JPH0722901Y2 - 電圧増幅回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、センサの検出信号等低周波域の微小な電圧を
増幅する交流増幅回路に関する。

〈従来の技術〉 人体の微細な動きをも素早く検知する必要のあるドアセ
ンサ等には、その検出信号の微小な電圧を、所定のレベ
ルまで大きく増幅し得る増幅回路を接続しなければなら
ない。この様な電圧を増幅する従来の交流増幅回路は、
コンデンサ結合により信号を増幅器に入力させるもので
あった。

例えば第２図の回路図で示す様に、増幅器として直列に
接続した二個のオペレーショナルアンプA₁₀,A₂₀（以下
単にアンプA₁₀,A₂₀と呼ぶ）を用い、その第一のアンプA
₁₀の反転入力（−）に、予め電圧に変換したセンサ等か
らの信号Siを、コンデンサC₁₀と入力抵抗R₁₀とを介して
入力させれば、信号Siの電圧、つまり交流成分が第一の
アンプA₁₀で増幅される。そしてこの第一のアンプA₁₀の
出力を、コンデンサC₂₀と入力抵抗R₂₀とを介して第二の
アンプA₂₀の反転入力（−）に入力させれば、増幅され
た信号Siの電圧は、このアンプA₂₀で更に増幅されて出
力信号Soとして出力される。上記各アンプA₁₀,A₂₀にお
ける増幅率は夫々、帰還抵抗R₁₁,R₂₁と入力抵抗R₁₀,R₂₀
との比、つまりR₁₁,/R₁₀,R₂₁／R₂₀である。

〈考案が解決しようとする課題〉 人体の微細な動きをも検知すべきドアセンサの検出信号
の様な信号は、一般にその電圧変化の周期が長い。従っ
てこの様なセンサに接続する電圧増幅回路は、周期の長
い、つまり低周波域の電圧にまで対応し得るものでなけ
ればならない。

しかしコンデンサ結合を用いた従来の入力回路により、
信号の低周波の電圧を増幅するには、時定数C₁₀・R₁₀,C
₂₀・R₂₀を充分に大きく設定する必要がある。このうち
入力抵抗R₁₀,R₂₀の値は、増幅率R₁₁／R₁₀,R₂₁／R₂₀を上
げる為に小さく設定されることから、コンデンサC₁₀,C
₂₀の容量を非常に大きくしなければならない。上記増幅
率R₁₁／R₁₀,R₂₁／R₂₀を上げる為に入力抵抗R₁₀／R₂₀の
値を小さく設定するというのは、帰還抵抗R₁₁,R₂₁の値
を大きくし過ぎると、ノイズ等、動作環境の影響を受け
易くなるとともに、アンプA₁₀,A₂₀のドリフト等が無視
できなくなるからである。

従って従来の増幅回路では、大型無極性ケミコン等の大
容量コンデンサが必要となり、スペースを取るとともに
高コストになるという問題があった。

本考案は、上記問題点を解決すべく、入力回路にコンデ
ンサを用いずに信号を入力させて、その微小な電圧を充
分に増幅し得る交流増幅回路を提供することを目的とす
るものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に、本考案の交流増幅回路では、
第一と第二の二個のオペレーショナルアンプを備え、そ
の双方のオペレーショナルアンプの非反転入力に信号を
入力させるとともに、第一オペレーショナルアンプの出
力を第二のオペレーショナルアンプの反転入力に入力さ
せ、その第二のオペレーショナルアンプから、増幅した
入力信号の電圧を出力信号として取出すものにおいて、
前記第一のオペレーショナルアンプの反転入力とグラウ
ンドとの間には、周波数設定抵抗と周波数設定コンデン
サとからなる直列回路を設けたことを特徴とする電圧増
幅回路を構成した。

〈作用〉 上記構成の増幅回路では、入力信号の電圧が周波数設定
抵抗とコンデンサの値によって定まる一定の周波数以上
になると、入力信号は第一のオペレーショナルアンプに
より増幅されて、第二のオペレーショナルアンプの反転
入力に印加される。これにより第二のオペレーショナル
アンプは、入力信号の電圧の｛１＋（第一のオペレーシ
ョナルアンプの増幅率）｝倍の電圧を受けることにな
る。従って第二のオペレーショナルアンプの増幅率を適
当に設定すれば、微小な入力信号の電圧を所望の大きさ
に増幅することができる。

〈実施例〉 以下、図面に基づいて本考案の一実施例を説明する。

第１図は、本考案に係る電圧増幅回路の回路図である。

図に示す如くこの増幅回路は、第一と第二の二個のオペ
レーショナルアンプA₁,A₂（以下単にアンプA₁,A₂と呼
ぶ）を備え、その双方のアンプA₁,A₂の非反転入力
（＋）に、予め電圧に変換したセンサ等からの信号Si
を、夫々入力抵抗Ri₁,Ri₂を介して入力させるととも
に、第一アンプA₁の出力を第二アンプA₂の反転入力
（−）に接続抵抗R₂を介して入力させ、その第二アンプ
A₂から、増幅した信号Siの電圧を出力信号Soとして取出
す様に構成されている。上記第一アンプA₁の反転入力
（−）は、周波数設定抵抗R₁と周波数設定コンセンサC₁
からなる直列回路を介してグラウンドに接続され、又各
アンプA₁,A₂には夫々帰還抵抗Rf₁,Rf₂が接続されるとと
もに、各帰還抵抗Rf₁,Rf₂と並列に夫々コンデンサCf₁,C
f₂が接続されている。

この様に本考案の増幅回路では、信号Siの入力回路にコ
ンデンサを用いていない。又この増幅回路は片電源で動
作する。更に非反転入力タイプである為、入力インピー
ダンスが大きく、よってセンサ等からの信号Siに入力イ
ンピーダンスの減衰を生じない。

上記構成の増幅回路において、信号Siの周波数が変化し
ない時には、第一アンプA₁の反転入力が周波数設定コン
デンサC₁によりグラウンドから遮断される為、第一アン
プA₁は電圧フォロアの状態となって、第二アンプA₂の非
反転入力と反転入力とは同電位となる。よって第二アン
プA₂からの出力信号Soも変化しない。

一方、信号Siの周波数が、第一アンプA₁の反転入力に接
続された周波数設定抵抗R₁と周波数設定コンデンサC₁と
の時定数で決まる一定の周波数以上になると、信号Si
は、第一アンプA₁により、その帰還抵抗Rf₁と抵抗R₁と
の比で決まる増幅率で増幅されて、第二アンプA₂の反転
入力に印加される。これにより第二アンプA₂は、信号Si
の電圧の｛１＋（第一アンプA₁の増幅率）｝倍、つまり
（１＋Rf₁＋R₁）倍の電圧を受けることになる。従って
第二アンプA₂の増幅率Rf₂／R₂を適当に設定すれば、信
号Siの電圧を所望の大きさに容易に増幅し、出力信号So
として取出すことができる。

又各アンプA₁,A₂の帰還抵抗Rf₁,Rf₂とコンデンサCf₁,Cf
₂との時定数を調整することにより、この増幅回路の応
答特性を適当に設定することができる。

更に、抵抗R₁,R₂,Rf₁,Rf₂，の何れかを可変抵抗にすれ
ば、この増幅回路の感度を任意に調整することができ
る。

尚上記二個のアンプA₁,A₂としては、特性の揃ったオペ
レーショナルアンプ、例えばデュアルオペレーショナル
アンプ、或はクワッドオペレーショナルアンプ内の二個
のアンプを使用することが好ましい。それにより、相似
のドリフト，オフセット特性が相殺されることになり、
直流的に安定した特性が得られる。

〈考案の効果〉 以上述べた様に本考案の電圧変化増幅回路によれば、第
一と第二のオペレーショナルアンプの非反転入力に信号
を入力し、第一のオペレーショナルアンプの反転入力と
グラウンドの間に周波数設定抵抗と周波数設定コンデン
サとの直列回路を接続することにより、信号入力回路に
大容量のコンデンサを用いる必要がなくなり、その分省
スペース化、低コスト化されて微小電圧を良好に増幅可
能となった。

【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、従来例を示す回路図である。 A₁,A₂……オペレーショナルアンプ，R₁……周波数設定
抵抗，C₁……周波数設定コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】低周波数で変化する入力信号の電圧を増幅
   する交流増幅回路であって、 第一と第二の二個のオペレーショナルアンプを備え、そ
   の双方のオペレーショナルアンプの非反転入力に信号を
   入力させるとともに、第一オペレーショナルアンプの出
   力を第二オペレーショナルアンプの反転入力に入力さ
   せ、その第二のオペレーショナルアンプから、増幅した
   入力信号の電圧変化を出力信号として取出すものにおい
   て、 前記第一オペレーショナルアンプの反転入力とグラウン
   ドとの間には、周波数設定抵抗と周波数設定コンデンサ
   とからなる直列回路を接続するとともに、 該第一のオペレーショナルアンプの反転入力側と出力側
   間には、帰還抵抗と帰還コンデンサとを並列させた帰還
   回路を接続したことを特徴とする電圧増幅回路。