JPH0236606A - 増幅回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、電力用の測定器内の電子回路に使用される増
幅回路に関する。

［従来の技術］ 一般に電力測定機器等の内部測定回路に設けられる増幅
回路としての帰還増幅回路１０は第５図に示すようにな
っている。

この第５図において、Ａはｉ帰還増幅器（以下、「増幅
器」という）、■０は変成器、ｅｌは信号源Ｒｇは入力
抵抗、　Ｒｆは帰還抵抗、　Ｉｌｌは負荷抵抗を示す。

増幅器Ａの反転入力端子には信号源〔ｉより入力抵抗ｆ
ｔｇを介して信号が送られるようになっており、また、
図示のように増幅器Ａの出力端からの信号を帰還抵抗Ｒ
ｆを介して反転入力端子に帰還するようになっている。

そして、増幅器Ａの出力端は変成器Ｔｏの一次側のａ１
端子に接続されている。この変成器■０の一次側のａ２
端子はアースされ、二次側のｂ１端子、ｂ２２端子には
負荷抵抗Ｒ［が接続されている。一方、増幅器Ａの非反
転入力端子はアースされている。

このように構成された帰還増幅回路１０は、変成器■０
の働きにより一次側と二次側が直流的に絶縁されており
、これによって二次側に負荷抵抗Ｒ［として接続される
高電圧線路等に乗るサージ波により、−次側に接続され
る増幅器Ａ等が破損されることを防止するようになって
いる。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら上記従来技術は、変成器Ｔｏが帰還回路１
０Ａの外に置かれた構成となっていることから、変成器
■０の損失を補正出来す、これにより、負荷抵抗Ｒ［が
変化すると、変成器Ｔｏの二次側出力電圧ＥＯが変化し
、帰還増幅回路１０の本来の特徴（すなわち、出力イン
ピーダンスが変化しても出力電圧を一定に保つこと）が
損なわれるという不都合があった。

し発明の目的コ 本発明は上記従来技術のもつ不都合を解決し、負荷抵抗
が変化しても変成器の損失を補正できる増幅回路を提供
することを、目的とする。

［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明では変成器の一次側の高圧側端部に負帰
還増幅器を設けて、変成器の二次側よりその出力信号を
外部に送る増幅回路において、前記変成器の一次側の低
圧側端部を負帰還増幅器の非反転入力端子に接続すると
ともに、当該非反転入力端子を負荷電流検出用の抵抗を
介して接地するという構成を採用し、これによって前記
目的を達成しようとするものである。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて
説明する。ここで上記従来技術と同様の構成部材には同
一の付号を付すものとする。

第１図に示す帰還増幅回路１は増幅器Ａ、変成器Ｔｏ、
信号源ｅｉ、入力抵抗Ｅｇ、帰還抵抗１１ｆ、負荷抵抗
旧とを備え、これらは上述した従来技術と略同様に構成
され機能するようになっている。

そして、前記変成器Ｔｏの一次側の一端は増幅器Ａの非
反転入力端子に接続され、この非反転入力端子は図示の
ように抵抗Ｒｎを介してアースされている。

すなわち、帰還増幅回路１は、変成器１０の変成比をｎ
２．−次側より見込んだインピーダンス１１゜増幅器１
１の増幅度μを増幅器Ａの外部利得ＧＯ（ΦＲｆ／Ｅｑ
＝Ｇ）より十分大きいと仮定すると、変成器Ｔｏの一次
側のＥＯ線端子抵抗Ｒｎが接続されていることから、イ
ンピーダンスＺ１を流れる電源に比例する微少電圧が増
幅器Ａに正帰還されるようになっている。これにより、
この帰還増幅回路１は、二次側の負荷抵抗Ｒ１が小さく
なれば、インピーダンス２ｉが大きくなり抵抗Ｒｎに誘
起される電圧も小さくなり、事実」二正帰還は生じない
が、負荷抵抗１（［が大きくなれば、インピーダンス２
ｉは小さくなり、その結果出力電圧「０が大きくなり変
成器Ｔｏの損失を補正するように機能する。

次に上述した関係の詳細を式を用いて説明する。

増幅器Ａの反転入力端子に加わる電圧Ｖ−はｅｉ、ｅＯ
より次式で手えられる。

ｖ−−Ｒｆ　　　、　　　Ｅｇ Ｑ　ｌ　＋−ｅ　Ｏ Ｅｇ＋　Ｉｔｆ　　　　Ｅｇ十Ｒｆ　　　　・・・・・
・（１）式一方、非反転入力端子に加わる電圧Ｖ十はｅ
ＯとＲｎより ぃ−　　ｆｉｎ　　ｅ。

Ｚｉ＋Ｒｎ　　　　　　　・・・・・・（２）式で与え
られるから、その差の増幅度μ倍が出力電圧ｅｏに等し
いと置いて、ｃｉ、　ｅｏの比が次式より求められる。

Ｐ　＋　　＝　Ｒｆ／　Ｅ（Ｉト１１ｆＰ　２　　＝　
Ｅ（Ｊ／　Ｅｇ＋　ｎｔＰ　３　＝　Ｒｎ／　Ｚｉ＋　
Ｒｎ μＰ＋　ｅｉ＝　（Ｌ　−ｉｔ　（１）３−Ｐ２　）　
）ｅ。

・・・・・・（３）式 ％式％） ・・・・・・（４）式 としたとき此のｋの周波数特性か比較的−様であれば ｋ　　＜１ なる範囲で此の１ＩｆｉＳ還増幅器Ａの安定条件はＲｎ
＝０とした普通の場合と同様になり、 ｅｏ／ｅｉ＝　−μＰ＋　／１＋μ（１−ｋ）　Ｐ２毎
−Ｇ／１−ｋ　　　　　・・・・・・（５）式か得られ
る。変成器■０の損失は主として捲線抵抗に因って生ず
る為、変成器■０のそれを二次側の負荷抵抗ＲＬに直列
に入る抵抗Ｒｄで近似すればＨに加わる出力電圧［０と
ｅＯの比は、電流検出抵抗Ｒｎに発生する電圧も考慮す
れば、変成器Ｔｏの伝送帯域内に於て ＥＯ／　ｅｏ＝　ｎ　ＲＬ／　（ＩｉＬ＋Ｒｄ＋　ｎ　
’　Ｒｎ）・・・・・・（６）式 一方Ｚｉは近似的に次式で与えられる。

１ｉ４　　（ロＬ＋　Ｉｔｄ＞　　／　ｎ　　’　　　
　　　　　　　　−（７）　　式従って式（４）より ｋ　＝　（１＋−Ｇ）　Ｒｎ／　（２ｉ＋Ｒｎ）（１モ
Ｇ　）　　ｎ　２ｒｔｎ、、”　（ＲＬ＋　Ｒｄ十ｎ　
’　Ｒｎ）〈８）式 これより［０とｅｉの比は式（５）、（６）よりＥｏ／
　ｅｉ＝　Ｅｏ／　ｅｏ＊　ｅｏ／　ｅＲＬ　　　　　
−−ｎＧ ＲＬ＋　Ｒｄ　−Ｇｎ’　Ｒｎ ・・・・・・（９）式 ％式％ Ｒｄ＝Ｇｎ’　Ｒｎ　　　　　　　　−・−（１０）式
となる様にえらべば、変成器１０を含めた帰還増幅器へ
の外部利得は出力負荷抵抗Ｈに無関係にＥｏ／ｃｉ４−
ｎＧ　　　　　　　・−−−−−（１１）式となる。Ｒ
Ｌ＋Ｒｄが極端な値をとらない限り式７は成立するか、
ｆｉｔ−００でもに−０，Ｅｏ／ｅｏ−＋ｎとなり式（
１１）は成立されるから、開放インピーダンスを含めて
通常の出力負荷抵抗に対して完全な損失補正が達成され
る。

変成器Ｔｏは低周波側の伝送帯域外で一次インダクタン
スの影響が現れ、Ｒｎを単なる抵抗としたときはｋは周
波数に依存し、帰還回路の安定条件に影響をり−える。

此のインピーダンスＺ１の周波数特性の補正は、例えば
Ｒｎと増幅器Ａの非反転入力端子の間にその逆特性の回
路を挿入することによって達成され、今の場合は図２に
示す様な抵抗とコンデンサよりなる伝送４端子−５ＣＲ
で実現し得る。

此の場合４は端子１１ｃＲの電圧伝送比をＴとすると式
２の変わりに Ｒｎ ■＋キＴＸ　　　　ｅ。

２ｉ−ｔ−Ｒｎ　　　　　　−”　（１２）式となり、
従ってｅｉ、　ｅｏの関係は式（３）の代わりに 一μＰ１０ｉ−（１−ｉｔ　　（ＴＰ３　−Ｐ２　　）
　　）ＣＤＩ・・・・・・（１３）式 で与えられる。此の場合は式（４）の代わりに”ｒ’ｌ
’ｔｎ／＜バー＋−［ｎ）＝ｋｈ／　（Ｒｇ−＋４ｆ）
・・・・・・（１４）式 であれば式（５）が成立するから、安定な帰還回路を構
成する為にはｋを一定値として ’Ｔ’＝（１モアｉ／Ｒｎ）　ｋ／　（１＋Ｇ）　、　
ｋ＜１・・・・・・（１５）式 となる様に４端子網ＣＲを構成することになる。

変成器■０の一次インダクタンス（Ｌｐとする）の補正
回路の、式（１５）で与えられる電圧伝送比の計算法に
就いて更に具体的に述べる。（変成器の低周波等価回路
を図３に示す。） 式（１０）を充たすＲｎにより、ｋは伝送帯域内ではＲ
［のみの関係となり次式で与えられる。

Ｒｄ ””　　’　　ＲＬ＋Ｒｄ １十Ｇ 低周波帯域外では一次インダクタンスの為、変成器の−
、二次側の捲線抵抗をそれぞれｒｐ、　ｒｓとすると、
λを複素周波数として ２ｉ＝（＾Ｌ＋Ｎ−ｒｌ））　ｌｒ／　（λ１．ｌｌ＋
　ｒｌ）＋２ｒ　）（ｕ　Ｌ、 Ｚｒ＝　（ＲＬ＋−ｒｓ）　／　ｎ　’　、　　　Ｒｄ
＝　ｎ　’　Ｂ＋ｒｓとなる。此の為式（６）の特性も
帯域外低周波で減衰するか、此の特性はＲｎの有無では
殆ど差はない。しかし式（８）で与えられるｋはλ−０
で次式にｂ″Ｃって増大する。

Ｐｓ　　＝　　（１＋Ｇ）　　Ｒｎ（λ　Ｌｐ（−ｒｔ
Ｎ−１ｒ　）ｐ　５＝　（Ｚｒ＋Ｒｎ）　　＾ｌｐ＋　
（ｒｐ＋１ｉｎ）　Ｚｒ＋Ｒｎｒｐｋ＝Ｐ４／’Ｐ。

−＞（１＋Ｇ）Ｒｎ（λ１．．ｐ＋ｌｒ　）　ｙ（λ１
．Ｄ＋　ｒｐ＋Ｒｎ）　２ｒ λ１．ｐ＜＜７ｒとなる周波数域では Ｌｉｌ１　　ｋ−Ｆ（１モＧ）Ｒｎ λ［１）＋　ｒｌｌ＋Ｒ１１ 伝送帯域内では一般にｋくく１で、平均的な負荷抵抗Ｒ
［に対する此の値（Ｋｏとする）を＾→０まで維持する
には、４端子網ＣＲの伝送比′ｒはＴ　＝　Ｋｏ　１に
０−１（λ）今 λＬｐ＋　（ｒｐ−＋４ｎ）　ｌｒ／　（７ｒ＋Ｒｎλ
［ｐ十ｒｐ−１−Ｚ「 と求められる。

第４図（ａ）、（ｂ）に本実施例により帰還増幅回路１
と従来技術による帰還増幅回路１０の負荷抵抗（Ｒ［）
の変化による出力電圧（Ｅｏ）の変化を示す。　この第
４図（ａ）、（ｂ）はいづれも入力電圧ｅｉ＝一定、変
定器変成器２００［Ω］〜−６００［Ω］とした場合の
特性を示す。

第４図（ａ＞は従来例によるもので、負荷抵抗（１？Ｌ
）が変化すると、出力電圧〈ＥＯ）も変化する。

一方、第４図（ｂ）は本実施例によるもので、負荷抵抗
（Ｒ［）が変化しても、出力電圧（ＥＯ）は変化伊ず、
一定値を保つことが出来る。

［考案の効果］ 本発明は以上のように構成されているので、負荷抵抗の
変動に影響されず、変成器の損失を補正して安定動作を
維持することが可能な実用的な増幅回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
本発明の池の実施例を示す回路構成図、第３図は第１図
の一部を構成する変成器の等価回路図、第４図＜ａ）は
従来例に係る増幅回路の特性を示す線図、第４図（ｂ）
は第１図に示す本発明に係る増幅回路の特性を示す線図
、第５図は従来例に係る増幅回路の回路構成図である。 １・・・・・・・・・増幅回路 Ａ・・・・・・・・・負帰還増幅器 Ｒｇ・・・・・・・・・入力抵抗 Ｒｆ・・・・・・・・・帰還抵抗 Ｒ［・・・・・・・・・負荷抵抗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 変成器の一次側の高圧側端部に負帰還増幅器を設けて、
   変成器の二次側よりその出力信号を外部に送る増幅回路
   において、 前記変成器の一次側の低圧側端部を負帰還増幅器の非反
   転入力端子に接続するとともに、当該非反転入力端子を
   負荷電流検出用の抵抗を介して接地したことを特徴とす
   る増幅回路。