JPS6028404B2 - 対数増幅回路 - Google Patents
対数増幅回路Info
- Publication number
- JPS6028404B2 JPS6028404B2 JP51115814A JP11581476A JPS6028404B2 JP S6028404 B2 JPS6028404 B2 JP S6028404B2 JP 51115814 A JP51115814 A JP 51115814A JP 11581476 A JP11581476 A JP 11581476A JP S6028404 B2 JPS6028404 B2 JP S6028404B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- logarithmic amplifier
- current
- terminal
- amplifier circuit
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G11/00—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude
- H03G11/08—Limiting rate of change of amplitude
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は微少入力電流領域においても高精度な動作確認
機能を備えた対数増幅回路に関する。
機能を備えた対数増幅回路に関する。
対数増幅回路は、使用する装置にとっては重要不可欠な
要素である。例えば光度計においては光電流の大きさか
ら測定試料の濃度値を求めるために対数変換する必要が
あり、また原子炉制御装置においては広範囲に変化する
原子炉出力を測定レンジを切換えずに連続的に監視する
ために、原子炉出力の大きさを検出する電離箱からの電
流を対数変換する必要があり、この様な個所に対数増幅
回路が用いられる。対数増幅回路は、入力電気信号の対
数値に比例した電気信号を出力する電子回路である。
要素である。例えば光度計においては光電流の大きさか
ら測定試料の濃度値を求めるために対数変換する必要が
あり、また原子炉制御装置においては広範囲に変化する
原子炉出力を測定レンジを切換えずに連続的に監視する
ために、原子炉出力の大きさを検出する電離箱からの電
流を対数変換する必要があり、この様な個所に対数増幅
回路が用いられる。対数増幅回路は、入力電気信号の対
数値に比例した電気信号を出力する電子回路である。
対数増幅回路には入力電気信号の電流のものと電圧のも
のとがあるが、本発明は入力信が電流のものに関する。
また対数増幅回路には出力電気信号が電圧のものと電流
のものとが考えられるがｔ実際に用いられているものは
圧倒的に電圧のものが多い。本発明の説明に際し出力電
気信号を便宜上出力電圧とよぶが、本発明は出力電気信
号が電圧であるか電流であるかには制限されない。対数
増幅回路はその動作原理から、入力電流が零の場合には
、出力電圧は正または負の大きな値を示す。
のとがあるが、本発明は入力信が電流のものに関する。
また対数増幅回路には出力電気信号が電圧のものと電流
のものとが考えられるがｔ実際に用いられているものは
圧倒的に電圧のものが多い。本発明の説明に際し出力電
気信号を便宜上出力電圧とよぶが、本発明は出力電気信
号が電圧であるか電流であるかには制限されない。対数
増幅回路はその動作原理から、入力電流が零の場合には
、出力電圧は正または負の大きな値を示す。
対数増幅回路の入出力関係を数式で示せば、ＥこＫ．十
Ｋ２そ。
Ｋ２そ。
ｇ１ …・・・【１１Ｅ＝Ｋ．−Ｋ
２そ。ｇ１ ……（２）ここにＥ
は対数増幅回路の出力電圧、１は対数増幅回路の入力電
流、Ｋ，，Ｋ２は回路によって定まる定数である。‘１
｝式において１＝０とお仇よ、Ｅ＝−のとなり、‘２’
式において１＝０とお仇よ、８＝のとなる。対数増幅回
路の入出力関係が前記（１｝式の様になるか‘２｝式の
様になるかは、回路構成によって定まる。いずれの場合
にも入力電流が零の場合には、出力電圧は無限大となる
べきであるが、現実の対数増幅回路では無限大とはなら
ず、該回路が出力可能な最大の出力電圧（飽和出力電圧
）を示すに止まる。これらの事柄は対数増幅回路が正常
な動作をしていることを確めるために、入力電流を零に
することは不適切なことを示している。一般に対数増幅
回路は、その構成電子部品が故障した場合にも、飽和出
力電圧を示すことが多いからである。対数増幅回路の動
作を確認する手段は、ある一定電流を該回路に入力した
時の出力電圧が予期した値となるか否かを検討すること
である。
２そ。ｇ１ ……（２）ここにＥ
は対数増幅回路の出力電圧、１は対数増幅回路の入力電
流、Ｋ，，Ｋ２は回路によって定まる定数である。‘１
｝式において１＝０とお仇よ、Ｅ＝−のとなり、‘２’
式において１＝０とお仇よ、８＝のとなる。対数増幅回
路の入出力関係が前記（１｝式の様になるか‘２｝式の
様になるかは、回路構成によって定まる。いずれの場合
にも入力電流が零の場合には、出力電圧は無限大となる
べきであるが、現実の対数増幅回路では無限大とはなら
ず、該回路が出力可能な最大の出力電圧（飽和出力電圧
）を示すに止まる。これらの事柄は対数増幅回路が正常
な動作をしていることを確めるために、入力電流を零に
することは不適切なことを示している。一般に対数増幅
回路は、その構成電子部品が故障した場合にも、飽和出
力電圧を示すことが多いからである。対数増幅回路の動
作を確認する手段は、ある一定電流を該回路に入力した
時の出力電圧が予期した値となるか否かを検討すること
である。
第１図は、従来の動作確認機能を有する対数増幅回路を
示す。通常の動作状態では信号切襖手段３は端子３１と
共通端子３３との間が導通し、入力信号４からの入力信
号電流が対数増幅器１に流入する。動作確認状態では信
号功換手段３は端子３２と共通端子３３との間が導通し
、動作確認用電流源２からの電流が対数増幅器１に流入
する。この時出力端子５に現われる出力電圧が予想した
値すなわち設計値通りであれば、対数増幅器１したがっ
て対数増幅回路全体も正常に動作すると判断するのであ
る。以前は第１図の様な対数増幅回路でも特に問題はな
かったが、近年一層微少な入力信号電流を取扱う様にな
って、充分な精度が得られないという不都合が生ずるに
至った。上述の不都合の原因を検討した結果、次のこと
がわかった。
示す。通常の動作状態では信号切襖手段３は端子３１と
共通端子３３との間が導通し、入力信号４からの入力信
号電流が対数増幅器１に流入する。動作確認状態では信
号功換手段３は端子３２と共通端子３３との間が導通し
、動作確認用電流源２からの電流が対数増幅器１に流入
する。この時出力端子５に現われる出力電圧が予想した
値すなわち設計値通りであれば、対数増幅器１したがっ
て対数増幅回路全体も正常に動作すると判断するのであ
る。以前は第１図の様な対数増幅回路でも特に問題はな
かったが、近年一層微少な入力信号電流を取扱う様にな
って、充分な精度が得られないという不都合が生ずるに
至った。上述の不都合の原因を検討した結果、次のこと
がわかった。
すなわち第１図に示した従来の回路において、入力信号
電流を対数増幅器１に流している状態では、動作確認用
電流源２の出力は解放状態にあり、したがって該電流の
出力端子３２は、比較的高い電位となる。対数増幅回路
したがって対数増幅器１への入力動作レベルは通常接地
電位（シャーシ電位）になっているので、信号切襖手段
３内で前記端子３２と共通端子３３との間には、比較的
高い電位差が存在することになる。該電位差が、端子３
２と端子３３および３１との間に必然的に存在する漏洩
抵抗を通して漏洩電流を発生し、該漏洩電流が入力信号
電流に加わって測定誤差を生ずるのである。光度計を例
にとって更に具体的に説明する。
電流を対数増幅器１に流している状態では、動作確認用
電流源２の出力は解放状態にあり、したがって該電流の
出力端子３２は、比較的高い電位となる。対数増幅回路
したがって対数増幅器１への入力動作レベルは通常接地
電位（シャーシ電位）になっているので、信号切襖手段
３内で前記端子３２と共通端子３３との間には、比較的
高い電位差が存在することになる。該電位差が、端子３
２と端子３３および３１との間に必然的に存在する漏洩
抵抗を通して漏洩電流を発生し、該漏洩電流が入力信号
電流に加わって測定誤差を生ずるのである。光度計を例
にとって更に具体的に説明する。
信号切換手段として高絶縁電磁リレーまたは高絶縁ロー
タリスィッチを使用すれば、その漏洩抵抗は約１び２０
程度になる。また信号切襖手段３の端子３２と３３の間
には約１０Ｖの電位差が発生する。したがって前記漏洩
抵抗を通して流れる漏洩電流は約１０‐１１Ａとなる。
従来の光度計に用いられた対数増幅回路で取扱っていた
最小入力信号電流は１０‐８Ａ程度であったから、該電
流値に対し前記漏洩電流値は０．１％となり、最大測定
誤差０．１％というのであるから通常許容できた。しか
し近年あらたに半導体光電変換素子を用いて、紫外域で
測定する光度計を実現しようとすると、１０‐８Ａの入
力電流を対数増幅回路で取扱う必要があり、前記漏洩電
流によって従来の対数増幅回路では１％の測定誤差が生
じ、もはや一般に許容できないことになる。更に漏洩抵
抗が温度上昇や湿度の増加によってたちまち数分の一に
低下する性質のものであることを考え合せればなおさら
許容できない。もしこの問題を周知の技術により常識的
に解決しようとすれば、例えば弗化樹脂など極めて絶縁
性の良い材料を使用した信号切換手段を作り、気密箱内
に乾燥剤と共に密封するということになろう。こうすれ
ば、外部の温度、湿度にかかわりなく１ぴ４０程度の漏
洩抵抗が確保でき、性能面だけでは問題を解決できるが
「装置が複雑高価となり、しかも取扱いが面倒となるな
ど、別の面で問題が生ずる。本発明の目的は上述の様な
問題点のない、微少入力電流領域においても高精度な、
動作確認機能を有する対数増幅回路を提供することにあ
る。
タリスィッチを使用すれば、その漏洩抵抗は約１び２０
程度になる。また信号切襖手段３の端子３２と３３の間
には約１０Ｖの電位差が発生する。したがって前記漏洩
抵抗を通して流れる漏洩電流は約１０‐１１Ａとなる。
従来の光度計に用いられた対数増幅回路で取扱っていた
最小入力信号電流は１０‐８Ａ程度であったから、該電
流値に対し前記漏洩電流値は０．１％となり、最大測定
誤差０．１％というのであるから通常許容できた。しか
し近年あらたに半導体光電変換素子を用いて、紫外域で
測定する光度計を実現しようとすると、１０‐８Ａの入
力電流を対数増幅回路で取扱う必要があり、前記漏洩電
流によって従来の対数増幅回路では１％の測定誤差が生
じ、もはや一般に許容できないことになる。更に漏洩抵
抗が温度上昇や湿度の増加によってたちまち数分の一に
低下する性質のものであることを考え合せればなおさら
許容できない。もしこの問題を周知の技術により常識的
に解決しようとすれば、例えば弗化樹脂など極めて絶縁
性の良い材料を使用した信号切換手段を作り、気密箱内
に乾燥剤と共に密封するということになろう。こうすれ
ば、外部の温度、湿度にかかわりなく１ぴ４０程度の漏
洩抵抗が確保でき、性能面だけでは問題を解決できるが
「装置が複雑高価となり、しかも取扱いが面倒となるな
ど、別の面で問題が生ずる。本発明の目的は上述の様な
問題点のない、微少入力電流領域においても高精度な、
動作確認機能を有する対数増幅回路を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために本発明回路においては、信号
切換手段が入力信号電流を選択している状態においては
、動作確認用電流源の出力端を解放状態のままとしない
で、対数増幅回路への入力動作レベルに固定するように
した。この様にすることによって、前記測定誤差の原因
である漏洩電流を生じる、動作確認用電流源解放時に該
電流源出力端子と入力信号端子との間に現われる電位差
を、ほとんど消滅させることができるからである。第２
図は本発明の一実施例図である。
切換手段が入力信号電流を選択している状態においては
、動作確認用電流源の出力端を解放状態のままとしない
で、対数増幅回路への入力動作レベルに固定するように
した。この様にすることによって、前記測定誤差の原因
である漏洩電流を生じる、動作確認用電流源解放時に該
電流源出力端子と入力信号端子との間に現われる電位差
を、ほとんど消滅させることができるからである。第２
図は本発明の一実施例図である。
第１図に示した従釆の対数増幅回路の例と異なる所は、
信号功襖手段３において、端子３１、端子３２と共通端
子３３との間の接続を切換えるのと連動して、あらたに
設けた端子群すなわち端子３４、端子３５と共通端子３
６との間の援続を切換えるようにしたことである。正規
の（入力信号電流増幅）動作状態では、端子３１と共通
端子３３、端子３４と共通端子３６、の間が導適してい
る。入力端子４から流入した入力信号電流は端子３１、
共通端子３３経由で対数増幅器１に導かれる。対数増幅
器１は入力信号電流の大きさの対数に比例した電圧を出
力端子５に出力し、この出力電圧は必要に応じて他の電
子回路に送り出される。動作確認用電流源２からの電流
は端子３４、共通端子３６を通って接地されている。対
数増幅回路への入力動作レベルは多くの実例において接
地電位にあるので、この実施例でも同様に仮定した。し
たがって動作確認用電流源２の出力を上述のごとく接地
して、動作確認用電流源の出力端と入力信号端子間に電
位差が出現し、漏洩電流を流して誤差を生ずることを防
止するようにしたのである。しかしもし対数増幅回路へ
の入力動作レベルが接地レベルにない場合には、動作確
認用電流源２の出力は接地しないで、前記入力動作レベ
ルにほぼ等しい電位に固定すべきである。本実施例では
信号切換手段３を前記のごとくあらためたので、信号切
襖手段３の各端子間の電位差は理想的にはぎ、実際的に
は対数増幅器１の温度ドリフトや経時変化などによって
発生する入力動作レベルの変動分の電圧となる。この端
子間の電位差は特別の考慮を払わなくても、現在の技術
レベルで数ｍＶ以内になる。この最大数ｍＶの電位差に
よって信号切換手段３の各端子間に流れる漏洩電流は「
第１図に示した従釆の対数増幅回路の信号切抜手段の端
子間に流れる漏洩電流の約千分の一になり、漏洩電流に
よる誤差は充分許容範囲内にある。第２図に示す実施例
において動作確認状態では、信号切換手段３の端子３２
と共通端子３３、端子３５と共通端子３６、の間が導適
している。動作確認用電流源２からの電流は、端子３２
、共通端子３３経由で対数増幅器１に導かれる。対数増
幅器１はこの動作確認用電流に応じた出力電圧を、出力
端子５経由で、出力電圧測定手段（図示せず）に送り出
す。この出力電圧値が予想した通りの値であれば、対数
増幅器１、したがって対数増幅回路全体も正常な動作状
態にあると判断し、もし予想通りでない値を示せば、こ
の対数増幅器は故障状態にあると判断する。入力信号電
流発生源の性質によって差があるが、動作確認の際、入
力信号電流発生源が解放状態になると、信号切換手段３
の端子３１に極めて高い電圧が印加される場合がある。
場合によっては信号切換手段の各端子間の絶縁破壊を生
ずるおそれさえある。絶縁破壊を生じない時でも動作確
認動作を誤らせる。この様な事をさげるためには「入力
端子４を（端子３１の他に）端子３５に接続すればよい
（第２図中に一点鎖線で示す）。以上説明した様に本発
明によれば、信号切換手段の端子群を１組増設するだけ
で、装置が複雑となることも、保守に特別の手数を要す
ることも、高価となることもなく、微少入力電流領域に
おいても高精度な対数増幅回路を実現できる。
信号功襖手段３において、端子３１、端子３２と共通端
子３３との間の接続を切換えるのと連動して、あらたに
設けた端子群すなわち端子３４、端子３５と共通端子３
６との間の援続を切換えるようにしたことである。正規
の（入力信号電流増幅）動作状態では、端子３１と共通
端子３３、端子３４と共通端子３６、の間が導適してい
る。入力端子４から流入した入力信号電流は端子３１、
共通端子３３経由で対数増幅器１に導かれる。対数増幅
器１は入力信号電流の大きさの対数に比例した電圧を出
力端子５に出力し、この出力電圧は必要に応じて他の電
子回路に送り出される。動作確認用電流源２からの電流
は端子３４、共通端子３６を通って接地されている。対
数増幅回路への入力動作レベルは多くの実例において接
地電位にあるので、この実施例でも同様に仮定した。し
たがって動作確認用電流源２の出力を上述のごとく接地
して、動作確認用電流源の出力端と入力信号端子間に電
位差が出現し、漏洩電流を流して誤差を生ずることを防
止するようにしたのである。しかしもし対数増幅回路へ
の入力動作レベルが接地レベルにない場合には、動作確
認用電流源２の出力は接地しないで、前記入力動作レベ
ルにほぼ等しい電位に固定すべきである。本実施例では
信号切換手段３を前記のごとくあらためたので、信号切
襖手段３の各端子間の電位差は理想的にはぎ、実際的に
は対数増幅器１の温度ドリフトや経時変化などによって
発生する入力動作レベルの変動分の電圧となる。この端
子間の電位差は特別の考慮を払わなくても、現在の技術
レベルで数ｍＶ以内になる。この最大数ｍＶの電位差に
よって信号切換手段３の各端子間に流れる漏洩電流は「
第１図に示した従釆の対数増幅回路の信号切抜手段の端
子間に流れる漏洩電流の約千分の一になり、漏洩電流に
よる誤差は充分許容範囲内にある。第２図に示す実施例
において動作確認状態では、信号切換手段３の端子３２
と共通端子３３、端子３５と共通端子３６、の間が導適
している。動作確認用電流源２からの電流は、端子３２
、共通端子３３経由で対数増幅器１に導かれる。対数増
幅器１はこの動作確認用電流に応じた出力電圧を、出力
端子５経由で、出力電圧測定手段（図示せず）に送り出
す。この出力電圧値が予想した通りの値であれば、対数
増幅器１、したがって対数増幅回路全体も正常な動作状
態にあると判断し、もし予想通りでない値を示せば、こ
の対数増幅器は故障状態にあると判断する。入力信号電
流発生源の性質によって差があるが、動作確認の際、入
力信号電流発生源が解放状態になると、信号切換手段３
の端子３１に極めて高い電圧が印加される場合がある。
場合によっては信号切換手段の各端子間の絶縁破壊を生
ずるおそれさえある。絶縁破壊を生じない時でも動作確
認動作を誤らせる。この様な事をさげるためには「入力
端子４を（端子３１の他に）端子３５に接続すればよい
（第２図中に一点鎖線で示す）。以上説明した様に本発
明によれば、信号切換手段の端子群を１組増設するだけ
で、装置が複雑となることも、保守に特別の手数を要す
ることも、高価となることもなく、微少入力電流領域に
おいても高精度な対数増幅回路を実現できる。
第１図は従来の動作確認機能を有する対数増幅回路、第
２図は本発明の一実施例図である。 符号の説明 １・・…・対数増幅器、２……動作確認用
電流源、３…・・・信号切換手段、４・…・・入力信号
、５…・・・出力端子、３１，３２，３４，３５・・・
・・・端子、３３，３６・…・・共通端子。努’図豹２
図
２図は本発明の一実施例図である。 符号の説明 １・・…・対数増幅器、２……動作確認用
電流源、３…・・・信号切換手段、４・…・・入力信号
、５…・・・出力端子、３１，３２，３４，３５・・・
・・・端子、３３，３６・…・・共通端子。努’図豹２
図
Claims (1)
- １ 動作確認用電流源と、該電流源からの電流と入力信
号電流とのうちのいずれか一方を選択する信号切換手段
とを備えた動作確認機能を有する対数増幅回路において
、前記信号切換手段が入力信号電流を選択している間は
、前記動作確認用電流源の出力を対数増幅回路への入力
動作レベルにほぼ等しい電位に固定するようにしたこと
を特徴とする対数増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51115814A JPS6028404B2 (ja) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | 対数増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51115814A JPS6028404B2 (ja) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | 対数増幅回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5341964A JPS5341964A (en) | 1978-04-15 |
| JPS6028404B2 true JPS6028404B2 (ja) | 1985-07-04 |
Family
ID=14671749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51115814A Expired JPS6028404B2 (ja) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | 対数増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028404B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950669A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水平同期装置 |
-
1976
- 1976-09-29 JP JP51115814A patent/JPS6028404B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5341964A (en) | 1978-04-15 |
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