JPH0543533Y2 - - Google Patents

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JPH0543533Y2
JPH0543533Y2 JP6280888U JP6280888U JPH0543533Y2 JP H0543533 Y2 JPH0543533 Y2 JP H0543533Y2 JP 6280888 U JP6280888 U JP 6280888U JP 6280888 U JP6280888 U JP 6280888U JP H0543533 Y2 JPH0543533 Y2 JP H0543533Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は各種の測定器等の入力回路に使うこ
とができる入力増幅器に関する。
「従来の技術」 第4図に従来の入力増幅器を示す。図中1は入
力端子、2はこの入力端子1に入力された入力信
号を差動的に変化する信号に変換する差動増幅
器、3はこの差動増幅器2から出力される差動信
号が与えられて増幅する演算増幅器、S1,S2は利
得切替スイツチを示す。
この利得切替スイツチS1,S2はS1がオン(S2
オフ)の状態では演算増幅器3の出力は全帰還さ
れ、演算増幅器3は利得AがA=1の増幅器とし
て動作する。
スイツチS2がオン(S1はオフ)の状態では演算
増幅器3の出力は分圧回路5の分圧比R2/R1
決まる比率で帰還され利得AはA>1の状態に切
替えられる。
差動増幅器2及び演算増幅器3は正極電源6と
負極電源7からそれぞれ定格電源電圧範囲内の電
圧+V1と−V1が与えられて動作する。
「考案が解決しようとする課題」 演算増幅器3の電源電圧の定格値は一般に+
12V,−12V程度である。
このため入力端子1に与える入力信号の振幅は
この電源電圧+12Vと−12Vの範囲に制限され、
振幅が大きい信号を取込むことができない欠点が
ある。特に演算増幅器3を利得AがA=1の状態
で動作させる状態では振幅が大きい信号を取り扱
うことが多い。
このため従来は入力端子1の前段に分圧回路等
を設け入力信号の振幅が電源6と7の電圧範囲+
12V,−12Vに入るように制限して入力すること
が要求される。
このように分圧回路を用いることによつて分圧
回路を構成する抵抗器の抵抗値の精度によつて分
圧比がバラツキ、入力信号の振幅を精度よく取込
むことができない欠点が生じる。
この考案の目的は分圧回路を用いることなく、
従つて入力信号の振幅が電源電圧に制限されるこ
とのない入力増幅器を提供するにある。
「課題を解決するための手段」 この考案では、 正及び負の二電源で動作する演算増幅器と、 この演算増幅器の定格範囲内の電源電圧を出力
する第1電源及び定格範囲より大きい電源電圧を
出力する第2電源と、 この演算増幅器の帰還量を切替えて演算増幅器
の利得を1の状態と、1より大きい状態に切替え
る利得切替スイツチと、 この利得切替スイツチが利得1より大きい状態
に切替えられた状態でオンの状態に切替えられ演
算増幅器の電源端子に第1電源を接続する電源切
替スイツチと、 利得切替スイツチが利得1の状態に切替えられ
た状態で演算増幅器の電源端子と第2電源の出力
端子の間に接続される可変抵抗素子と、 入力信号の振幅に応じて可変抵抗素子の抵抗値
を相補的に変化させ、演算増幅器の正及び負の電
源端子間の電圧を一定値に維持する制御を行なう
制御回路と、 によつて入力増幅器を構成したものである。
この考案の構成によれば演算増幅器の利得Aが
A>1の状態では電源切替スイツチがオンに制御
されて演算増幅器の電源端子には第1電源から演
算増幅器の定格範囲内の電源電圧を与える。
従つて利得AがA>1の状態では入力信号の振
幅は電源電圧の範囲内に制限される。
これに対し、演算増幅器の利得AをA=1の状
態に切替えた場合は演算増幅器の正及び負の電源
端子には可変抵抗素子が接続され、この可変抵抗
素子を介して演算増幅器の電源端子を電源電圧の
定格値より大きい電圧を出力する第2電源の出力
端子に接続する。
可変抵抗素子は制御回路によつて入力信号の振
幅に応じて相補的にその抵抗値が制御され、演算
増幅器の電源端子間の電位差を一定に保つたまま
電位を変化させる。つまり正極性の信号が入力さ
れた場合は正電源側に接続した可変抵抗素子の抵
抗値が小となる向に制御され、負電源側に接続し
た可変抵抗素子の抵抗値が大となる向に制御され
る。
この結果、演算増幅器の電源端子の電位差は演
算増幅器の電源電圧の定格範囲の電位差に保持さ
れるが、電位が入力信号の波形に対応して正極方
向及び負極方向に上昇及び下降し、この電位の変
動によつて出力端子に定格電源電圧の範囲より大
きい振幅を持つ信号を出力することができる。
「実施例」 第1図はこの考案の一実施例を示す。第1図に
おいて1は入力端子、2は差動増幅器、3は演算
増幅器、4は出力端子、5は分圧回路、S1,S2
利得切替スイツチ、6及び7は第4図に示した電
源と同様に演算増幅器3にこの演算増幅器3の電
源電圧の定格範囲内の電圧を与える第1電源を示
すことは従来の例で説明したと同じである。
この考案の特徴とする構造は第1電源6及び7
と演算増幅器3の電源端子の間に電源切替スイツ
チS3,S4を直列接続した点と、演算増幅器3の電
源電圧の定格範囲より大きい電圧を出力する第2
電源8及び9を設けた点と、この第2電源8及び
9の出力端子と演算増幅器3の電源端子との間に
可変抵抗素子Q2,Q3を接続した点と、この可変
抵抗素子Q2,Q3の抵抗値を入力信号の振幅に対
応させて相補的に変化させる制御回路11を設け
た点である。
電源切替スイツチS3とS4は利得切替スイツチS1
がオフ、S2がオンの状態でオンに制御され、第1
電源6及び7から演算増幅器3の定格範囲内の電
源電圧+V1及び−V1を供給する。つまり演算増
幅器3の利得AがA>1の状態では演算増幅器3
の電源端子には演算増幅器3の電源電圧の定格範
囲内の電圧を与える。
従つて利得AがA>1の状態では入力信号の振
幅は電源電圧+V1と−V1によつて制限される。
これに対し、利得切替スイツチS1とS2をS1をオ
ン、S2をオフに切替えた状態では電源切替スイツ
チS3とS4はオフとされ、代わつてダイオードスイ
ツチD1とD2がオンとなつて第2電源8と9の出
力端子と演算増幅器3の電源端子の間に可変抵抗
素子Q2とQ3を接続する。
可変抵抗素子Q2はこの例ではNPN型トランジ
スタ、可変抵抗素子Q3はPNP型トランジスタを
用いた場合を示す。電源切替スイツチS3とS4がオ
ンの状態ではダイオードスイツチD1とD2は第1
電源6と7の電圧+V1と−V1が与えられること
によつて逆バイアスされ、オフの状態に維持され
る。電源切替スイツチS3とS4がオフになると、ダ
イオードスイツチD1とD2は可変抵抗素子Q2とQ3
を通じて順方向バイアスされ導通状態となつて可
変抵抗素子Q2とQ3を演算増幅器3の電源端子と
第2電源8,9の出力端子の間に接続する。第2
電源8,9は演算増幅器3の定格電源電圧より高
い電圧+V2,−V2を出力する。
可変抵抗素子Q2とQ3はトランジスタを使うこ
とができ、これらトランジスタのベースを制御回
路11に接続する。制御回路11は差動増幅器2
の正極側に接続したトランジスタQ1と、トラン
ジスタQ1のベースと可変抵抗素子Q2を構成する
トランジスタQ2のベース及び正極電源の間に接
続した定電流回路11Aと、この定電流回路11
Aと直列接続した定電圧ダイオードDA及びPNP
型トランジスタQ4と、このPNP型トランジスタ
Q4のベースと差動増幅器2を構成する定電流回
路2Cとの間に接続した定電圧ダイオードDB
によつて構成される。
この制御回路11は以下の如く動作する。
入力端子1に与えられる入力信号Vinの電位が
正極方向に上昇したとすると、差動増幅器2を構
成するFET2Aの電流i1が増加する。電流i1の増
加に伴なつて演算増幅器3の反転入力端子の電位
が低下し、演算増幅器3の出力の電位が上昇す
る。
この電位上昇が差動増幅器2を構成するFET
2Bのゲートに帰還されるからFET2Aと2B
のゲート電位が共に上昇し共通接続したドレイン
の電位を上昇させる。
この結果PNPトランジスタQ4のベース電位が
正方向に上昇するため、このPNPトランジスタ
Q4のコレクタ電流iC4が減少する方向に制御され
る。
PNP型トランジスタQ4のコレクタ電流iC4が減
少すると、定電流回路11Aから流出する電流の
中のトランジスタQ1と可変抵抗素子Q2を構成す
るトランジスタのベースに流れ込むベース電流
iB1とiB2が増加し、このトランジスタQ1と可変抵
抗素子Q2のコレクタ電流iC1とiC2が増加し、これ
と共にコレクターエミツタ間の抵抗値が減少して
エミツタの電位を上昇させる。
よつて差動増幅器2に与える正極電源電圧と演
算増幅器3の正極電源電圧を上昇させる。
一方トランジスタQ1のコレクタ電流iC1が増加
したことによつて差動増幅器2を流れる電流(i1
+i2)が増加し、この電流が定電流回路2Cに流
れ込むから可変抵抗素子Q3として動作するPNP
型トランジスタのベース電流iB3は絞られる。こ
の結果この可変抵抗素子Q3の抵抗値は大きくな
る方向に変化し、エミツタの電位を正方向に上昇
させる。
入力端子1に入力される信号の電位が負方向に
振れた場合は差動増幅器2を構成するFET2A
と2Bのゲートの電位が共に負方向に降下する。
このためPNP型トランジスタQ4のベース電流が
増加し、コレクタ電流iC4が増加してトランジス
タQ1と可変抵抗素子Q2のベース電流iB1,iB2を減
少させ、トランジスタQ1及び可変抵抗素子Q2
抵抗値が増加し、差動増幅器2と演算増幅器3に
与える正極電源電圧を低下させる。
これと共に可変抵抗素子Q3は抵抗値は減少す
る方向に制御され、演算増幅器3に与える負極電
源電圧を負方向に低下させる。
このようにして演算増幅器3に与える正極電源
電圧と負極電源電圧は入力信号の電位に追従して
変化する。正極電源電圧と負極電源電圧は互に同
位相で変化するから、演算増幅器3の正極電源端
子と負極電源端子の間の電位差は常に一定に保た
れる。つまりその電位差は入力信号Vinの電圧に
対し定電圧ダイオードDAとDBの電圧+VZBの和
2VZBとなる。
この様子を第3図に示す。この図から明らかな
ように正極電源電圧と負極電源電圧は2VZBの電
位差を保つて入力信号の電位変化に追従して変化
する。
「考案の効果」 以上説明したようにこの考案によれば、特に利
得切替スイツチS1をオンにした状態では制御回路
11が演算増幅器3に与える正極電源電圧と負極
電源電圧は2VZBの電位差を保つて入力信号の電
位変化に追従させて変化させるから、演算増幅器
3の電源端子間に与える電源電圧は定格範囲に抑
えられたまま正方向及び負方向に振れる。よつて
第2電源8と9の電圧を演算増幅器3の定格電源
電圧より大きい電圧に選定しておくことによつ
て、大きい振幅の入力信号を演算増幅器3の定格
電源電圧に制御されずに取込むことができる。
よつてこの考案によれば抵抗器を用いた分圧回
路等を使うことなく大きい振幅の信号を取込むこ
とができるから交流電圧測定器の入力回路として
利用すれば精度の高い交流電圧測定器を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の一実施例を示す接続図、第
2図は第1図に示した実施例においてスイツチ
S2,S3,S4をオンにしたときの動作状態を説明す
るためのグラフ、第3図は第1図に示した実施例
においてスイツチS1をオンにS3,S4をオフにした
ときの動作状態を説明するためのグラフ、第4図
は従来の技術を説明するための接続図である。 1……入力端子、2……差動増幅器、3……演
算増幅器、4……出力端子、S1,S2……利得切替
回路、S3,S4……電源切替スイツチ、6,7……
第1電源、8,9……第2電源、11……制御回
路。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 A 正及び負の二電源で動作する演算増幅器と、 B この演算増幅器の定格範囲内の電源電圧を出
    力する第1電源及び定格範囲より大きい電源電
    圧を出力する第2電源と、 C この演算増幅器の帰還量を切替えて演算増幅
    器の利得を1の状態と、1より大きい状態に切
    替える利得切替スイツチと、 D この利得切替スイツチが利得1より大きい状
    態に切替えられた状態でオンの状態に切替えら
    れ上記演算増幅器の電源端子に第1電源を接続
    する電源切替スイツチと、 E 上記利得切替スイツチが利得1の状態に切替
    えられた状態で上記演算増幅器の電源端子と上
    記第2電源の出力端子の間に接続される可変抵
    抗素子と、 F 入力信号の振幅に応じて上記可変抵抗素子の
    抵抗値を相補的に変化させ、上記演算増幅器の
    正及び負の電源端子間の電圧を一定値に維持す
    る制御を行なう制御回路と、 によつて構成した入力増幅器
JP6280888U 1988-05-11 1988-05-11 Expired - Lifetime JPH0543533Y2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000151299A (ja) * 1998-11-13 2000-05-30 Stmicroelectronics Srl 三角波発生器を必要としないアナログ又はデジタル入力用に形態特定可能な入力回路網を具備するpwmブリッジ増幅器

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