JPS584254Y2 - チヤ−ジアンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧電素子等の信号源の電荷量の変化を電圧信
号に変換するチャージアンプに関し、特に単一の直流電
源で動作する演算増幅器を用いたチャージアンプに関す
る。

第１図は単一の直流電源で動作する演算増幅器を用いた
チャージアンプの基本的な回路構成を示したものである
。

図において、ＳＧは信号源で、１個の圧電素子や２個の
圧電素子を並列接続したもの等必要に応じて種々の構成
のものが用いられるか、図には等価静電容量Ｃｓと等価
電圧源ｅ３および等価絶縁抵抗Ｒｓで代表的に表わしで
ある。

ＣＰはリニアＩＣ等の演算増幅器で、その帰還回路にコ
ンデンサＣｆと抵抗Ｒｆとが並列接続されている。

ＯＰの電源端子には単一の直流電源＋■より電源電圧が
加えられ、かつＯＰの入力端子（ホ）には前記電源子■
の電源電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧が加えられ
ている。

このような構成において、ＯＰの入力端子間に与えられ
る信号源ＳＧからの電荷量Ｑ（＝Ｃｓ ｓ）はコンデ
ンサＣｆにチャージされ、ＯＰの出力端子より電圧ｅ。

として取り出される。

ここで、信号源ＳＧの絶縁抵抗Ｒｓは通常非常に大きな
値であり、Ｒｓ）■ｆの関係を満足している。

この場合ＯＰの入力端子（ハ）の電圧ｅａは入力端干出
の電位ｅ ｂ （−百７覧うｙ ）と同電位となり、Ｏ
Ｐは正常に動作する。

ところで、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ，）等
の圧電素子を高温下で使用すると、絶縁抵抗Ｒｓは急激
に低下する。

このためＲｓン−Ｒｆの関係が維持できなくなり、ＯＰ
の入力端子（ハ）の電位が低下し、ＯＰの出力ｅ。

が飽和する。このように演算増幅器を用いたチャージア
ンプを単一の直流電源で駆動しようとすると、信号源の
絶縁抵抗の低下により動作点が変動し、動作が不安定と
なる問題が生ずる。

この問題は特にＲｆの値を大きくしてチャージアンプの
低減特性を良好にしようとする場合より顕著になる。

しかも低減特性の良好なチャージアンプはカルマン渦流
置割や振動レベル言１等の圧電センサと組合せる場合に
必要である。

本考案は、信号源の絶縁抵抗の低下による動作点の変動
を防止し、単一の直流電源で安定に動作するチャージア
ンプを提供するもので、第２図の実施例に示すように、
信号源ＳＧからの電荷Ｑを結合コンデンサＣｏを介して
ＯＰの入力端子に加えるようにしたものである。

このように結合コンデンサＣｏを設けると、絶縁抵抗Ｒ
ｓに直流電流が流れないため、絶縁抵抗Ｒｓの低下によ
る動作点の変動がなくなり、動作が安定になる。

しかも結合コンデンサＣｏの容量を充分に太きくし、Ｃ
ｏ％ｓに選べば、チャージｓ アンプのゲインは実質的に―で決まり、Ｃｏの影響は無
視できる。

なお、信号源ＳＧに静的な電荷がたまるような場合には
、必要に応じて第３図に示すように、信号源ＳＧに並列
に放電用抵抗Ｒｏを接続すればよい。

また第４図に示すようにＯＰの出力ｅ。を抵抗Ｒ３，Ｒ
４で分圧して抵抗Ｒｆに加えるようにす抗Ｒ１の値を小
さくできる。

さらに第５図に示すように、ＯＰの出力ｅ。

を可変抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣｆに加えるように
すれば、可変抵抗Ｒ６によってチャージアンプのゲイン
の微調整ができる。

以上説明したように本考案によれば、単一の直流電源で
安定に動作する演算増幅器を用いたチャージアンプが得
られる。

特に本考案は低減特性の良好なチャージアンプを必要と
するカルマン渦流量罰や振動レベル引の圧電センサと組
合せる場合に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を説明するためのチャージアンプの基本
的な回路図、第２図は本考案の一実施例を示す回路図、
第３図〜第５図は本考案の他の実施例を示す回路図であ
る。 ＳＧ・・・信号源、Ｃｓ・・・信号源の等価容量、ｅ・
・・信号源の等価電圧源、Ｒｓ・・・信号源の等価絶縁
抵抗、ＯＰ・・・演算増幅器、Ｃｏ・・・結合コンデン
サ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 演算増幅器を用い、その帰還回路にコンデンサと抵抗と
   を接続してなるチャージアンプにおいて、前記演算増幅
   器の電源端子間に単一の直流電源を接続し、かつこの単
   一の直流電源からの電圧を分圧して前記演算増幅器の非
   反転入力端子に加えて前記演算増幅器を単一の直流電源
   で駆動するとともに、演算増幅器の反転入力端子と非反
   転入力端子間に信号源を結合コンデンサを介して接続し
   たことを特徴とするチャージアンプ。