JP5661595B2 - 絶縁アンプ - Google Patents
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Description
本発明の絶縁アンプは、
入力信号と出力信号とが絶縁された絶縁アンプにおいて、第1の振動数の信号を出力する発振器と、圧電材料からなり、第1の電極対及び第2の電極対が設けられ、固有振動数が第2の振動数である絶縁用振動子と、発振器からの信号に基づき、第1の電極対を介して絶縁用振動子を他励振動させる変調回路と、他励振動による絶縁用振動子の振動に基づいた第2の電極対からの信号を、発振器からの信号に基づいて復調し、出力信号として出力する復調回路と、を備え、変調回路は、入力信号に基づいて他励振動による絶縁用振動子
の振動振幅を変化させる変調機能を有し、第1の振動数と第2の振動数とは、所定の差を有することを特徴とする。
まず、図1を用いて本発明の第1の実施の形態の絶縁アンプの全体構成について説明する。本発明の絶縁アンプは、振動体10と、発振回路20と、復調回路30と、変調回路40とで構成した、振動型の絶縁アンプである。
以下、それぞれの構成要素について詳細に説明する。
ぞれ第1の振動数、第2の振動数に相当する。
特に第1の振動部13に逆圧電効果を発生させるための電極は第1の電極対とし、第2の振動部14から圧電効果による電流を取り出すための電極は第2の電極対としている。第1の電極対の信号は1次側信号S13とし、第2の電極対の信号は2次側信号S14としている。第1の振動部13と第2の振動部14とは機械的には連結されているが電気的には絶縁であり、この間を機械的な振動によって信号伝達することによって絶縁アンプとしての機能を実現している。
幅回路31と、この増幅回路31の出力信号である増幅信号S31に含まれる入力信号成分を乗算検波(復調)する復調乗算回路32と、この復調乗算回路32の出力信号を増幅および不要周波数成分の除去を行い、絶縁アンプ出力S30として出力する後置フィルタ回路33とで構成する。特に増幅回路31は、第2の電極対に発生する電流信号を電圧信号に変換するI−V変換回路である。
次に、図1と図2とを用いて本発明の第1の実施の形態の絶縁アンプの動作について説明する。
換される。高い振動数である後者(2・ω1±ωi)の成分は次段の後置フィルタ回路33により除去され、ωiの成分のみが絶縁アンプ出力S30として出力される。
次に、図3を用いて、本発明の第2の実施の形態の絶縁アンプの構成について説明する。
に形成している。すなわち、第1の結合容量51および第2の結合容量52を振動体10の表面上に形成する。ここでの第1の結合容量51を形成する電極が第5の電極対に相当し、第2の結合容量52を形成する電極が第6の電極対に相当する。
次に、図4および図5を用いて、本発明の第3の実施の形態の絶縁アンプの構成について説明する。
第3の実施の形態は、上述までの実施の形態と比較して、絶縁耐性の更なる向上を目的としたものである。上述の実施の形態で用いた結合容量はキャパシタで構成していたが、一般的にキャパシタの電極間ギャップが狭ければ、信号伝達がし易くなるものの絶縁耐性は弱まる。本実施の形態では、キャパシタではなく振動体を用いて復調のための同期信号を伝達するようにしている。
している。
次に、図6を用いて、本発明の第4の実施の形態の絶縁アンプの構成について説明する。
第4の実施の形態の絶縁アンプの構成は、第3の実施の形態と比べて、同一の集積回路チップ上に形成する回路要素のみが異なるだけであり、第3の実施の形態と類似しているため、特に異なる部分についてのみ説明する。
応答性も備えた、高精度な絶縁アンプを実現することが可能になる。
11 第3の振動部
12 第4の振動部
13 第1の振動部
14 第2の振動部
15 発振部
20 発振回路
30 復調回路
40 変調回路
51 第1の結合容量
52 第2の結合容量
60 同期信号生成回路
Claims (9)
- 入力信号と出力信号とが絶縁された絶縁アンプにおいて、
第1の振動数の信号を出力する発振器と、
圧電材料からなり、第1の電極対及び第2の電極対が設けられ、固有振動数が第2の振動数である絶縁用振動子と、
前記発振器からの信号に基づき、前記第1の電極対を介して前記絶縁用振動子を他励振動させる変調回路と、
前記他励振動による前記絶縁用振動子の振動に基づいた前記第2の電極対からの信号を、前記発振器からの信号に基づいて復調し、前記出力信号として出力する復調回路と、を備え、
前記変調回路は、前記入力信号に基づいて前記他励振動による前記絶縁用振動子の振動振幅を変化させる変調機能を有し、
前記第1の振動数と前記第2の振動数とは、所定の差を有する
ことを特徴とする絶縁アンプ。
- 前記発振器は、圧電材料からなる発振用振動子と、前記発振用振動子を発振させる発振回路と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁アンプ。
- 前記絶縁用振動子と前記発振用振動子とは一体に形成された
ことを特徴とする請求項2に記載の絶縁アンプ。
- 前記絶縁用振動子は、前記第1の電極対が設けられた第1の振動部と、前記第2の電極対が設けられた第2の振動部とを有し、
前記第1の振動部と前記第2の振動部とは、互いに等しい固有振動数を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の絶縁アンプ。
- 第1のキャパシタを介して、前記発振器からの信号を前記変調回路に入力し、
第2のキャパシタを介して、前記発振器からの信号を前記復調回路に入力する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の絶縁アンプ。
- 前記発振用振動子は、第3の電極対が設けられた第3の振動部と、第4の電極対が設けられた第4の振動部とを有し、
前記第3の振動部と前記第4の振動部とは、互いに等しい固有振動数を有し、
前記第3の電極対は、前記発振回路と接続され、
前記第4の電極対の信号は、前記変調回路又は前記復調回路に入力する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の絶縁アンプ。
- 前記振動体上に第5の電極対を設け、前記第5の電極対により前記振動体に前記第1のキャパシタを形成し、
前記振動体上に第6の電極対を設け、前記第6の電極対により前記振動体に前記第2のキャパシタを形成する
ことを特徴とする請求項5に記載の絶縁アンプ。 - 前記復調回路が形成された回路チップ、前記変調回路が形成された回路チップ、前記発振回路が形成された回路チップ、前記発振用振動子及び前記絶縁用振動子が気密性パッケージ内に封入された
ことを特徴とする請求項2から7のいずれか一項に記載の絶縁アンプ。
- 前記発振用振動子は水晶からなる
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の絶縁アンプ。
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Family Applications (1)
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