JPH10221385A

JPH10221385A - 温度補償回路

Info

Publication number: JPH10221385A
Application number: JP9022270A
Authority: JP
Inventors: Hideki Naganuma; 英樹永沼
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波信号にも使用可能であり、補償可能な
温度範囲が広い温度補償回路を実現することにある。【解決手段】シグナルコンディショナに用いられる温
度補償回路において、シグナルコンディショナの出力が
入力されるバッファ回路と、このバッファ回路の出力を
分圧する分圧回路と、半導体感温素子の抵抗値により電
流値が制御されるバイアス電流を分圧回路を構成するダ
イオードに印加する電流源とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シグナルコンディ
ショナに用いられる温度補償回路に関し、特に温度補償
範囲が広く、高周波領域まで使用が可能な温度補償回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のシグナルコンディショナは一般に
入力信号をデジタイズするデジタイザの前段に設けら
れ、増幅器、減衰器及びフィルタ等により構成されてい
る。

【０００３】図３はこのような従来のシグナルコンディ
ショナが用いられるレベル測定器の一例を示す構成ブロ
ック図である。図３において１はシグナルコンディショ
ナ、２は検波器、３はデジタイザ、１００は入力信号、
１０１は出力信号である。

【０００４】入力信号１００はシグナルコンディショナ
１に入力され、シグナルコンディショナ１の出力は検波
器２に接続され、検波器２の出力はデジタイザ３に接続
され、デジタイザ３の出力は出力信号１０１として出力
される。

【０００５】ここで、図３に示すレベル測定器の動作を
簡単に説明する。入力信号１００はシグナルコンディシ
ョナ１により規格化され検波器２で検波された後、デジ
タイザ３に入力される。

【０００６】デジタイザ３は入力された検波信号をデジ
タイズして出力信号１０１として出力し、この出力信号
１０１は記憶回路（図示せず。）に格納されたり、表示
手段(図示せず。）に適宜表示されたりする。

【０００７】また、一般に、シグナルコンディショナ１
は温度特性を有しているので温度補償をする必要があ
る。

【０００８】温度補償の方法としては、例えば、温度変
化によりシグナルコンディショナ１の利得等が変化した
時点で基準となるレベルと比較して前記利得等を補正す
る方法がある。

【０００９】また、サーミスタ等の半導体感温素子を回
路に組み込んで、この半導体感温素子の抵抗変化等によ
り前記利得等を補償する温度補償回路を用いる方法があ
る。

【００１０】図４及び図５はこのような温度補償回路の
一例を示す回路図である。図４において４はサーミスタ
等の半導体感温素子、５は抵抗、１００ａ及び１００ｂ
は入力信号、１０１ａ及び１０１ｂは出力信号である。

【００１１】図４（Ａ）において入力信号１００ａは半
導体感温素子４の一端に入力され、半導体感温素子４の
他端は出力信号１０１ａを出力すると共に抵抗５の一端
に接続される。また、抵抗５の他端は接地される。

【００１２】一方、図４（Ｂ）において入力信号１００
ｂは抵抗５の一端に入力され、抵抗５の他端は出力信号
１０１ｂを出力すると共に半導体感温素子４の一端に接
続される。また、半導体感温素子４の他端は接地され
る。

【００１３】図４に示すような温度補償回路では温度が
変化すると半導体感温素子４の抵抗値がそれに伴って変
化し、半導体感温素子４及び抵抗５から構成される分圧
回路の分圧比が変化するので温度補償が可能になる。

【００１４】また、図５において６は演算増幅器、７は
サーミスタ等の半導体感温素子、８は抵抗、１００ｃ及
び１００ｄは入力信号、１０１ｃ及び１０１ｄは出力信
号である。

【００１５】図５（Ａ）において入力信号１００ｃは演
算増幅器６の非反転入力端子に入力され、半導体感温素
子７の一端は演算増幅器６の反転入力端子及び抵抗８の
一端に接続される。

【００１６】また、演算増幅器６の出力端子は出力信号
１０１ｃを出力すると共に半導体感温素子７の他端に接
続され、抵抗８の他端は接地される。

【００１７】一方、図５（Ｂ）において入力信号１００
ｄは演算増幅器６の非反転入力端子に入力され、半導体
感温素子７の一端は演算増幅器６の反転入力端子及び抵
抗８の一端に接続される。

【００１８】また、演算増幅器６の出力端子は出力信号
１０１ｄを出力すると共に抵抗８の他端に接続され、半
導体感温素子７の他端は接地される。

【００１９】図５に示すような温度補償回路では温度が
変化すると半導体感温素子７の抵抗値がそれに伴って変
化するので、６〜８で構成される非反転増幅器の利得が
変化して温度補償が可能になる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の基準レ
ベルと比較して利得等を補正する方法ではシグナルコン
ディショナ１の温度変動範囲分の基準レベルを用意する
必要が生じる。

【００２１】特にシグナルコンディショナ１の温度変化
に対する利得の変動が大きいと、この大きな変動分を吸
収するために測定可能な範囲が制限され、分解能が低下
したりダイナミックレンジが縮小してしまうと言った問
題点があった。

【００２２】また、サーミスタ等の半導体感温素子を用
いた温度補償回路ではサーミスタの周波数特性が悪いの
で直流付近の信号しか温度補償ができないと言った問題
点があった。

【００２３】さらに、図６はサーミスタの温度−抵抗特
性を示す特性曲線図であり、図６から分かるようにサー
ミスタの抵抗値は温度に対して指数関数的に変化する。
従って、リニアに変化するシグナルコンディショナ１の
温度特性を補償できる温度範囲が非常に狭くなってしま
うと言った問題点があった。従って本発明が解決しよう
とする課題は、高周波信号にも使用可能であり、補償可
能な温度範囲が広い温度補償回路を実現することにあ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、シグナルコンディショナ
に用いられる温度補償回路において、前記シグナルコン
ディショナの出力が入力されるバッファ回路と、このバ
ッファ回路の出力を分圧する分圧回路と、半導体感温素
子の抵抗値により電流値が制御されるバイアス電流を前
記分圧回路を構成するダイオードに印加する電流源とを
備えたことを特徴とするものである。

【００２５】このような課題を達成するために、本発明
の第２では、本発明の第１において、前記ダイオードと
して高周波用ダイオードを用いることを特徴とするもの
である。

【００２６】このような課題を達成するために、本発明
の第３では、本発明の第１において、前記半導体感温素
子としてサーミスタを用いることを特徴とするものであ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係る温度補償回路の一実施例
を示す回路図である。

【００２８】図１において９はバッファ回路、１０は抵
抗、１１は容量、１２はダイオード、１３はサーミスタ
等の半導体感温素子の抵抗値により出力電流値が制御さ
れる電流源、１００ｅは入力信号、１０１ｅは出力信号
である。また、１０〜１２は分圧回路５０を構成する。

【００２９】入力信号１００ｅはバッファ回路９に入力
され、バッファ回路９の出力は抵抗１０の一端に接続さ
れ、抵抗１０の他端は容量１１の一端に接続される。

【００３０】また、容量１１の他端は出力信号１０１ｅ
を出力すると共にダイオード１２のカソード及び電流源
１３の一端に接続される。さらに、ダイオード１２のア
ノードは正電圧源に、電流源１３の他端は負電圧源にそ
れぞれ接続される。

【００３１】ここで、図１に示す実施例の動作を図２を
用いて説明する。図２はダイオード１２、電流源１３及
び温度補償回路の各特性を示す特性曲線図である。

【００３２】入力信号１００ｅはバッファ回路９により
バッファされ抵抗１０に印加される。この時、電流源１
３はバッファ回路９の出力側から見れば開放と見做せる
ため、出力信号１０１ｅは分圧回路５０で入力信号１０
０ｅを分圧した信号となる。

【００３３】また、ここで、容量１１は電流源１３から
ダイオード１２に印加されるバイアス電流の流入を防止
するためのものである。

【００３４】従って、抵抗１０の抵抗値を”Ｒ”、ダイ
オード１２の抵抗値を”Ｒｄｉ”とした場合、減衰量”
ＡＴＴ”は、ＡＴＴ＝２０×ｌｏｇ(Ｒｄｉ／(Ｒｄｉ＋Ｒ)) [ｄＢ] （１）となる。

【００３５】即ち、温度変化により電流源１３からのバ
イアス電流が変化し、これに伴いダイオードの抵抗値が
変化することにより前記減衰量が制御されるため温度補
償が行われることになる。

【００３６】但し、ダイオード１２は印加されるバイア
ス電流によりその抵抗値が図２（Ａ）に示すように指数
関数的に変化するのでこのままでは従来例と同様に補償
できる温度範囲が非常に狭くなってしまう。

【００３７】一方、電流源１３は内部にサーミスタ等の
半導体感温素子（図示せず。）を有し、この半導体感温
素子の抵抗変化に基づき出力電流値が変化するものであ
る。従って、半導体感温素子の特性によって図２（Ｂ）
に示すように温度に対して出力電流値は指数関数的に変
化する。

【００３８】即ち、ダイオード１２には電流源１３の出
力電流がバイアス電流として印加されるので温度補償回
路全体の温度特性としては図２（Ｃ）に示すよう温度に
対して伝達量がリニアに変化するようになる。

【００３９】例えば、温度が”ΔＴ”だけ上昇すると、
図２（Ｂ）に示すように電流源１３の出力電流値は低下
し、ダイオード１２の抵抗値は図２（Ａ）に示すように
上昇し、減衰量が減少し、言い換えれば伝達量が増加す
る。

【００４０】この時、ダイオード１２と電流源１３との
指数関数的な特性は互いに相殺することになり、全体と
してはリニアな特性となり、補償できる温度範囲を広く
することが可能になる。

【００４１】この結果、互いに逆の特性を有するダイオ
ードとサーミスタ等の半導体感温素子の抵抗値で出力電
流値が制御される電流源とを直列接続することにより、
補償可能な温度範囲が広くなる。

【００４２】また、電流源１３で用いられているサーミ
スタ等の半導体感温素子はバッファ回路９の出力側か
ら、言い換えれば、入力信号１００ｅから見れば開放状
態であるので前記半導体感温素子の周波数特性の影響は
受けず、ダイオード１３として高周波用のダイオードを
用いることにより高周波信号にも使用することが可能に
なる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。互いに逆の特性
を有するダイオードとサーミスタ等の半導体感温素子の
抵抗値で出力電流値が制御される電流源とを直列接続す
ることにより、補償可能な温度範囲が広い温度補償回路
が実現できる。また、高周波用のダイオードを用いるこ
とにより高周波信号にも使用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度補償回路の一実施例を示す回
路図である。

【図２】ダイオード、電流源及び温度補償回路の各特性
を示す特性曲線図である。

【図３】従来のシグナルコンディショナが用いられるレ
ベル測定器の一例を示す構成ブロック図である。

【図４】温度補償回路の一例を示す回路図である。

【図５】温度補償回路の一例を示す回路図である。

【図６】サーミスタの温度−抵抗特性を示す特性曲線図
である。

【符号の説明】

１シグナルコンディショナ２検波器３デジタイザ４，７半導体感温素子５，８，１０抵抗６演算増幅器９バッファ回路１１容量１２ダイオード１３電流源５０分圧回路１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１
００ｅ入力信号１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１
０１ｅ出力信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シグナルコンディショナに用いられる温度
補償回路において、前記シグナルコンディショナの出力が入力されるバッフ
ァ回路と、このバッファ回路の出力を分圧する分圧回路と、半導体感温素子の抵抗値により電流値が制御されるバイ
アス電流を前記分圧回路を構成するダイオードに印加す
る電流源とを備えたことを特徴とする温度補償回路。
【請求項２】前記ダイオードとして高周波用ダイオード
を用いることを特徴とする特許請求の範囲請求項１記載
の温度補償回路。
【請求項３】前記半導体感温素子としてサーミスタを用
いることを特徴とする特許請求の範囲請求項１記載の温
度補償回路。