JPH0344507A - アナログ入力回路 - Google Patents
アナログ入力回路Info
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- JPH0344507A JPH0344507A JP1177989A JP17798989A JPH0344507A JP H0344507 A JPH0344507 A JP H0344507A JP 1177989 A JP1177989 A JP 1177989A JP 17798989 A JP17798989 A JP 17798989A JP H0344507 A JPH0344507 A JP H0344507A
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- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/38—DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers
- H03F3/387—DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
- G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はコモンモードノイズを低減した主として工業計
測用の高精度のアナログ入力回路に関するものである。
測用の高精度のアナログ入力回路に関するものである。
（従来の技術）
多点のアナログ信号を計測する場合には、入力ごとにフ
ィルタ回路を配置し、その出力をチョッパ回路およびト
ランスを介して交流信号に変換し、マルチプレクサを通
して交流増幅し、サンプルホールドしてＡＤ変換し、多
点のディジタル信号として取出している。
ィルタ回路を配置し、その出力をチョッパ回路およびト
ランスを介して交流信号に変換し、マルチプレクサを通
して交流増幅し、サンプルホールドしてＡＤ変換し、多
点のディジタル信号として取出している。
このような多点アナログ入力回路の従来の一例を第４回
に示す。
に示す。
第４図において、 １つの直流の入力電圧ｅ□はＲ１，
Ｃ１から成るフィルタ回路によってノーマルモードの高
域雑音が除去され、 スイッチＳ１を介してチョッパさ
れ、交流信号としてトランスＴ□に入力される。他の入
力電圧０２〜ａｎも同様な回路を用いてそれぞれトラン
スＴ２〜Ｔｎに入力される。
Ｃ１から成るフィルタ回路によってノーマルモードの高
域雑音が除去され、 スイッチＳ１を介してチョッパさ
れ、交流信号としてトランスＴ□に入力される。他の入
力電圧０２〜ａｎも同様な回路を用いてそれぞれトラン
スＴ２〜Ｔｎに入力される。
トランスＴ１〜Ｔｎの出力はアナログマルチプレフサＩ
Ｃ：１．演算増幅器Ａ１、サンプルホールドアンプＩＣ
２およびＡＤ変換器ＩＣ３を介して順次ディジタル値と
して取出される。
Ｃ：１．演算増幅器Ａ１、サンプルホールドアンプＩＣ
２およびＡＤ変換器ＩＣ３を介して順次ディジタル値と
して取出される。
このような構成の多点アナログ入力回路は１点ごとに増
幅器やＡＤ変換器を配置する場合に比べて大幅なコスト
ダウンができるので一般的な回路構成として広く用いら
れており、入力にコモンモードノイズが存在しない場合
は極めて良好な特性を示す。
幅器やＡＤ変換器を配置する場合に比べて大幅なコスト
ダウンができるので一般的な回路構成として広く用いら
れており、入力にコモンモードノイズが存在しない場合
は極めて良好な特性を示す。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、入力にコモンモードノイズがある場合に
は、上記の回路構成では精度が低下するという問題があ
る。
は、上記の回路構成では精度が低下するという問題があ
る。
すなわち第５図は第４図の回路にコモンモードノイズが
乗った場合の等倍回路を示したもので、Ｅｏはコモンモ
ード雑音源、Ｃｔはトランスの一次。
乗った場合の等倍回路を示したもので、Ｅｏはコモンモ
ード雑音源、Ｃｔはトランスの一次。
二次巻線間の線間容量、Ｒｏ、はトランス子工の一次。
二次巻線間の絶縁抵抗である。
コモンモード雑音はＲ，、Ｃｔを通して演算増幅器Ａｔ
に入力されるが、 Ｒ１は抵抗成分であるのでＥｃの周
波数が変化してもＲｔを通して増幅器Ａ１に入力される
値は一定であり、従ってトランスの絶縁抵抗を十分大き
くすることによってＲ１の寄与は無視できる。
に入力されるが、 Ｒ１は抵抗成分であるのでＥｃの周
波数が変化してもＲｔを通して増幅器Ａ１に入力される
値は一定であり、従ってトランスの絶縁抵抗を十分大き
くすることによってＲ１の寄与は無視できる。
しかしＣ１を経由してＡ１に入力されるコモンモード雑
音は、周波数が上がればそれに比例して大きくなるが、
多点の入力電圧を高速にスキャンする多点アナログ入力
回路においてはＡ１の帯域を狭めたり、Ａ１の前後にフ
ィルタを挿入することは全体の性能を落とすので問題が
ある。
音は、周波数が上がればそれに比例して大きくなるが、
多点の入力電圧を高速にスキャンする多点アナログ入力
回路においてはＡ１の帯域を狭めたり、Ａ１の前後にフ
ィルタを挿入することは全体の性能を落とすので問題が
ある。
このため従来はＡＤ変換後にディジタルフィルタ処理を
行っているが、入力の高い周波数成分の雑音はチョッパ
によりチョッパ周波数の半分以下の低減の折り返し雑音
となってしまうため低次の普通のフィルタ処理では十分
に取り去ることは不可能である。これは低次のフィルタ
で処理した場合、出力される信号の周波数帯域は非常に
低いものになってしまい、場合によっては初期の目的を
果たさなくなるからである。
行っているが、入力の高い周波数成分の雑音はチョッパ
によりチョッパ周波数の半分以下の低減の折り返し雑音
となってしまうため低次の普通のフィルタ処理では十分
に取り去ることは不可能である。これは低次のフィルタ
で処理した場合、出力される信号の周波数帯域は非常に
低いものになってしまい、場合によっては初期の目的を
果たさなくなるからである。
このように上記従来の多点アナログ入力回路では、高い
周波数成分のコモンモード雑音が存在する環境で微少電
圧を測定する場合には、雑音除去のために多大な労力を
必要とするという問題がある。
周波数成分のコモンモード雑音が存在する環境で微少電
圧を測定する場合には、雑音除去のために多大な労力を
必要とするという問題がある。
本発明は従来の回路に簡単な部品の追加や変更を加える
だけで広い周波数帯域においてコモンモード雑音の影響
を低減できる高速スキャンの可能な高精度のアナログ入
力回路を提供することを目的としている。
だけで広い周波数帯域においてコモンモード雑音の影響
を低減できる高速スキャンの可能な高精度のアナログ入
力回路を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段と作用）
本発明は、アナログフィルタ回路を介して入力されたア
ナログ信号をチョッパ用スイッチおよびチョッパ用トラ
ンスから成るチョッパ回路を介して交流に変換し、演算
増幅器、サンプルホールドアンプおよびＡＤ変換器を介
してディジタル信号として取出すアナログ入力回路にお
いて、チョッパ用トランスを２個の同じトランスから成
るトランスペアまたは２つの同じ二次巻線を有する１個
のトランスとして構成すると共に上記演算増幅器として
差動増幅器を用い、上記トランスの２つの二次巻線の出
力を逆極性でそれぞれ上記差動増幅器の正側入力および
負側入力に接続し、これによってアナログ入力信号に重
畳したコモンモードノイズを打消し、特にマルチプレク
サを用いた多点アナログ入力回路に適用したとき高速度
でスキセンしても高精度の入力処理ができるようにした
ものである。
ナログ信号をチョッパ用スイッチおよびチョッパ用トラ
ンスから成るチョッパ回路を介して交流に変換し、演算
増幅器、サンプルホールドアンプおよびＡＤ変換器を介
してディジタル信号として取出すアナログ入力回路にお
いて、チョッパ用トランスを２個の同じトランスから成
るトランスペアまたは２つの同じ二次巻線を有する１個
のトランスとして構成すると共に上記演算増幅器として
差動増幅器を用い、上記トランスの２つの二次巻線の出
力を逆極性でそれぞれ上記差動増幅器の正側入力および
負側入力に接続し、これによってアナログ入力信号に重
畳したコモンモードノイズを打消し、特にマルチプレク
サを用いた多点アナログ入力回路に適用したとき高速度
でスキセンしても高精度の入力処理ができるようにした
ものである。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、ノーマルモードノイズ軽減用の入力フ
ィルタ回路はフィルタ用抵抗Ｒ工とフィルタ用コンデン
サＣ４から、 またチョッピング回路はチョッパ用スイ
ッチＳ１と２つのチョッパ用トランスＴｔＡｔＴよりと
から構成され、チョッパ用トランスＴ１＾、Ｔ、、の二
次出力はそれぞれ差動増幅器Ａ２の、（＋）入力と（−
）入力に互に逆極性で入力され、ここでコモンモードノ
イズが打消された出力がサンプルホールドアンプＩＣ２
およびＡＤ変換器ＩＣ３を介してディジタル値とじて取
り出される。
ィルタ回路はフィルタ用抵抗Ｒ工とフィルタ用コンデン
サＣ４から、 またチョッピング回路はチョッパ用スイ
ッチＳ１と２つのチョッパ用トランスＴｔＡｔＴよりと
から構成され、チョッパ用トランスＴ１＾、Ｔ、、の二
次出力はそれぞれ差動増幅器Ａ２の、（＋）入力と（−
）入力に互に逆極性で入力され、ここでコモンモードノ
イズが打消された出力がサンプルホールドアンプＩＣ２
およびＡＤ変換器ＩＣ３を介してディジタル値とじて取
り出される。
すなわち入力信号ｅ１はＲ工、Ｃ１でフィルタリングさ
れた後Ｓ１によりチョッパされ、交流信号としてトラン
スＴＬＡ、 ＴｔＢに入力される。
れた後Ｓ１によりチョッパされ、交流信号としてトラン
スＴＬＡ、 ＴｔＢに入力される。
Ｔ工Ａ＋ＴｔＢに全く同じ特性のトランスを用いれば各
−次二次間の線間容量は同じであり、従ってＴｔＡｙＴ
よりの出力に表われるコモンモードノイズは同相でしか
も同じ振幅で出力される。
−次二次間の線間容量は同じであり、従ってＴｔＡｙＴ
よりの出力に表われるコモンモードノイズは同相でしか
も同じ振幅で出力される。
一方Ｓ□によりチョッパされた本当の信号はＴ□＾、Ｔ
ｔＢの二次を互に逆に接続することによって逆相の電圧
として出力される。
ｔＢの二次を互に逆に接続することによって逆相の電圧
として出力される。
従ってこの２つのトランスの出力を差動増幅器ＩＣ２で
差動増幅することによってコモンモードノイズの影響を
受けないチョッパ形アナログ増幅回路が構成され、その
出力が・サンプルホールドアンプを経由してＡＤ変換器
ＩＣ３に入力され、これによってコモンモードノイズの
影響を受けないディジタル値が得られる。
差動増幅することによってコモンモードノイズの影響を
受けないチョッパ形アナログ増幅回路が構成され、その
出力が・サンプルホールドアンプを経由してＡＤ変換器
ＩＣ３に入力され、これによってコモンモードノイズの
影響を受けないディジタル値が得られる。
本発明のアナログ入力回路を多点入力用として用いた場
合の構成の一例を第２図に示す。
合の構成の一例を第２図に示す。
第２図において、多点のアナログ入力ｅ１〜ｅｎはそれ
ぞれのフィルタ回路およびチョッピング回路を通って、
トランスの二次側の各２つの出力がそれぞれアナログマ
ルチプレクサＩＣＩ、ＩＣ４に入力されてチャンネルが
選択され、該当するトランスの二次側から出力された信
号は２つのアナログマルチプレクサＩＣＩ、ＩＣ４を介
して差動信号として差動増幅器Ａ２に入力され、サンプ
ルホールド回路ＩＣ２およびＡＤ変換器ＩＣ３を通って
出力され、アナログマルチプレクサを切り替えることに
よって任意のチャンネルの入力信号を処理することがで
きる。
ぞれのフィルタ回路およびチョッピング回路を通って、
トランスの二次側の各２つの出力がそれぞれアナログマ
ルチプレクサＩＣＩ、ＩＣ４に入力されてチャンネルが
選択され、該当するトランスの二次側から出力された信
号は２つのアナログマルチプレクサＩＣＩ、ＩＣ４を介
して差動信号として差動増幅器Ａ２に入力され、サンプ
ルホールド回路ＩＣ２およびＡＤ変換器ＩＣ３を通って
出力され、アナログマルチプレクサを切り替えることに
よって任意のチャンネルの入力信号を処理することがで
きる。
一般に多点の入力回路を構成すると各入力回路にはそれ
ぞれ異なったコモンモードノイズが乗るが、第２図の場
合には各入力チャンネルアナログマルチプレクサによっ
て選択されるので、非選択の入力チャンネルからコモン
モードノイズはアナログマルチプレクサのオフ抵抗によ
って阻止され。
ぞれ異なったコモンモードノイズが乗るが、第２図の場
合には各入力チャンネルアナログマルチプレクサによっ
て選択されるので、非選択の入力チャンネルからコモン
モードノイズはアナログマルチプレクサのオフ抵抗によ
って阻止され。
従って多点構成とした場合にもコモンモードノイズ特性
が変化することはない。
が変化することはない。
従ってコストを下げるために多点の入力回路にした場合
にも、各入力回路に乗ったコモンモードノイズは打ち消
され、真の入力信号のみが差動増幅器Ａ２から出力され
る。
にも、各入力回路に乗ったコモンモードノイズは打ち消
され、真の入力信号のみが差動増幅器Ａ２から出力され
る。
上記第１図および第２図の実施例では、回路部品を単純
化するために入力回路にトランスを２個用いたが、第３
図に示すように１個のトランスＴｌｃを用いることも可
能である。
化するために入力回路にトランスを２個用いたが、第３
図に示すように１個のトランスＴｌｃを用いることも可
能である。
但しこの場合のトランス子工Ｃは一次側と二次側の上部
巻線間と、−次側と二次側の下部巻線間の結合容量と絶
縁抵抗を揃える必要がある１回路全体の動作は第２図の
場合と同じであり、同じ効果が得られる。
巻線間と、−次側と二次側の下部巻線間の結合容量と絶
縁抵抗を揃える必要がある１回路全体の動作は第２図の
場合と同じであり、同じ効果が得られる。
前述したように従来のアナログ入力回路ではＡＤ変換終
了後にディジタルフィルタ処理を行っているので、高域
のコモンモードノイズを取るにはサンプリング周期を高
速にする必要がある（サンプリングによる折り返し雑音
の周波数成分をなるだけ高域側にずらすことによりフィ
ルタのききを良くするため）が、このようにしても十分
な効果は期待できない。
了後にディジタルフィルタ処理を行っているので、高域
のコモンモードノイズを取るにはサンプリング周期を高
速にする必要がある（サンプリングによる折り返し雑音
の周波数成分をなるだけ高域側にずらすことによりフィ
ルタのききを良くするため）が、このようにしても十分
な効果は期待できない。
本発明の回路構成によれば、サンプルホールドアンプに
入力される前にコモンモードノイズが打ち消されるので
コモンモードノイズの影響が低減され、後段のフィルタ
処理が不必要となる。
入力される前にコモンモードノイズが打ち消されるので
コモンモードノイズの影響が低減され、後段のフィルタ
処理が不必要となる。
従って制御系において要求される最も遅い周期でアナロ
グ入力をスキャンすれば良いことになり。
グ入力をスキャンすれば良いことになり。
ＣＰＵその他の負荷を軽減することができ、同じ負荷量
で有ればより多くのアナログ入力を処理することが可能
となる。
で有ればより多くのアナログ入力を処理することが可能
となる。
また本発明の回路構成を用いればコモンモードノイズに
強くなるので、特別の工夫をしなくても容易に従来より
も１〜２桁感度の高いアナログ入力回路が実現できる。
強くなるので、特別の工夫をしなくても容易に従来より
も１〜２桁感度の高いアナログ入力回路が実現できる。
第工図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本発
明を多点入力用に用いた場合の一実施例を示す回路図、
第３図は本発明の他の実施例を示す回路図、第４図は従
来のアナログ入力回路の−例を示す回路図、第５図は従
来の回路にコモンモードノイズが乗った場合の等価回路
図である。 Ｒ１−Ｒ７・・・入力信号フィルタ用抵抗０１〜Ｃｎ・
・・入力信号フィルタ用コンデンサ８１〜Ｓｎ・・・チ
ョッパ用スイッチ Ｔ１〜Ｔｎ・・・チョッパ用トランス Ａ１・・・演算増幅器 Ａ２・・・差動増幅器ＩＣＩ
、ＩＣ４・・・アナログマルチプレクサＩＣ２・・・サ
ンプルホールドアンプ ＩＣ３・・・ＡＤ変換器 Ｅｏ・・・コモンモードノイズ源 Ｒ１・・・トランス−次二次巻線間絶縁抵抗Ｃｔ・・・
トランス−次二次巻線間線間容量Ｔ１Ａ、 Ｔｉ、−’
−ＴｎＡ、 ＴｎＢ”’コモンモードノイズ打消用トラ
ンスペア”ｒｌ、Ｔｎｃ・・・コモンモードノイズ打消
用トランス
明を多点入力用に用いた場合の一実施例を示す回路図、
第３図は本発明の他の実施例を示す回路図、第４図は従
来のアナログ入力回路の−例を示す回路図、第５図は従
来の回路にコモンモードノイズが乗った場合の等価回路
図である。 Ｒ１−Ｒ７・・・入力信号フィルタ用抵抗０１〜Ｃｎ・
・・入力信号フィルタ用コンデンサ８１〜Ｓｎ・・・チ
ョッパ用スイッチ Ｔ１〜Ｔｎ・・・チョッパ用トランス Ａ１・・・演算増幅器 Ａ２・・・差動増幅器ＩＣＩ
、ＩＣ４・・・アナログマルチプレクサＩＣ２・・・サ
ンプルホールドアンプ ＩＣ３・・・ＡＤ変換器 Ｅｏ・・・コモンモードノイズ源 Ｒ１・・・トランス−次二次巻線間絶縁抵抗Ｃｔ・・・
トランス−次二次巻線間線間容量Ｔ１Ａ、 Ｔｉ、−’
−ＴｎＡ、 ＴｎＢ”’コモンモードノイズ打消用トラ
ンスペア”ｒｌ、Ｔｎｃ・・・コモンモードノイズ打消
用トランス
Claims (1)
- アナログフィルタ回路を介して入力されたアナログ信
号をチョッパ用スイッチおよびチョッパ用トランスから
成るチョッパ回路を介して交流に変換し、演算増幅器、
サンプルホールドアンプおよびＡＤ変換器を介してディ
ジタル信号として取出すアナログ入力回路において、上
記チョッパ用トランスを２個の同じトランスから成るト
ランスペアまたは２つの同じ二次巻線を有する１個のト
ランスとして構成すると共に上記演算増幅器として差動
増幅器を用い、上記トランスの２つの二次巻線の出力を
逆極性でそれぞれ上記差動増幅器の正側入力および負側
入力に接続したことを特徴とするアナログ入力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177989A JPH0344507A (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | アナログ入力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177989A JPH0344507A (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | アナログ入力回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344507A true JPH0344507A (ja) | 1991-02-26 |
Family
ID=16040596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1177989A Pending JPH0344507A (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | アナログ入力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0344507A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225324A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板割れ検出装置および基板処理装置 |
| JP2007225323A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板割れ検出装置および基板処理装置 |
| EP3032551A1 (en) | 2014-12-01 | 2016-06-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Signal transfer device |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP1177989A patent/JPH0344507A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225324A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板割れ検出装置および基板処理装置 |
| JP2007225323A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板割れ検出装置および基板処理装置 |
| EP3032551A1 (en) | 2014-12-01 | 2016-06-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Signal transfer device |
| US9899146B2 (en) | 2014-12-01 | 2018-02-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Signal transfer device |
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