JPH06140874A - インピーダンス変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな容量を持つコンデンサ或いは大きな抵
抗値を有する抵抗を用いなくとも、大きな時定数を設定
しえ、検出精度の向上と、回路構成を縮小しえるインピ
ーダンス変換回路を提供する。 【構成】 入力手段１０、出力手段５、当該入力手段１
０と出力手段５との間に設けられ、該入力手段１０に接
続されている差動増幅手段１、該差動増幅手段１の出力
と該出力手段５とに接続され、且つ該差動増幅手段１に
対してフィードバック機能を有しているハイパスフィル
タ手段４とから構成されているインピーダンス変換回
路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インピーダンス変換回
路に関するものであり、更に詳しくは、極めて精密に所
定の出力電圧、出力電流等を測定し、検出信号を出力す
る事が可能なインピーダンス変換回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、エアバックセンサ或いは
Ｏ₂ センサ等に於いて、微小な、電圧変化を検出して、
所定の情報を正確に且つ迅速に、所定の演算処理手段に
伝達じて、所定の操作、或いは制御を実行している。処
で、係る従来の当該必要情報を検出する場合には、図３
及び図４に示す様な、少なくとも２個のオペアンプ２，
３から構成される差動増幅手段１とコンデンサＣと抵抗
Ｒとから構成されたハイパスフィルタ手段４並びに出力
段５で構成されているインピーダンス変換回路が使用さ
れている。

【０００３】例えば、エアバッグ用のＧセンサ等に使用
される該インピーダンス変換回路に於いては、当該ハイ
パスフィルタ手段４は、例えば、０．２６秒程度に大き
な時定数を持つ必要がある。その理由は、該エアバッグ
用のＧセンサの荷重付加情報は、温度その他の環境要因
によりかなり影響され、一般的には、０．６Ｈｚ前後の
低周波がＤＣ成分として、高周波信号成分に乗っている
事が多いので、係る０．６Ｈｚ前後のＤＣ成分をカット
オフする必要がある。

【０００４】然しながら、係るＤＣ成分をフィルタする
為には、大容量のコンデンサＣを使用するか高抵抗値を
有する抵抗Ｒを使用する必要がある。処で、係る大容量
のコンデンサＣ或いは高抵抗値を持つ抵抗は、当該規格
値に対する信頼性、安定性で問題があり、従って検出精
度に悪影響を与えている。一方、上記したハイパスフィ
ルタ手段４は、前記のＤＣ成分をカットオフする他は、
基本的には、ＡＣ用のバンドパスフィルタとして作動す
る必要があり、従ってＡＣアンプとして機能する事が望
ましい。

【０００５】かかる観点から、該ハイパスフィルタ手段
４に使用される大容量のコンデンサＣは、無極性容量で
ある事が望ましいが、現在に於いては、大容量のコンデ
ンサＣは、一般的には有極性容量で有り、係る有極性容
量を用いて無極性容量化を実現する為に、図３に示す用
に、２個の有極性容量４１、４２の同一極性同士を直接
直列に接続して無極性化された容量を構成して使用する
とか、図４に示す様に、容量の小さいい無極性容量を使
用すると共に、高抵抗値を持つ抵抗Ｒを使用して所定の
時定数を設定している。

【０００６】然しながら、上記した様に大容量のコンデ
ンサや高抵抗を有する抵抗は、精度の面での管理が困難
であると同時に、係る構成では、回路の構成が大きくな
らざるを得ないので、インピーダンス変換回路自体の大
きさが大きくなり、その応用分野が制限されると言う問
題が有った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、大きな容量を持つコンデ
ンサ或いは大きな抵抗値を有する抵抗を用いなくとも、
大きな時定数を設定しえ、検出精度の向上と、回路構成
を縮小しえるインピーダンス変換回路を提供するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、本発明於いては、基本的には、
入力手段、出力手段、当該入力手段と出力手段との間に
設けられ、該入力手段に接続されている差動増幅手段、
該差動増幅手段の出力と該出力手段とに接続され、且つ
該差動増幅手段に対してフィードバック機能を有してい
るハイパスフィルタ手段とから構成されているインピー
ダンス変換回路が提供されるものである。

【０００９】

【作用】本発明に係る該インピーダンス変換回路は、上
記した様な技術構成を用いているので、大きな容量を持
つコンデンサ或いは大きな抵抗値を有する抵抗を用いな
くとも、通常の無極性容量コンデンサ及び抵抗を用いる
のみで、見掛け上、当該ハイパスフィルタ手段に於ける
抵抗値を、通常よりも大きく見える様に、例えば通常の
２倍の抵抗値に見える様に回路構成を設計する事によっ
て、大きな時定数を設ける事が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明に係るインピーダンス変換回
路の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１
は、本発明に係るインピーダンス変換回路の一具体例の
構成を示す回路図であって、図中、入力手段１０、出力
手段５、当該入力手段１０と出力手段５との間に設けら
れ、該入力手段１０に接続されている差動増幅手段１、
該差動増幅手段１の出力と該出力手段５とに接続され、
且つ該差動増幅手段１に対してフィードバック機能を有
しているハイパスフィルタ手段４とから構成されている
インピーダンス変換回路２０が示されている。

【００１１】本発明に係る上記具体例に於いて、該差動
増幅手段１は、従来のインピーダンス変換回路に於ける
構成と同様に、２個のオペアンプ２、３と図１に示され
る抵抗Ｒ１〜Ｒ４により構成されている。一方、本発明
に於いて使用されている該ハイパスフィルタ手段４に
は、少なくとも２種の増幅手段３１、３２が設けられて
おり、該増幅手段の内第１の増幅手段３１は、当該差動
増幅手段１の出力と接続された無極性容量４３と該無極
性容量４３に接続され、該出力段５と接続されており、
少なくとも一つのオペアンプ４４と抵抗Ｒ５及びＲ８と
から図に示した様な回路構成に形成されている。

【００１２】一方、本発明に使用される第２の増幅手段
３２は、該第１の増幅手段３１に於けるオペアンプ４４
の出力に接続された抵抗Ｒ７が、オペアンプ４５の非反
転十端子に接続されると同時に、該オペアンプ４５の反
転端子には、所定の基準電圧電源が接続されており、更
に、前記抵抗Ｒ７と直列に接続されている抵抗Ｒ６の端
部が、該オペアンプ４５の出力端部に接続され、且つ該
オペアンプ４５の出力端部は、前記差動増幅手段１の抵
抗Ｒ１を介して該オペアンプ２の反転端子に接続されて
おり、これによって、該ハイパスフィルタ手段４の出力
の一部が、該差動増幅手段１にフィードバックされる事
になる。

【００１３】本発明に於ける上記具体例に於いては、該
第２の増幅手段３２に於ける抵抗Ｒ６とＲ７それぞれの
抵抗値を適宜に変更する事が可能であり、それによっ
て、当該第２増幅手段３２は、その増幅率を任意に変更
する事が可能である。係る構成を採用する事により、後
述する様に、該ハイパスフィルタ手段４の抵抗値を従来
の回路に比べて大きく見せる事が可能となり、その結
果、当該ハイパスフィルタ手段に於けるインピーダンス
を大きく見せる事が出来る。

【００１４】係る理由を図２に従って説明すると、図２
は、図１と略同様の回路構成を示しており、今、入力手
段１０に於ける入力電圧Ｖ１とＶ２の変化により、図２
中の点Ａ、即ち差動増幅手段１の出力点の電圧が、仮に
ΔＶ変化したとすると、ハイパスフィルタ手段４に於け
る第１の増幅手段３１に於けるオペアンプ４４の出力電
圧ΔＶｚは、該ハイパスフィルタ手段４から出力段５に
流れる電流をΔｉとすると、 ΔＶｚ＝ ΔｉＲ８ で表せられる。

【００１５】一方、該ハイパスフィルタ手段４の第２の
増幅手段３２の出力電圧の変化分ΔＶｆは、抵抗Ｒ６の
抵抗値と抵抗Ｒ７の抵抗値とが同一の場合には、 ΔＶｆ＝ ΔＶｚ＝ ΔｉＲ８ と表される。係る該ハイパスフィルタ手段４の第２の増
幅手段３２の出力電圧の変化が、当該差動増幅手段１に
フィードバックされて、その出力である点Ａの電位が変
化してＶｍとなる。

【００１６】この場合、入力電圧Ｖ１とＶ２が一定であ
ると仮定すると、該差動増幅手段１の出力電圧Ｖｍは、
フィードバックされた第２の増幅手段３２の出力電圧の
変化分ΔＶｆの影響を受け ΔＶｍ＝ ΔＶ ＋ ΔＶｆ で表される。

【００１７】一方、該ΔＶｍの変化により該出力段５に
流れる電流の変化分Δｉは、 Δｉ ＝ ΔＶｍ／Ｒ８ （但し Δｔ → ０とす
る） となるから、 Δｉ ＝ ΔＶ−ΔｉＲ８／Ｒ８ 従って、 Δｉ ＝ ΔＶ／２Ｒ８と表される。

【００１８】換言すれば、上記点Ａから見た該ハイパス
フィルタ手段４の抵抗Ｒ８が２倍になって見える事を意
味している。即ち、本発明に於いては、大きな抵抗値を
有する抵抗或いは、大きな容量を有するコンデンサを用
いなくとも大きな時定数を設定する事が可能となる。
又、図１に於いて、抵抗値Ｒ１＝抵抗値Ｒ４、又抵抗値
Ｒ２＝抵抗値Ｒ３として伝達関数を求めると、次式１に
示す様になり、

【００１９】

【数１】

【００２０】係る式１から、本発明に於けるハイパスフ
ィルタ手段４の時定数が ＣＲ（１＋Ｒ６／Ｒ７） で求められる事が理解される。つまり、本発明に於いて
は、該ハイパスフィルタ手段４に於ける第２の増幅手段
３２を構成する抵抗Ｒ６とＲ７の抵抗値を任意に変更
し、該抵抗値の比率を変更する事によって、上記時定数
が任意に変更しえる事が判る。

【００２１】前記の具体例に於いては、抵抗Ｒ６とＲ７
の各抵抗値を等しいものとして計算した結果、抵抗Ｒ８
の抵抗値が見掛上２倍に見えることになったが、抵抗Ｒ
６とＲ７の抵抗値を任意に変更する事によって、上記時
定数が任意に変更しえる事になる。従って、係る時定数
を増加することによって、その分コンデンサの容量、或
いは抵抗の抵抗値を低く設定する事が可能となり、それ
によって、より高精度な部品を使用する事が出来、回路
の寸法も小さくする事が可能となる。

【００２２】本発明に於いては、上記の第２の増幅手段
３２は、基準電圧入力手段に印加される基準電圧は可変
しうる様に構成されている事が好ましく、それによって
差動増幅手段１．の基準電圧を任意に変更する事が可能
となる。このことにより、定常状態においてハイパスフ
ィルタ手段４のコンデンサ両端に電位差を持たせること
が可能となり、この電位差を越えない範囲で入力手段１
０の信号を扱えば有極性容量を用いることも可能とな
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るインピーダンス変換回路
は、上記した様な技術構成を用いているので、大きな容
量を持つコンデンサ或いは大きな抵抗値を有する抵抗を
用いなくとも、通常の無極性容量コンデンサ及び抵抗を
用いるのみで、見掛け上、当該ハイパスフィルタ手段に
於ける抵抗値を、通常よりも大きく見える様に、回路構
成を設計する事によって、大きな時定数を設ける事が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に於けるインピーダンス変換回
路の一具体例の構成を示す回路図である。

【図２】図２は、本発明に於けるハイパスフィルタ手段
の時定数を演算する例を説明する図である。

【図３】図３は、従来に於けるインピーダンス変換回路
に於いて、ハイパスフィルタ手段に大容量の有極性コン
デンサを使用した例を示す図である。

【図４】図４は、従来に於けるインピーダンス変換回路
に於いて、ハイパスフィルタ手段に高抵抗値の抵抗と無
極性コンデンサを使用した例を示す図である。

【符号の説明】

１…差動増幅手段 ４…ハイパスフィルタ手段 ５…出力段 １０…入力段 ２０…インピーダンス変換回路 ３１…第１の増幅手段 ３２…第２の増幅手段 ２、３、４４、４５…オペアンプ ４１、４２、４３…コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力手段、出力手段、当該入力手段と出
   力手段との間に設けられ、該入力手段に接続されている
   差動増幅手段、該差動増幅手段の出力と該出力手段とに
   接続され、且つ該差動増幅手段に対してフィードバック
   機能を有しているハイパスフィルタ手段とから構成され
   ている事を特徴とするインピーダンス変換回路。
2. 【請求項２】 該ハイパスフィルタ手段には、少なくと
   も２種の増幅手段が設けられており、その一部の増幅手
   段は、その増幅率を任意に変更しえる様に構成されてい
   る事を特徴とする請求項１記載のインピーダンス変換回
   路。
3. 【請求項３】 該増幅率を任意に変更しえる増幅手段
   は、その基準電圧が可変しうる様に構成されている事を
   特徴とする請求項２記載のインピーダンス変換回路。
4. 【請求項４】 該増幅率を任意に変更しえる増幅手段を
   用いて、所定の基準電圧に設定する場合には、当該ハイ
   パスフィルタ手段に於ける容量を有極性容量を使用する
   事を特徴とする請求項３記載のインピーダンス変換回
   路。