JPH02502483A - ツェナダイオード検波回路 - 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】 ゛エナダイオード　゛　ロ 本発明は、例ζ（桟澱皇支ス立弘として有用であり得、あるいはまたＡＣ−ＤＣ ２ｉ圧変換器または信号検呂器として用いられ得る整流回路に係わる。

公知の信号検出方法では少なくとも１つの半導体接合ダイオードが用いられ、こ のダイオードは普通シリコンダイオードである。シリコンダイオードの一欠点は 、カットイン電圧より小さい電圧にはごく僅かしか応答しないことである。（カ ットイン電圧は２０℃で約０．６Ｖ）、従って、ンリコンダイオード９１遵−器 −茎−たは検波器としての性能は、信号電圧が小さい場合全般に非線形である。

このダイオードを、カットイン電圧をほぼゼロにまで前動に低下させる演算増幅 器の帰還ループ内に組み込む公知方法によってダイオード感度は向上し得る。し かし、そのような回路のＡＣ−ＤＣ変換器としての線形性は歪みに起因する低い 信号レベルにおいて損なわれる。

本発明は、数ミリボルトから数ボルトまでの信号を検出する整流回路の提供を目 的とする０本発明はまた、上記ダイナミックレンジにわたって線形の応答性を有 する整流器の提供も目的とする。

更に本発明は、広い動作周波数範囲にわたって実質的に損失を伴わず、かつ歪み を免れた整流回路の提供を目的とする。

本発明による半波整流回路は特性ツェナ電圧を有する第１のツェナダイオードを 含み、このダイオードは逆バイアスされており、かつ常に導通状態にあり、この ダイオードの第１の電極は正弦波入力信号と接続され、第２の電極は第２のツェ ナダイオードの同じ８ｉ性の電極と接続されており、第２のツェナダイオードは 逆バイアスされており、第１のツェナダイオードと実質的に同じ特性ツェナ電圧 を有する。

好ましくは、入力信号は第１のツェナダイオードに、非常に低い出力インピーダ ンスを有する緩衝器を介して付与される。上記Ｍ衝器は、１００％帰還を行ない 、理想的なエミッタホロアとしてｔｓ能する第１の演算増幅器を含み得る。

第１のツェナダイオードと第２のツェナダイオードとの接続点に現れる半波整流 信号は特性ツェナ電圧に等しいＤＣバイアスを有する０本発明の、第３のツェナ ダイオードが組み込まれた帰還ループを有する第２の演算増幅器を含む変形例を 用いれば上記バイアスは除去され得、信号は接地レベルに再生され得る。好まし くは、第３のツェナダイオードは第１及び第２のツェナダイオードと同じツェナ 電圧を有する。

第２の演算増幅器から出力された再生半波整流信号は、低域フィルタに通すこと によって平滑化され得る。

第２のツェナダイオードの特性ツェナ電圧に等しい特性ツェナ電圧を有する第１ のツェナダイオードを選択することによって、半波整流信号の歪みが最小限とな ることが保証される。

しかし実際には、完全に整合された一対を得ることは難しいが、僅かな変化は第 １の演算増幅器でオフセットゼロ調整を用いて、この点に関し回路の性能を最適 化することにより補正され得る。

好ましくは、ツェナダイオードは逆バイアス電圧条件下に非常に鋭い屈曲点を有 する。

本発明は構成が単純である点で有利である。

本発明を、添付図面を９照しつつ以下に詳述する。添付図面の 第１図は本発明による基本回Ｈな示し、第２図は本発明を、好ましい構成を含め て詳細に示し、第３図は本発明の性能を表すグラフである。

第１図において、接地レベルに基準化された正弦波信号は入力線１において緩衝 器２へと付与される。緩衝器２は一様な利得と低い出力インピーダンスとを有す る。２つのツェナダイオード３．４が電圧源５及び＠流抵抗器６によって逆バイ アスに保持されている。この特別の例では電圧源５は一１５Ｖに選択され、また ダイオード３．４は９．１ｖのツェナ；圧を有するものが選択されている。

抵抗器６の適当値は２０にである。ダイオード３を横切って常に９．１ｖの電圧 が存在し、その結果、入力信号の変化に伴ってダイオード３のカソードの電位が 上下するとダイオード３のアノードは同じ量で・追ばしようとし、ダイオード４ が接続されていなければ、点Ｘに現れる電圧は−９，１ｖバイアスされた入力信 号のレプリカとなろう、しかし、第１図に示したようにダイオード４がＭｌ！さ れている場合は、入力信号が接地レベルより低くなるとダイオード４は導通状態 となって点Ｘを−９，ＩＶにクランプする。上記以外の時は、ダイオード４は導 通状態となり得す、従って−９，１ｖバイアスされた、正方向半正弦波に整流さ れた信号が出カフに現れる。半正弦波信号のピーク値は入力信号のピーク値と同 じである。

ダイオード３．４が逆バイアス時に鋭いカットオフを有すること、及びダイオー ド３が常に逆バイアスされており、かつ導通状態にあることを条件として、入力 信号の所与のピーク電圧レベルに間し上ととは別のツェナ；圧及びｔ源；圧を選 択し得ることは当業者には明らかであろう。

電圧源５が正の値を有し、かつダイオード３．４との接続が反転されれば負方向 半波整流信号を得ることが可能となる。

その場合、点７での出力信号のＤＣバイアスは＋９．１ｖとなる。

第２図では、演算増幅器８が緩衝器の機能を果たし、増幅器８は＋１５Ｖの正の 給を線９及び−１５Ｖの負の給電線１０によって給電される。正弦波信号は増幅 器８の非反転入力に付与され、オフセットゼロコントロール１１が２つのツェナ ダイオード１２．１３の整合を可能にする。ダイオード１２．１３の整合は、数 十ミリボルトの低い入力信号レベルで最も良好に行なわれる。抵抗要素１４は定 格動作を流０．５６ｍＡの定を流ダイオードである。

抵抗要素１４によって、ダイオード１２．１３を流れる最小電流が該ダイオード １２．１３の安定動作に必要な電流より小さくならないことが保ニされる。第２ の演算増幅器１５及び第３のツェナダイオード１６が接続線１７上の信号から、 −９，ＩＶのＤＣバイアスを除去する。オフセットゼロコントロール１８は、点 Ｙで整流信号のＤＣベースレベルを正確にゼロに再生するのに用いられる。ダイ オード１６を流れる電流は（やはり０．５６ｍＡの定格動作電流を有する）第２ の定電流ダイオード１９によって制限される。

増幅器１５の出力は最終的に低域フィルタ２０に付与され、フィルタ２０は接続 線２１上に、数ミリボルトの信号レベルまで低下した入力と線形に関係付けられ た、平滑化されたＤＣ！圧レベルを実現する。

全ツェナダイオード１２．１３．１６はヒートシンクと接触して取り付けられて おり、かつ９．１νのツェナ；圧を有する。

実質的に第２区に示したような回路の性能を１ｋＨｚ正弦波入力信号を用いて試 験し、その際入力信号を５ｏｄＢのダイナミックレンジにわたって変化させた。

試験した回路は６０ｃｌＢのダイナミックレンジにわたって実質的に線形に働く ことが判明した。このような性能は、通常の半導体ダイオード検波技術を用いて は達成され得ない、第３図は、出力信号中のエラーを入力信号に対して表したグ ラフである。　（ＯｄＢは６，２Ｓ３Ｖに対応する）、更に試験したところ、本 発明の回路は数Ｍｌｌｚの周波数補正音の写しく翻訳文）提出口（特許法第１８ ４条の８）特許庁長官　古　１）文　毅　殿 １、ＲＦＦ出１［の表示　　ＰＯＴ／ＧＢ　　８８１００１７８２、発明の名称 　　　　ツェナダイオード検波回路３、特許出願人 住　所　　イギリス国、ロンドン・ニス・ダブリュ・　トエイ・　２・エイチ・ ビイ、ホワイトホール（番地なし）名　称　　イギリス国 ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号　山田ピル５、補正音 の提出年月日　　１９８９年５月５日６、添附書類の目録 （１）補正音の翻訳文　　　　　　　　　　　　　　　　　１通請Ｊしｌ亙」【 １、互いに実質的に同じ特性ツェナ電圧を有する２つのツェナダイオード（３， ４）を含み、第１のツェナダイオード（３）は基準電圧に関して正弦曲線を描く 入力信号と接続される第１の電極を有し、第２のツェナダイオード（４）は前記 基？Ｓ電圧に維持され得る第１の電極と、第１のツェナダイオード（３）の第２ の！極と接続された、この電極と同じ極性を有する第２の電極とを有し、第１及 び第２のツェナダイオードの第２の電極は前記基準電圧に関連する値を有する電 圧源（５）と接続され得、それによって、電圧源が前記第２の電極と接続される と第１のツェナダイオード（３，）は逆バイアスされ、かつ常に導通状態となり 、第２のツェナダイオード（４）は逆バイアスされ、かつ入力信号の交番する半 周期においてのみ導通状態となることを特徴とする半波整流回路。

２、入力信号と第１のツェナダイオード（３）の第１の電極との闇に緩衝器（８ ）が接続されており、二〇Ｍ’ｌＪ器は２つのツェナダイオード（３，４）の間 における特性ツェナ電圧のいかなる相対変化も補償するオフセットゼロコントロ ール（１１）を含むΣとを特徴とする請求項１に記載の回路。

３、第１及び第２のツェナダイオード（３，４）の第２の電極に現れる半波整流 信号からいかなるＤＣバイアスも除去する電気回路（１５）が設置されており、 この電気回路は第１及び第２のツェナダイオード（３，４）と実質的に同じ特性 ツェナ電圧を有する第３のツェナダイオード（１６）とオフセットゼロコントロ ール（１８）とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の回路。

４、を気団路（１５）の出力が低域フィルタ（２０）に接続されていることを特 徴とする請求項３に記載の回路。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２つのツェナダイオードを含み、第１のツェナダイオード（３）は特性ツェ ナ電圧を有し、逆バイアスされており、かつ常に導通状態にあり、その第１の電 極は正弦波入力信号と接続され、第２の電極は第２のツェナダイオード（４）の 同じ極性の電極と接続されており、第２のツェナダイォードは逆バイアスされて おり、かつ第１のツェナダイオードと実質的に同じ特性ツェナ電圧を有すること を特徴とする半波整流回路。 ２．第１及び第２のツェナダイオード（３、４）が逆バイアス時に鋭いカットオ フを有するように選択されていることを特徴とする請求項１に記載の回路。 ３．入力信号と第１のツェナダイオード（３）の第１の電極との間に低インピー ダンス緩衝器（２）が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載 の回路。 ４．低インピーダンス緩衝器（２）がエミッタホロワとして機能する第１の演算 増幅器（８）から成ることを特徴とする請求項３に記載の回路。 ５．第１の演算増幅器（８）がオフセットゼロコントロール（１１）を含むこと を特徴とする請求項４に記載の回路。 ６．整流入力信号からいかなるＤＣバイアスも測定する第２の演算増幅器（１５ ）が設置されており、この増幅器はその帰還ループ内に第３のツェナダイオード （１６）を有し、また第１のツェナダイオードと第２のツェナダイオードとの接 続点と接続された入力を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項 に記載の回路。 ７．低域フィルタ（２０）が設置されており、このフィルタの入力は第２の演算 増幅器（１５）の出力と接続されていることを特徴とする請求項６に記載の回路 。