JPH0528523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は差動入力方式のフローテイング・ポイ
ント・アンプ（以下FPAと称する）にかかり、
特に、固有オフセツト誤差を抑制するようにした
FPAに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 広いダイナミツクレンジを得る手段として複数
のゲインを有したアンプが用いられる。この種ア
ンプにおいて、入力レベルに応じて自動的にゲイ
ンを切換える機能を有したものを通常FPAと称
している。

この種FPAにおいては、微少信号を扱う際に
は差動入力による同相ノイズの除去が不可欠とな
る。一般に、オペアンプを用いた回路では、オペ
アンプ固有のオフセツト誤差が発生することか
ら、このオフセツト誤差を自動的に補正するよう
にした差動入力のFPAの出現が強く望まれてい
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、
その目的とするところは、オペアンプによる固有
オフセツト誤差を自動的に補正することにより、
低ドリフト特性のFPAを提供することにある。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成するために、本発明にかかる
FPAは、信号取込モード時に２系統の入力信号
を各々オペアンプを介して取り込みその差分を増
幅する差動増幅器と、入力信号の大きさにより複
数のゲインのなかから１つのゲインが選択され上
記差動入力部からの信号を該ゲインにより増幅し
出力信号を得るゲイン切換部と、オートゼロモー
ド時に上記差動増幅器の入力として夫々接地電位
を与えかつ上記ゲイン切換部のゲインを比較的高
い値に設定する制御部と、上記オートゼロモード
時に上記ゲイン切換部の出力信号を積分器に充電
し、信号取込モード時にその充電電位を上記差動
増幅器の一方の入力にフイートバツクすること
で、上記オペアンプ、上記差動増幅器及び上記ゲ
イン切換部に内在するオフセツト誤差を一括して
相殺するオートゼロ部とから構成されたことを特
徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明にかかるFPAを第１図に示す一実
施例に従い説明する。

第１図において１は例えばCT装置において信
号取込モード（以下Ｓ／Ｉモードと称する）時に
検出器出力等の複数のアナログ信号をマルチプレ
クサＭ１，Ｍ２を介して取込み、インピーダンス
バツフアとしてのオペアンプOP１，OP２を介し
て、オペアンプOP３、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４，Ｒ５からなる差動増幅器により差動出力を
得る差動入力部である。

２はこの差動増幅部１からの差動出力を取込
み、マルチプレクサＭ３によりオペアプOP４の
ゲインを抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９の選定により決定
し、そのゲインにより上記差動出力を増幅し、例
えばCT装置の画像処理系の前段のアナログ／デ
ジタル変換器等に出力信号を与えるゲイン切換部
である。

３はオートゼロモード（以下Ａ／Ｚモード）時
に差動増幅部１のマルチプレクサＭ１，Ｍ２にコ
ントロール回路CCにより切換信号を与えると共
にゲイン切換部２のマルチプレクサＭ３にゲイン
決定回路Ｃによりゲイン切換信号を与える制御部
である。

４はゲイン切換部２からの出力信号をスイツチ
SW１を介して取込み、オペアンプOP５、コン
デンサＣ１積分器に充電し、その充電電位を抵抗
Ｒ６を介してオペアンプOP３の一方の入力の分
圧用の抵抗Ｒ４，Ｒ５の間に印加するオートゼロ
部である。尚、Ｒ１１，VR１は夫々抵抗、可変
抵抗であり、オペアンプOP５の非反転入力を設
定するものである。

次に上記構成の詳細について説明する。

即ち、入力信号は、差動信号で夫々マルチプレ
クサＭ１，Ｍ２に入る。ここで、マルチプレクサ
を用いて信号取込み制御を行なうことにより、多
CHの入力信号が処理できる。マルチプレクサＭ
１，Ｍ２の入力端子のうち、各１本は、接地電位
に接続されている。この接地入力は、Ａ／Ｚモー
ド時に選択される。マルチプレクサーＭ１，Ｍ２
の入力指定は、コントロール回路CCからのアド
レス指定により、希望する入力CHが選定され
る。同様にＡ／Ｚモード時には接地入力を選択す
るようにアドレス指定される。

マルチプレクサーＭ１，Ｍ２を通つた差動信号
は、インピーダンスバツフアーのオペアンプOP
１，OP２の各非反転入力に取込まれる。オペア
ンプOP１，OP２は、その出力が反転入力にフイ
ード・バツクした回路で、入力インピーダンスが
非常に高い。

一般に信号源インピーダンスは、差動入力の同
相分除去比（CMRR：コモン・モード・リジエ
クシヨン−レシオ）を低下させる原因となる。そ
れを防ぐためにインピーダンス・バツフアーの高
入力インピーダンスで信号源を受けて、信号源イ
ンピーダンスの影響を防いでいる。

オペアンプOP１，OP２の各出力は、オペアン
プOP３で形成される差動アンプに取込まれる。
この差動アンプを用いることにより同相分を除去
可能となる。

差動アンプの出力は、ゲイン設定用オペアンプ
OP４の非反転入力に取込まれる。オペアンプOP
４はフイードバツクループにゲイン設定用の電圧
分圧用抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９及び、コントロール
回路CCからの信号を受けてゲインを切換えるた
めの信号をマルチプレクサーＭ３に与えるゲイン
決定回路GCをもち、上記オペアンプOP４は非反
転アンプを形成している。オペアンプOP４の出
力はスイツチSW１、抵抗Ｒ１０を介してＡ／Ｚ
補正用オペアンプOP５の反転入力に取込まれる。
オペアンプOP５の非反転入力には、抵抗Ｒ１１、
可変抵抗VR１を介して補正レベル設定電位Vcが
印加されている。

オペアンプOP５は、コンデンサＣ１を介して
積分器を形成し、その出力は抵抗Ｒ６を介して差
動アンプOP３の抵抗Ｒ４，Ｒ５間にフイードバ
ツクされる。

上記構成のFPAでは、Ｓ／ＩモードとＡ／Ｚ
モードとを繰返すことにより動作する。その制御
信号がＡ／Ｚ信号である。Ａ／Ｚ信号が“Ｈ”に
なると、FPAはＡ／Ｚモードとなる。

ゲイン決定回路GCは、信号レベルに応じて最
適なゲインを決める。ここで、ゲイン切換部２に
おける入出力特性の例を第２図に示す。

次に上記構成におけるオートゼロ補正の動作に
ついて説明する。

即ち、Ａ／Ｚ信号が外部から与えられＡ／Ｚモ
ードになると、入力マルチプレクサＭ１，Ｍ２は
接地入力を選択し、差動アンプの出力には、オペ
アンプOP１，OP２，OP３から形成されるオフ
セツト誤差が出力に現われる。さらに、ゲイン切
換用マルチプレクサＭ３は最大ゲインを選び、こ
の状態で、反転アンプOP４の出力には、すべて
のオフセツト誤差が加わつて出力に現われる。

Ａ／Ｚモード時、スイツチSW１が閉じてオー
トゼロ補正用オペアンプOP５の積分器に充電さ
れる。このフイードバツクはオペアンプ５の反転
入力が、非反転入力電圧Vcに等しくなるように
動作し、最終的にオペアンプOP４のオフセツト
出力がVcに等しくなつた状態で安定する。すな
わち、オードゼロモード時にゲインを比較的高い
値に設定した後、アンプを構成する各回路部に内
在するオフセツト誤差を一括して検出し、これを
アンプ初段側の差動増幅器へフイードバツクす
る。

ここで非反転入力電圧Vcは、補正レベル設定
用で、接地レベルを補正レベルに希望する場合に
は、直接に接地接続すれば良い。一般的には、入
力信号のノイズ・バラツキにより負方向の信号を
防ぐためには、このVcを補正レベルとして正方
向に電位を与えておくことは有効な手段である。

Ａ／Ｚモードが終了すると、スイツチSW１が
開き補正用オペアンプOP５は積分コンデンサー
Ｃ１にその電位を保持し続ける。この補正電位は
そのＳ／Ｉモード中オフセツト出力誤差を補正し
続ける。

以上の如くの本実施例によれば以下列挙する作
用効果を奉する。

差動入力方式のFPAにおいて構成簡単にし
て自動的にオフセツト誤差を補正することが可
能となる。すなわち微小なオフセツト誤差を確
実に検出しながら各回路部に内在するオフセツ
ト誤差を一括して検出し相殺できるという優れ
た効果を有する。

オフセツト誤差の補正レベルは制御部３及び
オートゼロ部４の調整により任意に設定可能で
ある。

本発明は上記図示し且つ記載下実施例に限定さ
れるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、信号取込モ
ード時に２系統の入力信号を各々オペアンプを介
して取り込みその差分を増幅する差動増幅器と、
入力信号の大きさにより複数のゲインのなかから
１つのゲインが選択され上記差動入力部からの信
号を該ゲインにより増幅し出力信号を得るゲイン
切換部と、オートゼロモード時に上記差動増幅器
の入力として夫々接地電位を与えかつ上記ゲイン
切換部のゲインを比較的高い値に設定する制御部
と、上記オートゼロモード時に上記ゲイン切換部
の出力信号を積分器に充電し、信号取込モードに
その充電電位を上記差動増幅器の一方の入力にフ
イートバツクすることで、上記オペアンプ、上記
差動増幅器及び上記ゲイン切換部に内在するオフ
セツト誤差を一括して相殺するオートゼロ部とか
ら構成したので、上記差動増幅器のオペアンプに
よる固有オフセツト誤差を自動的に補正する。こ
れにより微小なオフセツト誤差を確実に検出しな
がら各回路部に内在するオフセツト誤差を一括し
て検出し相殺できるという優れた効果を有し、も
つて低ドリフト特性を示すFPAが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフローテイング・ポイン
ト・アンプの一実施例を示す回路図、第２図は同
実施例におけるゲイン切換部の入出力特性図であ
る。 １……差動入力部、２……ゲイン切換部、３…
…制御部、４……オートゼロ部、OP１，OP２，
OP４，OP５……オペアンプ、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３
……マルチプレクサ、CC……コントロール回路、
GC……ゲイン決定回路、SW１……スイツチ、
VR１……可変抵抗、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１
……抵抗、Ｃ１……コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 信号取込モード時に２系統の入力信号を各々
   オペアンプを介して取り込みその差分を増幅する
   差動増幅器と、入力信号の大きさにより複数のゲ
   インのなかから１つのゲインが選択され上記差動
   入力部からの信号を該ゲインにより増幅し出力信
   号を得るゲイン切換部と、オートゼロモード時に
   上記差動増幅器の入力として夫々接地電位を与え
   かつ上記ゲイン切換部のゲインを比較的高い値に
   設定する制御部と、上記オートゼロモード時に上
   記ゲイン切換部の出力信号を積分器に充電し、信
   号取込モード時にその充電電位を上記差動増幅器
   の一方の入力にフイートバツクすることで、上記
   オペアンプ、上記差動増幅器及び上記ゲイン切換
   部に内在するオフセツト誤差を一括して相殺する
   オートゼロ部とから構成されたことを特徴とする
   フローテイング・ポイント・アンプ。