JPS6017941Y2

JPS6017941Y2 - 負性インピ−ダンス中継器

Info

Publication number: JPS6017941Y2
Application number: JP1976166098U
Authority: JP
Inventors: 清春稲生
Original assignee: 株式会社横河電機製作所
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1985-05-31
Also published as: JPS5383014U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は負性インピーダンス中継器の改良に関するもの
である。

ハイブリット・トランスの直列肢と並列読にそれぞれ負
性インピーダンスを結合してなる負性並列読中継器は、
双方向性、整合性、電力供給の容易性等の利点により多
用されている。

この中継器は信号に重畳して伝送された直流電力を分離
抽出して動作用の電力を得るようになっているので、で
きるだけ低電圧、抵電流で動作することが望ましい。

負性インピーダンス回路として、演算増幅器に正帰還イ
ンピーダンスと負帰還インピーダンスを組合せたものを
用いる場合、中継器を低電流で動作させるためには、演
算増幅器の消費電流を小さくすればよい。

その場合、演算増幅器に組合わされるインピーダンスを
大きくし、演算増幅器の負荷を軽くすることが行なわれ
るが、インピーダンスが大きくなったのに応じてハイブ
リット・トランスの巻線比を高める必要があるので、演
算増幅器の動作電圧が高まる。

したがって従来中継器を低電圧かつ低電流で動作させる
ことは両立しなかった。

本考案の目的は低電圧、低電流で動作する負性インピー
ダンス中継器を提供することにある。

本考案の中継器は、ハイブリット・トランスに結合する
負性インピーダンス回路として、演算増幅器に正帰還イ
ンピーダンスと負帰還インピーダンスを組合せたものを
用い、これらインピーダンスの間に所定の大小関係を規
定したものである。

以下図面によって本考案を説明する。

第１図は負性インピーダンス中継器の基本的構成図であ
る。

第１図において、ＴＨはハイブリット・トランスで、Ｔ
Ｅｊはその直列肢のトランス（直列トランス）、Ｔ２は
その並列読のトランス（並列トランス）、−２ｓは直列
肢の負性インピーダンス回路（直列インピーダンス回路
）、−Ｚ、は並列読の負性インピーダンス回路（並列イ
ンピーダンス回路）、Ｃ１直流阻止コンデンサ、Ｃ２は
直流抽出コンデンサである。

直列トランスＴｓの巻線比は１十１：２ｎｓ、並列トラ
ンスＴｐの巻線比は１：ｎｐである。

直列トランスＴｓの２次側には直流阻止コンデンサＣ□
を通じて直列インピーダンス回路−２３が接続され、並
列トランスＴｐの２次側には並列インピーダンス回路−
Ｚｐが接続される。

直流抽出コンデンサＣ２は並列トランスＴ、の１次巻線
に直列に接続され、このコンデンサＣ２の両端電圧が直
列インピーダンス回路−２，および並列インピーダンス
回路−２Ｐに電源電圧として供給されらる。

（回路）。直列インピーダンス回路−２８は、演算増幅
器Ａ、ｇと、その反転入力端子と出力端子の間に接続さ
れた第１のインピーダンス素子Ｚｓ１と、非反転入力端
子と出力端子の間に接続された第２のインピーダンス素
子Ｚｓ２と、非反転入力端子とコモン・ラインの間に接
続された第３のインピーダンス素子Ｚ、３とからなる。

並列インピーダンス回路Ｚｐも演算増幅器Ａｐの反転入
力端子と非反転入力端子が入れ替わっているほかは同様
な構成になっている。

このような直列インピーダンス回路−２３および並列イ
ンピーダンス回路−ＺＰの入力インピーダンスはそれぞ
れ次のように与えられる。

Ｚ８＝しｈ（１）２゜ｚ、：ＺＰ１ＺＰ３（２）ＺＰ２一方ゲインがＫで伝送線路の特性インピーダンス乙に整
合した中継器を得るには、直列肢および並列読の負性イ
ンピーダンスの値はそれぞれ次式を満足しなければなら
ない。

ｚ、＝” （２ｒ１ｓ”４）Ｋ＋１に＋１１Ｚ、＝【百（企ｎ、２ｚｏ）（３）そこで、直列、並列インピーダンス回路において、それ
ぞれＺＳｔ〜Ｚ、３およびｚｐｔ〜ｚ２３の値を調節し
て、＜１）、（２）式の値をそれぞれ（３）、（４
）式の値に一致させる。

このような中継器を低電圧、低電流で動作させるために
は、負性インピーダンス回路−ＺｓｙＺＰの演算増幅器
Ａ、、Ａ、を低電圧、低電流で動作させればよい。

そこで負性インピーダンス回路を一般的に第２図のよう
に表わし、演算増幅器Ａの入出力に着目すれば次式が戒
り立つ。

ＶＯＵＴ＝（１＋ｚ、）Ｖ＋Ｎ（５） ■。

ＵＴ”（ＶＯＵＴＶＡＮ）（’ ＋Ｌ！−）Ｚ
、Ｚ。

＝（”−＋’）ＶＩ、ＺＩＺ３Ｚ３（６）ＩｒＮ＝（ＶＯＵＴＶＩＮ）Ｚ。

” ｚ、ｚ、ＶＩＮ（７）ｚ、、−’ Ｎ＝”’Ｉ’３（８）
’−４１Ｎｚ２演算増幅器Ａを低電圧、低電流で動作させるには出力電
圧ＶＯＵＴと出力電流ＩＯＵＴをともに小さくしなけ
ればならない。

第２図の回路について考察すると、この回路が負性イン
ピーダンスとして動作するためには、入力電流ＩＩＮは
演算増幅器Ａの出力電流ＩＯＵＴの一部であるべきで
あり、またその入力端子において入力電圧ｖ１Ｎに対抗
する電圧も演算増幅器Ａの出力電圧ＶＯＵＴから生皮さ
れるべきである。

したがって、出力電流■。Ｕ７の低減の極限はＩ。

ｔＪＴ” ＩｒＮであり、出力電圧■。ＵＴの低減の
極限はＶＯＵＴ＝ＶｔＮである。

そこで、（５）、（６）、（７１式にこの条件を適
用すると、まず、（６）式と（７）式を比較して、ｌ０
ＵＴを一■１Ｎにできるだけ近づけるには１〈〈４とす
ればよく、また（５）式を検討することにより■。

ＵＴをＶＩＮにできるだけ近づけるにはＺｌ！＜＜２３
とすればよいことがわかる。

すなわちｌ０ＵＴとＶＯＬＩＴをともに最小にするには
、Ｚ２〈〈Ｚ３とすればよいことになる。

一方負性インピーダンスＺＩＮは（８）式で与えられ、
これは例えば−５０Ωとか一７５Ωとか所定の値になる
べきであるから、Ｚ２＜＜Ｚｓとしたときは２□〈〈
４としなければならない。

したがって演算増幅器Ａを低電圧、低電流で動作させる
ためには、各インピーダンス素子の値を次式の関係を満
足するように定めればよい。

Ｚｌ＜＜２２＜＜Ｚ３
（９）このようにすることにより、ＶＯＵＴさＶＩＮ（１
０）ＩＯＵＴ＝Ｖ＋ＮＺｒＮ（１１）となって、出力電圧ＶＯＵＴと出力電流ＩＯＵＴがと
もに望みうる最小の値になる。

すなわち直列インピーダンス回路−Ｚｓおよび並列イン
ピーダンス回路−２２において、各インピーダンス素子
の値の関係をそれぞれ次のように定めれば、Ｚｓ１＜＜ＺＳ２＜＜Ｚｓ３
（１２）ＺＰＩ＜＜ＺＰ２＜＜ＺＰ３
（１３）中継器を低電圧、低電流で
動作させることができる。

このため中継器は消費電力が低減されるので信頼性が向
上する。

また中継器は少ない供給電力で動作するので、中継器の
設定距離を延ばすことができ、したがって信号の伝送距
離を延ばすことができる。

また伝送距離を延ばさないときは、電源供給装置の容量
を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は負性インピーダンス中継器の基本的構成図、第
２図は負性インピーダンス回路の基本的構成図である。Ｔ、・・・・・・ハイブリット・トランス、−Ｚｓ、−
Ｚ、・・・・・・負性インピーダンス回路、Ｃ□・・・
・・・直流阻止コンデンサ、Ｃ２・・・・・・直流抽出
コンデンサ、Ａ・・・・・・演算増幅器、Ｚ、、Ｚ、
、ｚ３・・・・・・インピーダンス素子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ハイブリット・トランスと、その直列肢および並列読の
２次側にそれぞれ接続された負性インピーダンス回路と
を有する負性インピーダンス中継器において、負性イン
ピーダンス回路として、差動形の演算増幅器と、この演
算増幅器の入力端子の一方と出力端子とを接続する第１
のインピーダンス素子と、このインピーダンス素子より
充分大きい値を持ち前記演算増幅器の入力端子の他方と
出力端子とを接続する第２のインピーダンス素子と、こ
のインピーダンス素子より充分大きい値を持ち前記演算
増幅器の入力端子の他方をコモン・ラインに接続する第
３のインピーダンス素子とを具備した負性インピーダン
ス回路を用いた負性インピーダンス中継器。