(57)【要約】【課題】従来よりも構成を簡略化したアイソレーションアンプを提供する。【解決手段】入力信号に応じて発光する第１発光ダイオードＤ１び第１発光ダイオードＤ１の発光を受光して第１電流Ｉ１が生じる第１フォトトランジスタＴ１を有する第１フォトカプラＰＣ１と、印加される２つの電位の電位差を増幅して出力する増幅器Ｕ２と、増幅器Ｕ２の出力電位に応じた電流Ｉd2により発光する第２発光ダイオードＤ２及び第２発光ダイオードＤ２の発光を受光して第２電流Ｉ２を生じる第２フォトトランジスタＴ２を有する第２フォトカプラＰＣ２と、電流Ｉd2に応じて出力信号を示す電位を得る抵抗２と、を備えたアイソレーション装置である。増幅器Ｕ２は、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２によって生じる電位と接地電位との電位差を増幅する。第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２とが等しくなると、入力信号と同じ出力信号が得られる。【選択図】図１
2007318488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入力信号の電位に応じた電流により発光する第１発光ダイオード及びこの第１発光ダイオードの発光を受光して第１電流が生じる第１フォトトランジスタを有する第１フォトカプラと、
印加される２つの電位の電位差を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器の出力電位に応じた電流により発光する第２発光ダイオード及びこの第２発光ダイオードの発光を受光して第２電流を生じる第２フォトトランジスタを有する第２フォトカプラと、
前記増幅器の出力電位に応じた前記電流に基づいて出力信号を示す電位を得るための出力側負荷と、を備えており、
前記増幅器は、前記第１電流及び前記第２電流によって生じる電位が前記２つの電位の少なくとも一方として印加されるようになっている、
アイソレーション装置。
【請求項２】
前記第１フォトトランジスタ及び前記第２フォトトランジスタは、前記第１電流が流れる経路と前記第２電流が流れる経路とが同一になるように接続されて、前記増幅器に前記第１フォトトランジスタと前記第２フォトトランジスタの接続点における電位が印加されるようになっており、
前記増幅器は、この電位と接地電位との電位差を増幅する、
請求項１記載のアイソレーション装置。
【請求項３】
前記第１電流から所定の第１電位を得るための第１負荷と、
前記第２電流から所定の第２電位を得るための第２負荷と、を更に備えており、
前記増幅器は、前記第１電位と前記第２電位との電位差を増幅する、
請求項１記載のアイソレーション装置。
【請求項４】
前記第１電流から所定の第１電位を得るための第１負荷と、
前記第２電流から所定の第２電位を得るための第２負荷と、
前記第１電位と前記第２電位とを所定の比率で分圧して第３電位を生成する分圧機構と、を更に備えており、
前記増幅器は、前記第３電位と接地電位との電位差を増幅する、
請求項１記載のアイソレーション装置。
【請求項５】
前記分圧機構は、複数の可変抵抗を有しており、いずれかの可変抵抗の接続点に前記第３電位を生成する、
請求項４記載のアイソレーション装置。
【請求項６】
前記出力側負荷は、前記第２発光ダイオードのカソードと所定の電源との間に設けられており、前記電源から印加される電位に応じて前記出力信号を示す電位が調整可能になっている、
請求項１〜５のいずれかに記載のアイソレーション装置。
【請求項７】
前記第１発光ダイオードのカソードと前記所定の電源とは異なる他の電源との間に、前記第１発光ダイオードに前記所定の入力信号の電位に応じた電流を流すための入力側負荷を備えており、この電源から印加される電位に応じて前記入力信号を示す電位が調整可能になっている、
請求項６記載のアイソレーション装置。
【請求項８】
前記第１発光ダイオードに前記所定の入力信号の電位に応じた電流を流すための入力側負荷を備えており、
前記出力側負荷は、前記第１電流と前記第２電流が等しく、前記第１フォトカプラの特性と第２フォトカプラの特性が同等で、且つ前記入力側負荷及び前記出力側負荷の特性が同等のときに、前記入力信号と同じ電位を前記出力信号を示す電位として得る、
請求項１〜６のいずれかに記載のアイソレーション装置。
【請求項９】
正入力端子に前記所定の入力信号が入力され、負入力端子に前記第１発光ダイオードのカソードが接続され、出力端子に前記第１発光ダイオードのアノードが接続される入力側増幅器と、
一端が前記第１発光ダイオードのカソードに接続されて他端が接地される抵抗と、を更に備えており、
前記入力側増幅器と前記抵抗により、前記第１発光ダイオードに前記所定の入力信号の電位に応じた前記電流を供給するようになっている、
請求項１〜６のいずれかに記載のアイソレーション装置。
【請求項１０】
前記出力側負荷は、一端が前記第２発光ダイオードのカソードに接続されて他端が接地される抵抗を含んで構成されており、
この抵抗の抵抗値と前記第２発光ダイオードを流れる電流とにより、前記出力信号を示す電位を得るようになっている、
請求項１〜６のいずれかに記載のアイソレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばノイズ等の障害の影響を除去する目的で電気的に絶縁することを必要とする電気回路間或いは任意に電位差が変化する電気回路間に、直流を含むアナログ信号である入力信号をそのまま伝送するために設けられるアイソレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトカプラを信号伝送器として用いた、直流を含むアナログ信号をそのまま伝送可能なアイソレーションアンプ等のアイソレーション装置がある。フォトカプラを用いるアイソレーション装置は、高周波の信号伝送にも用いることができる。フォトカプラは、２個を同一のパッケージに封入して提供されることが一般的であり、これにより、アイソレーション装置を安価に構成可能となっている。フォトカプラは、温度により伝達特性が大きく変化するが、一つのパッケージに封入されている２個のフォトカプラは、温度特性が同等になるためにアイソレーション装置としての特性も良好になる。
【０００３】
このような２個のフォトカプラを用いた従来のアイソレーション装置の一例として、図７にアイソレーションアンプの構成図を示す。これは特許文献１に開示されるアイソレーションアンプである。
【特許文献１】特開平５-２１８７５４号公報
【０００４】
図７のアイソレーションアンプは、第１、第２フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２、第１〜第３増幅器Ｕ１〜Ｕ３、及び抵抗１０、１１を有しており、入力端子Ｖinから入力される入力信号と同等の出力信号が、出力端子Ｖoutから出力されるようになっている。
【０００５】
第１増幅器Ｕ１の「＋」側入力端子（以下、「正入力端子」という。）は接地されており、「−」側入力端子（以下、「負入力端子」という。）には、入力端子Ｖinから抵抗１０を介して入力信号が入力される。第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードＤ１のアノードは第１増幅器Ｕ１の負入力端子に接続され、カソードは第１増幅器Ｕ１の出力端子に接続されている。第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタＴ１は、コレクタが第２増幅器Ｕ２の負入力端子に接続され、エミッタが電源Ｖeeに接続される。第２増幅器Ｕ２は、正入力端子が接地されており、出力端子が抵抗１１を介して第３増幅器Ｕ３の負入力端子及び第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＤ２のアノードに接続されるとともに、直接、出力端子Ｖoutに接続されている。第３増幅器Ｕ３は、正入力端子が接地されており、出力端子が第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＤ２のカソードに接続されている。第２フォトカプラＰＣ２の第２フォトトランジスタＴ２は、コレクタが電源Ｖccに接続され、エミッタが第２増幅器Ｕ２の負入力端子に接続される。
【０００６】
第１フォトトランジスタＴ１のコレクタと第２フォトトランジスタＴ２のエミッタとは、ともに第２増幅器Ｕ２の負入力端子に接続されているために、これらは接続される。
【０００７】
このようなアイソレーションアンプにおいて、抵抗１０、第１増幅器Ｕ１、及び第１発光ダイオードＤ１は、電圧−電流変換回路を形成しており、第１発光ダイオードＤ１に生じる電流Ｉd1の電流値はＩd1＝（入力信号の電位）／（抵抗１０の抵抗値）で表される。この電流Ｉd1により第１発光ダイオードＤ１が発光する。第１発光ダイオードＤ１の発光を第１フォトトランジスタＴ１が受光することで、第１フォトトランジスタＴ１にも電流（以下、「第１電流」という。）Ｉ１が生じる。
【０００８】
第１フォトトランジスタＴ１に第１電流Ｉ１が生じることにより、第２増幅器Ｕ２の負入力端子に所定の電位が印加される。第２増幅器Ｕ２の出力端子からは、正入力端子に印加される電位と負入力端子に印加される電位の電位差を所定の増幅率で増幅した電位が出力される。この電位は出力信号としてアイソレーションアンプの出力端子Ｖoutから出力される。出力信号は、抵抗１１を介して第２増幅器Ｕ３の負入力端子にも入力される。抵抗１１、第３増幅器Ｕ３、及び第２発光ダイオードＤ２も、電圧−電流変換回路を形成しており、第２発光ダイオードＤ２に生じる電流Ｉd2の電流値はＩd2＝（出力信号の電位）／（抵抗１１の抵抗値）で表される。この電流Ｉd2により第２発光ダイオードＤ２が発光する。第２発光ダイオードＤ２の発光を第２フォトトランジスタＴ２が受光することで、第２フォトトランジスタＴ２にも電流（以下、「第２電流」という。）Ｉ２が生じる。
【０００９】
このアイソレーションアンプは、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２の電流値が等しくなる時点でバランスして安定化する。第１、第２フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の特性が同じで、且つ抵抗１０と抵抗１１の抵抗値が等しければ、入力端子Ｖinからの入力信号の電位と出力端子Ｖoutからの出力信号の電位とが等しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のこのようなアイソレーション装置は、入力信号の電位が、発光ダイオードが動作しない１Ｖ以下の場合でも正確に出力信号を出力することができ、良好な特性を有している。しかし、増幅器を３個も用いるなど構成が大きくなりがちであり、コスト、信頼性の面では問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、従来の特性と同等以上の特性で、従来よりも構成を簡略化したアイソレーション装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明のアイソレーション装置は、所定の入力信号の電位に応じた電流により発光する第１発光ダイオード及びこの第１発光ダイオードの発光を受光して第１電流が生じる第１フォトトランジスタを有する第１フォトカプラと、印加される２つの電位の電位差を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力電位に応じた電流により発光する第２発光ダイオード及びこの第２発光ダイオードの発光を受光して第２電流を生じる第２フォトトランジスタを有する第２フォトカプラと、前記増幅器の出力電位に応じた前記電流に基づいて出力信号を示す電位を得るための出力側負荷と、を備えており、前記増幅器は、前記第１電流及び前記第２電流によって生じる電位が前記２つの電位の少なくとも一方として印加されるようになっている。
【００１３】
このアイソレーション装置は、第１電流と第２電流とが等しくなることで動作が安定化する。従来の構成では、第２電流を得るための構成に、２つの増幅器を必要としていたが、本発明では、１つの増幅器で第２電流を得ることができ、構成を大幅に簡略化できる。また、出力側負荷の特性に出力信号の電位が依存するので、第１フォトカプラと第２フォトカプラの特性が同等でない場合でも、入力信号と同等の出力信号を得ることができる。つまり、従来よりも第１フォトカプラと第２フォトカプラの特性への要求が緩和される。
【００１４】
本発明のアイソレーション装置は、例えば、前記第１フォトトランジスタ及び前記第２フォトトランジスタが、前記第１電流が流れる経路と前記第２電流が流れる経路とが同一になるように接続されて、前記増幅器に前記第１フォトトランジスタと前記第２フォトトランジスタの接続点における電位を印加するように構成されてもよい。この場合、前記増幅器は、この電位と接地電位との電位差を増幅する。
【００１５】
本発明のアイソレーション装置は、例えば、前記第１電流から所定の第１電位を得るための第１負荷と、前記第２電流から所定の第２電位を得るための第２負荷と、を更に備えていてもよい。この場合、前記増幅器は、前記第１電位と前記第２電位との電位差を増幅する。
第１負荷及び第２負荷を有する構成では、これらの特性を調整することで、第１フォトカプラの特性と第２フォトカプラの特性に大きな相違がある場合でも、アイソレーション装置として良好な動作を実現できる。特性の調整とは、例えば第１、第２負荷が抵抗の場合、最適な抵抗値の選択である。
【００１６】
本発明のアイソレーション装置は、例えば、前記第１電流から所定の第１電位を得るための第１負荷と、前記第２電流から所定の第２電位を得るための第２負荷と、前記第１電位と前記第２電位とを所定の比率で分圧して第３電位を生成する分圧機構と、を更に備えていてもよい。この場合、前記増幅器は、前記第３電位と接地電位との電位差を増幅する。前記分圧機構は、例えば、複数の可変抵抗を有して構成され、いずれかの可変抵抗の接続点に前記第３電位を生成する。可変抵抗の調整により、例えば第１フォトカプラと第２フォトカプラの温度特性が異なる場合でも、最適な動作を行うことができるようになる。
【００１７】
本発明のアイソレーション装置は、前記出力側負荷が、前記第２発光ダイオードのカソードと所定の電源との間に設けられていてもよい。このような構成では、前記電源から印加される電位に応じて前記出力信号を示す電位が調整可能になる。
また、前記第１発光ダイオードのカソードと前記所定の電源とは異なる他の電源との間に、前記第１発光ダイオードに前記所定の入力信号の電位に応じた電流を流すための入力側負荷を備えてもよい。このような構成では、この電源から印加される電位に応じて前記入力信号を示す電位が調整可能になる。
【００１８】
本発明のアイソレーション装置は、前記第１発光ダイオードに前記所定の入力信号の電位に応じた電流を流すための入力側負荷を更に備えていてもよい。このような構成では、前記出力側負荷が、前記第１電流と前記第２電流が等しく、前記第１フォトカプラの特性と第２フォトカプラの特性が同等で、且つ前記入力側負荷及び前記出力側負荷の特性が同等のときに、前記入力信号と同じ電位を前記出力信号を示す電位として得る。つまり、このアイソレーション装置は、入力信号をそのまま出力信号として出力することになる。
【００１９】
本発明のアイソレーション装置は、正入力端子に前記所定の入力信号が入力され、負入力端子に前記第１発光ダイオードのカソードが接続され、出力端子が前記第１発光ダイオードのアノードに接続される入力側増幅器と、一端が前記第１発光ダイオードのカソードに接続されて他端が接地される抵抗と、を更に備えていてもよい。このような構成では、入力側増幅器、第１発光ダイオード、及び抵抗により電圧−電流変換装置を構成することになり、前記第１発光ダイオードに前記所定の入力信号の電位に応じた前記電流を供給するることができる。
【００２０】
なお、本発明のアイソレーション装置に用いられる前記出力側負荷は、例えば一端が前記第２発光ダイオードのカソードに接続されて他端が接地される抵抗を含んで構成することができる。このような構成では、この抵抗の抵抗値と前記第２発光ダイオードを流れる電流とにより、前記出力信号を示す電位を得る。
【発明の効果】
【００２１】
以上のような本発明によれば、アイソレーション装置を、従来と同等の特性を維持したまま、従来よりも構成を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明のアイソレーション装置の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のアイソレーション装置の第１実施形態となるアイソレーションアンプの構成図である。このアイソレーションアンプは、第１、第２増幅器Ｕ１、Ｕ２と、第１、第２フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２と、入力側負荷となる抵抗１と、出力側負荷となる抵抗２とを備えており、入力端子Ｖinから入力される入力信号を、出力端子Ｖoutから出力信号として出力する。
【００２４】
第１増幅器Ｕ１の正入力端子には入力端子Ｖinが接続されており、入力信号が入力されるようになっている。第１増幅器Ｕ１の負入力端子には、第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードＤ１のカソードが接続されているとともに、抵抗１を介して接地されている。第１増幅器Ｕ１の出力端子は、第１発光ダイオードＤ１のアノードに接続されている。第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタＴ１は、コレクタが第２増幅器Ｕ２の負入力端子に接続されており、エミッタが電源Ｖeeに接続されている。
【００２５】
第２増幅器Ｕ２の正入力端子は接地されている。第２増幅器Ｕ２の出力端子は、第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＤ２のアノードに接続されている。第２発光ダイオードＤ２のカソードは、出力端子Ｖoutに接続されるとともに、抵抗２を介して接地されている。第２フォトカプラＰＣ２の第２フォトトランジスタＴ２は、コレクタが電源Ｖccに接続されており、エミッタが第２増幅器Ｕ２の負入力端子に接続されている。
【００２６】
第１フォトトランジスタＴ１のコレクタと第２フォトトランジスタＴ２のエミッタとは、ともに第２増幅器Ｕ２の負入力端子に接続されているために、これらは接続される。
【００２７】
このような第１実施形態のアイソレーションアンプにおいて、第１増幅器Ｕ１、抵抗１、及び第１発光ダイオードＤ１は、電圧−電流変換回路を形成しており、第１発光ダイオードＤ１に生じる電流Ｉd1の電流値はＩd1＝（入力信号の電位）／（抵抗１の抵抗値）で表される。この電流Ｉd1により第１発光ダイオードＤ１が発光する。第１発光ダイオードＤ１の発光を第１フォトトランジスタＴ１が受光することで、第１フォトトランジスタＴ１にも入力信号の電位に応じた第１電流Ｉ１が生じる。
【００２８】
第１フォトトランジスタＴ１に生じた第１電流Ｉ１により、第２増幅器Ｕ２の負入力端子に所定の電位が印加される。第２増幅器Ｕ２は、正入力端子に印加される電位と負入力端子に印加される電位の電位差を所定の増幅率で増幅した電位を第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＤ２のアノードに印加する。第２発光ダイオードＤ２は、アノードに印加される電位とカソードの電位とに応じて電流Ｉd2が生じて発光する。第２発光ダイオードＤ２の発光を第２フォトトランジスタＴ２が受光することで、第２フォトトランジスタＴ２に第２電流Ｉ２が生じる。
第２発光ダイオードＤ２に生じた電流Ｉd2と抵抗２とにより出力信号を示す電位が得られて、出力端子Ｖoutから出力される。
【００２９】
このアイソレーションアンプは、第１フォトトランジスタＴ１に生じた第１電流Ｉ１と、第２フォトトランジスタＴ２に生じた第２電流Ｉ２とが等しくなる時点でバランスして安定化する。第１、第２フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の特性が同じで、且つ抵抗１と抵抗２の抵抗値が等しければ、アイソレーションアンプが安定化した時点で、入力端子Ｖinからの入力信号の電位と出力端子Ｖoutからの出力信号の電位とが等しくなる。
【００３０】
第１実施形態のアイソレーションアンプは、図７の従来のアイソレーションアンプと異なり、増幅器を２個しか必要としないにもかかわらず、機能、特性の面でほぼ同等である。また、理論的には入力抵抗が無限大になり、入力信号の信号源の出力インピーダンスを考慮する必要がない。
【００３１】
図２は、図１のアイソレーションアンプの変形例である。図２のアイソレーションアンプは、第１フォトトランジスタＴ１のエミッタと第２フォトトランジスタＴ２のコレクタとが接続されている点で、図１のアイソレーションアンプとは構成が異なる。それに伴い、第２増幅器Ｕ２の負入力端子を接地して、正入力端子に、第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタＴ１のエミッタが接続される。
図２のアイソレーションアンプは、図１のアイソレーションアンプと同様の動作を行い、同様の効果が得られるので、ここでは説明を省略する。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明のアイソレーション装置の第２実施形態となるアイソレーションアンプの構成図である。このアイソレーションアンプは、第１、第２増幅器Ｕ１、Ｕ２と、第１、第２フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２と、４個の抵抗１〜４と、２個の可変抵抗５、６とを備えており、入力端子Ｖinから入力される入力信号を、出力端子Ｖoutから出力信号として出力する。
【００３３】
第１増幅器Ｕ１、第１フォトカプラＰＣ１、及び入力側負荷となる抵抗１は、図１のアイソレーションアンプの第１増幅器Ｕ１、第１フォトカプラＰＣ１、及び抵抗１と同様の接続形態である。第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタＴ１に、入力端子Ｖinに入力される入力信号に応じて第１電流Ｉ１が生じるようになっている。第１フォトトランジスタＴ１のエミッタは抵抗３を介して接地されている。
【００３４】
第２増幅器Ｕ２、第２フォトカプラＰＣ２、及び出力側負荷となる抵抗２は、図２のアイソレーションアンプの第２増幅器Ｕ２、第２フォトカプラＰＣ２、及び抵抗２と同様の接続形態である。第２フォトカプラＰＣ２の第２フォトトランジスタＴ２に、第２増幅器Ｕ２の正入力端子に印加される電位に応じて第２電流Ｉ２が生じるようになっている。第２フォトトランジスタＴ２のコレクタは抵抗４を介して接地されている。
【００３５】
可変抵抗５、６は直列接続されている。可変抵抗５側で第１フォトトランジスタＴ１のエミッタに接続されており、可変抵抗６側で第２フォトトランジスタＴ２のコレクタに接続されている。
【００３６】
第２増幅器Ｕ２の正入力端子に印加される第３電位Ｖ３は、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２との電流値、抵抗３、４の抵抗値、及び可変抵抗５、６抵抗値から得られる。なお、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２についても、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２との電流値、抵抗３、４の抵抗値、及び可変抵抗５、６抵抗値から得られることになる。
【００３７】
可変抵抗５、６の抵抗比を１：Ｍとすると、第３電位Ｖ３は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２とをＭ：１で分圧した電位になる。第２増幅器Ｕ２の利得が無限大で、第２増幅器Ｕ２−第２発光ダイオードＤ２−第２フォトトランジスタＴ２−抵抗４−可変抵抗６のループは負帰還になっているので、第３電位Ｖ３が０Ｖで安定する。
このとき、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２との電流値は、Ｉ１・（抵抗３の抵抗値）・Ｍ−Ｉ２・(抵抗４の抵抗値)・１＝０で表される。抵抗３の抵抗値と抵抗４の抵抗値が等しい場合に、Ｉ１：Ｉ２＝１：Ｍとなる。
【００３８】
可変抵抗５、６の抵抗値が等しく、抵抗３と抵抗４の抵抗値の比率をＭ：１とすると（可変抵抗５、６の抵抗値）＞＞（抵抗３、４の抵抗値）、
Ｉ１・（抵抗４の抵抗値）−Ｉ２・（抵抗３の抵抗値）＝Ｉ１・Ｍ−Ｉ２・１＝０となる。よって、Ｉ１：Ｉ２＝１：Ｍとなる。
【００３９】
図４は、図３のアイソレーションアンプの変形例である。図４のアイソレーションアンプは、第１増幅器Ｕ１、第１フォトカプラＰＣ１、及び抵抗１、３の構成が図３のアイソレーションアンプの第１増幅器Ｕ１、第１フォトカプラＰＣ１、及び抵抗１、３と同じである。第２増幅器Ｕ２、第２フォトカプラＰＣ２、及び抵抗２の構成は、図１のアイソレーションアンプの第２増幅器Ｕ２、第２フォトカプラＰＣ２、及び抵抗２の構成と同じである。第２フォトカプラＰＣ２の第２フォトトランジスタＴ２のエミッタは、抵抗７を介して接地されている。
【００４０】
第２増幅器Ｕ２の正入力端子には、第１フォトカプラＰＣ１の第１電流Ｉ１と抵抗３とから得られる第１電位Ｖ１が印加され、負入力端子には、第２フォトカプラＰＣ２の第２電流Ｉ２と抵抗７とから得られる第２電位Ｖ２が印加される。第２増幅器Ｕ２は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の電位差に応じた電流Ｉd2を第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＤ２に供給する。第２発光ダイオードＤ２に電流Ｉd2が供給されることで、第２発光ダイオードＤ２が発光して、第２フォトトランジスタＴ２に第２電流Ｉ２が供給される。
第２電圧Ｖ２が第２増幅器Ｕ２の負入力端子に印加されるために、負帰還回路を形成している。
このアイソレーションアンプは、抵抗３と抵抗７の抵抗値比をＭ：１とすると、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２の電流値比を１：Ｍとして実現する。
【００４１】
第１実施形態のアイソレーションアンプは、第１フォトカプラＰＣ１と第２フォトカプラＰＣ２の特性が異なる場合に、抵抗１及び抵抗２の抵抗値比を最適にすることで、入力信号と同じ電位の出力信号を得ることができる。例えば、第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードＤ１の電流値をＩｄ１、第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＤ２の電流値をＩｄ２として、電流Ｉｄ１、Ｉｄ２、Ｉ１、Ｉ２が
Ｉ１＝Ｆ（Ｉｄ１）、Ｉ２＝Ｆ（Ａ・Ｉｄ２）
Ｆ：一次関数、Ａ：定数
の場合には、抵抗１と抵抗２の抵抗値比を１：Ａにすればよい。
【００４２】
第２実施形態のアイソレーションアンプは、抵抗１、２の他に、抵抗５、６或いは抵抗３、７を最適な抵抗値にすることができる。例えば、
Ｉ１＝Ｆ（Ｉｄ１）、Ｉ２＝Ｂ・Ｆ（Ａ・Ｉｄ２）
Ｆ：一次関数ではない、Ａ：定数、Ｂ：Ｂ≠１の定数
の場合にも、抵抗１、２の他に、抵抗５、６或いは抵抗３、７を最適な抵抗値にすることで、入力信号と同じ電位の出力信号が得られる。
【００４３】
このように、第１実施形態、第２実施形態のいずれのアイソレーションアンプも、第１、第２フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の特性が完全に同一でなくとも、ある程度の補正が可能であり、従来よりも使用するフォトカプラの特性への要求を低くすることができる。
【００４４】
図５は、図４のアイソレーションアンプの変形例である。図５のアイソレーションアンプは、第１フォトトランジスタＴ１のコレクタが抵抗３を介して接地されるとともにエミッタが電源Ｖeeに接続され、第２フォトトランジスタＴ２のコレクタが抵抗７を介して接地されるとともにエミッタが電源Ｖeeに接続されている点で、図４のアイソレーションアンプとは構成が異なる。
図５のアイソレーションアンプは、図４のアイソレーションアンプと同様の動作を行い、同様の効果が得られるので、ここでは説明を省略する。
【００４５】
図６のアイソレーションアンプは、図４のアイソレーションアンプの変形例である。このアイソレーションアンプは、抵抗１が第１電源８の陰極に接続されており、抵抗２が第２電源９の陰極に接続されている点で、図４のアイソレーションアンプとは異なる構成になっている。このような構成では、第１電源８及び第２電源９により、第１発光ダイオードＤ１のカソードに印加される電位、第２発光ダイオードＤ２のカソードに印加される電位を変化させることができる。そのために、例えば入力信号、出力信号の電位が正電位、負電位の両方をとることができる場合などのオフセット電圧を与えることができ、良好なアイソレーションアンプの動作を実現できる。
【００４６】
なお、図６のアイソレーションアンプのような構成は、図１〜図５のアイソレーションアンプにも用いることができる。つまり、図１〜図５のアイソレーションアンプも、抵抗１を第１電源８の陰極に接続し、抵抗２を第２電源９の陰極に接続することで、入力信号、出力信号の電位にオフセットを与えることができる。
【００４７】
なお、図１〜図６のアイソレーションアンプにおいて、第１増幅器Ｕ１及び第１フォトカプラＰＣ１側の接地電位と、第２増幅器Ｕ２及び第２フォトカプラＰＣ２側の接地電位とは、共通になっていてもよいが、異なる接地電位であっても、各抵抗１〜４、７、各可変抵抗５、６の抵抗値を最適に設定することでアイソレーションアンプの特性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態のアイソレーションアンプの構成図。
【図２】図１のアイソレーションアンプの変形例を表す構成図。
【図３】第２実施形態のアイソレーションアンプの構成図。
【図４】図３のアイソレーションアンプの変形例を表す構成図。
【図５】図４のアイソレーションアンプの変形例を表す構成図。
【図６】図４のアイソレーションアンプの変形例を表す構成図。
【図７】従来のアイソレーションアンプの構成図。
【符号の説明】
【００４９】
ＰＣ１  第１フォトカプラ
ＰＣ２  第２フォトカプラ
Ｄ１  第１発光ダイオード
Ｄ２  第２発光ダイオード
Ｔ１  第１フォトトランジスタ
Ｔ２  第２フォトトランジスタ
Ｕ１  第１増幅器
Ｕ２  第２増幅器
Ｕ３  第３増幅器
１〜４、７、１０、１１  抵抗
５、６  可変抵抗
８  第１電源
９  第２電源
【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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