JPS6165610A

JPS6165610A - 信号伝送回路

Info

Publication number: JPS6165610A
Application number: JP59187778A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sawada; 澤田　繁
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1986-04-04

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】産業上の利用分野本発明は信号伝送回路に係り、外部信号入力端子を幅え
た電気機器に設けられ、上記入力端子。と電気機器本体
との絶縁を行ない外部信号を電気機　゛器本体に伝送す
る信号伝送回路に関する。

従来の技術一般に、テレビジョン受像ｌｌ、ビデオテープレコーダ
等のビデオ機器及びオーディオ機器には、外部機器より
のビデオ信号、オーディ第１号が供給される入力端子が
設けられており、この外部信号入力端子は信号伝送回路
を介してビデオは器及びオーディオ機器本体に接続され
ている。

第５図は従来の信号伝送回路の一例の回路構成図を示す
。同図中、外部信号入力端子１ａ、１ｂには外部機器回
路２の信号源２ａよりの信号が入来し、端子１ａ、ｌｂ
間には信号源インピーダンスＲｏに対応した終端インピ
ーダンスＲＬが接続されている。端子１，１，１ｂに入
来した外部信号はトランス駆動回路３を経て絶縁トラン
ス４の一次コイルＬ＋に供給される。絶縁トランス４に
おいて電数コイルＬ１より一次コイルＬ２に誘導された
信号は増幅回路５で増幅され、端子６ａ。

６ｂより電気機器本体へ供給される。上記の絶縁トラン
ス４は入力側の外部機器回路２及びトランス駆動回路３
と、本体側の増幅回路５及び電気機器本体の回路との絶
縁という第１の機能と、入力側のアース電位が本体側の
アース電位と無関係に変動することによる増幅回路５の
出力信号の変動を防止する、つまりコモン・モード・リ
ジェクション（以下ｒｃＭＲＪという）の確保という第
２の機能とを有している。

絶縁トランスの第１の機能つまり絶縁については、−次
側と二次側の空間距離、絶縁材料、絶縁耐圧等が法的に
定められている。

しかし、上記の法的な制約を受けるために、絶縁トラン
ス３の信号伝送特性、特に低域での周波数特性が劣化し
、また、トランスの形状を小型化することができず、コ
ストが高い等の問題点があった。

更に、トランス４による信号伝送特性の劣化を少なくす
るため、トランス駆動回路３はトランス４を低インピー
ダンス駆動するものであり、例えばエミッタフォロア回
路等のインピーダンス変換増幅器で構成されるのが一般
的である。しかるに、このエミッタフォロア回路に供給
される電源は電気機器本体の電源と絶縁されたものでな
ければならない。従って、このエミッタフォロア回路専
用の電源回路が必要となり、部品点数及びコストの増大
と共に、電気１［本体、エミッタフォロア回路夫々の電
源回路相互間の絶縁管理をする必要があるという問題点
があった。

そこで本出願人は、昭和５９年９月６日付提出の特許願
２発明の名称「信号絶縁回路」によって第６図に示す回
路を提案した。第６図において絶縁容ωであるコンデン
サＣ＋　、Ｃ２は法的な絶縁規格を満足する略同−容量
のものであり、これらによって入力側の外部機器回路２
と、本体側の差動増幅器７及び後続回路との絶縁が行な
われる。

また高入力インピーダンスの差動増幅器７に−よりＣＭ
Ｒの確保が行なわれる。

発明が解決しようとする問題点ここで、単一の電気機器に使用される絶縁容量の総和は
、略１００００ＤＦを越えることがないよう法的に規制
されている。従って、第６図示の信号伝送回路が電気機
器に一系統だけ設けられる場合には、コンデンサＣ＋　
、０２夫々の容量は５０００ｐ　ｌ”以下である。

一般のビデオ機器等においては、映像信号の入力系統の
他に、ステレオ（２系統）の音声信号の入力系統を有し
ており、この場合絶縁容量としてのコンデンサの数は６
個となり、各コンデンサの容量は１７００ＥＩＦ以下で
なければならない。このように各コンデンサの容量が小
さくなると良好な信号伝送ができなくなるという問題点
がある。

また、容１１７００ｐＦのコンデンサは、映像信号の最
低周波数６０Ｈ２に対して１．５ＭΩ以上の高インピー
ダンスとなる一方、最高周波数４．０Ｍ　ＨＺに対し２
３Ωの低インピーダンスとなる。従って第６図示の信号
伝送回路が平坦な周波数特性を持つためには差動増幅器
７の入力インピーダンスが上記コンデンサのインピーダ
ンスが無視できる程度に大でなければならない。しかじ
差動増幅回路７の入力インピーダンスは有限な値で上記
の程度まで大でなく、この信号伝送回路は低域での利１
ｑが低下する傾向の周波数特性をもつという問題点があ
る。上記差動増幅回路７の入力段をＦＥＴで構成してそ
の入力インピーダンスを大とする方法もあるが、この場
合差動増幅回路７全体を集積回路化することが困難であ
る。

そこで、本発明は、夫々に容量索子を有する第１〜第４
の２端子回路網と差動増幅器とにより、上記問題点を解
決した信号伝送回路を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、一対の入力端子と高利得の差動増幅器の正極
性及び負極性′の入力端子夫々とを少なくとも容量索子
を有する第１及び第２の２端子回路網夫々で接続し、正
陽性及び負極性の入力端子夫々に少なくとも容量素子を
有する第３及び第４の２端子回路網夫々の一端を接続し
、この第３及び第４の２端子回路網夫々の他端を差動増
幅器の負極性及び正極性の出力端子に接続するか又は上
記夫々の他１８のいずれか一方を交流的にアースしたも
のである。

作用本発明においては、容量素子を有する第３及び第４の２
端子回路網が高利得の差動増幅器の帰還回路を構成し、
第１〜第４の２端子回路網と差動増幅器とより構成され
る信号伝送回路は、その周波数特性を所望の特性とする
ことができ、かつＣＭＲの優れたものとすることができ
る。

実施例第１図は本発明回路の第１実施例の回路図を示す。同図
中、第５図と同一部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。第１図において、外部機器回路２の信号源２
ａよりの信号が供給される外部信号入力端子１ａ、ｉｂ
間には終端インピーダンスＲＬが接続されている。この
終端インピーダンスＲＬは信号源インピーダンスＲｏと
等しい抵抗値とされ、信号源２が例えば映像信号を出力
するとき上記のインピーダンスＲＯ，ＲＬは夫々７５Ω
である。

また、外部信号入力端子１ａ、１ｂ夫々は第１゜第２の
２端子回路網であるコンデンサ（絶縁容量）Ｃ＋　、Ｃ
２夫々を介して差動増幅回器１０の正極性、負極性の入
力端子１０ａ、１０ｂ夫々゛に接続されている。

コンデンサ（絶縁容４１）Ｃ＋、Ｃ２は入力側の外部機
器回路２と、本体側の差動増幅回路１０及び電気機器本
体の回路との絶縁を行なっている。

容沿性の絶縁についての法的な規定はトランスの場合よ
り単純であり、この法的な規定による入力側と出力側と
の空間距離、絶縁材料、絶縁耐圧等を満足するコンデン
サは従来のインピーダンス４に比して安価である。

差動増幅器１０はその入力インピーダンスが例えば数Ｍ
Ωと比較的高入力インピーダンスのものであり、正極性
、負極性の入力端子１０ａ、１０ｂ。

及び正極性、負極性の出力端子１０ｃ、１０ｄを有して
いる。上記の正極性入力端子１０ａと負極性出力端子１
０ｄとの間には第３の２端子回路網としてのコンデンサ
Ｃ３が接続され、負極性入力端子１０ｂと正極性出力端
子１０Ｃとの間には第４の２端子回路網であるコンデン
サＣ４が接続されている。正極性出力端子１０Ｃは出力
端子１１ａに接続され、差動増幅器］Ｏの接地端子１０
８と共通に接地された出力端子１１ｂと上記出力端子１
１ａとの間の電圧として取り出された信号が後続回路で
ある電気機器本体へ供給される。

この差動増幅器１０はコンデンサＣ＋〜Ｃ４と共に帰還
型差動増幅回路を構成しているが、差動増幅器１０の入
力端子１０ａ、１０ｂ夫々のアース電位に対する入力イ
ンピーダンスＲｉは周一である。このため、コンデンサ
Ｃ’＋〜Ｃ４夫々のインピーダンスを２１〜ｚＪ　（Ｚ
ｌ−１／ｊωＣ１゜Ｚ２＝１／ｊωＧ’２　、　Ｚ３　
＝　１／　ｊωＣ３゜Ｚ、＋＝１／ｊωＣ４）とすると
、Ｚ＋　＝Ｚ２　、Ｚ３　＝Ｚ４　　　　　　　　・・・
（１）上式の関係を満足して、インピーダンス７１〜　
　′Ｚ４により構成されるブリッジ回路のインピーダン
スＺ１と７３の接続点（差動増幅器１０の正極性入力端
子１０ａ）の電位と、インピーダンスＺ２と７４の接続
点（負極性入力端子１０ｂ）の電位１０とを同一とする
ことにより、差動増幅器１０の入力端子１０ａ、１０ｂ
間にコモンモード電圧が生じることが防止され、差動増
幅器１０のＣＭＲが最良となる。

第１図示の回路より第２図に示す如ぎ等価回路が１０ら
れる。第２図において、信号源インピーダンスＲｏ、ｌ
！端インピーダンスＲＬ夫々は、インピーダンスＺ＋　
、２２及び差動増幅器１０の入力端子１０ａ、１０ｂ夫
々の入力インピーダンスＲ１に比して充分に小さいので
無視している。また、外部信号入力端子１ａ、ｌｂ間に
入力電圧Ｖｉを発生する信号ｇｉ２の中点を仮想接地し
たものとする。ここで、差動増幅器１０が高利得の場合
、アース電位に対する点Ａの電位（正極性入力端子の入
力電圧ＶＡ）と、アース電位に対する点Ｂの電位（負極
性入力端子の入力電圧Ｖａ　）とは相等しいので次式が
得られる。

ＶＡ　＝Ｖａ　　　　　　　　　　　　　−（２ａ）ま
た、帆足・ミルマンの定理より上記の電圧ＶＡ。

ＶＢは次式の如く表わされる。

（Ｖｉ　／２＞　・ＹＩ　−ＶＯ−Ｙ３Ｙｌ　＋Ｙ３　
＋＜１／Ｒｉ　）（−ｖｉ／２）・Ｙ２＋Ｖｏ　−Ｙ４ＶＢ−□　　　　　　　　　・・・（２Ｃ）Ｙ２　＋Ｙ
４　＋　（１／Ｒｉ　）但シ、ＹＩ　＝１／Ｚ＋　、Ｙ２−１／Ｚ２　。

Ｙ３　　＝　１／Ｚａ　　＊　　Ｙ４　　＝　１／ＺＪ
ここで、インピーダンス７１〜Ｚ４が（１）式の関係に
あると、ＹＩ　−Ｙ２　、Ｙ３　＝Ｙ４となって（２ｂ
）式、　　（２Ｃ）成人々の分母は同一となり、更に（
１）式の関係から次式が導かれる。

（ｖｉ／２）・ＹＩ−ｖｏ　−Ｙ３＝　（Ｖｉ　／２）　・Ｙ２　＋Ｖ６　−Ｙｓ　・”　
（２ｄ）この（２ｄ）式を電圧ＶＯについて解くと次式
が得られる。

更に（１）式に代入することにより次式が得られる。

ＶＯ＝　（２３／　（２２＋　）　）　・Ｖｉ　　−＝
　（３ｂ）従って第１図示の回路の伝達関数Ｔ＋　　（
ω）はＴ＋　　（ω）＝ＣＩ／（２・Ｃ３）　　　　・
・・（４）と表わされる。つまり伝達関数Ｔ＋　　（ω
）は入力インピーダンスＲｉ及び周波数に無関係となり
、その周波数特性は平坦となる。よって差動増幅器１０
は高入力インピーダンスの差動増幅器である必要はない
。また、（４）より例えば絶縁容量であるコンデンサＣ
Ｉ、Ｃ２を夫々１０００１）Ｆとし、帰遠容団であるコ
ンデンサＣ３、Ｃ４を夫々５００ρＦとすれば、信号周
波数と無関係に伝達利得が１（０出）のＣＭＲの優れた
差動増幅回路が得られることとなる。

第３図は本発明回路の第２実施例の回路図を示す。同図
中、第１図と同一部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。第３図においては、差動増幅器１０の負極性
出力端子１０ｄが使用されず、一端を正極性入力端子１
０ａに接続されたコンデンサＣ３の他端は接地されてい
る。この第３図示の回路においても、差動増幅器１０及
びコンデンサＣ１〜Ｃ４で構成される差動増幅回路は（
１）式の条件下においてＣＭＲが最良となる。また、こ
の場合、その伝達関数Ｔ２　（ω）は次式の如く表わさ
れる。

Ｔ２　　（ω）−Ｚ３／Ｚ＋　　　　　　　　・”■従
って、コンデンサ０１〜Ｃ４を総て例えば１００００　
Ｆとすれば平坦な周波数特性で伝送利得が１のＣＭＲの
優れた差動増幅回路が得られる。

ところでコンデンサＣ３の他端を接地してアース電位と
する他に、所定電位の他の部分に接続して交流的アース
を行なっても良いことは勿論である。更にコンデンサＣ
３の他端を出力端子１０ｄに接続した状態で、コンデン
サＣ４の他端を交流的アースに接続しても第３図示の回
路とまったく同じ効果が得られる。

第４図は本発明回路の第３実施例の回路図を示ず。同図
中、第１図と同一部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。第４図においては、コンデンサＣＩ　　（Ｃ
４）と差動増幅器１０の入力端子１０ａ（１０ｂ）との
間に抵抗Ｒ１（Ｒ２）が接続され、かつコンデンサＣ３
（ＣＪ　）と入力端子１０ａ（１０ｂ）との間に抵抗Ｒ
３（ＲＪ　）が接続されている。ここで、コンデンサＣ
Ｉと抵抗Ｒ１との直列接続による２端子回路網の複素イ
ンピーダンスを７１とし、同様にコンデンサＣ２〜Ｃ４
及び抵抗Ｒ２−Ｒ４夫々の直列接続による２端子回路網
の複素インピーダンスを夫々７２〜ｚ４とする。この場
合も（１）式より得られる次式Ｃ＋　＝Ｃ２、Ｃｓ　＝
Ｃ４、Ｒ＋　＝Ｒ２。

Ｒ３＝Ｒ４・・・ｒｅ＞を満足したときＣＭＲを最良とすることができる。

この第４図示の回路の伝達関数Ｔ３　　（ω）も、（３
ｂ）式よりＴ３（ω）−２３／　＜２　・Ｚ＋　）　　　　−Ｉｎ
と表わされる。従って平坦な周波数特性が必要な場合Ｚ
３／Ｚｌが実数となるようコンデンサＣ１〜Ｃ４及び抵
抗Ｒ１〜Ｒ４の各定数を設定する。

また、必要に応じてＺ３／Ｚｌの値が周波数の関数とな
るよう上記各定数を設定して例えば必要に応じて高域に
おける周波数特性を強調すること等が可能である。つま
り第４図示の回路は第１図示の回路に比して自由辺が大
である。

勿論、第４図示の回路において、コンデンサＣ３又はＣ
４の他端を差動増幅器１０の出力端子１０ｄ又は１０ｃ
に接続せず、交流的アースを行なうことも可能である。

この場合の伝送関数等は第３図示の回路と同様であり、
その説明を省略する。

なお、上記の各実施例において、差動増幅器１０は正極
性及び負極性の出力端子１０ｃ、１０ｄを備えたものと
して説明を行なったが、第３図の回路において差動増幅
器１０に負極性出力端子が不要であるのは勿論である。

また第１図及び第４図に示す回路においても、正極性出
力端子１０Ｇの出力を反転回路等で反転し、コンデンサ
Ｃ３に供給すれば良く、差動増幅器１０は負極性出力端
子１０ｄを有するものに限定されない。

なお、入力側と本体側との厳密な絶縁を必要とせず、コ
ンデンサＣ１，Ｃ２が絶縁容Ｑでなく一般的な容」素子
である回路においても、本発明回路を適用して好適であ
り、更に伝送される信号は映像信号に限らず音声信号等
の他のアナログ信号のみならずディジタル信号であって
も良く、上記実施例に限定されない。

また、入力側と本体側との絶縁の必要がない場合や、法
的な許容範囲内で例えば第４図における抵抗Ｒ１〜Ｒ４
夫々をコンデンサ０１〜Ｃ４夫々に並列接続しても良く
、２端子回路網の構成は第４図の実施例に限定されるも
のではない。

発明の効果上述の如く、本発明になる信号伝送回路は、容量素子を
有する第１〜第４の２端子回路網と高利得の差動増幅器
とより構成したため、回路全体の周波数特性を所望の特
性とし、かつＣＭＲの優れたものとすることができ、ま
た、第１及び第２の２端子回路網の容量素子を絶縁８但
とすることにより、従来必要であったトランス及びトラ
ンス駆動回路の必要がなく回路全体の小型化及び低コス
ト化が可能となり、部品点数の削除９回路の簡素化及び
絶縁管理工数の削除が可能となり、更に第１及び第２の
２端子回路網のインピーダンスを互いに等しくし、第３
及び第４の２端子回路網のインピーダンスを互いに等し
くすることにより、第１及び第２の２端子回路網の容量
素子が小言ｉであってもＣＭＲ及び周波数特性を最良の
ものとすることができ、差動増幅器の入力インピーダン
スを特に高インピーダンスとする必要がなく、差動増幅
器等の集積回路化が可能で回路全体を更に小型化及び低
コスト化することができる等の特長を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第４図夫々は本発明回路の各実施例の
回路図、第２図は第１図示の回路の等価回路図、第５図
、第６図夫々は従来回路の各個を示す図である。ｉａ、ｌｂ・・・入力端子、２・・・外部機器回路、２
ａ・・・信号源、１０・・・差動増幅器、１１ａ、ｌｌ
ｂ・・・出力端子、０１〜Ｃ４・・・コンデンサ、Ｒ１
−Ｒ４・・・抵抗、ＺＩ〜ｚ４・・・インピーダンス。第３図Ｃ１・麻４図第５図忌６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の入力端子間に供給される入力信号を後続回
路に伝送する信号伝送回路において、夫々の一端が該一
対の入力端子夫々に接続され、少なくとも夫々に容量素
子を有する第１及び第２の２端子回路網と、正極性及び
負極性の入力端子夫々に該第１及び第２の２端子回路網
の他端夫々を接続され、かつ正極性及び負極性の出力端
子の少なくとも一方を有する高利得の差動増幅器と、夫
々の一端が該正極性及び負極性の入力端子に夫々に接続
され、かつ夫々の他端が該負極性及び正極性の出力端子
に接続されるか又は該夫々の他端のいずれか一方が交流
的にアースされ、少なくとも夫々に容量素子を有する第
３及び第４の２端子回路網とよりなり、該差動増幅器の
正極性又は負極性の出力端子とアース端子間より取り出
される信号を後続回路に伝送するよう構成したことを特
徴とする信号伝送回路。
（２）該第１及び第２の２端子回路網の容量素子は絶縁
上の制約を満足する絶縁容量素子であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の信号伝送回路。
（３）該第１及び第２の２端子回路網夫々のインピーダ
ンスを互いに等しくし、かつ該第３及び第４の２端子回
路夫々のインピーダンスを互いに等しくしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の信号伝送
回路。
（４）該第１の２端子回路網のインピーダンスと第３の
２端子回路網のインピーダンスとの比が、虚数成分をほ
とんど含まず略実数であることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の信号伝送回路。