(57)【要約】【課題】精度が高く、かつ、シンプルな構成の絶縁増幅器【解決手段】信号源１と、その非反転入力端子に信号源１の電圧を入力しその反転入力端子を第１の抵抗を介してアースに落とした演算増幅器と、第１の直流電源と、その発光素子が演算増幅器の出力端子に接続されその受光素子が第１の直流電源と前記演算増幅器の反転入力端子の間に接続された第１のフォトカプラと、第２の直流電源と、その発光素子が第１のフォトカプラの発光素子に極性を揃えて直列に挿入されその受光素子が第２の直流電源に接続された第２のフォトカプラと、第２のフォトカプラの受光素子に直列に挿入された第２の抵抗からなり、前記第２の抵抗に生じる電圧を出力信号として取り出す。【選択図】図１
2012010303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端子がアースに接続された信号源と、その非反転入力端子が前記信号源のアースと反対側の端子に接続されその反転入力端子が第１の抵抗を介して前記アースに接続された演算増幅器と、一方の端子が前記アースに接続された第１の直流電源と、その発光素子が前記演算増幅器の出力電流が流れる回路に直列に挿入されその受光素子が前記第１の直流電源のアースと反対側の端子と前記演算増幅器の反転入力端子の間に接続された第１のフォトカプラと、第２の直流電源と、その発光素子が前記第１のフォトカプラの発光素子に極性を揃えて直列に挿入されその受光素子が前記第２の直流電源に直列に接続された第２のフォトカプラと、前記第２のフォトカプラの受光素子に直列に挿入された第２の抵抗とからなり、前記第２の抵抗に生じる電圧を出力信号として取り出すことを特徴とする絶縁増幅器。
【請求項２】
一方の端子がアースに接続された信号源と、その反転入力端子が前記信号源のアースと反対側の端子に第１の抵抗を介して接続されその非反転入力端子が前記アースに接続された演算増幅器と、一方の端子が前記アースに接続された第１の直流電源と、その発光素子が前記演算増幅器の出力電流が流れる回路に直列に挿入されその受光素子が前記第１の直流電源のアースと反対側の端子と前記演算増幅器の反転入力端子の間に接続された第１のフォトカプラと、第２の直流電源と、その発光素子が前記第１のフォトカプラの発光素子に極性を揃えて直列に挿入されその受光素子が前記第２の直流電源に直列に接続された第２のフォトカプラと、前記第２のフォトカプラの受光素子に直列に挿入された第２の抵抗とからなり、前記第２の抵抗に生じる電圧を出力信号として取り出すことを特徴とする絶縁増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は入力信号を基準電位が異なる回路に伝送するために用いられる絶縁増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の絶縁増幅器として図７に示した回路が知られている。図７において、入力信号によって抵抗Ｒ１を通りフォトカプラＦＣ１の発光素子に電流を流れると、その電流にフォトカプラの特性の１つであるＣＴＲ（発光素子の電流と受光素子の電流の比）をかけた値の電流がＦＣ１の受光素子に流れ、抵抗Ｒ２に生じる電圧が演算増幅器ＯＰの非反転入力端子（＋）に加わる。ＯＰの出力に生じる電圧によって抵抗Ｒ３を通りフォトカプラＦＣ２の発光素子に電流が流れると、受光素子にＣＴＲをかけた値の電流が流れ、抵抗Ｒ４に生じる電圧がＯＰの反転入力端子（−）に加わる。Ｒ２に生じる電圧とＲ４に生じる電圧が等しくなるので、もし、Ｒ２とＲ４を互いに等しい抵抗値にし、Ｒ１とＲ３を等しい抵抗値にし、更にＦＣ１とＦＣ２のＣＴＲが互いに等しいものを選べば入力電圧と出力電圧は等しくなる。入力と出力ではフォトカプラによって絶縁されているので絶縁増幅器として働く。【０００３】  図７の回路において、入力信号の電圧がフォトカプラＦＣ１の発光素子の順方向電圧より低い場合は入力信号がゼロと等しくなるという短所がある。この短所を改善する技術が特開平５−２１８７５４によって提供されている。【０００４】  図８は特開平５−２１８７５４によって提供されている特許の実施例を示す回路図である。図において、演算増幅器ＯＰ１の（＋）端子が入力信号のアースに接続されているので（−）端子もゼロになるように動作し、従って、入力電流は入力電圧を抵抗Ｒ１で割った値になり、これと同じ値の電流がフォトカプラＦＣ１の発光素子に流れる。すなわち、入力信号の電圧が発光素子の順方向電圧より低いときでも発光素子に電流が流れる。【０００５】  図８において、フォトカプラＦＣ１とフォトカプラＦＣ２の受光素子どうしが直列に接続されているので、２つのフォトカプラのＣＴＲを同じ特性のもので揃えておけば、抵抗Ｒ１とＲ２を同じ値にすることにより、入力信号と同じ値を出力に得ることができる。【０００６】  しかし、図８において、２つのフォトカプラの受光素子を直列に接続する構成を選んだために、演算増幅器の員数が図７が１つだったのに対して３つに増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】  特開平０５−２１８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  図８の回路において、入力電圧が低い値でも伝送することができ、伝送の精度が図７に比べて改善されているが、そのために演算増幅器を３つ使用している。【０００９】  そこで、本発明は、１つの演算増幅器により、低い入力電圧まで正確に伝送する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上の目的を達成するために請求項１記載の発明は、一方の端子がアースに接続された信号源と、その非反転入力端子が信号源のアースと反対側の端子に接続されその反転入力端子が第１の抵抗を介してアースに接続された演算増幅器と、一方の端子がアースに接続された第１の直流電源と、その発光素子が演算増幅器の出力電流が流れる回路に直列に挿入されその受光素子が第１の直流電源のアースと反対側の端子と演算増幅器の反転入力端子の間に接続された第１のフォトカプラと、第２の直流電源と、その発光素子が第１のフォトカプラの発光素子に極性を揃えて直列に挿入されその受光素子が第２の直流電源に直列に接続された第２のフォトカプラと、第２のフォトカプラの受光素子に直列に挿入された第２の抵抗から構成されている。【００１１】  請求項２記載の発明は、一方の端子がアースに接続された信号源と、その反転入力端子が信号源のアースと反対側の端子に第１の抵抗を介して接続されその非反転入力端子がアースに接続された演算増幅器と、一方の端子がアースに接続された第１の直流電源と、その発光素子が演算増幅器の出力電流が流れる回路に直列に挿入されその受光素子が第１の直流電源のアースと反対側の端子と演算増幅器の反転入力端子の間に接続された第１のフォトカプラと、第２の直流電源と、その発光素子が第１のフォトカプラの発光素子に極性を揃えて直列に挿入されその受光素子が第２の直流電源に直列に接続された第２のフォトカプラと、第２のフォトカプラの受光素子に直列に挿入された第２の抵抗から構成されている。
【発明の効果】
【００１２】  入力信号が低くなると誤差が生じるという問題を解決するために従来は３つの演算増幅器を必要としていたが、本発明により１つの演算増幅器で解決できたので回路がシンプルになり、より安価に作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】請求項１記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図２】請求項１記載の別の実施例を示す回路図である。
【図３】請求項１記載の別の実施例を示す回路図である。
【図４】請求項２記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図５】請求項２記載の別の実施例を示す回路図である。
【図６】請求項２記載の別の実施例を示す回路図である。
【図７】従来方式の１例を示す回路図である。
【図８】従来方式の別の１例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  発明を実施するための最良の形態を実施例を図に示して説明する。
【実施例１】
【００１５】  図１は請求項１記載の発明の実施例を示す回路図である。図において、１は信号源であり、その電圧は演算増幅器３の非反転入力端子に加わる。その電圧が正のとき、演算増幅器３の出力端子の電圧も正になり、第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の各々の発光素子に電流が流れる。第１のフォトカプラ５の受光素子には、第１の直流電源が接続されているので発光素子に流れた電流に第１のフォトカプラ５のＣＴＲをかけた値の電流が流れる。その電流は第１の抵抗２を流れ、第１の抵抗２両端の電圧は入力信号源１の電圧に等しくなる。【００１６】  第２のフォトカプラ７の発光素子には第１のフォトカプラ５の発光素子に流れる電流と同じ値の電流が流れる。第２のフォトカプラ７の受光素子は第２の直流電源に接続されているので、発光素子に流れる電流にＣＴＲをかけた値の電流が流れ、第２の抵抗に電圧が発生する。【００１７】  第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の各々のＣＴＲを同じ値に選び、かつ、第１の抵抗２と第２の抵抗８の値を等しくしておくことにより、出力電圧を信号源の電圧と一致させることができる。【００１８】  図１において、第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の発光素子の直列回路は演算増幅器３の出力端子とアース間に接続されているが、アースの代わりになる箇所、例えば演算増幅器３の負電源でも良い。【００１９】  また、図１の回路は演算増幅器３に正負の電源を供給する２電源方式になっているが負電源を省略して単電源方式にすることもできる。また、第１の直流電源４を演算増幅器３の電源で兼ねさせることもできる。【００２０】  図２は請求項１記載の別の実施例を示す回路図である。信号源１の電圧が負から０のときに正しく伝送する。【００２１】  信号源１の電圧が正のときは演算増幅器３の出力電圧も正となり、第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の発光素子には電流が流れず、第２の抵抗８に電圧は発生しない。【００２２】  信号源１の電圧が負になると演算増幅器３の出力電圧も負になり、第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の発光素子に電流が流れる。その結果第１のフォトカプラ５の受光素子に電流が流れ、第１の抵抗２には負の電圧が発生し、その値は信号源１の電圧に一致する。第２のフォトカプラ７の受光素子にも同じ電流が流れ、第２の抵抗８には電圧が発生する。【００２３】  図３は請求項１記載の別の実施例を示す回路図である。図１に図２の回路を加えたもので、負から０を経て正まで変化する信号源１の電圧を正しく伝送することができる。【００２４】  信号源１の電圧が交流のように正負の変化をする場合は、出力電圧も同様に変化する。【００２５】  図４は請求項２記載の発明の実施例を示す回路図である。信号源１の電圧は第１の抵抗２を介して演算増幅器３の反転入力端子に加えられる。信号源１の電圧が負であれば演算増幅器３の出力端子に正の電圧が出力され第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の発光素子に電流が流れる。第１のフォトカプラ５の受光素子にも第２の直流電源６から電流が供給され反転入力端子の電圧はゼロになる。すなわち、信号源１によって第１の抵抗２に生じる電流に等しい電流が第１のフォトカプラ５の��光素子から供給される。第２のフォトカプラ７の受光素子にも、電流が流れ第２の抵抗８に電圧を生じる。【００２６】  図５は請求項２記載の発明の別の実施例を示す回路図である。図において、信号源１の電圧が正になると演算増幅器３の出力電圧は負になり、第１のフォトカプラ５と第２のフォトカプラ７の発光素子に電流が流れる。第１のフォトカプラ５の受光素子にも電流が流れ、演算増幅器３の反転入力端子の電圧がゼロになる。以下の説明は上に述べた内容と同じであるため省略する。【００２７】  図６は請求項２記載の発明の別の実施例を示す回路図である。信号源１の電圧が負から０を経て正まで正しく伝送することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】  回路がシンプルで安価であるため用途は広い。例えば電源装置において交流入力電圧及び電流を絶縁して読み出すときや、逆に交流電圧を発生させるインバータにおいて交流出力電圧電流を絶縁して読み出すときに利用できる。
【符号の説明】
【００２９】１  信号源
２  第１の抵抗
３  演算増幅器
４  第１の直流電源
５  第１のフォトカプラ
６  第２の直流電源
７  第２のフォトカプラ
８  第２の抵抗
１４、２４  直流電源
１５、２５  フォトカプラ
１６、２６  直流電源
１７、２７  フォトカプラ
【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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【図８】
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