JPH0298208A - 電気信号再生回路 - Google Patents

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、電気信号再生回路に間し、特に、絶縁インタ
ーフェース素子で減衰した電気信号に重畳されたスプリ
アスを除去できる電気信号再生回路に係わる。

［発明の技術的背景コ 従来から、第５図に示すように、デジタル回路ｌＯとア
ナログ回路１１間で電気信号を伝送しつつ電気的に絶縁
したい場合、絶縁インターフェース素子（パルス転送素
子）１２が用いられる。このため、機器間の電源電圧（
バイアスを含む）等が自由に設計出来、また両系統の接
地点を自由に選べる等の利点があり、さらにノイズの低
減を図ることができるものである。この場合１．絶縁イ
ンターフェース素子としては、ホトカプラー１３（第６
図）を用いることが知られている。このホトカプラーは
、一つのパッケージにモールドされ発光素子（発光ダイ
オード）と受光素子（あるいはホトトランジスタ）から
なり、光を媒体として入力端と出力側の絶縁を行なう。

しかしながら、このホトカプラー１３は、周波数応答速
度が遅く、かつ第６図に示すように、入力パルスＦ１の
高レベル部のノイズがホトカプラー１３の出力側のパル
スＦ′１としてかなりの量転送されるので、受は側の電
源ラインにノイズが侵入しやすい欠点を有している。

そこで、この難点を補うものとして、第７図に示すよう
に、絶縁インターフェース素子（パルス転送素子）１２
として超音波固体伝搬媒体による超音波を利用したカプ
ラー１４を使用することが提案されている。

この場合、第７図に示す如く、人力パルスＦｌは、超音
波を利用したカプラー１４のパルス応答でその出力は微
分波形１６の前Ｒ１６ａ　、後＆１１６ｂをもつ微分波
形１６に変換されるので（第７図、第９図）、これを再
生回路１７により入力パルスＦｌに対応した出力パルス
Ｆ２の波形に再生するものである。

［背景技術の問題点］ しかるに、超音波を利用したカプラー１４の減衰量が大
きいく振幅比で１／１０）ため、再生回路１７のトリガ
ーゲート３′　（第８図）の前に一段増幅回路２′が必
要であり、この増幅回路２′で増幅された人力パルスＦ
１をトリガーゲート３′で整形して出力パルスＦ２を得
るようになっている。ところが、この増幅回路２′とし
て第８図に示すようなインバータＩＮＶを使用すると、
その人、出力特性の非直線性歪により第１０図（ａ）に
示すようにＡ点のスプリアスＳＰのスプリアス幅ｖ３が
第１１図（ａ＞のに２曲線に示す特性でインバータＩＮ
Ｖにより増幅されるのでＢ点のスプリアスＳＰは第１１
図（ｂ）に示すようにスプリアス幅ｖ４が大きくなるた
めトリガーゲート３′に使用するオペアンプＯＰＡの入
力てはスプリアス幅ｖ３が強調される。従って、トリガ
ーゲート３′におけるヒステリシス幅ｖ５を大きくとる
必要があり安定性に欠ける。なお、ヒステリシス幅ｖ５
は、第８図に示すトリガーゲート３′に使用するオペア
ンプＯＰＡの抵抗Ｒ１、Ｒ２の比によって決る。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の難点に鐵みなされたもので、超音波
固体伝搬媒体を利用してなる絶縁インターフェース素子
で減衰した電気信号に重畳されたスプリアスを除去でき
る電気信号再生回路を提供することを目的とするもので
ある。

［発明の概要］ このような目的を達成するため本発明の電気信号再生回
路は、入力電気信号が入力される超音波固体伝搬媒体を
利用してなる絶縁インターフェース素子と、前記絶縁イ
ンターフェース素子から出力される電気信号を増幅する
増幅回路と、前記増幅回路で増幅された電気信号を前記
入力電気信号に対応した波形に再生する電気信号整形回
路と、前記増幅回路から前記電気信号整形回路を経由し
て出力される電気信号に重畳されたスプリアスを前記増
幅回路へ負帰還する負帰還回路とを設けたものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を因習により説明する。

本発明の電気信号再生回路は、第１図に示すように、入
力電気信号Ｆ１が入力される超音波固体伝搬媒体を利用
してなる絶縁インターフェース素子１４が設けられてい
る。入力電気信号Ｆｌは端子Ｔ２介して増幅ＲＡＭＰで
増幅され端子１４ａを介して絶縁インターフェース素子
１４に入力される。増幅ＲＡＭＰは端子Ｔ１から電源Ｖ
ｃｃが供給され、端子Ｔ３から基準電源Ｇ１が供給され
ている。なお、この絶縁インターフェース素子１４は後
で詳述する。

絶縁インターフェース素子１４から端子１４ｃ。

抵抗Ｒ５を介して出力される電気信号Ｆ”１を増幅する
増幅回路２が設けられている。この増幅回路２はインバ
ータＩＮＶからなり、その入力端（Ａ点）と出力側（Ｂ
点）は抵抗Ｒ４で接続されている。

この増幅回路２で増幅された電気信号Ｆ３を入力電気信
号Ｆ１に対応した波形に再生する電気信号整形回路３が
設けられている。電気信号整形回路３は増幅回路２のイ
ンバータＩＮＶの出力側（Ｂ点）に抵抗Ｒ１を介して入
力側（０点）が接続されたオペアンプＯＰＡからなり、
その入力側（０点）と出力側（Ｄ点）は抵抗Ｒ２で接続
されている。

さらに、増幅回路２から電気信号整形回路３を経由し端
子Ｔ５から出力される電気信号Ｆ２に重畳されたスプリ
アスを増幅回路２へ負帰還する負帰還回路４が設けられ
ている。この負帰還回路４は、電気信号整形回路３のオ
ペアンプＯＰＡの出力側（Ｂ点）を可変抵抗Ｒ３を介し
接続点Ｘを経由して増幅回路２のインバータＩＮＶの出
力側（Ｂ点）に帰還して構成されている。

増幅回路２のインバータＴＮＶと電気信号整形回路３の
オペアンプＯＰＡは端子Ｔ４から電源ＶＣＣが供給され
、端子Ｔ６から基準電源Ｇ２が供給されている。

第２図において、絶縁インターフェース素子１４の、超
音波固体伝搬媒体２０には、人力電気信号Ｆ１を超音波
Ｓｌへ変換する人カドランスジューサ２１と超音波Ｓ１
を出力電気微分信号Ｆ’”１、即ち信号１６（第７図）
へ変換する出カドランスジューサ２２とが取着されてい
る。入カドランスジューサ２１および出カドランスジュ
ーサ２２の伝搬媒体２０との結合面２３．２４の反対面
２５．２６にバッキング材２７．２８がそれぞれ接合さ
れている。

固体伝搬媒体２０は、超音波を伝搬し、人、出カドラン
スジューサ２１．２２の電気的結合を分離するものであ
る。

人、出カドランスジューサ２１．２２は、電気信号Ｆｌ
、Ｆ”１と超音波Ｓ１の変換を行うもので、圧電材料が
使用される。

バッキング材２７．２８は、該トランスジューサにより
反射されて発生する３倍、５倍・・・行程反射波のスプ
リアスを減衰するもので、エポキシ系樹脂等が使用でき
る。

なお、２９．３０はそれぞれ人、出カドランスジューサ
２１．２２における電極リード線である。

このように構成された絶縁インターフェース素子によれ
ば、入力電気パルスＦ１は人カドランスジューサ２１に
より超音波Ｓｌへ変換され固体伝路媒体２０を進行し、
出カドランスジューサ２２により超音波Ｓ１は前縁１６
ａ、後１ｔ１６ｂを持った出力電気微分パルス１６へ変
換される。即ち、１倍行程時間後に、直達信号として出
力電気微分パルス１６が得られる。

一般に、出カドランスジューサ２２の音響インピーダン
スと超音波固体伝搬媒体２０の音響インピーダンスとの
不整合および該出カドランスジューサ２２の電気的等価
インピーダンスと外付インピーダンスとの不整合により
、該直達信号が出力側で反射され、更に入力側で反射さ
れて出力側へ到達する３倍行程時閏３Ｔｄの反射波が惹
起し、順次、５倍行程時間５Ｔｄの反射波など奇数次の
反射波が生じるものである。ところが、本発明の絶縁イ
ンターフェース素子の入カドランスジューサ２１および
出カドランスジューサ２２の伝搬媒体２０との結合面２
３．２４０反対面２５．２６にバッキング材２７．２日
がそれぞれ接合されているので、かかる奇数次の反射波
は吸収されて生じない。

また、外付インピーダンスを適当に選ぶことによりリン
ギングを減衰することができる。

籾で、この電気信号再生回路において、絶縁インターフ
ェース素子１４は超音波振動を行うので、入力電気信号
Ｆｌは端子Ｔ２介して増幅ＨＡＭＰで増幅され端子１４
ａ、１４ｂを介して絶縁インターフェース素子１４に入
力される。この信号は、入カドランスジューサ２１によ
り超音波固体伝搬媒体２０内で超音波Ｓｌへ変換され、
出カドランスジューサ２２でこの超音波は出力電気信号
１６、Ｆ”１へ変換されるが、その波形は、入力電気信
号Ｆ１の前縁、後縁に対応する前９１６　ａ、後縁１６
ｂをそれぞれ持ち、かつ前縁１６　ａ、後Ｉｔ　１６ｂ
の間隔が人力電気信号Ｆ１のパルス幅に対応する微分波
形となる。この微分波形信号は増幅回路２のインバータ
ＩＮＶで増幅され、絶縁インターフェース素子１４の超
音波固体伝搬媒体２０による減衰を補償し、その電気信
号Ｆ３は電気信号整形回路３のオペアンプＯＰＡにより
入力電気信号Ｆ１に対応した出力電気信号Ｆ″１の波形
に再生する。

さらに、増幅回路２として第１図に示すようなインバー
タＩＮＶを使用すると、その人、出力特性の非直線性歪
により従来は第１０図に示すようにＡ点のスプリアスＳ
Ｐのスプリアス幅ｖ３が第１１図（ａ）のに２曲線に示
す特性でインバータＩＮＶにより増幅されるのでＢ点の
スプリアスＳＰは第１１図（ｂ）に示すようにスプリア
ス幅ｖ４が大きくなるためトリガーゲート３′に使用す
るオペアンプＯＰＡの人力ではスプリアス幅ｖ４が強調
される。これに対し、本発明では、増幅回路２から電気
信号整形回路３を経由して出力される電気信号Ｆ２に重
畳されたスプリアスＳＰは、負帰還回路４の抵抗Ｒ３を
介し接続点Ｘを経由して増幅回路２に負帰還されるから
、第１０図（ｂ）に示すスプリアスＳＰのスプリアス幅
ｖ４は第４図（ａ）のに１曲線に示すバイアス点が変動
してスレッショルドレベル近傍（Ｖ　ｃｃ／　２　）の
急峻な増幅曲線部分から若干層れたところへスプリアス
部分の動作点（バイアス）が移動する。従って、第３図
（ａ）、第４図（ａ）に示すバイアス輻ｖ１は、第３図
（ｂ）、第４図（ｂ）に示すスプリアス幅ｖ２に減少さ
れ、第３図（ｂ）、（Ｃ）に示すようにスプリアスＳＰ
は殊更強調されることはない、このスプリアス部分の動
作点（バイアス）の変動幅はＲ３の値によって可変でき
るので、電気信号Ｆ２に重畳されたスプリアスＳＰ最小
となるよう調整できる。なお、電気信号整形回路３のオ
ペアンプＯＰＡの増幅率は抵抗Ｒ１、Ｒ２の比によって
決り、例えば抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１０６倍のときは、出力
電気信号Ｆ２のレベルは６倍となる。

以上の実施例において、負帰還回路４は、電気信号整形
回路３のオペアンプＯＰＡの出力側（Ｄ点）を可変抵抗
Ｒ３を介し接続点Ｘを経由して増幅回路２のインバータ
ＩＮＶの出力側（Ｂ点）に帰還して構成したが、負帰還
回路４は、電気信号整形回路３のオペアンプＯＰＡの出
力側（Ｄ点）を可変抵抗Ｒ３を介し接続点Ｙを経由して
増幅回路２のインバータＩＮＶの入力側（Ａ点）に接続
して構成してもよい、゛また、負帰還回路４の可変抵抗
Ｒ３に並列に適当な数値のコンデンサを挿入すれば、コ
ンデンサの数値に対応した周波数のスプリアスの負帰還
量を調整できる。

［発明の効果コ 以上の実施例からも明らかなように本発明の電気信号再
生回路によれば、入力電気信号が入力される超音波固体
伝搬媒体を利用してなる絶縁インターフェース素子から
出力される電気信号を増幅する増幅回路と、増幅回路で
増幅された電気信号を人力電気信号に対応した波形に再
生する電気信号整形回路と、増幅回路から電気信号整形
回路を経由して出力される電気信号に重畳されたスプリ
アスを増幅回路へ負帰還する負帰還回路とを設けたので
、超音波固体伝搬媒体を利用してなる絶縁インターフェ
ース素子で減衰した電気信号に重畳されたスプリアスを
除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気信号再生回路の回路図、第２
図は同電気信号再生回路における絶縁インターフェース
素子の構成説明図、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（
ｄ）および第４図（ａ）、（ｂ）は同電気信号再生回路
の動作説明図、第５図は従来の絶縁インターフェース素
子を用いた回路説明図、第６図および第７図はそれぞれ
考えられる電気信号再生回路の説明図、第８図は第７図
の電気信号再生回路に対応した考えられる電気信号再生
回路の回路図、第９図は第８図の電気信号再生回路に使
用される絶縁インターフェース索子の入力側と出力側の
波形説明図、第１０図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）
および第１１図（ａ）、（ｂ）は第８図の電気信号再生
回路に対応した電気信号再生回路の動作説明図である。 ２・・・増幅回路 ３・・・電気信号整形回路 ４・・・負帰還回路 １４・・・絶縁インターフェース素子 ２０・・・超音波固体伝搬媒体 Ｆｌ・・・入力電気信号 Ｆ２・・・出力される電気信号 Ｆ３・・・増幅された電気信号 宵 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） ０粂 第 図 （ａ） （ｂ） 窮 図 ゴ 図 萬 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力電気信号が入力される超音波固体伝搬媒体を利用
   してなる絶縁インターフェース素子と、前記絶縁インタ
   ーフェース素子から出力される電気信号を増幅する増幅
   回路と、前記増幅回路で増幅された電気信号を前記入力
   電気信号に対応した波形に再生する電気信号整形回路と
   、前記増幅回路から前記電気信号整形回路を経由して出
   力される電気信号に重畳されたスプリアスを前記増幅回
   路へ負帰還する負帰還回路とを設けたことを特徴とする
   電気信号再生回路。