JP2020053544A - Isolation amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力端子と出力端子が電気的に絶縁されたアイソレーションアンプに関する。 The present invention relates to an isolation amplifier in which an input terminal and an output terminal are electrically insulated.
フォトカプラは、入力端子と出力端子が電気的に絶縁されているにも関わらず、入力端子と出力端子の間で信号を伝達することができる。しかし、フォトカプラは通常入力信号と出力信号が比例の関係になく、例えば入力信号が直線的に変化する場合であっても出力信号は直線的に変化しない。これは、フォトカプラをスイッチング素子として用いる場合には問題とならない。しかし、フォトカプラ単独では、アイソレーションアンプ（絶縁増幅器）のように入力信号と出力信号の高いリニアリティが要求される用途に用いることができない。 The photocoupler can transmit a signal between the input terminal and the output terminal even though the input terminal and the output terminal are electrically insulated. However, in a photocoupler, an input signal and an output signal are not normally in a proportional relationship. For example, even when an input signal changes linearly, an output signal does not change linearly. This is not a problem when using a photocoupler as a switching element. However, the photocoupler alone cannot be used for applications requiring high linearity of an input signal and an output signal, such as an isolation amplifier (insulation amplifier).
そこで、特許文献１は、２つのフォトカプラを用いて入力信号と出力信号のリニアリティを改善したアイソレーションアンプ１００を開示する。このアイソレーションアンプ１００では、図３に示すように、フォトカプラＰ１に含まれる発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｄ１とフォトカプラＰ２に含まれるフォトトランジスタＱ１とが並列に接続されている。また、フォトカプラＰ１に含まれるフォトトランジスタＱ２とフォトカプラＰ２に含まれる発光ダイオードＤ１とが直列に接続されている。
Thus,
図３において、Ｖｉｎは電圧入力端子、Ｖｃｃ２は電源電圧、Ｇｎｄ１とＧｎｄ２はそれぞれ入力側と出力側の基準電位である。アイソレーションアンプ１００では、入力電流Ｉｉｎは、抵抗Ｒ５を介して流れ、電流Ｉ１と電流Ｉ２に分かれる。電流Ｉ１が発光ダイオードＤ１を流れると、発光ダイオードＤ１が発光し、フォトトランジスタＱ２の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通する。このとき、発光ダイオードＤ２に出力電流Ｉｏｕｔが流れ、発光ダイオードＤ２が発光する。発光ダイオードＤ２が発光すると、フォトトランジスタＱ１の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通し、電流Ｉ２が流れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電流Ｉｏｕｔが抵抗Ｒ４を流れることによって生じる。
In FIG. 3, Vin is a voltage input terminal, Vcc2 is a power supply voltage, and Gnd1 and Gnd2 are reference potentials on the input and output sides, respectively. In the
例えば、電流Ｉ１が過度に大きいと、発光ダイオードＤ１の発光強度も過度に大きく、フォトトランジスタＱ２に過度に大きな出力電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電流Ｉｏｕｔが過度に大きいとき、発光ダイオードＤ２の発光強度も過度に大きい。このとき、フォトトランジスタＱ１に過度に大きな電流Ｉ２が流れる。このため、発光ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ１が減少する。これにより、発光ダイオードＤ１の発光強度が小さくなるため、フォトトランジスタＱ２に流れる出力電流Ｉｏｕｔは減少する。このように、フォトカプラＰ２が負帰還回路として機能するため、入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティが向上する。 For example, when the current I1 is excessively large, the light emission intensity of the light emitting diode D1 is excessively large, and an excessively large output current Iout flows through the phototransistor Q2. When the output current Iout is excessively large, the light emission intensity of the light emitting diode D2 is excessively large. At this time, an excessively large current I2 flows through the phototransistor Q1. Therefore, the current I1 flowing through the light emitting diode D1 decreases. As a result, the light emission intensity of the light emitting diode D1 decreases, so that the output current Iout flowing through the phototransistor Q2 decreases. As described above, since the photocoupler P2 functions as a negative feedback circuit, the linearity of the input current Iin and the output current Iout is improved.
特許文献１に記載のアイソレーションアンプ１００では、発光ダイオードＤ１を流れる電流Ｉ１は、入力電流ＩｉｎからフォトトランジスタＱ１を流れる電流Ｉ２を除いたものである。電流Ｉ１は増幅されていないため、発光ダイオードＤ１を発光させるために、大きな入力電流Ｉｉｎを流さなければならない。
また、上述したように、アイソレーションアンプ１００では、フォトカプラＰ２が負帰還回路として機能し、入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティを向上させる。しかし、フォトトランジスタには、入射する光の強度と電流の強度が比例しない領域がある。この領域は、アイソレーションアンプ１００における入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティを低下させる。
In the
Further, as described above, in the
本発明の目的は、小さな入力信号を増幅することができ、入力信号と出力信号のリニアリティを改善することができるアイソレーションアンプを提供することである。 An object of the present invention is to provide an isolation amplifier that can amplify a small input signal and improve the linearity of an input signal and an output signal.
上記目的を達成するために、本発明のアイソレーションアンプは、
電気的に絶縁された入力段と出力段とを有するアイソレーションアンプであって、
前記入力段が、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子と、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路に流す受光素子と、制御端子に入力される信号に応じて電流路を流れる電流を増幅する増幅素子とを有し、当該発光素子の入力端子と当該受光素子の電流路の入力端子とに当該入力段における電源電圧が入力されており、当該発光素子の出力端子が当該増幅素子の電流路の入力端子と接続されており、当該受光素子の電流路の出力端子と当該増幅素子の電流路の出力端子とが接続されており、
前記出力段が、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路に流す受光素子と、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子とを有し、当該受光素子の電流路と当該発光素子とが直列に接続された回路の入力端子に当該出力段における電源電圧が入力されており、
前記出力段の受光素子に、前記入力段における発光素子から放射される光に応じた強度の光が入射し、
前記入力段の受光素子に、前記出力段における発光素子から放射される光に応じた強度の光が入射し、
前記入力段における増幅素子の制御端子に入力される信号に応じて、前記出力段における受光素子の電流路と発光素子とが直列に接続された回路に流れる電流または当該電流に応じた電圧を出力する。
In order to achieve the above object, the isolation amplifier of the present invention
An isolation amplifier having an electrically isolated input stage and an output stage,
A light-emitting element that emits light having an intensity corresponding to a flowing current, a light-receiving element that causes a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light to flow through a current path, and an input stage that responds to a signal input to a control terminal. An amplifying element for amplifying the current flowing through the current path, and a power supply voltage at the input stage is input to the input terminal of the light emitting element and the input terminal of the current path of the light receiving element, The output terminal is connected to the input terminal of the current path of the amplification element, the output terminal of the current path of the light receiving element and the output terminal of the current path of the amplification element are connected,
The output stage has a light receiving element that causes a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light to flow through a current path, and a light emitting element that emits light having an intensity corresponding to the flowing current, and the current path of the light receiving element The power supply voltage at the output stage is input to an input terminal of a circuit in which the light emitting element and the light emitting element are connected in series,
Light having an intensity corresponding to light emitted from the light emitting element in the input stage is incident on the light receiving element in the output stage,
Light having an intensity corresponding to light emitted from the light emitting element in the output stage is incident on the light receiving element in the input stage,
In response to a signal input to a control terminal of an amplification element in the input stage, a current flowing in a circuit in which a current path of a light receiving element and a light emitting element in the output stage are connected in series or a voltage corresponding to the current is output. I do.
好ましくは、本発明のアイソレーションアンプは、
前記入力段における受光素子と増幅素子が、それぞれフォトトランジスタとＮＰＮバイポーラトランジスタである。
Preferably, the isolation amplifier of the present invention comprises:
The light receiving element and the amplifying element in the input stage are a phototransistor and an NPN bipolar transistor, respectively.
好ましくは、本発明のアイソレーションアンプは、
一端が前記入力段における受光素子の電流路の出力端子と増幅素子の電流路の出力端子との接続部分に接続され、他端に前記入力段における基準電位が入力される可変抵抗を備える。
Preferably, the isolation amplifier of the present invention comprises:
One end is connected to a connection between the output terminal of the current path of the light receiving element in the input stage and the output terminal of the current path of the amplification element, and the other end has a variable resistor to which a reference potential in the input stage is input.
好ましくは、本発明のアイソレーションアンプは、
一端が前記出力段における受光素子の電流路と発光素子とが直列に接続された回路の出力端子に接続され、他端に前記出力段における基準電位が入力される可変抵抗を備える。
Preferably, the isolation amplifier of the present invention comprises:
One end is connected to the output terminal of a circuit in which the current path of the light receiving element and the light emitting element in the output stage are connected in series, and the other end includes a variable resistor to which a reference potential in the output stage is input.
好ましくは、本発明のアイソレーションアンプは、
前記入力段と前記出力段との間に、電気的に絶縁された１つ以上の中間段を有し、
前記各中間段が、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路に流す第１の受光素子および第２の受光素子と、流れる電流に応じた強度の光を放射する第１の発光素子および第２の発光素子とを有し、当該第１の受光素子の電流路の入力端子と当該第２の受光素子の電流路の入力端子とに当該中間段における電源電圧が入力されており、当該第１の受光素子の電流路の出力端子と当該第１の発光素子の入力端子とが接続されており、当該第１の発光素子の出力端子と当該第２の受光素子の電流路の出力端子と当該第２の発光素子の入力端子とが接続されており、
前記各中間段の第１の受光素子に、隣接した前記入力段における発光素子または一方の側に隣接した前記中間段における第１の発光素子から放射される光が入射し、
前記出力段の受光素子に、隣接した前記中間段における第１の発光素子から放射される光が入射し、
前記各中間段の第２の受光素子に、隣接した前記出力段における発光素子または他方の側に隣接した前記中間段における第２の発光素子から放射される光が入射し、
前記入力段の受光素子に、隣接した前記中間段における第２の発光素子から放射される光が入射する。
Preferably, the isolation amplifier of the present invention comprises:
Having one or more electrically insulated intermediate stages between the input stage and the output stage;
A first light-receiving element and a second light-receiving element, each of the intermediate stages for flowing a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light into a current path; and a first light-emitting element for emitting light having a magnitude corresponding to the flowing current. A light-emitting element and a second light-emitting element, wherein a power supply voltage at the intermediate stage is input to an input terminal of a current path of the first light-receiving element and an input terminal of a current path of the second light-receiving element. The output terminal of the current path of the first light receiving element is connected to the input terminal of the first light emitting element, and the output terminal of the first light emitting element and the current path of the second light receiving element are connected. And the input terminal of the second light emitting element are connected,
Light emitted from the light emitting element in the adjacent input stage or the first light emitting element in the intermediate stage adjacent to one side is incident on the first light receiving element of each intermediate stage,
Light emitted from the first light emitting element in the adjacent intermediate stage enters the light receiving element in the output stage,
Light emitted from the light emitting element in the adjacent output stage or the second light emitting element in the intermediate stage adjacent to the other side is incident on the second light receiving element of each intermediate stage,
Light emitted from the second light emitting element in the adjacent intermediate stage enters the light receiving element in the input stage.
本発明によれば、小さな入力信号を増幅することができ、入力信号と出力信号のリニアリティを改善することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a small input signal can be amplified and the linearity of an input signal and an output signal can be improved.
以下、本発明の実施形態に係るアイソレーションアンプについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, an isolation amplifier according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, common components are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be omitted.
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアイソレーションアンプ１の構成の一例を示す。
アイソレーションアンプ１は、電気的に絶縁された入力段と出力段とを有する。
入力段は、電圧入力端子Ｖｉｎと、電源電圧入力端子Ｖｃｃ１と、発光ダイオードＤ１と、フォトトランジスタＱ１と、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ３と、基準電位入力端子Ｇｎｄ１とを有する。電源電圧入力端子Ｖｃｃ１には、入力段における電源電圧が入力される。発光ダイオードＤ１は、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子の一例である。フォトトランジスタＱ１は、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路（コレクタ・エミッタ間）に流す受光素子の一例である。ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１は、制御端子（ベース）に入力される信号（電圧および／または電流）に応じて電流路（コレクタ・エミッタ間）を流れる電流を増幅する増幅素子の一例である。基準電位入力端子Ｇｎｄ１には、入力段における基準電位が入力される。
FIG. 1 shows an example of a configuration of an
The
The input stage includes a voltage input terminal Vin, a power supply voltage input terminal Vcc1, a light emitting diode D1, a phototransistor Q1, an NPN bipolar transistor T1, a resistor R1, a resistor R2, a resistor R3, and a reference potential input terminal Gnd1. And The power supply voltage at the input stage is input to the power supply voltage input terminal Vcc1. The light emitting diode D1 is an example of a light emitting element that emits light having an intensity according to a flowing current. The phototransistor Q1 is an example of a light receiving element that allows a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light to flow through a current path (between a collector and an emitter). The NPN bipolar transistor T1 is an example of an amplifying element that amplifies a current flowing through a current path (between a collector and an emitter) in accordance with a signal (voltage and / or current) input to a control terminal (base). The reference potential at the input stage is input to the reference potential input terminal Gnd1.
入力段において、発光ダイオードＤ１のアノード（入力端子）とフォトトランジスタＱ１のコレクタ（電流路の入力端子）とは、電源電圧入力端子Ｖｃｃ１に接続されており、入力段における電源電圧が入力される。発光ダイオードＤ１のカソード（出力端子）とＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のコレクタ（電流路の入力端子）とは接続されている。フォトトランジスタＱ１のエミッタ（電流路の出力端子）とＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のエミッタ（電流路の出力端子）とは接続されている。抵抗Ｒ３の一端は、フォトトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のエミッタとの接続部分に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、基準電位入力端子Ｇｎｄ１に接続されており、入力段における基準電位が入力される。抵抗Ｒ１は、一端が電圧入力端子Ｖｉｎに接続され、他端が抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は基準電位入力端子Ｇｎｄ１に接続されている。ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベース（制御端子）は、抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ２の一端との接続部分に接続されている。 In the input stage, the anode (input terminal) of the light emitting diode D1 and the collector (input terminal of the current path) of the phototransistor Q1 are connected to the power supply voltage input terminal Vcc1, and the power supply voltage in the input stage is input. The cathode (output terminal) of the light emitting diode D1 and the collector (input terminal of the current path) of the NPN bipolar transistor T1 are connected. The emitter of the phototransistor Q1 (the output terminal of the current path) and the emitter of the NPN bipolar transistor T1 (the output terminal of the current path) are connected. One end of the resistor R3 is connected to a connection between the emitter of the phototransistor Q1 and the emitter of the NPN bipolar transistor T1. The other end of the resistor R3 is connected to the reference potential input terminal Gnd1, and receives the reference potential at the input stage. One end of the resistor R1 is connected to the voltage input terminal Vin, and the other end is connected to one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is connected to the reference potential input terminal Gnd1. The base (control terminal) of the NPN bipolar transistor T1 is connected to a connection between the other end of the resistor R1 and one end of the resistor R2.
出力段は、電源電圧入力端子Ｖｃｃ２と、フォトトランジスタＱ２と、発光ダイオードＤ２と、抵抗Ｒ４と、基準電位入力端子Ｇｎｄ２と、電圧出力端子Ｖｏｕｔとを有する。電源電圧入力端子Ｖｃｃ２には、出力段における電源電圧が入力される。フォトトランジスタＱ２は、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路（コレクタ・エミッタ間）に流す受光素子の一例である。発光ダイオードＤ２は、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子の一例である。基準電位入力端子Ｇｎｄ２には、出力段における基準電位が入力される。 The output stage has a power supply voltage input terminal Vcc2, a phototransistor Q2, a light emitting diode D2, a resistor R4, a reference potential input terminal Gnd2, and a voltage output terminal Vout. The power supply voltage at the output stage is input to the power supply voltage input terminal Vcc2. The phototransistor Q2 is an example of a light receiving element that causes a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light to flow through a current path (between a collector and an emitter). The light emitting diode D2 is an example of a light emitting element that emits light having an intensity according to a flowing current. The reference potential at the output stage is input to the reference potential input terminal Gnd2.
出力段において、フォトトランジスタＱ２は、コレクタが電源電圧入力端子Ｖｃｃ２に接続され、エミッタが発光ダイオードＤ２のカソードに接続されている。発光ダイオードＤ２のアノードは抵抗Ｒ４の一端に接続されている。抵抗Ｒ４の他端は基準電位入力端子Ｇｎｄ２に接続されている。電圧出力端子Ｖｏｕｔは、発光ダイオードＤ２のアノードと抵抗Ｒ４の一端との接続部分に接続されている。
なお、フォトトランジスタＱ２の電流路と発光ダイオードＤ２とは直列に接続された回路を形成している。この直列回路の入力端子は、電源電圧入力端子Ｖｃｃ２に接続されており、出力段における電源電圧が入力される。この直列回路の出力端子は、抵抗Ｒ４の一端に接続されている。
ただし、フォトトランジスタＱ２と発光ダイオードＤ２の接続の順番は逆でもよい。すなわち、発光ダイオードＤ２のカソードが電源電圧入力端子Ｖｃｃ２に接続され、そのアノードがフォトトランジスタＱ２のコレクタに接続され、フォトトランジスタＱ２のエミッタが抵抗Ｒ４の一端に接続されていてもよい。
In the output stage, the phototransistor Q2 has a collector connected to the power supply voltage input terminal Vcc2, and an emitter connected to the cathode of the light emitting diode D2. The anode of the light emitting diode D2 is connected to one end of the resistor R4. The other end of the resistor R4 is connected to the reference potential input terminal Gnd2. The voltage output terminal Vout is connected to a connection between the anode of the light emitting diode D2 and one end of the resistor R4.
The current path of the phototransistor Q2 and the light emitting diode D2 form a circuit connected in series. The input terminal of this series circuit is connected to the power supply voltage input terminal Vcc2, and receives the power supply voltage at the output stage. The output terminal of this series circuit is connected to one end of the resistor R4.
However, the order of connection between the phototransistor Q2 and the light emitting diode D2 may be reversed. That is, the cathode of the light emitting diode D2 may be connected to the power supply voltage input terminal Vcc2, the anode may be connected to the collector of the phototransistor Q2, and the emitter of the phototransistor Q2 may be connected to one end of the resistor R4.
フォトトランジスタＱ２のベースには、発光ダイオードＤ１から放射される光が入射する。発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＱ２は、例えばフォトカプラＰ１で形成することができる。また、フォトトランジスタＱ１のベースには、発光ダイオードＤ２から放射される光が入射する。発光ダイオードＤ２とフォトトランジスタＱ１は、例えばフォトカプラＰ２で形成することができる。
なお、フォトトランジスタＱ２（出力段の受光素子）のベースに入射する光は、入力段における発光素子（発光ダイオードＤ１）から放射される光に応じた強度の光の一例である。また、フォトトランジスタＱ１（入力段の受光素子）のベースに入射する光は、出力段における発光素子（発光ダイオードＤ２）から放射される光に応じた強度の光の一例である。
Light emitted from the light emitting diode D1 is incident on the base of the phototransistor Q2. The light emitting diode D1 and the phototransistor Q2 can be formed by, for example, a photocoupler P1. Light emitted from the light emitting diode D2 enters the base of the phototransistor Q1. The light emitting diode D2 and the phototransistor Q1 can be formed by, for example, a photocoupler P2.
The light incident on the base of the phototransistor Q2 (the light receiving element in the output stage) is an example of light having an intensity corresponding to the light emitted from the light emitting element (the light emitting diode D1) in the input stage. The light incident on the base of the phototransistor Q1 (the light receiving element in the input stage) is an example of light having an intensity corresponding to the light emitted from the light emitting element (the light emitting diode D2) in the output stage.
電圧入力端子Ｖｉｎに電圧が入力されると、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を介して入力電流Ｉｉｎが流れる。このとき、入力電流Ｉｉｎに応じてＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベース（制御端子）に電流Ｉｂが入力される。ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１は、電流Ｉｂを増幅して電流路（コレクタ・エミッタ間）に電流Ｉ１を流す。電流Ｉ１が流れると、発光ダイオードＤ１が発光し、フォトトランジスタＱ２の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通する。このとき、発光ダイオードＤ２に出力電流Ｉｏｕｔが流れ、発光ダイオードＤ２が発光する。発光ダイオードＤ２が発光すると、フォトトランジスタＱ１の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通し、電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ３は、電流Ｉ１と電流Ｉ２の和である。電流Ｉ３は、抵抗Ｒ３を通って流れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電流Ｉｏｕｔが抵抗Ｒ４を流れることによって生じる。
このように、アイソレーションアンプ１は、入力段における増幅素子（ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１）の制御端子（ベース）に入力される電流Ｉｂに応じて、出力段における受光素子（フォトトランジスタＱ２）の電流路（コレクタ・エミッタ間）と発光素子（発光ダイオードＤ２）とが直列に接続された回路に流れる電流Ｉｏｕｔまたはその電流に応じた電圧Ｖｏｕｔを出力する。
When a voltage is input to the voltage input terminal Vin, an input current Iin flows via the resistors R1 and R2. At this time, current Ib is input to the base (control terminal) of NPN bipolar transistor T1 according to input current Iin. The NPN bipolar transistor T1 amplifies the current Ib and causes the current I1 to flow through the current path (between the collector and the emitter). When the current I1 flows, the light emitting diode D1 emits light, and the current path (between the collector and the emitter) of the phototransistor Q2 conducts. At this time, the output current Iout flows through the light emitting diode D2, and the light emitting diode D2 emits light. When the light emitting diode D2 emits light, the current path (between the collector and the emitter) of the phototransistor Q1 conducts, and the current I2 flows. The current I3 is the sum of the current I1 and the current I2. Current I3 flows through resistor R3. The output voltage Vout is generated when the output current Iout flows through the resistor R4.
As described above, the
例えば、電流Ｉｂが過度に大きいと、電流Ｉ１も過度に大きい。電流Ｉ１が過度に大きいと、発光ダイオードＤ１の発光強度も過度に大きく、フォトトランジスタＱ２に過度に大きな出力電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電流Ｉｏｕｔが過度に大きいとき、発光ダイオードＤ２の発光強度も過度に大きい。このとき、フォトトランジスタＱ１に過度に大きな電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ３は電流Ｉ１と電流Ｉ２の和であるため、電流Ｉ１と電流Ｉ２が過度に大きいとき、電流Ｉ３も過度に大きい。このとき、抵抗Ｒ３の電圧降下が過度に大きいため、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１はエミッタの電圧が高くなり、ベース・エミッタ間電圧が減少しようとする。このため、電流Ｉｂと電流Ｉ１が減少する。これにより、発光ダイオードＤ１の発光強度が小さくなり、フォトトランジスタＱ２に流れる出力電流Ｉｏｕｔは減少する。 For example, if the current Ib is too large, the current I1 will be too large. If the current I1 is too large, the light emission intensity of the light emitting diode D1 is too large, and an excessively large output current Iout flows through the phototransistor Q2. When the output current Iout is excessively large, the light emission intensity of the light emitting diode D2 is excessively large. At this time, an excessively large current I2 flows through the phototransistor Q1. Since the current I3 is the sum of the current I1 and the current I2, when the current I1 and the current I2 are excessively large, the current I3 is also excessively large. At this time, since the voltage drop of the resistor R3 is excessively large, the voltage of the emitter of the NPN bipolar transistor T1 increases, and the voltage between the base and the emitter tends to decrease. Therefore, the current Ib and the current I1 decrease. As a result, the light emission intensity of the light emitting diode D1 decreases, and the output current Iout flowing through the phototransistor Q2 decreases.
一方、例えば、電流Ｉｂが過度に小さいと、電流Ｉ１も過度に小さい。電流Ｉ１が過度に小さいと、発光ダイオードＤ１の発光強度も過度に小さく、フォトトランジスタＱ２に過度に小さな出力電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電流Ｉｏｕｔが過度に小さいとき、発光ダイオードＤ２の発光強度も過度に小さい。このとき、フォトトランジスタＱ１に過度に小さな電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ３は電流Ｉ１と電流Ｉ２の和であるため、電流Ｉ１と電流Ｉ２が過度に小さいとき、電流Ｉ３も過度に小さい。このとき、抵抗Ｒ３の電圧降下が過度に小さいため、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１はエミッタの電圧が低下し、ベース・エミッタ間電圧が増加しようとする。このため、電流Ｉｂと電流Ｉ１が増加する。これにより、発光ダイオードＤ１の発光強度が大きくなり、フォトトランジスタＱ２に流れる出力電流Ｉｏｕｔは増加する。
このように、発光ダイオードＤ２とフォトトランジスタＱ１とは負帰還回路として機能し、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１とフォトトランジスタＱ１とは差動増幅器のように動作する。このため、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベース（制御端子）に入力される電流Ｉｂと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティが向上する。従って、入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティが向上する。また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値を適切に設定することにより、入力電流Ｉｉｎを小さくすることができる。
On the other hand, for example, if the current Ib is too small, the current I1 is too small. If the current I1 is too small, the light emission intensity of the light emitting diode D1 is too small, and an excessively small output current Iout flows through the phototransistor Q2. When the output current Iout is too small, the light emission intensity of the light emitting diode D2 is too small. At this time, an excessively small current I2 flows through the phototransistor Q1. Since the current I3 is the sum of the currents I1 and I2, when the currents I1 and I2 are excessively small, the current I3 is also excessively small. At this time, since the voltage drop of the resistor R3 is excessively small, the voltage of the emitter of the NPN bipolar transistor T1 decreases, and the voltage between the base and the emitter tends to increase. Therefore, the current Ib and the current I1 increase. Thereby, the light emission intensity of the light emitting diode D1 increases, and the output current Iout flowing through the phototransistor Q2 increases.
Thus, the light emitting diode D2 and the phototransistor Q1 function as a negative feedback circuit, and the NPN bipolar transistor T1 and the phototransistor Q1 operate like a differential amplifier. Therefore, the linearity of the current Ib input to the base (control terminal) of the NPN bipolar transistor T1 and the output current Iout are improved. Therefore, the linearity of the input current Iin and the output current Iout is improved. Further, by appropriately setting the resistance values of the resistors R1 and R2, the input current Iin can be reduced.
また、抵抗Ｒ３の代わりに、一端が入力段における受光素子（フォトトランジスタＱ１）の電流路の出力端子（コレクタ）と増幅素子（ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１）の電流路の出力端子（コレクタ）との接続部分に接続され、他端に入力段における基準電位（Ｇｎｄ１）が入力される可変抵抗を用いてもよい。
抵抗Ｒ４の代わりに、一端が出力段における受光素子（フォトトランジスタＱ２）の電流路と発光素子（発光ダイオードＤ２）とが直列に接続された回路の出力端子に接続され、他端に出力段における基準電位（Ｇｎｄ２）が入力される可変抵抗を用いてもよい。
これらの抵抗の抵抗値を変更することにより、負帰還の程度を変えることができる。
Also, instead of the resistor R3, one end is connected to the output terminal (collector) of the current path of the light receiving element (phototransistor Q1) and the output terminal (collector) of the current path of the amplifying element (NPN bipolar transistor T1) in the input stage. A variable resistor may be used, which is connected to a portion and receives the reference potential (Gnd1) at the input stage at the other end.
Instead of the resistor R4, one end is connected to the output terminal of a circuit in which the current path of the light receiving element (phototransistor Q2) and the light emitting element (light emitting diode D2) in the output stage are connected in series, and the other end is connected to the output stage. A variable resistor to which the reference potential (Gnd2) is input may be used.
By changing the resistance values of these resistors, the degree of negative feedback can be changed.
図２は、本発明の第２の実施形態に係るアイソレーションアンプ２の構成の一例を示す。
アイソレーションアンプ２は、入力段と出力段の間に中間段を有する。入力段と中間段と出力段とは、互いに電気的に絶縁されている。アイソレーションアンプ２の入力段と出力段は、第１の実施形態に係るアイソレーションアンプ１のものと同一の構成である。
中間段は、電源電圧入力端子Ｖｃｃ３と、フォトトランジスタＱ３と、発光ダイオードＤ３と、フォトトランジスタＱ４と、発光ダイオードＤ４と、基準電位入力端子Ｇｎｄ３とを有する。電源電圧入力端子Ｖｃｃ３には、中間段における電源電圧が入力される。フォトトランジスタＱ３とフォトトランジスタＱ４は、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路（コレクタ・エミッタ間）に流す受光素子の例である。発光ダイオードＤ３と発光ダイオードＤ４は、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子の例である。基準電位入力端子Ｇｎｄ３には、中間段における基準電位が入力される。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the isolation amplifier 2 according to the second embodiment of the present invention.
The isolation amplifier 2 has an intermediate stage between the input stage and the output stage. The input stage, the intermediate stage, and the output stage are electrically insulated from each other. The input stage and the output stage of the isolation amplifier 2 have the same configuration as that of the
The intermediate stage has a power supply voltage input terminal Vcc3, a phototransistor Q3, a light emitting diode D3, a phototransistor Q4, a light emitting diode D4, and a reference potential input terminal Gnd3. The power supply voltage at the intermediate stage is input to the power supply voltage input terminal Vcc3. The phototransistor Q3 and the phototransistor Q4 are examples of light receiving elements that pass a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light through a current path (between a collector and an emitter). The light-emitting diodes D3 and D4 are examples of light-emitting elements that emit light having an intensity corresponding to a flowing current. The reference potential at the intermediate stage is input to the reference potential input terminal Gnd3.
中間段において、フォトトランジスタＱ３のコレクタ（電流路の入力端子）とフォトトランジスタＱ４のコレクタ（電流路の入力端子）とは、電源電圧入力端子Ｖｃｃ３に接続されており、中間段における電源電圧が入力される。フォトトランジスタＱ３のエミッタ（電流路の出力端子）と発光ダイオードＤ３のアノード（入力端子）とは接続されている。発光ダイオードＤ３のカソード（出力端子）とフォトトランジスタＱ４のエミッタ（電流路の出力端子）と発光ダイオードＤ４のアノード（入力端子）とは接続されている。発光ダイオードＤ４のカソード（出力端子）は、基準電位入力端子Ｇｎｄ３に接続されており出力段における基準電位が入力される。 In the intermediate stage, the collector of the phototransistor Q3 (input terminal of the current path) and the collector of the phototransistor Q4 (input terminal of the current path) are connected to the power supply voltage input terminal Vcc3, and the power supply voltage in the intermediate stage is input. Is done. The emitter (output terminal of the current path) of the phototransistor Q3 and the anode (input terminal) of the light emitting diode D3 are connected. The cathode (output terminal) of the light emitting diode D3, the emitter (output terminal of the current path) of the phototransistor Q4, and the anode (input terminal) of the light emitting diode D4 are connected. The cathode (output terminal) of the light emitting diode D4 is connected to the reference potential input terminal Gnd3, and receives the reference potential at the output stage.
フォトトランジスタＱ３のベースには、発光ダイオードＤ１から放射される光が入射する。発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＱ３は、例えばフォトカプラＰ３で形成することができる。また、フォトトランジスタＱ２のベースには、発光ダイオードＤ３から放射される光が入射する。発光ダイオードＤ３とフォトトランジスタＱ３は、例えばフォトカプラＰ４で形成することができる。フォトトランジスタＱ４のベースには、発光ダイオードＤ２から放射される光が入射する。発光ダイオードＤ２とフォトトランジスタＱ４は、例えばフォトカプラＰ５で形成することができる。また、フォトトランジスタＱ１のベースには、発光ダイオードＤ４から放射される光が入射する。発光ダイオードＤ４とフォトトランジスタＱ１は、例えばフォトカプラＰ６で形成することができる。
なお、フォトトランジスタＱ２（出力段の受光素子）のベースに入射する光は、入力段における発光素子（発光ダイオードＤ１）から放射される光に応じた強度の光の一例である。また、フォトトランジスタＱ１（入力段の受光素子）のベースに入射する光は、出力段における発光素子（発光ダイオードＤ２）から放射される光に応じた強度の光の一例である。
Light emitted from the light emitting diode D1 is incident on the base of the phototransistor Q3. The light emitting diode D1 and the phototransistor Q3 can be formed by, for example, a photocoupler P3. Light emitted from the light emitting diode D3 enters the base of the phototransistor Q2. The light emitting diode D3 and the phototransistor Q3 can be formed by, for example, a photocoupler P4. Light radiated from the light emitting diode D2 enters the base of the phototransistor Q4. The light emitting diode D2 and the phototransistor Q4 can be formed by, for example, a photocoupler P5. Light emitted from the light emitting diode D4 is incident on the base of the phototransistor Q1. The light emitting diode D4 and the phototransistor Q1 can be formed by, for example, a photocoupler P6.
The light incident on the base of the phototransistor Q2 (the light receiving element in the output stage) is an example of light having an intensity corresponding to the light emitted from the light emitting element (the light emitting diode D1) in the input stage. The light incident on the base of the phototransistor Q1 (the light receiving element in the input stage) is an example of light having an intensity corresponding to the light emitted from the light emitting element (the light emitting diode D2) in the output stage.
電圧入力端子Ｖｉｎに電圧が入力されると、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を介して入力電流Ｉｉｎが流れる。このとき、入力電流Ｉｉｎに応じてＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベース（制御端子）に電流Ｉｂが入力される。ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１は、電流Ｉｂを増幅して電流路（コレクタ・エミッタ間）に電流Ｉ１を流す。電流Ｉ１が流れると、発光ダイオードＤ１が発光し、フォトトランジスタＱ３の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通する。このとき、発光ダイオードＤ３に電流Ｉ４が流れ、発光ダイオードＤ３が発光する。発光ダイオードＤ３が発光すると、フォトトランジスタＱ２の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通し、出力電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電流Ｉｏｕｔが流れると、発光ダイオードＤ２が発光する。発光ダイオードＤ２が発光すると、フォトトランジスタＱ４の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通し、電流Ｉ５が流れる。電流Ｉ６は、電流Ｉ４と電流Ｉ５の和である。従って、電流Ｉ４と電流５が流れると、電流Ｉ６が流れ、発光ダイオードＤ４が発光する。発光ダイオードＤ４が発光すると、フォトトランジスタＱ１の電流路（コレクタ・エミッタ間）が導通し、電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ３は、電流Ｉ１と電流Ｉ２の和である。電流Ｉ３は、抵抗Ｒ３を通って流れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電流Ｉｏｕｔが抵抗Ｒ４を流れることによって生じる。 When a voltage is input to the voltage input terminal Vin, an input current Iin flows via the resistors R1 and R2. At this time, current Ib is input to the base (control terminal) of NPN bipolar transistor T1 according to input current Iin. The NPN bipolar transistor T1 amplifies the current Ib and causes the current I1 to flow through the current path (between the collector and the emitter). When the current I1 flows, the light emitting diode D1 emits light, and the current path (between the collector and the emitter) of the phototransistor Q3 conducts. At this time, the current I4 flows through the light emitting diode D3, and the light emitting diode D3 emits light. When the light emitting diode D3 emits light, the current path (between the collector and the emitter) of the phototransistor Q2 conducts, and the output current Iout flows. When the output current Iout flows, the light emitting diode D2 emits light. When the light emitting diode D2 emits light, the current path (between the collector and the emitter) of the phototransistor Q4 conducts, and the current I5 flows. The current I6 is the sum of the current I4 and the current I5. Therefore, when the current I4 and the current 5 flow, the current I6 flows, and the light emitting diode D4 emits light. When the light emitting diode D4 emits light, the current path (between the collector and the emitter) of the phototransistor Q1 conducts, and the current I2 flows. The current I3 is the sum of the current I1 and the current I2. Current I3 flows through resistor R3. The output voltage Vout is generated when the output current Iout flows through the resistor R4.
例えば、電流Ｉｂが過度に大きいと、電流Ｉ１も過度に大きい。電流Ｉ１が過度に大きいと、発光ダイオードＤ１の発光強度も過度に大きく、フォトトランジスタＱ３に過度に大きな電流Ｉ４が流れる。電流Ｉ４が過度に大きいとき、発光ダイオードＤ３の発光強度も過度に大きく、フォトトランジスタＱ２に過度に大きな出力電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電流Ｉｏｕｔが過度に大きいとき、発光ダイオードＤ２の発光強度も過度に大きい。このとき、フォトトランジスタＱ４に過度に大きな電流Ｉ５が流れる。電流Ｉ６は電流Ｉ４と電流Ｉ５の和であるため、電流Ｉ４と電流Ｉ５が過度に大きいとき、電流Ｉ６も過度に大きい。電流Ｉ６も過度に大きいと、発光ダイオードＤ４の発光強度も過度に大きい。このとき、フォトトランジスタＱ１に過度に大きな電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ３は電流Ｉ１と電流Ｉ２の和であるため、電流Ｉ１と電流Ｉ２が過度に大きいとき、電流Ｉ３も過度に大きい。このとき、抵抗Ｒ３の電圧降下が過度に大きいため、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１はエミッタの電圧が高くなり、ベース・エミッタ間電圧が減少しようとする。このため、電流Ｉｂと電流Ｉ１が減少する。これにより、発光ダイオードＤ１の発光強度が小さくなり、フォトトランジスタＱ３に流れる電流Ｉ４は減少する。電流Ｉ４が減少すると、発光ダイオードＤ３の発光強度も減少し、フォトトランジスタＱ２を流れる出力電流Ｉｏｕｔが減少する。 For example, if the current Ib is too large, the current I1 will be too large. If the current I1 is too large, the light emission intensity of the light emitting diode D1 is too large, and an excessively large current I4 flows through the phototransistor Q3. When the current I4 is excessively large, the light emission intensity of the light emitting diode D3 is excessively large, and an excessively large output current Iout flows through the phototransistor Q2. When the output current Iout is excessively large, the light emission intensity of the light emitting diode D2 is excessively large. At this time, an excessively large current I5 flows through the phototransistor Q4. Since the current I6 is the sum of the currents I4 and I5, when the currents I4 and I5 are excessively large, the current I6 is also excessively large. If the current I6 is too large, the light emission intensity of the light emitting diode D4 will be too large. At this time, an excessively large current I2 flows through the phototransistor Q1. Since the current I3 is the sum of the current I1 and the current I2, when the current I1 and the current I2 are excessively large, the current I3 is also excessively large. At this time, since the voltage drop of the resistor R3 is excessively large, the voltage of the emitter of the NPN bipolar transistor T1 increases, and the voltage between the base and the emitter tends to decrease. Therefore, the current Ib and the current I1 decrease. As a result, the light emission intensity of the light emitting diode D1 decreases, and the current I4 flowing through the phototransistor Q3 decreases. When the current I4 decreases, the light emission intensity of the light emitting diode D3 also decreases, and the output current Iout flowing through the phototransistor Q2 decreases.
このように、中間段は、入力段における発光ダイオードＤ１から放射される光に応じた強度の光を出力段のフォトトランジスタＱ２に入射させ、出力段における発光ダイオードＤ２から放射される光に応じた強度の光を入力段のフォトトランジスタＱ１に入射させる。
このため、アイソレーションアンプ２も、第１の実施形態に係るアイソレーションアンプ１と同様に、入力段における増幅素子（ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１）の制御端子（ベース）に入力される電流Ｉｂに応じて、出力段における受光素子（フォトトランジスタＱ２）の電流路（コレクタ・エミッタ間）と発光素子（発光ダイオードＤ２）とが直列に接続された回路に流れる電流Ｉｏｕｔまたはその電流に応じた電圧Ｖｏｕｔを出力する。そして、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベース（制御端子）に入力される電流Ｉｂと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティが向上する。従って、入力電流Ｉｉｎと出力電流Ｉｏｕｔのリニアリティが向上する。
As described above, the intermediate stage causes the light having the intensity corresponding to the light emitted from the light emitting diode D1 in the input stage to be incident on the phototransistor Q2 in the output stage, and responds to the light emitted from the light emitting diode D2 in the output stage. High-intensity light is incident on the phototransistor Q1 in the input stage.
Therefore, similarly to the
なお、上述した第２の実施形態では、中間段が１段のみの構成を示したが、２段以上の中間段を設けても、第２の実施形態に係るアイソレーションアンプ２と同様に動作する。この場合、入力段に隣接する中間段を除く各中間段のフォトトランジスタＱ３には前段の中間段（一方の側に隣接した中間段）における発光ダイオードＤ３から放射される光が入射し、出力段に隣接する中間段を除く各中間段のフォトトランジスタＱ４には後段の中間段（他方の側に隣接した中間段）における発光ダイオードＤ４から放射される光が入射する。 Note that, in the above-described second embodiment, the configuration in which the number of intermediate stages is only one is shown. However, even when two or more intermediate stages are provided, the same operation as the isolation amplifier 2 according to the second embodiment is performed. I do. In this case, the light radiated from the light emitting diode D3 in the preceding intermediate stage (the intermediate stage adjacent to one side) enters the intermediate stage phototransistor Q3 except for the intermediate stage adjacent to the input stage, and the output stage. Light emitted from the light emitting diode D4 in the subsequent intermediate stage (the intermediate stage adjacent to the other side) is incident on the phototransistor Q4 in each intermediate stage except for the intermediate stage adjacent to.
また、上述した実施形態と異なり、フォトトランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４の代わりにフォトダイオードを用いてもよい。
また、上述した実施形態では、出力電流Ｉｏｕｔが抵抗Ｒ４を流れると、抵抗Ｒ４に電圧が生じ、その電圧が出力端子Ｖｏｕｔから出力される構成の例を示したが、抵抗Ｒ４がなく、出力端子から外部の負荷に対して出力電流Ｉｏｕｔが出力される構成としてもよい。
また、上述した実施形態では、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベース（制御端子）に信号として電流Ｉｂが入力されるとして説明したが、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１のベースに信号として電圧Ｖｂが入力されると考えることもできる。
Further, unlike the above-described embodiment, a photodiode may be used instead of the phototransistors Q2, Q3, and Q4.
Further, in the above-described embodiment, when the output current Iout flows through the resistor R4, a voltage is generated at the resistor R4, and the voltage is output from the output terminal Vout. However, the output terminal Vout is not provided. May output the output current Iout to an external load.
In the above-described embodiment, the current Ib is input as a signal to the base (control terminal) of the NPN bipolar transistor T1. However, the voltage Vb is input as a signal to the base of the NPN bipolar transistor T1. Can also.
以上説明したように、本発明によれば、小さな入力信号を増幅することができ、入力信号と出力信号のリニアリティを改善することができる。
また、例えば、第２の実施形態に係るアイソレーションアンプ２において、フォトカプラＰ３〜Ｐ６として絶縁耐圧が２ＫＶのフォトカプラを用いた場合、入力段と出力段の間の絶縁耐圧を４ＫＶとすることができる。中間段の数を更に増やすことにより、入力段と出力段の間の絶縁耐圧を更に増加させることができる。
As described above, according to the present invention, a small input signal can be amplified, and the linearity between an input signal and an output signal can be improved.
Further, for example, in the isolation amplifier 2 according to the second embodiment, when photocouplers having a dielectric strength of 2 KV are used as the photocouplers P3 to P6, the dielectric strength between the input stage and the output stage is set to 4 KV. Can be. By further increasing the number of intermediate stages, the withstand voltage between the input stage and the output stage can be further increased.
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計または製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, various modifications and combinations necessary for the convenience of design or manufacture and other factors are described in the claims and the embodiments of the invention described in the claims. It is included in the scope of the invention corresponding to a specific example.
１，２，１００…アイソレーションアンプ、Ｐ１〜Ｐ６…フォトカプラ、Ｄ１〜Ｄ４…発光ダイオード、Ｑ１〜Ｑ４…フォトトランジスタ、Ｔ１…ＮＰＮバイポーラトランジスタＲ１〜Ｒ５…抵抗、Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ３…電源電圧入力端子、Ｇｎｄ１〜Ｇｎｄ３…基準電位入力端子、Ｖｉｎ…電圧入力端子、Ｖｏｕｔ…電圧出力端子 1, 2, 100 isolation amplifier, P1 to P6 photocoupler, D1 to D4 light emitting diode, Q1 to Q4 phototransistor, T1 NPN bipolar transistor R1 to R5 resistor, Vcc1 to Vcc3 power supply voltage input terminal , Gnd1 to Gnd3 ... reference potential input terminal, Vin ... voltage input terminal, Vout ... voltage output terminal
Claims (5)
前記入力段が、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子と、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路に流す受光素子と、制御端子に入力される信号に応じて電流路を流れる電流を増幅する増幅素子とを有し、当該発光素子の入力端子と当該受光素子の電流路の入力端子とに当該入力段における電源電圧が入力されており、当該発光素子の出力端子が当該増幅素子の電流路の入力端子と接続されており、当該受光素子の電流路の出力端子と当該増幅素子の電流路の出力端子とが接続されており、
前記出力段が、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路に流す受光素子と、流れる電流に応じた強度の光を放射する発光素子とを有し、当該受光素子の電流路と当該発光素子とが直列に接続された回路の入力端子に当該出力段における電源電圧が入力されており、
前記出力段の受光素子に、前記入力段における発光素子から放射される光に応じた強度の光が入射し、
前記入力段の受光素子に、前記出力段における発光素子から放射される光に応じた強度の光が入射し、
前記入力段における増幅素子の制御端子に入力される信号に応じて、前記出力段における受光素子の電流路と発光素子とが直列に接続された回路に流れる電流または当該電流に応じた電圧を出力する、
アイソレーションアンプ。 An isolation amplifier having an electrically isolated input stage and an output stage,
A light-emitting element that emits light having an intensity corresponding to a flowing current, a light-receiving element that causes a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light to flow through a current path, and an input stage that responds to a signal input to a control terminal. An amplifying element for amplifying the current flowing through the current path, and a power supply voltage at the input stage is input to the input terminal of the light emitting element and the input terminal of the current path of the light receiving element, The output terminal is connected to the input terminal of the current path of the amplification element, the output terminal of the current path of the light receiving element and the output terminal of the current path of the amplification element are connected,
The output stage has a light receiving element that causes a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light to flow through a current path, and a light emitting element that emits light having an intensity corresponding to the flowing current, and the current path of the light receiving element The power supply voltage at the output stage is input to an input terminal of a circuit in which the light emitting element and the light emitting element are connected in series,
Light having an intensity corresponding to light emitted from the light emitting element in the input stage is incident on the light receiving element in the output stage,
Light having an intensity corresponding to light emitted from the light emitting element in the output stage is incident on the light receiving element in the input stage,
In response to a signal input to a control terminal of an amplification element in the input stage, a current flowing in a circuit in which a current path of a light receiving element and a light emitting element in the output stage are connected in series or a voltage corresponding to the current is output. Do
Isolation amplifier.
前記各中間段が、入射する光の強度に応じた大きさの電流を電流路に流す第１の受光素子および第２の受光素子と、流れる電流に応じた強度の光を放射する第１の発光素子および第２の発光素子とを有し、当該第１の受光素子の電流路の入力端子と当該第２の受光素子の電流路の入力端子とに当該中間段における電源電圧が入力されており、当該第１の受光素子の電流路の出力端子と当該第１の発光素子の入力端子とが接続されており、当該第１の発光素子の出力端子と当該第２の受光素子の電流路の出力端子と当該第２の発光素子の入力端子とが接続されており、
前記各中間段の第１の受光素子に、隣接した前記入力段における発光素子または一方の側に隣接した前記中間段における第１の発光素子から放射される光が入射し、
前記出力段の受光素子に、隣接した前記中間段における第１の発光素子から放射される光が入射し、
前記各中間段の第２の受光素子に、隣接した前記出力段における発光素子または他方の側に隣接した前記中間段における第２の発光素子から放射される光が入射し、
前記入力段の受光素子に、隣接した前記中間段における第２の発光素子から放射される光が入射する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアイソレーションアンプ。 Having one or more electrically insulated intermediate stages between the input stage and the output stage;
A first light-receiving element and a second light-receiving element, each of the intermediate stages for flowing a current having a magnitude corresponding to the intensity of incident light into a current path; and a first light-emitting element for emitting light having a magnitude corresponding to the flowing current. A light-emitting element and a second light-emitting element, wherein a power supply voltage at the intermediate stage is input to an input terminal of a current path of the first light-receiving element and an input terminal of a current path of the second light-receiving element. The output terminal of the current path of the first light receiving element is connected to the input terminal of the first light emitting element, and the output terminal of the first light emitting element and the current path of the second light receiving element are connected. And the input terminal of the second light emitting element are connected,
Light emitted from the light emitting element in the adjacent input stage or the first light emitting element in the intermediate stage adjacent to one side is incident on the first light receiving element of each intermediate stage,
Light emitted from the first light emitting element in the adjacent intermediate stage enters the light receiving element in the output stage,
Light emitted from the light emitting element in the adjacent output stage or the second light emitting element in the intermediate stage adjacent to the other side is incident on the second light receiving element of each intermediate stage,
Light emitted from the second light emitting element in the adjacent intermediate stage enters the light receiving element in the input stage.
The isolation amplifier according to claim 1.
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