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公開番号2025026770
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-25
出願番号2023131700
出願日2023-08-11
発明の名称電子回路
出願人インターチップ株式会社
代理人個人
主分類H03D 3/00 20060101AFI20250217BHJP(基本電子回路)
要約【課題】帰還抵抗の抵抗値を高抵抗値とすることができるチャージアンプを有する電子回路を提供する。
【解決手段】ドライブ回路1で生成した駆動信号を物理量等で変調した変調信号を出力する変調手段2と、前記変調信号に対し所定の信号処理をして前記物理量等を検出する信号処理部Iとを有する電子回路であって、信号処理部Iは、スイッチドキャパシタで形成する帰還抵抗11,14を備えたオペアンプ9,12で前記変調信号を増幅する一方、増幅した前記変調信号と前記駆動信号で形成したキャリア信号とを乗算して乗算信号を生成し、さらに前記乗算信号の低周波数成分をローパスフィルタ5で抽出して変調成分信号を生成するとともに、位相同期回路20が出力する前記キャリア信号と同位相で、かつ有理数倍の周波数の新たな出力信号で前記スイッチドキャパシタのスイッチング信号とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定周波数の駆動信号を生成するドライブ回路と、物理的または化学的な現象に基づく物理量または化学量で前記駆動信号を変調するとともに、変調した変調信号を出力する変調手段と、前記変調信号を受信し、所定の信号処理をして、前記物理量または化学量を検出する信号処理部とを有する電子回路であって、
前記信号処理部は、
スイッチドキャパシタで形成する帰還抵抗を備えたオペアンプで前記変調信号を増幅するとともに、増幅した前記変調信号と前記駆動信号で形成したキャリア信号とを乗算して乗算信号を生成し、さらに前記乗算信号の低周波数成分をローパスフィルタで抽出して前記駆動信号に対する前記変調信号の変化量に基づく成分を表す変調成分信号を生成するように構成するとともに、
前記キャリア信号を入力信号として該入力信号と同位相で、かつ有理数倍の周波数の新たな出力信号を生成する位相同期回路を備え、前記出力信号を前記スイッチドキャパシタのスイッチを切替駆動するスイッチング信号とするように構成したことを特徴とする電子回路
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
請求項１に記載する電子回路において、
前記変調信号は正負２種類を生成し、正負それぞれの前記変調信号を２系統の前記オペアンプでそれぞれ増幅するとともに位相をそれぞれ９０°ずらし、その後正の前記変調信号と負の前記変調信号を差動演算した変調信号と、前記キャリア信号とを乗算して前記乗算信号を生成し、該乗算信号を前記ローパスフィルタに供給するように構成したことを特徴とする電子回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する電子回路において、
前記ドライブ回路および信号処理部はＩＣ回路で形成したことを特徴とする電子回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は電子回路に関し、特に微小変調成分を抽出する場合に適用して有用なものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
所定周波数の駆動信号から変調成分を抽出する場合に適用する回路として、従来より図２に示す電子回路が知られている。この電子回路は、図２に示すように、ドライブ回路１、変調手段２および信号処理部IIを有している。ここで、ドライブ回路１は、所定周波数の駆動信号（Ａ・sinω0）を生成するとともに、これをアンプ６で増幅して変調手段２に供給する。変調手段２は、物理的または化学的な現象に基づく物理量または化学量で前記駆動信号（Ａ・sinω0）を変調するとともに、このときの変調成分（Δφ）で変調した変調信号｛Ａ・sin（ω0+Δφ）｝を出力する。ここで、物理的または化学的な現象に基づく物理量または化学量とは、周波数、位相、遅延等を表す量であり、変調とはこれらの量により前記駆動信号が影響を受けて前記物理量または化学量を変化させることを言う（以下、本明細書において同じ。）
【０００３】
信号処理手段IIは、変調信号｛Ａ・sin（ω0+Δφ）｝を入力し、所定の信号処理をして変調成分（Δφ）に基づき前記物理量または化学量を検出する。さらに詳言すると、図２に示す電子回路の場合、変調手段２から正負２種類の変調信号｛±Ａ・sin（ω0+Δφ）｝をそれぞれ出力し、信号処理部IIのチャージアンプ３のアンプ９，１２で増幅した後、減算器１５で正の変調信号｛+Ａ・sin（ω0+Δφ）｝から負の変調信号｛-Ａ・sin（ω0+Δφ）｝を減算する。この結果、減算器１５からは検出時の２倍の振幅をもつ変調信号｛２・Ａ・sin（ω0+Δφ）｝が出力される。
【０００４】
なお、オペアンプ９，１２にはコンデンサ１０，１３および帰還抵抗１１，１４が並列に接続してある。また、正負２種類の変調信号｛±Ａ・sin（ω0+Δφ）｝は、オペアンプ９，１２を通すことにより位相が９０°ずれた変調信号｛±Ａ・cos（ω0+Δφ）｝となる。
【０００５】
減算器１５の出力信号である変調信号｛２・Ａ・cos（ω0+Δφ）｝は、乗算器４でキャリア信号と乗算することで同期検波される。ここでは、アンプ６で増幅してその出力側から得られる所定周波数の駆動信号（Ａ・sinω0）をコンパレータ７で矩形波に整形してキャリア信号（Ａ・sinω0）としている。この結果、乗算器４から出力される乗算信号｛２・Ａ・sin（ω0+Δφ）+（Ａ・sinω0）｝は、高周波数のキャリア信号（Ａ・sinω0）の２倍の高周波成分｛Ａ・sin（２ω0+Δφ）｝と、変調量Δφを表す低周波成分Ａ・sin（Δφ）との２種類の成分を含む信号となる。したがって、ローパスフィルタ５でキャリア信号に基づく高周波数成分を除去すれば、ローパスフィルタ５の出力として低周波数成分Ａ・sin（Δφ）に基づく変調成分信号Ｓoを得る。この変調成分信号Ｓｏ｛=Ａ・sin（Δφ）｝が固有の物理量ないし化学量を表す。
【０００６】
かくして、物理的または化学的な現象に基づく所望の物理量を検出することができる。
【０００７】
ところで、図２に示す電子回路においては、微小な変調成分を精確に検出しようとするとオペアンプ９，１２のゲインを可及的に大きくする必要がある。このため、帰還抵抗１１，１４の抵抗値は、オペアンプ９，１２のゲインを大きくすべく、例えば１００MΩ程度と大きくする必要がある。
【０００８】
かかる高抵抗値の帰還抵抗１１，１４を形成する場合、従来の製造方法では帰還抵抗１１，１４が占有する面積が膨大になるので、製造工程を追加して超高抵抗素子を作り込む必要がある。
【０００９】
ところが、かかる超高抵抗素子は精確に所望の抵抗値とするための調整が難しいばかりでなく設置に要する占有面積も大きくなり、コストも高価なものとなる。この結果、この種の電子回路において変調成分から得られる微小信号を充分な大きさに増幅し、帰還抵抗１１，１４を備えたチャージアンプ３を内蔵する信号処理部IIをＩＣ回路で形成する場合の致命的な欠陥となってしまう。なお、図２に示す電子回路における信号処理部IIは、ドライブ回路１とともにＩＣ回路で構成してある。
【００１０】
微小な信号を充分大きな信号に増幅すべく高抵抗の帰還抵抗を備えたオペアンプを開示する公知文献としては次の文献が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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