JP2009224956A - 半波整流回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速動作においても歪みの少ない半波整流回路を提供する。
【解決手段】 非反転端子が基準電源に接続された演算増幅器101 と、入力端子と演算増幅器の反転端子間に接続された第１の抵抗103 と、反転端子と出力端子間に接続された第２の抵抗105 と、反転端子にアノードが接続された第１のダイオード108 と一端を第１のダイオードのカソードに接続し他端を演算増幅器の出力端子に接続し第１のダイオードのカソード電位を昇圧する方向にレベルシフトする第１のレベルシフト回路109 とからなる第１の整流ユニット106 と、出力端子にカソードが接続された第２のダイオード110 と一端を第２のダイオードのアノードに接続し他端を演算増幅器の出力端子に接続し第２のダイオードのアノード電位を降圧方向にレベルシフトする第２のレベルシフト回路111 とからなる第２の整流ユニット107 とで半波整流回路を構成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、交流信号の半サイクルのみを整流する半波整流回路に関するもので、特に高速動作においても歪の少ない半波整流回路に関するものである。

従来の半波整流回路として、例えば、角田秀夫著「実験によるオペアンプ回路とその解析」（東京電機大学出版局、第１版４刷，第35頁）に記載されている図21に示すような構成のものがよく知られている。図21に示す従来の半波整流回路は、非反転入力端子が基準電位に接続された演算増幅器2101と、一端が信号入力端子2102に接続され、他端が前記演算増幅器2101の反転入力端子に接続された値がＲ１なる抵抗素子2103と、アノード端子とカソード端子がそれぞれ前記演算増幅器2101の反転入力端子と出力端子とに接続されたダイオード2104と、一端が前記演算増幅器2101の反転入力端子に、他端が信号出力端子2105に接続された値がＲ２なる抵抗2106と、アノード端子が前記演算増幅器の出力端子に、カソード端子が前記信号出力端子2105に接続されたダイオード2107とで構成されている。

次に、かかる構成の従来の半波整流回路の動作について説明する。まず、入力信号Ｖinが、Ｖin＞０の場合について説明する。Ｖin＞０のとき、演算増幅器2101の出力Ｖo は、Ｖo ＜０となる。したがって、ダイオード2104には順方向電圧ＶＦが印加され導通状態となり、演算増幅器2101にはダイオード2104を通る経路で負帰還がかかり、演算増幅器2101の出力電圧Ｖo は−ＶＦとなる。このとき、ダイオード2107は演算増幅器2101の出力電圧により逆バイアスされ、遮断状態となるので、信号出力端子2105に現れる半波整流回路の出力信号Ｖout は、次式（１）となる。
Ｖout ＝０ ・・・・・・・・・・・・・（１）

次に、入力信号Ｖinが、Ｖin＜０の場合について説明する。Ｖin＜０のとき、演算増幅器2101の出力Ｖo は、Ｖo ＞０となる。したがって、ダイオード2104には逆バイアスが印加され遮断状態となる。ダイオード2107には順バイアスが印加され、導通状態となり、演算増幅器2101にはダイオード2107と抵抗2106と通る経路で負帰還がかかり、この半波整流回路は入力抵抗Ｒ１，帰還抵抗Ｒ２の反転増幅器となり、Ｒ１＝Ｒ２ならば、信号出力端子2105に現れる半波整流回路の出力信号Ｖout は、次式（２）となる。
Ｖout ＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖin＝−Ｖin ・・・・・・（２）
角田秀夫著「実験によるオペアンプ回路とその解析」（東京電機大学出版局、第１版４刷，第35頁）

このように構成されている従来の半波整流回路を構成する演算増幅器2101の入出力特性を、図22に示す。演算増幅器2101の出力電圧Ｖo は、Ｖin＜０のとき、次式（３）となり、
Ｖo ＝Ｖout ＋ＶＦ ・・・・・・・・・・（３）
またＶin＞０のとき、次式（４）となる。
Ｖo ＝−ＶＦ ・・・・・・・・・・・・・（４）
ここで、ＶＦはダイオード2107及び2104の順方向電圧である。ところで、入力信号ＶinがＶin＜０からＶin＞０，もしくはＶin＞０からＶin＜０に切り替わるとき、演算増幅器2101の出力電圧Ｖo は、図22の静特性図に示されるように２ＶＦ変化する。一般に、シリコンＰＮ接合ダイオードにおいて、順方向電圧ＶＦは約 0.7Ｖなので、演算増幅器2101の出力電圧の過渡応答は、 1.4Ｖ程度瞬時に変化する必要がある。

しかしながら、演算増幅器は実際にはこのような急峻な出力変動に追従することは困難であり、応答に遅れが生じる。また、ダイオードの端子間容量の影響により帯域が狭くなり、遅延が生じる。そのため、入力信号が高速な場合、演算増幅器の出力に歪が生じ、結果として23図に示すように半波整流回路の出力信号Ｖout に歪が生じる。

本発明は、従来の半波整流回路における上記問題点を解消するためになされたもので、入力信号が高速であっても出力信号に歪が発生しないで安定に動作する半波整流回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、非反転入力端子が基準電源に接続された第１の演算増幅器と、一端が信号入力端子に、他端が第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の抵抗と、一端が第１の抵抗の他端と反転入力端子との接続点に、他端が信号出力端子に接続された第２の抵抗と、第１及び第２の端子を有し、第１の端子にアノード端子が接続された第１のダイオードと、一端が第１のダイオードのカソード端子に、他端が第２の端子に接続された、前記カソード端子の電位を零以上略第１のダイオードの順方向以下の昇圧方向にレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路とからなり、第１の演算増幅器の反転入力端子又は出力端子のいずれか一方に第１の端子が、その他方に第２の端子が各々接続された第１の整流ユニットと、第３及び第４の端子を有し、第３の端子にカソード端子が接続された第２のダイオードと、一端が第２のダイオードのアノード端子に、他端が第４の端子に接続された、前記アノード端子の電位を零以上略第２のダイオードの順方向電圧以下の降圧方向にレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路とからなり、信号出力端子と第２の抵抗との接続点又は第１の演算増幅器の出力端子のいずれか一方に第３の端子が、その他方に第４の端子が各々接続される第２の整流ユニットとで、半波整流回路を構成するものである。

また、請求項２に係る発明は、非反転入力端子が基準電源に接続された第１の演算増幅器と、一端が信号入力端子に、他端が第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の抵抗と、一端が第１の抵抗の他端と反転入力端子との接続点に、他端が信号出力端子に接続された第２の抵抗と、第１及び第２の端子を有し、第１の端子にカソード端子が接続された第１のダイオードと、一端が第１のダイオードのアノード端子に、他端が第２の端子に接続された、前記アノード端子の電位を零以上略第１のダイオードの順方向電圧以下の降圧方向にレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路とからなり、第１の演算増幅器の反転入力端子又は出力端子のいずれか一方に第１の端子が、その他方に第２の端子が各々接続される第１の整流ユニットと、第３及び第４の端子を有し、第３の端子にアノード端子が接続された第２のダイオードと、一端が第２のダイオードのカソード端子に、他端が第４の端子に接続された、前記カソード端子の電位を零以上略第２のダイオードの順方向電圧以下の昇圧方向にレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路とからなり、信号出力端子と第２の抵抗との接続点又は第１の演算増幅器の出力端子のいずれか一方に第３の端子が、その他方に第４の端子が各々接続される第２の整流ユニットとで、半波整流回路を構成するものである。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る半波整流回路において、前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのカソード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第３の抵抗と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのアノード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第４の抵抗と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とするものである。

また、請求項４に係る発明は、請求項２に係る半波整流回路において、前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのアノード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第３の抵抗と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのカソード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第４の抵抗と、前記第３の演算増幅器の非反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とするものである。

また、請求項５に係る発明は、請求項１に係る半波整流回路において、前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのカソード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子にアノード端子が、出力端子にカソード端子が各々接続された第３のダイオードと、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのアノード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子にカソード端子が、出力端子にアノード端子が各々接続された第４のダイオードと、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とするものである。

また、請求項６に係る発明は、請求項２に係る半波整流回路において、前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのアノード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子にカソード端子が、出力端子にアノード端子が各々接続された第３のダイオードと、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのカソード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子にアノード端子が、出力端子にカソード端子が各々接続された第４のダイオードと、前記第３の演算増幅器の非反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とするものである。

また、請求項７に係る発明は、請求項１又は２に係る半波整流回路において、前記第１のダイオードはＭ個（Ｍ≧２）直列に接続されたダイオード群からなり、前記第２のダイオードはＮ個（Ｎ≧２）直列に接続されたダイオード群からなることを特徴とするものである。

また、請求項８に係る発明は、請求項５又は６に係る半波整流回路において、前記第１及び第３のダイオードはそれぞれＭ個（Ｍ≧２）直列に接続されたダイオード群からなり、前記第２及び第４のダイオードはそれぞれＮ個（Ｎ≧２）直列に接続されたダイオード群からなることを特徴とするものである。

請求項１及び２に係る発明によれば、第１及び第２のダイオードのアノード端子もしくはカソード端子の電位を、零以上そのダイオードの順方向電圧以下に昇圧若しくは降圧する方向にレベルシフトすることにより、入力信号が零近傍での演算増幅器の出力電圧の急峻な変化を低減することができるので、入力信号が零近傍であっても演算増幅器の出力が入力信号に対して追従でき、したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成できる半波整流回路を実現することができる。
請求項３及び４に係る発明によれば、第３及び第４の抵抗の値をＲ，第１及び第２の電流源の電流値をＩＲＥＦとすると、ＶＢ＝Ｒ×ＩＲＥＦなるレベルシフト電圧が生成でき、更に電流源の電流値ＩＲＥＦもしくは抵抗値Ｒを調整することにより、最適なレベルシフト電圧に設定することができる。これにより入力信号が零近傍での演算増幅器の出力電圧の急峻な変化を低減することができるので、入力信号が零近傍であっても演算増幅器の出力が入力信号に対して追従でき、したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。
請求項５及び６に係る発明によれば、第３あるいは第４のダイオードの順方向電圧をＶＦ′とすると、ＶＢ＝ＶＦ′となる第１あるいは第２のダイオードの順方向電圧ＶＦと略同電圧あるいはＶＦ以下の最適なレベルシフト電圧を設定することができる。これにより入力信号が零近傍での演算増幅器の出力電圧の急峻な変化を低減することができるので、入力信号が零近傍であっても演算増幅器の出力が入力信号に対して追従でき、したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。
請求項７に係る発明によれば、ダイオードをＮ個あるいはＭ個直列に接続したダイオード群の端子間容量はそれぞれダイオード１個の端子間容量の１／Ｎ倍、1 ／Ｍ倍となるので端子間容量を低減でき、負荷となる寄生容量を軽減し広帯域化を図ることができる。よって、入力信号が高速であっても更に歪むことがなく、信頼性の高い半波整流信号を生成することができる。
請求項８に係る発明によれば、第１のダイオード群及び第２のダイオード群に対し最適なレベルシフト電圧を設定することができる。これにより入力信号が零近傍での演算増幅器の出力電圧の急峻な変化を低減することができるので、入力信号が零近傍であっても演算増幅器の出力が入力信号に対して追従でき、したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（実施例１）
まず、本発明に係る半波声量回路の実施例１について説明する。図１は、実施例１に係る半波整流回路の構成を示す回路構成図である。この実施例に係る半波整流回路においては、非反転入力端子が基準電源であるグランド電位に接続された第１の演算増幅器101 と、一端が信号入力端子102 に接続され、他端が前記第１の演算増幅器101 の反転入力端子に接続された値がＲ１なる第１の抵抗素子103 と、一端が前記第１の演算増幅器101 の反転入力端子と前記第１の抵抗素子103 との接続点に接続され、他端が信号出力端子104 に接続された値がＲ２なる第２の抵抗素子105 とを備えている。また、第１の端子が前記第１の演算増幅器101 の反転入力端子に、第２の端子が前記第１の演算増幅器101 の出力端子に接続された第１の整流ユニット106 と、第３の端子が信号出力端子104 に、第４の端子が前記第１の演算増幅器101 の出力端子に接続された第２の整流ユニット107 とを備えている。

なお、前記第１の整流ユニット106 は、第１の端子にアノード端子が接続された第１のダイオード108 と、一端が第１のダイオード108 のカソード端子に、他端が第２の端子に接続された、前記第１のダイオード108 のカソード端子の電位を零以上略第１のダイオード108 の順方向電圧以下の昇圧方向にレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路109 とで構成されている。

また、前記第２の整流ユニット107 は、第３の端子にカソード端子が接続された第２のダイオード110 と、一端が第２のダイオード110 のアノード端子に、他端が第４の端子に接続された、前記第２のダイオード110 のアノード端子の電位を零以上略第２のダイオード110 の順方向電圧以下の降圧方向にレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路111 とで構成されている。

次に、このように構成された実施例１に係る半波整流回路の動作について説明する。まず、信号入力端子102 に入力する入力信号Ｖinが、Ｖin＞０の場合について説明する。Ｖin＞０のとき、第１の演算増幅器101 の非反転入力端子はグランド電位なので、第１の演算増幅器101 は、大きくＶo ＜０となる出力電圧を発生させるように動作する。このとき、第１の整流ユニット106 を構成する第１のレベルシフト回路109 は、前記第１のダイオード108 のカソード端子の電位に対して、第１の整流ユニット106 の第２の端子の電位を零以上略第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１以下の昇圧方向にレベルシフトする。すなわち、第１のレベルシフト回路109 は、０≦ＶＢ１≦ＶＦ１となるレベルシフトを行い、更に第１のレベルシフト回路109 は、第１の整流ユニット106 の第２の端子、つまり第１の演算増幅器101 の出力に接続しているので、第１のダイオード108 のカソード端子の電位は、Ｖo −ＶＢ１となり、第１のダイオード108 には順方向に大きな電圧が印加され導通状態となる。

これにより、第１の演算増幅器101 には、第１のダイオード108 と第１のレベルシフト回路109 を通る経路で負帰還がかかる。よって、第１の演算増幅器101 の非反転入力端子の電位はグランド電位であり、第１のレベルシフト回路109 の電圧はＶＢ１なので、第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo は、次式（５）となる。
Ｖo ＝−ＶＦ１＋ＶＢ１ ・・・・・・・・（５）

一方、第２の整流ユニット107 を構成する第２のレベルシフト回路111 は、前記第２のダイオード110 のアノード端子の電位に対して第２の整流ユニット107 の第４の端子の電位を零以上略第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２以下の降圧方向にレベルシフトする。すなわち、第２のレベルシフト回路111 は、−ＶＦ２≦−ＶＢ２≦０となるレベルシフトを行い、更に第２のレベルシフト回路111 は、第２の整流ユニット107 の第４の端子、つまり第１の演算増幅器101 の出力端子に接続されている。

ところで、Ｖo ＝−ＶＦ１＋ＶＢ１≦０であり、−ＶＦ２≦−ＶＢ２≦０なので、第２のダイオード110 のアノード端子の電位は、−ＶＦ１＋ＶＢ１＋ＶＢ２≦ＶＦ２となり、第２のダイオード110 には逆方向に電圧が印加、あるいは順方向に順方向電圧以下の電圧が印加され、遮断状態となる。よって、信号出力端子104 に現れる半波整流回路の出力信号Ｖout は、次式（６）となる。
Ｖout ＝０ ・・・・・・・・・・・・・（６）

次に、入力信号Ｖinが、Ｖin＜０の場合について説明する。Ｖin＜０のとき、第１の演算増幅器101 の非反転入力端子はグランド電位なので、第１の演算増幅器101 は、大きくＶo ＞０となる出力電圧を発生させるように動作する。このとき、第２のレベルシフト回路111 は、第２のダイオード110 のアノード端子の電位に対して第２の整流ユニット107 の第４の端子の電位を零以上略第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２以下の降圧方向にレベルシフトする。すなわち、第２のレベルシフト回路111 は、−ＶＦ２≦−ＶＢ２≦０となるレベルシフトを行い、第２のレベルシフト回路111 は、第１の演算増幅器101 の出力端子に接続しているので、第２のダイオード110 のアノード端子の電位はＶo ＋ＶＢ２となり、第２のダイオード110 には順方向に大きな電圧が印加され導通状態となる。これにより、第１の演算増幅器101 には、第２の抵抗105 ，第２のダイオード110 及び第２のレベルシフト回路111 を通る経路で負帰還がかかる。よって、本実施例の半波整流回路は、入力抵抗がＲ１，帰還抵抗がＲ２の反転増幅回路となり、特にＲ１＝Ｒ２ならば、信号出力端子104 に現れる半波整流回路の出力信号Ｖout は、次式（７）となる。
Ｖout ＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖin＝−Ｖin ・・・・・・（７）

このとき、第２の整流ユニット107 の第３の端子に対する第４の端子の電位、つまり、第２のダイオード110 のカソード端子に対する第１の演算増幅器101 の出力端子の電位差は、ＶＦ２−ＶＢ２なので、第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo は、次式（８）となる。
Ｖo ＝−Ｖin＋ＶＦ２−ＶＢ２ ・・・・・・・・・・（８）

一方、第１のレベルシフト回路109 は、前記第１のダイオード108 のカソード端子の電位に対して、第１の整流ユニット106 の第２の端子の電位を零以上略第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１以下の昇圧方向にレベルシフトする。すなわち、第１のレベルシフト回路109 は、０≦ＶＢ１≦ＶＦ１となるレベルシフトを行い、第１の演算増幅器101 の出力に接続されている。したがって、前記第１の演算増幅器の出力電圧は、Ｖo ＝−Ｖin＋ＶＦ２−ＶＢ２＞０なので、第１のダイオード108 のカソード端子の電位は、−Ｖin＋ＶＦ２−ＶＢ２−ＶＢ１＞−ＶＦ１となり、第１のダイオード108 には逆方向に電圧が印加、あるいは順方向に順方向電圧より小さい電圧が印加され、遮断状態となる。

以上説明したように、（６）式、（７）式より、本実施例に係る半波整流回路は入力信号がＶin＞０の場合にはＶout ＝０，入力信号がＶin＜０の場合にはＶout ＝−Ｖinとなり、入力信号の半波整流信号を生成していることが分かる。

次に、（５）式、（８）式を考慮し、図２に本実施例に係る半波整流回路の演算増幅器101 の出力電圧の静特性を示す。図２から明らかなように、ＶinがＶin＜０からＶin＞０に切り替わるとき、Ｖin＝０における第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo の変化量ΔＶo は、次式（９）となることが分かる。
ΔＶo ＝（ＶＦ２−ＶＢ２）−（−ＶＦ１＋ＶＢ１）
＝（ＶＦ１＋ＶＦ２）−（ＶＢ１＋ＶＢ２） ・・・・・・・・・・（９）
ここで、第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 のレベルシフト電圧ＶＢ１，ＶＢ２は、それぞれ０≦ＶＢ１≦ＶＦ１，０≦ＶＢ２≦ＶＦ２なので、Ｖin＝０において第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo は、レベルシフト電圧分、つまり、ＶＢ１＋ＶＢ２減算され、急峻な変動が低減されている。

殊に、ＶＢ１＝ＶＦ１，ＶＢ２＝ＶＦ２となるように第１及び第２のレベルシフト回路を設定すると、Ｖin＝０における第１の演算増幅器101 の出力Ｖo の変化量ΔＶo は、
ΔＶo ＝（ＶＦ２−ＶＢ２）−（ＶＢ１−ＶＦ１）＝０ ・・・・・・・・（10）
となり、Ｖin＝０において第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo の急峻な変動はキャンセルされる。

上述したように、第１，第２のダイオード108 ，110 のアノード端子もしくはカソード端子の電位を、零以上そのダイオードの順方向電圧以下に昇圧もしくは降圧する方向にレベルシフトすることにより、入力信号が零近傍の場合においても、第１の演算増幅器101 の出力は入力信号に対して十分に追従できる。したがって、図３の過渡応答特性図に示すように、入力信号が高速であっても歪むことなく精度の高い半波整流信号が生成できる。

次に、図１に示した実施例１に係る半波整流回路に用いている第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 の具体的な構成例を、図４及び図５に基づいて説明する。第１のレベルシフト回路109 は、図４に示すように、非反転入力端子に第１の整流ユニット106 の第２の端子106bが、出力端子に第１のダイオード108 のカソード端子が各々接続された第２の演算増幅器401 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子に一端が、その出力端子に他端が各々接続された抵抗値がＲ３なる第３の抵抗402 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子に接続された第１の電流源403 とを備えている。なお、第１の電流源403 の電流値はＩref1であり、その電流は第３の抵抗402 に流れ込む方向に流れる。また図４において、106aは第１の整流ユニット106 の第１の端子である。

また、第２のレベルシフト回路111 は、図５に示すように、非反転入力端子に第２の整流ユニット107 の第４の端子107bが、出力端子に第２のダイオード110 のアノード端子が各々接続された第３の演算増幅器501 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子に一端が、その出力端子に他端が各々接続された抵抗値がＲ４なる第４の抵抗502 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子に接続された第２の電流源503 とを備えている。なお、第２の電流源503 の電流値はＩref2であり、その電流は第４の抵抗502 から流れ出す方向に流れる。また図５において、107aは第２の整流ユニット107 の第３の端子である。

次に、上記構成の半波整流回路に用いる第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 の動作について説明する。まず、第１のレベルシフト回路109 の動作について説明する。図４において、第２の演算増幅器401 の非反転入力端子、つまり、前記第１の整流ユニット106 の第２の端子106bの電圧をＶs1，第２の演算増幅器401 の出力端子の電圧、つまり、前記第１のダイオード108 のカソード端子の電圧をＶr1とすると、第１のレベルシフト電圧ＶＢ１は、
ＶＢ１＝Ｖs1−Ｖr1＝Ｒ３×Ｉref1 ・・・・・・・・・・・・・・・（11）
となり、第１のダイオード108 のカソード端子の電位に対して昇圧する方向に、大きさがＲ３×Ｉref1であるレベルシフト電圧ＶＢ１が生成される。よって、第３の抵抗402 及び第１の電流源403 の値を調整することにより、所望の量の第１のレベルシフト電圧ＶＢ１を設定することができる。

次に、上記構成の第２のレベルシフト回路111 の動作について説明する。図５において、第３の演算増幅器501 の非反転入力端子、つまり、前記第２の整流ユニット107 の第４の端子107bの電圧をＶr2，第３の演算増幅器501 の出力端子の電圧、つまり、前記第２のダイオード110 のアノード端子の電圧をＶs2とすると、第２のレベルシフト電圧ＶＢ２は、
ＶＢ２＝Ｖr2−Ｖs2＝−Ｒ４×Ｉref2 ・・・・・・・・・・・・・・・（12）
となり、第２のダイオード110 のアノード端子の電位に対して降圧する方向に、大きさがＲ４×Ｉref2であるレベルシフト電圧ＶＢ２が生成される。よって、第４の抵抗502 及び第２の電流源503 の値を調整することにより、所望の量の第２のレベルシフト電圧ＶＢ２を設定することができる。

以上説明したように、第１及び第２のレベルシフト電圧を所望する最適な量に調整し設定することで、入力信号が零近傍での第１の演算増幅器101 の出力の急峻な変化が低減され、入力信号が零近傍であっても第１の演算増幅器101 の出力が入力信号に対して追従できる。したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。

次に、図６及び図７を用いて、上記実施例１に係る半波整流回路に用いる第１及び第２のレベルシフト回路の他の具体的な構成例について説明する。なお、図４及び図５に示した第１及び第２のレベルシフト回路の上記具体的な構成例と共通する部分については、同一符号を付して示し、その説明は一部省略するものとする。第１のレベルシフト回路109 の他の構成例は、図６に示すように、非反転入力端子に第１の整流ユニット106 の第２の端子106bが、出力端子に第１のダイオード108 のカソード端子が各々接続された第２の演算増幅器401 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子にアノード端子が、その出力端子にカソード端子が各々接続された第３のダイオード602 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子に接続された第１の電流源403 とを備えている。なお、第１の電流源403 の電流値は、前記第３のダイオード602 の順方向電圧を、前記第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１と略同電圧あるいはＶＦ１以下に設定する値であり、その電流は第３のダイオード602 に流れ込む方向に流れるように構成されている。

また、第２のレベルシフト回路111 の他の構成例は、図７に示すように、非反転入力端子に第２の整流ユニット107 の第４の端子107bが、出力端子に第２のダイオード110 のアノード端子が各々接続された第３の演算増幅器501 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子にカソード端子が、その出力端子にアノード端子が各々接続された第４のダイオード702 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子に接続された第２の電流源503 とを備えている。なお、第２の電流源503 の電流値は、前記第４のダイオード702 の順方向電圧を、前記第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２と略同電圧あるいはＶＦ２以下に設定する値であり、その電流は第４ダイオード702 から流れ出す方向に流れるように構成されている。

次に、上記構成の半波整流回路に用いる第１及び第２のレベルシフト回路の他の構成例の動作について説明する。まず、第１のレベルシフト回路109 の動作について説明する。図６において、第３のダイオード602 に第１の電流源403 により電流が流れると、第３のダイオード602 の端子間にＶＦ３なる順方向電圧が発生する。よって、前記第１の整流ユニット106 の第２の端子106bの電圧をＶs3，前記第１のダイオード108 のカソード端子の電圧をＶr3とすると、レベルシフト電圧ＶＢ１は、
ＶＢ１＝Ｖs3−Ｖr3＝ＶＦ３ ・・・・・・・・・・（13）
となり、第１のダイオード108 のカソード端子の電位に対して昇圧する方向に大きさがＶＦ３，すなわち、第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１と略同電圧あるいはＶＦ１以下である第１のレベルシフト電圧ＶＢ１が生成される。

次に、第２のレベルシフト回路111 の動作について説明する。図７において、第４のダイオード702 に第２の電流源503 により電流が流れると、第４のダイオード702 の端子間にＶＦ４なる順方向電圧が発生する。よって、前記第２の整流ユニット107 の第４の端子107bの電圧をＶr4，前記第２のダイオード110 のアノード端子の電圧をＶs4とすると、レベルシフト電圧ＶＢ２は、
ＶＢ２＝Ｖr4−Ｖs4＝−ＶＦ４ ・・・・・・・・・（14）
となり、第２のダイオード110 のアノード端子の電位に対して降圧する方向に大きさがＶＦ４，すなわち、第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２と略同電圧あるいはＶＦ２以下である第２のレベルシフト電圧ＶＢ２が生成される。

以上説明したように、これら第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 により、最適なレベルシフト電圧量に設定することで、入力信号が零近傍での第１の演算増幅器101 の出力の急峻な変化が低減され、入力信号が零近傍であっても第１の演算増幅器101 の出力が入力信号に対して追従できる。したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。

（実施例２）
次に、本発明に係る半波整流回路の実施例２について説明する。なお、図１〜図７に示した実施例１に係る半波整流回路の具体的な構成と共通する部分については、同一符号を付して示し、その説明は一部省略するものとする。図８は、実施例２に係る半波整流回路の構成を示す回路構成図である。この実施例２に係る半波整流回路においては、非反転入力端子が基準電源であるグランド電位に接続された第１の演算増幅器101 と、一端が信号入力端子102 に接続され、他端が前記第１の演算増幅器101 の反転入力端子に接続された値がＲ１なる第１の抵抗素子103 と、一端が前記第１の演算増幅器101 の反転入力端子と前記第１の抵抗素子103 との接続点に接続され、他端が信号出力端子104 に接続された値がＲ２なる第２の抵抗素子105 とを備えている。

また、第１の端子が前記第１の演算増幅器101 の反転入力端子に、第２の端子が前記第１の演算増幅器101 の出力端子に接続された第１の整流ユニット106 と、第３の端子が信号出力端子104 に、第４の端子が前記演算増幅器101 の出力端子に接続された第２の整流ユニット107 とを備えて構成されている。なお、前記第１の整流ユニット106 は、第１の端子にカソード端子が接続された第１のダイオード108 と、一端が第１のダイオード108 のアノード端子に、他端が第２の端子に接続された、前記第１のダイオード108 のアノード端子の電位を、零以上略第１のダイオードの順方向電圧以下の降圧方向にレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路109 とで構成されている。

また、前記第２の整流ユニット107 は、第３の端子にアノード端子が接続された第２のダイオード110 と、一端が第２のダイオード110 のカソード端子に、他端が第４の端子に接続された、前記第２のダイオード110 のカソード端子の電位を、零以上略第２のダイオードの順方向電圧以下の昇圧方向にレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路111 とで構成されている。

次に、このように構成されている半波整流回路の動作について説明する。まず、信号入力端子102 に入力する入力信号Ｖinが、Ｖin＞０の場合について説明する。Ｖin＞０のとき、第１の演算増幅器101 の非反転入力端子はグランド電位なので、第１の演算増幅器101 は、大きくＶo ＜０となる出力電圧を発生させるように動作する。このとき、第２の整流ユニット107 を構成する第２のレベルシフト回路111 は、前記第２のダイオード110 のカソード端子の電位に対して、第２の整流ユニット107 の第４の端子の電位を、零以上略第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２以下の昇圧方向にレベルシフトする。すなわち、第２のレベルシフト回路111 は、０≦ＶＢ２≦ＶＦ２となるレベルシフトを行い、更に第２のレベルシフト回路111 は、第２の整流ユニット107 の第４の端子、つまり第１の演算増幅器101 の出力端子に接続しているので、第２のダイオード110 のカソード端子の電位はＶo −ＶＢ２となり、第２のダイオード110 には順方向に大きな電圧が印加され導通状態となる。

これにより、第１の演算増幅器101 には、第２の抵抗105 と第２のダイオード110 及び第２のレベルシフト回路111 を通る経路で負帰還がかかる。よって、実施例に係る半波整流回路は入力抵抗がＲ１，帰還抵抗がＲ２の反転増幅回路となり、特にＲ１＝Ｒ２ならば、信号出力端子104 に現れる半波整流回路の出力信号Ｖout は、次式（15）となる。
Ｖout ＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖin＝−Ｖin ・・・・・・（15）

このとき、第２の整流ユニット107 の第３の端子に対する第４の端子の電位、つまり、第２のダイオード110 のアノード端子に対する第１の演算増幅器101 の出力端子の電位差は、−ＶＦ２＋ＶＢ２なので、第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo は、次式（16）となる。
Ｖo ＝−Ｖin−ＶＦ２＋ＶＢ２ ・・・・・・・・・・（16）

一方、第１の整流ユニット106 を構成する第１のレベルシフト回路109 は、前記第１のダイオード108 のアノード端子の電位に対して、第１の整流ユニット106 の第２の端子の電位を、零以上略第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１以下の降圧方向にレベルシフトする。すなわち、第１のレベルシフト回路109 は、−ＶＦ１≦−ＶＢ１≦０となるレベルシフトを行う。ところで、第１の整流ユニット106 の第２の端子は、第１の演算増幅器101 の出力に接続されており、ここで、Ｖo ＝−Ｖin−ＶＦ２＋ＶＢ２＜０であり、−ＶＦ１≦−ＶＢ１≦０なので、第１のダイオード108 のアノード端子の電位は、−Ｖin−ＶＦ２＋ＶＢ２＋ＶＢ１＜ＶＦ１となり、第１のダイオード108 には逆方向に電圧が印加、あるいは順方向に順方向電圧よりも小さい電圧が印加されて遮断状態となる。

次に、入力信号Ｖinが、Ｖin＜０の場合について説明する。Ｖin＜０のとき、第１の演算増幅器101 の非反転入力端子はグランド電位なので、第１の演算増幅器101 は、大きくＶo ＞０となる出力電圧を発生させるように動作する。このとき、第１のレベルシフト回路109 は、第１のダイオード108 のアノード端子の電位に対して、第１の整流ユニット106 の第２の端子の電位を、零以上略第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１以下の降圧方向にレベルシフトする。すなわち、第１のレベルシフト回路109 は、−ＶＦ１≦−ＶＢ１≦０となるレベルシフトを行い、第１のレベルシフト回路109 は、第１の演算増幅器101 の出力端子に接続しているので、第１のダイオード108 のアノード端子の電位はＶo ＋ＶＢ１となり、第１のダイオード108 には順方向に大きな電圧が印加され導通状態となる。

これにより、第１の演算増幅器101 には、第１のダイオード108 と第１のレベルシフト回路109 を通る経路で負帰還がかかる。よって、第１の演算増幅器101 の非反転入力端子の電位はグランド電位であり、第１のレベルシフト回路109 の電圧はＶＢ１なので、第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo は、次式（17）となる。
Ｖo ＝ＶＦ１−ＶＢ１ ・・・・・・・・・（17）

一方、第２のレベルシフト回路111 は、前記第２のダイオード110 のカソード端子の電位に対して、第２の整流ユニット107 の第４の端子の電位を、零以上略第２のダイオードの順方向電圧ＶＦ２以下の昇圧方向にレベルシフトする。すなわち、第２のレベルシフト回路111 は、０≦ＶＢ２≦ＶＦ２となるレベルシフトを行う。ここで、第４の端子は第１の演算増幅器101 の出力端子に接続されており、ここで、第１の演算増幅器101 の出力電圧はＶo ＝ＶＦ１−ＶＢ１≧０なので、第２のダイオード110 のカソード端子の電位は、ＶＦ１−ＶＢ１−ＶＢ２≧−ＶＦ２となり、第２のダイオード110 には逆方向に電圧が印加、あるいは順方向に順方向電圧以下の電圧が印加され遮断状態となる。よって、信号出力端子104 に現れる本実施例に係る半波整流回路の出力信号Ｖout は、次式（18）となる。
Ｖout ＝０ ・・・・・・・・・・・・・（18）

以上説明したように、（15）式、及び（18）式より、本実施例に係る半波整流回路は、入力信号がＶin＞０の場合にはＶout ＝−Ｖin，入力信号がＶin＜０の場合にはＶout ＝０となり、入力信号の半波整流信号を生成していることが分かる。

次に、（16）式、及び（17）式を考慮し、図９に本実施例２に係る半波整流回路の演算増幅器101 の出力電圧の静特性を示す。図９から明らかなように、ＶinがＶin＜０からＶin＞０に切り替わるとき、Ｖin＝０における第１の演算増幅器101 の出力Ｖo の変化量ΔＶo は、次式（19）となることが分かる。
ΔＶo ＝（ＶＦ１−ＶＢ１）−（−ＶＦ２＋ＶＢ２）
＝（ＶＦ１＋ＶＦ２）−（ＶＢ１＋ＶＢ２） ・・・・・・・・・・（19）
ここで、第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 のレベルシフト電圧ＶＢ１，ＶＢ２は、それぞれ０≦ＶＢ１≦ＶＦ１，０≦ＶＢ２≦ＶＦ２なので、Ｖin＝０において第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo はレベルシフト電圧分、つまり、ＶＢ１＋ＶＢ２減算され、急峻な変動が低減されている。

殊に、ＶＢ１＝ＶＦ１，ＶＢ２＝ＶＦ２となるように第１及び第２のレベルシフト回路を設定すると、Ｖin＝０における第１の演算増幅器101 の出力Ｖo の変化量ΔＶo は、
ΔＶo ＝（ＶＦ２−ＶＢ２）−（ＶＢ１−ＶＦ１）＝０ ・・・・・・・・（20）
となり、Ｖin＝０において第１の演算増幅器101 の出力電圧Ｖo の急峻な変動はキャンセルされる。

上述したように、第１、第２のダイオード108 ，110 のアノード端子もしくはカソード端子の電位を、零以上そのダイオードの順方向電圧以下に昇圧もしくは降圧する方向にレベルシフトすることにより、入力信号が零近傍の場合においても、第１の演算増幅器101 の出力は入力信号に対して十分に追従できる。したがって、図10の過渡応答特性図に示すように、入力信号が高速であっても歪むことなく精度の高い半波整流信号が生成できる。

次に、上記実施例２に係る半波整流回路に用いている第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 の具体的な構成例を、図11及び図12を用いて説明する。第１のレベルシフト回路109 は、図11に示すように、非反転入力端子に第１の整流ユニット106 の第２の端子106bが、出力端子に第１のダイオード108 のアノード端子が各々接続された第２の演算増幅器401 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子に一端が、その出力端子に他端が各々接続された抵抗値がＲ３なる第３の抵抗402 と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源403 とを備えている。なお、第１の電流源403 の電流値はＩref1であり、その電流は第３の抵抗402 から流れ出す方向に流れるように構成されている。

また、第２のレベルシフト回路111 は、図12に示すように、非反転入力端子に第２の整流ユニット107 の第４の端子107bが、出力端子に第２のダイオード110 のカソード端子が各々接続された第３の演算増幅器501 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子に一端が、その出力端子に他端が各々接続された抵抗値がＲ４なる第４の抵抗502 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子に接続された第２の電流源503 とを備えている。なお、第２の電流源503 の電流値はＩref2であり、その電流は第４の抵抗502 に流れ込む方向に流れるように構成されている。

次に、上記構成の半波整流回路に用いる第１及び第２のレベルシフト回路109 ，110 の動作について説明する。まず、第１のレベルシフト回路109 の動作について説明する。図11において、第２の演算増幅器401 の非反転入力端子、つまり、前記第１の整流ユニット106 の第２の端子106bの電圧をＶs1，第２の演算増幅器401 の出力端子の電圧、つまり、前記第１のダイオード108 のアノード端子の電圧をＶr1とすると、レベルシフト電圧ＶＢ１は、
ＶＢ１＝Ｖs1−Ｖr1＝−Ｒ３×Ｉref1 ・・・・・・・（21）
となり、第１のダイオード108 のアノード端子の電位に対して降圧する方向に、大きさがＲ３×Ｉref1であるレベルシフト電圧ＶＢ１が生成される。よって、第３の抵抗402 及び第１の電流源403 の値を調整することにより、所望の量の第１のレベルシフト電圧ＶＢ１を設定することができる。

次に、上記構成の第２のレベルシフト回路111 の動作について説明する。図12において、第３の演算増幅器501 の非反転入力端子、つまり、前記第２の整流ユニット107 の第４の端子107bの電圧をＶr2，第３の演算増幅器501 の出力端子の電圧、つまり、前記第２のダイオード110 のカソード端子の電圧をＶs2とすると、レベルシフト電圧ＶＢ２は、
ＶＢ２＝Ｖr2−Ｖs2＝Ｒ４×Ｉref2 ・・・・・・・・（22）
となり、第２のダイオード110 のカソード端子の電位に対して昇圧する方向に、大きさがＲ４×Ｉref2であるレベルシフト電圧ＶＢ２が生成される。よって、第４の抵抗502 及び第２の電流源503 の値を調整することにより、所望の量の第２のレベルシフト電圧ＶＢ２を設定することができる。

以上説明したように、第１及び第２のレベルシフト電圧を所望する最適な量に調整し設定することができるので、入力信号が零近傍での第１の演算増幅器の出力の急峻な変化が低減され、入力信号が零近傍であっても、第１の演算増幅器の出力が入力信号に対して追従できる。したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。

次に、図13及び図14を用いて、上記実施例に係る半波整流回路に用いる第１及び第２のレベルシフト回路の他の具体的な構成例について説明する。なお、上記図11及び図12に示した第１及び第２のレベルシフト回路の具体的な構成例と共通する部分については、同一符号を付して示し、その説明は一部省略するものとする。第１のレベルシフト回路109 は、図13に示すように、非反転入力端子に第１の整流ユニット106 の第２の端子106bが、出力端子に第１のダイオード108 のアノード端子が各々接続された第２の演算増幅器401 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子にカソード端子が、出力端子にアノード端子が各々接続された第３のダイオード602 と、前記第２の演算増幅器401 の反転入力端子に接続された第１の電流源403 とを備えている。なお、第１の電流源403 の電流値は、前記第３のダイオード602 の順方向電圧を、前記第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１と略同電圧あるいはＶＦ１以下に設定する値であり、その電流は第３のダイオード602 から流れ出す方向に流れるように構成されている。

また、第２のレベルシフト回路111 の他の構成例は、図14に示すように、非反転入力端子に第２の整流ユニット107 の第４の端子107bが、出力端子に第２のダイオード110 のカソード端子が各々接続された第３の演算増幅器501 と、前記第３の演算増幅器501 の反転入力端子にアノード端子が、その出力端子にカソード端子が各々接続された第４のダイオード702 と、前記第３の演算増幅器50１の反転入力端子に接続された第２の電流源503 とを備えている。なお、第２の電流源503 の電流値は、前記第４のダイオード702 の順方向電圧を、前記第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２と略同電圧あるいはＶＦ２以下に設定する値であり、その電流は第４ダイオード702 に流れ込む方向に流れるように構成されている。

次に、上記構成の半波整流回路に用いる第１及び第２のレベルシフト回路の動作について説明する。まず、第１のレベルシフト回路109 の動作について説明する。図13において、第３のダイオード602 に第１の電流源403 により電流が流れると、第３のダイオード602 の端子間にＶＦ３なる順方向電圧が発生する。よって、前記第１の整流ユニット106 の第２の端子106bの電圧をＶs3，前記第１のダイオード108 のアノード端子の電圧をＶr3とすると、レベルシフト電圧ＶＢ１は、
ＶＢ１＝Ｖs3−Ｖr3＝−ＶＦ３ ・・・・・・・・・（23）
となり、第１のダイオード108 のアノード端子の電位に対して降圧する方向に、大きさがＶＦ３，すなわち、第１のダイオード108 の順方向電圧ＶＦ１と略同電圧あるいはＶＦ１以下であるレベルシフト電圧ＶＢ１が生成される。

次に、第２のレベルシフト回路111 の動作について説明する。図14において、第４のダイオード702 に第２の電流源503 により電流が流れると、第４のダイオード702 の端子間にＶＦ４なる順方向電圧が発生する。よって、前記第２の整流ユニット107 の第４の端子107bの電圧をＶr4，前記第２のダイオード110 のカソード端子の電圧をＶs4とすると、レベルシフト電圧ＶＢ２は、
ＶＢ２＝Ｖr4−Ｖs4＝ＶＦ４ ・・・・・・・・・（24）
となり、第２のダイオード110 のカソード端子の電位に対して昇圧する方向に、大きさがＶＦ４，すなわち、第２のダイオード110 の順方向電圧ＶＦ２と略同電圧あるいはＶＦ２以下であるレベルシフト電圧ＶＢ２が生成される。

以上説明したように、これら第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 により、最適なレベルシフト電圧量に設定することで、入力信号が零近傍での第１の演算増幅器101 の出力の急峻な変化が低減され、入力信号が零近傍であっても第１の演算増幅器101 の出力が入力信号に対して追従できる。従って、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。

次に、実施例１及び２の変形例について説明する。この変形例は、図１及び図８に示した実施例１及び２に係る半波整流回路における第１のダイオード108 と第２のダイオード110 の代わりに、図15及び図16に示すように、第１のダイオードをＭ個直列接続した第１のダイオード群108mと第２のダイオードをＮ個直列接続した第２のダイオード群110nを用いて構成したものである。

このように構成された半波整流回路では、第１のダイオード群108mの順方向電圧はＶＦ１×Ｍ，第２のダイオード群110nの順方向電圧はＶＦ２×Ｎとなるので、第１のレベルシフト回路109 と第２のレベルシフト回路111 のレベルシフト電圧の絶対値を、各々ＶＢ１×Ｍ，ＶＢ２×Ｎに設定することにより、入力信号ＶinがＶin＝０のときの演算増幅器101 の出力電圧Ｖo の急峻な変動が低減され、特にＶＢ１＝ＶＦ１，ＶＢ２＝ＶＦ２となるように第１及び第２のレベルシフト回路109 ，111 を設定すると、出力電圧Ｖo の急峻な変動がキャンセルされる。

更に、ダイオードを直列接続しているので、第１のダイオード群108m及び第２のダイオード群110nの端子間容量は、それぞれダイオード１個の端子間容量の１／Ｍ倍、1 ／Ｎ倍となるので、端子間容量を低減でき、負荷となる寄生容量を軽減し広帯域化を図ることができる。したがって、入力信号が高速であっても更に歪むことがなく、信頼性の高い半波整流信号を生成することができる。

特に、図15に示す半波整流回路において、第１のレベルシフト回路109 及び第２のレベルシフト回路111 として、図６及び図７に示す第１のレベルシフト回路109 及び第２のレベルシフト回路111 の第３のダイオード602 及び第４のダイオード702 の代わりに、図17及び図18に示すように、第３のダイオード602 をＭ個直列接続した第３のダイオード群602mと、第４のダイオード702 をＮ個直列接続した第４のダイオード群702nを用いてもよい。

同様に、図16に示す半波整流回路において、第１のレベルシフト回路109 及び第２のレベルシフト回路111 として、図13及び図14に示す第１のレベルシフト回路109 及び第２のレベルシフト回路111 の第３のダイオード602 及び第４のダイオード702 の代わりに、第図19及び図20に示すように、第３のダイオード602 をＭ個直列接続した第３のダイオード群602mと、第４のダイオード702 をＮ個直列接続した第４のダイオード群702nを用いてもよい。

このように構成された半波整流回路では、第１のレベルシフト回路109 の生成するレベルシフト電圧の絶対値は、ＶＢ１×Ｍ＝ＶＦ３×Ｍとなり、第１のダイオード群108mの順方向電圧ＶＦ１×Ｎと略同電圧、あるいはＶＦ１×Ｎ以下シフトする最適なレベルシフト電圧ＶＢ１が生成される。また、第２のレベルシフト回路111 の生成するレベルシフト電圧の絶対値は、ＶＢ２×Ｎ＝ＶＦ４×Ｎとなり、第２のダイオード群110nの順方向電圧ＶＦ２×Ｍと略同電圧、あるいはＶＦ２×Ｍ以下シフトする最適なレベルシフト電圧が生成される。

したがって、これらレベルシフト回路により、最適なレベルシフト電圧量に設定することができ、入力信号が零近傍での第１の演算増幅器101 の出力の急峻な変化を低減することができるので、入力信号が零近傍であっても第１の演算増幅器101 の出力が入力信号に対して追従できる。したがって、入力信号が高速であっても歪むことなく、精度の高い半波整流信号を生成することができる。

本発明に係る半波整流回路の実施例１の構成を示す回路構成図である。 図１に示した実施例１における演算増幅器の出力電圧の静特性を示す図である。 図１に示した実施例１に係る半波整流回路の過渡応答特性を示す図である。 図１に示した実施例１における第１のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図１に示した実施例１における第２のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図１に示した実施例１における第１のレベルシフト回路の他の構成例を示す回路構成図である。 図１に示した実施例１における第２のレベルシフト回路の他の構成例を示す回路構成図である。 本発明の実施例２に係る半波整流回路の構成を示す回路構成図である。 図８に示した実施例２における演算増幅器の出力電圧の静特性を示す図である。 図８に示した実施例２に係る半波整流回路の過渡応答特性を示す図である。 図８に示した実施例２における第１のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図８に示した実施例２における第２のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図８に示した実施例２における第１のレベルシフト回路の他の構成例を示す回路構成図である。 図８に示した実施例２における第２のレベルシフト回路の他の構成例を示す回路構成図である。 図１に示した実施例１の変形例を示す回路構成図である。 図８に示した実施例２の変形例を示す回路構成図である。 図15に示した実施例１の変形例における第１のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図15に示した実施例１の変形例における第２のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図16に示した実施例２の変形例における第１のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 図16に示した実施例２の変形例における第２のレベルシフト回路の構成例を示す回路構成図である。 従来の半波整流回路の構成を示す回路構成図である。 図21に示した従来例における演算増幅器の入出力特性を示す図である。 図21に示した従来の半波整流回路の過渡応答特性を示す図である。

符号の説明

101 第１の演算増幅器
102 信号入力端子
103 第１の抵抗素子
104 信号出力端子
105 第２の抵抗素子
106 第１の整流ユニット
106a 第１の端子
106b 第２の端子
107 第２の整流ユニット
107a 第３の端子
107b 第４の端子
108 第１のダイオード
108m 第１のダイオード群
109 第１のレベルシフト回路
110 第２のダイオード
110n 第２のダイオード群
111 第２のレベルシフト回路
401 第２の演算増幅器
402 第３の抵抗
403 第１の電流源
501 第３の演算増幅器
502 第４の抵抗
503 第２の電流源
602 第３のダイオード
602m 第３のダイオード群
702 第４のダイオード
702n 第４のダイオード群

Claims (8)

1. 非反転入力端子が基準電源に接続された第１の演算増幅器と、
   一端が信号入力端子に、他端が第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の抵抗と、
   一端が第１の抵抗の他端と反転入力端子との接続点に、他端が信号出力端子に接続された第２の抵抗と、
   第１及び第２の端子を有し、第１の端子にアノード端子が接続された第１のダイオードと、一端が第１のダイオードのカソード端子に、他端が第２の端子に接続された、前記カソード端子の電位を零以上略第１のダイオードの順方向電圧以下の昇圧方向にレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路とからなり、第１の演算増幅器の反転入力端子又は出力端子のいずれか一方に第１の端子が、その他方に第２の端子が各々接続された第１の整流ユニットと、
   第３及び第４の端子を有し、第３の端子にカソード端子が接続された第２のダイオードと、一端が第２のダイオードのアノード端子に、他端が第４の端子に接続された、前記アノード端子の電位を零以上略第２のダイオードの順方向電圧以下の降圧方向にレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路とからなり、信号出力端子と第２の抵抗との接続点又は第１の演算増幅器の出力端子のいずれか一方に第３の端子が、その他方に第４の端子が各々接続される第２の整流ユニットとを有する半波整流回路。
2. 非反転入力端子が基準電源に接続された第１の演算増幅器と、
   の一端が信号入力端子に、他端が第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の抵抗と、
   一端が第１の抵抗の他端と反転入力端子との接続点に、他端が信号出力端子に接続された第２の抵抗と、
   第１及び第２の端子を有し、第１の端子にカソード端子が接続された第１のダイオードと、一端が第１のダイオードのアノード端子に、他端が第２の端子に接続された、前記アノード端子の電位を零以上略第１のダイオードの順方向電圧以下の降圧方向にレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路とからなり、第１の演算増幅器の反転入力端子又は出力端子のいずれか一方に第１の端子が、その他方に第２の端子が各々接続される第１の整流ユニットと、
   第３及び第４の端子を有し、第３の端子にアノード端子が接続された第２のダイオードと、一端が第２のダイオードのカソード端子に、他端が第４の端子に接続された、前記カソード端子の電位を零以上略第２のダイオードの順方向電圧以下の昇圧方向にレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路とからなり、信号出力端子と第２の抵抗との接続点又は第１の演算増幅器の出力端子のいずれか一方に第３の端子が、その他方に第４の端子が各々接続される第２の整流ユニットとを有する半波整流回路。
3. 前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのカソード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第３の抵抗と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのアノード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第４の抵抗と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とする請求項１に係る半波整流回路。
4. 前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのアノード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第３の抵抗と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのカソード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に一端が、出力端子に他端が各々接続された第４の抵抗と、前記第３の演算増幅器の非反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とする請求項２に係る半波整流回路。
5. 前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのカソード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子にアノード端子が、出力端子にカソード端子が各々接続された第３のダイオードと、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのアノード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子にカソード端子が、出力端子にアノード端子が各々接続された第４のダイオードと、前記第３の演算増幅器の反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とする請求項１に係る半波整流回路。
6. 前記第１のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第１の整流ユニットの第２の端子が、出力端子に第１のダイオードのアノード端子が各々接続された第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転入力端子にカソード端子が、出力端子にアノード端子が各々接続された第３のダイオードと、前記第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第１の電流源とを備え、前記第２のレベルシフト回路は、非反転入力端子に前記第２の整流ユニットの第４の端子が、出力端子に第２のダイオードのカソード端子が各々接続された第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転入力端子にアノード端子が、出力端子にカソード端子が各々接続された第４のダイオードと、前記第３の演算増幅器の非反転入力端子に接続された第２の電流源とを備えることを特徴とする請求項２に係る半波整流回路。
7. 前記第１のダイオードはＭ個（Ｍ≧２）直列に接続されたダイオード群から成り、前記第２のダイオードはＮ個（Ｎ≧２）直列に接続されたダイオード群から成ることを特徴とする請求項１又は２に係る半波整流回路。
8. 前記第１及び第３のダイオードはそれぞれＭ個（Ｍ≧２）直列に接続されたダイオード群から成り、前記第２及び第４のダイオードはそれぞれＮ個（Ｎ≧２）直列に接続されたダイオード群から成ることを特徴とする請求項５又は６に係る半波整流回路。

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