JP2019022042A - アイソレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供する。【解決手段】本発明の一側面に係るアイソレータは、発光素子及び受光素子を備える第1フォトカプラであって、当該発光素子に入力信号が入力されるよう構成された第1フォトカプラと、入力端子及び出力端子を備えるオペアンプであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該入力端子に接続されるように構成されたオペアンプと、発光素子及び受光素子を備える第2フォトカプラであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該受光素子に接続され、前記オペアンプの出力端子が当該発光素子に接続され、当該発光素子から出力信号が出力されるように構成された第2フォトカプラと、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、アイソレータに関する。
一般的に、計測システム等の電子回路内で入力信号と出力信号との間を直流的に絶縁する際には、アイソレータ(「信号変換器」とも称される)が用いられる。アイソレータは、組み込まれた電子回路内で、信号の回り込み防止、計器の保護、ノイズの低減などの様々な役割を果たす(例えば、特許文献1)。
従来のアイソレータには、主に、電圧変成器(PT)及び絶縁アンプの2種類が存在する。電圧変成器は、電気信号を変換するための鉄心を有しており、大型であり、電子基盤等に搭載するのが困難であるという問題点があった。また、絶縁アンプは、チャンネルごとに独立した電源を有する等の理由により高価であるという問題点があった。
本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することである。
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
すなわち、本発明の一側面に係るアイソレータは、発光素子及び受光素子を備える第1フォトカプラであって、当該発光素子に入力信号が入力されるよう構成された第1フォトカプラと、入力端子及び出力端子を備えるオペアンプであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該入力端子に接続されるように構成されたオペアンプと、発光素子及び受光素子を備える第2フォトカプラであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該受光素子に接続され、前記オペアンプの出力端子が当該発光素子に接続され、当該発光素子から出力信号が出力されるように構成された第2フォトカプラと、を備える。
当該構成に係るアイソレータでは、第1フォトカプラの受光素子が、オペアンプの入力端子と第2フォトカプラの受光素子とに接続され、オペアンプの出力端子が、第2フォトカプラの発光素子に接続されている。これにより、第1フォトカプラの発光素子に入力信号を入力した際には、オペアンプの仮想短絡の動作により、第1フォトカプラの受光素子と第2フォトカプラの受光素子とを均衡させるため、第2フォトカプラの発光素子側に第1フォトカプラの入力信号と同じ電流が流れる。すなわち、2つのフォトカプラ及びオペアンプの作用により、電圧の入力を絶縁しつつ、第2フォトカプラの発光素子側から第1フォトカプラの発光素子に順方向の入力信号と同じ出力信号を得ることができる。また、2つのフォトカプラの受光素子同士を接続することで、互いの特性を打ち消し合うように各フォトカプラを動作させることができる。そのため、中間の伝達特性を原理的に無視することができ、出力信号に生じ得る波形のひずみ及び温度ドリフトの影響を低減することができる。更に、フォトカプラは非常に小型で安価な素子であるため、当該構成に係るアイソレータは、安価に作製することができ、かつ電子基盤等に搭載可能な程度に小型化することができる。したがって、当該構成によれば、電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することができる。
また、本発明の一側面に係るアイソレータは、第1回路部と、第2回路部と、前記第1回路部からの出力信号及び前記第2回路部からの出力信号を合成するように構成された合成回路部と、を備え、前記第1回路部及び前記第2回路部はそれぞれ、発光素子及び受光素子を備える第1フォトカプラと、入力端子及び出力端子を備えるオペアンプであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該入力端子に接続されるように構成されたオペアンプと、発光素子及び受光素子を備える第2フォトカプラであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該受光素子に接続され、前記オペアンプの出力端子が当該発光素子に接続され、当該発光素子から出力信号が出力されるように構成された第2フォトカプラと、を備え、前記第1回路部及び前記第2回路部の前記各第1フォトカプラの前記発光素子には、入力信号が互いに反転して入力されるように構成される。当該構成によれば、交流源の電圧を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することができる。
上記一側面に係るアイソレータにおいて、前記合成回路部は、オペアンプにより構成されてよい。
本発明によれば、電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することができる。
以下、本発明の一側面に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
§1 第1実施形態
まず、図1を用いて、第1実施形態に係るアイソレータ1の構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るアイソレータ1の構成の一例を模式的に例示する。第1実施形態に係るアイソレータ1は、電圧の入力を絶縁し、出力信号の取り込み、複数チャンネルでの使用等の際の制限条件を緩和するために、電子基盤上に搭載された電子回路に組み込まれる。
まず、図1を用いて、第1実施形態に係るアイソレータ1の構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るアイソレータ1の構成の一例を模式的に例示する。第1実施形態に係るアイソレータ1は、電圧の入力を絶縁し、出力信号の取り込み、複数チャンネルでの使用等の際の制限条件を緩和するために、電子基盤上に搭載された電子回路に組み込まれる。
図1の例では、アイソレータ1は、入力側から順に、第1フォトカプラ11、オペアンプ12、及び第2フォトカプラ13を備えている。
第1フォトカプラ11は、発光素子111及び受光素子115を備えている。発光素子111は、例えば、発光ダイオードである。また、受光素子115は、例えば、フォトトランジスタである。発光素子111のアノード112及びカソード113にはそれぞれ抵抗(141、142)が接続している。これにより、第1フォトカプラ11は、各抵抗(141、142)を介して発光素子111に入力信号が入力されるように構成されている。
オペアンプ12は、一対の入力端子(121、122)及び出力端子123を備え、一対の入力端子(121、122)のうちの反転入力端子121に、第1フォトカプラ11の受光素子115のエミッタ117が接続されるように構成されている。一方、非反転入力端子122には、グラント15が接続されている。
なお、第1フォトカプラ11の受光素子115のコレクタ116は、電源モジュール等で構成される電圧源に接続するための端子(以下、単に「電圧源の端子」とも称する)又はグラント(不図示)に接続することができる。また、オペアンプ12は、一対の電源端子(不図示)を備え、各電源端子は、電圧源の端子又はグラントに接続することができる。
第2フォトカプラ13は、発光素子131及び受光素子135を備えている。第1フォトカプラ11と同様に、発光素子131は、例えば、発光ダイオードであり、受光素子135は、例えば、フォトトランジスタである。受光素子135のコレクタ136には、第1フォトカプラ11の受光素子115のエミッタ117が接続されている。受光素子135のエミッタ137は、電圧源の端子又はグラントに接続することができる。一方、発光素子131のカソード133には、オペアンプ12の出力端子123が接続されている。また、発光素子131のアノード132には、出力側の抵抗16が接続されている。これにより、第2フォトカプラ13は、発光素子131から出力信号が出力されるように構成される。
(特徴)
第1実施形態に係るアイソレータ1では、入力側の一対の抵抗(141、142)を介して第1フォトカプラ11の発光素子111に入力信号が入力される。具体的には、発光素子111に順方向の電圧がかかる際に、入力信号に応じた電流が発光素子111に流れる。これに応じて、オペアンプ12の仮想短絡の動作により、両フォトカプラ(11、13)の両受光素子(115、135)を均衡させるために、第2フォトカプラ13の受光素子135側の抵抗16に、第1フォトカプラ11に流れる電流と同じ電流が流れる。したがって、第1実施形態に係るアイソレータ1によれば、2つのフォトカプラ(11、13)及びオペアンプ12の作用により、第1フォトカプラ11側の電圧の入力を絶縁しつつ、第2フォトカプラ13の発光素子131側から入力信号と同じ出力信号を得ることができる。
第1実施形態に係るアイソレータ1では、入力側の一対の抵抗(141、142)を介して第1フォトカプラ11の発光素子111に入力信号が入力される。具体的には、発光素子111に順方向の電圧がかかる際に、入力信号に応じた電流が発光素子111に流れる。これに応じて、オペアンプ12の仮想短絡の動作により、両フォトカプラ(11、13)の両受光素子(115、135)を均衡させるために、第2フォトカプラ13の受光素子135側の抵抗16に、第1フォトカプラ11に流れる電流と同じ電流が流れる。したがって、第1実施形態に係るアイソレータ1によれば、2つのフォトカプラ(11、13)及びオペアンプ12の作用により、第1フォトカプラ11側の電圧の入力を絶縁しつつ、第2フォトカプラ13の発光素子131側から入力信号と同じ出力信号を得ることができる。
このとき、2つのフォトカプラ(11、13)の受光素子(115、135)同士を接続することで、互いの特性を打ち消し合うように各フォトカプラ(11、13)を動作させることができる。そのため、第1実施形態によれば、中間の伝達特性を原理的に無視することができ、出力信号に生じ得る波形のひずみ及び温度ドリフトの影響を低減することができる。なお、この観点から、第1フォトカプラ11と第2フォトカプラ13とは同一の特性を有するのが好ましい。第1フォトカプラ11と第2フォトカプラ13とが同一の特性を有するとは、例えば、同一メーカの同一型番のフォトカプラを利用する、性能表記が同一のフォトカプラを利用する等、特性が同一であると判断可能な情報に基づいて選択されたフォトカプラを利用した状態を指す。なお、同一の特性を有する各フォトカプラは、同一のパッケージ(筐体、基板)に搭載されているのが好ましい。同一の特性を有する各フォトカプラが同一のパッケージに搭載されている場合、各フォトカプラの特性に大きな影響を与え得る温度環境が同じになり得る。これにより、温度環境による変化を互いに打ち消し合うようにすることができるため、出力信号に生じ得る波形のひずみ及び温度ドリフトの影響を低減することができる。
更に、一般的に、フォトカプラは非常に小型で安価な素子である。そのため、第1実施形態に係るアイソレータ1は、安価に作製することができ、かつ電子基盤等に搭載可能な程度に小型化することができる。したがって、第1実施形態によれば、電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することができる。
(変形例)
以上、本発明の第1実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。すなわち、アイソレータ1の構成は、上記の例に限定されなくてもよい。例えば、オペアンプ12の反転入力端子121及び第2フォトカプラ13の受光素子135は、第1フォトカプラ11の受光素子115のコレクタ116に接続されてよい。この場合、第1フォトカプラ11の受光素子115のコレクタ116には、第2フォトカプラ13の受光素子135のエミッタ137が接続される。
以上、本発明の第1実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。すなわち、アイソレータ1の構成は、上記の例に限定されなくてもよい。例えば、オペアンプ12の反転入力端子121及び第2フォトカプラ13の受光素子135は、第1フォトカプラ11の受光素子115のコレクタ116に接続されてよい。この場合、第1フォトカプラ11の受光素子115のコレクタ116には、第2フォトカプラ13の受光素子135のエミッタ137が接続される。
§2 第2実施形態
次に、図2を用いて、第2実施形態に係るアイソレータ2の構成について説明する。図2は、第2実施形態に係るアイソレータ2の構成の一例を模式的に例示する。上記第1実施形態に係るアイソレータ1では、第1フォトカプラ11の発光素子111に逆方向の電圧がかかる場合には、出力信号が得ることができない。すなわち、交流信号を入力した場合には、アイソレータ1は、交流の半波だけを検出する。第2実施形態に係るアイソレータ2は、この半波検出のアイソレータ1を2つの回路部(21、22)として利用して、交流信号に対応させたものである。
次に、図2を用いて、第2実施形態に係るアイソレータ2の構成について説明する。図2は、第2実施形態に係るアイソレータ2の構成の一例を模式的に例示する。上記第1実施形態に係るアイソレータ1では、第1フォトカプラ11の発光素子111に逆方向の電圧がかかる場合には、出力信号が得ることができない。すなわち、交流信号を入力した場合には、アイソレータ1は、交流の半波だけを検出する。第2実施形態に係るアイソレータ2は、この半波検出のアイソレータ1を2つの回路部(21、22)として利用して、交流信号に対応させたものである。
アイソレータ2は、第1回路部21、第2回路部22、及び合成回路部23を備える。第1回路部21及び第2回路部22はそれぞれ上記アイソレータ1と同様に構成される。また、合成回路部23は、第1回路部21からの出力信号及び第2回路部22からの出力信号を合成するように構成される。すなわち、アイソレータ2では、第1回路部21及び第2回路部22によりそれぞれ半波ずつ検出し、検出した各半波を合成回路部23により合成することで、入力信号である交流信号と同じ出力信号を合成回路部23の出力として得ることができる。以下、各構成要素について説明する。
(第1回路部)
まず、第1回路部21について説明する。第1回路部21は、上記アイソレータ1とほぼ同様に構成される。図2の例では、第1回路部21は、第1フォトカプラ211、オペアンプ212、及び第2フォトカプラ213を備えている。第1フォトカプラ211は、発光素子2111及び受光素子2112を備えている。オペアンプ212は、一対の入力端子、一対の電源端子、及び出力端子を備えている。また、第2フォトカプラ213は、発光素子2131及び受光素子2132を備えている。
まず、第1回路部21について説明する。第1回路部21は、上記アイソレータ1とほぼ同様に構成される。図2の例では、第1回路部21は、第1フォトカプラ211、オペアンプ212、及び第2フォトカプラ213を備えている。第1フォトカプラ211は、発光素子2111及び受光素子2112を備えている。オペアンプ212は、一対の入力端子、一対の電源端子、及び出力端子を備えている。また、第2フォトカプラ213は、発光素子2131及び受光素子2132を備えている。
上記アイソレータ1と同様に、第1フォトカプラ211の発光素子2111には入力信号が入力され、受光素子2112のエミッタは、オペアンプ212の反転入力端子及び第2フォトカプラ213の受光素子2132のコレクタに接続されている。また、オペアンプ212の出力端子は、第2フォトカプラ213の発光素子2131のカソードに接続されている。
更に、第1フォトカプラ211の受光素子2112のコレクタ、オペアンプ212の非反転入力端子、及びオペアンプ212の正電源端子は、電圧源の端子に接続されている。一方、第2フォトカプラ213の受光素子2132のエミッタ及びオペアンプ212の負電源端子は、グラントに接続されている。なお、ノイズ及び発振を抑えるために、オペアンプ212及び第2フォトカプラ213には、コンデンサ214及び抵抗215が並列に接続している。
(第2回路部)
次に、第2回路部22について説明する。第2回路部22は、第1回路部21とほぼ同様に構成される。具体的には、第2回路部22は、第1フォトカプラ221、オペアンプ222、及び第2フォトカプラ223を備えている。第1フォトカプラ221は、発光素子2211及び受光素子2212を備えている。オペアンプ222は、一対の入力端子、一対の電源端子、及び出力端子を備えている。また、第2フォトカプラ223は、発光素子2231及び受光素子2232を備えている。
次に、第2回路部22について説明する。第2回路部22は、第1回路部21とほぼ同様に構成される。具体的には、第2回路部22は、第1フォトカプラ221、オペアンプ222、及び第2フォトカプラ223を備えている。第1フォトカプラ221は、発光素子2211及び受光素子2212を備えている。オペアンプ222は、一対の入力端子、一対の電源端子、及び出力端子を備えている。また、第2フォトカプラ223は、発光素子2231及び受光素子2232を備えている。
第1フォトカプラ221の発光素子2211には入力信号が入力される。ここで、第2実施形態に係るアイソレータ2は、第1回路部21及び第2回路部22の各第1フォトカプラ(211、221)の発光素子(2111、2211)に、入力信号が互いに反転して入力されるように構成される。
図2の例では、アイソレータ2は、入力側の端子として入力コネクタ20を備えており、入力コネクタ20と各回路部(21、22)との間には一対の抵抗(201、202)が設けられている。第1回路部21の第1フォトカプラ211の発光素子2111は、アノードが抵抗201に接続され、カソードが抵抗202に接続されるように構成される。一方、第2回路部22の第1フォトカプラ221の発光素子2211は、カソードが抵抗201に接続され、アノードが抵抗202に接続されるように構成される。これにより、アイソレータ2は、第1回路部21及び第2回路部22の各第1フォトカプラ(211、221)の発光素子(2111、2211)に、入力信号が互いに反転して入力されるように構成される。
また、受光素子2212のコレクタは、オペアンプ222の反転入力端子及び第2フォトカプラ223の受光素子2232のエミッタに接続されている。オペアンプ222の出力端子は、第2フォトカプラ223の発光素子2231のアノードに接続されている。上記第1回路部21と同様に、ノイズ及び発振を抑えるために、オペアンプ222及び第2フォトカプラ223には、コンデンサ224及び抵抗225が並列に接続されている。
更に、第1フォトカプラ221の受光素子2212のエミッタは、グラントに接続されている。一方、第2フォトカプラ223の受光素子2232のコレクタ、オペアンプ222の非反転入力端子、及びオペアンプ222の各電源端子は、電圧源の端子に接続されている。
(合成回路部)
次に、合成回路部23について説明する。本実施形態では、合成回路部23は、オペアンプにより構成されている。具体的には、合成回路部23は、各回路部(21、22)からの出力のバッファとしてそれぞれ作用する一対のオペアンプ(231、232)と各出力を合成するオペアンプ233とを備えている。
次に、合成回路部23について説明する。本実施形態では、合成回路部23は、オペアンプにより構成されている。具体的には、合成回路部23は、各回路部(21、22)からの出力のバッファとしてそれぞれ作用する一対のオペアンプ(231、232)と各出力を合成するオペアンプ233とを備えている。
バッファとして作用する一対のオペアンプ(231、232)のうち、オペアンプ231の非反転入力端子には、第1回路部21の第2フォトカプラ213の発光素子2131のアノードが接続されている。また、オペアンプ232の非反転入力端子には、第2回路部22の第2フォトカプラ223の発光素子2231のカソードが接続されている。これにより、各回路部(21、22)からの出力信号が合成回路部23に入力される。
なお、各オペアンプ(231、232)の非反転入力端子は、各抵抗(2311、2321)を介して電圧源の端子に更に接続されている。各オペアンプ(231、232)の正電源端子は電圧源の端子に接続され、負電源端子はグラントに接続されている。各オペアンプ(231、232)の反転入力端子は出力端子に接続されている。各オペアンプ(231、232)の出力端子は、各抵抗(234、235)を介してオペアンプ233の反転入力端子に接続されている。
オペアンプ233は、各オペアンプ(231、232)の出力を合成する。オペアンプ233の反転入力端子は、抵抗2331を介して出力端子に接続している。オペアンプ233の非反転入力端子及び正電源端子は電圧源の端子に接続され、負電源端子はグラントに接続されている。オペアンプ233の出力端子は、出力コネクタ24の端子に接続している。なお、図2の例では、出力コネクタ24は、2ポジションコネクタであり、1つの端子は、グラントに接続されている。
(特徴)
第2実施形態に係るアイソレータ2は、上記アイソレータ1と同様の特徴を有する。また、第2実施形態に係るアイソレータ2によれば、入力コネクタ20に接続される交流電源からの入力信号のうち、発光素子2111の順方向に流れる半波を第1回路部21で検出し、発光素子2211の順方向に流れる半波を第2回路部22で検出する。そして、各回路部(21、22)で検出した各半波を合成回路部23で合成することで、出力コネクタ24から入力信号と同波形の出力信号を得ることができる。したがって、第2実施形態によれば、波形ひずみ、温度ドリフト等の影響を低減した、交流源の電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することができる。
第2実施形態に係るアイソレータ2は、上記アイソレータ1と同様の特徴を有する。また、第2実施形態に係るアイソレータ2によれば、入力コネクタ20に接続される交流電源からの入力信号のうち、発光素子2111の順方向に流れる半波を第1回路部21で検出し、発光素子2211の順方向に流れる半波を第2回路部22で検出する。そして、各回路部(21、22)で検出した各半波を合成回路部23で合成することで、出力コネクタ24から入力信号と同波形の出力信号を得ることができる。したがって、第2実施形態によれば、波形ひずみ、温度ドリフト等の影響を低減した、交流源の電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを提供することができる。
(変形例)
以上、本発明の第2実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。すなわち、アイソレータ2の構成は、上記の例に限定されなくてもよい。例えば、合成回路部23において、バッファとして作用する2つのオペアンプ(231、232)は省略されてもよい。この場合、各回路部(21、22)の出力がそのままオペアンプ233に入力されてもよい。
以上、本発明の第2実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。すなわち、アイソレータ2の構成は、上記の例に限定されなくてもよい。例えば、合成回路部23において、バッファとして作用する2つのオペアンプ(231、232)は省略されてもよい。この場合、各回路部(21、22)の出力がそのままオペアンプ233に入力されてもよい。
§3 実施例
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定される訳ではない。
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定される訳ではない。
本発明のアイソレータの電気特性を調べるために、上記第2実施形態に係るアイソレータ2と同一の構成を有するアイソレータを実施例として作製した。実施例に係るアイソレータの各構成要素には、以下の電子部品を利用した。
<各電子部品>
・入力コネクタ:日本圧着端子製造株式会社製のコネクタ(型番:B3B−XH−A)
・各フォトカプラ:東芝製のフォトカプラ(型番:TLP621−2)
・各オペアンプ:新日本無線株式会社製のオペアンプ(型番:NJU7043D)
・入力側の抵抗:100K(Ω)の公知の抵抗
・各回路部の抵抗:47(Ω)の公知の抵抗
・各コンデンサ:0.015μFの公知のコンデンサ
・抵抗(2311、2321):500(Ω)の公知の抵抗
・抵抗(234、235、2331):10K(Ω)の公知の抵抗
・出力コネクタ:公知の2ポジションコネクタ
・入力コネクタ:日本圧着端子製造株式会社製のコネクタ(型番:B3B−XH−A)
・各フォトカプラ:東芝製のフォトカプラ(型番:TLP621−2)
・各オペアンプ:新日本無線株式会社製のオペアンプ(型番:NJU7043D)
・入力側の抵抗:100K(Ω)の公知の抵抗
・各回路部の抵抗:47(Ω)の公知の抵抗
・各コンデンサ:0.015μFの公知のコンデンサ
・抵抗(2311、2321):500(Ω)の公知の抵抗
・抵抗(234、235、2331):10K(Ω)の公知の抵抗
・出力コネクタ:公知の2ポジションコネクタ
なお、各オペアンプの非反転入力端子は+2.5Vの電圧源の端子に接続した。また、第2回路部のオペアンプの正電源端子は+15Vの電圧源の端子に接続し、負電源端子は−15Vの電圧源の端子に接続した。その他は、+5Vの電圧源の端子に接続した。
以上により作製した実施例に係るアイソレータの出力コネクタに、オシロスコープ(テクトロニクス製:TDS3014B)を接続した。そして、アイソレータの入力コネクタに、スライダック及び昇圧トランス(100V−200V)を介して商用の電源(100V)を接続し、入力コネクタからアイソレータに交流電圧を入力して、その際のアイソレータの出力をオシロスコープにより測定した。図3Aは、その測定結果を示す。また、実施例に係るアイソレータは、上記により、200Vの入力信号に対して1Vの出力信号を出力するように構成した。そこで、各入力信号に対して出力信号の誤差(出力変換誤差)を算出した。図3Bは、出力変換誤差の算出結果を示す。
また、ヒートガン(白光株式会社製:No.880B)、簡易恒温槽、放射温度計(ARTEC社製:AT300)、メモリハイロガー(日置電機社製:8421)、及び熱電対を更に利用して、実施例に係るアイソレータの温度ドリフトを試験した。図4Aは、27度、65度、及び85度それぞれの温度のときの入力電圧に対するアイソレータの出力電圧の測定結果を示す。また、図4Bは、出力変換誤差の算出結果を示す。
図3A及び図3Bに示すとおり、実施例に係るアイソレータでは、出力変換誤差を0.5%以下に抑えることができることが分かった。また、図4A及び図4Bに示すとおり、実施例に係るアイソレータでは、温度変化による影響を殆ど無視することができることが分かった。以上により、本発明によれば、波形ひずみ、温度ドリフト等の影響を低減した、電圧の入力を絶縁可能な小型で安価なアイソレータを作製することができることが分かった。
1…アイソレータ、
11…第1フォトカプラ、
111…発光素子(発光ダイオード)、
112…アノード、113…カソード、
115…受光素子(フォトトランジスタ)、
116…コレクタ、117…エミッタ、
12…オペアンプ、
121…反転入力端子、122…非反転入力端子、
123…出力端子、
13…第2フォトカプラ、
131…発光素子、
132…アノード、133…カソード、
135…受光素子、
136…コレクタ、137…エミッタ、
141・142…抵抗、
15…グラント、16…抵抗、
2…アイソレータ、
20…入力コネクタ、201・202…抵抗、
21…第1回路部、
211…第1フォトカプラ、
2111…発光素子、2112…受光素子、
212…オペアンプ、
213…第2フォトカプラ、
2131…発光素子、2132…受光素子、
214…コンデンサ、215…抵抗、
22…第2回路部、
221…第1フォトカプラ、
2211…発光素子、2212…受光素子、
222…オペアンプ、
223…第2フォトカプラ、
2231…発光素子、2232…受光素子、
224…コンデンサ、225…抵抗、
23…合成回路部、
231…オペアンプ、2311…抵抗、
232…オペアンプ、2321…抵抗、
234・235…抵抗、
233…オペアンプ、2331…抵抗、
24…出力コネクタ
11…第1フォトカプラ、
111…発光素子(発光ダイオード)、
112…アノード、113…カソード、
115…受光素子(フォトトランジスタ)、
116…コレクタ、117…エミッタ、
12…オペアンプ、
121…反転入力端子、122…非反転入力端子、
123…出力端子、
13…第2フォトカプラ、
131…発光素子、
132…アノード、133…カソード、
135…受光素子、
136…コレクタ、137…エミッタ、
141・142…抵抗、
15…グラント、16…抵抗、
2…アイソレータ、
20…入力コネクタ、201・202…抵抗、
21…第1回路部、
211…第1フォトカプラ、
2111…発光素子、2112…受光素子、
212…オペアンプ、
213…第2フォトカプラ、
2131…発光素子、2132…受光素子、
214…コンデンサ、215…抵抗、
22…第2回路部、
221…第1フォトカプラ、
2211…発光素子、2212…受光素子、
222…オペアンプ、
223…第2フォトカプラ、
2231…発光素子、2232…受光素子、
224…コンデンサ、225…抵抗、
23…合成回路部、
231…オペアンプ、2311…抵抗、
232…オペアンプ、2321…抵抗、
234・235…抵抗、
233…オペアンプ、2331…抵抗、
24…出力コネクタ
Claims (3)
- 発光素子及び受光素子を備える第1フォトカプラであって、当該発光素子に入力信号が入力されるよう構成された第1フォトカプラと、
入力端子及び出力端子を備えるオペアンプであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該入力端子に接続されるように構成されたオペアンプと、
発光素子及び受光素子を備える第2フォトカプラであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該受光素子に接続され、前記オペアンプの出力端子が当該発光素子に接続され、当該発光素子から出力信号が出力されるように構成された第2フォトカプラと、
を備える、
アイソレータ。 - 第1回路部と、
第2回路部と、
前記第1回路部からの出力信号及び前記第2回路部からの出力信号を合成するように構成された合成回路部と、
を備え、
前記第1回路部及び前記第2回路部はそれぞれ、
発光素子及び受光素子を備える第1フォトカプラと、
入力端子及び出力端子を備えるオペアンプであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該入力端子に接続されるように構成されたオペアンプと、
発光素子及び受光素子を備える第2フォトカプラであって、前記第1フォトカプラの前記受光素子が当該受光素子に接続され、前記オペアンプの出力端子が当該発光素子に接続され、当該発光素子から出力信号が出力されるように構成された第2フォトカプラと、
を備え、
前記第1回路部及び前記第2回路部の前記各第1フォトカプラの前記発光素子には、入力信号が互いに反転して入力されるように構成された、
アイソレータ。 - 前記合成回路部は、オペアンプにより構成された、
請求項2に記載のアイソレータ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2017137739A JP2019022042A (ja) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017137739A JP2019022042A (ja) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | アイソレータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019022042A true JP2019022042A (ja) | 2019-02-07 |
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ID=65354542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017137739A Pending JP2019022042A (ja) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | アイソレータ |
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-
2017
- 2017-07-14 JP JP2017137739A patent/JP2019022042A/ja active Pending
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