JPH0525203B2 - - Google Patents

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JPH0525203B2
JPH0525203B2 JP58177146A JP17714683A JPH0525203B2 JP H0525203 B2 JPH0525203 B2 JP H0525203B2 JP 58177146 A JP58177146 A JP 58177146A JP 17714683 A JP17714683 A JP 17714683A JP H0525203 B2 JPH0525203 B2 JP H0525203B2
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JP
Japan
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magnetic field
input signal
isolator
signal
side circuit
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JP58177146A
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Naoto Abe
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks

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  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Television Receiver Circuits (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明はアイソレータ、特に2回路間で電源ラ
インを絶縁して信号伝達を行なうアイソレータに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an isolator, and particularly to an isolator that insulates a power line between two circuits and transmits signals.

[従来技術] 従来家庭用TVなどのトランスレス機器におい
てビデオ信号などを伝送する場合、各機器の電源
ラインを絶縁して伝送する必要がある。また、デ
ジタル機器などにおいて、複数の機器を接続して
伝送を行なう場合、あるいはレベル変換が必要な
場合などにもこのようなアイソレーシヨンが必要
となる。これらの機器ではアイソレータとしてト
ランスやフオトカプラなどの素子が用いられるこ
とが多い。
[Prior Art] Conventionally, when transmitting video signals in transformerless devices such as home TVs, it is necessary to insulate the power lines of each device. Furthermore, in digital equipment, such isolation is required when a plurality of equipment is connected for transmission, or when level conversion is required. These devices often use elements such as transformers and photocouplers as isolators.

しかし、ビデオ信号などのような直流〜高周波
の広範囲に渡る成分を含む信号をアイソレータを
通して伝送する場合には、トライスをアイソレー
タとして用いることができない。トランスでは直
流成分を伝送できないし、また良好な周波数特性
ならびに位相特性を得るのが困難であえてこれを
行なう場合にはコスト高になりやすいからであ
る。
However, when transmitting a signal containing a wide range of direct current to high frequency components, such as a video signal, through an isolator, a trice cannot be used as an isolator. This is because a transformer cannot transmit DC components, and it is difficult to obtain good frequency and phase characteristics, and if this is done intentionally, the cost tends to be high.

この種の伝送には従来ではフオトカプラが用い
られるが、フオトカプラをアイソレータとして用
いる場合には1次側に発光ダイオードを駆動する
ための回路が必要であり、さらにこのドライブ回
路の電源を2次側と絶縁するための電源回路が必
要であるなど、構成が複雑高価になる、という欠
点がある。
Conventionally, a photocoupler is used for this type of transmission, but when a photocoupler is used as an isolator, a circuit for driving the light emitting diode is required on the primary side, and the power supply for this drive circuit is connected to the secondary side. The drawback is that the configuration is complicated and expensive, such as the need for a power supply circuit for insulation.

[目的] 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、簡
単で安価に構成でき、良好な特性で確実な信号伝
達の行なえるアイソレータを提供することを目的
とする。
[Objective] The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide an isolator that can be constructed simply and inexpensively, has good characteristics, and can perform reliable signal transmission.

[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

本発明では、電気信号を一旦磁気に変換して伝
達し、しかる後に電気信号に戻すことによりアイ
ソレータを構成するが、磁気信号の伝達は磁界発
生手段と磁気抵抗効果素子により構成する。
In the present invention, an isolator is configured by first converting an electric signal into a magnetic signal and transmitting it, and then returning it to an electric signal, and the magnetic signal transmission is configured by a magnetic field generating means and a magnetoresistive element.

第1実施例 第1図に磁気抵抗効果素子(以下MR素子とい
う)の模式図を示す。第1図において符号1で示
されるものは、たとえば500オングストローム程
度のパーマロイにより形成されたストライプ状の
強磁性薄膜で、薄膜形成法などにより形成され
る。この強磁性薄膜1には図示するように2本の
電極1a,2bが接合されており、図中の矢印の
方向に磁界を印加することにより、その磁界の変
化を電極から抵抗値の変化として取り出すことが
できるものである。
First Embodiment FIG. 1 shows a schematic diagram of a magnetoresistive element (hereinafter referred to as MR element). In FIG. 1, the reference numeral 1 is a striped ferromagnetic thin film made of permalloy having a thickness of about 500 angstroms, for example, and is formed by a thin film forming method. Two electrodes 1a and 2b are bonded to this ferromagnetic thin film 1 as shown in the figure, and by applying a magnetic field in the direction of the arrow in the figure, changes in the magnetic field are reflected from the electrodes as changes in resistance value. It is something that can be taken out.

一般にこのようなMR素子は第2図に示すよう
な検出特性を有している。第2図の横軸には印加
磁界の強度、縦軸にはMR素子の抵抗値を取つて
ある。図示するように、MR素子は磁界の変動に
ともなつて抵抗値が低下するような検出特性Zを
有しており磁界の強さに対して抵抗値の変化が直
線的に変化する部分(P−Q)を有している。
Generally, such an MR element has detection characteristics as shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis shows the strength of the applied magnetic field, and the vertical axis shows the resistance value of the MR element. As shown in the figure, the MR element has a detection characteristic Z in which the resistance value decreases as the magnetic field changes, and there is a part (P -Q).

第3図に上に示したようなMR素子を用いたア
イソレータの第1の実施例を示す。
FIG. 3 shows a first embodiment of an isolator using an MR element as shown above.

図において符号31で示されるものは、外部機
器出力など、絶縁を要する入力信号源で、この入
力信号源31の信号は端子42を介して入力され
る。この端子42にはMR素子に印加する磁界を
発生するための入力信号線12が接続されてい
る。この入力信号線12は抵抗22を介して接続
されており、入力信号線12に印加される電流値
がこの抵抗22により決定される。
In the figure, reference numeral 31 indicates an input signal source that requires insulation, such as an external device output, and a signal from this input signal source 31 is inputted via a terminal 42. The input signal line 12 for generating a magnetic field to be applied to the MR element is connected to this terminal 42. This input signal line 12 is connected via a resistor 22, and the current value applied to the input signal line 12 is determined by this resistor 22.

入力信号線12の近傍にはMR素子11が配置
されており、このMR素子には定電流源21から
の所定の電流が印加される。MR素子11の近傍
にはさらにバイアス線13が配置されており、こ
のバイアス線には同じく定電流源23から一定の
バイアス電流が印加され、MR素子11に対して
前記のP−Qの中心部を動作点としてバイアス磁
界を印加するようになつている。これらのMR素
子11、およびバイアス線13に印加される電流
はMR素子の特性などに応じて決定される。
An MR element 11 is arranged near the input signal line 12, and a predetermined current from a constant current source 21 is applied to this MR element. A bias line 13 is further arranged near the MR element 11, and a constant bias current is applied to this bias line from a constant current source 23, so that the MR element 11 is connected to the center of P-Q. A bias magnetic field is applied using the operating point. The currents applied to these MR elements 11 and bias line 13 are determined according to the characteristics of the MR elements.

MR素子の両側の端子は増幅器41の入力に接
続されており、MR素子11の両端の抵抗値変化
は電圧変化として取り出され、増幅器41により
適当なレベルまで増幅され、出力端子43から出
力される。MR素子11にバイアス磁界のみが印
加された際、その直流オフセツトをキヤンセルす
るため増幅器41の直流オフセツト調整は可変抵
抗(ないしは半固定抵抗)44により調節できる
ように構成する。
The terminals on both sides of the MR element are connected to the inputs of an amplifier 41, and the resistance change across the MR element 11 is taken out as a voltage change, amplified to an appropriate level by the amplifier 41, and output from an output terminal 43. . In order to cancel the DC offset when only a bias magnetic field is applied to the MR element 11, the DC offset of the amplifier 41 is configured to be adjustable by a variable resistor (or semi-fixed resistor) 44.

以上の構成において、入力信号線31から信号
が印加されると、入力信号線12に抵抗22で決
定される電流が流れる。この電流が入力信号源3
1の電圧に対応して変化するのはもちろんであ
る。
In the above configuration, when a signal is applied from the input signal line 31, a current determined by the resistor 22 flows through the input signal line 12. This current is input signal source 3
Of course, it changes in response to the voltage of 1.

この電流によりMR素子11の近傍に配置され
た入力信号線12に第4図に符号Sで示すような
信号磁界が発生する。さらにMR素子11の特性
曲線のリニアリテイの良好な部分(P〜Q)のほ
ぼ中点に対応する磁界がバイアス磁界としてバイ
アス線13から印加される。したがつて、MR素
子11の両端の抵抗値変化は第4図に符号Rで示
されるような曲線となる。
This current generates a signal magnetic field as shown by the symbol S in FIG. 4 in the input signal line 12 disposed near the MR element 11. Further, a magnetic field corresponding to approximately the midpoint of the portion (P to Q) with good linearity of the characteristic curve of the MR element 11 is applied from the bias line 13 as a bias magnetic field. Therefore, the resistance value change at both ends of the MR element 11 becomes a curve as shown by the symbol R in FIG.

この抵抗値変化はMR素子11の両端から電圧
変化として取り出されるが、この電圧変化は小さ
いので増幅器41に入力され、所定の増幅率に基
づいて増幅された信号が出力端子43から出力さ
れる。
This resistance value change is extracted as a voltage change from both ends of the MR element 11, but since this voltage change is small, it is input to the amplifier 41, and a signal amplified based on a predetermined amplification factor is output from the output terminal 43.

以上のようにして入力信号源31の信号に対応
した信号を出力端子43に得ることができる。入
力信号線12とMR素子11間では磁界により信
号を伝達しており、電気的には絶縁されているの
で、上記の構成はアイソレータとして好適に使用
できる。
As described above, a signal corresponding to the signal from the input signal source 31 can be obtained at the output terminal 43. Signals are transmitted between the input signal line 12 and the MR element 11 by a magnetic field, and since they are electrically insulated, the above configuration can be suitably used as an isolator.

第2実施例 上述した実施例では、MR素子の温度などによ
るドリフトの影響は考慮されておらず、MR素子
のドリフトにより出力に大きな温度ドリフトを生
じる場合がある。この点に鑑みて第5図に示すよ
うな実施例が考えられる。
Second Embodiment In the above-described embodiments, the influence of drift due to the temperature of the MR element is not considered, and the drift of the MR element may cause a large temperature drift in the output. In view of this point, an embodiment as shown in FIG. 5 can be considered.

第5図において、同一符号を付した部材は第3
図のものと同一ないしは同様の部材であるので、
その詳細な説明は省略する。
In Fig. 5, members with the same reference numerals are the third
Since the parts are the same or similar to those in the illustration,
A detailed explanation thereof will be omitted.

第5図の実施例では入力信号源31の信号は、
直列に接続された入力信号線12a,12bに抵
抗22を介して印加される。
In the embodiment of FIG. 5, the signal of the input signal source 31 is
It is applied to input signal lines 12a and 12b connected in series via a resistor 22.

これらの入力信号線が発生する磁界はそれぞれ
熱的に結合し、近接して配置されたMR素子11
a,11bに印加される。このとき入力信号が各
MR素子に逆相の磁界を印加するように配置され
る。MR素子11a,11bは前述の実施例同様
定電流源21a,21bに接続されており、近傍
に配置されたバイアス線13a,13bからバイ
アス磁界が印加される。バイアス線に印加される
電流は定電流回路23a,23bにより定電流化
され所定のバイアス磁界を発生させる。
The magnetic fields generated by these input signal lines are thermally coupled to each other, and the MR elements 11 arranged in close proximity are connected to each other.
a, 11b. At this time, the input signal
The MR element is arranged to apply a magnetic field of opposite phase to the MR element. The MR elements 11a, 11b are connected to constant current sources 21a, 21b as in the previous embodiment, and a bias magnetic field is applied from bias lines 13a, 13b arranged nearby. The current applied to the bias line is made constant by constant current circuits 23a and 23b to generate a predetermined bias magnetic field.

MR素子11a,11bの端子電圧は差動増幅
器から構成された増幅器41に入力され、その電
圧差が増幅され、出力端子43から出力される。
The terminal voltages of the MR elements 11a and 11b are input to an amplifier 41 composed of a differential amplifier, and the voltage difference therebetween is amplified and output from an output terminal 43.

以上の構成において、各MR素子11a,11
bの入力信号磁界および出力抵抗値変化は第6図
A,Bに示すようになる。第3図A,Bは第4図
と同様の線図である。
In the above configuration, each MR element 11a, 11
The input signal magnetic field and output resistance value changes of b are as shown in FIGS. 6A and 6B. 3A and 3B are diagrams similar to FIG. 4.

すなわち、両図に示すようにMR素子11a,
11bに印加される、入力信号線12a,12b
が発生する信号磁界SaとSbは互いに逆相となる。
MR素子11a,11bにはさらにバイアス線1
3a,13bから同相のバイアス磁界が印加され
ており、各MR素子の抵抗値変化Ra、Rb(端子間
電圧変化)はそれぞれ逆相となる。以上のように
して入力信号源31の電圧変化がMR素子11
a,11bの端子間電圧差に比例して取り出され
る。この電圧差は増幅器41により増幅され、出
力端子から入力側と絶縁された信号を後段に出力
することができる。
That is, as shown in both figures, the MR elements 11a,
Input signal lines 12a, 12b applied to 11b
The signal magnetic fields Sa and Sb generated by are in opposite phase to each other.
A bias line 1 is further connected to the MR elements 11a and 11b.
Bias magnetic fields of the same phase are applied from 3a and 13b, and the resistance value changes Ra and Rb (voltage changes between terminals) of each MR element have opposite phases. As described above, the voltage change of the input signal source 31 is controlled by the MR element 11.
It is extracted in proportion to the voltage difference between terminals a and 11b. This voltage difference is amplified by the amplifier 41, and a signal isolated from the input side can be output from the output terminal to the subsequent stage.

以上の構成においては、MR素子11a,11
bを熱的に結合することにより、MR素子11
a,11bの温度による抵抗値変化は同相でかつ
同じ大きさとなる。そのため差動増幅器41によ
り温度ドリフトを相殺することができる。さらに
各MR素子11a,11bを近接配置することに
より外部磁界の影響を打ち消すことができる。す
なわち、外部磁界(ノイズ)は近接して配置され
た各MR素子11a,11bに同様に働くが、こ
れによつて生じる各MR素子11a,11bの抵
抗値変化は同相に現われる。したがつて、差動増
幅器41により各MR素子の端子間電圧の差を取
り出すことにより、外部磁界の影響を相殺するこ
とができる。
In the above configuration, the MR elements 11a, 11
By thermally coupling b, the MR element 11
The changes in resistance values of a and 11b due to temperature are in the same phase and have the same magnitude. Therefore, the differential amplifier 41 can cancel out temperature drift. Furthermore, by arranging the MR elements 11a and 11b close to each other, the influence of external magnetic fields can be canceled out. That is, although the external magnetic field (noise) acts similarly on each MR element 11a, 11b arranged in close proximity, the resistance value changes of each MR element 11a, 11b caused by this appear in the same phase. Therefore, by extracting the difference in voltage between the terminals of each MR element using the differential amplifier 41, the influence of the external magnetic field can be canceled out.

以上のようにしてより好ましいアイソレータを
実現できる。
As described above, a more preferable isolator can be realized.

以上の2つの実施例では従来のフオトカプラ、
トランスによるアイソレータに比して、入力側の
駆動回路が不必要なのでより簡単に構成でき、か
つ直流成分から高周波成分まで良好な特性で信号
を伝達できる、という利点がある。
In the above two embodiments, a conventional photocoupler,
Compared to an isolator using a transformer, this has the advantage that it can be configured more easily because it does not require a drive circuit on the input side, and it can transmit signals with good characteristics from DC components to high frequency components.

以上の2つの実施例ではMR素子に信号磁界を
印加する入力信号線は直線状のものを例示した
が、コイルとして構成してもよいのはもちろんで
ある。また、MR素子はストライプ状の薄膜から
構成したものを例示したが、他のホール素子を用
いてもよいのはもちろんである。さらにより簡略
には、バイアス磁界を永久磁石に用いて印加する
ように構成してもよい。また、以上の実施例で入
力に配置した抵抗を用いず、電流入力のアイソレ
ータとして構成してもよいのはもちろんである。
In the above two embodiments, the input signal line for applying a signal magnetic field to the MR element is exemplified as a straight line, but it is of course possible to configure it as a coil. Furthermore, although the MR element is constructed from a striped thin film as an example, it goes without saying that other Hall elements may be used. Even more simply, the bias magnetic field may be applied using a permanent magnet. Furthermore, it goes without saying that the resistor disposed at the input in the above embodiments may not be used and may be configured as a current input isolator.

[効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば磁界発生手段と磁気抵抗効果素子を用いて信号
伝達を行なう構成を採用しているため、従来に比
して簡単で安価な構成により直流成分から高周波
成分まで特性良く信号伝達を行なえる優れたアイ
ソレータを提供することができる。
[Effect] As is clear from the above explanation, the present invention employs a configuration in which signal transmission is performed using a magnetic field generating means and a magnetoresistive element, so the configuration is simpler and cheaper than the conventional one. This makes it possible to provide an excellent isolator that can transmit signals with good characteristics from DC components to high frequency components.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に用いられる磁気抵抗効果素子
の模式図、第2図は第1図の磁気抵抗効果素子の
特性を示す線図、第3図は本発明の第1の実施例
を説明する回路図、第4図は第3図の回路の動作
を説明する線図、第5図は本発明の第2の実施例
を説明する回路図、第6図A,Bは第5図の回路
の動作を示す線図である。 1……強磁性薄膜、11,11a,11b……
磁気抵抗効果素子、12,12,12b……入力
信号線、13,13a,13b……バイアス線、
31……入力信号源、41……増幅器。
Fig. 1 is a schematic diagram of a magnetoresistive element used in the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the characteristics of the magnetoresistive element shown in Fig. 1, and Fig. 3 explains a first embodiment of the invention. FIG. 4 is a diagram explaining the operation of the circuit in FIG. 3, FIG. 5 is a circuit diagram explaining the second embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a diagram showing the operation of the circuit. 1...Ferromagnetic thin film, 11, 11a, 11b...
Magnetoresistive element, 12, 12, 12b... input signal line, 13, 13a, 13b... bias line,
31...Input signal source, 41...Amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 信号の入力側回路と出力側回路を電気的に絶
縁して信号の伝達を行なうアイソレータにおい
て、 入力側回路として入力信号に応じた磁界を発生
する磁界発生手段と、 出力側回路として前記磁界発生手段が発生する
磁界により抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子を
用いた信号抽出手段と、 前記磁気抵抗効果素子の特性に応じたバイアス
磁界を前記磁気抵抗効果素子に印加するバイアス
磁界発生手段とを有することを特徴とするアイソ
レータ。
[Scope of Claims] 1. In an isolator that transmits signals by electrically insulating a signal input side circuit and an output side circuit, a magnetic field generating means that generates a magnetic field according to an input signal as an input side circuit; and an output side circuit. a signal extraction means using a magnetoresistive element whose resistance value changes depending on the magnetic field generated by the magnetic field generating means as a side circuit; and applying a bias magnetic field according to the characteristics of the magnetoresistive element to the magnetoresistive element. An isolator comprising bias magnetic field generating means.
JP58177146A 1983-09-27 1983-09-27 Isolator Granted JPS6069906A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58177146A JPS6069906A (en) 1983-09-27 1983-09-27 Isolator

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WO2010032825A1 (en) 2008-09-22 2010-03-25 アルプス電気株式会社 Magnetic coupling-type isolator
US8395383B2 (en) 2010-03-11 2013-03-12 Alps Green Devices Co., Ltd. Current sensor including magnetic detecting element
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JPS6069906A (en) 1985-04-20

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