JP3813016B2 - Differential conversion circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力信号を処理して差動信号に変換する差動変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
与えられるアナログの入力信号に対して、印加されている直流成分を除去する処理とフィルター処理等の他の所定の処理を施し、処理後の信号とそれを反転した信号を出力する差動変換回路がある。このような差動変換回路の例を図6に示す。
【0003】
この差動変換回路9は、カップリングコンデンサ10、増幅器11aおよびバッファ11bより成るローパスフィルター11、ならびに差動変換増幅器20を備えており、カップリングコンデンサ10とローパスフィルター11は信号処理回路30を構成している。信号処理回路30は、処理対象である入力信号VINと図外の基準電圧源からの基準電圧VREFを与えられ、カップリングコンデンサ10によって入力信号VINの直流成分を除き、これに基準電圧VREFを加えることにより、入力信号VINの交流成分を有し直流成分が基準電圧VREFの信号を生成する。また、この信号のうち所定の周波数のものだけを透過させて、中間信号VAとして出力する。
【0004】
差動変換増幅器20は、信号処理回路30の出力信号VAと基準電圧源からの基準電圧VREFを与えられて、信号VAから基準電圧VREFを引いた差信号と基準電圧VREFから信号VAを引いた差信号を生成し、これら2つの差信号を所定の率で増幅して、非反転信号VOUT1および反転信号VOUT2として出力する。非反転信号VOUT1および反転信号VOUT2は、振動の方向が逆で振幅が同じ差動信号となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、基準電圧には他の回路が発生するノイズや外部から飛来するノイズが乗ることがある。基準電圧のノイズは信号処理回路の出力信号のノイズとなって現れるが、そのノイズの大きさは信号処理回路での処理に応じて増大または減少し、差動変換回路に与えられる信号と基準電圧のノイズは必ずしも同じ大きさにならない。また、信号処理回路で遅延が生じるときは、ノイズが差動変換回路に入力される時期がずれる。このため、差動変換回路で両信号の差を取る処理を行ってもノイズが除去されず、非反転信号と反転信号の双方にノイズが現れることになる。
【0006】
また、信号処理回路が複雑な場合、その内部で干渉が生じて、信号処理回路の出力信号にノイズが発生することがある。このときも、非反転信号と反転信号にノイズが生じる。
【0007】
さらに、信号処理回路が動作を開始してから安定するまでにはある程度の時間を要し、その出力信号の直流成分が基準電圧に達するまでには時間がかかる。その間、差動変換増幅器に与えられる信号の直流成分と基準電圧には差が生じることになり、また、その差が変化するから、非反転信号と反転信号は入力信号を正しく表し得ない。このため、電力供給の開始や待機状態の終了から少なくとも信号処理回路の動作が安定するまでは、差動変換回路が出力する差動信号を利用することはできない。
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ノイズのない差動信号を出力するとともに、動作開始後短時間で利用可能な差動信号を出力する差動変換回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の差動変換回路は、第1入力端子と第2入力端子を備え、前記第1入力端子の信号から前記第2入力端子の信号を引いた第1の差信号;または前記第2入力端子の信号から前記第1入力端子の信号を引いた第2の差信号;を生成して、前記第1の差信号または前記第2の差信号を所定の率で増幅して出力する差動変換増幅器と、入力信号と基準電圧を与えられ、前記基準電圧を直流成分とする処理と;N個(N≧2とする)のフィルター回路から成るフィルター部により所定の周波数の成分を通過させる処理と;を含む所定の処理を前記入力信号に施して中間信号を生成し、該中間信号を前記第1入力端子に与える信号処理回路と、前記基準電圧を前記第2入力端子に与える伝達回路と、を備えた差動変換回路において、前記伝達回路は、前記フィルター部において1個からN−1個までの任意の数のフィルター回路を省略したものと同一または等価な回路から成る構成とする。
【0010】
差動変換増幅器に与える基準電圧を経由させるために備えられた回路は、信号処理回路の一部と同じかあるいは等価であり、その対応部位と同様に基準電圧に作用する。したがって、与えられる基準電圧にノイズがあった場合でも、そのノイズは差動変換増幅器に与えられる中間信号と基準電圧の双方に同様に現れることになり、その結果、第1および第2の差信号にノイズが現れることが抑えられる。また、上記回路は、内部で信号処理回路の対応部位と同様に干渉して、対応部位が中間信号にもたらすノイズと同様のノイズを基準電圧にもたらす。したがって、信号処理回路内の干渉に起因するノイズも、第1および第2の差信号に現れ難い。
【0011】
さらに、上記回路は動作開始後、信号処理回路と同様に時間をかけて安定するから、差動変換増幅器に与えられる基準電圧は中間信号の直流成分と同じように上昇していき、信号処理回路が安定する前でも、中間信号の直流成分と基準電圧に差は生じない。したがって、第1および第2の差信号は差動変換回路の動作開始直後から入力信号を正しく表すことになり、早期に利用することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の差動変換回路の実施の形態について図面を参照して説明する。第1の実施形態の差動変換回路1の構成を図1に示す。差動変換回路1は、カップリングコンデンサ10、増幅器11aおよびバッファ11bより成るローパスフィルター11、ならびに差動変換増幅器20を備えている。これらは、図6に示した差動変換回路9の各要素と同じ構成であり、同様に機能する。
【0013】
すなわち、カップリングコンデンサ10およびローパスフィルター11より成る信号処理回路30は、処理対象である入力信号VINと図外の基準電圧源からの基準電圧VREFを与えられ、入力信号VINから印加されている直流成分を除去し、これに新たな直流成分として基準電圧VREFを加えた後、所定の周波数の成分だけを透過させて中間信号VAを生成する。また、差動変換増幅器20は、信号VAから基準電圧VREFを引いた差信号と基準電圧VREFから信号VAを引いた差信号とを生成し、これらの差信号を所定の率で増幅して、非反転信号VOUT1および反転信号VOUT2として出力する。
【0014】
差動変換回路1には、このほか、増幅器11a’およびバッファ11b’から成る回路11’が備えられている。回路11’は基準電圧源からの基準電圧VREFを差動変換増幅器20に伝達するための伝達回路31を成す。伝達回路31には入力信号VINは与えられない。増幅器11a’およびバッファ11b’はそれぞれ増幅器11aおよびバッファ11bと同一のものであり、したがって、伝達回路31は基準電圧VREFに対して信号処理回路30と同様に作用する。
【0015】
伝達回路31のバッファ11b’の出力端子は差動変換増幅器20の基準電圧入力端子に接続されており、差動変換増幅器20には伝達回路31の作用を受けた後の基準電圧VREF’が与えられる。信号VAの反転をはじめとする差動変換増幅器20の処理は、全てこの基準電圧VREF’に基づいて行われる。
【0016】
基準電圧源から供給される基準電圧VREFにノイズが発生したとき、そのノイズは信号処理回路30と伝達回路31の双方に入力される。基準電圧VREFのノイズは信号処理回路30が出力する信号VAのノイズとして現れるが、それと略同一のノイズが伝達回路31から出力される基準電圧VREF’にも略同一時期に現れる。これらのノイズは差動変換増幅器20で差信号を生成する際に相殺されて、非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2のいずれにもノイズは現れない。
【0017】
また、信号処理回路30の内部で干渉が発生した場合、構成が同じ伝達回路31にも同様の干渉が発生する。したがって、信号処理回路30の干渉により生じる信号VAのノイズと略同一のノイズが、伝達回路31から出力される基準電圧VREF’にも現れて、両者が差動変換増幅器20に入力される。よって、差動変換増幅器20でノイズは相殺され、非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2のいずれにもノイズは現れない。
【0018】
差動変換回路1に電力の供給を開始した後、信号処理回路30が安定して動作するようになるまでに多少の時間を要し、この間、信号処理回路30の出力信号VAの直流成分は次第に上昇していく。伝達回路31は、信号処理回路30と同様の構成であるから、動作が安定するまでに同じ時間を要し、その間に電圧回路31が出力する基準電圧VREF’も信号VAの直流成分と同じように次第に上昇していく。
【0019】
したがって、差動変換増幅器20に与えられる信号VAの直流成分と基準電圧VREF’は、差動変換回路1に電力の供給を開始した直後から同じになる。その結果、非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2は、信号処理回路30が安定して動作する前から入力信号VINを正しく表すものとなり、信号処理回路30の動作が安定する前であっても利用することができる。
【0020】
なお、伝達回路31にカップリングコンデンサ10を備えないのは、伝達回路31には処理対象の入力信号VINを与えないからである。伝達回路31を信号処理回路30と全く同じ構成とし、そのコンデンサを入力信号VINを供給する信号線に接続しないようにしても構わない。
【0021】
第2の実施形態の差動変換回路2の構成を図2に示す。本実施形態の差動変換回路2は、カップリングコンデンサ10および5段のフィルター回路より成る信号処理回路40、ならびに差動変換増幅器20を備えている。信号処理回路40は、入力信号VINと図外の基準電圧源からの基準電圧VREFを与えられ、入力信号VINより直流成分を除去し、新たな直流成分として基準電圧VREFを加える。また、バンドパスフィルターとして機能し、所定の帯域の周波数成分だけを透過させて中間信号VAを生成する。
【0022】
第1段のフィルター回路は増幅器12aおよびバッファ12bより成り、第2段のフィルター回路は増幅器13a、バッファ13bおよびコンデンサ13cより成る。これらはバンドパスフィルター部12を形成している。第3のフィルター回路は増幅器14a、バッファ14bおよびコンデンサ14cより成り、1次ローパスフィルター部14を形成している。第4段のフィルター回路は増幅器15a、バッファ15bおよびコンデンサ15cより成り、第5段のフィルター回路は増幅器16a、バッファ16bおよびコンデンサ16cより成る。これらは2次ローパスフィルター部15を形成している。
【0023】
差動変換回路2には、信号処理回路40からカップリングコンデンサ10を除いたものと同一の構成の回路41が備えられている。回路41は基準電圧源からの基準電圧VREFを差動変換増幅器20に伝達するためのものであり、入力信号VINは与えられない。伝達回路41の構成要素は、信号処理回路40の対応する構成要素の符号にプライム(’)を付した符号で表す。伝達回路41は、基準電圧VREFに対して信号処理回路40と同様に作用して、その作用を受けた後の基準電圧VREF’を出力する。この基準電圧VREF’は差動変換増幅器20の基準電圧入力端子に与えられる。
【0024】
差動変換増幅器20は、信号VAの反転をはじめとする全ての処理を基準電圧VREF’に基づいて行う。したがって、基準電圧源から供給される基準電圧VREFに変動があった場合や信号処理回路40内で干渉が生じた場合でも、第1の実施形態の差動変換回路1と同様に、差動変換回路2が出力する非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2にノイズは現れない。また、動作開始直後から非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2を利用することができる。
【0025】
上記2つの実施形態の差動変換回路1、2では、差動変換増幅器20に基準電圧を伝達する伝達回路31、41の構成要素として、信号処理回路30、40の構成要素と同一のものを用いたが、伝達回路の構成要素は、特性が等価であれば、必ずしも信号処理回路の構成要素と同一でなくてもよい。また、伝達回路が信号処理回路の全体と同一または等価である必要はなく、信号処理回路の一部と同一または等価な要素で伝達回路を構成してもよい。
【0026】
信号処理回路の一部のみを伝達回路として備えた第3、第4、第5の実施形態の差動変換回路3、4、5の構成をそれぞれ図3、4、5に示す。差動変換回路3、4、5の信号処理回路40は第2の実施形態のものと同じである。
【0027】
差動変換回路3の伝達回路42は、信号処理回路40のバンドパスフィルター部12すなわち第1段と第2段のフィルター回路と同一の回路12’より成り、差動変換回路4の伝達回路43は、信号処理回路40の2次ローパスフィルター部15すなわち第4段と第5段のフィルター回路と同一の回路15’より成る。また、差動変換回路5の伝達回路44は、信号処理回路40の2次ローパスフィルター部15の後段である第5段のフィルター回路と同一の回路16’より成る。
【0028】
このように、伝達回路42、43、44を信号処理回路40の一部と同一または等価な要素で構成すると、差動変換増幅器20が出力する非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2のノイズを、差動変換回路1、2と同程度まで除去することはできない。しかしながら、従来の差動変換回路に比べて、非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2のノイズを軽減することは可能であり、また、動作開始後の非反転信号VOUT1と反転信号VOUT2を利用できない期間を短縮することができる。
【0029】
以上説明したように、信号処理回路の全体または一部と同一または等価な回路を経由して基準電圧を差動変換増幅器に与えることにより、差動変換回路が出力する差動信号にノイズが現れるのを防止または抑制することが可能になる。このような差動変換回路を備えた装置では、電力供給を開始した時や待機状態から動作を再開させた時の装置各部の動作が不安定な期間でも、差動信号が速やかに安定して、早期に差動信号を利用することができる。また、信号処理回路に高度な干渉防止策を施す必要もない。
【0030】
なお、信号処理回路のどの部位を伝達回路として備えるかは、信号処理回路の規模や特性に応じて定める。信号処理回路が小規模のときは、その全体と同一または等価な伝達回路とするとよい。また、信号処理回路に特に遅延や干渉の生じ易い部位があるときは、少なくともその部位を含む伝達回路とすることか好ましい。本発明の差動変換回路は、磁気記録装置をはじめ、アナログ信号を処理するあらゆる装置に適用することができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明の差動変換回路は、基準電圧にノイズが発生した場合でも、また、信号処理回路の干渉によりノイズが発生した場合でも、出力する差動信号にそれらのノイズが現れるのを抑えることができる。さらに、動作開始後短時間で利用可能な差動信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図2】 第2の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図3】 第3の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図4】 第4の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図5】 第5の実施形態の差動変換回路の構成を示す図。
【図6】 従来の差動変換回路の構成を示す図。
【符号の説明】
1、2、3、4、5 差動変換回路
10 カップリングコンデンサ
20 差動変換増幅器
30 信号処理回路
31 伝達回路
40 信号処理回路
41、42、43、44 伝達回路
11 ローパスフィルター
11a、11a’ 増幅器
11b 11b’ バッファ
12 バンドパスフィルター部
14、15 ローパスフィルター部
12a、12a’ 増幅器
12b、12b’ バッファ
13a、13a’ 増幅器
13b、13b’ バッファ
13c、13c’ コンデンサ
14a、14a’ 増幅器
14b、14b’ バッファ
14c、14c’ コンデンサ
15a、15a’ 増幅器
15b、15b’ バッファ
15c、15c’ コンデンサ
16a、16a’ 増幅器
16b、16b’ バッファ
16c、16c’ コンデンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a differential conversion circuit that processes an input signal and converts it into a differential signal.
[0002]
[Prior art]
A differential conversion circuit that performs processing to remove the applied DC component and other predetermined processing such as filtering on the given analog input signal, and outputs the processed signal and its inverted signal There is. An example of such a differential conversion circuit is shown in FIG.
[0003]
The
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the reference voltage may carry noise generated by other circuits or noise flying from the outside. The noise of the reference voltage appears as noise of the output signal of the signal processing circuit, but the magnitude of the noise increases or decreases according to the processing in the signal processing circuit, and the signal and reference voltage supplied to the differential conversion circuit The noise is not always the same. Further, when a delay occurs in the signal processing circuit, the time when noise is input to the differential conversion circuit is shifted. For this reason, even if the process which takes the difference between both signals in the differential conversion circuit is performed, noise is not removed, and noise appears in both the non-inverted signal and the inverted signal.
[0006]
Further, when the signal processing circuit is complicated, interference may occur inside the signal processing circuit, and noise may be generated in the output signal of the signal processing circuit. Also at this time, noise occurs in the non-inverted signal and the inverted signal.
[0007]
Furthermore, it takes a certain amount of time for the signal processing circuit to start and stabilize, and it takes time for the DC component of the output signal to reach the reference voltage. In the meantime, there is a difference between the DC component of the signal applied to the differential conversion amplifier and the reference voltage, and since the difference changes, the non-inverted signal and the inverted signal cannot correctly represent the input signal. For this reason, the differential signal output from the differential conversion circuit cannot be used until the operation of the signal processing circuit is stabilized at least after the start of power supply or the end of the standby state.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a differential conversion circuit that outputs a differential signal without noise and outputs a usable differential signal in a short time after the operation is started. Objective.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a differential conversion circuit according to the present invention includes a first input terminal and a second input terminal, wherein a first input terminal signal is subtracted from a first input terminal signal. A difference signal; or a second difference signal obtained by subtracting the signal at the first input terminal from the signal at the second input terminal; and generating the first difference signal or the second difference signal at a predetermined rate. And a differential conversion amplifier that amplifies and outputs the signal, a process in which an input signal and a reference voltage are given, and the reference voltage is used as a DC component; and a filter unit including N (N ≧ 2) filter circuits. A signal processing circuit that applies an intermediate signal to the input signal by performing a predetermined process including a process of passing a frequency component of the input signal to the first input terminal, and the reference voltage to the first input terminal. A differential circuit having a transmission circuit for feeding to two input terminals In road, the transmission circuit has a structure consisting of any of omitting the number of filter circuits identical or equivalent circuit from one at the filter portion to the N-1.
[0010]
The circuit provided for passing the reference voltage supplied to the differential conversion amplifier is the same as or equivalent to a part of the signal processing circuit, and acts on the reference voltage in the same manner as the corresponding part. Accordingly, even if there is noise in the applied reference voltage, the noise will appear in both the intermediate signal and the reference voltage applied to the differential conversion amplifier, and as a result, the first and second difference signals Noise can be suppressed. In addition, the circuit interferes in the same way as the corresponding part of the signal processing circuit, and causes noise similar to the noise that the corresponding part brings to the intermediate signal to the reference voltage. Therefore, noise due to interference in the signal processing circuit is also difficult to appear in the first and second difference signals.
[0011]
Further, since the above circuit stabilizes over time in the same way as the signal processing circuit after the operation starts, the reference voltage applied to the differential conversion amplifier rises in the same manner as the DC component of the intermediate signal, and the signal processing circuit Even before stabilization, no difference occurs between the DC component of the intermediate signal and the reference voltage. Therefore, the first and second difference signals correctly represent the input signal immediately after the operation of the differential conversion circuit starts, and can be used early.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a differential conversion circuit of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the
[0013]
That is, the
[0014]
In addition, the
[0015]
The output terminal of the
[0016]
When noise occurs in the reference voltage VREF supplied from the reference voltage source, the noise is input to both the
[0017]
Further, when interference occurs inside the
[0018]
After the supply of power to the
[0019]
Therefore, the DC component of the signal VA and the reference voltage VREF ′ supplied to the
[0020]
The reason why the
[0021]
FIG. 2 shows the configuration of the
[0022]
The first-stage filter circuit includes an
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
In the
[0026]
The configurations of the
[0027]
The
[0028]
As described above, when the
[0029]
As described above, when the reference voltage is applied to the differential conversion amplifier via the same or equivalent circuit as the whole or a part of the signal processing circuit, noise appears in the differential signal output from the differential conversion circuit. Can be prevented or suppressed. In a device equipped with such a differential conversion circuit, even when the operation of each part of the device is unstable when the power supply is started or when the operation is resumed from the standby state, the differential signal is stabilized quickly. The differential signal can be used early. In addition, it is not necessary to apply advanced interference prevention measures to the signal processing circuit.
[0030]
Note that which part of the signal processing circuit is provided as a transmission circuit is determined according to the scale and characteristics of the signal processing circuit. When the signal processing circuit is small, it may be a transmission circuit that is the same or equivalent to the entire circuit. In addition, when there is a part that easily causes delay or interference in the signal processing circuit, it is preferable to use a transmission circuit including at least the part. The differential conversion circuit of the present invention can be applied to any device that processes analog signals, including a magnetic recording device.
[0031]
【The invention's effect】
The differential conversion circuit of the present invention can suppress the appearance of noise in the output differential signal even when noise occurs in the reference voltage or noise occurs due to interference of the signal processing circuit. it can. Furthermore, a usable differential signal can be output in a short time after the operation starts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a differential conversion circuit according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a differential conversion circuit according to a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a differential conversion circuit according to a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a differential conversion circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a differential conversion circuit according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional differential conversion circuit.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4, 5
Claims (1)
入力信号と基準電圧を与えられ、前記基準電圧を直流成分とする処理と;N個(N≧2とする)のフィルター回路から成るフィルター部により所定の周波数の成分を通過させる処理と;を含む所定の処理を前記入力信号に施して中間信号を生成し、該中間信号を前記第1入力端子に与える信号処理回路と、
前記基準電圧を前記第2入力端子に与える伝達回路と、を備えた差動変換回路において、
前記伝達回路は、前記フィルター部において1個からN−1個までの任意の数のフィルター回路を省略したものと同一または等価な回路から成ることを特徴とする差動変換回路。 A first difference signal comprising a first input terminal and a second input terminal, wherein the signal of the second input terminal is subtracted from the signal of the first input terminal; or the signal of the second input terminal; A differential conversion amplifier that generates a second difference signal obtained by subtracting the first difference signal; and amplifies and outputs the first difference signal or the second difference signal at a predetermined rate;
A process of receiving an input signal and a reference voltage and using the reference voltage as a DC component; and a process of passing a component of a predetermined frequency by a filter unit including N (N ≧ 2) filter circuits. A signal processing circuit that applies predetermined processing to the input signal to generate an intermediate signal, and applies the intermediate signal to the first input terminal;
A differential conversion circuit comprising: a transmission circuit that applies the reference voltage to the second input terminal;
2. The differential conversion circuit according to claim 1, wherein the transmission circuit is composed of a circuit that is the same as or equivalent to a filter unit in which an arbitrary number of filter circuits from 1 to N-1 are omitted .
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