JPH0650045Y2

JPH0650045Y2 - 直流交流加算回路

Info

Publication number: JPH0650045Y2
Application number: JP1988069684U
Authority: JP
Inventors: 聡土屋
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2003-05-26
Also published as: JPH01175353U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は単一電源動作の演算増幅器を用いて直流入力電
圧と交流入力電圧とを加算する直流交流加算回路に関す
る。

（従来の技術）第３図は、単一電源で動作する演算増幅器を用いた場合
の、直列キャパシタを第１の演算増幅器５と第２の演算
増幅器６との間に使用しないで（以下キャパシタレスと
いう）、直流入力電圧と交流入力電圧とを加算する、従
来の直流交流加算回路である。図において、１は直流電
圧入力端子、２は交流電圧入力端子、３は第１の演算増
幅器５の非反転入力端子、４は直流交流加算出力端子、
５は第１の演算増幅器、６は第２の演算増幅器である。

この従来の直流交流加算回路において、次にその動作を
説明する。

第１の演算増幅器５の出力電圧V₃と直流入力電圧V₁とを
加算した第２の演算増幅器６の出力電圧V₀は、抵抗R₃，
R₄R₅，R₆をR₃＝R₄＝R₅＝R₆とすれば、次式のようにな
る。

V₀＝V₁＋V₃ （１）また、インピーダンスZ₁，Z₂をZ₁＝Z₂とし、第１の演算
増幅器５の非反転入力端子３にこの演算増幅器が単一電
源で動作するものにあるために印加される直流基準電圧
をV_Rとすれば、第１の演算増幅器５の交流入力端子２は
図示しないキャパシタで直流阻止して交流結合されるの
で、交流入力電圧V₂が反転入力端子に入力される前記第
１の演算増幅器５の出力電圧V₃は、次式のようになる。

V₃＝V_R−v₂ （２）なお、第１の演算増幅器５の非反転入力端子３は、接地
との間に大容量のキャパシタ（図示せず）が挿入されて
いて、交流的に充分に低いインピーダンスに保持され、
直流基準電圧V_Rが印加されている。この直流基準電圧V_R
は、交流入力電圧v₂に対して、V_R＞v₂となるように設定
されるので、第１の演算増幅器の出力電圧V₃は、直流基
準電圧V_Rに交流入力出電圧v₂が重畳した信号となる。

前記（２）式を（１）式に代入すれば、第２の演算増幅
器６の出力電圧V₀は、次式のようになる。

V₀＝V₁＋（−v₂）＋V_R （３）（３）式において、v₂＝０とした場合の、第２の演算増
幅器６の入出力特性を第４図に示す。ここで、V_SATは第
２の演算増幅器６の出力飽和電圧である。

（考案が解決しようとする課題）しかし、従来の直流交流加算回路は、次のような欠点を
有する。すなわち、（３）式から明らかなように、直流
基準電圧V_Rが余分に加算されているので、直流交流加算
電圧V₀が直流入力電圧V₁と交流入力電圧v₂との正確な加
算になっていない。また、第４図からも明らかなよう
に、直流のダイナミックレンジが狭い。すなわち、第２
の演算増幅器６の出力電圧V₀の直流領域が狭く、V_R〜V
_SATの範囲に限定される。同様に、交流のダイナミック
レンジも狭くなる。すなわち、V_R＞v₂なる条件があるの
で、直流のダイナミックレンジによって制約された直流
基準電圧V_Rよりも大きな振幅の交流電圧は扱えない。

従って、本考案の目的は、上記のような欠点を無くし、
正確な加算機能を有し、直流および交流ともに広いダイ
ナミックレンジを有し、単一電源で動作する直流交流加
算回路を提供することである。

（課題を解決するための手段）本考案は、単一電源で動作する演算増幅器を用いて、キ
ャパシタレスで直流入力電圧に交流入力電圧を加算する
直流交流加算回路であり、第１の演算増幅器の非反転入
力端子に印加される直流基準電圧を、抵抗を通じて第２
の演算増幅器の反転入力端子に印加するようにしたもの
である。

（実施例）第１図は本考案の一実施例を示す回路図である。

図の添付符号は全て第３図と同一であり、同一のものを
示す。図において、第１の演算増幅器５の非反転入力端
子３は、接地との間に大容量のキャパシタ（図示せず）
で、交流的に充分に低いインピーダンスに保持されてい
る。第１図から明らかなように、抵抗R₅の接続が第３図
と相違している。すなわち、第３図では抵抗R₅の片端が
接地されているのに対して、第１図では抵抗R5の片端が
第１の演算増幅器５の非反転入力端子３に接続されてい
る。

（作用）抵抗R₃，R₄，R₅，R₆をR₃＝R₄＝R₅＝R₆とすれば、第２図
の演算増幅器６の出力電圧V₀は、次式のようになる。

V₀＝V₁＋V₃−V_R （４）また、インピーダンスZ₁，Z₂をZ₁＝Z₂とすれば、第１の
演算増幅器５の交流入力端子２は図示しないキャパシタ
で直流阻止して交流結合されるので、第１の演算増幅器
５の出力電圧V3は次のようになる。

V₃＝V_R−v₂ （５）ここで（５）式を（４）式に代入すれば、第２の演算増
幅器６の出力電圧V₀は次式のようになる。

V₀＝V₁＋（−v₂）（６）この（６）式が示すように、単一電源動作の演算増幅器
において、正負両極性になる交流電圧を扱うためには、
直流電圧に交流電圧を重畳する必要があり、そのため印
加される直流基準電圧V_Rが打ち消されていて、第２の演
算増幅器６の出力電圧V₀は直流入力電圧V₁と交流入力電
圧v₂との正確な加算電圧となる。

（６）式において、v₂＝０とした場合の、第２の演算増
幅器６の入出力特性を第２図に示す。ここで、V_SATは第
２の演算増幅器６の出力飽和電圧である。図が示すよう
に、第２の演算増幅器６の出力電圧V₀の直線領域が０〜
V_SATの範囲になっており、直流のダイナミックレンジが
第４図の従来のものに比べて広くなっている。さらに、
（６）式において直流基準電圧V_Rが式に現われていない
ことは、直流のダイナミックレンジに制約されずに、こ
の直流基準電圧V_Rを任意の値に設定することができるこ
とを示している。従って、交流電圧の振幅を演算増幅器
で扱える最大限まで利用できるように直流基準電圧V
_Rを、出力飽和電圧V_SATの1/2の電圧に設定することがで
きることから、交流のダイナミックレンジも広くなる。

（考案の効果）以上説明したように、本考案によれば、単一電源動作の
演算増幅器においても、直流入力電圧と交流入力電圧と
の正確な加算ができ、また、直流および交流のダイナミ
ックレンジが広くとれる等の利点がある。また、キャパ
シタレス加算であるので、直流に非常に近い周波数成分
を有する交流信号、例えばデジタル信号も取り扱うこと
ができる利点がある。このことは、例えば、PLLシンセ
サイザのループにデジタル信号で変調を掛けるために、
本考案による加算回路を使用することができる。

【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図は本考
案による直流交流加算回路の入出力特性を示す図、第３
図は従来の直流交流加算回路の回路図、第４図は従来の
直流交流加算回路の入出力特性を示す図である。１……直流電圧入力端子、２……交流電圧入力端子、３
……非反転入力端子、４……直流交流加算出力端子、５
……第１の演算増幅器、６……第２の演算増幅器、R₃〜
R₆……抵抗、Z₁，Z₂……インピーダンス、V₀……直流交
流加算出力電圧、V₁……直流入力電圧、v₂……交流入力
電圧、V₃……出力電圧、V_R……直流基準電圧、V_cc……
電源電圧、V_SAT……出力飽和電圧。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】反転入力端子に交流入力電圧を入力し非反
転入力端子に直流基準電圧を印加する単一電源動作の第
１の演算増幅器と、該第１の演算増幅器の出力電圧と直
流入力電圧とを抵抗接続加算して非反転入力端子に入力
する単一電源動作の第２の演算増幅器とから成る直流交
流加算回路において、前記第１の演算増幅器の非反転入
力端子と前記第２の演算増幅器の反転入力端子とを抵抗
接続して前記直流基準電圧を前記第２の演算増幅器の反
転入力端子に印加して前記第２の演算増幅器の非反転入
力端子の電圧から前記直流基準電圧を減算したことを特
徴とする直流交流加算回路。