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公開番号2024064551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-14
出願番号2022173219
出願日2022-10-28
発明の名称差動入力差動出力型の反転増幅回路および測定装置
出願人日置電機株式会社
代理人個人
主分類H03F 3/45 20060101AFI20240507BHJP(基本電子回路)
要約【課題】高周波のコモンモード電圧を除去する。
【解決手段】信号入力部と信号出力部を備えた反転増幅回路1であって、演算増幅器OP1～OP4と、信号入力部間に直列に接続された抵抗R1,R2と、接続点P1と中間電位との間に接続された抵抗R3とを備え、演算増幅器OP1は、反転入力端子が抵抗R4を介して信号入力部に接続されると共に抵抗R5を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が接続点P1に接続され、かつ出力端子が信号出力部に接続されて構成され、演算増幅器OP2は、反転入力端子が抵抗R6を介して信号入力部に接続されると共に抵抗R7を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が接続点P1に接続され、かつ出力端子が信号出力部に接続されて構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１信号入力部および第２信号入力部を介して入力した一対の差動入力信号を反転増幅して一対の差動出力信号として第１信号出力部および第２信号出力部から出力する差動入力差動出力型の反転増幅回路であって、
第１演算増幅器、第２演算増幅器、第３演算増幅器および第４演算増幅器と、
前記第１信号入力部および前記第２信号入力部間に直列に接続された第１抵抗および第２抵抗と、
前記第１抵抗および前記第２抵抗の互いの接続点と中間電位との間に接続された第３抵抗とを備え、
前記第１演算増幅器は、反転入力端子が第４抵抗を介して前記第１信号入力部に接続されると共に第５抵抗を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が第１コンデンサを介して前記接続点に接続され、かつ出力端子が前記第１信号出力部に接続されて構成され、
前記第２演算増幅器は、反転入力端子が第６抵抗を介して前記第２信号入力部に接続されると共に第７抵抗を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が第２コンデンサを介して前記接続点に接続され、かつ出力端子が前記第２信号出力部に接続されて構成され、
前記第３演算増幅器は、反転入力端子が第８抵抗を介して前記第１演算増幅器の反転入力端子に接続されると共に第３コンデンサを介して出力端子に接続され、非反転入力端子が前記中間電位に接続され、かつ出力端子が第９抵抗を介して前記第１演算増幅器の非反転入力端子に接続されて構成され、
前記第４演算増幅器は、反転入力端子が第１０抵抗を介して前記第２演算増幅器の反転入力端子に接続されると共に第４コンデンサを介して出力端子に接続され、非反転入力端子が前記中間電位に接続され、かつ出力端子が第１１抵抗を介して前記第２演算増幅器の非反転入力端子に接続されて構成されている差動入力差動出力型の反転増幅回路。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１抵抗および前記第２抵抗の抵抗値が共に値ＲＸに規定され、前記第３抵抗の抵抗値が値ＲＹに規定され、前記第４抵抗および前記第６抵抗の抵抗値が共に値ＲＡに規定され、前記第５抵抗および前記第７抵抗の抵抗値が共に値ＲＢに規定され、かつ（ＲＸ＝２×ＲＹ×（ＲＡ／ＲＢ））の関係式が満たされている請求項１記載の差動入力差動出力型の反転増幅回路。
【請求項３】
前記第８抵抗および前記第１０抵抗の抵抗値が互いに等しく、前記第９抵抗および前記第１１抵抗の抵抗値が互いに等しく、前記第１コンデンサの容量値および前記第２コンデンサの容量値が互いに等しく、かつ前記第３コンデンサの容量値および前記第４コンデンサの容量値が互いに等しく規定されている請求項２記載の差動入力差動出力型の反転増幅回路。
【請求項４】
第１信号入力部および第２信号入力部を介して入力した一対の差動入力信号を反転増幅して一対の差動出力信号として第１信号出力部および第２信号出力部から出力する差動入力差動出力型の反転増幅回路であって、
第１演算増幅器および第２演算増幅器と、
前記第１信号入力部および前記第２信号入力部間に直列に接続された第１抵抗および第２抵抗と、
前記第１抵抗および前記第２抵抗の互いの接続点と中間電位との間に接続された第３抵抗とを備え、
前記第１演算増幅器は、反転入力端子が第４抵抗を介して前記第１信号入力部に接続されると共に第５抵抗を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が前記接続点に接続され、かつ出力端子が前記第１信号出力部に接続されて構成され、
前記第２演算増幅器は、反転入力端子が第６抵抗を介して前記第２信号入力部に接続されると共に第７抵抗を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が前記接続点に接続され、かつ出力端子が前記第２信号出力部に接続されて構成されている差動入力差動出力型の反転増幅回路。
【請求項５】
前記第１抵抗および前記第２抵抗の抵抗値が共に値ＲＸに規定され、前記第３抵抗の抵抗値が値ＲＹに規定され、前記第４抵抗および前記第６抵抗の抵抗値が共に値ＲＡに規定され、前記第５抵抗および前記第７抵抗の抵抗値が共に値ＲＢに規定され、かつ（ＲＸ＝２×ＲＹ×（ＲＡ／ＲＢ））の関係式が満たされている請求項４記載の差動入力差動出力型の反転増幅回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の差動入力差動出力型の反転増幅回路を備え、当該差動入力差動出力型の反転増幅回路から出力される前記一対の差動出力信号に基づいて物理量を測定する測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の差動入力信号を入力して、その一対の差動入力信号を反転増幅して一対の差動出力信号として出力する差動入力差動出力型の反転増幅回路、およびその差動入力差動出力型の反転増幅回路を備えて物理量を測定する測定装置に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一対の差動入力信号を入力して、その一対の差動入力信号を増幅して一対の差動出力信号として出力する差動入力差動出力型の増幅回路として、下記の特許文献に開示された差動入力差動出力型の非反転増幅回路が知られている。
【０００３】
以下、特許文献における第２図の一部を抽出して、図３として説明する。図３に示すように、この従来の非反転増幅回路１Ｘは、信号入力部ＩＳ１Ｘおよび信号入力部ＩＳ２Ｘを介して一対の差動入力信号ＳINX+，ＳINX-を入力して、その一対の差動入力信号ＳINX+，ＳINX-を非反転増幅して一対の差動出力信号ＳOUTX+，ＳOUTX-として信号出力部ＯＳ１Ｘおよび信号出力部ＯＳ２Ｘから出力可能に構成されている。
【０００４】
具体的には、非反転増幅回路１Ｘは、演算増幅器ＯＰ１Ｘ，ＯＰ２Ｘを備えて構成されている。この場合、演算増幅器ＯＰ１Ｘは、非反転入力端子が信号入力部ＩＳ１Ｘに接続され、反転入力端子が抵抗Ｒ１Ｘを介して出力端子に接続され、かつ出力端子が信号出力部ＯＳ１Ｘに接続されて構成されている。また、演算増幅器ＯＰ２Ｘは、非反転入力端子が信号入力部ＩＳ２Ｘに接続され、反転入力端子が抵抗Ｒ２Ｘを介して出力端子に接続され、かつ出力端子が信号出力部ＯＳ２Ｘに接続されて構成されている。また、演算増幅器ＯＰ１Ｘの反転入力端子と演算増幅器ＯＰ２Ｘの反転入力端子との間には、抵抗Ｒ３Ｘが接続されている。
【０００５】
この非反転増幅回路１Ｘでは、演算増幅器ＯＰ１Ｘが、入力した一対の差動入力信号ＳINX+，ＳINX-のうちの一方の差動入力信号ＳINX+を所定の利得で増幅して差動出力信号ＳOUTX+として信号出力部ＯＳ１Ｘから出力する。また、演算増幅器ＯＰ２Ｘが、入力した一対の差動入力信号ＳINX+，ＳINX-のうちの他方の差動入力信号ＳINX-を所定の利得で増幅して差動出力信号ＳOUTX-として信号出力部ＯＳ２Ｘから出力する。この非反転増幅回路１Ｘによれば、演算増幅器を単に対称に２つ配置しただけの簡易な構成でありながら、高周波特性に優れた非反転増幅回路を構成することができる。なお、演算増幅器を対称に２つ配置することにより、反転増幅回路や差動増幅回路を構成することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－２５２５４号公報（第１６－４８頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記従来の非反転増幅回路１Ｘでは、高周波特性に優れた非反転増幅回路を簡易に構成することができるものの、演算増幅器を単に対称に２つ配置しただけの構成のため、差動入力信号ＳINX+，ＳINX-に高周波のコモンモード電圧（同相電圧）が含まれているときに、そのコモンモード電圧を除去することができないという改善点が存在する。
【０００８】
本発明は、かかる改善点に鑑みてなされたものであり、差動入力信号に含まれている高周波のコモンモード電圧を十分に除去して差動出力信号を出力することが可能な差動入力差動出力型の反転増幅回路、およびそのような差動入力差動出力型の反転増幅回路を備えた測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明に係る差動入力差動出力型の反転増幅回路は、第１信号入力部および第２信号入力部を介して入力した一対の差動入力信号を反転増幅して一対の差動出力信号として第１信号出力部および第２信号出力部から出力する差動入力差動出力型の反転増幅回路であって、第１演算増幅器、第２演算増幅器、第３演算増幅器および第４演算増幅器と、前記第１信号入力部および前記第２信号入力部間に直列に接続された第１抵抗および第２抵抗と、前記第１抵抗および前記第２抵抗の互いの接続点と中間電位との間に接続された第３抵抗とを備え、前記第１演算増幅器は、反転入力端子が第４抵抗を介して前記第１信号入力部に接続されると共に第５抵抗を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が第１コンデンサを介して前記接続点に接続され、かつ出力端子が前記第１信号出力部に接続されて構成され、前記第２演算増幅器は、反転入力端子が第６抵抗を介して前記第２信号入力部に接続されると共に第７抵抗を介して出力端子に接続され、非反転入力端子が第２コンデンサを介して前記接続点に接続され、かつ出力端子が前記第２信号出力部に接続されて構成され、前記第３演算増幅器は、反転入力端子が第８抵抗を介して前記第１演算増幅器の反転入力端子に接続されると共に第３コンデンサを介して出力端子に接続され、非反転入力端子が前記中間電位に接続され、かつ出力端子が第９抵抗を介して前記第１演算増幅器の非反転入力端子に接続されて構成され、前記第４演算増幅器は、反転入力端子が第１０抵抗を介して前記第２演算増幅器の反転入力端子に接続されると共に第４コンデンサを介して出力端子に接続され、非反転入力端子が前記中間電位に接続され、かつ出力端子が第１１抵抗を介して前記第２演算増幅器の非反転入力端子に接続されて構成されている。
【００１０】
この差動入力差動出力型の反転増幅回路によれば、第１演算増幅器～第４演算増幅器および第１抵抗～第７抵抗を備えて、第１演算増幅器に第３演算増幅器を加えて複合化すると共に第２演算増幅器に第４演算増幅器を加えて複合化したことにより、一対の差動入力信号に含まれている高周波のコモンモード電圧を除去して一対の差動出力信号として出力することができると共に低周波性能を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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