JPH0669156B2 - ホ−ル素子を用いたアイソレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は電気的に絶縁された回路間に直流成分を含んだ
アナログ信号を伝送するためのホール素子を用いたアイ
ソレータに関し、データ処理装置の入力部などに使用さ
れるものである。

〈従来技術〉 従来、電気的に絶縁された回路間に直流成分を含んだア
ナログ信号を伝送する方法として、変調回路によりアナ
ログ信号を交流信号に変換し、この交流信号を変成器や
ホトカプラで伝送し、復調回路でもとのアナログ信号に
もどすという方法が用いられていた。

しかるに、この方法では、変調回路と復調回路並びに変
成器あるいはホトカプラが必要となり、構成が複雑化し
てコストが高くなるとともに、伝送帯域幅がせまく、さ
らに、伝送精度が低いという欠点を有していた。

〈発明の目的〉 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ホール素子を用いることにより、構成を簡略化す
るとともに伝送の応答速度を高めたアイソレータを提供
することである。

〈発明の構成〉 本発明においては、アナログ信号が印加される第１のコ
イルと、この第１のコイルが捲回されたヨークのギャッ
プの磁界の強さに応じた信号を出力するホール素子と、
このホール素子の出力信号を増幅する第１の増幅器と、
上記ヨークに捲回されるとともに上記第１の増幅器の出
力信号が抵抗を介して印加される第２のコイルと、上記
抵抗に生じる電位差を増幅して出力信号を得る第２の増
幅器とを備え、上記第２のコイルは、上記第１の増幅器
からの電流が、第１のコイルに電流が流れることにより
生じる磁束を打ち消す向きに流れるように、ヨークに捲
回されていることを特徴としている。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例について説明する。

第１図はホール素子を用いたアイソレータの構成を示
す。１次コイル１がヨーク２に捲回され、この１次コイ
ル１の端子3,4に入力信号であるアナログ信号が印加さ
れる。ヨーク２には、さらに、フィードバックコイル５
が捲回される。

ホール素子６が、ヨーク２のギャップ７に配置される。
このホール素子６は、ギャップ７の磁界の強さに応じた
電圧信号を発生する。高利得アンプ８は、ホール素子６
の出力信号を増幅し、この高利得アンプ８の出力信号が
抵抗９を介してフィードバックコイル５に印加される。

低利得高帯域アンプ10は、抵抗９の両端の点と点の
間に生じる電位差を増幅し、出力信号を端子11に出力す
る。

以下、上述のアイソレータの作用を説明する。

１次コイル１に電流が流れると、磁束が発生し、ホール
素子６に起電力が生じる。このホール素子６の出力電圧
が高利得アンプ８で増幅され、抵抗９を経てフィードバ
ックコイル５に電流が流れ、磁束を発生させる。このフ
ィードバックコイル５の電流は、フィードバックコイル
５に生じる磁束が１次コイル１により発生した磁束を打
消す方向に流れる。高利得アンプ８の増幅率が大である
ので、１次コイル１による磁束とフィードバックコイル
５による磁束が自動的に平衡する。したがって、１次コ
イル１に流れる電流とフィードバックコイル５に流れる
電流は常に比例し、ホール素子６の動作点は常に零に保
たれる。この結果、ホール素子６の温度による動作点の
移動は無関係となる。

ホール素子６の出力電圧を増幅する高利得アンプ８は、
応答速度が低い一方、その出力は入力に対して最終値精
度が高い。したがって、点には、入力のアナログ信号
に対して最終値精度が高い値流成分の信号が得られる。
また、点には、１次コイル１の磁束変化によりフィー
ドバックコイル５において誘起された入力アナログ信号
の交流成分の信号が得られる。

この点の応答速度が低いが最終値精度が高い直流成分
と点の応答速度が高い交流成分とが合成された信号
が、低利得高帯域アンプ10に入力される。したがって、
アンプ10の出力は、端子3,4の入力アナログ信号と高精
度で一致する。なお、低利得高帯域アンプ10は、低利得
であるので、応答速度を充分に高めることができる。

第２図（ａ）ないし（ｄ）は、上述の回路の要部の信号
波形を示し、（ａ）は端子3,4に印加される信号波形、
（ｂ）は点の信号波形、（ｃ）は点の信号波形、
（ｄ）はアンプ10の出力信号波形をそれぞれ示す。アン
プ10において、（ｂ）に示す点の直流成分の信号と
（ｃ）に示す点の交流成分の信号とが合成されて、
（ｄ）に示す波形が得られる。この（ｄ）のアンプ10の
出力波形は、（ａ）の入力アナログ信号の波形とほぼ等
しい。

第３図は上述のアイソレータの詳細な回路構成を示す。
ホール素子６は、常に出力零の状態であるので、定電流
源で給電する必要がない。したがって、ホール素子６へ
の給電は、高利得アンプ８及び低利得高帯域アンプ10と
共通の電源により行なわれる。

ホール素子６の温度による零点の移動は、ホール素子６
の端子電圧と比例する。したがって、この端子電圧を補
正値としてホール素子６の出力端子の点と点からと
り出し、この補正値に応じてホール素子６と並列の抵抗
群12の電流を変えることにより、ホール素子６の零点の
温度補正を行なう。第４図はこの温度補正用回路のみを
簡略化して示す。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明においては、アイソレータ
を主として１次コイル、フィードバックコイル、ホール
素子、高利得アンプ並びに低利得アンプにより構成した
ので、構成が簡単であり、コストを低減することができ
るとともに、応答速度が高い低利得アンプにより、伝送
帯域幅を例えばDC〜500KHzと大きくすることができる。
さらに、フィードバック系を構成しているので、直線性
が良く、伝送の精度を高めることができる。また、温度
ドリフトが小さいとともに、電源電圧の変動に対して安
定な動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の基本構成を示す回路図。第２図
は第１図の回路の要部の動作波形を示す図、第３図は本
発明実施例の詳細な構成を示す回路図、第４図は第３図
の部分回路図である。 １……１次コイル ２……ヨーク ５……フィードバックコイル ６……ホール素子 ７……ギャップ ８……高利得アンプ ９……抵抗 10……低利得高帯域アンプ 12……抵抗群

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ信号が印加される第１のコイル
   と、この第１のコイルが捲回されたヨークのギャップの
   磁界の強さに応じた信号を出力するホール素子と、この
   ホール素子の出力信号を増幅する第１の増幅器と、上記
   ヨークに捲回されるとともに上記第１の増幅器の出力信
   号が抵抗を介して印加される第２のコイルと、上記抵抗
   に生じる電位差を増幅して出力信号を得る第２の増幅器
   をと備え、上記第２のコイルは、上記第１の増幅器から
   の電流が、上記第１のコイルに電流が流れることにより
   生じる磁束を打ち消す向きに流れるよう捲回されてなる
   ホール素子を用いたアイソレータ。
2. 【請求項２】上記ホール素子の出力電圧に応じて上記ホ
   ール素子の零点の温度補正を行う補正回路を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホール素
   子を用いたアイソレータ。