JPH0721794A - サンプリング増幅回路 - Google Patents
サンプリング増幅回路Info
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- JPH0721794A JPH0721794A JP5163428A JP16342893A JPH0721794A JP H0721794 A JPH0721794 A JP H0721794A JP 5163428 A JP5163428 A JP 5163428A JP 16342893 A JP16342893 A JP 16342893A JP H0721794 A JPH0721794 A JP H0721794A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】過大入力後の入力電圧波形の正確な観測が保証
されるサンプリング増幅回路を実現する。 【構成】サンプリング・スイッチ（Ｓs ）を介して入力
電圧（Ｖin）で充電されるコンデンサ（Ｃs ）と、この
コンデンサの電荷を放電させるための放電用抵抗
（Ｒs ）と、増幅器を介して前記コンデンサの出力電圧
波形を受け直流分をカットするコンデンサ（Ｃc ）を有
したハイパス・フィルタと、前記スイッチ（Ｓs）がオ
ンになった直後とオンになる直前の期間に同期して動作
し前記ハイパス・フィルタの出力信号を受けて入力電圧
に対応した出力電圧（Ｖout ）を得る同期スイッチ回路
（Ｓd ）を備えたサンプリング増幅回路において、前記
ハイパス・フィルタの出力端に接続され、サンプリング
・スイッチ（Ｓs）がオンになる前の一定時間だけオン
になり、ハイパス・フィルタのコンデンサ（Ｃc ）の電
荷を放電させる放電用スイッチ（Ｓ1 ）を備える。
されるサンプリング増幅回路を実現する。 【構成】サンプリング・スイッチ（Ｓs ）を介して入力
電圧（Ｖin）で充電されるコンデンサ（Ｃs ）と、この
コンデンサの電荷を放電させるための放電用抵抗
（Ｒs ）と、増幅器を介して前記コンデンサの出力電圧
波形を受け直流分をカットするコンデンサ（Ｃc ）を有
したハイパス・フィルタと、前記スイッチ（Ｓs）がオ
ンになった直後とオンになる直前の期間に同期して動作
し前記ハイパス・フィルタの出力信号を受けて入力電圧
に対応した出力電圧（Ｖout ）を得る同期スイッチ回路
（Ｓd ）を備えたサンプリング増幅回路において、前記
ハイパス・フィルタの出力端に接続され、サンプリング
・スイッチ（Ｓs）がオンになる前の一定時間だけオン
になり、ハイパス・フィルタのコンデンサ（Ｃc ）の電
荷を放電させる放電用スイッチ（Ｓ1 ）を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サンプリング増幅回路
に関し、詳しくは過大入力後の入力電圧波形の観測にお
いても正確な測定ができるようにするための改善に関す
るものである。に関するものである。
に関し、詳しくは過大入力後の入力電圧波形の観測にお
いても正確な測定ができるようにするための改善に関す
るものである。に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サンプリング・オシロスコープの電圧測
定回路には例えば図４に示すようなサンプリング増幅回
路が使用されている。このようなサンプリング増幅回路
においては、図５に示すように、正の入力電圧Ｖinを入
力し、時間帯ｔ21の直前の極めて短い時間にサンプリン
グ・スイッチＳs を閉じる（以下ＯＮという）と、入力
電圧Ｖinに比例した電圧がサンプリング・コンデンサＣ
s にチャージされ、この電圧Ｖ0 は放電抵抗Ｒs とＣs
との時定数で図５に示すように放電してゆく。なお、サ
ンプリング・スイッチＳs は通常半導体スイッチが使用
される。
定回路には例えば図４に示すようなサンプリング増幅回
路が使用されている。このようなサンプリング増幅回路
においては、図５に示すように、正の入力電圧Ｖinを入
力し、時間帯ｔ21の直前の極めて短い時間にサンプリン
グ・スイッチＳs を閉じる（以下ＯＮという）と、入力
電圧Ｖinに比例した電圧がサンプリング・コンデンサＣ
s にチャージされ、この電圧Ｖ0 は放電抵抗Ｒs とＣs
との時定数で図５に示すように放電してゆく。なお、サ
ンプリング・スイッチＳs は通常半導体スイッチが使用
される。
【０００３】次に同図の時間帯t22の直前にスイッチＳs
を極く短い時間だけＯＮさせると、その瞬間の入力電
圧Ｖinに比例した値の電圧がＣs に充電され、その後は
上記と同様に放電してゆく。
を極く短い時間だけＯＮさせると、その瞬間の入力電
圧Ｖinに比例した値の電圧がＣs に充電され、その後は
上記と同様に放電してゆく。
【０００４】このような動作の繰り返しによりサンプリ
ングが行なわれるが、各サンプリング時の電圧Ｖ0 は、
増幅器Ａ1 を経由して、コンデンサＣc と抵抗Ｒs から
成るハイパス・フィルタＨＰＦに与えられ、更にそのハ
イパス・フィルタの出力は増幅器Ａ2 経由で同期スイッ
チ回路Ｓd に供給される。この同期スイッチ回路Ｓ
d は、ｔ11とｔ21（ｔ12とｔ22の場合も同様）にそれぞ
れＯＮする２個の半導体スイッチと、その各半導体スイ
ッチにより選択され入力電圧Ｖ3 で充電される２個のコ
ンデンサから構成されていて、サンプリング直前の時間
帯ｔ11の電圧Ｖ3 （増幅器Ａ2 の出力）とサンプリング
後の時間帯ｔ21の電圧Ｖ3 との差の電圧、換言すればサ
ンプリング時の入力電圧Ｖinに比例した電圧Ｖout が得
られる。
ングが行なわれるが、各サンプリング時の電圧Ｖ0 は、
増幅器Ａ1 を経由して、コンデンサＣc と抵抗Ｒs から
成るハイパス・フィルタＨＰＦに与えられ、更にそのハ
イパス・フィルタの出力は増幅器Ａ2 経由で同期スイッ
チ回路Ｓd に供給される。この同期スイッチ回路Ｓ
d は、ｔ11とｔ21（ｔ12とｔ22の場合も同様）にそれぞ
れＯＮする２個の半導体スイッチと、その各半導体スイ
ッチにより選択され入力電圧Ｖ3 で充電される２個のコ
ンデンサから構成されていて、サンプリング直前の時間
帯ｔ11の電圧Ｖ3 （増幅器Ａ2 の出力）とサンプリング
後の時間帯ｔ21の電圧Ｖ3 との差の電圧、換言すればサ
ンプリング時の入力電圧Ｖinに比例した電圧Ｖout が得
られる。
【０００５】なお、スイッチＳs および同期スイッチ回
路Ｓd 内のスイッチは図示しない制御回路（またはこれ
に相当する手段）により制御されるが、ここではそのよ
うな制御回路の構成などについての説明は省略する。
路Ｓd 内のスイッチは図示しない制御回路（またはこれ
に相当する手段）により制御されるが、ここではそのよ
うな制御回路の構成などについての説明は省略する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなサ
ンプリング増幅回路には次のような問題があった。一般
に電子回路はその入力電圧として適度な入力範囲を持つ
が、微少入力電圧を観測するために増幅器Ａ2 の増幅度
が大きく設定されているとき、図６に示すｔc の時刻ま
で過大入力Ｖinが入力され続けた場合を例にとって検討
する。
ンプリング増幅回路には次のような問題があった。一般
に電子回路はその入力電圧として適度な入力範囲を持つ
が、微少入力電圧を観測するために増幅器Ａ2 の増幅度
が大きく設定されているとき、図６に示すｔc の時刻ま
で過大入力Ｖinが入力され続けた場合を例にとって検討
する。
【０００７】充電電圧Ｖ0 を増幅した増幅器Ａ1 の出力
Ｖ1 は図６の（ａ）のようになるが、ハイパス・フィル
タＨＰＦのコンデンサＣc によりＶ1 の直流分がカット
されるためハイパス・フィルタＨＰＦの出力電圧Ｖ2 は
同図（ｂ）のようにＶ1 よりも負の方向にシフトした電
圧となる。つまり、時刻ｔc までに正の大きな電圧が印
加され続けたためコンデンサＣcにはｔc 以前のＶ1 の
平均電圧がチャージされていて、ハイパス・フィルタＨ
ＰＦの出力Ｖ2 は図６の（ｂ）のように正の面積と負の
面積が同じになる波形となる。
Ｖ1 は図６の（ａ）のようになるが、ハイパス・フィル
タＨＰＦのコンデンサＣc によりＶ1 の直流分がカット
されるためハイパス・フィルタＨＰＦの出力電圧Ｖ2 は
同図（ｂ）のようにＶ1 よりも負の方向にシフトした電
圧となる。つまり、時刻ｔc までに正の大きな電圧が印
加され続けたためコンデンサＣcにはｔc 以前のＶ1 の
平均電圧がチャージされていて、ハイパス・フィルタＨ
ＰＦの出力Ｖ2 は図６の（ｂ）のように正の面積と負の
面積が同じになる波形となる。
【０００８】この出力Ｖ2 は増幅器Ａ2 で増幅される
が、いま増幅器Ａ2 の増幅度は前述のように大きな値に
設定されているため増幅器Ａ2 では０Ｖ付近の極く小さ
な電圧範囲（図６（ｂ）に示すΔＶL ）だけを増幅し、
その電圧範囲ΔＶL を越えた時間帯では増幅器Ａ2 は飽
和して一定電圧となる。そのため増幅器Ａ2 の出力Ｖ3
は図６の（ｃ）に示すようになる。同期スイッチ回路Ｓ
d はｔa ，ｔb ，ｔc のそれぞれの直前の時間（図５の
ｔ11あるいはｔ12）からｔa ，ｔb ，ｔc のそれぞれの
直後の時間（図５のｔ21あるいはｔ22）までの電圧Ｖ3
の変化電圧を保持し出力する。このため、ｔc の後の時
間ではＶout は図６の（ｄ）のように一定の値０になる
（詳細は後述）。
が、いま増幅器Ａ2 の増幅度は前述のように大きな値に
設定されているため増幅器Ａ2 では０Ｖ付近の極く小さ
な電圧範囲（図６（ｂ）に示すΔＶL ）だけを増幅し、
その電圧範囲ΔＶL を越えた時間帯では増幅器Ａ2 は飽
和して一定電圧となる。そのため増幅器Ａ2 の出力Ｖ3
は図６の（ｃ）に示すようになる。同期スイッチ回路Ｓ
d はｔa ，ｔb ，ｔc のそれぞれの直前の時間（図５の
ｔ11あるいはｔ12）からｔa ，ｔb ，ｔc のそれぞれの
直後の時間（図５のｔ21あるいはｔ22）までの電圧Ｖ3
の変化電圧を保持し出力する。このため、ｔc の後の時
間ではＶout は図６の（ｄ）のように一定の値０になる
（詳細は後述）。
【０００９】次に、ｔc の後で、しかもｔd の前にＶin
が負の値になると、Ｖ1 は図６の（ａ）のように負の減
衰波形になる。この場合、ハイパス・フィルタＨＰＦの
時定数Ｃc ・Ｒc をサンプリング周期（この場合ｔd −
ｔc ）よりも十分に長い値に設定しているので、Ｃc に
チャージされている電圧はすぐには放電されず、同図
（ｂ）のようにＶ2 は負の値を保持し続ける。ところ
が、時間ｔc までの場合と異なり、発生するパルス波形
（減衰波形）も負の値であるため、電圧Ｖ2 は非飽和電
圧領域ΔＶL を電圧Ｖ2 が横切ることはなく、増幅器Ａ
2 の出力Ｖ3 は負の飽和電圧に維持されたまま変化しな
い。したがって同期スイッチ回路Ｓd はｔd の直前の時
間からｔd の直後の時間までの間のＶ3 の変化電圧を出
力するので、Ｖout は０となる。
が負の値になると、Ｖ1 は図６の（ａ）のように負の減
衰波形になる。この場合、ハイパス・フィルタＨＰＦの
時定数Ｃc ・Ｒc をサンプリング周期（この場合ｔd −
ｔc ）よりも十分に長い値に設定しているので、Ｃc に
チャージされている電圧はすぐには放電されず、同図
（ｂ）のようにＶ2 は負の値を保持し続ける。ところ
が、時間ｔc までの場合と異なり、発生するパルス波形
（減衰波形）も負の値であるため、電圧Ｖ2 は非飽和電
圧領域ΔＶL を電圧Ｖ2 が横切ることはなく、増幅器Ａ
2 の出力Ｖ3 は負の飽和電圧に維持されたまま変化しな
い。したがって同期スイッチ回路Ｓd はｔd の直前の時
間からｔd の直後の時間までの間のＶ3 の変化電圧を出
力するので、Ｖout は０となる。
【００１０】時間ｔe のところでも同様である。なお、
このＶout が０になるまでには、ハイパス・フィルタＨ
ＰＦの時定数の何倍もの時間が必要である。すなわち、
Ｖ2 が増幅器Ａ2 の非飽和入力電圧領域ΔＶL 内に入っ
て来るまでの時間がかかる。
このＶout が０になるまでには、ハイパス・フィルタＨ
ＰＦの時定数の何倍もの時間が必要である。すなわち、
Ｖ2 が増幅器Ａ2 の非飽和入力電圧領域ΔＶL 内に入っ
て来るまでの時間がかかる。
【００１１】サンプリング・オシロスコープは設定した
測定電圧範囲のＶinを図６の（ｄ）に示すような一定の
電圧範囲ΔＶFSの範囲内のＶout の値に対応したブラウ
ン管面上の縦位置に輝点として表示する装置であるの
で、上記のようにＶout が０になり続けるということは
ブラウン管面上の０電圧位置に水平の輝線が現れること
になり、Ｖinが負の値であっても観測者はＶinが０であ
ると誤認してしまうという欠点があった。
測定電圧範囲のＶinを図６の（ｄ）に示すような一定の
電圧範囲ΔＶFSの範囲内のＶout の値に対応したブラウ
ン管面上の縦位置に輝点として表示する装置であるの
で、上記のようにＶout が０になり続けるということは
ブラウン管面上の０電圧位置に水平の輝線が現れること
になり、Ｖinが負の値であっても観測者はＶinが０であ
ると誤認してしまうという欠点があった。
【００１２】なお、正の過大入力があって、その後、設
定された測定電圧範囲内の正の電圧が入力されるような
Ｖinであっても、上記と同様な現象を呈す。すなわち、
図６の（ｂ）の時間ｔd に、図のような負のパルスでは
なく、本来なら図中のΔＶL 内に入ってしまうような小
さな正のパルスであったとしても、増幅器Ａ2 は飽和領
域に入ったままであるから増幅器Ａ2 の出力Ｖ3 に変化
は起らず、そのためｔd 以後はＶout は０に維持され
る。
定された測定電圧範囲内の正の電圧が入力されるような
Ｖinであっても、上記と同様な現象を呈す。すなわち、
図６の（ｂ）の時間ｔd に、図のような負のパルスでは
なく、本来なら図中のΔＶL 内に入ってしまうような小
さな正のパルスであったとしても、増幅器Ａ2 は飽和領
域に入ったままであるから増幅器Ａ2 の出力Ｖ3 に変化
は起らず、そのためｔd 以後はＶout は０に維持され
る。
【００１３】これらの現象を避けるためにハイパス・フ
ィルタＨＰＦの時定数を小さくすれば増幅器Ａ2 が非飽
和領域に戻る時間は短くなるが、過大入力直後の何回か
のサンプリングの結果はやはり前述と同じ現象を呈して
しまう。過大入力後の、最初のサンプリングから正確な
観測をするためには、ハイパス・フィルタＨＰＦの時定
数をＶ0 の減衰の時定数Ｃs ＲS よりも大きくしてＶ0
の減衰波形を極力忠実に伝達すると同時に、サンプリン
グ周期をハイパス・フィルタＨＰＦの時定数よりも遙か
に大きくとり、サンプリング後のＣc のチャージ電圧を
次のサンプリング時までに放電してしまうようにすれば
よい。しかし、これによればブラウン管面上の一点一点
を計測する（サンプリングする）のに時間がかゝり、画
面の更新が極めて遅くなるという欠点がある。
ィルタＨＰＦの時定数を小さくすれば増幅器Ａ2 が非飽
和領域に戻る時間は短くなるが、過大入力直後の何回か
のサンプリングの結果はやはり前述と同じ現象を呈して
しまう。過大入力後の、最初のサンプリングから正確な
観測をするためには、ハイパス・フィルタＨＰＦの時定
数をＶ0 の減衰の時定数Ｃs ＲS よりも大きくしてＶ0
の減衰波形を極力忠実に伝達すると同時に、サンプリン
グ周期をハイパス・フィルタＨＰＦの時定数よりも遙か
に大きくとり、サンプリング後のＣc のチャージ電圧を
次のサンプリング時までに放電してしまうようにすれば
よい。しかし、これによればブラウン管面上の一点一点
を計測する（サンプリングする）のに時間がかゝり、画
面の更新が極めて遅くなるという欠点がある。
【００１４】なお、上述の現象を避けるために直流カッ
ト用コンデンサＣc を除去し（ハイパス・フィルタを除
去すること）増幅器Ａ1 とＡ2 による直流増幅のみにし
ようとしても、増幅器Ａ2 を高い増幅度に設定したとき
増幅器Ａ1 の初段の直流ドリフトにより増幅器Ａ2 が飽
和してしまうという不都合が起るため、ハイパス・フィ
ルタＨＰＦは除去できない。
ト用コンデンサＣc を除去し（ハイパス・フィルタを除
去すること）増幅器Ａ1 とＡ2 による直流増幅のみにし
ようとしても、増幅器Ａ2 を高い増幅度に設定したとき
増幅器Ａ1 の初段の直流ドリフトにより増幅器Ａ2 が飽
和してしまうという不都合が起るため、ハイパス・フィ
ルタＨＰＦは除去できない。
【００１５】本発明の目的は、このような点に鑑みてな
されたもので、過大入力後の入力電圧波形の正確な観測
が保証されるサンプリング増幅回路を提供することにあ
る。
されたもので、過大入力後の入力電圧波形の正確な観測
が保証されるサンプリング増幅回路を提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、サンプリング・スイッチ（Ｓs）
を介して入力電圧（Ｖin）で充電されるコンデンサ（Ｃ
s ）と、このコンデンサの電荷を放電させるための放電
用抵抗（Ｒs ）と、増幅器を介して前記コンデンサの出
力電圧波形を受け直流分をカットするコンデンサ
（Ｃc ）を有したハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）と、前
記サンプリング・スイッチ（Ｓs ）がオンになった直後
とオンになる直前の期間に同期して動作し前記ハイパス
・フィルタ（ＨＰＦ）の出力信号を受けて入力電圧（Ｖ
in）に対応した出力電圧（Ｖout ）を得る同期スイッチ
回路（Ｓd ）を備えたサンプリング増幅回路において、
前記ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）の出力端に接続さ
れ、サンプリング・スイッチ（Ｓs ）がオンになる前の
一定時間だけオンになり、ハイパス・フィルタのコンデ
ンサ（Ｃc ）の電荷を放電させる放電用スイッチ
（Ｓ1 ）を具備したことを特徴とする。
るために本発明では、サンプリング・スイッチ（Ｓs）
を介して入力電圧（Ｖin）で充電されるコンデンサ（Ｃ
s ）と、このコンデンサの電荷を放電させるための放電
用抵抗（Ｒs ）と、増幅器を介して前記コンデンサの出
力電圧波形を受け直流分をカットするコンデンサ
（Ｃc ）を有したハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）と、前
記サンプリング・スイッチ（Ｓs ）がオンになった直後
とオンになる直前の期間に同期して動作し前記ハイパス
・フィルタ（ＨＰＦ）の出力信号を受けて入力電圧（Ｖ
in）に対応した出力電圧（Ｖout ）を得る同期スイッチ
回路（Ｓd ）を備えたサンプリング増幅回路において、
前記ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）の出力端に接続さ
れ、サンプリング・スイッチ（Ｓs ）がオンになる前の
一定時間だけオンになり、ハイパス・フィルタのコンデ
ンサ（Ｃc ）の電荷を放電させる放電用スイッチ
（Ｓ1 ）を具備したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】サンプリングの前の一定時間だけスイッチＳ1
をオンにしてハイパス・フィルタのコンデンサ（Ｃc ）
の電荷を放電させることにより、過大入力後であっても
サンプリングの直前ではハイパス・フィルタのコンデン
サ（Ｃc ）の電圧は０近辺になり、これにより入力電圧
（Ｖin）に正確に対応した電圧（Ｖout ）を得ることが
できる。
をオンにしてハイパス・フィルタのコンデンサ（Ｃc ）
の電荷を放電させることにより、過大入力後であっても
サンプリングの直前ではハイパス・フィルタのコンデン
サ（Ｃc ）の電圧は０近辺になり、これにより入力電圧
（Ｖin）に正確に対応した電圧（Ｖout ）を得ることが
できる。
【００１８】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係るサンプリング増幅回路の一実施例を
示す構成図である。図において、図４（従来例）と同等
部分には同一符号を付し、その部分の説明は省略する。
図１において図４と異なるところは、ハイパス・フィル
タＨＰＦの出力端とコモンライン間に、放電用のスイッ
チＳ1 を接続した点である。なお、このスイッチＳ1 も
通常半導体スイッチが用いられ、そのオン抵抗をここで
はｒとする。
図１は本発明に係るサンプリング増幅回路の一実施例を
示す構成図である。図において、図４（従来例）と同等
部分には同一符号を付し、その部分の説明は省略する。
図１において図４と異なるところは、ハイパス・フィル
タＨＰＦの出力端とコモンライン間に、放電用のスイッ
チＳ1 を接続した点である。なお、このスイッチＳ1 も
通常半導体スイッチが用いられ、そのオン抵抗をここで
はｒとする。
【００１９】図１の構成において、図５に示す時間帯ｔ
11だけ放電用のスイッチＳ1 をＯＮにする。一般にサン
プリング・オシロスコープの場合、サンプリング周期
（Ｔsとする）はコンデンサＣs の残留電荷が次のサン
プリング時までに十分放電するようにするため、放電時
定数Ｃs ＲS （これをＴH とする）よりも十分大きくと
ってある。したがって、フィルタの出力Ｖ2 は、次のサ
ンプリングの前の時間（図２の時間ｔ1 ）には十分一定
の電圧になっている。図２に示される時間ｔ1 における
電圧Ｖ2 を、Ｖ2 残留電圧と呼び、Ｖr と表わす。
11だけ放電用のスイッチＳ1 をＯＮにする。一般にサン
プリング・オシロスコープの場合、サンプリング周期
（Ｔsとする）はコンデンサＣs の残留電荷が次のサン
プリング時までに十分放電するようにするため、放電時
定数Ｃs ＲS （これをＴH とする）よりも十分大きくと
ってある。したがって、フィルタの出力Ｖ2 は、次のサ
ンプリングの前の時間（図２の時間ｔ1 ）には十分一定
の電圧になっている。図２に示される時間ｔ1 における
電圧Ｖ2 を、Ｖ2 残留電圧と呼び、Ｖr と表わす。
【００２０】ピーク値（Ｖp とする）から時定数ＴH の
指数関数で減衰する波形を時間で積分すると、その減衰
波形部分の面積はＶp ＴH であることが知られている。
したがって、その減衰波形部分によりコンデンサＣ0 か
ら抵抗Ｒc に電荷が流出する量はＶp ＴH ／Ｒc であ
る。次に、Ｖ2 の残留電圧が−Ｖr となっている（図２
参照）のは、コンデンサＣc に直流電圧Ｖr が充電され
ていることである。この充電電圧によりコンデンサＣc
に抵抗Ｒc から流入する電荷はサンプリング周期Ｔs の
時間内でＶr Ｔs／Ｒc である。
指数関数で減衰する波形を時間で積分すると、その減衰
波形部分の面積はＶp ＴH であることが知られている。
したがって、その減衰波形部分によりコンデンサＣ0 か
ら抵抗Ｒc に電荷が流出する量はＶp ＴH ／Ｒc であ
る。次に、Ｖ2 の残留電圧が−Ｖr となっている（図２
参照）のは、コンデンサＣc に直流電圧Ｖr が充電され
ていることである。この充電電圧によりコンデンサＣc
に抵抗Ｒc から流入する電荷はサンプリング周期Ｔs の
時間内でＶr Ｔs／Ｒc である。
【００２１】また、スイッチＳ1 がＯＮとなっているｔ
1 時間内にはスイッチＳ1 からコンデンサＣc 側へ電荷
Ｖr ｔ1 ／ｒが流入する。ただし、増幅器Ａ1 の出力イ
ンピーダンスは０とし、かつコンデンサＣc とスイッチ
Ｓ1 のオン抵抗ｒとの時定数ｒＣc はスイッチＳ1 のオ
ン時間ｔ1 より十分大きいものとする。いま、Ｖinが一
定の値でサンプリングごとに同じ動作を繰り返している
とき、つまり定常状態に達しているときには、１回のサ
ンプリング時間内にコンデンサＣc に流れ込む電荷の総
和は０である。もし電荷の総和が０でないとするとＶr
に変化があるはずであるが、定常状態でのＶr にはなん
の変化もなく一定であることから、コンデンサＣc に流
れ込む電荷の総和が０であるということは容易に理解で
きる。
1 時間内にはスイッチＳ1 からコンデンサＣc 側へ電荷
Ｖr ｔ1 ／ｒが流入する。ただし、増幅器Ａ1 の出力イ
ンピーダンスは０とし、かつコンデンサＣc とスイッチ
Ｓ1 のオン抵抗ｒとの時定数ｒＣc はスイッチＳ1 のオ
ン時間ｔ1 より十分大きいものとする。いま、Ｖinが一
定の値でサンプリングごとに同じ動作を繰り返している
とき、つまり定常状態に達しているときには、１回のサ
ンプリング時間内にコンデンサＣc に流れ込む電荷の総
和は０である。もし電荷の総和が０でないとするとＶr
に変化があるはずであるが、定常状態でのＶr にはなん
の変化もなく一定であることから、コンデンサＣc に流
れ込む電荷の総和が０であるということは容易に理解で
きる。
【００２２】コンデンサＣc に流れ込む電荷の総和が０
であるから、 −Ｖp ＴH ／Ｒc ＋Ｖr Ｔs ／Ｒc ＋Ｖr ｔ1 ／ｒ＝０ であり、これを整理すると、 Ｖr ＝Ｖp （ＴH ／Ｒc ）／（Ｔs ／Ｒc ＋ｔ1 ／ｒ） となる。実際の実用的な値では、 Ｔs ／Ｒc ≪ｔ1 ／ｒ であるので、 Ｖr ≒Ｖp （ＴH ／ｔ1 ）・（ｒ／Ｒc ） となり、ハイパス・フィルタＨＰＦの抵抗Ｒc を大きく
すればＶr を限りなく小さくすることができ、増幅器Ａ
2 の増幅度がいくら大きくてもＶr を増幅器Ａ2の非飽
和領域内のほゞ０の値にすることができる。したがっ
て、どのような過大入力時でもサンプリングする前の時
間にはＶ2 は増幅器Ａ2 の非飽和領域内の０付近に戻っ
てくる。そのため、スイッチＳ1 がない場合のようにＶ
3 が飽和してしまってサンプリングの前後でＶ3 に変化
がないためＶout が０になってしまうという現象は起ら
ず、過大入力直後でも正確にＶinに対応したＶout を得
ることができる。
であるから、 −Ｖp ＴH ／Ｒc ＋Ｖr Ｔs ／Ｒc ＋Ｖr ｔ1 ／ｒ＝０ であり、これを整理すると、 Ｖr ＝Ｖp （ＴH ／Ｒc ）／（Ｔs ／Ｒc ＋ｔ1 ／ｒ） となる。実際の実用的な値では、 Ｔs ／Ｒc ≪ｔ1 ／ｒ であるので、 Ｖr ≒Ｖp （ＴH ／ｔ1 ）・（ｒ／Ｒc ） となり、ハイパス・フィルタＨＰＦの抵抗Ｒc を大きく
すればＶr を限りなく小さくすることができ、増幅器Ａ
2 の増幅度がいくら大きくてもＶr を増幅器Ａ2の非飽
和領域内のほゞ０の値にすることができる。したがっ
て、どのような過大入力時でもサンプリングする前の時
間にはＶ2 は増幅器Ａ2 の非飽和領域内の０付近に戻っ
てくる。そのため、スイッチＳ1 がない場合のようにＶ
3 が飽和してしまってサンプリングの前後でＶ3 に変化
がないためＶout が０になってしまうという現象は起ら
ず、過大入力直後でも正確にＶinに対応したＶout を得
ることができる。
【００２３】なお、放電用のスイッチＳ1 はサンプリン
グが行われるごとに一定時間（ｔ1）の間だけＯＮする
ため、ハイパス・フィルタＨＰＦの抵抗Ｒc はなくても
よい。また、図１に示す実施例では、増幅器Ａ1 は入力
抵抗の高い電圧増幅器であることを前提にしているが、
図３に示すようなチャージ・アンプＡCHを使用してもよ
い。その理由は次の通りである。スイッチＳs が極めて
短時間だけＯＮするとＣs などの容量にＶinがチャージ
される。チャージされた後はスイッチＳs がＯＦＦとな
っているので、増幅器Ａ1 の反転入力端子の電位の上昇
（これはＶinが正極性の場合である）に対して、増幅器
Ａ1 は自身の応答速度で応答してその出力端子の電位を
下げる。それに伴って反転入力端子の電位も下がる。そ
して反転入力端子の電位が非反転入力端子の電位と同じ
になったとき一旦平衡状態になる。つまり、最初Ｃs に
チャージされた電荷はすべてコンデンサＣH に移るが、
その後時定数ＣH ＲH で放電する。したがってチャージ
・アンプＡCHの出力は図６の（ａ）と極性は逆になるも
のの同様な波形となる。以上から明らかなように、図３
のようなチャージ・アンプＡCHを使用しても本発明の目
的を達成することができる。
グが行われるごとに一定時間（ｔ1）の間だけＯＮする
ため、ハイパス・フィルタＨＰＦの抵抗Ｒc はなくても
よい。また、図１に示す実施例では、増幅器Ａ1 は入力
抵抗の高い電圧増幅器であることを前提にしているが、
図３に示すようなチャージ・アンプＡCHを使用してもよ
い。その理由は次の通りである。スイッチＳs が極めて
短時間だけＯＮするとＣs などの容量にＶinがチャージ
される。チャージされた後はスイッチＳs がＯＦＦとな
っているので、増幅器Ａ1 の反転入力端子の電位の上昇
（これはＶinが正極性の場合である）に対して、増幅器
Ａ1 は自身の応答速度で応答してその出力端子の電位を
下げる。それに伴って反転入力端子の電位も下がる。そ
して反転入力端子の電位が非反転入力端子の電位と同じ
になったとき一旦平衡状態になる。つまり、最初Ｃs に
チャージされた電荷はすべてコンデンサＣH に移るが、
その後時定数ＣH ＲH で放電する。したがってチャージ
・アンプＡCHの出力は図６の（ａ）と極性は逆になるも
のの同様な波形となる。以上から明らかなように、図３
のようなチャージ・アンプＡCHを使用しても本発明の目
的を達成することができる。
【００２４】更にまた、図１に示す放電抵抗ＲS の一端
はコモンラインに接続されているが、これに限らず、例
えば直流電源に接続するとか、あるいは出力電圧Ｖout
を入力電圧Ｖinに正確に対応させる目的で出力電圧Ｖ
out をフィードバックして接続するようにしてもよい。
また、同様の理由で増幅器Ａ1 の非反転入力端に出力電
圧Ｖout をフィードバックするようにしてもよい。な
お、コンデンサＣS の一端もコモンラインに限らず、一
定電圧であればどこに接続してもよい。
はコモンラインに接続されているが、これに限らず、例
えば直流電源に接続するとか、あるいは出力電圧Ｖout
を入力電圧Ｖinに正確に対応させる目的で出力電圧Ｖ
out をフィードバックして接続するようにしてもよい。
また、同様の理由で増幅器Ａ1 の非反転入力端に出力電
圧Ｖout をフィードバックするようにしてもよい。な
お、コンデンサＣS の一端もコモンラインに限らず、一
定電圧であればどこに接続してもよい。
【００２５】また、スイッチＳ1 がＯＮになる時間ｔ1
と同期スイッチ回路Ｓd の中のスイッチの１つがサンプ
リング前にＯＮになる時間とは必ずしも同じである必要
はない。いずれもＶ1 の減衰波形が十分減衰しきってさ
えいればよい。
と同期スイッチ回路Ｓd の中のスイッチの１つがサンプ
リング前にＯＮになる時間とは必ずしも同じである必要
はない。いずれもＶ1 の減衰波形が十分減衰しきってさ
えいればよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ハ
イパス・フィルタの出力端に放電用のスイッチを設けて
ハイパス・フィルタのコンデンサに蓄積された不要な電
荷を強制的に放電させることにより、過大入力後でも入
力電圧に正確に対応した電圧を得ることができる。
イパス・フィルタの出力端に放電用のスイッチを設けて
ハイパス・フィルタのコンデンサに蓄積された不要な電
荷を強制的に放電させることにより、過大入力後でも入
力電圧に正確に対応した電圧を得ることができる。
【図１】本発明に係るサンプリング増幅回路の一実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】動作説明のための波形図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す部分構成図である。
【図４】従来のサンプリング増幅回路の一例を示す構成
図である。
図である。
【図５】従来のサンプリング増幅回路の動作を説明する
ための波形図である。
ための波形図である。
【図６】従来のサンプリング増幅回路の動作を説明する
ための他の波形図である。
ための他の波形図である。
Ｓs サンプリング・スイッチ Ｃs サンプリング・コンデンサ ＲH 放電抵抗 Ａ1 ，Ａ2 増幅器 ＨＰＦ ハイパス・フィルタ Ｃc コンデンサ Ｒc 抵抗 Ｓd 同期スイッチ回路
Claims (1)
- 【請求項１】サンプリング・スイッチ（Ｓs ）を介して
入力電圧（Ｖin）で充電されるコンデンサ（Ｃs ）と、
このコンデンサの電荷を放電させるための放電用抵抗
（Ｒs）と、増幅器を介して前記コンデンサの出力電圧
波形を受け直流分をカットするコンデンサ（Ｃc ）を有
したハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）と、前記サンプリン
グ・スイッチ（Ｓs ）がオンになった直後とオンになる
直前の期間に同期して動作し前記ハイパス・フィルタ
（ＨＰＦ）の出力信号を受けて入力電圧（Ｖin）に対応
した出力電圧（Ｖout ）を得る同期スイッチ回路
（Ｓd ）を備えたサンプリング増幅回路において、 前記ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）の出力端に接続さ
れ、サンプリング・スイッチ（Ｓs ）がオンになる前の
一定時間だけオンになり、ハイパス・フィルタのコンデ
ンサ（Ｃc ）の電荷を放電させる放電用スイッチ
（Ｓ1 ）を具備したことを特徴とするサンプリング増幅
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163428A JP3031121B2 (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | サンプリング増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163428A JP3031121B2 (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | サンプリング増幅回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0721794A true JPH0721794A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3031121B2 JP3031121B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=15773720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5163428A Expired - Fee Related JP3031121B2 (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | サンプリング増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031121B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391153A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-04 | 苏州立瓷电子技术有限公司 | 一种采用四级放大器电路的示波器 |
| CN104391152A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-04 | 苏州立瓷电子技术有限公司 | 一种改进运算放大器电路的示波器 |
| CN104459258A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-25 | 苏州立瓷电子技术有限公司 | 一种基于叠层放大结构电路设计的示波器 |
-
1993
- 1993-07-01 JP JP5163428A patent/JP3031121B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391153A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-04 | 苏州立瓷电子技术有限公司 | 一种采用四级放大器电路的示波器 |
| CN104391152A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-04 | 苏州立瓷电子技术有限公司 | 一种改进运算放大器电路的示波器 |
| CN104459258A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-25 | 苏州立瓷电子技术有限公司 | 一种基于叠层放大结构电路设计的示波器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3031121B2 (ja) | 2000-04-10 |
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