JPH0412048B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0412048B2 JPH0412048B2 JP7316282A JP7316282A JPH0412048B2 JP H0412048 B2 JPH0412048 B2 JP H0412048B2 JP 7316282 A JP7316282 A JP 7316282A JP 7316282 A JP7316282 A JP 7316282A JP H0412048 B2 JPH0412048 B2 JP H0412048B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceff
- temperature coefficient
- charge
- capacitance
- feedback
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、容量負帰還を行つたいわゆる電荷
増幅器の構成に関し、時に所望の温度補償または
温度係数を得ようとするものである。
増幅器の構成に関し、時に所望の温度補償または
温度係数を得ようとするものである。
第１図は、電荷増巾器の基本的な構成を示して
いるが、１は極性反転入力端子、２は演算増巾
器、３は負帰還容量、４は出力端子である。な
お、直流バイアス回路や、直流阻止容量は、個々
の応用例によつて構成が異なるので図示していな
い。
いるが、１は極性反転入力端子、２は演算増巾
器、３は負帰還容量、４は出力端子である。な
お、直流バイアス回路や、直流阻止容量は、個々
の応用例によつて構成が異なるので図示していな
い。
入力端子１に与えられた入力電流は、増巾器２
の作用によつて、その殆んどが負帰還容量３に流
れ、この容量に積分された電荷に比例した出力電
圧が出力端子４に現われる。出力電圧が入力電荷
に比例することから電荷増巾器と呼ばれており、
放射線計測、振動計測等の分野で広く用いられて
いる。
の作用によつて、その殆んどが負帰還容量３に流
れ、この容量に積分された電荷に比例した出力電
圧が出力端子４に現われる。出力電圧が入力電荷
に比例することから電荷増巾器と呼ばれており、
放射線計測、振動計測等の分野で広く用いられて
いる。
電荷増巾器の典型的な応用分野である放射線計
測においては、高利得が要求される結果、負帰還
容量３の値が非常に小さくなり、例えば1PFのオ
ーダーとなる。この様な小さな容量素子は入手で
きる品種が非常に限られており、希望する容量温
度係数や容量値をもつ素子が入手できない事が多
い。温度係数に関しては、これを零にしたい場合
と、所定の値を持たせて、測定系の他の部分（例
えば検出器）で発生する温度係数を補償したい場
合があるが、いずれの場合でも設計上の困難に陥
いる。
測においては、高利得が要求される結果、負帰還
容量３の値が非常に小さくなり、例えば1PFのオ
ーダーとなる。この様な小さな容量素子は入手で
きる品種が非常に限られており、希望する容量温
度係数や容量値をもつ素子が入手できない事が多
い。温度係数に関しては、これを零にしたい場合
と、所定の値を持たせて、測定系の他の部分（例
えば検出器）で発生する温度係数を補償したい場
合があるが、いずれの場合でも設計上の困難に陥
いる。
例えば、セラミツクコンデンサを用いる場合、
小容量の素子で入手しやすいものは、大抵負の容
量温度係数をもつており、正の温度係数のものが
入手しにくい。ポリスチレンコンデンサは容量温
度係数が約−150PPM／℃であり、他の有機フイ
ルムコンデンサも夫々の高分子フイルムの種類に
より、温度係数が決まつており、任意の温度係数
を得ることは困難である。
小容量の素子で入手しやすいものは、大抵負の容
量温度係数をもつており、正の温度係数のものが
入手しにくい。ポリスチレンコンデンサは容量温
度係数が約−150PPM／℃であり、他の有機フイ
ルムコンデンサも夫々の高分子フイルムの種類に
より、温度係数が決まつており、任意の温度係数
を得ることは困難である。
この発明は、従来の電荷増巾器でしばしば生じ
る前述の設計上の困難を解決し、所望の小さな容
量値を有し、所望の極性の所望の数値の温度計数
を有する容量素子と等価な作用をする負帰還回路
を有する電荷増巾器を提供することにある。
る前述の設計上の困難を解決し、所望の小さな容
量値を有し、所望の極性の所望の数値の温度計数
を有する容量素子と等価な作用をする負帰還回路
を有する電荷増巾器を提供することにある。
第２図は本発明による電荷増巾器の一実施例を
示す構成図である。１は極性反転入力端子、２は
演算増巾器、３ａ，３ｂ，３ｃはともに容量素子
であり、負帰還回路３を構成している。
示す構成図である。１は極性反転入力端子、２は
演算増巾器、３ａ，３ｂ，３ｃはともに容量素子
であり、負帰還回路３を構成している。
入力端子１に入力電流が与えられると、出力端
子４には入力端子と逆相の電圧が発生し、容量素
子３ａ，３ｂ，３ｃから成る帰還回路から帰還電
流が流れる。この帰還電流は結果的に入力電流を
相殺する。この時に出力端子に現われる電圧を求
めると次式の様になる。
子４には入力端子と逆相の電圧が発生し、容量素
子３ａ，３ｂ，３ｃから成る帰還回路から帰還電
流が流れる。この帰還電流は結果的に入力電流を
相殺する。この時に出力端子に現われる電圧を求
めると次式の様になる。
Qin＝∫t 0Iin dt＝Qfb ……(1)
Qfb＝V0CaCb／Ca＋Cb＋Cc ……(2)
Ceff＝Qin／V0＝CaCb／Ca＋Cb＋Cc ……(3)
Iin：入力電流
Qin：入力電荷
Qfb：帰還電荷
V0：出力電圧
Ca、Cb、Cc：容量素子３ａ，３ｂ，３ｃの容量
値 Ceff：等価帰還容量 ここで、Qfbは第２図の容量素子３ａから増幅
器２の反転入力端子へ流入する電荷であり、第２
図において容量素子３ａ，３ｂ，３ｃの結合点を
Ｔ、その電位をVTとすると、上述の定義から Qfb＝VTCa＝｛V0Cb／（Ca＋Cc）＋Ca｝Ca ＝V0CaCb／Ca＋Cb＋Cc となり、式(2)が導びかれる。また、式(3)のCeff
は、従来例（第１図）の帰還容量３と同じはたら
きをして居り、入力電荷と出力電圧の比、すなわ
ち利得を決めている。従来例では容量値の小さい
帰還容量が必要な場合、実際にその値をもつ容量
素子を用いなければならないが、第２図の実施例
では式(3)に示す様にCa、Cb、Ccの組合せによ
り、実際に使用する容量素子の容量値よりも小さ
い容量素子と同じはたらきをさせる事ができ、入
手の容易な容量素子を用いて自由度の大きい設計
ができる。
値 Ceff：等価帰還容量 ここで、Qfbは第２図の容量素子３ａから増幅
器２の反転入力端子へ流入する電荷であり、第２
図において容量素子３ａ，３ｂ，３ｃの結合点を
Ｔ、その電位をVTとすると、上述の定義から Qfb＝VTCa＝｛V0Cb／（Ca＋Cc）＋Ca｝Ca ＝V0CaCb／Ca＋Cb＋Cc となり、式(2)が導びかれる。また、式(3)のCeff
は、従来例（第１図）の帰還容量３と同じはたら
きをして居り、入力電荷と出力電圧の比、すなわ
ち利得を決めている。従来例では容量値の小さい
帰還容量が必要な場合、実際にその値をもつ容量
素子を用いなければならないが、第２図の実施例
では式(3)に示す様にCa、Cb、Ccの組合せによ
り、実際に使用する容量素子の容量値よりも小さ
い容量素子と同じはたらきをさせる事ができ、入
手の容易な容量素子を用いて自由度の大きい設計
ができる。
次に温度計数について考えてみる。Ca、Cb、
Ccの夫々の温度計数が、帰還回路としての等価
帰還容量Ceffの温度計数と、どの様に関係してい
るかを次式に示す。
Ccの夫々の温度計数が、帰還回路としての等価
帰還容量Ceffの温度計数と、どの様に関係してい
るかを次式に示す。
Caを変化させた場合：
１／Ceff ∂Ceff／∂Ca dCa／dt＝Cb＋Cc／Ca（Ca＋C
b＋Cc） dCa／dt ……(4) Cbを変化させた場合： １／Ceff ∂Ceff／∂Cb dCb／dt＝Ca＋Cc／Ca（Ca＋C
b＋Cc） dCa／dt ……(5) Ccを変化させた場合： １／Ceff ∂Ceff／∂Cc dCc／dt＝−１／Ca＋Cb＋Cc
dCc／dt ……(6) 式(4)、(5)、(6)の温度計数を夫々温度変化の原因
となる容量素子の温度係数で除して、個々の容量
素子の温度係数が帰還回路としての等価帰還容量
の温度係数に与える寄与率を求めると次式の様に
なる。
b＋Cc） dCa／dt ……(4) Cbを変化させた場合： １／Ceff ∂Ceff／∂Cb dCb／dt＝Ca＋Cc／Ca（Ca＋C
b＋Cc） dCa／dt ……(5) Ccを変化させた場合： １／Ceff ∂Ceff／∂Cc dCc／dt＝−１／Ca＋Cb＋Cc
dCc／dt ……(6) 式(4)、(5)、(6)の温度計数を夫々温度変化の原因
となる容量素子の温度係数で除して、個々の容量
素子の温度係数が帰還回路としての等価帰還容量
の温度係数に与える寄与率を求めると次式の様に
なる。
′ Ca→Ceff：
１／Ceff ∂Ceff／∂Ca dCa／dt／１／Ca dCa／dt
＝Cb＋Cc／Ca＋Cb＋Cc ……(4)′
′ Cb→Ceff：
１／Ceff ∂Ceff／∂Cb dCb／dt／１／Cb dCb／dt
＝Ca＋Cc／Ca＋Cb＋Cc ……(5)′
′ Cc→Ceff：
１／Ceff ∂Ceff／∂Cc dCc／dt／１／Cc dCc／dt
＝−Cc／Ca＋Cb＋Cc ……(6)′
式(4)′(5)′(6)′からわかる様に、この実施例では
、
帰還回路３を構成する容量素子の温度系数より小
さい所望の温度係数が実現でき、設計上の自由度
が大きくなる。特に式(6)′から判る様に容量素子
の温度係数と逆極性の温度係数を合成できる事
は、設計上著るしく便利な性質である。
、
帰還回路３を構成する容量素子の温度系数より小
さい所望の温度係数が実現でき、設計上の自由度
が大きくなる。特に式(6)′から判る様に容量素子
の温度係数と逆極性の温度係数を合成できる事
は、設計上著るしく便利な性質である。
たとえば、正の温度計数をもつコンデンサのみ
を用いて、帰還回路全体の合成温度係数を零にす
ることができる。公、Ca、Cb、Ccの夫々の温度
係数をKa、Kb、Kcとすれば、合成温度係数は
式(4)′、(5)′、(6)′を用いて次式の様に表わせる。
を用いて、帰還回路全体の合成温度係数を零にす
ることができる。公、Ca、Cb、Ccの夫々の温度
係数をKa、Kb、Kcとすれば、合成温度係数は
式(4)′、(5)′、(6)′を用いて次式の様に表わせる。
dCeff／dt＝KaCb＋Cc／Ca＋Cb＋Cc＋KbCa＋Cc／Ca＋Cb
＋Cc −KcCc／Ca＋Cb＋Cc ……(7) この式の値は、Kcを他に比べて大きく選んで
おくことによつて零にすることができる。
＋Cc −KcCc／Ca＋Cb＋Cc ……(7) この式の値は、Kcを他に比べて大きく選んで
おくことによつて零にすることができる。
なお容量素子３ａ，３ｂ，３ｃの一部または全
部を複数の容量素子を並列または直列に接続した
ものによつて構成し得る事は明らかである。
部を複数の容量素子を並列または直列に接続した
ものによつて構成し得る事は明らかである。
また、本発明では３個の容量素子３ａ，３ｂ，
３ｃをＴ型に配置して、前述の利点を生ぜしめた
が、５個の容量素子を用いてπ型に配置する等の
変形も可能であり、同様の利点を生ぜせしめるこ
とができる。
３ｃをＴ型に配置して、前述の利点を生ぜしめた
が、５個の容量素子を用いてπ型に配置する等の
変形も可能であり、同様の利点を生ぜせしめるこ
とができる。
以上の説明で明らかな様に、本発明の電荷増幅
器は入手の容易な容量素子を用いて所望の値の等
価帰還容量を構成でき、特に帰還容量素子の選択
の困難な、小容量値の帰還容量素子を必要とする
ものに有利であり、さらに所望の温度係数をもた
せることができるので、増巾器の構成として著し
く有効なものである。
器は入手の容易な容量素子を用いて所望の値の等
価帰還容量を構成でき、特に帰還容量素子の選択
の困難な、小容量値の帰還容量素子を必要とする
ものに有利であり、さらに所望の温度係数をもた
せることができるので、増巾器の構成として著し
く有効なものである。
第１図は従来の電荷増巾器の構成を示す回路
図、第２図は本発明の電荷増巾器の構成を示す回
路図である。 １は極性反転入力端子、２は演算増巾器、３は
容量素子３ａ，３ｂ，３ｃで構成する負帰還回
路、４は出力端子を示す。
図、第２図は本発明の電荷増巾器の構成を示す回
路図である。 １は極性反転入力端子、２は演算増巾器、３は
容量素子３ａ，３ｂ，３ｃで構成する負帰還回
路、４は出力端子を示す。
Claims (1)
- １ 極性反転入力端子に入力される演算増幅器、
この演算増幅器の出力端と上記極性反転入力端子
との間に直列に複数個の容量素子を接続し、これ
ら容量素子間の接続点とアースとの間に容量素子
を接続した負帰還回路を備えた電荷増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316282A JPS58188910A (ja) | 1982-04-27 | 1982-04-27 | 電荷増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316282A JPS58188910A (ja) | 1982-04-27 | 1982-04-27 | 電荷増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58188910A JPS58188910A (ja) | 1983-11-04 |
| JPH0412048B2 true JPH0412048B2 (ja) | 1992-03-03 |
Family
ID=13510189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7316282A Granted JPS58188910A (ja) | 1982-04-27 | 1982-04-27 | 電荷増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58188910A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650748A (en) * | 1994-02-24 | 1997-07-22 | Mcdonnell Douglas Corporation | Ultra-stable gain circuit |
-
1982
- 1982-04-27 JP JP7316282A patent/JPS58188910A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58188910A (ja) | 1983-11-04 |
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