JPH0645207Y2 - 同期整流回路 - Google Patents

同期整流回路

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JPH0645207Y2
JPH0645207Y2 JP11345989U JP11345989U JPH0645207Y2 JP H0645207 Y2 JPH0645207 Y2 JP H0645207Y2 JP 11345989 U JP11345989 U JP 11345989U JP 11345989 U JP11345989 U JP 11345989U JP H0645207 Y2 JPH0645207 Y2 JP H0645207Y2
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JP
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input terminal
inverting
input
operational amplifier
signal
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隆夫 藤居
良一 原田
良明 高島
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株式会社ゼクセル
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はオペアンプを用いた同期整流回路に関し、特に
平滑回路の入力段に接続される同期整流回路に関する。
〔従来の技術〕
オペアンプを用いた同期整流回路は公知である。この同
期整流回路は、信号入力端子と、オペアンプと、信号入
力端子とオペアンプの非反転入力端子との間において信
号入力端子から順に直列接続された第1,第2の入力抵抗
と、信号入力端子とオペアンプの反転入力端子との間に
接続された入力抵抗と、オペアンプの反転入力端子と出
力端子との間に接続された負帰還抵抗と、非反転入力端
子とグランドとの間に接続されたスイッチング素子とを
備えている。そして、上記信号入力端子に入力される交
流信号に同期してスイッチング素子をオン,オフさせる
ことにより、交流信号を全波整流する。
上記同期整流回路のオペアンプ出力に生じるオフセット
電圧について考察する。このオフセット電圧は、反転入
力端子から見た入力抵抗値と、非反転入力端子から見た
入力抵抗の差によって生じるものである。
上記同期整流回路では、非反転側の第1,第2の入力抵抗
が互いに等しく、反転側の入力抵抗と負帰還抵抗の抵抗
値が互いに等しく非反転側の入力抵抗の2倍となってい
る。以下、反転側の入力抵抗の抵抗値をRxとして説明す
る。この場合、オペアンプの反転側入力端子から見た入
力抵抗値は、反転側入力抵抗と負帰還抵抗とを並列接続
してなる合成抵抗値であるからRx/2となる。一方、非反
転入力端子から見た入力抵抗値は、スイッチング素子が
オンの時には非反転入力端子とグランドとの間に介在さ
れる第2入力抵抗だけの抵抗値Rx/2と等しく、スイッチ
ング素子がオフの時には、第1,第2の入力抵抗を直列接
続してなる合成抵抗値Rxとなる。このように、反転入力
端子から見た入力抵抗値は、スイッチング素子がオンの
時には非反転入力端子から見た入力抵抗と等しく、スイ
ッチング素子がオフの時には非反転入力端子から見た入
力抵抗値に比べて小さい。この結果、スイッチング素子
がオフの時に、オペアンプの出力にプラスかマイナスい
ずれか一方の極性を有するオフセット電圧が生じる。
尚、スイッチング素子がオンの時はオフセット電圧はほ
ぼゼロである。このように、スイッチング素子のオン,
オフに応じてオフセット電圧が変動する。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで、同期整流回路により整流された信号は、平滑
回路により平滑されることがある。この場合、上記従来
の同期整流回路ではオフセット電圧が常に一方の極性を
有しているので、平滑回路の出力に平均化されたオフセ
ット電圧が残ってしまう欠点があった。このため、例え
ば交流信号が検出信号であった場合には、高精度の検出
が行えない欠点があった。
本発明では、同期整流回路の出力が平滑回路により平滑
されることを前提として、平滑回路の出力からオフセッ
ト電圧を無くすことを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本考案は上記課題を克服するためになされたもので、そ
の要旨は、非反転側の第1,第2の入力抵抗、反転側の入
力抵抗、負帰還抵抗の抵抗値をそれぞれR1,R2,R3,R4
し、オペアンプの反転入力端子から見た入力抵抗値をRm
とした時、次の式が近似的に成立することを特徴とする
同期整流回路にある。
Rm=R1/2+R2 ただしRm=R3・R4/(R3+R4)である。
〔作用〕
一方、スイッチング素子がオンの時の非反転入力端子か
ら見た入力抵抗値Rp(ON),およびスイッチング素子がオ
フの時の入力抵抗値Rp(OFF)は次式で表すことができ
る。
Rp(ON)=R2 Rp(OFF)=R1+R2 したがって、反転入力端子からみた入力抵抗値をRmとす
ると、スイッチング素子がオンの時の両入力端子から見
た入力抵抗値の差と、スイッチング素子がオフの時の入
力抵抗値の差は、それぞれ次式で表すことができる。
Rm−Rp(ON)=Rm-R2 Rm−Rp(OFF)=Rm-(R1+R2) ところで、本考案では、次式が近似的に成立する。
Rm=R1/2+R2 したがって、上記入力抵抗値の差は、次のように表すこ
とができる。
Rm−Rp(ON)=R1/2 Rm−Rp(OFF)=-R1/2 上記式から明らかなように、スイッチング素子のオン,
オフに応じて両入力端子から見た入力抵抗値の大小関係
が逆転し、しかもその差は常にほぼ等しい。このため、
スイッチング素子のオン,オフに応じてオフセット電圧
は交互にプラス,マイナスになり、しかもその絶対値は
ほぼ変わらない。したがって、オフセット電圧は次の平
滑回路での平滑作用により互いに打ち消し合い、なくす
ことができる。
〔実施例〕
以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。第
1図中10は加速度センサであり、この加速度センサ10は
図示しない筒状ケーシング内に収容された磁性球11と、
ケーシング外に配置されて磁性球11をケーシングの中央
に引き付ける図示しない磁石と、ケーシングの外周に装
着されて磁性球11の中央位置からの変位を検出する差動
トランス12とを備えている。差動トランス12は一次コイ
ル12aと、差動接続された一対の二次コイル12bとを有し
ている。
上記一次コイル12aは、発振回路20から高周波励磁信号
を供給される。二次コイル12bの差動出力は同期整流回
路30に送られ、ここで同期整流されて平滑回路40に送ら
れる。発振回路20の高周波励磁信号は波形整形回路50に
も送られて、ここで矩形波に整形され、同期信号として
同期整流回路30に送られる。
同期整流回路30は、信号入力端子30aと信号出力端子30b
との間に配されたオペアンプ31を有している。信号入力
端子30aとオペアンプ31の非反転入力端子との間には、
信号入力端子30aから順に第1,第2の入力抵抗R1,R2が接
続されている。また、信号入力端子30aとオペアンプ31
の反転入力端子との間には入力抵抗R3が接続されてい
る。さらに、オペアンプ31の反転入力端子と出力端子と
の間には負帰還抵抗R4が接続されている。上記非反転側
の第1,第2の入力抵抗R1,R2との間の接続点には、スイ
ッチング素子としての電界効果型トランジスタ(FET)3
2のドレインが接続されており、このFET32のソースが接
地されている。FET32のゲートには、上記波形整形回路5
0からの同期信号が供給される。
上述構成において、加速度センサ10が静止または等速運
転状態にある時、差動トランス12の差動出力はゼロであ
る。加速度センサ10が加速運転状態にある時には、磁性
球11は慣性力を受けてケーシングの軸方向に変位し、い
ずれか一方の二次コイル12bに近付き他方の二次コイル1
2bから離れる。この結果、差動トランス12の二次コイル
12b,12bに差動出力(交流信号)が生じる。この差動出
力は、一次コイル12aに供給される高周波励磁信号と等
しい周期を有し、その振幅は磁性球11の変位量すなわち
加速度に対応している。ただし、磁性球11が一方向に変
位した時には、差動出力の位相は高周波励磁信号と等し
く、磁性球11が反対方向に変位した時には高周波励磁信
号と逆の位相となる。上記差動出力(以下、符号Vinを
付す)は同期整流回路30の信号入力端子30aに入力され
る。
波形整形回路50では、例えば高周波励磁信号のプラス部
分が入力した時に出力がローレベル(ゼロボルト)とな
り、高周波励磁信号のマイナス部分が入力した時にハイ
レベルとなり、この結果、矩形波が出力されることにな
る。
上記差動出力Vinが高周波励磁信号と同位相の場合を想
定して、同期整流回路32の作用を説明する。差動出力Vi
nがプラスの時には、波形整形回路50からの出力がロー
レベルであるため、FET32は非導通となっており、差動
出力Vinが入力抵R1,R2を介してオペアンプ31の非反転入
力端子に入力する。この時、オペアンプ31のイマジナル
ショートにより、反転入力端子の電圧も差動出力Vinと
等しくなり、入力抵抗R3,負帰還抵抗R4に電流が殆ど流
れず、オペアンプ31の出力Voutも差動出力Vinと等しく
なる。差動出力Vinがマイナスの時には、波形整形回路5
0からの出力がハイレベルでFET32が導通されており、非
反転入力端子が第2入力抵抗R2を介して接地されてゼロ
ボルトになり、上記イマジナルショートにより反転入力
端子もゼロボルトになる。この結果、マイナスの電圧レ
ベルにある差動出力Vinは増幅率R4/R3で反転増幅され、
プラス電圧となる。このようにして差動出力Vinはプラ
スに全波整流される。なお、R3=R4として上記反転増幅
時の増幅率を1にするのが好ましい。
上記差動出力Vinが高周波励磁信号と逆位相の場合に
は、差動出力Vinは全波整流されてマイナスの出力電圧V
outとなる。
オペアンプ31の出力Voutは平滑回路40で平滑される。平
滑された出力Vout′は、マイナス,プラスの極性が加速
度の方向を表し、絶対値が加速度の大きさを表してい
る。
次に、上記オペアンプ31で生じるオフセット電圧につい
て詳述する。このオフセット電圧は、オペアンプ31の反
転,非反転入力端子から見た入力抵抗値の大小関係によ
ってプラスかマイナスかが決定され、入力抵抗値の差に
よって絶対値が決定される。
反転側の入力抵抗値Rmは、反転側の入力抵抗と負帰還抵
抗の並列接続状態での合成抵抗値であり、次式で表すこ
とができる。
Rm=R3・R4/(R3+R4) …(1) 一方、FET32がオンの時には、非反転入力端子と電圧源
としてのグランドとの間に第2入力抵抗だけが介在され
ているので、非反転入力端子から見た入力抵抗値Rp(ON)
は、次式で表すことができる。
Rp(ON)=R2 …(2) また、FET32がオフの時には、非反転入力端子と電圧源
としての信号入力端子30aとの間に第1,第2の抵抗R1,R2
が介在されているので、非反転入力端子から見た入力抵
抗値Rp(OFF)は次式で表すことができる。
Rp(OFF)=R1+R2 …(3) したがって、FET32がオンの時の両入力端子から見た入
力抵抗値の差と、FET32がオフの時の入力抵抗値の差
は、上記(1),(2),(3)に基づいてそれぞれ次
式で表すことができる。
Rm−Rp(ON)=Rm-R2 …(4) Rm−Rp(OFF)=Rm-(R1+R2) …(5) 上述した同期整流回路の構成および作用は従来と同様で
ある。本考案の特徴は、近似的に次式が成立することに
ある。
Rm=R1/2+R2 …(6) 上記(6)式を(4),(5)式に代入することによっ
て、次式が得られる。
Rm−Rp(ON)=R1/2 …(7) Rm−Rp(OFF)=-R1/2 …(8) 上記(7),(8)式から明らかなように、FET32のオ
ン,オフに応じて両入力抵抗値の大小関係が逆転し、し
かもその差は常にほぼ等しい。このため、第2図に示す
ようにFET32のオン,オフに応じてオフセット電圧は交
互にプラス,マイナスになり、しかもその絶対値はほぼ
変わらない。したがって、オフセット電圧は次の平滑回
路40で互いに打ち消し合い、平滑回路40の出力Vout′に
はオフセット電圧は表れない。この結果、本実施例のよ
うに加速度検出を行う場合には、高精度の検出を行うこ
とができる。
次に、オペアンプ31の4つの抵抗R1〜R4に次のような市
販の抵抗を用いた具体例について説明することにする。
R1=R2=3.3KΩ R3=R4=10KΩ オペアンプ31の反転入力端子から見た入力抵抗値は5KΩ
である。一方、非反転入力端子から見た入力抵抗値は、
FET32がオンの時には3.3KΩであり、FET32がオフの時に
は6.6KΩである。したがって、両入力端子か見た入力抵
抗の差は、FET32がオン,オフの時で大小関係が逆にな
り、オンの時には1.7KΩ,オフの時には1.6KΩであり、
互いにほぼ等しい。
したがって、FET32のオン,オフ時におけるオフセット
電圧の極性を逆にすることができるとともに、その絶対
値をほぼ等しくすることができる。
本考案は上記実施例に制約されず種々の態様が可能であ
る。
〔考案の効果〕
以上説明したように、本考案の整流回路では、スイッチ
ング素子のオン,オフに応じてオフセット電圧は交互に
プラス,マイナスになり、しかもその絶対値はほぼ変わ
らない。したがって、オフセット電圧は次の平滑回路で
互いに打ち消し合い、なくすことができる。この結果、
交流信号が検出信号であった場合には、高精度の検出を
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係わる同期整流回路を備えた加速度検
出回路を示す回路図、第2図は同期整流回路のオペアン
プ出力に表れるオフセット電圧を示す図である。 30……同期整流回路、31……オペアンプ、32……スイッ
チング素子(FET)、40……平滑回路、R1……非反転側
の第1の入力抵抗、R2……非反転側の第2の入力抵抗、
R3……反転側入力抵抗、R4……負帰還抵抗。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】平滑回路の入力段に接続される同期整流回
    路であって、信号入力端子と、オペアンプと、信号入力
    端子とオペアンプの非反転入力端子との間において信号
    入力端子から順に直列接続された第1,第2の入力抵抗
    と、信号入力端子とオペアンプの反転入力端子との間に
    接続された入力抵抗と、オペアンプの反転入力端子と出
    力端子との間に接続された負帰還抵抗と、上記非反転側
    の第1,第2抵抗間の接続点とグランドとの間に接続され
    たスイッチング素子とを備え、上記信号入力端子に入力
    される交流信号に同期してスイッチング素子をオン,オ
    フさせることにより、交流信号を全波整流する同期整流
    回路において、上記非反転側の第1,第2の入力抵抗、反
    転側の入力抵抗、負帰還抵抗の抵抗値をそれぞれR1,R2,
    R3,R4とし、オペアンプの反転入力端子から見た入力抵
    抗値をRmとした時、次の式が近似的に成立することを特
    徴とする同期整流回路。 Rm=R1/2+R2 ただしRm=R3・R4/(R3+R4)である。
JP11345989U 1989-09-29 1989-09-29 同期整流回路 Expired - Lifetime JPH0645207Y2 (ja)

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