JPH06104660A - 交流増幅回路 - Google Patents

交流増幅回路

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JPH06104660A
JPH06104660A JP4273782A JP27378292A JPH06104660A JP H06104660 A JPH06104660 A JP H06104660A JP 4273782 A JP4273782 A JP 4273782A JP 27378292 A JP27378292 A JP 27378292A JP H06104660 A JPH06104660 A JP H06104660A
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JP
Japan
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amplifier
circuit
capacitor
voltage
error
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Withdrawn
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JP4273782A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Tsubosaka
和義 壺阪
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば衛星搭載の温度測定用赤外放射計の光
電導形赤外検出用増幅器などとして利用される超低周波
を増幅できる交流増幅回路に関するものであり、交流増
幅回路の安定時間の短縮化を図ることを目的とする。 【構成】 増幅器11への入力信号を結合キャパシタ1
2を経て増幅器11へ入力するようにしたキャパシタ結
合形の交流増幅回路において、増幅器11の出力電圧を
所定の基準電圧VREF と比較して誤差電圧Ve を検出す
る誤差検出回路13と、誤差検出回路13で検出した誤
差電圧Ve に基づいて充電電流を生成して結合キャパシ
タ12に供給する充電回路14と、充電回路14を電源
立上げ後の所定期間だけ作動させるタイミング回路15
とを備えたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば衛星搭載の温度
測定用赤外放射計の光電導形赤外検出用増幅器などとし
て利用される超低周波を増幅できる交流増幅回路に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】かかる光電導形赤外検出用増幅器として
は一般には図3に示されるようなC結合増幅器が使用さ
れている。図中、Rb は抵抗、Rd は光電導形赤外線検
出器、C1は直流カット用の結合キャパシタ、R1はバ
イアス抵抗、Aは演算増幅器、R2、R3は増幅率設定
用の帰還抵抗であり、 Rd <<Rb 、Rd <<R1 の関係にあり、また演算増幅器1の増幅率Aは、 A=(R2+R3)/R2 低域側のカットオフ周波数fL は、 fL =1/2π・C1、R1 である。
【0003】このような『C結合』が使用される理由と
しては以下のようなことが上げられる。
【0004】(1)光電導形の赤外線検出器Rd には直
流バイアスを印加するが、赤外線検出器Rd の直流電位
と演算増幅器1の入力直流電位とが一致していないの
で、『C結合』として直流分をカットする。
【0005】(2)通常、赤外線検出器Rd は液体窒素
温度程度まで冷却して使用するが、赤外線検出器Rd の
冷却温度の変動で赤外線検出器Rd の抵抗値が変化し、
これに伴って赤外線検出器Rd の直流電位も変化するの
で、直結増幅器を採用した場合には、ゲインが大きいた
め増幅器出力では直流電位が大きく変動してしまう。こ
のため、『C結合』として、直流分をカットする必要が
ある。
【0006】(3)赤外線検出器Rd には信号光以外に
背景輻射光が常に入射しているが、この背景輻射光が変
化すると、通常、超低周波の信号揺らぎが増幅器出力に
現れるので、この信号揺らぎを抑制するために増幅器を
『C結合』とする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】『C結合』の増幅器の
問題点としては以下のようなことが挙げられる。
【0008】(a)低周波特性が悪い。増幅器の入力イ
ンピーダンスが低いと、超低周波まで周波数特性を延ば
すことは困難である。一方、温度測定を目的とする赤外
放射計では、0.01Hz程度の低周波特性が要求される
ので、かかる低周波特性を得るためには、結合キャパシ
タC1を大容量とする必要がある。
【0009】(b)増幅器が安定するまでの時間が長
い。つまり、低周波特性改善のために取り付けた大容量
キャパシタC1の充電時間が長くなり、後段の増幅器の
安定時間が長く必要となる。
【0010】衛星搭載用の赤外放射計の場合、低電力化
が要求されるため、かかる安定時間を短縮化することが
必要とされている。
【0011】さらに、通常、衛星搭載の赤外放射計の増
幅器としては、高利得化、帯域制限およびその他の機能
追加を行うために、図4に示されるように、演算増幅器
2、低域フィルタ8、演算増幅器9などを複数段に接続
することになるが、これらの段間の結合にも『C結合』
が使用される。
【0012】ここで、演算増幅器1の低域カットオフ周
波数fL1と演算増幅器2の低域カットオフ周波数f
l2は、C1を100μF、C11を34μF、R1を1
00kΩ、R11を1MΩとすると、 fL1= 1/2π・R1・C1 =0.0053Hz fl2=1/2π・R11・C11=0.0047Hz である。
【0013】結合キャパシタC1の充電時間τ1 は、 τ1 =R1・C1=30sec さらにこのキャパシタC1を99.9%まで充電するた
めには、約7倍の7τ1 =210sec が必要となる。
【0014】同様に、結合キャパシタC11の充電時間
τ2 は、 τ2 =R11・C11=34sec さらにこのキャパシタC11を99.9%まで充電する
ためには、約7倍の7τ2 =238sec が必要となる。
【0015】なお、各キャパシタC1、C11の充電を
99.9%までとする理由は、例えば、出力電圧Vo を
8bit のA/Dコンバータ(入力10V)で処理すると
すれば、LSBは10V/28 =39.1mVとなり、
キャパシタC11の点では後段の利得を30dB(31.
623倍)するから、キャパシタC11では39.1m
V/31.623=1.24mVまで安定化する必要が
ある。そして+10V(電源電圧)まで充電されたキャ
パシタC11を0V±1.24mVまで放電するには、
時定数で7τ〜10τ程度が必要となるからである。
【0016】このように、各キャパシタC1、C11の
時定数は30sec 以上必要で、さらに99.9% の充
電に必要な時間はその7倍以上も必要となり、系の安定
までに極めて長時間が必要なことになる。
【0017】さらに問題となるのは、演算増幅器1の増
幅率は非常に大きいので、キャパシタC1を充電中に演
算増幅器1の出力電圧が電源電圧になるまで振られてし
まい、この出力電圧で後段のキャパシタC11を充電し
てしまうことである。これにより、キャパシタC11が
本来の電圧に充電される(戻る)までの時間がさらに延
びてしまうことになる。
【0018】上述の図4の場合、キャパシタC1の充電
に210sec かかり、キャパシタC11が電源電圧まで
充電されてから通常の0V付近に落ち着いて出力が安定
するまでに約10分が必要である。
【0019】本発明は上述のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、交流増幅回
路の安定時間の短縮化を図ることにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】図1は本発明に係る原理
説明図である。本発明による交流増幅回路は、増幅器1
1への入力信号を結合キャパシタ12を経て増幅器11
へ入力するようにしたキャパシタ結合形の交流増幅回路
において、増幅器11の出力電圧を所定の基準電圧V
REF と比較して誤差電圧Ve を検出する誤差検出回路1
3と、誤差検出回路13で検出した誤差電圧Ve に基づ
いて充電電流を生成して結合キャパシタ12に供給する
充電回路14と、充電回路14を電源立上げ後の所定期
間だけ作動させるタイミング回路15とを備えたことを
特徴とするものである。
【0021】また、本発明の交流増幅回路は、複数の増
幅器を縦段接続し各段間を結合キャパシタで結合した回
路からなり、各増幅器毎に上記の誤差検出回路と充電回
路が設けられるように構成することができる。
【0022】
【作用】電源を立ち上げたとき、誤差検出回路13は増
幅器11の出力電圧を所定の基準電圧VREF と比較して
誤差電圧Ve を検出する。この誤差電圧Ve に基づいて
充電回路14は充電電流を生成して結合キャパシタ12
に供給する。これにより結合キャパシタ12は、誤差電
圧Ve が無くなるように急速に目的とする安定時の電圧
に充電される。電源立上げ後、所定期間が過ぎると、タ
イミング回路15は充電回路14の動作を停止させる。
これにより以降は、交流増幅回路は通常の動作を行える
ようになる。
【0023】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図2には本発明の一実施例としての交流増幅回路
が示される。図2において、光電導形の赤外線検出器R
d は抵抗Rb でバイアスされており、その検出出力は結
合キャパシタC1 を経て演算増幅器1 に入力される。こ
の演算増幅器1の出力電圧は後段の結合キャパシタC1
1を経て後段の演算増幅器2に入力される。
【0024】演算増幅器1の出力電圧はまた誤差検出用
の誤差増幅器3に入力される。誤差増幅器3はこの電圧
を基準電圧VREF (=0V)と比較し、その誤差電圧V
e を電流増幅回路4、電子スイッチ5、電流制限用抵抗
R4(=100Ω程度でR1より遙かに小さい値のも
の)を経て、演算増幅器1の入力側の結合キャパシタC
1に供給する。タイミング回路6は抵抗Rt とキャパシ
タCt の時定数回路からなり、このと抵抗Rt とキャパ
シタCt は抵抗R4とキャパシタC1の時定数τの約7
倍以上に値が設定される。電子スイッチ5はタイミング
回路6により交流増幅回路の電源立上げ後のある一定時
間(Ct とRt の時定数で設定した時間)だけONにな
るよう制御されるものである。
【0025】この実施例回路の動作を以下に説明する。
交流増幅回路の電源を立ち上げると、最初はキャパシタ
C1が安定時の電圧に充電されていないので、演算増幅
器1からは安定時の出力電圧(≒0)とは異なった値の
出力電圧が出力される。またタイミング回路6はその時
定数で決まる期間だけ電子スイッチ5をONにする。
【0026】この出力電圧は誤差増幅器3により基準電
圧VREF と比較され、その誤差電圧Ve が検出される。
この誤差電圧Ve は電流増幅回路4により増幅されて電
流に変換され、スイッチ5と電流制限用抵抗R4を経て
キャパシタC1を充電する。この帰還ループにより、キ
ャパシタC1は演算増幅器1の出力電圧が0V付近とな
るように急速に充電されることになる。
【0027】この結果、キャパシタC1の充電中に演算
増幅器1の出力電圧が電源電圧まで振られる現象を防止
できるので、キャパシタC11は、従来のような過電圧
で充電されるということがなくなり、よってその本来の
電圧に充電されるまでにかかる時間が格段に短縮され
る。例えば、本実施例の場合、従来回路では前述のよう
に10分程度の安定時間が必要であったところを、3分
程度に短縮することができる。
【0028】またキャパシタC1もR4側からの誤差補
償用の電流で強制的に充電されるため、その充電時間が
短縮される。
【0029】タイミング回路6は各キャパシタC1、C
11の充電が安定した頃、すなわちR4とC1の時定数
τの7倍以上が経過した頃に電子スイッチ5をOFFに
する。これにより以降は抵抗R4側からキャパシタC1
に電流が流れ込むことはなくなり、交流増幅回路は通常
の増幅動作を行うようになる。
【0030】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えば上述の実施例では本発明を衛星搭
載の温度測定用赤外放射計の光電導形赤外検出用増幅器
として利用した場合について述べたが、もちろん本発明
はこれに限られるものではなく、その他の種々の用途、
特に超低周波の増幅が要求されるような用途に適用して
有用なものである。
【0031】また上述の実施例では初段の演算増幅器1
への結合キャパシタC1だけを強制的に急速充電するよ
うに回路構成したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、例えば次段の演算増幅器2への結合キャパシタC
11も強制的に急速充電するように回路構成してもよ
い。この場合には、次段の演算増幅器2に、前述の誤差
増幅器3、電流制限用抵抗R4、電子スイッチ5、タイ
ミング回路6と同様な回路を付加すればよい。また、タ
イミング回路6は一つにしてその出力により両演算増幅
器1、2の充電回路のON/OFFを制御するようにし
てもよい。
【0032】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、交流増幅回路の安定時間が短縮でき、短時間で正常
な動作状態に移ることができるようになる。このように
交流増幅回路の安定時間が短縮できると、装置全体の電
力消費量を削減できることにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例としての交流増幅回路を示す
図である。
【図3】従来例の交流増幅回路を示す図である。
【図4】従来例の交流増幅回路を衛星搭載の温度測定用
赤外放射計の光電導形赤外検出用増幅器とした場合につ
いて示した図である。
【符号の説明】
1、2、9 演算増幅器 3 誤差増幅器 4 電流増幅回路 5 電子スイッチ 6 タイミング回路 8 低域フィルタ R1〜R4、R11〜R13、Rb 抵抗 Rd 赤外線検出器 C1、C11 結合キャパシタ Ct 時定数設定用キャパシタ Rt 時定数設定用抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増幅器(11)への入力信号を結合キャ
    パシタ(12)を経て該増幅器へ入力するようにしたキ
    ャパシタ結合形の交流増幅回路において、 増幅器の出力電圧を所定の基準電圧と比較して誤差電圧
    を検出する誤差検出回路(13)と、 該誤差検出回路で検出した誤差電圧に基づいて充電電流
    を生成して該結合キャパシタに供給する充電回路(1
    4)と、 該充電回路を電源立上げ後の所定期間だけ作動させるタ
    イミング回路(15)とを備えたことを特徴とする交流
    増幅回路。
  2. 【請求項2】 複数の増幅器を縦段接続し各段間を結合
    キャパシタで結合した回路からなり、該各増幅器毎に上
    記誤差検出回路と充電回路が設けられていることを特徴
    とする請求項1記載の交流増幅回路。
JP4273782A 1992-09-17 1992-09-17 交流増幅回路 Withdrawn JPH06104660A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6396319B2 (en) 2000-07-26 2002-05-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor integrated circuit with quick charging/discharging circuit
CN103338423A (zh) * 2013-05-28 2013-10-02 上海贝岭股份有限公司 一种d类音频功放静音充电电路
JP2020178255A (ja) * 2019-04-18 2020-10-29 リオン株式会社 測定装置

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CN103338423B (zh) * 2013-05-28 2015-12-09 上海贝岭股份有限公司 一种d类音频功放静音充电电路
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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991130