検出信号を各他端に接続した抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各反転入力端子−出力端子間に接続した抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各非反転入力端子に各一端を接続した抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３と、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３の各他端に各一端を接続し、グランドレベルに各他端を接続した抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒｄ３と、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３の各他端に各一端を接続した抵抗Ｒｅ１，Ｒｅ２，Ｒｅ３と、正の電圧源＋Ｖｃｃと負の電圧源−Ｖｃｃとの間に両端を接続し、可動端子を抵抗Ｒｅ１，Ｒｅ２，Ｒｅ３の各他端に接続した可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３とから各々なる３つの反転増幅回路を有するものがある。これらの３つの反転増幅回路の各増幅率は互いに異なり、オペアンプＯＰ１の増幅率（−Ｒｂ１／Ｒａ１）＝３０、オペアンプＯＰ２の増幅率（−Ｒｂ２／Ｒａ３）＝１００、オペアンプＯＰ３の増幅率（−Ｒｂ３／Ｒａ３）＝３００に設定されている。
【０００６】
そして、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各出力は、マイコンで構成される電力演算部に接続される。しかし、マイコンが取り込める電圧範囲は上限及び下限が決まっており、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各出力の正振幅及び負振幅の各許容範囲を同一にするためには、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各オフセット電圧を、マイコンが取り込める電圧範囲の上限、下限の中心電圧に設定する必要があった。例えば図６に示すように、マイコンが取り込める電圧範囲が０ｍＶ〜５０００ｍＶである場合、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各オフセット電圧が２５００ｍＶであれば、オペアンプの出力は波形Ｓ１のようにオフセット電圧２５００ｍＶを中心に変化し、オペアンプの出力の正振幅及び負振幅の各許容範囲を２５００ｍＶづつ設けることができる。しかし、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各オフセット電圧が３５００ｍＶにずれると、オペアンプの出力は波形Ｓ２のようにオフセット電圧３５００ｍＶを中心に変化し、オペアンプの出力の正振幅の許容範囲が１５００ｍＶ、負振幅の許容範囲が３５００ｍＶとなって、正振幅及び負振幅の各許容範囲が互いに異なってしまう。
【０００７】
そこで従来は、複数のオペアンプに対して、オペアンプ毎に可変抵抗を備えて、複数の可変抵抗の抵抗値を各々調整することでオペアンプ毎にオフセット電圧を調整していた。（例えば、特許文献１参照）。例えば図５では、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を調整することでオペアンプＯＰ１のオフセット電圧を調整し、可変抵抗ＶＲ２の抵抗値を調整することでオペアンプＯＰ２のオフセット電圧を調整し、可変抵抗ＶＲ３の抵抗値を調整することでオペアンプＯＰ３のオフセット電圧を調整していた。
【０００８】
なお、図２に示す電力計測器４は、図３〜図５いずれかに示す回路を２回路備えており、変流器ＣＴ１，ＣＴ２からの各電流検出信号から電力線Ｌ１，Ｌ２の電流値を各々出力している。
【特許文献１】特開平５−２０３９１８号公報（段落番号［００１３］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし上記従来例では、反転増幅回路を構成する各オペアンプＯＰ１〜ＯＰ３毎に、抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ３，Ｒｅ１〜Ｒｅ３、可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲ３からなるオフセット電圧調整手段を各々接続して各オペアンプのオフセット電圧を調整しているため、各抵抗間、及び各可変抵抗間の温度バラツキによって、オペアンプＯＰ１〜ＯＰ３の各オフセット電圧が互いに合わなくなるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のオペアンプの各オフセット電圧を互いに合わすことが容易にできる電力計測用オペアンプのオフセット調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納された複数のオペアンプと、各オペアンプの反転入力端子に一端を各々接続し、同一の計測信号を他端に各々接続した複数の第１の抵抗と、各オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に各々接続した複数の第２の抵抗と、各オペアンプの非反転入力端子に一端を各々接続し、各他端を互いに接続して、各オペアンプのオフセット電流が最小となる抵抗値を各々有する複数の第３の抵抗と、複数の第３の抵抗の各他端の接続点の電圧を可変とする１つの可変抵抗を有するオフセット電圧調整手段とを備えて、前記可変抵抗の抵抗値を調整して増幅率が最も大きいオペアンプの出力のオフセット電圧を所定値に調整することで、複数のオペアンプの各オフセット電圧を所定値に調整することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、複数のオペアンプの各オフセット電圧を互いに合わすことが容易にできる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明では、同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納された複数のオペアンプを用いて、１つの可変抵抗で複数のオペアンプの各オフセット電圧を調整することで、複数のオペアンプの各オフセット電圧を互いに合わせることが容易にできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施形態）
本実施形態において、住宅分電盤Ａの構成は従来例と同様に図２に示され、住宅分電盤Ａ内に収納されて電力線Ｌ１及び電力線Ｌ２の２系統で各々消費される電力を計測する電力計測器４の構成は、図１に示される。なお、図１は、１系統の電力線の計測に対応した構成であり、実際の電力計測器４は、図２の電力線Ｌ１，Ｌ２の各計測に対応できるように、図１に示す回路を２回路備えている。
【００１６】
電力計測器４は、電力線の電圧の検出信号からノイズを低減させるフィルタ部４０と、フィルタ部４０を通過した電圧検出信号を増幅する増幅部４１と、電力線を流れる電流を検出する変流器等の電流検出部ＣＴからの電流検出信号からノイズを低減させるフィルタ部４２と、フィルタ部４２を通過した電流検出信号を増幅する増幅部４３と、増幅部４１が出力する電圧検出信号と増幅部４３が出力する電流検出信号とから各系統の電力を演算する電力演算部４４と、各系統における電力の計測結果を表示する電力表示部４５とを備える。
【００１７】
増幅部４３は、３つの電力計測用のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各反転入力端子に各一端を接続し、フィルタ部４２からの電流検出信号（計測信号）を各他端に接続した抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各反転入力端子−出力端子間に接続した抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各非反転入力端子に各一端を接続した抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３と、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３の各他端の接続点に一端を接続し、グランドレベルに他端を接続した抵抗Ｒｄと、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３の各他端の接続点に一端を接続した抵抗Ｒｅと、正の電圧源＋Ｖｃｃと負の電圧源−Ｖｃｃとの間に両端を接続し、可動端子を抵抗Ｒｅの他端に接続した可変抵抗ＶＲとを備え、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３からなる３つの反転増幅回路を構成する。これらの３つの反転増幅回路の各増幅率は互いに異なり、オペアンプＯＰ１の増幅率（−Ｒｂ１／Ｒａ１）＝３０、オペアンプＯＰ２の増幅率（−Ｒｂ２／Ｒａ２）＝１００、オペアンプＯＰ３の増幅率（−Ｒｂ３／Ｒａ３）＝３００に設定されている。そして、電力演算部４４では、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３のうち、増幅率が大きく、且つ出力が飽和していないオペアンプの出力を用いて電力を求める。
【００１８】
そして、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３の各値は、反転増幅回路毎に設定されており、例えば、オペアンプＯＰ１では、Ｒｃ１＝Ｒａ１・Ｒｂ１／（Ｒａ１＋Ｒｂ１）に設定することで、オペアンプＯＰ１のオフセット電流を最小値にしてオフセット電流の影響を最小にしている。オペアンプＯＰ２，ＯＰ３においても、上記同様に抵抗Ｒｃ２，Ｒｃ３の各値を設定する。さらに、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３は、同一ウェハ上に形成された複数のオペアンプのうち、該ウェハを分割した同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納されたものであり、同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納されたオペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３はほぼ同一の温度特性を有しており、温度変化に対して各オペアンプの出力のオフセット電圧が同様に変化して、オペアンプ毎の各オフセット電圧はほぼ同じ値となる。したがって、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各オフセット調整電圧を１つの可変抵抗ＶＲを介して供給しても、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各出力のオフセット電圧はほぼ同一となる。このように、各オペアンプのオフセット電流を最小値にし、且つ各オペアンプのオフセット電圧をほぼ同一とすることで、上記増幅部４３では、複数のオペアンプのオフセット電圧の互いの差を低減させている。
【００１９】
このような増幅部４３においては、１つの可変抵抗ＶＲの抵抗値を調整することで、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３と抵抗Ｒｅとの接続点の電圧を可変として、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各出力のオフセット電圧を調整する。具体的には、増幅率が最も大きいオペアンプＯＰ３の出力を監視しながら可変抵抗ＶＲの抵抗値を調整し、オペアンプＯＰ３の出力のオフセット電圧を所定値（図６においては２５００ｍＶ）に調整する。そして、上述のようにオペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３の各オフセット電圧の互いの差は小さいので、増幅率が最も大きいオペアンプＯＰ３のオフセット電圧を所定値に調整することで、増幅率がオペアンプＯＰ３より小さいオペアンプＯＰ１，ＯＰ２のオフセット電圧も所定値に調整される。
【００２０】
すなわち、従来のように各オペアンプにオフセット電圧調整用の可変抵抗や抵抗を各々接続したものは、各可変抵抗間及び各抵抗間の温度バラツキや、各オペアンプの温度特性の違いによって、各オペアンプのオフセット電圧が互いに合わなくなるが、本実施形態では、同一チップ上に形成されて同一パッケージに収納された複数のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３を用いて、１つの可変抵抗ＶＲ、１つの抵抗Ｒｄ，１つの抵抗Ｒｅからなるオフセット電圧調整手段で複数のオペアンプの各オフセット電圧を調整することで、各オペアンプのオフセット電圧を互いに容易に合わせることができる。
【００２１】
また、オフセット電圧、オフセット電流が小さいオペアンプは一般に高価であるが、上記増幅部４３は、オフセット電圧、オフセット電流が大きいオペアンプを用いて構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の住宅分電盤内に収納された電力計測用のオペアンプを用いた増幅部の回路構成を示す図である。
【図２】同上の住宅分電盤の外観構成を示す図である。
【図３】従来の電力計測用のオペアンプを用いた増幅部の第１の構成を示す図である。
【図４】従来の電力計測用のオペアンプを用いた増幅部の第２の構成を示す図である。
【図５】従来の電力計測用のオペアンプを用いた増幅部の第３の構成を示す図である。
【図６】電力計測用のオペアンプのオフセット電圧調整を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
４  電力計測器
４０  フィルタ部
４１  増幅部
４２  フィルタ部
４３  増幅部
４４  電力演算部
４５  電力表示部
ＣＴ  電流検出部
ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３  オペアンプ
Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３  抵抗
Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３  抵抗
Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３  抵抗
Ｒｄ，Ｒｅ  抵抗
ＶＲ  可変抵抗
【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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