JPS6030204A - 絶縁増幅器 - Google Patents
絶縁増幅器Info
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- JPS6030204A JPS6030204A JP58138846A JP13884683A JPS6030204A JP S6030204 A JPS6030204 A JP S6030204A JP 58138846 A JP58138846 A JP 58138846A JP 13884683 A JP13884683 A JP 13884683A JP S6030204 A JPS6030204 A JP S6030204A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、原子力、火力および水力発電所などのプロセ
ス計装システムに使用される計器間絶縁に用いて好適な
絶縁増幅器に関する。
ス計装システムに使用される計器間絶縁に用いて好適な
絶縁増幅器に関する。
従来、フォトカプラの入出力特性を利用した絶縁増幅器
としては、第１図に示すようなサーが形絶縁増幅器がよ
く知られ実用化されている。
としては、第１図に示すようなサーが形絶縁増幅器がよ
く知られ実用化されている。
この増幅器は、信号Ｓ ｉ ｎが非反転入力端側に人力
される演算増幅器へ１の出力端に第１のホトカプラＰＣ
Ｉの発光素子Ｉが接続され、この素子１の出力端側から
出力される信号が演算増幅器へ１の反転入力端側にフィ
ードバック信号ＩＦＩとして与えられている。この第１
のホトカプラＰＣＩのほかに第２のホトカプラＰＣ２が
設けられ、これら両カメラＰＣＩ 、ＰＣ２の受光素子
２，３のエミッタ側が共通接続されて電源−ＶＣＣに接
続され、両コレクク間には抵抗ＲＺ、Ｒ２がシリアルに
介挿され、この両抵抗Ｒ１，ｎ２の共通部が接地されて
いる。そして、両受光素子２，３のコレクタ側が演算増
幅器Ａ２の反転および非反転入力端に接続され、この増
幅器Ａ２の出力端が第２のホトカプラＰＣ２を構成する
発光素子４ヘフイ一ドバツク伯号ＩＦ２として出力され
、また絶縁増幅器の出力信号Ｂｏｕｔとして送出される
。なお、２個のホトカノラＰＣＩ 、ＰＣ２は光−電気
変換特性がほぼ同じものを使用し、ホトカゾラＰＣＩ
、ＰＣ２のノンリニアリティおよび温度特性を補償して
いる。図中、Ｒ３，Ｒ４は抵抗である。
される演算増幅器へ１の出力端に第１のホトカプラＰＣ
Ｉの発光素子Ｉが接続され、この素子１の出力端側から
出力される信号が演算増幅器へ１の反転入力端側にフィ
ードバック信号ＩＦＩとして与えられている。この第１
のホトカプラＰＣＩのほかに第２のホトカプラＰＣ２が
設けられ、これら両カメラＰＣＩ 、ＰＣ２の受光素子
２，３のエミッタ側が共通接続されて電源−ＶＣＣに接
続され、両コレクク間には抵抗ＲＺ、Ｒ２がシリアルに
介挿され、この両抵抗Ｒ１，ｎ２の共通部が接地されて
いる。そして、両受光素子２，３のコレクタ側が演算増
幅器Ａ２の反転および非反転入力端に接続され、この増
幅器Ａ２の出力端が第２のホトカプラＰＣ２を構成する
発光素子４ヘフイ一ドバツク伯号ＩＦ２として出力され
、また絶縁増幅器の出力信号Ｂｏｕｔとして送出される
。なお、２個のホトカノラＰＣＩ 、ＰＣ２は光−電気
変換特性がほぼ同じものを使用し、ホトカゾラＰＣＩ
、ＰＣ２のノンリニアリティおよび温度特性を補償して
いる。図中、Ｒ３，Ｒ４は抵抗である。
次に、第１図に示す絶縁増幅器の動作について述べる。
信＋’１ｊｓｉｎが演算増幅器ＡＩの非反転入力端に入
力されると、同増幅器ＡＩの出力端の発光素子１が発光
し、これによって受光素子２がオン動作して電流１ｃ、
が接地、抵抗Ｒ１、受光素子２を通って電源−ＶＣＣ側
に流れるとともに、演算増幅器Ａ２の反転入力端側へ導
入せられる。ここで演算増幅器Ａ２で反転された正の信
号ＩＦ２は発光素子４に流入されて発光し、これによっ
て受光素子３がオン動作して電流１ｃ。
力されると、同増幅器ＡＩの出力端の発光素子１が発光
し、これによって受光素子２がオン動作して電流１ｃ、
が接地、抵抗Ｒ１、受光素子２を通って電源−ＶＣＣ側
に流れるとともに、演算増幅器Ａ２の反転入力端側へ導
入せられる。ここで演算増幅器Ａ２で反転された正の信
号ＩＦ２は発光素子４に流入されて発光し、これによっ
て受光素子３がオン動作して電流１ｃ。
が流れ、これが演算増幅器Ａ２の非反転入力端に導入さ
れる。このようにして電流ＩＣＩ ＋ ＩＣ２が等しく
なるまで演算増幅器Ａ２の両入力端に導入され、等しく
なったところで平衡状態を維持する。従って、演算増幅
器Ａ２から出力される信号ＩＦ２は入力信号Ｓｉｎに比
例した電流信号１Ｆ、と等しくなり、ひいては入力信号
Ｓｉｎに比例した出力信号５ｏｕｔを得ることができる
。
れる。このようにして電流ＩＣＩ ＋ ＩＣ２が等しく
なるまで演算増幅器Ａ２の両入力端に導入され、等しく
なったところで平衡状態を維持する。従って、演算増幅
器Ａ２から出力される信号ＩＦ２は入力信号Ｓｉｎに比
例した電流信号１Ｆ、と等しくなり、ひいては入力信号
Ｓｉｎに比例した出力信号５ｏｕｔを得ることができる
。
しかし、以上のような絶縁増幅器では、平衡条件を作る
だめの演算増幅器Ａ２が必要となり、回路構成島複雑化
は否めず、捷た抵抗Ｒ１，Ｒ２に高精度のものを使用す
る必要があるためにコスト高となる欠点がある。
だめの演算増幅器Ａ２が必要となり、回路構成島複雑化
は否めず、捷た抵抗Ｒ１，Ｒ２に高精度のものを使用す
る必要があるためにコスト高となる欠点がある。
本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、サー？
形増幅器を使用しないで簡単な構成で入力信号に比例し
た出力信号を絶縁して取り出すことができ、しかも高精
度の抵抗をそれほど必要とせずに実現し得てローコスト
化を計りうる絶縁増幅器を提供することにある。
形増幅器を使用しないで簡単な構成で入力信号に比例し
た出力信号を絶縁して取り出すことができ、しかも高精
度の抵抗をそれほど必要とせずに実現し得てローコスト
化を計りうる絶縁増幅器を提供することにある。
本発明は、演算増幅器の出力端に少なくとも２１ｒ５の
ホトカゾラの発光素子をシリアルに接続し、一方の発光
素子に対応する受光素子で受光して得た信号を前記演算
増幅器へフィートノ々ツク信号として与え、他方の発光
素子に対応する受光素子で受光して得た信号を絶縁出力
とする絶縁増幅器である。
ホトカゾラの発光素子をシリアルに接続し、一方の発光
素子に対応する受光素子で受光して得た信号を前記演算
増幅器へフィートノ々ツク信号として与え、他方の発光
素子に対応する受光素子で受光して得た信号を絶縁出力
とする絶縁増幅器である。
第２図は本発明の一実施例を示す図である。
四回においてＡｌｌは演算増幅器であって、この非反転
入力端側に信号Ｓｉｎが入力され、出力端側には第１お
よび第２のホトカノラＰＣ，１１゜ＰＣｌ３の発光素子
１１．１２がシリアルに接続されている。そして、発光
素子１２の他端側は抵抗Ｒ１１を介して′電源−ＶＣＣ
に接続されている。これら第１および第２のホトカゾラ
ＰＣＩＩ。
入力端側に信号Ｓｉｎが入力され、出力端側には第１お
よび第２のホトカノラＰＣ，１１゜ＰＣｌ３の発光素子
１１．１２がシリアルに接続されている。そして、発光
素子１２の他端側は抵抗Ｒ１１を介して′電源−ＶＣＣ
に接続されている。これら第１および第２のホトカゾラ
ＰＣＩＩ。
ＰＣｌ３は光−電気変換特性のほぼ等しいものが使用さ
れる。前記第２のホトカプラＰＣ１２０発光素子１３の
コレクタ側には基準電圧Ｖｒｅｆ＋が供給され、同素子
１３のエミッタ側は抵抗１ｔ１２を介して接地されると
ともに、演算増幅器Ａｌｌの反転入力端へフィートノぐ
ツク信号として与えられるようになっている。また、第
１の７］ストカプラＰＣＩＩの受光素子１４は同じくそ
のコレクタ側に基準電圧ｖｒｎｆｖ が供給烙れ、エミ
ッタ側は抵抗Ｒ１３を介して接地されている。そして、
この受光素子１４のエミッタ側より出力信号５ｏｕｔを
取り出すようにしている。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ＋
ｒ Ｖｒｅｆｔおよび抵抗Ｒ１２，Ｒ１３をそれぞれ等
しい値のものを使用すれば、各受光素子１３．１４のエ
ミッタ側に現われる電圧は等しく、ひいては入力信号Ｓ
ｉｎに比例する出力信号Ｓ″ｏｕｔを取り出すことがで
きる。
れる。前記第２のホトカプラＰＣ１２０発光素子１３の
コレクタ側には基準電圧Ｖｒｅｆ＋が供給され、同素子
１３のエミッタ側は抵抗１ｔ１２を介して接地されると
ともに、演算増幅器Ａｌｌの反転入力端へフィートノぐ
ツク信号として与えられるようになっている。また、第
１の７］ストカプラＰＣＩＩの受光素子１４は同じくそ
のコレクタ側に基準電圧ｖｒｎｆｖ が供給烙れ、エミ
ッタ側は抵抗Ｒ１３を介して接地されている。そして、
この受光素子１４のエミッタ側より出力信号５ｏｕｔを
取り出すようにしている。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ＋
ｒ Ｖｒｅｆｔおよび抵抗Ｒ１２，Ｒ１３をそれぞれ等
しい値のものを使用すれば、各受光素子１３．１４のエ
ミッタ側に現われる電圧は等しく、ひいては入力信号Ｓ
ｉｎに比例する出力信号Ｓ″ｏｕｔを取り出すことがで
きる。
次に、以上のように構成された絶縁増幅器の作用につい
て説明する。信号Ｓｉｎが演算増幅器Ａｌｌの非反転入
力端に供給されると、同増幅器へ１ノより各発光素子１
１．１２を通って電流ＩＦが流れ、これによって各発光
素子１ノ。
て説明する。信号Ｓｉｎが演算増幅器Ａｌｌの非反転入
力端に供給されると、同増幅器へ１ノより各発光素子１
１．１２を通って電流ＩＦが流れ、これによって各発光
素子１ノ。
１２は発光する。これらの発光素子１１．１２が発光す
ると、これを受光して各受光素子１３゜１４がオン動作
する。このとき、一方の受光素子１３側には基準電圧ｖ
ｒｅｆＩ が与えられているので、受光素子１３および
抵抗１２を通って電流Ｉｃ１が流れ、この受光素子１３
のエミッタ側にはＩｃ、・Ｒ，１２によって得られる電
圧Ｖ、が発生される。この電圧Ｖ、は演算増幅器ｋｌｌ
の反転入力端へフィードバックされるので、電圧Ｖ。
ると、これを受光して各受光素子１３゜１４がオン動作
する。このとき、一方の受光素子１３側には基準電圧ｖ
ｒｅｆＩ が与えられているので、受光素子１３および
抵抗１２を通って電流Ｉｃ１が流れ、この受光素子１３
のエミッタ側にはＩｃ、・Ｒ，１２によって得られる電
圧Ｖ、が発生される。この電圧Ｖ、は演算増幅器ｋｌｌ
の反転入力端へフィードバックされるので、電圧Ｖ。
は入力信号Ｓｉｎの電圧と等しくなる。その結果、受光
素子１３へ流れ込む電流１ｃ、は定電流となり、入力信
号Ｓｉｎの電圧に完全に比例し、ホトカプラＰＣＩＩ
、 ＰＣＩ２のノンリニアリティは完全に補償される。
素子１３へ流れ込む電流１ｃ、は定電流となり、入力信
号Ｓｉｎの電圧に完全に比例し、ホトカプラＰＣＩＩ
、 ＰＣＩ２のノンリニアリティは完全に補償される。
他方のホトカプラＰＣＩＩにあっても、演算増幅器Δ１
ノから発光素子１２と同じ電流ＩＦが発光素子１ノへ与
えられているので、この電流ＩＦによって発光素子１ノ
は発光する。これによって発光素子１１に対応する受光
素子１４が受光してオン動作を行なう。このとき、受光
素子１４のコレクタ側に基準電圧ｖｒｅｆ１ と等しい
基準電圧Ｖｒ８ｆ２が与えられておりかつ抵抗Ｒ１２と
同じ抵抗ＲＪＪが用いられているだめ、受光素子１４お
よび抵抗Ｒ１３を通って流れる電流Ｉｃ、はフィードバ
ックのだめの電流１ｃ、と全く同じ値となる。従って、
受光素子１４のエミッタ側から出力される信号５ｏｕｔ
の電圧は、フィードバック電圧ｖＦと等しく、しかもこ
の電圧Ｖ、が入力信号Ｓｉｎの電圧と等しいので、入力
（ｉ号Ｓｉｎに比例した絶縁出力を取シ出すことができ
る。
ノから発光素子１２と同じ電流ＩＦが発光素子１ノへ与
えられているので、この電流ＩＦによって発光素子１ノ
は発光する。これによって発光素子１１に対応する受光
素子１４が受光してオン動作を行なう。このとき、受光
素子１４のコレクタ側に基準電圧ｖｒｅｆ１ と等しい
基準電圧Ｖｒ８ｆ２が与えられておりかつ抵抗Ｒ１２と
同じ抵抗ＲＪＪが用いられているだめ、受光素子１４お
よび抵抗Ｒ１３を通って流れる電流Ｉｃ、はフィードバ
ックのだめの電流１ｃ、と全く同じ値となる。従って、
受光素子１４のエミッタ側から出力される信号５ｏｕｔ
の電圧は、フィードバック電圧ｖＦと等しく、しかもこ
の電圧Ｖ、が入力信号Ｓｉｎの電圧と等しいので、入力
（ｉ号Ｓｉｎに比例した絶縁出力を取シ出すことができ
る。
温度補償は特性の等しい２個のホトカプラＰＣＩＩ。
ＰＣＩ２を使用することで行なうことができる。
次に、第３図は本発明の他の実施例を示す図であって、
これは複数の出力信号５Ｊｏｕｔ 、５２ｏｕｔ。
これは複数の出力信号５Ｊｏｕｔ 、５２ｏｕｔ。
〜、 ５Ｎｏｕｔを取り出ずためにホトカプラＰＣ１２
に複数個のホトカプラＰＣＩ １１ 、 ＰＣＩ １２
、〜ＰＣＩＩＮをシリアルに接続したものである。従
って、このような構成にすれば、各ホトカプラＰＣ１２
。
に複数個のホトカプラＰＣＩ １１ 、 ＰＣＩ １２
、〜ＰＣＩＩＮをシリアルに接続したものである。従
って、このような構成にすれば、各ホトカプラＰＣ１２
。
ＰＣＩＩＩ〜ＰＣＩＩＮの光−電気変換特性が同じもの
を使用することにより、各ホトカプラＰＣＩＩＩ〜ＰＣ
ＩＩＮ から入力信号Ｓｉｎに比例する信号Ｓ １ ｏ
ｕｔ ＝ Ｓ Ｎｏｕｔを取シ出せ、これをノロセス計
装システムの計器ばかりでなく、種々のグランド制御に
使用することができる。
を使用することにより、各ホトカプラＰＣＩＩＩ〜ＰＣ
ＩＩＮ から入力信号Ｓｉｎに比例する信号Ｓ １ ｏ
ｕｔ ＝ Ｓ Ｎｏｕｔを取シ出せ、これをノロセス計
装システムの計器ばかりでなく、種々のグランド制御に
使用することができる。
次に、第４図は同じく本発明の他の実施例であって、こ
れはホトカプラＰＣＩＩ 、 ＰＣＩ２の極性を逆にし
て接続すれば、負の基準電圧−Ｖｒｅｆｘ’ｒｅｆ ｔ
を用いて負の入力信号−８ｉｎを取扱うことができる
。
れはホトカプラＰＣＩＩ 、 ＰＣＩ２の極性を逆にし
て接続すれば、負の基準電圧−Ｖｒｅｆｘ’ｒｅｆ ｔ
を用いて負の入力信号−８ｉｎを取扱うことができる
。
まだ、第５図はＡｌｌを反転増幅器として使用し、その
出力端の信号を反転入力端にフィードバックしたもので
ある。このようにすると、Ｉ、 ＝ Ｉｃ、となり、か
つｌｃＩとＩｃ、はドライブ用電流ＩＦが同じであるの
で等しい値となる。従って、Ｖｒｅｆと＋ｖｒｅｆが等
しく、Ｒ１４とＰＣＩ３が等しければ、入力信号Ｓｉｎ
の電圧と出力信号５ｏｕｔの電圧とが等しくなり、入力
に比例した出力を取り出すことができる。なお、ｖｒｅ
ｆＩとｖｒｅｆｔとは別電源としたが、同一電源として
もよいものである。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。
出力端の信号を反転入力端にフィードバックしたもので
ある。このようにすると、Ｉ、 ＝ Ｉｃ、となり、か
つｌｃＩとＩｃ、はドライブ用電流ＩＦが同じであるの
で等しい値となる。従って、Ｖｒｅｆと＋ｖｒｅｆが等
しく、Ｒ１４とＰＣＩ３が等しければ、入力信号Ｓｉｎ
の電圧と出力信号５ｏｕｔの電圧とが等しくなり、入力
に比例した出力を取り出すことができる。なお、ｖｒｅ
ｆＩとｖｒｅｆｔとは別電源としたが、同一電源として
もよいものである。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。
以上詳記したように本発明によれば、演算増幅器の出力
端側に少なくとも２個のホトカプラの発光素子をシリア
ルに接続し、その１つのホトカプラの受光素子のオン動
作によって得られる信号を前記演算増幅器をフィードバ
ックし、他のホトカプラの受光素子のオン動作によって
得られた信号を絶縁出力として取り出すので、サーボ形
増幅器のように２つの演算増幅器を使用せずに入力に比
例する絶縁出力を取り出せる。
端側に少なくとも２個のホトカプラの発光素子をシリア
ルに接続し、その１つのホトカプラの受光素子のオン動
作によって得られる信号を前記演算増幅器をフィードバ
ックし、他のホトカプラの受光素子のオン動作によって
得られた信号を絶縁出力として取り出すので、サーボ形
増幅器のように２つの演算増幅器を使用せずに入力に比
例する絶縁出力を取り出せる。
よって、従来に比較して少ない部品で簡単に構成でき、
ローコスト化が計れる。また、精度に左右される部品が
極めて少なく、温度補イ１）を確実に行なうことができ
、高信頼性のものが実現できる。゛また、２個以上のホ
トカプラをシリアルに接続することにより、複数の絶縁
出力を取り出せてハイブリット化に適する絶縁増幅器を
提供できる。
ローコスト化が計れる。また、精度に左右される部品が
極めて少なく、温度補イ１）を確実に行なうことができ
、高信頼性のものが実現できる。゛また、２個以上のホ
トカプラをシリアルに接続することにより、複数の絶縁
出力を取り出せてハイブリット化に適する絶縁増幅器を
提供できる。
第１図は従来のサーブ形絶縁増幅器の構成図、第２図は
本発明に係る絶縁増幅器の一実施例を示す構成図、第３
図ないし第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す構
成図である。 １１１・・・演算増幅器、ＰＣＩＩ 、ＰＣＩ２ 、Ｐ
ＣＩＩＩ〜ＰＣＩＩＮ ・・・ホトカプラ、１１，１２
，１１１〜ＩＩＮ・・・発光素子、１３，１４，１４１
〜１４Ｎ・・受光素子、Ｒノ１〜Ｒノ、？ 、 Ｆｔ１
３１〜Ｔｔ１３Ｎ・・抵抗。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 Ｍ１４因
本発明に係る絶縁増幅器の一実施例を示す構成図、第３
図ないし第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す構
成図である。 １１１・・・演算増幅器、ＰＣＩＩ 、ＰＣＩ２ 、Ｐ
ＣＩＩＩ〜ＰＣＩＩＮ ・・・ホトカプラ、１１，１２
，１１１〜ＩＩＮ・・・発光素子、１３，１４，１４１
〜１４Ｎ・・受光素子、Ｒノ１〜Ｒノ、？ 、 Ｆｔ１
３１〜Ｔｔ１３Ｎ・・抵抗。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 Ｍ１４因
Claims (1)
- 入力信号が供給される演算増幅器の出力端に少なくとも
信号変換特性のほぼ等しい複数のホトカプラの発光素子
をシリアルに接続するとともに、これらのホトカプラ・
のうち１つのホトカプラの受光素子のオン動作によって
得られた信号を前記演算増幅器へフィードバックし、他
のホトカプラの受光素子のオン動作によって得られる信
号を前記入力信号に比例する絶縁出力として取り出すこ
とを特徴とする絶縁増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138846A JPS6030204A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 絶縁増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138846A JPS6030204A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 絶縁増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030204A true JPS6030204A (ja) | 1985-02-15 |
Family
ID=15231544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138846A Pending JPS6030204A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 絶縁増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030204A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875765A1 (en) * | 1997-05-01 | 1998-11-04 | Fluke Corporation | Voltage isolation circuit for a measurement channel |
| US6276856B1 (en) | 1999-01-12 | 2001-08-21 | The Procter & Gamble Company | Self cleaning dip-in package for liquids |
| JP2012010303A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Ohira Electronics Co Ltd | 絶縁増幅器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5390848A (en) * | 1977-01-21 | 1978-08-10 | Hitachi Ltd | Insulation amplifier |
| JPS5524819B2 (ja) * | 1975-01-30 | 1980-07-01 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58138846A patent/JPS6030204A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524819B2 (ja) * | 1975-01-30 | 1980-07-01 | ||
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| US6276856B1 (en) | 1999-01-12 | 2001-08-21 | The Procter & Gamble Company | Self cleaning dip-in package for liquids |
| JP2012010303A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Ohira Electronics Co Ltd | 絶縁増幅器 |
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