(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力端子と第２入力端子を備え、前記第１入力端子の信号から前記第２入力端子の信号を引いた第１の差信号；または前記第２入力端子の信号から前記第１入力端子の信号を引いた第２の差信号；を生成して、前記第１の差信号または前記第２の差信号を所定の率で増幅して出力する差動変換増幅器と、
入力信号と基準電圧を与えられ、前記基準電圧を直流成分とする処理と；Ｎ個（Ｎ≧２とする）のフィルター回路から成るフィルター部により所定の周波数の成分を通過させる処理と；を含む所定の処理を前記入力信号に施して中間信号を生成し、該中間信号を前記第１入力端子に与える信号処理回路と、
前記基準電圧を前記第２入力端子に与える伝達回路と、を備えた差動変換回路において、
前記伝達回路は、前記フィルター部において１個からＮ−１個までの任意の数のフィルター回路を省略したものと同一または等価な回路から成ることを特徴とする差動変換回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力信号を処理して差動信号に変換する差動変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
与えられるアナログの入力信号に対して、印加されている直流成分を除去する処理とフィルター処理等の他の所定の処理を施し、処理後の信号とそれを反転した信号を出力する差動変換回路がある。このような差動変換回路の例を図６に示す。
【０００３】
この差動変換回路９は、カップリングコンデンサ１０、増幅器１１ａおよびバッファ１１ｂより成るローパスフィルター１１、ならびに差動変換増幅器２０を備えており、カップリングコンデンサ１０とローパスフィルター１１は信号処理回路３０を構成している。信号処理回路３０は、処理対象である入力信号ＶINと図外の基準電圧源からの基準電圧ＶREFを与えられ、カップリングコンデンサ１０によって入力信号ＶINの直流成分を除き、これに基準電圧ＶREFを加えることにより、入力信号ＶINの交流成分を有し直流成分が基準電圧ＶREFの信号を生成する。また、この信号のうち所定の周波数のものだけを透過させて、中間信号ＶAとして出力する。
【０００４】
差動変換増幅器２０は、信号処理回路３０の出力信号ＶAと基準電圧源からの基準電圧ＶREFを与えられて、信号ＶAから基準電圧ＶREFを引いた差信号と基準電圧ＶREFから信号ＶAを引いた差信号を生成し、これら２つの差信号を所定の率で増幅して、非反転信号ＶOUT1および反転信号ＶOUT2として出力する。非反転信号ＶOUT1および反転信号ＶOUT2は、振動の方向が逆で振幅が同じ差動信号となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、基準電圧には他の回路が発生するノイズや外部から飛来するノイズが乗ることがある。基準電圧のノイズは信号処理回路の出力信号のノイズとなって現れるが、そのノイズの大きさは信号処理回路での処理に応じて増大または減少し、差動変換回路に与えられる信号と基準電圧のノイズは必ずしも同じ大きさにならない。また、信号処理回路で遅延が生じるときは、ノイズが差動変換回路に入力される時期がずれる。このため、差動変換回路で両信号の差を取る処理を行ってもノイズが除去されず、非反転信号と反転信号の双方にノイズが現れることになる。
【０００６】
また、信号処理回路が複雑な場合、その内部で干渉が生じて、信号処理回路の出力信号にノイズが発生することがある。このときも、非反転信号と反転信号にノイズが生じる。
【０００７】
さらに、信号処理回路が動作を開始してから安定するまでにはある程度の時間を要し、その出力信号の直流成分が基準電圧に達するまでには時間がかかる。その間、差動変換増幅器に与えられる信号の直流成分と基準電圧には差が生じることになり、また、その差が変化するから、非反転信号と反転信号は入力信号を正しく表し得ない。このため、電力供給の開始や待機状態の終了から少なくとも信号処理回路の動作が安定するまでは、差動変換回路が出力する差動信号を利用することはできない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ノイズのない差動信号を出力するとともに、動作開始後短時間で利用可能な差動信号を出力する差動変換回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の差動変換回路は、第１入力端子と第２入力端子を備え、前記第１入力端子の信号から前記第２入力端子の信号を引いた第１の差信号；または前記第２入力端子の信号から前記第１入力端子の信号を引いた第２の差信号；を生成して、前記第１の差信号または前記第２の差信号を所定の率で増幅して出力する差動変換増幅器と、入力信号と基準電圧を与えられ、前記基準電圧を直流成分とする処理と；Ｎ個（Ｎ≧２とする）のフィルター回路から成るフィルター部により所定の周波数の成分を通過させる処理と；を含む所定の処理を前記入力信号に施して中間信号を生成し、該中間信号を前記第１入力端子に与える信号処理回路と、前記基準電圧を前記第２入力端子に与える伝達回路と、を備えた差動変換回路において、前記伝達回路は、前記フィルター部において１個からＮ−１個までの任意の数のフィルター回路を省略したものと同一または等価な回路から成る構成とする。
【００１０】
差動変換増幅器に与える基準電圧を経由させるために備えられた回路は、信号処理回路の一部と同じかあるいは等価であり、その対応部位と同様に基準電圧に作用する。したがって、与えられる基準電圧にノイズがあった場合でも、そのノイズは差動変換増幅器に与えられる中間信号と基準電圧の双方に同様に現れることになり、その結果、第１および第２の差信号にノイズが現れることが抑えられる。また、上記回路は、内部で信号処理回路の対応部位と同様に干渉して、対応部位が中間信号にもたらすノイズと同様のノイズを基準電圧にもたらす。したがって、信号処理回路内の干渉に起因するノイズも、第１および第２の差信号に現れ難い。
【００１１】
さらに、上記回路は動作開始後、信号処理回路と同様に時間をかけて安定するから、差動変換増幅器に与えられる基準電圧は中間信号の直流成分と同じように上昇していき、信号処理回路が安定する前でも、中間信号の直流成分と基準電圧に差は生じない。したがって、第１および第２の差信号は差動変換回路の動作開始直後から入力信号を正しく表すことになり、早期に利用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の差動変換回路の実施の形態について図面を参照して説明する。第１の実施形態の差動変換回路１の構成を図１に示す。差動変換回路１は、カップリングコンデンサ１０、増幅器１１ａおよびバッファ１１ｂより成るローパスフィルター１１、ならびに差動変換増幅器２０を備えている。これらは、図６に示した差動変換回路９の各要素と同じ構成であり、同様に機能する。
【００１３】
すなわち、カップリングコンデンサ１０およびローパスフィルター１１より成る信号処理回路３０は、処理対象である入力信号ＶINと図外の基準電圧源からの基準電圧ＶREFを与えられ、入力信号ＶINから印加されている直流成分を除去し、これに新たな直流成分として基準電圧ＶREFを加えた後、所定の周波数の成分だけを透過させて中間信号ＶAを生成する。また、差動変換増幅器２０は、信号ＶAから基準電圧ＶREFを引いた差信号と基準電圧ＶREFから信号ＶAを引いた差信号とを生成し、これらの差信号を所定の率で増幅して、非反転信号ＶOUT1および反転信号ＶOUT2として出力する。
【００１４】
差動変換回路１には、このほか、増幅器１１ａ’およびバッファ１１ｂ’から成る回路１１’が備えられている。回路１１’は基準電圧源からの基準電圧ＶREFを差動変換増幅器２０に伝達するための伝達回路３１を成す。伝達回路３１には入力信号ＶINは与えられない。増幅器１１ａ’およびバッファ１１ｂ’はそれぞれ増幅器１１ａおよびバッファ１１ｂと同一のものであり、したがって、伝達回路３１は基準電圧ＶREFに対して信号処理回路３０と同様に作用する。
【００１５】
伝達回路３１のバッファ１１ｂ’の出力端子は差動変換増幅器２０の基準電圧入力端子に接続されており、差動変換増幅器２０には伝達回路３１の作用を受けた後の基準電圧ＶREF’が与えられる。信号ＶAの反転をはじめとする差動変換増幅器２０の処理は、全てこの基準電圧ＶREF’に基づいて行われる。
【００１６】
基準電圧源から供給される基準電圧ＶREFにノイズが発生したとき、そのノイズは信号処理回路３０と伝達回路３１の双方に入力される。基準電圧ＶREFのノイズは信号処理回路３０が出力する信号ＶAのノイズとして現れるが、それと略同一のノイズが伝達回路３１から出力される基準電圧ＶREF’にも略同一時期に現れる。これらのノイズは差動変換増幅器２０で差信号を生成する際に相殺されて、非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2のいずれにもノイズは現れない。
【００１７】
また、信号処理回路３０の内部で干渉が発生した場合、構成が同じ伝達回路３１にも同様の干渉が発生する。したがって、信号処理回路３０の干渉により生じる信号ＶAのノイズと略同一のノイズが、伝達回路３１から出力される基準電圧ＶREF’にも現れて、両者が差動変換増幅器２０に入力される。よって、差動変換増幅器２０でノイズは相殺され、非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2のいずれにもノイズは現れない。
【００１８】
差動変換回路１に電力の供給を開始した後、信号処理回路３０が安定して動作するようになるまでに多少の時間を要し、この間、信号処理回路３０の出力信号ＶAの直流成分は次第に上昇していく。伝達回路３１は、信号処理回路３０と同様の構成であるから、動作が安定するまでに同じ時間を要し、その間に電圧回路３１が出力する基準電圧ＶREF’も信号ＶAの直流成分と同じように次第に上昇していく。
【００１９】
したがって、差動変換増幅器２０に与えられる信号ＶAの直流成分と基準電圧ＶREF’は、差動変換回路１に電力の供給を開始した直後から同じになる。その結果、非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2は、信号処理回路３０が安定して動作する前から入力信号ＶINを正しく表すものとなり、信号処理回路３０の動作が安定する前であっても利用することができる。
【００２０】
なお、伝達回路３１にカップリングコンデンサ１０を備えないのは、伝達回路３１には処理対象の入力信号ＶINを与えないからである。伝達回路３１を信号処理回路３０と全く同じ構成とし、そのコンデンサを入力信号ＶINを供給する信号線に接続しないようにしても構わない。
【００２１】
第２の実施形態の差動変換回路２の構成を図２に示す。本実施形態の差動変換回路２は、カップリングコンデンサ１０および５段のフィルター回路より成る信号処理回路４０、ならびに差動変換増幅器２０を備えている。信号処理回路４０は、入力信号ＶINと図外の基準電圧源からの基準電圧ＶREFを与えられ、入力信号ＶINより直流成分を除去し、新たな直流成分として基準電圧ＶREFを加える。また、バンドパスフィルターとして機能し、所定の帯域の周波数成分だけを透過させて中間信号ＶAを生成する。
【００２２】
第１段のフィルター回路は増幅器１２ａおよびバッファ１２ｂより成り、第２段のフィルター回路は増幅器１３ａ、バッファ１３ｂおよびコンデンサ１３ｃより成る。これらはバンドパスフィルター部１２を形成している。第３のフィルター回路は増幅器１４ａ、バッファ１４ｂおよびコンデンサ１４ｃより成り、１次ローパスフィルター部１４を形成している。第４段のフィルター回路は増幅器１５ａ、バッファ１５ｂおよびコンデンサ１５ｃより成り、第５段のフィルター回路は増幅器１６ａ、バッファ１６ｂおよびコンデンサ１６ｃより成る。これらは２次ローパスフィルター部１５を形成している。
【００２３】
差動変換回路２には、信号処理回路４０からカップリングコンデンサ１０を除いたものと同一の構成の回路４１が備えられている。回路４１は基準電圧源からの基準電圧ＶREFを差動変換増幅器２０に伝達するためのものであり、入力信号ＶINは与えられない。伝達回路４１の構成要素は、信号処理回路４０の対応する構成要素の符号にプライム（’）を付した符号で表す。伝達回路４１は、基準電圧ＶREFに対して信号処理回路４０と同様に作用して、その作用を受けた後の基準電圧ＶREF’を出力する。この基準電圧ＶREF’は差動変換増幅器２０の基準電圧入力端子に与えられる。
【００２４】
差動変換増幅器２０は、信号ＶAの反転をはじめとする全ての処理を基準電圧ＶREF’に基づいて行う。したがって、基準電圧源から供給される基準電圧ＶREFに変動があった場合や信号処理回路４０内で干渉が生じた場合でも、第１の実施形態の差動変換回路１と同様に、差動変換回路２が出力する非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2にノイズは現れない。また、動作開始直後から非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2を利用することができる。
【００２５】
上記２つの実施形態の差動変換回路１、２では、差動変換増幅器２０に基準電圧を伝達する伝達回路３１、４１の構成要素として、信号処理回路３０、４０の構成要素と同一のものを用いたが、伝達回路の構成要素は、特性が等価であれば、必ずしも信号処理回路の構成要素と同一でなくてもよい。また、伝達回路が信号処理回路の全体と同一または等価である必要はなく、信号処理回路の一部と同一または等価な要素で伝達回路を構成してもよい。
【００２６】
信号処理回路の一部のみを伝達回路として備えた第３、第４、第５の実施形態の差動変換回路３、４、５の構成をそれぞれ図３、４、５に示す。差動変換回路３、４、５の信号処理回路４０は第２の実施形態のものと同じである。
【００２７】
差動変換回路３の伝達回路４２は、信号処理回路４０のバンドパスフィルター部１２すなわち第１段と第２段のフィルター回路と同一の回路１２’より成り、差動変換回路４の伝達回路４３は、信号処理回路４０の２次ローパスフィルター部１５すなわち第４段と第５段のフィルター回路と同一の回路１５’より成る。また、差動変換回路５の伝達回路４４は、信号処理回路４０の２次ローパスフィルター部１５の後段である第５段のフィルター回路と同一の回路１６’より成る。
【００２８】
このように、伝達回路４２、４３、４４を信号処理回路４０の一部と同一または等価な要素で構成すると、差動変換増幅器２０が出力する非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2のノイズを、差動変換回路１、２と同程度まで除去することはできない。しかしながら、従来の差動変換回路に比べて、非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2のノイズを軽減することは可能であり、また、動作開始後の非反転信号ＶOUT1と反転信号ＶOUT2を利用できない期間を短縮することができる。
【００２９】
以上説明したように、信号処理回路の全体または一部と同一または等価な回路を経由して基準電圧を差動変換増幅器に与えることにより、差動変換回路が出力する差動信号にノイズが現れるのを防止または抑制することが可能になる。このような差動変換回路を備えた装置では、電力供給を開始した時や待機状態から動作を再開させた時の装置各部の動作が不安定な期間でも、差動信号が速やかに安定して、早期に差動信号を利用することができる。また、信号処理回路に高度な干渉防止策を施す必要もない。
【００３０】
なお、信号処理回路のどの部位を伝達回路として備えるかは、信号処理回路の規模や特性に応じて定める。信号処理回路が小規模のときは、その全体と同一または等価な伝達回路とするとよい。また、信号処理回路に特に遅延や干渉の生じ易い部位があるときは、少なくともその部位を含む伝達回路とすることか好ましい。本発明の差動変換回路は、磁気記録装置をはじめ、アナログ信号を処理するあらゆる装置に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の差動変換回路は、基準電圧にノイズが発生した場合でも、また、信号処理回路の干渉によりノイズが発生した場合でも、出力する差動信号にそれらのノイズが現れるのを抑えることができる。さらに、動作開始後短時間で利用可能な差動信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図２】  第２の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図３】  第３の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図４】  第４の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図５】  第５の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図６】  従来の差動変換回路の構成を示す図。
【符号の説明】
１、２、３、４、５    差動変換回路
１０                    カップリングコンデンサ
２０                    差動変換増幅器
３０                    信号処理回路
３１                    伝達回路
４０                    信号処理回路
４１、４２、４３、４４  伝達回路
１１                    ローパスフィルター
１１ａ、１１ａ’        増幅器
１１ｂ  １１ｂ’        バッファ
１２                    バンドパスフィルター部
１４、１５              ローパスフィルター部
１２ａ、１２ａ’        増幅器
１２ｂ、１２ｂ’        バッファ
１３ａ、１３ａ’        増幅器
１３ｂ、１３ｂ’        バッファ
１３ｃ、１３ｃ’        コンデンサ
１４ａ、１４ａ’        増幅器
１４ｂ、１４ｂ’        バッファ
１４ｃ、１４ｃ’        コンデンサ
１５ａ、１５ａ’        増幅器
１５ｂ、１５ｂ’        バッファ
１５ｃ、１５ｃ’        コンデンサ
１６ａ、１６ａ’        増幅器
１６ｂ、１６ｂ’        バッファ
１６ｃ、１６ｃ’        コンデンサ
【図１】
0003813016.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003813016.tif 000006
【図６】
0003813016.tif 000007