JPH02278928A - アナログ信号増幅装置及び誘導コイル駆動装置 - Google Patents
アナログ信号増幅装置及び誘導コイル駆動装置Info
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- JPH02278928A JPH02278928A JP2049128A JP4912890A JPH02278928A JP H02278928 A JPH02278928 A JP H02278928A JP 2049128 A JP2049128 A JP 2049128A JP 4912890 A JP4912890 A JP 4912890A JP H02278928 A JPH02278928 A JP H02278928A
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Classifications
-
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- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/16—Circuits
- H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
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- H03F3/2171—Class D power amplifiers; Switching amplifiers with field-effect devices
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- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は一般的に導体と誘導結合される電気信号を発生
する装置に関し、より詳細には埋設ケーブル等の探索に
使用できる誘導コイルのドライバとして応用される増幅
器に関する。
する装置に関し、より詳細には埋設ケーブル等の探索に
使用できる誘導コイルのドライバとして応用される増幅
器に関する。
[従来の技術]
誘導コイルは従来技術で公知であり、標準変圧器で行わ
れるような、低電圧電流から高電圧信号を生成するだけ
でなく、導体内に交番電流や高電圧パルスを発生するの
に使用される。本発明は誘導コイル自体に関するもので
はなく、むしろこのようなコイルを駆動する回路に関す
る。
れるような、低電圧電流から高電圧信号を生成するだけ
でなく、導体内に交番電流や高電圧パルスを発生するの
に使用される。本発明は誘導コイル自体に関するもので
はなく、むしろこのようなコイルを駆動する回路に関す
る。
誘導コイルの一つの特定応用は予め埋設された物体の探
索に関連している。修理もしくは交換するために、欠点
のあるもしくは破損したケーブルや配管等を探し出す必
要のあることがしばしばある。また、他の目的で掘削や
根切を行う時に障害を避けるために、これらの物体の近
辺を知ることも重要である。これらの物体を探索するた
めの信号の誘導結合を使用した方法がいくつか考案され
ている。
索に関連している。修理もしくは交換するために、欠点
のあるもしくは破損したケーブルや配管等を探し出す必
要のあることがしばしばある。また、他の目的で掘削や
根切を行う時に障害を避けるために、これらの物体の近
辺を知ることも重要である。これらの物体を探索するた
めの信号の誘導結合を使用した方法がいくつか考案され
ている。
例えば、電話及びCATVケーブル等の地中ケーブルの
場合、端子箱内のさまざまな位置における表面がペデス
タルとして知られている。増幅された信号源をペデスタ
ルにおいて所与の電線や電線対と誘導結合させることが
できる。電線はアンテナとして作用し、ケーブルの全長
にわたって信号を再放射する。次に、地面上で受信機ユ
ニットを使用して埋設ケーブルの径路を追跡することが
できる。
場合、端子箱内のさまざまな位置における表面がペデス
タルとして知られている。増幅された信号源をペデスタ
ルにおいて所与の電線や電線対と誘導結合させることが
できる。電線はアンテナとして作用し、ケーブルの全長
にわたって信号を再放射する。次に、地面上で受信機ユ
ニットを使用して埋設ケーブルの径路を追跡することが
できる。
裸電線が露出されている所ではケーブルに信号源を直接
接続することができるが、ケーブル上の信号すなわち通
話と干渉することがあるため望ましくない。さらに、直
接接続により電撃の危険性が生じ、しかも裸電線が露出
されていない場合には適切ではない。従って、信号の電
線との誘導結合が好ましい。
接続することができるが、ケーブル上の信号すなわち通
話と干渉することがあるため望ましくない。さらに、直
接接続により電撃の危険性が生じ、しかも裸電線が露出
されていない場合には適切ではない。従って、信号の電
線との誘導結合が好ましい。
本発明の譲受人である、ミネソタ州、セントボールのミ
ネソタ マイニング アンド マニュファクチュアリン
グ社は後者の技術を組み入れたいくつかの製品を市販し
ている。3M社のダイナチル500ケーブルロケータ及
びダイナチル573故陣ロケータは各々が誘導結合を使
用してケーブルへソース信号を送出する。これらの装置
の送信機ユニットは単にケーブル上に配置すればよく、
それは誘導コイルとして作用する送信機函体内の内部ア
ンテナがあるためである。また、3M社のグイナカップ
ラーアクセサリを使用して1本の誘導結合電線を絶縁す
ることができる。(“ダイナチル”及び“グイナカップ
ラー“は3M社のトレードマークである)。
ネソタ マイニング アンド マニュファクチュアリン
グ社は後者の技術を組み入れたいくつかの製品を市販し
ている。3M社のダイナチル500ケーブルロケータ及
びダイナチル573故陣ロケータは各々が誘導結合を使
用してケーブルへソース信号を送出する。これらの装置
の送信機ユニットは単にケーブル上に配置すればよく、
それは誘導コイルとして作用する送信機函体内の内部ア
ンテナがあるためである。また、3M社のグイナカップ
ラーアクセサリを使用して1本の誘導結合電線を絶縁す
ることができる。(“ダイナチル”及び“グイナカップ
ラー“は3M社のトレードマークである)。
誘導結合を使用した同様な技術パッシブ電子マーカシス
テムにも使用される。パッシブマーカは基本的には保護
筒内に取り巻かれた電線コイルであり、それは次にケー
ブル、配管もしくは他のマークすべき物体に隣接して埋
設される。パッシブマーカには給電源はなく、外部とア
クセスする接続のない独立型である。3M社はスコッチ
マーク電子マーカシステム(“スコッチマーク”は3M
社のトレードマーク)の一部として異なる応用に対する
数種のパッシブマーカを市販している。これらのマーカ
の中の2種が参照としてここに組入れた次の米国特許に
記載されている。ビー、マークの特許第4.334,2
27号及びジェー、ボルソンの特許第4,712.09
4号。
テムにも使用される。パッシブマーカは基本的には保護
筒内に取り巻かれた電線コイルであり、それは次にケー
ブル、配管もしくは他のマークすべき物体に隣接して埋
設される。パッシブマーカには給電源はなく、外部とア
クセスする接続のない独立型である。3M社はスコッチ
マーク電子マーカシステム(“スコッチマーク”は3M
社のトレードマーク)の一部として異なる応用に対する
数種のパッシブマーカを市販している。これらのマーカ
の中の2種が参照としてここに組入れた次の米国特許に
記載されている。ビー、マークの特許第4.334,2
27号及びジェー、ボルソンの特許第4,712.09
4号。
パッシブマーカはマーカが見つかると思われる領域で地
面に向って信号を放射して励起される。
面に向って信号を放射して励起される。
信号は表面真近に保持された誘導コイルを介して放出さ
れる。(それ自体が誘導コイルである)パッシブマーカ
の真上にコイルがある場合、共振が生じてパッシブマー
カは信号を再放出する。ユニット内の第2のコイルが受
信機として作用し、再放出された信号を検出してサービ
ス技師に可聴音や他の表示器手段により警告を与える。
れる。(それ自体が誘導コイルである)パッシブマーカ
の真上にコイルがある場合、共振が生じてパッシブマー
カは信号を再放出する。ユニット内の第2のコイルが受
信機として作用し、再放出された信号を検出してサービ
ス技師に可聴音や他の表示器手段により警告を与える。
このような送受信器装置の一つが、ここに参照として組
入れた、現在廃棄された(1974年11月13日付)
米国特許出願第523,263号に基ずく、カナダ国特
許第993,516号に説明されている。
入れた、現在廃棄された(1974年11月13日付)
米国特許出願第523,263号に基ずく、カナダ国特
許第993,516号に説明されている。
パッシブマーカは通常マークするユーティリティ回線の
特定種類に従ってカラーフード化されている。特に、ガ
スラインマーカは黄、電話ケーブルマーカはオレンジ、
汚水トンネルマーカは緑、水道管マーカは青、給電マー
カは赤である。同様に、パッシブマーカ内の誘導コイル
はコイルを特定共振周波数に同調させることにより“コ
ード化”される。5つの明確な周波数が指示されており
、それはガスに対する83.0kHs、電話に対する1
01.4kHs、汚水に対する121.6kHx。
特定種類に従ってカラーフード化されている。特に、ガ
スラインマーカは黄、電話ケーブルマーカはオレンジ、
汚水トンネルマーカは緑、水道管マーカは青、給電マー
カは赤である。同様に、パッシブマーカ内の誘導コイル
はコイルを特定共振周波数に同調させることにより“コ
ード化”される。5つの明確な周波数が指示されており
、それはガスに対する83.0kHs、電話に対する1
01.4kHs、汚水に対する121.6kHx。
水道に対する1 45.7kHs 、電力に対する16
9.8kHsである。このようにして、例えば、ガスラ
インを探索中のサービス技師は誤って電話マーカを励起
させることはなく、それは彼の送信機が83kHs信号
しか送出せず101.4kH*に同調された電話マーカ
に影響を及ぼさないためである。
9.8kHsである。このようにして、例えば、ガスラ
インを探索中のサービス技師は誤って電話マーカを励起
させることはなく、それは彼の送信機が83kHs信号
しか送出せず101.4kH*に同調された電話マーカ
に影響を及ぼさないためである。
マーカを同調させる前記慣例は明らかに有利ではあるが
、いくつかの問題も生じる。第1に送信機内の誘導コイ
ルはパッシブマーカと同じ共振周波数に同調させる必要
がある。送信機コイルの同調により送信機の電力損は最
少限となり所望周波数における電力出力が最大となる。
、いくつかの問題も生じる。第1に送信機内の誘導コイ
ルはパッシブマーカと同じ共振周波数に同調させる必要
がある。送信機コイルの同調により送信機の電力損は最
少限となり所望周波数における電力出力が最大となる。
これは通常(LC回路を形成する)送信機の誘導コイル
と直列に可変コンデンサを含むことにより達成される。
と直列に可変コンデンサを含むことにより達成される。
しかしながら、送信機をこのように同調させることによ
り、装置の有用性はその特定周波数に限定いされる。例
えば、前記サービス技師が指定領域内のガス及び電話回
線を探索したいものとする。
り、装置の有用性はその特定周波数に限定いされる。例
えば、前記サービス技師が指定領域内のガス及び電話回
線を探索したいものとする。
彼は2台の異なる送受信機を使用し、その領域を別々に
走査し、作業は二重になる。誘導コイルに一つ以上の周
波数を放出することができる送信機が設計されている。
走査し、作業は二重になる。誘導コイルに一つ以上の周
波数を放出することができる送信機が設計されている。
しかしながら、2つの異なる周波数は同時には送信され
ない、 第1図はダイナチル500及び573ケーブルロケータ
と類似の性質の一般化された従来技術の送信機を示す。
ない、 第1図はダイナチル500及び573ケーブルロケータ
と類似の性質の一般化された従来技術の送信機を示す。
スイッチ1が適切な周波数信号2゜3もしくは4 、(
rt 、t2もしくはf3)を線型増幅器5を介して3
個の誘導コイル6、7. 8の中の一つへ指向させる。
rt 、t2もしくはf3)を線型増幅器5を介して3
個の誘導コイル6、7. 8の中の一つへ指向させる。
各誘導コイルは別々のLC回路(LC,LC及びL3C
3)により同調される。このような装置は任意所与の時
点に単一周波数信号しか放出しないため、異なる周波数
マーカの検出に関してはまだ不適切である。
3)により同調される。このような装置は任意所与の時
点に単一周波数信号しか放出しないため、異なる周波数
マーカの検出に関してはまだ不適切である。
第1図の送信機は多周波数信号を従来の増幅器を介して
3個全てのコイルを同時に与えるか、もしくは多周波数
信号を1個の非同調誘導コイルに与えるように、変更す
ることができる。しかしながら、いずれの場合にも、こ
れらのユニットは代表的に内部バッテリバックを有する
可搬型であるという事実を考えれば、電力損が過大で許
容できない。
3個全てのコイルを同時に与えるか、もしくは多周波数
信号を1個の非同調誘導コイルに与えるように、変更す
ることができる。しかしながら、いずれの場合にも、こ
れらのユニットは代表的に内部バッテリバックを有する
可搬型であるという事実を考えれば、電力損が過大で許
容できない。
さらに、多数のコイルの存在によりその間の干渉や短絡
が生じさらに電力損が生じる。従って、高効率電力損失
で多周波数を同時に放出することのできる誘導コイルド
ライバを考案するのが望ましく且つ有利である。
が生じさらに電力損が生じる。従って、高効率電力損失
で多周波数を同時に放出することのできる誘導コイルド
ライバを考案するのが望ましく且つ有利である。
従って、誘導コイルドライバとしての特定一応用を有す
る増幅器を提供することが本発明の主目的である。
る増幅器を提供することが本発明の主目的である。
本発明のもう一つの目的は、単もしくは多周波数源に供
給を行う誘導コイルドライバを提供することである。
給を行う誘導コイルドライバを提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は非共振モードでコイル
を駆動できる誘導コイル回路を提供することである。
を駆動できる誘導コイル回路を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、可搬型バッテリ給電
ユニットに使用する広範な周波数範囲にわたって高い効
率を有する誘導コイルドライバを提供することである。
ユニットに使用する広範な周波数範囲にわたって高い効
率を有する誘導コイルドライバを提供することである。
前記目的は信号源からの周波数に基いて方形波キャリア
のパルス幅を変調する誘導コイルドライバにより達成さ
れる。装置はパルス変調信号に応答するスイッチング手
段に接続されたパルス幅変調器を具備し、スイッチング
手段の出力は濾波されて搬送波周波数及びスイッチング
ノイズを除去する。
のパルス幅を変調する誘導コイルドライバにより達成さ
れる。装置はパルス変調信号に応答するスイッチング手
段に接続されたパルス幅変調器を具備し、スイッチング
手段の出力は濾波されて搬送波周波数及びスイッチング
ノイズを除去する。
変調された方形波は一方の信号の降下縁と他方の遅延信
号の立上縁を有するように調整された2つの信号に分割
される。この遅延により変調されたパルス間にデッドバ
ンドスペースが生成され、Dクラス増幅器として作用す
る一対の MOSFETによる高効率スイッチングが可能となる。
号の立上縁を有するように調整された2つの信号に分割
される。この遅延により変調されたパルス間にデッドバ
ンドスペースが生成され、Dクラス増幅器として作用す
る一対の MOSFETによる高効率スイッチングが可能となる。
MOSFETは、低域濾波器内のインダクタと共に、高
効率電力消費を行い、それは非常に小さな電力損でイン
ダクタと給電間のエネルギ転送が行われるためである。
効率電力消費を行い、それは非常に小さな電力損でイン
ダクタと給電間のエネルギ転送が行われるためである。
[実施例]
次に図面、特に第2図を参照として、本発明の誘導コイ
ルドライバ10のブロック図を示す。誘導コイルドライ
バ10は一般的に信号源12、方形波発生器14、パル
ス幅変調器16、デッドバンド発生器18、増幅器20
、低域濾波器24及び誘導コイル26を具備している。
ルドライバ10のブロック図を示す。誘導コイルドライ
バ10は一般的に信号源12、方形波発生器14、パル
ス幅変調器16、デッドバンド発生器18、増幅器20
、低域濾波器24及び誘導コイル26を具備している。
好ましくは直接デジタルシンセサイザが信号源12とし
て使用される。正弦波発振器等の他の信号発生器を使用
することもできる。後記するように、信号源12は多周
波数信号を放出することができる。方形波発生器14は
従来のものであり、信号歪を低減して低域濾波器24の
使用を簡単化するために、信号源内の最高周波数成分よ
りも、好ましくは5倍以上、高い周波数を発生しなけれ
ばならない。(およそ50kH!から200 kHxの
周波数範囲の)ケーブル及びマーカ探索の特定応用に対
して、およそ500 kHXの方形波が許容できること
が判り、およそIMH寞のパルス幅変調器16からの搬
送波出力が生じる。
て使用される。正弦波発振器等の他の信号発生器を使用
することもできる。後記するように、信号源12は多周
波数信号を放出することができる。方形波発生器14は
従来のものであり、信号歪を低減して低域濾波器24の
使用を簡単化するために、信号源内の最高周波数成分よ
りも、好ましくは5倍以上、高い周波数を発生しなけれ
ばならない。(およそ50kH!から200 kHxの
周波数範囲の)ケーブル及びマーカ探索の特定応用に対
して、およそ500 kHXの方形波が許容できること
が判り、およそIMH寞のパルス幅変調器16からの搬
送波出力が生じる。
方形波発生器14により中継される方形波のパルス幅は
パルス幅変調器16により信号源12からの信号により
変調される。実施例において、パルス幅変調器16は位
相固定回路であり、他の技術を使用することもできる。
パルス幅変調器16により信号源12からの信号により
変調される。実施例において、パルス幅変調器16は位
相固定回路であり、他の技術を使用することもできる。
基本的に方形波のパルス持続時間は信号源12における
正の機幅により低減され、信号源12における負の振幅
により増大される。同業者であれば、逆の動作も同等に
作動することがお判りと思う。
正の機幅により低減され、信号源12における負の振幅
により増大される。同業者であれば、逆の動作も同等に
作動することがお判りと思う。
パルス変調信号はパルス幅変調器16からデッドバンド
発生器18へ送られ、そこで2つの相補的パルス変調信
号が生成される。これらの信号は一方の信号の降下縁が
幾分遅延しており第2の信号の立上縁が幾分遅延してい
る点を除けばパルス変調信号と全く同じである。正負給
電間で増幅器20内のスイッチングを最適化するスペー
スすなわち“デッドバンド”を生成することにより、こ
れらの遅延は互いに相補する。増幅器20は本質的に一
対のMOSFETを使用したDクラス増幅器であり、後
に第3図に関して詳説する。
発生器18へ送られ、そこで2つの相補的パルス変調信
号が生成される。これらの信号は一方の信号の降下縁が
幾分遅延しており第2の信号の立上縁が幾分遅延してい
る点を除けばパルス変調信号と全く同じである。正負給
電間で増幅器20内のスイッチングを最適化するスペー
スすなわち“デッドバンド”を生成することにより、こ
れらの遅延は互いに相補する。増幅器20は本質的に一
対のMOSFETを使用したDクラス増幅器であり、後
に第3図に関して詳説する。
可変給電22をオプションとして増幅器20、誘導コイ
ルドライバ10の制御電力出力に対して設けることがで
きる。可変給電は従来技術で公知である。最適には±5
0Vにセットされるプログラマブル高電圧供給が好まし
い。デッドバンド発生器18及び増幅器20は、組合せ
て、増幅された変調信号を発生するパルス変調信号に応
答するスイッチング手段と見な′すことができる。
ルドライバ10の制御電力出力に対して設けることがで
きる。可変給電は従来技術で公知である。最適には±5
0Vにセットされるプログラマブル高電圧供給が好まし
い。デッドバンド発生器18及び増幅器20は、組合せ
て、増幅された変調信号を発生するパルス変調信号に応
答するスイッチング手段と見な′すことができる。
まだパルス変調(デジタル)信号である、増幅器20の
出力はIMHxパルス及び増幅器20内のスイッチから
のノイズを濾波する低域濾波器24へ与えられる。ここ
で信号はアナログであるが、元の信号源に較べて遥かに
高い電圧を有している。
出力はIMHxパルス及び増幅器20内のスイッチから
のノイズを濾波する低域濾波器24へ与えられる。ここ
で信号はアナログであるが、元の信号源に較べて遥かに
高い電圧を有している。
それは信号源12から電話ケーブル等の付近の導体へ元
の信号の増幅部を送信する従来の誘導コイル20を駆動
する。
の信号の増幅部を送信する従来の誘導コイル20を駆動
する。
第2図の誘導コイル26を定める破線は誘導コイル26
が本発明の技術的部分でなく、図示する特定実施例の単
なる付属構造であることを示す。
が本発明の技術的部分でなく、図示する特定実施例の単
なる付属構造であることを示す。
従来技術の説明で前記したように、誘導コイル26は送
信機ユニットの函体内のアンテナもしくは(第4図に示
す)遠隔誘導結合器の形状とすることができる。
信機ユニットの函体内のアンテナもしくは(第4図に示
す)遠隔誘導結合器の形状とすることができる。
第3図をさらに参照として、本発明の誘導コイルドライ
バ実施例10の詳細電気回路について説明する。前記し
たように、実施例は信号源12の替りにピーク間振幅が
およそ4vの多周波数(アナログ)信号12aを含む。
バ実施例10の詳細電気回路について説明する。前記し
たように、実施例は信号源12の替りにピーク間振幅が
およそ4vの多周波数(アナログ)信号12aを含む。
また、方形波発生器14からの信号は(好ましくは0と
5v間の)500kH!方形波14aである。これらの
ソースからの信号は共に位相固定ループ回路16aへ導
かれる。
5v間の)500kH!方形波14aである。これらの
ソースからの信号は共に位相固定ループ回路16aへ導
かれる。
前記したように、位相固定ループ回路は公知である。実
施例では、モトローラ及びナショナルセミコンダクタ社
から入手できる、74HC4046として知られる集積
回路(IC)チップ30を使用している。導線32は内
部電圧制御発振器への標準入力である74HC4046
のピン番号9に対応する。多周波数信号12aは加算コ
ンデンサ34及び加算抵抗器36を介して導線32へ接
続されている。(74HC4046のそれぞれピン番号
4及び3に対応する)導線38及び40は互いに接続さ
れ、電圧制御発振器の出力を内部比較器(XOR)の入
力へ指向させる。
施例では、モトローラ及びナショナルセミコンダクタ社
から入手できる、74HC4046として知られる集積
回路(IC)チップ30を使用している。導線32は内
部電圧制御発振器への標準入力である74HC4046
のピン番号9に対応する。多周波数信号12aは加算コ
ンデンサ34及び加算抵抗器36を介して導線32へ接
続されている。(74HC4046のそれぞれピン番号
4及び3に対応する)導線38及び40は互いに接続さ
れ、電圧制御発振器の出力を内部比較器(XOR)の入
力へ指向させる。
(74HC4046上のピン番号14に対応する)導□
線42はチップ30の主入力であり、500 kHx方
形波14aに接続されている。(74HC4046のピ
ン番号5に対応する)導線44は抑止制御であり、大地
に分路されている。(74HC4046上のそれぞれピ
ン6及び7に対応する)導線46.48は内部電圧制御
発振器の周波数応答を制御するコンデンサ50に接続さ
れている。コンデンサ50はここに開示する目的のため
におよそ800pFの容量でなければならないことが判
った。(74HC4046上のピン番号11に対応する
)導線52は電圧制御発振器にも関連しており、可変抵
抗器54に接続されている。可変抵抗器54は変調なし
で位相固定ループ16aの比較器出力に50%のデユー
ティサイクルを与えるようにセットするのが最適である
。第3図に示す回路に対して、可変抵抗器54はおよそ
20にΩとすべきである。
線42はチップ30の主入力であり、500 kHx方
形波14aに接続されている。(74HC4046のピ
ン番号5に対応する)導線44は抑止制御であり、大地
に分路されている。(74HC4046上のそれぞれピ
ン6及び7に対応する)導線46.48は内部電圧制御
発振器の周波数応答を制御するコンデンサ50に接続さ
れている。コンデンサ50はここに開示する目的のため
におよそ800pFの容量でなければならないことが判
った。(74HC4046上のピン番号11に対応する
)導線52は電圧制御発振器にも関連しており、可変抵
抗器54に接続されている。可変抵抗器54は変調なし
で位相固定ループ16aの比較器出力に50%のデユー
ティサイクルを与えるようにセットするのが最適である
。第3図に示す回路に対して、可変抵抗器54はおよそ
20にΩとすべきである。
導線56はICチップ30の出力であり、抵抗器58を
介して電圧制御発振器入力導線32に接続され゛ている
。電圧制御発振器は通常位相固定ループ回路の出力であ
るが、ここでは出力(導線56)が比較器から来るパル
ス幅変調器として作用する。抵抗器58及びコンデンサ
60は位相固定ループ回路16aのエラー信号を積分す
る。チップ30の電力は、それぞれ大地及び給電端66
に接続された導線62.64 (74HC4046上の
それぞれピン番号8.16)を介して供給される。好ま
しくは、供給電圧V・はDC5Vである。
介して電圧制御発振器入力導線32に接続され゛ている
。電圧制御発振器は通常位相固定ループ回路の出力であ
るが、ここでは出力(導線56)が比較器から来るパル
ス幅変調器として作用する。抵抗器58及びコンデンサ
60は位相固定ループ回路16aのエラー信号を積分す
る。チップ30の電力は、それぞれ大地及び給電端66
に接続された導線62.64 (74HC4046上の
それぞれピン番号8.16)を介して供給される。好ま
しくは、供給電圧V・はDC5Vである。
$
給電端66は供給電圧V を平滑化するコンテンすを介
して大地にも接続されている。(端末を開放して示す)
チップ30上の残りの導線はここに記載する目的にとっ
て必要ではない。
して大地にも接続されている。(端末を開放して示す)
チップ30上の残りの導線はここに記載する目的にとっ
て必要ではない。
位相固定ループ回路leaの比較器出力であるパルス変
調信号はデッドバンド発生器18の入力である。第3図
のブロック18に隣接する信号トレース70は方形波信
号のパルス幅変調を示す。
調信号はデッドバンド発生器18の入力である。第3図
のブロック18に隣接する信号トレース70は方形波信
号のパルス幅変調を示す。
いくつかのパルスは他よりも長いが、(立上縁において
)信号トレースの下の細いマークで強調されたパルス間
のサイクルタイムは一定のままである。位相固定ループ
回路16aへの500 kH1人力に基いて、信号70
の周波数はおよそI MH!であり、(変調のない)パ
ルス持続時間はおよそ500nSである。信号の立上縁
もしくは降下縁を変調することができる。実施例におい
て、変調は降下縁で生じ、信号は0と5V(V)間で変
動す$ る。
)信号トレースの下の細いマークで強調されたパルス間
のサイクルタイムは一定のままである。位相固定ループ
回路16aへの500 kH1人力に基いて、信号70
の周波数はおよそI MH!であり、(変調のない)パ
ルス持続時間はおよそ500nSである。信号の立上縁
もしくは降下縁を変調することができる。実施例におい
て、変調は降下縁で生じ、信号は0と5V(V)間で変
動す$ る。
パルス変調信号70はデッドバンド発生器18において
2つのチャネル72.74へ分割される。チャネルはそ
れぞれp−MOSFET及びn−MOSFETへ導かれ
るため、それらをp−チャネル72及びn−チャネル7
4と呼ぶと便利である。どのチャネルも最初にシュミッ
トトリガ76.78を通って遅延ネットワークへ行く。
2つのチャネル72.74へ分割される。チャネルはそ
れぞれp−MOSFET及びn−MOSFETへ導かれ
るため、それらをp−チャネル72及びn−チャネル7
4と呼ぶと便利である。どのチャネルも最初にシュミッ
トトリガ76.78を通って遅延ネットワークへ行く。
シュミットトリガ76の出力は抵抗器80及びダイオー
ド82へ並列接続され、次にコンデンサ84へ接続され
る。ダイオード82は正電圧しか通さない。その結果、
降下縁が傾斜したパルス幅変調信号70と類似の信号が
生じる。同様に、シュミットトリガ78の出力は抵抗器
88及びダイオード88へ並列接続され、次にコンデン
サ90へ接続されるが、ダイオード88は負の電圧しか
通さない。このようにして、n−チャネル信号は傾斜し
た立上縁を有する。傾斜幅、すなわち遅延時間は、抵抗
器80とコンデンサ84、及び抵抗器86とコンデンサ
90により形成された抵抗器−コンデンサ対のRC定数
の関数である。時間遅延は増幅器20について後記する
MOSFETのスイッチング時間程度としなければなら
ない。それはまた、信号70のパルス幅よりも遥かに小
さくなければならない。実施例の予め列挙したパラメー
タ値に対して、およそ25nSの遅延が最適である。
ド82へ並列接続され、次にコンデンサ84へ接続され
る。ダイオード82は正電圧しか通さない。その結果、
降下縁が傾斜したパルス幅変調信号70と類似の信号が
生じる。同様に、シュミットトリガ78の出力は抵抗器
88及びダイオード88へ並列接続され、次にコンデン
サ90へ接続されるが、ダイオード88は負の電圧しか
通さない。このようにして、n−チャネル信号は傾斜し
た立上縁を有する。傾斜幅、すなわち遅延時間は、抵抗
器80とコンデンサ84、及び抵抗器86とコンデンサ
90により形成された抵抗器−コンデンサ対のRC定数
の関数である。時間遅延は増幅器20について後記する
MOSFETのスイッチング時間程度としなければなら
ない。それはまた、信号70のパルス幅よりも遥かに小
さくなければならない。実施例の予め列挙したパラメー
タ値に対して、およそ25nSの遅延が最適である。
これらの各信号が第2組のシュミットトリガ92.94
を通過した後、2つの遅延信号が生成され、それらは遅
延立上及び降下縁を有している。
を通過した後、2つの遅延信号が生成され、それらは遅
延立上及び降下縁を有している。
同業者であれば、シュミットトリガ92,94は傾斜信
号を方形にすることがお判りと思う。これに対して、シ
ュミットトリガ76.78は単に遅延ネットワークのバ
ッファとして作用しインバータで置換するこができるが
、それらは−殻内に74HC14として知られる6トリ
ガデユアルーインラインーパツケージとして入手できる
。
号を方形にすることがお判りと思う。これに対して、シ
ュミットトリガ76.78は単に遅延ネットワークのバ
ッファとして作用しインバータで置換するこができるが
、それらは−殻内に74HC14として知られる6トリ
ガデユアルーインラインーパツケージとして入手できる
。
遅延信号はインバータ100.102を通過すると、第
3図に示すように信号96.98として生じる。図示す
る信号96.98の遅延は説明の都合上誇張されている
。平均パルス幅(500nS)はおよそ遅延(25nS
)の大きさの20倍である。
3図に示すように信号96.98として生じる。図示す
る信号96.98の遅延は説明の都合上誇張されている
。平均パルス幅(500nS)はおよそ遅延(25nS
)の大きさの20倍である。
遅延信号96.98内のパルスは変調信号70内のパル
スに対応する、すなわち遅延信号96内の最初のパルス
及び遅延信号98内の最初のパルスは、遅延する立上/
降下縁を除けば、変調信号70内の最初のパルスと本質
的に同じである。
スに対応する、すなわち遅延信号96内の最初のパルス
及び遅延信号98内の最初のパルスは、遅延する立上/
降下縁を除けば、変調信号70内の最初のパルスと本質
的に同じである。
p−チャネル遅延信号96及びn−チャネル遅延信号9
8はコンデンサ104,106を介して増幅器20のソ
ース基準電圧に接続されている。
8はコンデンサ104,106を介して増幅器20のソ
ース基準電圧に接続されている。
インバータ100,102は一対の金属酸化物半導体電
界効果型トランジスタ(MO8FETs)108.11
0のドライバとして作用し、遅延信号98.98のピー
ク電圧をIOVへ高める。使用した特定のインバータは
マクシム社からモデル番号MAX626で市販されてい
る。実施例において、MO8FET108はp−型電界
効果型トランジスタであり、値MO3FETI 10は
n型である。
界効果型トランジスタ(MO8FETs)108.11
0のドライバとして作用し、遅延信号98.98のピー
ク電圧をIOVへ高める。使用した特定のインバータは
マクシム社からモデル番号MAX626で市販されてい
る。実施例において、MO8FET108はp−型電界
効果型トランジスタであり、値MO3FETI 10は
n型である。
MO8FET108のソース導線は可変給電22の正レ
ール22aとすることができる正電圧供給V+に接続さ
れている。予想される応用に採用される誘導コイルを駆
動する゛のにおよそ50Vの供給が適切である。MO8
FE7108のゲート及びソース導線に並列接続された
ダイオード112及び抵抗器114はゲート−ソース電
圧をダイオード電圧、すなわちおよそIV(およそV+
)にクランプする。同様に、MO8FETI 10のソ
ース導線は可変給電22の負レール22bとすることが
でき、適切には一50Vにセットされる、負電圧供給V
−に接続されている。ダイオード116及び抵抗器11
8はまたMO8FETI 10のゲート−ソース電圧を
およそIV(V−以下)にクランプする。
ール22aとすることができる正電圧供給V+に接続さ
れている。予想される応用に採用される誘導コイルを駆
動する゛のにおよそ50Vの供給が適切である。MO8
FE7108のゲート及びソース導線に並列接続された
ダイオード112及び抵抗器114はゲート−ソース電
圧をダイオード電圧、すなわちおよそIV(およそV+
)にクランプする。同様に、MO8FETI 10のソ
ース導線は可変給電22の負レール22bとすることが
でき、適切には一50Vにセットされる、負電圧供給V
−に接続されている。ダイオード116及び抵抗器11
8はまたMO8FETI 10のゲート−ソース電圧を
およそIV(V−以下)にクランプする。
MO8FET108,110のドレーンはノード120
に接続されているが、遅延信号96,98間のパルスの
重畳により、所与のMOSFETが他方がターンオンす
る前にターンオフすることができる。MOSFETのス
イッチング時間はおよそ25nSであり、それは適切な
デッドバンド時間でもある。この効果を、低域濾波器2
4内のインダクタと結合すると、(後記する)実用上エ
ネルギ損のない電力転送が行われる。MO8FET10
8.110は基本的に高効率スイッチであり、バイポー
ラトランジスタ等の代替要素と置換することができる。
に接続されているが、遅延信号96,98間のパルスの
重畳により、所与のMOSFETが他方がターンオンす
る前にターンオフすることができる。MOSFETのス
イッチング時間はおよそ25nSであり、それは適切な
デッドバンド時間でもある。この効果を、低域濾波器2
4内のインダクタと結合すると、(後記する)実用上エ
ネルギ損のない電力転送が行われる。MO8FET10
8.110は基本的に高効率スイッチであり、バイポー
ラトランジスタ等の代替要素と置換することができる。
また、P/Nチャネル結合はP/Pチャネル結合もしく
はN/Nチャネル結合と置換することがでる。 増幅器
20の出力、増幅された変調信号、は本質的に2個のイ
ンダクタ122.124及びコンデンサ125を具備す
る低域濾波器24へ導かれる。IMH!方形波及び増幅
器20からのスイッチングノイズを濾波する他に、イン
ダクタ122.124はスイッチングによる電力損を最
少限とするのを助ける。これはノード120における出
力の全サイクルを調べることにより理解できる。
はN/Nチャネル結合と置換することがでる。 増幅器
20の出力、増幅された変調信号、は本質的に2個のイ
ンダクタ122.124及びコンデンサ125を具備す
る低域濾波器24へ導かれる。IMH!方形波及び増幅
器20からのスイッチングノイズを濾波する他に、イン
ダクタ122.124はスイッチングによる電力損を最
少限とするのを助ける。これはノード120における出
力の全サイクルを調べることにより理解できる。
最初、MO8FE7108が励起され、最初のパルスの
持続時間だけ出力をV+へ高め、インダクタ122.1
24を励起する。MO8FET108がオフとされると
、ノード120に負電圧が誘起される。インダクタ内に
貯えられるエネルギは通常熱として放出されるが、ダイ
オード(整流器)128はエネルギを負レール226へ
戻す、すなわちゼロ給電電流を生じる。次に、デッドバ
ンド遅延後、MO9FETI 10が励起され、同様に
インダクタを(逆極性で)励起して出力をV−へ変える
。MO8FETI 10がオフとされると、誘導エネル
ギがダイオード126を介して正レール22aへ戻され
る。もちろん、MO3FETsは同時に励起されないの
で、電流がV+からV−へ直接流れることはない。
持続時間だけ出力をV+へ高め、インダクタ122.1
24を励起する。MO8FET108がオフとされると
、ノード120に負電圧が誘起される。インダクタ内に
貯えられるエネルギは通常熱として放出されるが、ダイ
オード(整流器)128はエネルギを負レール226へ
戻す、すなわちゼロ給電電流を生じる。次に、デッドバ
ンド遅延後、MO9FETI 10が励起され、同様に
インダクタを(逆極性で)励起して出力をV−へ変える
。MO8FETI 10がオフとされると、誘導エネル
ギがダイオード126を介して正レール22aへ戻され
る。もちろん、MO3FETsは同時に励起されないの
で、電流がV+からV−へ直接流れることはない。
コンデンサ130が低域濾波器24に加えられて濾波さ
れた信号から任意のDCバイアスを除去する。第3図の
ボックス24に隣接して示す増幅されたアナログ信号1
32は、そのピーク間電圧、がV+とV−間で変動する
(実際には、最適80%変調により、電圧はV十及びV
−の80%間で変動する)ことを除けば、本質的に元の
多周波数信号12aと同じである。信号は誘導コイルと
して作用するアンテナ26aへ向けるか、もしくはスイ
ッチングホーンジャック134により遠隔コイルへ迂回
することができる。
れた信号から任意のDCバイアスを除去する。第3図の
ボックス24に隣接して示す増幅されたアナログ信号1
32は、そのピーク間電圧、がV+とV−間で変動する
(実際には、最適80%変調により、電圧はV十及びV
−の80%間で変動する)ことを除けば、本質的に元の
多周波数信号12aと同じである。信号は誘導コイルと
して作用するアンテナ26aへ向けるか、もしくはスイ
ッチングホーンジャック134により遠隔コイルへ迂回
することができる。
次に第4図を参照として、誘導コイルドライバ10を組
み込んだ送信機ユニット140の斜視図を示す。送信機
ユニット140は函体142、出力制御スイッチ144
、出力メータ146、デイスプレィ148及びキー15
0を含んでいる。出力制御スイッチ144は可変給電2
2を介してV十及び■−をセットする。出力メータ14
6はオプションであり、単に出力信号132のr、 m
、 s、 it圧(もしくは電流)を測定するにすぎ
ない、デイスプレィ148は(本発明の範囲外である)
論理回路と共に使用して、多周波数信号12aの周波数
をセットすることができる。
み込んだ送信機ユニット140の斜視図を示す。送信機
ユニット140は函体142、出力制御スイッチ144
、出力メータ146、デイスプレィ148及びキー15
0を含んでいる。出力制御スイッチ144は可変給電2
2を介してV十及び■−をセットする。出力メータ14
6はオプションであり、単に出力信号132のr、 m
、 s、 it圧(もしくは電流)を測定するにすぎ
ない、デイスプレィ148は(本発明の範囲外である)
論理回路と共に使用して、多周波数信号12aの周波数
をセットすることができる。
函体142を切取ると誘導コイルドライバ10のさまざ
まな要素を受容する印刷回路板152及びユニット14
0側に配置されて誘導コイルとしての使用を容易にする
アンテナ26aが見える。
まな要素を受容する印刷回路板152及びユニット14
0側に配置されて誘導コイルとしての使用を容易にする
アンテナ26aが見える。
遠隔誘導結合器154もスイッチングホーンジャク13
4に隣接して示され、ケーブル群158内の1本の電線
156での使用を示している。また、外部給電に接続す
るアダプタを設けることもできるが、ユニット140は
従来の可搬型給電や(図示せぬ)バッテリバックを含ん
でいることもお判りと思う。
4に隣接して示され、ケーブル群158内の1本の電線
156での使用を示している。また、外部給電に接続す
るアダプタを設けることもできるが、ユニット140は
従来の可搬型給電や(図示せぬ)バッテリバックを含ん
でいることもお判りと思う。
本発明を特定実施例について説明してきたが、本説明は
制約的に解釈されるべきものではない。
制約的に解釈されるべきものではない。
同業者であれば、本発明の説明を参照すれば、本発明の
他の実施例だけでなく開示した実施例のさまざまな修正
が明白になると思われる。例えば、誘導接続ではなく直
接接続となるが、本発明はケーブル内の容量性故障を探
し出すのに使用する高効率容量負荷ドライバとしても応
用できる。従って、本発明の真の範囲内に入るこのよう
な修正も特許請求の範囲に包含されるものとする。
他の実施例だけでなく開示した実施例のさまざまな修正
が明白になると思われる。例えば、誘導接続ではなく直
接接続となるが、本発明はケーブル内の容量性故障を探
し出すのに使用する高効率容量負荷ドライバとしても応
用できる。従って、本発明の真の範囲内に入るこのよう
な修正も特許請求の範囲に包含されるものとする。
第1図は異なる周波数に同調された選択可能な誘導コイ
ルを有する一般化された従来技術の送信機の略図、第2
図は本発明の誘導コイルドライバのブロック図、第3図
は本発明の回路の詳細を示す略図、第4図は本発明の送
信機の実施例の斜視図である。 参照符号の説明 10・・・誘導コイルドライバ 2・・・信号源 4・・・方形波発生器 6・・・パルス幅変調器 8・・・デッドバンド発生器 0・・・増幅器 2・・・可変給電 4・・・低域濾波器 6・・・誘導コイル 40・・・送信機ユニット 44・・・出力制御スイッチ 46・・・出力メータ 48・・・デイプレイ 50・・・キイ 52・・・印刷根回路 54・・・遠隔誘導結合器 58・・・ケーブル
ルを有する一般化された従来技術の送信機の略図、第2
図は本発明の誘導コイルドライバのブロック図、第3図
は本発明の回路の詳細を示す略図、第4図は本発明の送
信機の実施例の斜視図である。 参照符号の説明 10・・・誘導コイルドライバ 2・・・信号源 4・・・方形波発生器 6・・・パルス幅変調器 8・・・デッドバンド発生器 0・・・増幅器 2・・・可変給電 4・・・低域濾波器 6・・・誘導コイル 40・・・送信機ユニット 44・・・出力制御スイッチ 46・・・出力メータ 48・・・デイプレイ 50・・・キイ 52・・・印刷根回路 54・・・遠隔誘導結合器 58・・・ケーブル
Claims (4)
- (1)アナログ信号増幅装置において、該装置は、アナ
ログ信号の関数であるパルス幅を有するパルス変調信号
を発生する手段と、 各々が前記パルス変調信号内のパルスに対応するパルス
を有する、第1及び第2の遅延信号を前記パルス変調信
号から生成する手段と、 前記第1の遅延信号に応答する出力を有する第1のスイ
ッチと、 前記第2の遅延信号に応答する出力を有する第2のスイ
ッチと、 前記第1及び第2のスイッチの前記出力を調整する給電
手段と、 前記第1及び第2のスイッチに接続された低域濾波器手
段 を具備する、アナログ信号増幅装置。 - (2)請求項(1)記載の装置において、 前記第1の遅延信号内の前記各パルスの降下縁は遅延さ
れ、前記第2の遅延信号内の前記各パルスの立上縁は遅
延されて前記各パルスに対し前記第1及び第2の遅延信
号間にデッドバンドを生成し、 前記低域濾波器は少くとも1個のインダクタを含み、さ
らに 前記デッドバンド期間中に前記インダクタ内の誘導エネ
ルギを前記給電手段へ戻す整流器手段を具備する、アナ
ログ信号増幅装置。 - (3)請求項(2)記載の装置において、第1及び第2
の遅延信号を生成する前記手段は、 前記パルス変調信号発生手段の出力に接続された第1及
び第2の遅延ネットワークを具備し、前記第1の遅延ネ
ットワークは傾斜した降下縁信号を発生し、前記第2の
遅延ネットワークは傾斜した立上縁信号を発生し、さら
に、 前記傾斜した降下縁信号及び前記傾斜した立上縁信号を
方形化する手段 を具備する、アナログ信号増幅装置。 - (4)誘導コイル駆動装置において、該装置は、その内
に一つ以上の周波数を有するアナログ信号を発生する手
段と、 前記アナログ信号の関数であるパルス幅を有するパルス
変調信号を発生する手段と、 各々がその中に前記パルス変調信号内のパルスに対応す
るパルスを有する第1及び第2の遅延信号を前記パルス
変調信号から生成する手段と、前記第1の遅延信号に応
答する第1のスイッチと、 前記第2の遅延信号に応答する第2のスイッチであって
、前記第1及び第2のスイッチの出力を結合して増幅さ
れた変調信号を形成する前記スイッチと、 前記第1及び第2のスイッチの出力を調整する給電手段
と、 前記増幅された変調信号を増幅されたアナログ信号へ変
換して誘導コイルへ送信する低域濾波手段 を具備する、誘導コイル駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US317820 | 1989-03-01 | ||
US07/317,820 US4914399A (en) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Induction coil driver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02278928A true JPH02278928A (ja) | 1990-11-15 |
Family
ID=23235407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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