JPH0432812Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は互いに離れた位置に設置されて互いに
異なる接地系を有する装置間の信号を中継するア
ースアイソレーシヨンアンプに関するものであ
る。

背景技術 例えば車載オーデイオ装置のように、一方がダ
ツシユパネルに設置され他方がこのダツシユパネ
ルから離れたトランクルーム等に設置されたオー
デイオ信号処理装置同士の信号中継を信号へのア
ースノイズの混入を抑制しつつなすべく第９図に
示される如きアースアイソレーシヨンアンプが使
用される。

第９図において、抵抗R₁及びR₂によつて構成
される抵抗分圧回路の一端Ａに電流制限抵抗R₃
を介してバイアス電源Vccから電圧Vccが印加さ
れ、該抵抗分圧回路の他端は入力信号供給源（図
示せず）の接地系と共通の接地点Ｂに接続され
る。また、抵抗分圧回路に対して並列にバイパス
コンデンサC₁が接続されＡ点とＢ点とは交流電
位が等しくなされる。上記抵抗分圧回路の分圧電
圧はPNP形トランジスタQ₁のベースに印加され
る。このベースには結合コンデンサC₂を経て入
力信号が供給される。トランジスタQ₁のエミツ
タはエミツタ抵抗R₄に接続され、抵抗R₄の他端
Ｃは上記抵抗R₁とR₃との接続点Ａに接続される。
トランジスタQ₁のコレクタには、結合コンデン
サC₃及びコレクタ抵抗R₅の各一端が接続され、
コンデンサC₃の他端は信号伝送線路２の中心導
体２ａに接続される。このようにしてアイソレー
シヨンアンプ１が構成される。コレクタ抵抗R₅
の他端は信号伝送線路２のシールド導体２ｂ接続
される。中心導体２ａの他端３ａは、出力側回路
（図示せず）の入力端に接続され、シールド導体
２ｂの他端３ｂは上記出力側回路の接地点Ｄに接
続される。ここで、接地点Ｄと接地点Ｂとの間の
電位差により生ずるアース間ノイズはノイズ源ひ
ｎとして表示されている。

次に、この回路の動作について説明する。ま
ず、入力信号に対してアイソレーシヨンアンプ１
は周知のPNP形トランジスタによるエミツタ接
地増幅回路として動作し、入力信号の電位をひｉ
エミツタ抵抗R₄の値をR₄とすると、エミツタ電
流ieは、ie≒ひｉ／R₄となる。またコレクタ抵抗
R₅の値をR₅とし、出力側回路３を高入カインピ
ーダンスにすればエミツタ電流ieはほぼコレクタ
抵抗R₅を流れるから、コレクタ抵抗R₅に印加さ
れる電圧ひｃは、ひｃ≒ie・R₅となる。故に、か
かる増幅回路の利得はR₅／R₄として表わされる。
また、トランジスタQ₁は交流等価的に電流源と
して作用しそのインピーダンスは非常に大きいの
で、ノイズ源ひｎによるノイズ電流inはコレクタ
抵抗R₅にほとんど流れず、ノイズ源ひｎによる
出力信号へのノイズ混入は無視し得る。従つて、
かかる回路によつて接地系の相違によるノイズひ
ｎの信号への混入（以下混信と称する）は抑制さ
れ（以下ノイズ抑制作用と称する）互いに離れた
位置になる設置間の信号中継における混信を防止
することが可能である。

しかしながら、ノイズひｎの周波数が高くなる
と、トランジスタQ₁のベース・コレクタ間容量
によりベース・コレクタ間のインピーダンスが上
記周波数の増加と共に低下し、ノイズ抑制作用が
損われ抵抗R₂及びR₅を経由してノイズル−プ電
流inが発生する。また、トランジスタの出力アド
ミタンスが十分に小さくない場合にはノイズ抑制
作用が十分でなく比較的に低い周波数からノイズ
ル−プ電流inが発生し、アースノイズひｎが出力
信号中に進入して混信を生じ、出力信号のＳ／Ｎ
が低下する不具合がある。

考案の概要 よつて、本考案の目的とするところは広帯域に
亘つてノイズ抑制作用が発揮され得るアースアイ
ソレーシヨンアンプを提供することである。

上記目的を達成する為に本考案のアースアイソ
レーションアンプにおいては、少なくともエミツ
タ接地形トランジスタ増幅回路による２段増幅回
路を含みその前段増幅回路が第１接地系に、後段
増幅回路が第２接地系に接続されかつ前段増幅回
路のコレクタ出力が後段増幅回路のベース入力と
なるトランジスタ多段増幅回路と、上記第１及び
第２接地系間に接続され交流分圧回路とを有し、
その分圧出力が前段増幅回路のコレクタ回路及び
後段増幅回路のエミツタ回路に供給される構成と
している。

実施例 以下、本考案の実施例について第１図を参照し
つつ説明する。第１図において、アイソレーシヨ
ンアンプ１は前段増幅回路であるエミツタ接地形
トランジスタ増幅回路１０、後段増幅回路である
エミツタ接地形トランジスタ増幅回路２０及び抵
抗分圧回路３０によつて構成されている。増幅回
路１０は、その一端Ａに抵抗R₃を介してバイア
ス電圧Vccが印加され、他端が接地点Ｂに接続さ
れる抵抗R₁₁とR₁₂とからなるベースバイアス回
路と、このベースバイアス回路によりベース所定
電圧が印加されるNPN形トランジスタQ₁₀と、こ
のトランジスタQ₁₀のエミツタと接地点Ｂとの間
に接続される抵抗R₁₃及び一端がトランジスタ
Q₁₀のコレクタに接続される抵抗R₁₄とにより形
成される。トランジスタQ₁₀のベースには結合コ
ンデンサC₁₀を介して入力信号が供給される。抵
抗R₁₄の他端Ｃとベースバイアス回路の一端Ａと
の間には抵抗R₃₁が接続され、一端Ａはバイパス
コンデンサC₁₁により接地点Ｂに交流的に接地さ
れる。

トランジスタQ₁₀のコレクタ出力は増幅回路２
０のPNP形トランジスタ２０のベースに供給さ
れる。トランジスタ２０のエミツタのエミツタは
抵抗R₂₁を介して抵抗R₁₄の他端Ｃに接続されコ
レクタは抵抗R₂₂を介して接地点Ｄに接続され
る。抵抗R₂₂の両端に印加される電圧は出力信号
として結合コンデンサC₂₀を介して出力端３ａに
供給される。

抵抗R₁₄の他端Ｃと接地点Ｄとの間にはバイパ
スコンデンサC₂₁（直流阻止コンデンサ）を介して
抵抗R₃₂が接続される。抵抗R₃₁及びR₃₂は抵抗分
圧回路３０を形成する。また、抵抗分圧回路３０
はコンデンサC₁₁及びC₂₁と共に交流分圧回路を形
成する。この抵抗R₃₁及びR₃₂の値は抵抗R₁₄及び
R₂₁の値に比して十分に小なる値に設定される。
抵抗分圧回路３０の両端にはコンデンサC₁₁及び
C₂₁を介してノイズ電圧ひｎが印加され、分圧さ
れたノイズ成分がトランジスタQ₁₀のコレクタ回
路R₁₄及びトランジスタQ₂₀のエミツタ回路R₂₁に
印加される。

次に回路の動作について説明する。増幅回路１
０及び２０はエミツタ接地形増幅回路であるの
で、抵抗R₁₃，R₁₄，R₂₁及びR₂₂の値をそれぞれ
R₁₃，R₁₄，R₂₁及びR₂₂とすると、入力信号は増
幅回路１０によりR₁₄／R₁₃倍され、さらに増幅
回路２０によりR₂₁／R₂₂倍されて抵抗R₂₂の両端
に出力信号として導出される。ところで、トラン
ジスタQ₁₀及びQ₂₀はコレクタベース間容量Cob及
び出力アドミタンスhoeを有し完全な電流源とは
なり得ず、アース間のノイズひｎが信号系へ侵入
する。これを抑制するため抵抗分圧回路３０が設
けられている。以下第２図を参照しつつ本考案に
おけるノイズ抑制作用について説明する。

第２図の回路は、第１図に示された回路の交流
等価回路であり、ノイズ電圧ひｎは抵抗分圧回路
３０により、接続点Ａ，Ｃ間に印加されるノイズ
電圧ノイズ電圧ｔひｎ及び接続点Ｃ，Ｄ間に印加
されるノイズ電圧（１−ｔ）ひｎに分けられる。
ここで、ｔは分圧比であり、R₁₇／（R₁₇＋R₁₈）
として表わされる。抵抗R₃₀は抵抗R₁₇とR₁₈とが
並列接続された合成抵抗を示す。前段増幅回路１
０は従来のアイソレーシヨンアンプと同様の構成
であり、そのノイズひｎ成分に対する伝達関数は
Ａ＋jωBの形で表わされる。ここで、Ａ，Ｂは実
数、ωはノイズｎの周波数、ｊは虚数単位を示
す。よつて、ノイズ電圧ｔひｎにより抵抗R₁₄に
印加されるノイズ電圧はｔひｎ（Ａ＋jωB）とな
る。また、後段増幅回路２０のノイズひｎ成分に
対する伝達関数はＣ＋jωDと表わされる。ここで
Ｃ及びＤは実数である。よつて、ノイズ電圧（１
−ｔ）ひｎにより抵抗R₂₂に印加されるノイズ電
圧は（１−ｔ）ひｎ（Ｃ＋jωD）となる。なお、
上記Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤは０もしくは０よりも大な
る値である。さらに、後段増幅回路２０は、抵抗
R₁₄の両端に印加されるノイズ電圧を増幅し、抵
抗R₂₂の両端に出力する。後段増幅回路２０の増
幅率を１とし、出力される位相を考慮して重ねの
理を適用すると、抵抗R₁₆の両端に印加されるノ
イズ出力電圧ひｏは、 ひｏ＝（１−ｔ）ひｎ（Ｃ＋jωD）−ｔひｎ（Ａ＋
jωB）（dB）として表わされる。かかるノイズ電
圧ひｎと出力電圧ひｏとの関係を示す伝達関数を
ｈとして複素平面に表わすと、第３図のベクトル
図の如くなる。図中、h₁＝Ａ＋jωB，h₂＝Ｃ＋
jωD、（１−ｔ）＜１である。ここで、伝達関数ｈ
＝（１−ｔ）（Ｃ＋jωD）−ｔ（Ａ＋jωB）におい
て、ｔの値がｔ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｂ）に設定される
と、ho＝（Ｂ・Ｃ−Ｄ・Ａ）／（Ｄ＋Ｂ）となり
虚数部が相殺されて周波数依存性が解消され、実
数部の値も減少する。従つて、ノイズ抑制がなさ
れる。一方、ｔを変数として伝達関数ｈのとり得
る値｜ｈ｜は、｜ｈ｜≦｜h₁｜もしくは｜ｈ｜≦
｜h₂｜であるから、少なくとも本考案のアイソレ
ーシヨンアンプのノイズ抑制作用は、分圧比ｔの
設定が適切でない場合でも２段増幅回路を構成す
る増幅回路のうちいずれかノイズ抑制作用の劣る
方よりも劣ることはなく回路の信頼性において好
ましい。さらに、伝達関数ｈの実数部と虚数部と
の比を調整しＡ／Ｂ＝Ｃ／Ｄとすれば、伝達関数
ｈの値をほぼ０とすることが可能であり、ノイズ
電圧ひｎ成分は除去される。

後段増幅回路２０の増幅度がαであるときは、 上記伝達関数はｈ（α）は、 ｈ（α）＝（１−ｔ）（Cα＋jωDα）−αt（Ａ＋
jωB）となる。ただし、Cα＋jωDαは後段増幅回
路２０のノイズひｎ成分に対する伝達関数であ
る。かかる場合にも虚数成分を０とするｔが存在
する。よつて、分圧回路３０分の圧比を適切に設
定することにより高周波数域におけるノイズ抑制
作用の低下を抑制することが可能である。

第１０図は、従来のアイソレーシヨンアンプの
周波数特性Ａと本考案によるアイソレーシヨンア
ンプの周波数特性Ｂとを示しており、縦軸はノイ
ズ電圧ひｎとして０〔dBV〕を印加したときの出
力端へのもれを、横軸はノイズ電圧ひｎの周波数
〔KHz〕を表わす。この図からも明らかであるよ
うに、ナーデイオ周波数の広い帯域に亘つて出力
端へのアースノイズの侵入が著しく抑制され特に
高周波数域におけるノイズ抑制作用の改善が著し
い。

本考案の他の実施例を第４図から第８図に示
す。各図に示された回路において第１図に示され
た回路と対応する部分には同一符号を付してお
り、かかる部分の説明は省略する。

第４図の回路おいては、トランジスタQ₁₀に
PNP形トランジスタ、トランジスタQ₂₀にNPN
形トランジスタを用いている。抵抗R₄₀は接地系
を分離するデカツプリング抵抗である。

第５図の回路においては、トランジスタQ₁₀及
びQ₂₀にPNP形トランジスタを用いている。コン
デンサC₂₂は分圧回路（抵抗R₃₁及びR₃₂）の分圧
出力（交流分）をトランジスタQ₂₀のエミツタ回
路に供給する。

第６図の回路においては、トランジスタQ₁₀及
びQ₂₀としてFETを用いている。抵抗R₄₁はトラ
ンジスタQ₂₀のゲートバイアス抵抗である。コン
デンサC₁₂は結合コンデンサである。

第７図の回路は、第１図の回路において分圧回
路の抵抗R₃₁とバイパスコンデンサC₁₁の位置を変
更した例であり、交流回路として両者は等しいも
のである。

第８図の回路は、第１図の回路のトランジスタ
Q₁₀をFETとし、抵抗R₃₁とコンデンサC₁₁の位置
を逆にして接続した例である。

各回路の交流等価回路は第１図に示された回路
の交流等価回路と同等であり、同様のノイズ抑制
作用が得られる。

なお、抵抗分圧回路３０を可変抵抗もしくは可
変抵抗を含む構成とすることが可能であり、かか
る場合には回路素子の値のバラツキによる回路毎
の特性の相違を調整することが可能である。ま
た、交流成分を分圧する交流分圧回路は抵抗分圧
回路に限らず、インピーダンス回路により構成さ
れ得る。

考案の効果 以上説明したように本考案のアースアイソレー
シヨンにおいては、前段が第１接地系に、その後
段が第２接地系に接続されるエミツタ接地系多段
増幅回路と、アース間ノイズ電圧が印加される交
流分圧回路とを備え、この分圧回路の分圧出力を
前段増幅回路のコレクタ回路及び後段増幅回路の
エミツタ回路に適切な値で供給してアース間ノイ
ズに対する両回路の合成伝達関数の周波数依存性
及び利得を減ずる構成としている故、オーデイオ
周波数の低域から高域に亘つてアースノイズ成分
の出力信号への混入が抑制されて好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例を示す回路図、第２
図は、第１図に示された回路の交流等価回路を示
回路図、第３図は、第２図に示された回路の動作
を説明するためのベクトル図、第４図〜第８図
は、本考案の他の実施例を示す回路図、第９図
は、従来回路例を示す回路図、第１０図は、従来
回路及び本考案回路の周波数特性を示す特性曲線
図である。 １０……前段増幅回路、２０……後段増幅回
路、３０……分圧回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１接地系を有するエミツタ接地形の第１トラ
   ンジスタ増幅回路と、前記第１トランジスタ増幅
   回路のコレクタ出力をベース入力としかつ第２接
   地系を有するエミツタ接地形の第２トランジスタ
   増幅回路とを含むアースアイソレーシヨンアンプ
   であつて、前記第１接地系と前記第２接地系との
   間に接続されて交流分のみを圧する交流分圧回路
   を有し、前記交流分圧回路の分圧出力が前記第１
   トランジスタ増幅回路のコレクタ回路及び前記第
   ２トランジスタ増幅回路のエミツタ回路に供給さ
   れることを特徴とするアースアイソレーシヨンア
   ンプ。