CN104061971A - 电磁流量计的信号放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁流量计的信号放大电路，其能够避免由耦合电容引起的差动放大电路中的CMRR的恶化和输入异常恢复延迟。通过电阻元件（R1、R2）将被输入至连接器（CN1）的流量信号输入端子（T1、T2）间的流量信号输入至仪表放大器U3的输入端子的一个以及另一个并进行差动放大，通过耦合电容（C1）将其放大输出信号（V3）输出至采样保持电路（13）。又，通过缓冲放大器（U1、U2）来缓冲被输入至连接器（CN1）的流量信号输入端子（T1、T2）的流量信号，将其输出信号（V1、V2）输出至异常检测电路（14）。此时，用保护环图案（GR1、GR2）来防护连接流量信号输入端子（T1、T2）和缓冲放大器（U1、U2）的非反相输入端子的配线图案（L1、L2）。

Description

电磁流量计的信号放大电路

技术领域

本发明涉及一种电磁流量计，尤其涉及对从检测器得到的电动势进行放大的信号放大电路技术。

背景技术

一般来说，在对具有导电性的流体的流量进行测定的电磁流量计中，向励磁线圈提供极性交替变换的励磁电流，对在一对检测电极间产生的电动势进行检测，利用信号放大电路差动放大，对得到的流量信号进行采样并进行信号处理，由此对在配管内流动的流体的流量进行测定，其中该励磁线圈被配置为磁场产生方向与在配管内流动的流体的流动方向垂直，所述一对检测电极与由励磁线圈产生的磁场正交地配置在配管内（例如，参照专利文献1等）。

此时，流过尽可能大的励磁电流就能得到大的流量信号，可以提高测定精度。但是，励磁电流的上升由于励磁线圈的电感而延迟，因此为了在流量信号的稳定区域进行采样，必须与电流的增大相应地降低励磁频率。另一方面，降低励磁频率的话，流体噪声（1／f特性噪声）就会增大、S／N比就会恶化。因此，一般的电磁流量计中使用商用电源频率的1／8～1／4左右的励磁频率。

又，在信号放大电路中，需要尽可能地提高信号放大电路的输入阻抗，使得即使测定对象是低导电率的流体，也不会发生流量信号的衰减。又，需要尽可能地减小从信号放大电路流出到检测电极侧的直流电流、以及从检测电极流出到信号放大电路的直流电流，以避免在配管的检测电极和流体界面之间发生电化学反应，导致绝缘物附着在检测电极上，引起检测电极的接触电阻增大。

图6是现有的信号放大电路。在此，在转换器50内的信号放大电路52中，通过初级缓冲放大器U11、U12提高输入阻抗。又，U11、U12尽量采用输入偏置电流小的FET输入型的运算放大器，以抑制上述那样的由“检测器的检测电极与流体界面之间的电化学反应”导致的绝缘物的附着。

又，FET输入的运算放大器的输入阻抗非常高，输入偏置电流也非常小，但与之相应地容易受到周边电路所产生的噪声等的影响。又，若基板的绝缘特性由于周边湿度的影响或异物的附着而劣化，则输入阻抗就会降低。

因此，用基于U11、U12的输出端子的配线图案（与输入信号同电位且低阻抗）的保护环GR11、GR12包围从信号电缆连接用的连接器CN11到U11、U12的非反相输入端子的配线图案L11、L12，以避免受到周边电路的影响以及基板的绝缘特性劣化的影响。

图7是示出现有的电磁流量计的结构的框图。在检测器60以分离的形态设置在远离转换器50的所在地的情况下，如图7所示，通过双重屏蔽线61将检测器60和转换器50连接。此时，对内侧的屏蔽线SA、SB施加与上述的图6的保护环相同的电压，由此能够防止线间电容引起的流量信号的衰减。

又，图6的U11、U12的输出也连接于图7的异常检测电路54，检测出配管Pex内的流体排空，检测器60的检测电极TA、TB变为非接液状态的情况，或者检测器60的信号线断线了的情况等U11、U12的输出电平偏离正常范围的情况，将输入信号的异常通知给控制电路56。与之相应地，控制电路56进行异常处理，即开启从数字输出电路58进行警报输出，且将模拟输出电路57的输出电平设为异常检测时的电平。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开平08-021756号公报

发明内容

发明要解决的课题

采用这样的现有技术的话，即使是高精度的类型，缓冲放大器U11、U12的输入失调电压对于每1℃也有数μV左右的温度特性（失调电压温度漂移），其DC成分从U11、U12被输出。该温度特性因个体不同而有差别，如果就这样输入至后段的差动放大电路的话，则U11、U12的温度特性的差未被消除而被放大，流量计测值就会由于温度而产生漂移。通常，流量信号电平一般是每1m／s流速为200μVp-p左右，因此可以无视。

因此，在现有技术中，将耦合电容C11、C12放置在差动放大电路的输入侧，隔断U11、U12输出的DC成分。但是，存在有耦合电容C11、C12导致的、差动放大器中的共模电压去除能力（以下，称为CMRR：共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio））的恶化，或输入异常恢复延迟的问题点。

［CMRR的恶化］

首先，对差动放大电路中的CMRR的恶化进行说明。

差动放大电路的目的在于，去除与流量信号重叠的共模噪声成分，且将流量信号放大。但是，在图6中，即使U13使用了单体的CMRR高的运算放大器，作为差动放大电路的CMRR也会被连接在差动放大电路的反相输入和U13的反相输入端子之间的电阻元件R11与连接在差动放大电路的非反相输入和U13的非反相输入端子之间的电阻元件R12的匹配、连接在U13的反相输入端子和输出端子之间的电阻元件R13与连接在U13的非反相输入端子和接地电位之间的电阻元件R14的匹配、以及耦合电容C11与C12的匹配很大程度地影响。

又，在图6的电路结构中，分别以C11和R11、R13的合成电阻、以及C12和R12、R14的合成电阻形成高通滤波器。由此，如果不使它们的时间常数相对于励磁频率（=信号频率）充分变大，以避免信号频率成分损失，则信号波形的振幅就会衰减。因此，C11、C12需要数十μF以上的大容量。

图8是示出现有的差动放大电路的输入输出的信号波形图。

例如，在图6的电路中，当励磁频率=12.5Hz、R11=R12=10kΩ、R13=R14=100kΩ（差动放大增益：10倍）时，如果C11=C12=100uF，则如图8的（b）所示，能够波形基本不圆钝地放大流量信号。

另一方面，如果C11=C12=10uF，则如图8的（a）所示、U13的输出电压波形V11就会圆钝。如果这样的变圆钝了的波形进行采样的话，C11、C12的温度特性的稍许不同就会大大影响流量计测值。

因此，耦合电容C11、C12采用的是温度特性较好的钽电解电容。此时，也考虑了电容精度良好的积层陶瓷电容（温度补偿型），但由于只能制造到0.1uF左右，所以不能使用。

但是，钽电解电容的容量精度顶多为±10％左右，无法避免C11、C12的失配。尤其是，在低频侧C11、C12的阻抗变大，失配·阻抗程度也变大，差动放大电路的CMRR会恶化。因此，如果存在低频域的共模噪声成分的话，则无法充分地将其去除，流量计测值变得不稳定。又，如果通过S/W对该不稳定进行平均化处理的话，能够提高稳定性，但响应性会与之相应地恶化。

另外，如果增大R11、R13的合成电阻、以及R12、R14的合成电阻，则C11、C12的阻抗就会相对地变小，因此可以改善由C11、C12的失配导致的CMRR的恶化，但增大这些值的话，电阻引起的热噪声就会增加，输出信号的S／N比会恶化。因此，需要将这些合成电阻设定为数kΩ左右以下。

又，即使在信号电平充分大，热噪声导致的S／N比的恶化不成为问题的情况下，在增大合成电阻时也需要维持R11与R12的匹配以及R13与R14的匹配，由于高阻值且高精度的电阻未被制造，所以必须将多个低阻值且高精度的电阻串联使其高阻值且高精度，从而导致成本增加。

［输入异常恢复延迟］

接下来，对输入异常恢复延迟进行说明。

在配管内的流体排空且检测器的检测电极为非接液状态的情况下、检测器的信号线断线了的情况下、超过允许输入电压范围的噪声与输入信号重叠的情况下等，由于不能进行流量测定，所以进行所述的输入信号异常处理，但其后输入信号正常恢复的话，必须尽早重新开始流量测定。

此时，在图6的电路中，采用U13的差动放大电路的增益大时，由于由耦合电容C11、C12充电的电压的影响、U13的自输出饱和状态的恢复比较费时间，因此不太能增大U13的增益。因此，在后段放入采用U14的放大电路并分割为多段，以放大至能够进行后端的采样＆保持以及A/D转换的电平。

例如，在配管内排空，然后再恢复至满水状态的情况下，如图7所示，如果设置为检测器的检测电极完全水平，则检测电极TA与检测电极TB同时接液，但在被倾斜设置的情况下，检测电极TB先接液，然后检测电极TA接液等接液的时机发生偏差。

图9是示出图6的信号放大电路的动作的信号波形图，（a）示出增益50倍时的情形，（b）示出增益10倍时的情形。另外，电源电压是±5V、U11～U13为轨对轨输入输出类型。

图9的（a）、（b）中共同的是，在时刻T0之前的期间中，检测电极TA为非接液状态（高阻抗），由于U11的输入偏置电流，A端子降低至负侧电源电压电平，因此U11的输出为负侧的饱和状态（-5V），C11的两端电压VC11被充电至-5V。

又，在时刻T0时，检测电极TA从非接液的状态恢复至接液状态时，正常的信号从检测电极TA输入至U11、U11的输出电压从-5V正常恢复至±100μV（信号振幅的一半）。此时，由于C11的充电电压VC11，差动放大电路的输入电压V10约为-5V，输出电压V11为负侧的饱和状态（-5V）。

然后，充到C11的电压通过R11、R13的串联电阻而被放电，但在图9的（a）的增益50倍的情况下，与R13的电阻值大的程度相应地，C11的放电费时间，而且增益也高，因此输出从饱和状态恢复至能够进行正常的测定的状态要花大约40秒。

另一方面，在图9的（b）的增益10倍的情况下，由于R13的电阻值小所以C11的放电快，增益也低，因此输出从饱和状态恢复至能够进行正常的测定的状态约为10秒。

因此，增大U13的差动放大增益的话，到能够正常测定为止所需的时间变长，因此需要将放大电路分割为多段，需要分别在各个放大器的输出上加入例如图6的耦合电容C13、C14，以去除失调电压造成的DC成分。

如上所述，在信号放大电路中，即使输入信号从异常值恢复正常，但由于这些C11、C12，输出信号的恢复正常也会延迟，流量测定的重新开始也将延迟。

本发明正是为了解决这样的课题而做出的，其目的在于提供一种电磁流量计的信号放大电路技术，能够避免由耦合电容引起的、差动放大电路中的CMRR的恶化以及输入异常恢复延迟。

用于解决问题的手段

为了达到这样的目的，本发明所涉及的信号放大电路，其是电磁流量计所采用的信号放大电路，该电磁流量计通过该信号放大电路对由配置在配管内的一对检测电极检测到并从第一流量信号输入端子以及第二流量信号输入端子输入的流量信号进行差动放大，之后通过采样保持电路进行采样，由此对流经该配管的流体的流量进行测定，且基于由该信号放大电路得到的输出信号，通过异常检测电路对该流量信号的异常进行检测，所述信号放大电路的特征在于，包括：类型为FET输入且单片型的仪表放大器，其一个输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，另一个输入端子与所述第二流量信号输入端子连接，从输出端子将对所述流量信号进行差动放大而得到的放大输出信号输出至所述采样保持电路；第一缓冲放大器，其非反相输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，从该输出端子将所得到的第一输出信号输出至所述异常检测电路；第二缓冲放大器，其非反相输入端子与所述第二流量信号输入端子连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，从该输出端子将所得到的第二输出信号输出至所述异常检测电路；第一保护环图案，其与所述第一缓冲放大器的输出端子连接，并以包围基板上的第一配线图案的周围的方式形成在该基板上，所述第一配线图案连接所述第一流量信号输入端子和该第一缓冲放大器的非反相输入端子；以及第二保护环图案，其与所述第二缓冲放大器的输出端子连接，并以包围基板上的第二配线图案的周围的方式形成在该基板上，所述第二配线图案连接所述第二流量信号输入端子和该第二缓冲放大器的非反相输入端子。

又，本发明所涉及的上述信号放大电路的一结构例为，所述仪表放大器的一个输入端子通过第一电阻元件与所述第一流量信号输入端子连接，且另一个输入端子通过第二电阻元件与所述第二流量信号输入端子连接，所述第一保护环图案形成为，钻过安装在基板上的所述第一电阻元件之下并包围所述第一配线图案的周围，所述第二保护环图案形成为，钻过安装在基板上的所述第二电阻元件之下并包围所述第二配线图案的周围。

又，本发明所涉及的其他信号放大电路，其是电磁流量计所采用的信号放大电路，该电磁流量计通过该信号放大电路对由配置在配管内的一对检测电极检测到并从第一流量信号输入端子以及第二流量信号输入端子输入的流量信号进行差动放大，之后通过采样保持电路进行采样，由此对流经该配管的流体的流量进行测定，且基于由该信号放大电路得到的输出信号，通过异常检测电路对该流量信号的异常进行检测，所述信号放大电路的特征在于，包括：类型为FET输入且单片型的仪表放大器，其一个输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，另一个输入端子与所述第二流量信号输入端子连接，从输出端子将对所述流量信号进行差动放大而得到的放大输出信号输出至所述采样保持电路和所述异常检测电路；缓冲放大器，其非反相输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，从该输出端子将所得到的输出信号输出至所述异常检测电路；以及保护环图案，其与所述缓冲放大器的输出端子连接，并以包围基板上的第一配线图案和基板上的第二配线图案的周围的方式形成在该基板上，所述第一配线图案连接所述第一流量信号输入端子、该缓冲放大器的非反相输入端子、以及所述仪表放大器的所述一个输入端子，所述第二配线图案连接所述第二流量信号输入端子以及所述仪表放大器的所述另一个输入端子。

又，本发明所涉及的上述其他信号放大电路的一结构例为，所述仪表放大器的所述一个输入端子与所述第一流量信号输入端子直接连接，且所述另一个输入端子与所述第二流量信号输入端子直接连接，

所述保护环图案形成为，钻过安装在基板上的仪表放大器之下并包围所述第一配线图案以及所述第二配线图案的周围。

发明效果

根据本发明，不将来自缓冲放大器的输出信号用于流量测定，可以通过仪表放大器将流量信号差动放大并输出至后段的采样保持电路。因此，采用将缓冲放大器和仪表放大器的作用分离的上述电路结构，可以避免缓冲放大器的失调电压漂移对流量测定的影响，可以省略用于抑制该失调电压漂移的耦合电容。

因此，不需要像以往那样在差动放大电路的输入段设置耦合电容，可以避免由这些耦合电容的失配引起的CMRR的恶化，能够实现极其良好的CMRR。又，由于不需要在差动放大电路的输入段设置耦合电容，所以在输入信号从异常值恢复正常时，仪表放大器的放大输出信号的恢复正常也不会由于这些耦合电容而延迟，可以对应于输入信号的恢复正常使仪表放大器的放大输出信号也立刻从饱和状态恢复。由此，在输入信号恢复正常后，能够在极其早期重新开始流量测定，可以改善电磁流量计1的响应性能。

附图说明

图1是示出第一实施形态所涉及的电磁流量计的结构的框图。

图2是示出第一实施形态所涉及的信号放大电路的电路图。

图3是利用了电阻元件的保护环图案的形成例。

图4是示出第二实施形态所涉及的信号放大电路的电路图。

图5是利用了仪表放大器的保护环图案的形成例。

图6是现有的信号放大电路。

图7是示出现有的电磁流量计的结构的框图。

图8是示出现有的差动放大电路的输入输出的信号波形图。

图9是示出图6的信号放大电路的动作的信号波形图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施形态进行说明。

［第一实施形态］

首先，参照图1以及图2，对本发明的第一实施形态所涉及的电磁流量计1的信号放大电路12进行说明。图1是示出第一实施形态所涉及的电磁流量计的结构的框图。图2是示出第一实施形态所涉及的信号放大电路的电路图。

该电磁流量计1包括转换器10和检测器20，具有对具有导电性的流体的流量进行测定的功能。

检测器20中设有成为流量测定的对象的流体流经的配管Pex和用于对于Pex内的流体励磁的励磁线圈Lex。

在转换器10中，设有励磁电路11、信号放大电路12、异常检测电路14、采样保持电路13、A／D转换电路15、控制电路（CPU）16、模拟输出电路17、数字输出电路18、以及电源电路19作为主要的电路部。这些电路部由安装在基板上的电子部件和形成在基板上的配线图案构成。

在测定时，首先，从励磁电路11向励磁线圈Lex供给极性交替变换的励磁电流，该励磁线圈Lex被配置为磁场产生方向与在检测器20的配管Pex内流动的流体的流动方向垂直。由此，在与产生自励磁线圈Lex的磁场正交地配置在配管Pex内的一对检测电极TA、TB之间产生电动势，该电动势通过双重屏蔽线21被输入至转换器10的信号电缆连接用的连接器CN1。

在连接检测器20和转换器10的双重屏蔽线21内，收纳有一对屏蔽线SA、SB，通过这些SA、SB内的信号线A、B，流量信号被输入至CN1的T1流量信号输入端子（第一流量信号输入端子）、以及流量信号输入端子（第二流量信号输入端子）T2。又，双重屏蔽线21的屏蔽罩C与配置在配管Pex内的接地电极TC连接，且通过CN1与信号放大电路12的接地电位连接。

信号放大电路12将从CN1的T1、T2输入的流量信号差动放大并输出。

此后，采样保持电路13对来自信号放大电路12的放大输出信号进行采样，A／D转换电路15对其采样结果进行A／D转换。

控制电路16通过对由A／D转换电路15得到的A／D转换值进行运算处理，计算流经该配管的流体的流量计测值，将其作为测量结果从模拟输出电路17或者数字输出电路18通知给上位装置。

电源电路19基于从上位装置或外部电源供给的电源生成各种动作电源并予以供给。

如图2所示，在信号放大电路12中设有缓冲放大器U1、U2以及仪表放大器U3作为主要的电路部。

缓冲放大器（第一缓冲放大器）U1由FET输入型的运算放大器构成，非反相输入端子与T1连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，具有将得到的输出信号（第一输出信号）V1从该输出端子输出至异常检测电路14的功能。

缓冲放大器（第二缓冲放大器）U2由FET输入型的运算放大器构成，非反相输入端子与T2连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，具有将得到的输出信号（第二输出信号）V2从该输出端子输出至异常检测电路14的功能。

仪表放大器U3由作为工业用途·测定用途广泛使用的仪表放大器等差动放大器构成，反相输入端子（-）通过电阻元件（第一电阻元件）R1与T1连接，非反相输入端子（+）通过电阻元件（第二电阻元件）R2与T2连接，具有对从反相输入端子以及非反相输入端子输入的流量信号进行差动放大，将基准端子（ReF）的电位作为基准电位，以单端方式从输出端子（OUT）输出所得到的放大输出信号V3的功能。

又，与U1、U2相同地，U3的反相输入端子以及非反相输入端子为FET输入的类型，输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小。因此，即使U3的输入端子（通过R1、R2）与T1、T2连接，也不会发生上述那样的低导电率流体测定时的流量信号的衰减，而且还抑制了电化学反应所导致的绝缘物向检测电极的附着。

又，U3是单片型仪表放大器，通过制造工序取得内部运算放大器以及内部电阻的匹配，与通过多个运算放大器和外接电阻构成仪表放大器的情况相比，能够容易地得到高得多的CMRR特性。

U3的输出端子连接于耦合电容C1的一端，C1的另一端通过电阻元件R4与接地电位连接，且与采样保持电路13连接。另外，连接于U3的RG端子间的电阻元件R3是用来设定U3的放大率（增益）的电阻元件。

保护环图案（第一保护环图案）GR1与U1的输出端子连接，相对于连接T1和U1的非反相输入端子的基板上的配线图案（第一配线图案）L1，形成在基板上以包围该配线图案L1的周围。

保护环图案（第二保护环图案）GR2与U2的输出端子连接，相对于连接T2和U2的非反相输入端子的基板上的配线图案（第二配线图案）L2，形成在基板上以包围该配线图案L2的周围。

保护环图案是被形成为包围高阻抗的配线图案的周围的、与该配线图案电位相同且具有低阻抗的配线图案。通过该保护环图案，可以抑制来自形成在高阻抗的配线图案附近的其他配线图案的漏电流或噪声的影响，还可以抑制基板的绝缘特性劣化的影响。

在图2中，L1、L2都是高阻抗的配线图案。因此，通过在L1、L2的周围形成GR1、GR2，将GR1、GR2连接于与L1、L2同电位且具有低阻抗的U1、U2的输出端子，从而对L1、L2进行防护，以抑制来自其他的配线图案的影响以及基板的绝缘特性劣化的影响。

图3是利用了电阻元件的保护环图案的形成例，（a）是俯视图，（b）是主视图。在用GR1、GR2对L1、L2进行防护时，需要使GR1、GR2横穿从L1、L2向U3连接的配线图案。在该配线图案中，如图2所示，在U3的输入端子上并联连接有R1、R2。因此，只要钻过安装在基板PC上的R1、R2之下，将R1、R2形成在R的下方的基板PC上即可。

由此，在U3采用表面安装类型的情况下，虽然引脚间隔狭窄难以在U3的引脚之间通过GR1、GR2，但采用通过R1、R2之下的办法，可以在L1、L2的周围容易地形成GR1、GR2。

此时，通过紧靠U3的输入端子配置R1、R2，对于与L1、L2同样高阻抗的U3的输入端子，也能够将来自其他的配线图案的影响以及基板的绝缘特性劣化的影响抑制为最小限度。

又，R1、R2是输入保护用的电阻元件，通过与U3内部的输入保护用二极管组合，可以防止由过大的输入电压导致的U3的故障。此时，R1与R2的电阻值的匹配对U3的CMRR几乎没有影响。但是，如果过于增大R1和R2的电阻值的话，U3的输出电压的S/N比会由于R1、R2所产生的热噪声而恶化，因此R1、R2被预先设为数kΩ左右以下较为理想。

另外，在无需担心对U3施加过大输入电压的情况，不采用R1、R2，在将T1、T2直接连接于U3的反相输入端子和非反相输入端子的情况下，采用0Ω的跳线电阻来替代R1、R2即可。又，可以兼用作高频噪声的对策，采用扼流圈来替代R1、R2。

又，双重屏蔽线21内的SA、SB的屏蔽罩分别通过CN1与GR1、GR2连接。由此，不仅对基板上的L1、L2进行防护，还可以用发挥与保护环图案同样的功能的各自的屏蔽罩来防护SA、SB内的信号线A、B，可以抑制线间电容引起的流量信号的衰减、外部噪声的影响。

［第一实施形态的动作］

接下来，参照图2，对本实施形态所涉及的信号放大电路12的动作进行说明。

被输入至CN1的T1、T2之间的流量信号通过R1、R2被输入至U3的非反相输入端子以及反相输入端子并被差动放大，通过C1向采样保持电路13输出。

又，被输入至CN1的T1、T2之间的流量信号由U1以及U2缓冲，其输出信号V1、V2被输出至异常检测电路14。

由此，不将来自U1、U2的V1、V2用于流量测定，且能够通过U3对流量信号进行差动放大并将其向后段的采样保持电路13输出。

因此，采用将U1、U2和U3的作用分离的上述电路结构，可以避免U1、U2的失调电压漂移对流量测定的影响，可以省略用于抑制该失调电压漂移的耦合电容。

因此，不需要像以往那样在差动放大电路的输入段设置耦合电容，可以避免这些耦合电容的失配所引起的CMRR的恶化，能够实现极其良好的CMRR。尤其是，用作U3的单片型的仪表放大器通过制造工序预先取得了内部运算放大器以及内部电阻的匹配，与通过多个运算放大器和外接电阻来构成仪表放大器的情况相比，能够容易地得到高得多的CMRR特性。又，输入保护用电阻R1、R2的失配也几乎不影响CMRR。进一步地，通过预先将R1、R2设定为数kΩ左右以下，R1、R2的热噪声不会使U3的输出信号的S/N比恶化。

又，由于不需要在差动放大电路的输入段设置耦合电容，所以即使输入信号从异常值恢复正常，U3的放大输出信号的恢复正常也不会由于这些耦合电容而延迟，可以对应于输入信号的恢复正常使U3的放大输出信号也立刻从饱和状态恢复。由此，在输入信号恢复正常后，能够在极其早期重新开始流量测定，可以改善电磁流量计1的响应性能。进一步地，由于能够对应于输入信号的恢复正常使U3的放大输出信号也立刻从饱和状态恢复，所以能够提高U3的增益，也可以省去后段的放大电路（图6的U14）。

又，U3的反相输入端子以及非反相输入端子是FET输入型的，输入阻抗非常高，所以不会使输入信号衰减。进一步地，由于偏置电流非常小，所以由检测电极TA、TB和流体界面之间的电化学反应导致的绝缘物的生成也被抑制。

此时，L1、L2变为高阻抗，但因为由GR1、GR2防护，所以能够抑制来自其他的配线图案的影响以及基板的绝缘特性劣化的影响。又，通过紧靠U3的输入端子配置R1、R2，对于与L1、L2同样高阻抗的U3的输入端子，也可以将来自其他的配线图案的影响以及基板的绝缘特性劣化的影响抑制为最小限度。

［第二实施形态］

接下来，参照图4对本发明的第二实施形态所涉及的电磁流量计1的信号放大电路12进行说明。图4是示出第二实施形态所涉及的信号放大电路的电路图。

在第一实施形态中，以采用由U1、U2构成的两个缓冲放大器、将流量信号输出至异常检测电路14的情况为例进行了说明。在本实施形态中，对用U3的放大输出信号替代U2的放大输出信号并将U3的放大输出信号输出至异常检测电路14的情况进行说明。

在本实施形态中，如图4所示，省略了U2，CN1的T2与U3的非反相输入端子连接。在此，省略了输入保护用电阻R1、R2，但也可以如图2所示的那样插入R1、R2。

又，U3的放大输出信号V3被输出至异常检测电路14。另外，由于V3与U2的输出信号V2（U1的输出信号V1）相比振幅较大，所以只要在异常检测电路14侧通过电阻分割等手段调整振幅即可。或者也可以在对U1的输出信号V1和U3的放大输出信号V3进行了A／D转换之后，通过控制电路16来判断异常。

又，采用共同的保护环GR来对配线图案L3以及配线图案L4进行防护，该配线图案L3连接T1、U1的非反相输入端子和U3的反相输入端子，该配线图案L4连接T2和U3的非反相输入端子。此时，输入信号电平的T1、T2间的电位差最大为数毫伏，所以即使用GR对L3、L4同时进行防护，也几乎没有问题。

图5是利用了仪表放大器的保护环图案的形成例，（a）是俯视图，（b）是主视图。

在用GR同时对L3、L4进行防护时，需要通过U3的引脚之间，但在U3采用表面安装型的情况下，引脚间隔狭窄，无法通过GR。因此，钻过安装在基板PC上的U3之下，将GR形成在U3的下方的基板PC上即可。尤其是，许多仪表放大器的输入侧和输出侧的端子采用分离成左右的引脚列的引脚配置，利用该情况，用GR包围输入侧的引脚列即可。由此，可以在所有的高阻抗配线图案L3、L4的周围形成GR，所以能够将U3的输入端子包含在内部，抑制来自其他的配线图案的影响以及基板的绝缘特性劣化的影响。

［实施形态的扩展］

以上，参照实施形态对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施形态。本发明的结构以及细节可以在本发明的范围内进行本领域技术人员能够理解的各种变更。又，关于各实施形态，可以在不矛盾的范围内任意组合并加以实施。

符号说明

1…电磁流量计、10…转换器、11…励磁电路、12…信号放大电路、13…采样保持电路、14…异常检测电路、15…A／D转换电路、16…控制电路、17…模拟输出电路、18…数字输出电路、19…电源电路、20…检测器、21…双重屏蔽线、U1…缓冲放大器（第一缓冲放大器）、U2…缓冲放大器（第二缓冲放大器）、U3…仪表放大器、R1…电阻元件（第一电阻元件）、R2…电阻元件（第二电阻元件）、CN1…连接器、GR1…保护环图案（第一保护环图案）、GR2…保护环图案（第二保护环图案）、GR…保护环图案、SA、SB…屏蔽线、A，B…信号线、C…屏蔽罩、L1…配线图案（第一配线图案）、L2…配线图案（第二配线图案）、Pex…配管、Lex…励磁线圈、TA、TB…检测电极、TC…接地电极、T1…流量信号输入端子（第一流量信号输入端子）、T2…流量信号输入端子（第二流量信号输入端子）。

Claims (4)

1.一种信号放大电路，其是电磁流量计所采用的信号放大电路，该电磁流量计通过该信号放大电路对由配置在配管内的一对检测电极检测到并从第一流量信号输入端子以及第二流量信号输入端子输入的流量信号进行差动放大，之后通过采样保持电路进行采样，由此对流经该配管的流体的流量进行测定，且基于由该信号放大电路得到的输出信号，通过异常检测电路对该流量信号的异常进行检测，

所述信号放大电路的特征在于，包括：

类型为FET输入且单片型的仪表放大器，其一个输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，另一个输入端子与所述第二流量信号输入端子连接，从输出端子将对所述流量信号进行差动放大而得到的放大输出信号输出至所述采样保持电路；

第一缓冲放大器，其非反相输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，从该输出端子将所得到的第一输出信号输出至所述异常检测电路；

第二缓冲放大器，其非反相输入端子与所述第二流量信号输入端子连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，从该输出端子将所得到的第二输出信号输出至所述异常检测电路；

第一保护环图案，其与所述第一缓冲放大器的输出端子连接，并以包围基板上的第一配线图案的周围的方式形成在该基板上，所述第一配线图案连接所述第一流量信号输入端子和该第一缓冲放大器的非反相输入端子；以及

第二保护环图案，其与所述第二缓冲放大器的输出端子连接，并以包围基板上的第二配线图案的周围的方式形成在该基板上，所述第二配线图案连接所述第二流量信号输入端子和该第二缓冲放大器的非反相输入端子。

2.如权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，

所述仪表放大器的一个输入端子通过第一电阻元件与所述第一流量信号输入端子连接，且另一个输入端子通过第二电阻元件与所述第二流量信号输入端子连接，

所述第一保护环图案形成为，钻过安装在基板上的所述第一电阻元件之下并包围所述第一配线图案的周围，

所述第二保护环图案形成为，钻过安装在基板上的所述第二电阻元件之下并包围所述第二配线图案的周围。

3.一种信号放大电路，其是电磁流量计所采用的信号放大电路，该电磁流量计通过该信号放大电路对由配置在配管内的一对检测电极检测到并从第一流量信号输入端子以及第二流量信号输入端子输入的流量信号进行差动放大，之后通过采样保持电路进行采样，由此对流经该配管的流体的流量进行测定，且基于由该信号放大电路得到的输出信号，通过异常检测电路对该流量信号的异常进行检测，

所述信号放大电路的特征在于，包括：

类型为FET输入且单片型的仪表放大器，其一个输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，另一个输入端子与所述第二流量信号输入端子连接，从输出端子将对所述流量信号进行差动放大而得到的放大输出信号输出至所述采样保持电路和所述异常检测电路；

缓冲放大器，其非反相输入端子与所述第一流量信号输入端子连接，反相输入端子与自己的输出端子连接，从该输出端子将所得到的输出信号输出至所述异常检测电路；以及

保护环图案，其与所述缓冲放大器的输出端子连接，并以包围基板上的第一配线图案和基板上的第二配线图案的周围的方式形成在该基板上，所述第一配线图案连接所述第一流量信号输入端子、该缓冲放大器的非反相输入端子、以及所述仪表放大器的所述一个输入端子，所述第二配线图案连接所述第二流量信号输入端子以及所述仪表放大器的所述另一个输入端子。

4.如权利要求3所述的信号放大电路，其特征在于，

所述仪表放大器的所述一个输入端子与所述第一流量信号输入端子直接连接，且所述另一个输入端子与所述第二流量信号输入端子直接连接，

所述保护环图案形成为，钻过安装在基板上的仪表放大器之下并包围所述第一配线图案以及所述第二配线图案的周围。