JPH0878962A - オペアンプ回路の給電方式 - Google Patents

オペアンプ回路の給電方式

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JPH0878962A
JPH0878962A JP6210972A JP21097294A JPH0878962A JP H0878962 A JPH0878962 A JP H0878962A JP 6210972 A JP6210972 A JP 6210972A JP 21097294 A JP21097294 A JP 21097294A JP H0878962 A JPH0878962 A JP H0878962A
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JP
Japan
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power supply
operational amplifier
amplifier circuit
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positive
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JP6210972A
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Ryuji Tateishi
隆二 立石
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】電源電圧又はGNDレベルに異常があっても、
オペアンプ回路を可能な範囲で正常に動作させることの
可能なオペアンプ回路の給電方式を提供する。 【構成】電源部より正負電源±VCCを供給されるオペア
ンプ回路1と、オペアンプ回路1に供給される正負電源
電圧±VCCから基準電位VR を生成する基準電位生成部
2とを備え、基準電位生成部2の基準電位VR をオペア
ンプ回路1の入力に供給する。また、電源部6の複数種
の正/負電源電圧±A,±Bの内、大きさが最大のもの
を夫々出力する電源切替部3の出力よりオペアンプ回路
1に給電する。また、オペアンプ回路1に供給される正
/負電源電圧±VCC又は基準電位GNDを監視する電源
監視部4が異常を検出したことにより基準電位生成部2
に正負電源±VCCを供給し、かつオペアンプ回路1の入
力を基準電位生成部2の出力の基準電位VR に切り替え
るスイッチ回路部51 ,52 とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオペアンプ回路の給電方
式に関し、更に詳しくはオペアンプ回路に電源及び基準
電圧を供給するオペアンプ回路の給電方式に関する。今
日、音声信号等を扱うアナログ回路では信号増幅やフィ
ルタリングにオペレーショナルアンプ(以下、オペアン
プと呼ぶ)を使用するケースが多い。
【0002】しかし、オペアンプは正負電源や基準電源
(GND)を必要とし、かつアナログ動作をするので、
単一電源で動作するディジタル回路に比べて電源異常等
により実質的に動作不能となるケースが多い。例えば片
方の電源電圧が低下すると正常に動作できない。このた
め、電源異常時等においても回路動作をできるだけ保障
できるようなオペアンプ回路の給電方式の提供が望まれ
る。
【0003】
【従来の技術】図4は従来の基本的なオペアンプ回路の
例を示す図で、図においてAMPはオペアンプである。
図4の(A)は交流反転増幅回路を示しており、入力信
号INはカップリングコンデンサC、抵抗R1 を介して
オペアンプの−端子に入力する。オペアンプの+端子に
は抵抗R3 を介して基準電位0V(=GND)が入力さ
れており、その出力電圧vo はvo =−(R2 /R1
i で与えられる。更に、電源電圧は|+VCC|=|−
CC|であり、出力信号OUTは0Vを中心として最大
±VCCまでフルスイング可能である。なお、抵抗R3
ドリフト補償用であり、補償の必要が無ければ短絡して
も良い。
【0004】図4の(B)は交流非反転増幅回路を示し
ており、入力信号INはカップリングコンデンサCを介
してオペアンプの+端子に入力する。この+端子は抵抗
1を介して基準電位0V(=GND)によりバイアス
されており、この場合も、出力信号OUTは0Vを中心
として最大±VCCまでフルスイング可能である。図4の
(C)は高入力電圧差動増幅回路を示している。この回
路は電源電圧±VCCよりも高い同相入力電圧を除去でき
る。例えば抵抗R1 ,R4 ,R5 =100kΩ、抵抗R
2 ,R3 =10kΩとする。入力+INに+100Vが
入力すると、前段のオペアンプの出力は−10Vとな
り、抵抗R3 に電流i1 =−1mAが流れる。また入力
−INに同相の+100Vが入力すると、抵抗R4 に電
流i 2 =1mAが流れる。これにより、i1 とi2 とは
相殺し、出力信号OUTは0Vである。この場合も、2
つのオペアンプの入力に基準電位0V(=GND)が接
続されている。
【0005】このように、従来のオペアンプ回路は正確
な正負電源±VCC及び基準電源GNDを必要としてい
る。その他、様々なアナログ回路が有るが、基本的には
上記のようなオペアンプ回路を組み合わせて構成され
る。従来は、各オペアンプの電源及び基準電位(電圧)
を最寄りの電源ライン及びGNDラインから取ってい
た。
【0006】しかし、電源回路の異常により、又は電源
/GNDラインの異常により、オペアンプに供給する電
源電圧やGNDレベルが変動することがある。今日、電
源電圧の安定化技術は進んでいるが、電源部とアナログ
回路部とが長いケーブル等により接続されている場合
や、共通の電源部より沢山の回路ユニットに対して同種
又は異種の電源を供給するような場合には、電源電圧の
低下や断線の可能性は少なくない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図5は従来技術の欠点
を説明する図である。例えば図5の(A)に示すような
入力信号INがオペアンプ回路に入力されたとする。こ
の場合に、もし電源電圧±VCCが正常であれば、オペア
ンプ回路の出力には入力信号INに応じて0Vを中心と
する最大±VCCまでの出力信号OUTが得られる。
【0008】しかし、図5の(B)に示すように、例え
ば正の電源電圧+VCCが何らかの異常により+VCC’に
まで低下していると、出力信号OUTは+VCC’のとこ
ろでカットされ、歪んでしまう。これでは、アナログ回
路として正常に動作しているとは言えない。本発明の目
的は、電源電圧又はGNDレベルに異常があっても、オ
ペアンプ回路を可能な範囲で正常に動作させることの可
能なオペアンプ回路の給電方式を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題は図1の構成
により解決される。即ち、本発明(1)のオペアンプ回
路の給電方式は、電源部より正負電源を供給されるオペ
アンプ回路と、オペアンプ回路に供給される正負電源電
圧から基準電位を生成する基準電位生成部とを備え、基
準電位生成部の基準電位をオペアンプ回路の入力に供給
するように構成したものである。
【0010】
【作用】図1において、本発明(1)においては、正負
電源±VCCは常時基準電位生成部2に供給され、かつそ
の出力の基準電位VR は常時オペアンプ回路1の入力に
供給されている。ここで、基準電位VR は例えばVR
{(+VCC)+(−VCC)}/2により決定される。
【0011】かかる構成により、もし正負電源電圧±V
CCが正常(例えば±15V)の場合は、基準電位VR
(15−15)/2=0V(=GNDレベル)となり、
オペアンプ回路1の出力信号OUTは従来と同様に0±
15Vのダイナミックレンジで動作可能である。一方、
例えば正の電源電圧+VCCが何らかの異常により+10
Vに低下すると、基準電位VR =(10−15)/2=
−2.5Vとなる。その結果、この場合のオペアンプ回
路1の出力信号OUTは−2.5±12.5Vのダイナ
ミックレンジで動作可能となる。出力信号OUTのスイ
ング幅は±12.5Vと幾分小さくなるが、従来のよう
に出力信号OUTが+10Vのレベルでクリップされた
り、歪んだりする弊害は十分に除去できる。負の電源電
圧−VCCが異常の場合も同様である。また、この例では
GNDレベルを使用していないので、GNDレベルの変
動を考慮する必要は無い。
【0012】好ましくは、基準電位生成部2は抵抗分圧
により基準電位VR を生成する。従って、簡単な構成に
より所望の基準電位VR を生成できる。また好ましく
は、電源部6の複数種の正/負電源電圧±A,±Bの
内、大きさ(絶対値)が最大のものを夫々出力する電源
切替部3を更に備え、電源切替部3の出力よりオペアン
プ回路1に給電するように構成する。
【0013】例えば電源電圧±A=±15V、電源電圧
±B=±10Vとし、オペアンプ回路1は通常は±15
Vで動作する。今、正の電源+Aが何らかの理由でダウ
ンすると、このままでは電源電圧+A(=+VCC)=0
Vになってしまう。しかし、本発明(3)によれば、電
源切替部3は+A<+Bにより+VCC=+10Vを出力
する。その結果、オペアンプ回路1には+10Vと−1
5Vとが供給され、更に上記により、出力信号OUTが
クリップされたり、歪んだりすることは無い。負の電源
−Aが異常の場合も同様である。
【0014】また好ましくは、オペアンプ回路1に供給
される正/負電源電圧±VCC又は基準電位GNDを監視
する電源監視部4と、電源監視部4が異常ERを検出し
たことにより基準電位生成部2に正負電源±VCCを供給
し、かつオペアンプ回路1の入力を基準電位生成部2の
出力の基準電位VR に切り替えるスイッチ回路部51
2 とを更に備える。
【0015】ところで、基準電位生成部2を常時働かし
ていると、それなりの電力を消費する。また装置が正常
の場合は、オペアンプ回路1に供給する基準電位はアナ
ログ回路専用のGNDレベルである方が、他の回路との
間の整合性の観点からも好ましい。そこで、電源監視部
4が異常ERを検出していない場合は、スイッチ回路部
1 ,52 を夫々端子a側に接続しておき、基準電位生
成部2に給電しないようにする。同時に、オペアンプ回
路1の入力にはGNDレベルを供給する。そして、電源
監視部4が何らかの異常ERを検出した場合は、スイッ
チ回路部51 ,52を夫々端子b側に接続し、基準電位
生成部2に給電開始すると共に、オペアンプ回路1の入
力に基準電位VR を供給する。これにより、上記本発明
(1)の構成は有効な非常手段となる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。図2は実施例の給電方
式の構成を示す図で、図において1はオペアンプ回路、
11はオペアンプ(AMP)、C1 ,C2 はカップリン
グコンデンサ、2は基準電位生成部、21はオペアンプ
(A)を使用したボルテージフォロア、R1 ,R 2 は抵
抗分圧回路、3は電源切替部、D1 〜D6 はダイオー
ド、4は電源監視部、41〜43はコンパレータ(CM
P)、44はドライバ(D)、51 ,52 はスイッチ回
路部、6は電源部である。
【0017】オペアンプ回路1は入力信号INを増幅又
はフィルタリング等して出力信号OUTを形成する。オ
ペアンプ回路1にはその他の様々な機能を実現するアナ
ログ回路が含まれる。基準電位生成部2はオペアンプ回
路1に供給される正負電源電圧±VCCから抵抗分圧によ
り基準電位VR を生成する。この例ではR1 =R2 に選
んでおり、基準電位VR はVR ={(+VCC)+(−V
CC)}/2により決定される。
【0018】好ましくはボルテージフォロア21を備
え、ボルテージフォロア21にバッファの役目を果たさ
せる。これにより、オペアンプ回路1の1又は2以上の
オペアンプに低インピーダンスの基準電位(電圧)VR
を提供する。電源切替部3は電源部6の複数種の正/負
電源電圧±A,±B及びGNDレベルの内、夫々に大き
さ(絶対値)が最大のものを出力する。例えば±A=±
15V,±B=±10Vとする。
【0019】電源±Aはオペアンプ回路1に供給するた
めのものである。電源±Bはバックアップ用に設けたも
のでも良く、又は他の回路で使用する電源であっても良
い。後者の場合は、例えば電源+Bは有るが、電源−B
は無い場合もある。又は電源−Bの代わりに電源−Cを
利用できる場合もある。電源部6が正常であれば、+側
では|+A|>|+B|>GNDの関係にあり、よって
ダイオードD1 を介して+VCCに+15Vが供給され
る。この状態でダイオードD2 ,D3 は夫々OFFであ
る。また−側では|−A|>|−B|>GNDの関係に
あり、よってダイオードD6 を介して−VCCに−15V
が供給される。この状態でダイオードD4 ,D5 は夫々
OFFである。
【0020】例えば電源+Aが異常となり、|+B|>
|+A|>GNDの関係になると、ダイオードD2 がO
Nとなり、+VCCに+10Vが供給される。この状態で
ダイオードD1 ,D3 は夫々OFFである。電源−Aが
異常となった場合も同様である。このように、本実施例
では電源切替部3をダイオード回路で構成したので、電
源切替部3の単独で電源監視及び電源切替を自動的に行
え、構成簡単かつ便利である。
【0021】なお、電源切替部3にGNDレベルを利用
したのは、GNDレベルも一つの電源として利用できる
からである。これにより、+VCCはGNDレベルを下回
ることは無い。また−VCCはGNDレベルを上回ること
は無い。電源監視部4において、コンパレータ41はオ
ペアンプ回路1に供給される電源電圧+VCCと閾値電圧
+Aとを比較し、+VCC<+Aの場合は出力(例えば開
放コレクタ)にLOWレベルを出力する。コンパレータ
42は同じく電源電圧−VCCと閾値電圧−Aとを比較
し、−VCC>−Aの場合は出力にLOWレベルを出力す
る。そして、コンパレータ43はオペアンプ回路1に入
力されるGNDレベルと規定のGNDレベルとを比較
し、オペアンプ回路1に入力されるGNDレベルが規定
のGNDレベルから所定以上外れている場合は出力にL
OWレベルを出力する。
【0022】なお、閾値電圧±A(=±15V)は電源
部6以外の電源部(不図示)により生成され、また規定
のGNDレベルは装置の基準となるGNDラインより生
成される。スイッチ回路部51 ,52 の各接点cは通常
は端子aの側に接続している。この状態では、基準電位
生成部2には給電されず、かつオペアンプ回路1の入力
にはGNDレベルが供給される。従って、基準電位生成
部2における余分な電力の消費は無い。
【0023】そして、電源監視部4において上記何れか
の異常が検出されると、ドライバ44の出力信号ERが
付勢され、これによりスイッチ回路51 ,52 の各接点
cは夫々端子bの側に接続する。そしてこれにより、基
準電位生成部2にその時の±VCCを給電開始すると共
に、オペアンプ回路1の入力に基準電位生成部2が生成
した基準電位VR を供給する。
【0024】図3は実施例の給電方式の動作を説明する
図である。電源電圧±Aが正常(例えば±15V)の場
合は、オペアンプ回路1の入力はGNDレベルとなり、
オペアンプ回路1の出力信号OUTは0±15Vのダイ
ナミックレンジで動作可能である。例えば電源電圧+A
が異常により+A’(=+11V)に低下すると、基準
電位VR ’=(11−15)/2=−2Vとなる。この
場合のオペアンプ回路1の出力信号OUTは−2±13
V=のダイナミックレンジで動作可能である。
【0025】更に、電源電圧+Aが+A”(=+8V)
にまで低下すると、電源切替部3は+VCCに+B(=+
10V)を出力し、基準電位VR ”=(10−15)/
2=−2.5Vとなる。この場合のオペアンプ回路1の
出力信号OUTは−2.5±12.5Vのダイナミック
レンジで動作可能である。なお、上記実施例では電源切
替部3をダイオード回路により構成したがこれに限らな
い。他に、リレー、トランジスタ、FET、サイリス
タ、その他の半導体スイッチ回路を使用しても良い。但
し、この場合は電源監視及び電源の切替制御を行う回路
を外部に設ける必要がある。
【0026】また、上記実施例では本発明に係るフルオ
プション仕様の構成を示したがこれに限らない。装置の
目的等に応じて不必要な部分の構成(例えばスイッチ回
路部51 ,52 、電源監視部4、電源切替部3等)を削
除しても良いことは明らかである。また、上記本発明に
好適なる実施例を述べたが、本発明思想を逸脱しない範
囲内で、構成及び組み合わせの様々な変更が行えること
は言うまでも無い。
【0027】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、電源部
より正負電源を供給されるオペアンプ回路と、オペアン
プ回路に供給される正負電源電圧から基準電位を生成す
る基準電位生成部とを備え、基準電位生成部の基準電位
をオペアンプ回路の入力に供給するように構成したの
で、電源電圧又はGNDレベルに異常があっても、オペ
アンプ回路を可能な範囲で正常に動作させることがで
き、アナログ回路の動作信頼性の向上に寄与するところ
が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の原理を説明する図である。
【図2】図2は実施例の給電方式の構成を示す図であ
る。
【図3】図3は実施例の給電方式の動作を説明する図で
ある。
【図4】図4は従来の基本的なオペアンプ回路の例を示
す図である。
【図5】図5は従来技術の欠点を説明する図である。
【符号の説明】
1 オペアンプ回路 2 基準電位生成部 3 電源切替部 4 電源監視部 51 ,52 スイッチ回路部 6 電源部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源部より正負電源を供給されるオペア
    ンプ回路と、 オペアンプ回路に供給される正負電源電圧から基準電位
    を生成する基準電位生成部とを備え、 基準電位生成部の基準電位をオペアンプ回路の入力に供
    給するように構成したことを特徴とするオペアンプ回路
    の給電方式。
  2. 【請求項2】 基準電位生成部は抵抗分圧により基準電
    位を生成することを特徴とする請求項1のオペアンプ回
    路の給電方式。
  3. 【請求項3】 電源部の複数種の正/負電源電圧の内、
    大きさが最大のものを出力する電源切替部を更に備え、 電源切替部の出力よりオペアンプ回路に給電するように
    構成したことを特徴とする請求項1のオペアンプ回路の
    給電方式。
  4. 【請求項4】 オペアンプ回路に供給される正/負電源
    電圧又は基準電位を監視する電源監視部と、 電源監視部が異常を検出したことにより基準電位生成部
    に正負電源を供給し、かつオペアンプ回路の入力を基準
    電位生成部の出力の基準電位に切り替えるスイッチ回路
    部とを更に備えることを特徴とする請求項1のオペアン
    プ回路の給電方式。
JP6210972A 1994-09-05 1994-09-05 オペアンプ回路の給電方式 Withdrawn JPH0878962A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009265679A (ja) * 2008-04-29 2009-11-12 Samsung Electronics Co Ltd 共通電圧発生器、それを含むディスプレイ装置、及び共通電圧発生方法

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