JPH0831751B2 - 増幅装置 - Google Patents
増幅装置Info
- Publication number
- JPH0831751B2 JPH0831751B2 JP62058594A JP5859487A JPH0831751B2 JP H0831751 B2 JPH0831751 B2 JP H0831751B2 JP 62058594 A JP62058594 A JP 62058594A JP 5859487 A JP5859487 A JP 5859487A JP H0831751 B2 JPH0831751 B2 JP H0831751B2
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- Japan
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- converter
- signal
- microprocessor
- bias current
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば計測器に用いて好適な増幅装置に関
するものである。
するものである。
（従来の技術） 従来の計測器における増幅装置は、一般に第３図に示
す如くの構成の演算増幅器OPが用いられている。図にお
いて、Vsは被測定の電圧源、Rsはその内部抵抗、Riは演
算増幅器OPの入力抵抗を示すものである。被測定の電圧
源Vsの出力はその電圧源の内部抵抗Rsと入力抵抗Riの直
列回路を介して演算増幅器OPの非反転入力端子に加えら
れる。演算増幅器OPのゲインをＡとすると、この演算増
幅器OPの反転入力端子には出力電圧Voを抵抗（Ａ−１）
Ｒと抵抗Ｒとで分圧した電圧が加えられるようになって
いる。
す如くの構成の演算増幅器OPが用いられている。図にお
いて、Vsは被測定の電圧源、Rsはその内部抵抗、Riは演
算増幅器OPの入力抵抗を示すものである。被測定の電圧
源Vsの出力はその電圧源の内部抵抗Rsと入力抵抗Riの直
列回路を介して演算増幅器OPの非反転入力端子に加えら
れる。演算増幅器OPのゲインをＡとすると、この演算増
幅器OPの反転入力端子には出力電圧Voを抵抗（Ａ−１）
Ｒと抵抗Ｒとで分圧した電圧が加えられるようになって
いる。
（発明が解決しようとする問題点） このような構成の増幅装置において、出力電圧Voは Vo＝Ａ（Vs＋Eerr） …（１） Eerr＝VoS＋（Rs＋Ri）IB …（２） で表される。（２）式において、VoSは演算増幅器OPの
入力換算オフセット電圧、IBは同じく演算増幅器OPのバ
イアス電流を示すものである。これらオフセット電圧Vo
S及びバイアス電流IBは演算増幅器OPには必然的に存在
するもので、第３図に示す増幅装置においてはこのVoS
及びIBにより（１）式で示す如くの誤差Eerrが生じる。
計測器に用いられる増幅装置としては高精度のものが必
要であり、VoS及びIBに起因する測定誤差Eerrは何等か
の手段で補正する必要がある。しかも、オフセット電圧
VoSが大きいと、増幅器OPが飽和し、測定が不能となる
恐れがある。
入力換算オフセット電圧、IBは同じく演算増幅器OPのバ
イアス電流を示すものである。これらオフセット電圧Vo
S及びバイアス電流IBは演算増幅器OPには必然的に存在
するもので、第３図に示す増幅装置においてはこのVoS
及びIBにより（１）式で示す如くの誤差Eerrが生じる。
計測器に用いられる増幅装置としては高精度のものが必
要であり、VoS及びIBに起因する測定誤差Eerrは何等か
の手段で補正する必要がある。しかも、オフセット電圧
VoSが大きいと、増幅器OPが飽和し、測定が不能となる
恐れがある。
本発明は、このような問題点を改善するために成され
たものであって、その目的は、オフセット電圧成分VoS
及びバイアス電流成分IBによる誤差が補正され、かつ増
幅器が飽和することの無い極めて高精度で，計測器に用
いて好適な増幅装置を提供するものである。
たものであって、その目的は、オフセット電圧成分VoS
及びバイアス電流成分IBによる誤差が補正され、かつ増
幅器が飽和することの無い極めて高精度で，計測器に用
いて好適な増幅装置を提供するものである。
（問題点を解決する為の手段） 本発明の増幅装置は、 増幅器に測定信号と，抵抗を介さない接地信号及び抵
抗を介した接地信号を選択的に加える入力切換手段、 前記増幅器から出力される測定信号と，抵抗を介さな
い接地信号及び抵抗を介した接地信号を夫々デジタル信
号に変換するA/D変換器、 このA/D変換器により変換された前記抵抗を介さない
接地信号に対応したデジタル信号に基づいて得られる前
記増幅器のオフセット電圧成分と，前記A/D変換器によ
り変換された抵抗を介した接地信号に対応したデジタル
信号に基づいて得られる前記増幅器のバイアス電流成分
とによりこれらオフセット電圧及びバイアス電流成分を
夫々補正する為の補正データを演算するマイクロプロセ
ッサ、 このマイクロプロセッサで求められたオフセット電圧
成分補正データをアナログ信号に変換して前記増幅器の
反転入力端子に帰還する第１のD/A変換器、 及び、前記マイクロプロセッサで求められたバイアス
電流成分補正データをアナログ信号に変換して前記増幅
器の非反転入力端子に帰還する第２のD/A変換器、 で構成されたことを特徴とする。以下、本発明の実施例
を詳細に説明する。
抗を介した接地信号を選択的に加える入力切換手段、 前記増幅器から出力される測定信号と，抵抗を介さな
い接地信号及び抵抗を介した接地信号を夫々デジタル信
号に変換するA/D変換器、 このA/D変換器により変換された前記抵抗を介さない
接地信号に対応したデジタル信号に基づいて得られる前
記増幅器のオフセット電圧成分と，前記A/D変換器によ
り変換された抵抗を介した接地信号に対応したデジタル
信号に基づいて得られる前記増幅器のバイアス電流成分
とによりこれらオフセット電圧及びバイアス電流成分を
夫々補正する為の補正データを演算するマイクロプロセ
ッサ、 このマイクロプロセッサで求められたオフセット電圧
成分補正データをアナログ信号に変換して前記増幅器の
反転入力端子に帰還する第１のD/A変換器、 及び、前記マイクロプロセッサで求められたバイアス
電流成分補正データをアナログ信号に変換して前記増幅
器の非反転入力端子に帰還する第２のD/A変換器、 で構成されたことを特徴とする。以下、本発明の実施例
を詳細に説明する。
（実施例） 第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック図であ
る。図において、９は入力切換手段として用いられるス
イッチであり、測定信号Ｍの他に、接地電圧Ｚを直接ま
たは抵抗値RBを有する抵抗10を介してＲとして間接的に
増幅器11の非反転入力端子に切換え出力する。
る。図において、９は入力切換手段として用いられるス
イッチであり、測定信号Ｍの他に、接地電圧Ｚを直接ま
たは抵抗値RBを有する抵抗10を介してＲとして間接的に
増幅器11の非反転入力端子に切換え出力する。
増幅器11の出力端子はA/D変換器12に接続されると共
に、抵抗値R1を有する抵抗13と抵抗値R2を有する抵抗14
とで構成される抵抗分圧回路を介して接地電位点に接続
されている。抵抗分圧回路を構成する抵抗13と14との接
続点は増幅器11の反転入力端子に接続されている。
に、抵抗値R1を有する抵抗13と抵抗値R2を有する抵抗14
とで構成される抵抗分圧回路を介して接地電位点に接続
されている。抵抗分圧回路を構成する抵抗13と14との接
続点は増幅器11の反転入力端子に接続されている。
A/D変換器12で変換されたデジタル信号は各種の演算
制御を行うマイクロプロセッサ15に加えられている。16
はマイクロプロセッサ15から出力されるデジタル信号を
アナログ信号に変換し、抵抗値Rcvを有する抵抗17を介
して増幅器11の反転入力端子に帰還する第１のD/A変換
器、18はマイクロプロセッサ15から出力されるデジタル
信号をアナログ信号に変換し、抵抗値RcIを有する抵抗1
9を介して増幅器11の非反転入力端子に帰還する第２のD
/A変換器である。なお、マイクロプロセッサ15は、スイ
ッチ９の切換制御も行う。このような構成に係わる本発
明装置の動作について以下に説明する。
制御を行うマイクロプロセッサ15に加えられている。16
はマイクロプロセッサ15から出力されるデジタル信号を
アナログ信号に変換し、抵抗値Rcvを有する抵抗17を介
して増幅器11の反転入力端子に帰還する第１のD/A変換
器、18はマイクロプロセッサ15から出力されるデジタル
信号をアナログ信号に変換し、抵抗値RcIを有する抵抗1
9を介して増幅器11の非反転入力端子に帰還する第２のD
/A変換器である。なお、マイクロプロセッサ15は、スイ
ッチ９の切換制御も行う。このような構成に係わる本発
明装置の動作について以下に説明する。
いま、増幅器11のゲインをＡとすると、 Ａ＝（R1＋R2）/R2 …（３） で表される。各D/A変換器16,18の出力が零の状態でスイ
ッチ９を接地電圧Ｚの位置にしたときの増幅器11の出力
電圧をVAz1とし、増幅器11の入力換算オフセット電圧を
Vosとすると、VAz1は VAz1＝Ａ・Vos …（４） で表される。（４）式で表される増幅器11の出力電圧VA
z1はA/D変換器12でデジタル信号に変換された後、マイ
クロプロセッサ15に与えられてその値が記憶される。マ
イクロプロセッサ15はこの測定値VAz1が第２図に示す許
容誤差電圧範囲±Ve maxを越えているか否かを判断す
る。±Ve mexを越えている場合には、このマイクロプロ
セッサ15に予め格納されている設計データに基づいて測
定値VAz1が許容誤差電圧範囲±Ve max内に入るのに充分
な電圧ＶDを発生する為の補正データを演算し、D/A変換
器16に出力する。
ッチ９を接地電圧Ｚの位置にしたときの増幅器11の出力
電圧をVAz1とし、増幅器11の入力換算オフセット電圧を
Vosとすると、VAz1は VAz1＝Ａ・Vos …（４） で表される。（４）式で表される増幅器11の出力電圧VA
z1はA/D変換器12でデジタル信号に変換された後、マイ
クロプロセッサ15に与えられてその値が記憶される。マ
イクロプロセッサ15はこの測定値VAz1が第２図に示す許
容誤差電圧範囲±Ve maxを越えているか否かを判断す
る。±Ve mexを越えている場合には、このマイクロプロ
セッサ15に予め格納されている設計データに基づいて測
定値VAz1が許容誤差電圧範囲±Ve max内に入るのに充分
な電圧ＶDを発生する為の補正データを演算し、D/A変換
器16に出力する。
D/A変換器16の出力ＶDは、抵抗Rcvを介して増幅器11
の反転入力端子に補正電圧として帰還される。この状態
でのA/D変換器12の変換出力をVAz2とすると、このVAz2
は許容誤差電圧範囲±Ve max内に入ることになり、マイ
クロプロセッサ15はこの変換出力VAz2を演算時の補正デ
ータとして格納する。
の反転入力端子に補正電圧として帰還される。この状態
でのA/D変換器12の変換出力をVAz2とすると、このVAz2
は許容誤差電圧範囲±Ve max内に入ることになり、マイ
クロプロセッサ15はこの変換出力VAz2を演算時の補正デ
ータとして格納する。
このように、スイッチ９を接地電圧Ｚの位置にしたと
きのA/D変換器12の変換出力VAz2が許容誤差電圧範囲±V
e max内に入っている状態でスイッチ９をＭ位置に切り
換えて測定信号源１の出力信号Esを測定するようにすれ
ば（その測定値をVAMとする）、マイクロプロセッサ15
は格納している前記演算補正データVAz2を用いて Es＝VAM−VAz2 …（５） の演算を行い、オフセット電圧Vosが許容誤差電圧範囲
にあるように補正された演算を行う。
きのA/D変換器12の変換出力VAz2が許容誤差電圧範囲±V
e max内に入っている状態でスイッチ９をＭ位置に切り
換えて測定信号源１の出力信号Esを測定するようにすれ
ば（その測定値をVAMとする）、マイクロプロセッサ15
は格納している前記演算補正データVAz2を用いて Es＝VAM−VAz2 …（５） の演算を行い、オフセット電圧Vosが許容誤差電圧範囲
にあるように補正された演算を行う。
このように、第１図の増幅装置においては、D/A変換
器16で上記（５）式で示すようにオフセット電圧成分Vo
sを補正するようにしているので、 増幅器11として測定信号よりもオフセット電圧成分Vo
sが大きい安価な増幅器を用いて高精度の測定が行なう
ことができる。
器16で上記（５）式で示すようにオフセット電圧成分Vo
sを補正するようにしているので、 増幅器11として測定信号よりもオフセット電圧成分Vo
sが大きい安価な増幅器を用いて高精度の測定が行なう
ことができる。
オフセット電圧成分Vosが大きくても、増幅器11が飽
和するようなことはなくなる。
和するようなことはなくなる。
等の効果があるものである。
一方、各D/A変換器16,18の出力が零の状態でスイッチ
９をＲ位置にしたときの増幅器11の出力信号VARは、 VAR＝Ａ（IB・RB＋Vos） …（６） となる。（６）式において、IBは第３図で説明した如く
増幅器11のバイアス電流成分を示すものである。（６）
式に示す出力信号VARがA/D変換器12でデジタル信号に変
換された後、マイクロプロセッサ15に与えられる。マイ
クロプロセッサ15は、この信号VARと、このマイクロプ
ロセッサに記憶されていた（４）式で示したオフセット
電圧成分Vosをゲイン倍した値VAZ1を基に VC2＝VAR−VAZ1＝Ａ・IB・RB …（７） の演算を行う。
９をＲ位置にしたときの増幅器11の出力信号VARは、 VAR＝Ａ（IB・RB＋Vos） …（６） となる。（６）式において、IBは第３図で説明した如く
増幅器11のバイアス電流成分を示すものである。（６）
式に示す出力信号VARがA/D変換器12でデジタル信号に変
換された後、マイクロプロセッサ15に与えられる。マイ
クロプロセッサ15は、この信号VARと、このマイクロプ
ロセッサに記憶されていた（４）式で示したオフセット
電圧成分Vosをゲイン倍した値VAZ1を基に VC2＝VAR−VAZ1＝Ａ・IB・RB …（７） の演算を行う。
マイクロプロセッサ15の出力により、D/A変換器18は
このVC2に対応した電圧を出力し、この出力電圧は抵抗
ＲCIを介してバイアス電流IBを打ち消すように増幅器11
の非反転入力端子に帰還されている。即ち、バイアス電
流IBの補正データとしてD/A変換器18の出力VC2により、
このD/A変換器は −IB＝−IC …（８） の関係を有する電流ICを出力する。これによりバイアス
電流IBが補正される。
このVC2に対応した電圧を出力し、この出力電圧は抵抗
ＲCIを介してバイアス電流IBを打ち消すように増幅器11
の非反転入力端子に帰還されている。即ち、バイアス電
流IBの補正データとしてD/A変換器18の出力VC2により、
このD/A変換器は −IB＝−IC …（８） の関係を有する電流ICを出力する。これによりバイアス
電流IBが補正される。
ここで例えば、|IB|＜1nAとし、VC2の感度が1mV/1nA
に対応するものとすると、マイクロプロセッサ15は、±
４ビット分解能（最大電圧は1mV）のデジタル設定値をD
/A変換器18に出力する。これにより、D/A変換器18は±
４ビット分解能で、上記の如く−IB＝−ICの関係を有す
る補正電流ICを出力することになる。被測定の信号源１
は内部抵抗Rsを有する。この内部抵抗Rsに下式（８）で
示す如く、バイアス電流IBと補正電流ICとの差の電流
IB′が流れる。
に対応するものとすると、マイクロプロセッサ15は、±
４ビット分解能（最大電圧は1mV）のデジタル設定値をD
/A変換器18に出力する。これにより、D/A変換器18は±
４ビット分解能で、上記の如く−IB＝−ICの関係を有す
る補正電流ICを出力することになる。被測定の信号源１
は内部抵抗Rsを有する。この内部抵抗Rsに下式（８）で
示す如く、バイアス電流IBと補正電流ICとの差の電流
IB′が流れる。
IB′＝IB−IC …（９） 第３図に示す従来装置にあってはバイアス電流IBの補
正手段がなく、その為IB×Rsで表されるバイアス電流成
分による誤差が出る。一方、本発明においても、IB′×
Rsで表されるバイアス電流による誤差は出るが、その誤
差としてのIB′の値はIBの値に対してD/A変換器18の±
４ビットの分解能で定まる±（1/16）nAに減少させるこ
とが出来る。
正手段がなく、その為IB×Rsで表されるバイアス電流成
分による誤差が出る。一方、本発明においても、IB′×
Rsで表されるバイアス電流による誤差は出るが、その誤
差としてのIB′の値はIBの値に対してD/A変換器18の±
４ビットの分解能で定まる±（1/16）nAに減少させるこ
とが出来る。
なお、D/A変換器18の出力は、電流出力であっても良
いし、電圧出力であっても良く、必要に応じてカーレン
トミラー等の定電流源を介在させても良い。
いし、電圧出力であっても良く、必要に応じてカーレン
トミラー等の定電流源を介在させても良い。
以上の如く、マイクロプロセッサ15は、増幅系から出
力される接地信号の直接入力Ｚに対応したデジタル信号
と、間接入力Ｒに対応したデジタル信号及び間接入力の
抵抗値RBに基づいてバイアス電流成分IBを求めると共に
接地信号の直接入力Ｚに対応したデジタル信号に基づい
てオフセット電圧成分Vosを求め、これらバイアス電流I
B及びオフセット電圧成分VOSに基づいてこれらバイアス
電流成分IBおよびオフセット電圧成分VOSを補正するた
めのデータを演算する。そして、オフセット電圧成分補
正データをD/A変換器16に加え、バイアス電流成分補正
データをD/A変換器18に加える。これにより、D/A変換器
16から抵抗17を介してオフセット電圧補正アナログ信号
が増幅器11の反転入力端子に帰還されることになり、D/
A変換器18から抵抗19を介してバイアス電流補正アナロ
グ信号Icが増幅器11の非反転入力端子に帰還されること
になる。従って、この状態で入力切換え手段９をＭ位置
に切り換えて測定信号源１の出力信号Esを測定すれば、
その測定値VAMは増幅器11によるオフセット電圧成分VOS
及びバイアス電流成分IBが補正され、測定信号Esを正確
に測定することができる。
力される接地信号の直接入力Ｚに対応したデジタル信号
と、間接入力Ｒに対応したデジタル信号及び間接入力の
抵抗値RBに基づいてバイアス電流成分IBを求めると共に
接地信号の直接入力Ｚに対応したデジタル信号に基づい
てオフセット電圧成分Vosを求め、これらバイアス電流I
B及びオフセット電圧成分VOSに基づいてこれらバイアス
電流成分IBおよびオフセット電圧成分VOSを補正するた
めのデータを演算する。そして、オフセット電圧成分補
正データをD/A変換器16に加え、バイアス電流成分補正
データをD/A変換器18に加える。これにより、D/A変換器
16から抵抗17を介してオフセット電圧補正アナログ信号
が増幅器11の反転入力端子に帰還されることになり、D/
A変換器18から抵抗19を介してバイアス電流補正アナロ
グ信号Icが増幅器11の非反転入力端子に帰還されること
になる。従って、この状態で入力切換え手段９をＭ位置
に切り換えて測定信号源１の出力信号Esを測定すれば、
その測定値VAMは増幅器11によるオフセット電圧成分VOS
及びバイアス電流成分IBが補正され、測定信号Esを正確
に測定することができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、比較的安価な
部品で、増幅器とA/D変換器を含む増幅系のオフセット
電圧及びバイアス電流成分に起因する誤差の影響を除去
して高精度の測定が行える増幅装置が実現でき、実用上
の効果極めて大なるものである。
部品で、増幅器とA/D変換器を含む増幅系のオフセット
電圧及びバイアス電流成分に起因する誤差の影響を除去
して高精度の測定が行える増幅装置が実現でき、実用上
の効果極めて大なるものである。
第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック図、第２
図は本発明装置の動作説明図、第３図は従来装置の一例
を示すブロック図である。 １……信号線、２……信号源抵抗、３……装置の内部抵
抗、９……スイッチ、10,13,14,17,19……抵抗、11……
増幅器、12……A/D変換器、15……マイクロプロセッ
サ、16,18……D/A変換器。
図は本発明装置の動作説明図、第３図は従来装置の一例
を示すブロック図である。 １……信号線、２……信号源抵抗、３……装置の内部抵
抗、９……スイッチ、10,13,14,17,19……抵抗、11……
増幅器、12……A/D変換器、15……マイクロプロセッ
サ、16,18……D/A変換器。
Claims (1)
- 【請求項１】増幅器に測定信号と，抵抗を介さない接地
信号及び抵抗を介した接地信号を選択的に加える入力切
換手段、 前記増幅器から出力される測定信号と，抵抗を介さない
接地信号及び抵抗を介した接地信号を夫々デジタル信号
に変換するA/D変換器、 このA/D変換器により変換された前記抵抗を介さない接
地信号に対応したデジタル信号に基づいて得られる前記
増幅器のオフセット電圧成分と，前記A/D変換器により
変換された抵抗を介した接地信号に対応したデジタル信
号に基づいて得られる前記増幅器のバイアス電流成分と
によりこれらオフセット電圧及びバイアス電流成分を夫
々補正する為の補正データを演算するマイクロプロセッ
サ、 このマイクロプロセッサで求められたオフセット電圧成
分補正データをアナログ信号に変換して前記増幅器の反
転入力端子に帰還する第１のD/A変換器、 及び、前記マイクロプロセッサで求められたバイアス電
流成分補正データをアナログ信号に変換して前記増幅器
の非反転入力端子に帰還する第２のD/A変換器、 で構成されたことを特徴とする増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058594A JPH0831751B2 (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058594A JPH0831751B2 (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 増幅装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224522A JPS63224522A (ja) | 1988-09-19 |
| JPH0831751B2 true JPH0831751B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13088816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62058594A Expired - Lifetime JPH0831751B2 (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831751B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02224526A (ja) * | 1989-02-27 | 1990-09-06 | Yokogawa Electric Corp | Ａ／ｄ変換器 |
| US7912380B2 (en) | 2005-03-25 | 2011-03-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical receiver |
| JP2014207518A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 株式会社リコー | Ａｄコンバータ |
| US20240415462A1 (en) * | 2021-11-05 | 2024-12-19 | Sony Group Corporation | Biopotential measurement device, information processing apparatus, and biopotential measurement method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6019170B2 (ja) * | 1975-04-30 | 1985-05-15 | 三菱電機株式会社 | アナログ−デイジタル変換装置 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP62058594A patent/JPH0831751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63224522A (ja) | 1988-09-19 |
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