(57)【要約】【課題】  負荷側においてノイズ電位を取り除く必要をなくしたフローティング電源を提供する。【解決手段】  電源２と、差動アンプ６と、出力端子７、出力端子８と、前記電源を前記差動アンプの反転入力端子に接続する抵抗Ｒ１と、前記電源を前記差動アンプの非反転入力端子に接続する抵抗Ｒ３と、前記出力端子の一方と前記差動アンプの反転入力端子とを接続する帰還抵抗Ｒ２と、前記出力端子の他方と前記差動アンプの非反転入力端子とを接続する抵抗Ｒ４とからフローティング電源１を構成する。グラウンド電位ＧＮＤ１、ＧＮＤ２のフローティングに関係なく、電源２の成分のみを含む出力電位ＶＳ１を出力信号ＶＳ２として得ることができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源出力を差動アンプにて増幅して出力端子に出力するフローティング電源において、
前記電源の一方端と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第１の抵抗と、
前記電源の他方端と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第２の抵抗と、
前記出力端子の一方と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第３の抵抗と、
前記出力端子の他方と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第４の抵抗と、
を具備することを特徴とするフローティング電源。
【請求項２】
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との比と、前記第３の抵抗と前記第４の抵抗との比が等しいことを特徴とする請求項１に記載のフローティング電源。
【請求項３】
前記電源と前記差動アンプとの間に挿入され、前記電源の極性を反転する手段を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のフローティング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラウンド電位がフロートしている信号を出力するフローティング電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フローティング電源の１例として、センサ擬似装置がある。センサ擬似装置は、自動車用ＥＣＵの機能テストをするときに、自動車に搭載された各種センサが出力する信号と同様の信号を、ＥＣＵに対して擬似出力するものである。
図１を用いてセンサ擬似装置について説明をする。
センサ擬似装置１において、電源２がセンサ出力を模擬した信号ＶＳ１を出力する。ＥＣＵ３において、信号ＶＳ１は、差動アンプ４により信号ＶＳ２に増幅される。
【０００３】
電源２の正極が差動アンプ４の非反転入力端子（＋）と接続され、電源２の負極はセンサ擬似装置１においてグラウンドＧＮＤ１に接地される。また、差動アンプ４の反転入力端子（−）はＥＣＵ３においてグラウンドＧＮＤ２に接地される。
ここで、差動アンプ４は、信号ＶＳ１に重畳する同相ノイズを取り除くことに主眼をおいて使用されている。
【０００４】
図２を用いて、差動アンプ４により同相ノイズが除去される原理を説明する。
差動アンプ４は、反転、非反転入力端子の両方に含まれる信号を出力信号から排除する性質がある。このため、図２に示したように、本来の信号Ｖｉｎ１を差動アンプ４の非反転入力端子及び反転入力端子に逆位相で入力させ、ノイズ成分Ｖｉｎ２を反転入力端子及び非反転入力端子に同位相で入力させる。
【０００５】
差動アンプ４は、反転、非反転入力端子に逆位相で入力される本来の信号Ｖｉｎ１に対しては、所定の増幅率で増幅をするが、同位相で入力されるノイズ成分Ｖｉｎ２については、増幅率は極端に低くなる。したがって、本来の信号Ｖｉｎ１にノイズ成分Ｖｉｎ２が重畳している場合であっても、ノイズの影響を排除し、本来の信号Ｖｉｎ１のみに依存する出力信号Ｖｏｕｔを得ることができる。
【０００６】
しかしながら、図１に示す回路において、グラウンドＧＮＤ１とＧＮＤ２の間にノイズなどにより電位差が生じている場合は、この電位差による電流が本来の信号ＶＳ１に重畳して流れる。このため、差動アンプ４を用いてもノイズなどの影響を排除することはできず、出力信号ＶＳ２にノイズ成分が含まれることになる。
この影響を排除するには、電源２の負極と差動アンプの反転入力端子の間に専用のグラウンド線５を引くことが考えられる。しかし、この場合は、本来の信号以外の電流が回り込むため、現実的ではない。
【０００７】
通常、センサ擬似装置１のグラウンドＧＮＤ１は、ＥＣＵ３のグラウンドＧＮＤ２とは異なる場所で接地されることが多い。このために、グラウンド間に電位差が発生しやすくなっており、差動アンプ４を用いてもノイズなどの影響を排除できなくなっている。また、最近は、センサの電源が接地したことを検出するため、センサのグラウンドに１−３ｖ程度のゲタを履かせることがある。このように、センサの電源がフローティングをすることにより、センサのゲタと外来ノイズの識別が困難になっている。
【０００８】
このような、電源のグラウンドと差動アンプとのグラウンドとの間に発生する電位差の影響を排除しようとする技術が種々提案されている。
例えば、特許文献１に記載された測定センサ信号処理回路装置では、基準電位補償線を設けることで影響を排除している。また、特許文献２に記載された基準電位差補償回路では、センサのグラウンド電位を、受け回路で補正している。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１９８６５８号公報
【特許文献２】特開２０００−７４８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び２に記載された技術では、電源のグラウンドと負荷（受信）側のグラウンドとの間の電位差を、負荷側において取り除くようにしている。しかしながら、負荷側において新たな手段を追加することが好ましくないものであるときは、従来の各技術を適用することは困難であった。
本発明は、フローティング電源において、負荷側においてノイズなどによる影響を取り除く必要をなくすことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電源出力を差動アンプにて増幅して出力端子に出力するフローティング電源において、前記電源の一方端と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第１の抵抗と、前記電源の他方端と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第２の抵抗と、前記出力端子の一方と前記差動アンプの反転入力端子とに接続される第３の抵抗と、前記出力端子の他方と前記差動アンプの非反転入力端子とに接続される第４の抵抗とからフローティング電源を構成する。
【００１２】
差動アンプは、非反転入力端子と反転入力端子の間の電位差をキャンセルするように動作をする。これはイマジナリーショートと呼ばれる。第１−第４の抵抗の値を適当に選択することで、イマジナリーショート点に対象に、電源電位が出力端子に出力電位として転送される。電源電位と出力電位は、それぞれ電源のグラウンド電位及び出力端子（負荷）のグラウンド電位を基準に転送される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フローティング電源側で、負荷（受信）側のグラウンドの電位を取り込んだ信号を出力するので、負荷側では、自分のグラウンド電位の影響を取り除く手段を講じる必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を、センサ擬似装置に適用した例について、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図３を用いて、センサ擬似装置の第１の実施例を説明する。
信号ＶＳ１を出力する電源２のマイナス側が、抵抗Ｒ１を通して、差動アンプ（オペアンプ）６の反転入力端子（−）に接続される。
電源２と抵抗Ｒ１の接続点がグラウンドＧＮＤ１に接地される。このグラウンドＧＮＤ１の電位は、前述のように、センサ電源接地を検出するために１−３ｖ程度のゲタが履かせられるなどして、フローティングをしていても差し支えがない。
【００１６】
電源２のプラス側が、抵抗Ｒ３を通して差動アンプ６の非反転入力端子（＋）に接続される。
差動アンプ６の出力が、センサ擬似装置１の出力端子７に接続され、また、帰還抵抗Ｒ２を通して反転入力端子（−）に接続される。
抵抗Ｒ３と非反転入力端子（＋）の接続点が、抵抗Ｒ４を通して、他方の出力端子８に接続される。
【００１７】
センサ擬似装置１の出力端子７、出力端子８は、それぞれＥＣＵ３の入力端子１１、１２に接続される。
ＥＣＵ３においては、センサ擬似装置１からの信号は、差動アンプ４の反転入力端子（−）及び非反転入力端子（＋）に入力される。差動アンプ４からは信号ＶＳ２が出力される。なお、差動アンプ４のグラウンドＧＮＤ２は、ノイズなどによりフローティングしていることがある。
【００１８】
図４、図５を用いて、本発明の動作原理を説明する。
図４は、本発明の原理を、図２の従来の動作原理と対応付けて説明する図である。
本来の信号Ｖｉｎ１と差動アンプ６との関係は図２と同様である。受信側で発生するノイズ成分（図１のＧＮＤ２）が、Ｖｉｎ２として、抵抗Ｒ４を介して差動アンプ４の非反転入力端子（＋）に印加されている。これにより、受信側で発生するノイズ成分が、出力側の信号Ｖｏｕｔに逆位相で重畳されることになり、受信側がノイズ成分のない本来の信号を受け取ることができる。
【００１９】
図５は、図３の回路における各部の電位を概念的に示すものである。
差動アンプ６は、反転入力端子と非反転入力端子の電位差をキャンセルするように動作する。これはイマジナリーショートと呼ばれる。したがって、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点と、抵抗Ｒ３とＲ４の接続点は同電位（イマジナリーショート点１３）となる。
【００２０】
ここで、抵抗Ｒ１とＲ２の比と抵抗Ｒ３とＲ４の比を等しく選ぶ（Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４）と、差動アンプ６のイマジナリーショート点１３に点対称に、電源電位ＶＳ１と差動アンプの出力電位ＶＳ２が、異なったグラウンド電位ＧＮＤ１、ＧＮＤ２で出力されることとなる。したがって、グラウンド電位ＧＮＤ１、ＧＮＤ２のフローティングに関係なく、ＥＣＵ３側の電位ＶＳ２は、電源２の成分のみを含むこととなる。
【００２１】
本例によれば、負荷側に発生するグラウンドＧＮＤ２のフローティングを取り込んで、電源２による信号Ｖｏｕｔを出力する。したがって、受信側のノイズ（フローティング）を取り込んで、相手の基準点に対して自分の信号を送ることができる。
【実施例２】
【００２２】
実施例１では、センサ擬似装置１の差動アンプ６により、電源２の信号の極性が逆転している。本例は、この逆転をキャンセルするものである。
図６の回路について、図３と異なる点を主に説明する。
電源２と差動アンプ６の間に、更に差動アンプ１４が設けられる。差動アンプ１４は、電源２の極性を逆転して差動アンプ６に信号を入力するので、グラウンドに対する極性が電源２の極性と一致した信号が出力端子７、出力端子８から出力される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のフローティング電源は、センサ擬似装置のみならず、負荷側に差動アンプが存在し、電源側にグラウンドのフローティングが存在する回路のすべてに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のセンサ擬似装置を説明するための図である。
【図２】差動アンプの動作原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１の構成を示す図である。
【図４】図３の回路の動作原理を示す図（その１）である。
【図５】図３の回路の動作原理を示す図（その２）である。
【図６】本発明の実施例２の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…センサ擬似装置
２…電源
３…ＥＣＵ
４…差動アンプ
５…グラウンド線
６…差動アンプ
７…出力端子
８…出力端子
１１、１２…入力端子
１３…イマジナリーショート点
１４…差動アンプ
ＧＮＤ１、ＧＮＤ２…グラウンド
【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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