JPS6115632Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、フオトカプラを用いたアイソレータ
の改良に関する。

従来フオトカプラを用いたアイソレータは第１
図に示すように、２個のフオトカプラを差動的に
構成し、フオトカプラ自体の非直線性とか温度特
性等を打消すようにしている。すなわち第１図に
おいては、Vi／R₁なる電流Ic₁が第１のフオトカ
プラPC₁のフオトトランジスタTr₁に流れるよう
に、演算増幅器のOP₁が第１，第２のフオトカプ
ラPC₁，PC₂のフオトダイオードD₁，D₂に電流Ｉ
_Fを流す。２個のフオトカプラPC₁，PC₂の特性の
マツチングが良ければ、PC₂のフオトトランジス
タTr₂にはPC₁のフオトトランジスタTr₁に流れる
電流Ic₁と同じ電流Ic₂が流れる。この電流を演算
増幅器OP₂と抵抗R₂により電圧Voに変換すれ
ば、R₁＝R₂のときVo＝Ｖ_iとなる。しかし２個の
フオトカプラの特性をマツチングさせることは非
常に困難で、汎用のフオトカプラでは電流伝達率
に数十％の違いがある。このため第１図の回路に
おいては汎用のフオトカプラを使つて直線性が良
好で実用的なアイソレータを得ることは難しい。

本考案は、２個のフオトカプラの特性に差があ
つても直線性が良好で実用的なアイソレータを実
現することを目的としたものである。

第２図は本考案アイソレータの一実施例を示す
接続図である。第２図において、第１図の従来例
と異るところは、フオトカプラPC₁のフオトダイ
オードD₁に並列に適当な値の抵抗R₃を接続した
点である。フオトカプラPC₁，PC₂の低電流領域
（Ｉ_F＜2mA）での順電流Ｉ_F−コレクタ電流Ic特
性は第３図に示す如くなつており、いまPC₂の方
がPC₁より曲りが大きい。ところでフオトダイオ
ードは通常のダイオードと同じように順方向電圧
降下を示し、低電流域では流す電流に対して指数
関数的に変化する。このためフオトダイオード
D₁に抵抗R₃を並列に接続すれば、抵抗R₃には非
線形の電流が流れる。すなわち、フオトダイオー
ドD₁に流れる電流をi₁とすれば、抵抗R₃にはD₁の
順方向電圧ｅ^ki1（ｋ：物理定数）に比例した電流
i₂（＝ｅ^ki1／R₃）が流れる。この順方向電圧に基
づく非線形の電流i₂がi₁とともにフオトダイオー
ドD₂に流れる。よつて、（i₁＋i₂）によるPC₂のコ
レクタ電流Ｉ_c2がi₁のみによるPC₁のコレクタ電
流Ｉ_c1と等しくなるように、非線形の電流i₂を調
整すればPC₁とPC₂の特性の差の補償が可能とな
る。このことをさらに第４図を用いて説明する。
抵抗R₃を流れる電流i₂とフオトダイオードD₁を流
れる電流i₁の和（i₁＋i₂）をフオトカプラPC₁の順
電流Ｉ_Fとみなすと、フオトカプラPC₁の特性は
第４図の実線に示すように抵抗R₃がない場合
（第４図の鎖線）に比して曲りの大きな曲線とな
る。そしてその曲りは抵抗R₃に流れる電流が大
きくなる程すなわち抵抗R₃が小さくなる程大き
くなるので、抵抗R₃の値を適当に選べばフオト
カプラPC₁の特性をPC₂の特性に見掛上揃えるこ
とができる。したがつて２個のフオトカプラ
PC₁，PC₂が汎用のもので特性のマツチングが良
くなくても非常に直線性の良い実用的なアイソレ
ータが得られる。実験によれば、PC₁，PC₂とし
て電流伝達率が90.8％と67.0％のものを用いた場
合、抵抗R₃がないと第５図の点線に示すように
誤差が−0.8％もあつたものが、抵抗R₃の値を適
当に選ぶことによつて、第５図の実線に示すよう
に誤差を±0.1％以内にすることができた。なお
フオトカプラが低電流領域で動作するように、抵
抗R₁はＶ_i／R₁が低電流領域になるような値、例
えばＶ_iがDC1〜5VのときR₁＝10kΩに選ばれて
いる。

なお上述の説明では、PC₁の方がPC₂より曲り
が小さい場合を例示したが、PC₁の方がPC₂より
曲りが大きい場合にはPC₂のフオトダイオードD₂
に適当な値の抵抗を並列に接続することによつ
て、PC₁，PC₂の特性の差を有効に補正できる。
またPC₁，PC₂のフオトダイオードD₁，D₂に各々
並列に抵抗を接続して、各抵抗の値を適当に選ぶ
ことによつて、PC₁，PC₂の特性の差を補正する
ようにしてもよい。さらに第６図に示すようにボ
リユウム抵抗RVを用い、その両端を直列接続さ
れたフオトダイオードD₁，D₂の両端に接続し、
刷子をD₁，D₂の結合点に接続すれば、刷子を移
動することによつて、PC₁，PC₂の特性の差を容
易に補正できる。

以上説明したように本考案においては、簡単な
構成で２個のフオトカプラの特性の差を補正する
ことができるので、汎用のフオトカプラを用いて
直線性が良好で実用的なアイソレータが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアイソレータの一例を示す接続
図、第２図は本考案アイソレータの一実施例を示
す接続図、第３図〜第５図はその動作説明図、第
６図は本考案アイソレータの他の実施例を示す接
続図である。 PC₁，PC₂……フオトカプラ、Tr₁，Tr₂……フ
オトトランジスタ、D₁，D₂……フオトダイオー
ド、OP₁，OP₂……演算増幅器、R₁〜R₄……抵
抗、RV……ボリユウム抵抗。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 直流入力電圧が抵抗を介して入力端子（＋）
   に加えられ、入力端子（−）が第１の電源のコ
   モン端子に接続されている第１の演算増幅器
   と、この第１の演算増幅器の入力端子（＋）と
   第１の電源との間に第１のフオトカプラのフオ
   トトランジスタを接続するとともに、第１の演
   算増幅器の出力端に抵抗を介して第１，第２の
   フオトカプラのフオトダイオードを直列に接続
   し、第１のフオトカプラにより第１の演算増幅
   器の出力を入力側に帰還して、第１のフオトカ
   プラのフオトトランジスタに前記直流入力電圧
   の大きさに応じた直流電流が流れるように第１
   の演算増幅器により前記第１，第２のフオトカ
   プラのフオトダイオードを流れる電流を制御す
   る手段と、第２のフオトカプラのフオトトラン
   ジスタを第２の電源と第２の演算増幅器の入力
   端子（−）間に接続するとともに、第２の演算
   増幅器の入力端子（＋）を第２の電源のコモン
   端子に接続し、かつ第２の演算増幅器の出力を
   抵抗により入力側に帰還して、第２の演算増幅
   器の出力端に前記直流入力電圧に対応しかつ絶
   縁された直流出力電圧を得る出力回路とを有す
   るアイソレータであつて、前記直列接続した２
   個のフオトダイオードの少なくともいずれか一
   方に抵抗を並列に接続し、第１，第２のフオト
   カプラの特性の差による影響を補正するように
   したことを特徴とするアイソレータ。 (2) 第１の演算増幅器の出力端に抵抗を介して直
   列接続された第１，第２のフオトカプラのフオ
   トダイオードの両端にボリユウム抵抗の両端を
   それぞれ接続し、かつ前記２個のフオトダイオ
   ードの結合点に前記ボリユウム抵抗の刷子を接
   続したことを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載のアイソレータ。