JPH0441614Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば化学プラントの制御系におい
て、被測定物理量を電気的手段により検出してそ
の測定信号を遠隔地にある信号処理部に送出する
場合などに用いられる電流出力差動増幅器に関す
る。

〔従来の技術〕

一般にフイールドのデータを計測する装置で
は、検出端が現場に設置され、信号処理部が、フ
イールドから離れたパネル室等に配置されること
が多い。したがつて、検出端にはプリアンプをも
ち、検出出力は、線路抵抗を見越してある程度増
幅してから信号処理部へと送出される。その場
合、検出出力としては基準側と検出側等の差電圧
の形をとることが普通であるが、このような電圧
信号は、一般に他の装置等によるノイズの影響を
受けやすい。このため、従来はフイールド装置側
に電圧・電流変換回路を設け、電圧増幅した後
で、例えば４〜20mAの電流信号に変換して送出
するか、またはシールド対策を行なつて電圧のま
ま送出していた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、プリアンプの他に電圧・電流変
換回路等を設けることは構成を複雑にし設備を高
価にする一方、特に線路が長くなるほど、十分な
シールドを行なうことには相当な困難を伴う。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために、本考案
は、第１および第２の入力電圧をそれぞれ非反転
入力とし反転入力端子相互間をインピーダンスを
介して接続した第１および第２の演算増幅器と、
両演算増幅器の出力を両入力とする第３の演算増
幅器と、この第３の演算増幅器の出力をインピー
ダンスを介して非反転入力とするボルテツジ・ホ
ロワ接続の第４の演算増幅器とを備え、第１およ
び第２の演算増幅器にほぼ等しい帰還インピーダ
ンスを接続するとともに両演算増幅器の出力と第
３の演算増幅器の入力間のインピーダンスをほぼ
等しくし、かつ第３の演算増幅器の帰還インピー
ダンスにほぼ等しいインピーダンスを第３の演算
増幅器の非反転入力端子と第４の演算増幅器の出
力端子間に接続したものである。

〔作用〕

第４の演算増幅器の非反転入力に負荷を接続す
ると、第３の演算増幅器の出力により第１および
第２の入力電圧に比例した電流が当該負荷に供給
される。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例を示す回路図であ
る。図中１１〜１４は第１ないし第４の演算増幅
器、１５〜２２は抵抗でそのうち１５〜１７はそ
れぞれ第１ないし第３の演算増幅器の帰還抵抗で
ある。各抵抗はそれぞれ図中に示した抵抗値を有
している。また、２３，２４は発光ダイオード、
２５，２６はそれぞれＮ−Ｐ−Ｎ，Ｐ−Ｎ−Ｐの
トランジスタ、２７，２８は各発光ダイオードと
＋Ｖ電源、−Ｖ電源間に挿入した抵抗である。

上記構成において、第１および第２の演算増幅
器１１，１２の非反転入力端子と共通端子間に例
えば基準側と検出側の検出素子からの検出出力と
して第１および第２の入力電圧e₁，e₂が印加され
ると、出力E₁およびE₂との間には、よく知られ
ているように(1)式が成立する。

E₂−E₁＝（１＋２R₁／R₂）（e₂−e₁） ……(1) 今、第３の演算増幅器１３の入力端子電圧をe_S
とすると、負荷２９の抵抗値をR_L，流れる電流
をＩとして、反転入力端子側、非反転入力端子側
でそれぞれ 〔−〕側 E₂−e_S／R₃＝e_S−（R_L＋ｒ）Ｉ／R₄……(2
) 〔＋〕側 E₁−e_S／R₃＝e_S−R_LＩ／R₄ ……(3) の両式が成立し、これより E₂−E₁／R₃＝−rI／R₄ となつて、 Ｉ＝１／ｒ・R₄／R₃（E₁−E₂） ＝１／ｒ・R₄／R₃（１＋２R₁／R₂）（e₁−e₂）……
(4) が成立する。

(4)式から、出力電流Ｉは入力電圧e₁とe₂の差
（e₁−e₂）に比例しており、同相電圧の影響は全
く受けない。すなわち、差動の電流出力形増幅器
が構成できたことになる。

つまり、本回路１つで、従来の電圧増幅を行な
うプリアンプと電圧・電流変換器の両機能を備え
ており、従来に比較して著しく構成が簡単になる
ことがわかる。

なお、トランジスタ２５，２６は演算増幅器１
３の出力を増幅しているものであるが、演算増幅
器１３から十分な出力電流が供給できる場合には
これらのトランジスタは不要で、図中ａ−a′間を
短絡した構成としてもよい。また、電流の方向が
正負のいずれか一方向のみに限定されている場合
には、トランジスタ２５，２６の一方は省略でき
る。

ところで、零調整が必要となつた場合、本回路
では、出力電流Ｉが正であれば発光ダイオード２
３が、負であれば発光ダイオード２４がそれぞれ
点灯する。したがつて、両発光ダイオードがとも
に消灯するように零調整を行なえば、特別な測定
装置等は持たなくても零調整が簡単に行なえるこ
ととなる。例えば、e₁，e₂が、図上省略したが検
出側および基準側の検出素子を含んで構成された
ブリツジの出力信号であれば、第２図に示すよう
にパネル上でブリツジバランス用のボリユームの
つまみ３１の回転方向を発光ダイオード２３，２
４で示してやることにより、きわめて簡単に零調
整でき、従来のように大きな測定装置をフイール
ドまで持ち運ぶ必要は全くなくなる。

これら発光ダイオードの挿入位置は第１図のよ
うに限定されるものではなく、例えば第３図に示
すように第４の演算増幅器１４の出力端子と共通
端子間に接続してもよい。すなわち、演算増幅器
１４の出力電圧V_Aは、出力電流Ｉと負荷抵抗R_L
とによりV_A＝IR_Lで与えられ、Ｉの方向によつて
発光ダイオード２３，２４のいずれか一方が点灯
する。また、このようにＩの方向によつてそれぞ
れ所定の表示を行なうものであれば、上述した接
続方法に限定されず、また発光ダイオードにも限
定されるものではない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、演算増
幅器とインピーダンスとの組合せにより、第１お
よび第２の入力電圧に比例した電流信号が得られ
る電流出力差動増幅器が簡単な構成で実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図は零調整法を説明するための図、第３図は零調
整用発光ダイオードの他の接続例を示す回路図で
ある。 １１〜１４……演算増幅器、１５〜２２……抵
抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の入力電圧を非反転入力とする第１の帰還
   インピーダンスを備えた第１の演算増幅器と、第
   ２の入力電圧を非反転入力とする第２の帰還イン
   ピーダンスを備えた第２の演算増幅器と、これら
   第１および第２の演算増幅器の出力をそれぞれ非
   反転および反転入力とする第３の帰還インピーダ
   ンスを備えた第３の演算増幅器と、この第３の演
   算増幅器の出力を非反転入力とするボルテツジ・
   ホロワ接続の第４の演算増幅器と、第１および第
   ２の演算増幅器の反転入力端子間に接続した第４
   のインピーダンスと、第１および第２の演算増幅
   器の出力端子と第３の演算増幅器の両入力端子間
   にそれぞれ接続した第５および第６のインピーダ
   ンスと、第３の演算増幅器の出力端子と第４の演
   算増幅器の非反転入力端子間に接続した第７のイ
   ンピーダンスと、第３の演算増幅器の非反転入力
   端子と第４の演算増幅器の出力端子間に接続した
   第８のインピーダンスとを備え、第１と第２の帰
   還インピーダンス、第５と第６のインピーダン
   ス、第３の帰還インピーダンスと第８のインピー
   ダンスはそれぞれ相互にほぼ等しいインピーダン
   ス値を有し、第４の演算増幅器の非反転入力端子
   を負荷に接続する出力端子としたことを特徴とす
   る電流出力差動増幅器。