JPS6081685A - オ−ト・ゼロ積分器 - Google Patents

オ−ト・ゼロ積分器

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JPS6081685A
JPS6081685A JP58190343A JP19034383A JPS6081685A JP S6081685 A JPS6081685 A JP S6081685A JP 58190343 A JP58190343 A JP 58190343A JP 19034383 A JP19034383 A JP 19034383A JP S6081685 A JPS6081685 A JP S6081685A
Authority
JP
Japan
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amplifier
switch
auto
operational amplifier
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP58190343A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Shinoda
泰雄 信太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US06/657,144 priority patent/US4651032A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/18Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals
    • G06G7/184Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals using capacitive elements
    • G06G7/186Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals using capacitive elements using an operational amplifier comprising a capacitor or a resistor in the feedback loop
    • G06G7/1865Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals using capacitive elements using an operational amplifier comprising a capacitor or a resistor in the feedback loop with initial condition setting

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は積分器に関し、特に入力暗電流、オフセット電
圧及びバイアス電流により発生する誤差をそれらのドリ
フトも含めて補正する機能を有する積分器に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
例えば、コンピユーテッド・トモグラフィ装置(以下r
CT装置」と略称する)のデータ収集部(DAS )で
は、検出器からの信号電流を積分し、その積分電圧をA
/D (アナログ・ディジタル)変換することによりデ
ィジクルデータとしてコンピュータにデータを転送する
。このような精度を要する個所に例えば代表的な積分器
である出力端から反転入力端への容量帰還を有する差動
入力を持った演算増幅器(以下「OPアンプ」と略称す
る)による構成をそのまま用いた場合、検出器からの暗
電流、OPアンプのオフセット電圧、バイアス電流等に
より発生するエラーをその出力に生じさせてしまうため
、コンピュータに転送されるデイジタルデークの精度が
低下してしまう。このため、前記エラーを自動的に補正
する回路として特開昭54−57853号公報が開示さ
れているが、フィード・バック・ループ内にゲインを持
たせているため、補正できる誤差電圧に限度があるとい
う問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、検出器
(信号源)からの暗電流、OPアンプのオフセット電圧
及びバイアス電流によシ発生する誤差をそれらのドリフ
トをも含めて自動的に補正する機能を有するオート・ゼ
ロ積分器を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
前記目的を達成するための本発明の概要は、入力信号を
取り込む第1の演算増幅器と、前記第1の演算増幅器の
出力を抵抗を介して反転入力側に入力すると共に積分コ
ンデンサを備えた第2の演算増幅器と1、前記第1の演
算増幅器の出力側と接地側とに接続されると共にその第
1の演算増幅器の出力側が前記第2の演算増幅器の非反
転入力側に接続されたオート・ゼロ補正用コンデンサと
、前記第1及び第2の演算増幅器間の信号経路に挿入接
続された第1のスイッチと、該第1のスイッチと連動さ
れると共に前記第1の演算増幅器とオート・ゼロ補正用
コンデンザ間の信号経路に挿入接続された第2のスイッ
チとを有し、オート・ゼロモード時と積分モード時には
それぞれ第1のスイッチ及び第2のスイッチが相補的に
オン、オフ制御されることを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
同図において非反転入力端(ト)が接地された第1の演
算増幅器であるOPアング1及びoPアンプ1の出力端
と反転入力端(−)との間に接続された負帰還用抵抗2
によって電流−電圧液1列手段が414成される。又O
Pアンプ1の出力端は第1のスイッチであるアナログス
イッチ6を介して抵抗4及び一端が接地されたオート費
ゼロ補正用コンデンサ5の他端、さらに抵抗4を介して
第2の演算増幅器であるOPアンプ乙の非反転入力端に
接続される。
OPアンプ6の反転入力端は第2のスイッチであるアナ
ログスイッチ7.8及びこれとそれぞれ直列接続された
抵抗9,10を介してOPアンプ1の出力端に接続され
るとともに、積分コンデンサ11を介してOPアンプ乙
の出力端に接続される。
また、抵抗12は積分コンデンサ11に充電された電荷
を放電するとともにOPアンプ6の利得を決定するため
のものでアナログスイッチ13を介して積分コンデンサ
11に並列に接続される。尚OPアンプ乙の非反転入力
端はアナログスイッチ14を介して接地されている。ま
た前記アナログスイッチ3,7,8,13.14は例え
ば図示しない制御装置からの制御信号によシ予め定めら
れたシーケンスに従い動作(オン会オフ)させられるも
のであり、本実施例回路はこれらのアナログスイッチ5
,7,8,13.14の動作組合せによってオート・ゼ
ロモード及び積分モードの2種類の回路が構成される。
すなわち、アナログスイッチ3,7,13.14がオン
でアナログスイッチ8のみがオフであると、第2図に示
すオート・ゼロモードの回路となり、またアナログスイ
ッチ8のみがオンでアナログスイッチろ、7,13.1
4がオフであると、第6図に示す積分モードの回路とな
る。尚、第2図及び第6図に示す各モードの回路図は説
明上、アナログスイッチ及びアナログスイッチがオフし
たことにより電気的に切り離される部分は省略する。
以下、オート・ゼロモード及び積分モードの動作につい
てこれらの動作モードを決定するタイミングチャートを
示した第4図を参照しながら説明する。
先ず、図示しない制御装置からの制御信号T1゜T2に
よりアナログスイッチ3,7,8,13.14は制御さ
れ、例えばT1が[高ルベルとなるとアナログスイッチ
3,7,13.14がオンでT2が「低」レベルとなる
とアナログスイッチ8がオフとなシ第2図に示すオート
・ゼロモード(第4図のR)となる。同図において、例
えば図示しない検出器から暗電流がOPアンプ1の反転
入力端に入力すると、OPアンプ1の出力端には′電圧
に変換された暗電流成分とOPアンプ1自身のオフセッ
ト電圧及びバイアス電流を含めた誤差電圧Vdが発生す
る。尚、上記暗電流は検出器の休止期間すなわちCT装
置においてX線を受けない状態で検出器が発生する誤差
電流である。上記誤差電圧vdはオート・ゼロ補正用コ
ンデンサ5にチャージされるとともに抵抗9を介してO
Pアンプ乙の反転入力端に入力される。一方OPアンプ
乙の非反転入力端が接地されるためオート・ゼロ補正用
コンデンサ5にチャージされた誤差電圧VdはこのOP
アンプ6の非反転入力端には印加されない。
従ってOPアンプ6は抵抗9,12により反転アンプを
形成し、OPアンプ乙の出力端に生じる電圧V。2は、 と表わされる(但しm9.R□2はそれぞれ抵抗9゜1
2の抵抗値、またV。SはOPアンプ6の入力オフセッ
ト電圧である)。一方積分コンデンサ11は、直前の積
分モードでチャージされた電荷を抵抗12を介して放電
するとともに最終的には、 veo二V。2+vo8 の電荷が端子間にチャージされる。この状態で回路は第
ろ図に示す積分モードに切換えられる。
次に図示しない制御装置からの制御信号Tl+72によ
シアナログスイッチ3.7,8,13,14は制御され
、例えばT1が「低」レベルとなるとアナログスイッチ
3,7,1.3.14がオフでT2が「高」レベルとな
るとアナログスイッチ8がオフとなり第6図に示す積分
モード(第4図の■)となる。同し1においてOPアン
プ6の出力端には、図示しない検出器から出力される信
号成分のみを積分した結果が現われ、暗電流及びオフセ
ット電圧等による誤差成分は現われない。これは結果的
に前記誤差成分がOPアンプ6の差動入力端に入力する
ことによ)キャンセルされるためである。
以下これを理論的に証明する。
先ず図示しない検出器から出力される暗電流及び目的と
する信号電流成分はOPアンプ1により電流・電圧変換
され、OPアンプ1の出力端に現われる電圧V。3は、 ■o3=Vs+Vd・・・・・・・・・(3)となる。
ここでvsは信号成分であり、またVdは暗電流成分及
びOPアンプ1のオフセット電圧等による誤差電圧であ
る。また、オート・ゼロ補正用コンデンサ5に前記リセ
ット・オート勢ゼロモードにおいてチャージされた誤差
電圧Vdが抵抗4を介してOPアンプ乙の非反転入力端
に印加しつづける。一方、このOPアンプ6の反転入力
端に印加される電圧V2は V2 = Vd−Vo、−(41 となるからOPアンプ乙の出力端の電圧V。は、・・・
・・・・・・ (5) となる。(2)式においてR0=R1□とすれば(2)
式はVeo = −(Vos +Vd ) −−−−−
−−−−T61となり、これによって(5)式を整理す
るととなるため誤差電圧vdはOPアンプ6の出力端に
は現われない。故に、図示しない検出器からの暗電流及
びOPアンプ1のオフセット電圧等よりなる誤差電圧V
dを完全に除去できる。尚、R4゜C□1はそれぞれ抵
抗4の抵抗値及び積分コンデンサ11の容量である。
また、OPアンプ乙において入力オフセット電圧Vos
が小さいものを選択すれば(7)式はとなシ、目的とす
る信号成分Vsのみを正確に積分する理想的な積分器を
形成することができる。
積分モードにおいて積分を終了すると、図示しない制御
装置からの制御信号により回路は再びオート・ゼロモー
ドに切換えられ、前述動作を繰り返ず。
このようにオート・ゼロモード、精分モードの順に切換
動作させることにより、検出器から出力される暗電流、
OPアンプ1.乙のオフセット電圧等による誤差成分を
キャンセルし、目的とする信号成分のみを積分すること
ができる。また、特開昭54−57853号公報のよう
なフィード・バック・ループを形成していないため、補
正できる誤差電圧の範囲が広く正確な積分結果を得るこ
とができると共に構成部品が少ないより簡単な構成とな
る。さらに、オート・ゼロモードに切換えられるごとに
オート・ゼロ補正用コンデンサ5及び積分コンデンサ1
1には、前記誤差成分をキャンセルするための新たな電
荷がチャージされるために、例えばOPアンプ1のオフ
セット電圧がドリフトしても十分に補正し得ることにな
る。
本発明は前記実施例に限定されるものではなく本発明の
要旨の範囲内において種々の変形実施が可能であるのは
いうまでもない。
例えば前記実施例でアナログスイッチを用いたのは主と
してスイッチングノイズ等例よる誤差を防止するためで
あり、スイッチングノイズが問題とならない場合は機械
的なものであっても良(、要するに外部入力信号により
回路をオン・オフできるものであれば全て適用可能であ
る。また前記実施例ではOPアンプな用いたが、これに
限定されず例えばディスクリートな部分による構成であ
っても良い。さらに積分コンデンサ及びオート・ゼロ補
正用コンデンサは、一般のコンデンサが適用可能である
のはいうまでもない。
また、前記実施例において、(2)式及び最終的に(7
)式を簡単にするため、抵抗9,12の抵抗値R9、R
12をR9=R1□としたがさらに抵抗10の抵抗値R
IOをRIO二R9とすれば、抵抗9,10は並列接続
であるため、抵抗9及びアナログスイッチ7が不用とな
ると共に、オート・ゼロモードと積分モードにおいて抵
抗9を共通に使用するため第2のスイッチであるアナロ
グスイッチ8も不用となる構成とな9、より簡単な回路
が形成される。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明によれば、検出器等から出力される
暗電流、OPアンプのオフセット電圧及びバイアス電流
等によシ発生する誤差を、それらのドリフトをも含めて
自動的に補正し得る機能を有するオート・ゼロ積分器を
提供することができる。このオート・ゼロ積分器は、C
T装置に限らず他の装置の積分を必要とする個所に用い
ることによりiめて正確な積分結果を得ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例回路を示す回路図、第2図は
第1図の実施例回路のオート・ゼロモードを示す回路図
、第6図は第1図の実施例回路の積分モードを示す回路
図、第4図は第1図の実施例のモード切換タイミングを
示したタイミングチャートである。 1.6・・・OPアング、 2,4,9,10.12・
・・抵抗、ろ、7,8.13.14・・・アナログスイ
ッチ、5・・・オート・ゼロ・補正用コンデンサ、 1
1・・・ff分コンテ第1図 第2図 晃3図 兜4図 RIR

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力信号を取り込む第1の演算増幅器と、前記第1の演
    算増幅器の出力を抵抗を介して反転入力側に入力すると
    共に積分コンデンサを備えた第2の演算増幅器と、前記
    第1の演算増幅器の出力側と接地側とに接続されると共
    にその第1の演算増幅器の出力側が前記第2の演算増幅
    器の非反転入力側に接続されたオート・ゼロ補正用コン
    デンサと、前記第1及び第2の演算増幅器間の信号経路
    に挿入接続された第1のスイッチと、該第1のスイッチ
    と連動されると共に前記第1の演算増幅器とオート・ゼ
    ロ補正用コンデンサ間の信号経路に挿入接続された第2
    のスイッチとを有し、オート・ゼロモード時と積分モー
    ド時にはそれぞれ第1のスイッチ及び第2のスイッチが
    相補的にオン、オフ制御されることを特徴とするオート
    ・ゼロ積分器。
JP58190343A 1983-10-11 1983-10-11 オ−ト・ゼロ積分器 Pending JPS6081685A (ja)

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