ドライバ回路
【課題】単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるドライバ回路を提供する。
【解決手段】１は入力端子、２、３は出力端子、４は第１の反転型オペアンプ、５は第２の反転型オペアンプ、６は非反転型オペアンプ、７はトランス、８は正電源電圧ＶＣＣ、９はアナロググランドＡＧＮＤ（ＶＣＣ／２）、１０はグランドＧＮＤ（０Ｖ）を示す。第１の反転型のドライバ用オペアンプの出力を第２の反転型のドライバ用オペアンプと非反転型のドライバ用オペアンプで受け、それらの出力を差動構成とすることで、低電圧での単電源駆動でも大振幅で、歪の小さい出力信号電圧が得られる構成とした。
【解決手段】１は入力端子、２、３は出力端子、４は第１の反転型オペアンプ、５は第２の反転型オペアンプ、６は非反転型オペアンプ、７はトランス、８は正電源電圧ＶＣＣ、９はアナロググランドＡＧＮＤ（ＶＣＣ／２）、１０はグランドＧＮＤ（０Ｖ）を示す。第１の反転型のドライバ用オペアンプの出力を第２の反転型のドライバ用オペアンプと非反転型のドライバ用オペアンプで受け、それらの出力を差動構成とすることで、低電圧での単電源駆動でも大振幅で、歪の小さい出力信号電圧が得られる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送路に用いられるラインドライバに関し、低電圧の単電源で、歪の小さい大振幅の信号電圧が得られるラインドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数百メートル以上の長距離の信号伝送路に適用可能なラインドライバは大振幅の出力信号電圧が必要であり、図３のような構成があげられる。大振幅の出力信号電圧を得るため、オペアンプは正負の２電源±ＶＣＣで駆動し、トランス回路によりインピーダンス変換を行っている。ここで、アナロググランドＡＧＮＤ０は、０Ｖである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の回路では、大振幅の出力信号電圧を得るため、オペアンプは正負の２電源で駆動しなければならないという問題があり、システムの経済化のためには単電源化が望まれていた。
また、従来回路では、ドライバ用オペアンプにRail to Rail Inputタイプ（入力電圧と出力電圧の両方、あるいはどちらか片方の範囲が電源電圧まで動作可能なタイプ）を用いても、入力に電源電圧を越える振幅の信号が入力された場合、出力信号に歪が発生する問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるドライバ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、第１の反転型のドライバ用オペアンプの出力を第２の反転型のドライバ用オペアンプと非反転型のドライバ用オペアンプで受け、それらの出力を差動構成とする構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低電圧での単電源駆動でも、大振幅で、歪の小さい出力信号電圧が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるラインドライバ回路を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかるラインドライバ回路を示す図である。
【図３】従来の数百メートル以上の長距離の信号伝送路に適用可能なラインドライバの構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかるラインドライバ回路を図１に示す。１は入力端子、２、３は出力端子、４は第１の反転型オペアンプ、５は第２の反転型オペアンプ、６は非反転型オペアンプ、７はトランス、８は正電源電圧ＶＣＣ、９はアナロググランドＡＧＮＤ（ＶＣＣ／２）、１０はグランドＧＮＤ（０Ｖ）を示す。
【００１０】
次に回路動作について説明する。
第１の反転型オペアンプ４の入力抵抗Ｒｉ１、帰還抵抗Ｒｆ１を変え、アンプのゲインを調整することにより、後段の第２の反転型オペアンプ５及び非反転型のオペアンプ６の入力信号がRail to Rail Input電圧を超えることを回避でき、歪の発生を抑えた出力信号電圧が得られる。ここで、第１の反転型オペアンプ４のゲインＧ１は、Ｇ１＝−Ｒｆ１／Ｒｉ１で与えられる。
【００１１】
更に、第１の反転型オペアンプ４および第２の反転型オペアンプ５は、マイナス入力端子が仮想接地されるので、ＡＧＮＤを中心に出力振幅が正負に振れ、入力電圧振幅が大きくなっても、歪の影響を小さくできる。
【００１２】
第２の反転型オペアンプ５および非反転型オペアンプ６のゲインが同じになるように抵抗Ｒｉ２、Ｒｆ２、Ｒｇ３、Ｒｆ３を与えれば、それぞれの出力電圧は位相が１８０度異なり（正相、逆相で）、電圧値が同じ差動出力が得られる。ここで、第２の反転型オペアンプ５のゲインＧ２は、Ｇ２＝−Ｒｆ２／Ｒｉ２で与えられ、非反転型オペアンプ６のゲインＧ３は、Ｇ３＝１＋Ｒｆ３／Ｒｇ３で与えられる。
【００１３】
また、第２の反転型オペアンプ５および非反転型オペアンプ６のそれぞれの出力はトランスの１次側に入力されインピーダンス変換される。したがって、トランスの２次側の出力には、第２の反転型オペアンプ５と非反転型オペアンプ６の出力が加算されて、それぞれ単体のオペアンプ出力の２倍の振幅が得られる。
【００１４】
以上述べたように、図１に示した回路構成を有する実施の形態１にかかるラインドライバ回路によれば、単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるという効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかるラインドライバ回路を図２に示す。図２のドライバンプは、図１のドライバンプの各オペアンプのエミッション特性（本回路から他機器へ放射される妨害の強度特性）を向上するため、フィルタを構成するよう容量、抵抗を付加した構成である。
【００１６】
前段の第１の反転型オペアンプ４には容量Ｃｉ１、Ｃｇ１、抵抗Ｒｉ１２を付加し、２次のローパスフィルタを構成している。後段の第２の反転型オペアンプ５および非反転型オペアンプ６にそれぞれ付加したＣｆ２、Ｃｇ３は、不必要な周波数帯域をカットし、ノイズ減少を目的としたものである。
【００１７】
周波数特性を除く基本的な動作およびその効果は、図１と同様である。
【００１８】
図２に示した回路構成を有する実施の形態２にかかるラインドライバ回路によれば、単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるという効果がある。
【符号の説明】
【００１９】
１ 入力端子
２、３ 出力端子
４ 第１の反転型オペアンプ
５ 第２の反転型オペアンプ
６ 非反転型オペアンプ
７ トランス
８ 正電源電圧ＶＣＣ
９ アナロググランドＡＧＮＤ
１０ グランドＧＮＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送路に用いられるラインドライバに関し、低電圧の単電源で、歪の小さい大振幅の信号電圧が得られるラインドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数百メートル以上の長距離の信号伝送路に適用可能なラインドライバは大振幅の出力信号電圧が必要であり、図３のような構成があげられる。大振幅の出力信号電圧を得るため、オペアンプは正負の２電源±ＶＣＣで駆動し、トランス回路によりインピーダンス変換を行っている。ここで、アナロググランドＡＧＮＤ０は、０Ｖである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の回路では、大振幅の出力信号電圧を得るため、オペアンプは正負の２電源で駆動しなければならないという問題があり、システムの経済化のためには単電源化が望まれていた。
また、従来回路では、ドライバ用オペアンプにRail to Rail Inputタイプ（入力電圧と出力電圧の両方、あるいはどちらか片方の範囲が電源電圧まで動作可能なタイプ）を用いても、入力に電源電圧を越える振幅の信号が入力された場合、出力信号に歪が発生する問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるドライバ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、第１の反転型のドライバ用オペアンプの出力を第２の反転型のドライバ用オペアンプと非反転型のドライバ用オペアンプで受け、それらの出力を差動構成とする構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低電圧での単電源駆動でも、大振幅で、歪の小さい出力信号電圧が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるラインドライバ回路を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかるラインドライバ回路を示す図である。
【図３】従来の数百メートル以上の長距離の信号伝送路に適用可能なラインドライバの構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかるラインドライバ回路を図１に示す。１は入力端子、２、３は出力端子、４は第１の反転型オペアンプ、５は第２の反転型オペアンプ、６は非反転型オペアンプ、７はトランス、８は正電源電圧ＶＣＣ、９はアナロググランドＡＧＮＤ（ＶＣＣ／２）、１０はグランドＧＮＤ（０Ｖ）を示す。
【００１０】
次に回路動作について説明する。
第１の反転型オペアンプ４の入力抵抗Ｒｉ１、帰還抵抗Ｒｆ１を変え、アンプのゲインを調整することにより、後段の第２の反転型オペアンプ５及び非反転型のオペアンプ６の入力信号がRail to Rail Input電圧を超えることを回避でき、歪の発生を抑えた出力信号電圧が得られる。ここで、第１の反転型オペアンプ４のゲインＧ１は、Ｇ１＝−Ｒｆ１／Ｒｉ１で与えられる。
【００１１】
更に、第１の反転型オペアンプ４および第２の反転型オペアンプ５は、マイナス入力端子が仮想接地されるので、ＡＧＮＤを中心に出力振幅が正負に振れ、入力電圧振幅が大きくなっても、歪の影響を小さくできる。
【００１２】
第２の反転型オペアンプ５および非反転型オペアンプ６のゲインが同じになるように抵抗Ｒｉ２、Ｒｆ２、Ｒｇ３、Ｒｆ３を与えれば、それぞれの出力電圧は位相が１８０度異なり（正相、逆相で）、電圧値が同じ差動出力が得られる。ここで、第２の反転型オペアンプ５のゲインＧ２は、Ｇ２＝−Ｒｆ２／Ｒｉ２で与えられ、非反転型オペアンプ６のゲインＧ３は、Ｇ３＝１＋Ｒｆ３／Ｒｇ３で与えられる。
【００１３】
また、第２の反転型オペアンプ５および非反転型オペアンプ６のそれぞれの出力はトランスの１次側に入力されインピーダンス変換される。したがって、トランスの２次側の出力には、第２の反転型オペアンプ５と非反転型オペアンプ６の出力が加算されて、それぞれ単体のオペアンプ出力の２倍の振幅が得られる。
【００１４】
以上述べたように、図１に示した回路構成を有する実施の形態１にかかるラインドライバ回路によれば、単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるという効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかるラインドライバ回路を図２に示す。図２のドライバンプは、図１のドライバンプの各オペアンプのエミッション特性（本回路から他機器へ放射される妨害の強度特性）を向上するため、フィルタを構成するよう容量、抵抗を付加した構成である。
【００１６】
前段の第１の反転型オペアンプ４には容量Ｃｉ１、Ｃｇ１、抵抗Ｒｉ１２を付加し、２次のローパスフィルタを構成している。後段の第２の反転型オペアンプ５および非反転型オペアンプ６にそれぞれ付加したＣｆ２、Ｃｇ３は、不必要な周波数帯域をカットし、ノイズ減少を目的としたものである。
【００１７】
周波数特性を除く基本的な動作およびその効果は、図１と同様である。
【００１８】
図２に示した回路構成を有する実施の形態２にかかるラインドライバ回路によれば、単電源駆動で、歪が小さく、大振幅の信号出力電圧が得られるという効果がある。
【符号の説明】
【００１９】
１ 入力端子
２、３ 出力端子
４ 第１の反転型オペアンプ
５ 第２の反転型オペアンプ
６ 非反転型オペアンプ
７ トランス
８ 正電源電圧ＶＣＣ
９ アナロググランドＡＧＮＤ
１０ グランドＧＮＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を第１の反転型オペアンプの入力端子に接続し、
前記第１の反転型オペアンプの出力端子を第２の反転型オペアンプの入力端子及び非反転型オペアンプの入力端子に接続し、
前記第２の反転型オペアンプの出力端子をトランスの１次側の一端に接続し、前記非反転型オペアンプの出力端子を前記トランスの１次側の他端に接続し、
前記第１及び第２の反転型オペアンプと前記非反転型オペアンプは単一の電源で駆動し、
前記トランスの２次側の一端と他端から出力を得る、
ことを特徴としたドライバ回路。
【請求項２】
前記第１の反転型オペアンプは、
オペアンプと、
該オペアンプの逆相入力端子と出力端子間に接続された第１の容量と、
前記オペアンプの逆相入力端子と第１のノード間に接続された第１の抵抗と、
前記第１のノードと前記オペアンプの出力端子間に接続された第２の抵抗と、
前記第１のノードと前記第１の反転型オペアンプの入力端子間に接続された第３の抵抗と、
前記第１のノードと第１の電位間に接続された第２の容量と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記第１の電位間に接続された第４の抵抗とからなり、
前記第２の反転型オペアンプは、
オペアンプと、
該オペアンプの逆相入力端子と出力端子間に接続された第５の抵抗および第３の容量と、
前記オペアンプの逆相入力端子と前記第２の反転型オペアンプの入力端子間に接続された第６の抵抗と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記第１の電位間に接続された第７の抵抗とからなり、
前記非反転型オペアンプは、
オペアンプと、
該オペアンプの逆相入力端子と出力端子間に接続された第８の抵抗と、
前記オペアンプの逆相入力端子と前記第１の電位間に接続された第９の抵抗と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記第１の電位間に接続された第４の容量と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記非反転型オペアンプの入力端子間に接続された第１０の抵抗とからなる、
ことを特徴とした請求項１に記載のドライバ回路。
【請求項１】
入力信号を第１の反転型オペアンプの入力端子に接続し、
前記第１の反転型オペアンプの出力端子を第２の反転型オペアンプの入力端子及び非反転型オペアンプの入力端子に接続し、
前記第２の反転型オペアンプの出力端子をトランスの１次側の一端に接続し、前記非反転型オペアンプの出力端子を前記トランスの１次側の他端に接続し、
前記第１及び第２の反転型オペアンプと前記非反転型オペアンプは単一の電源で駆動し、
前記トランスの２次側の一端と他端から出力を得る、
ことを特徴としたドライバ回路。
【請求項２】
前記第１の反転型オペアンプは、
オペアンプと、
該オペアンプの逆相入力端子と出力端子間に接続された第１の容量と、
前記オペアンプの逆相入力端子と第１のノード間に接続された第１の抵抗と、
前記第１のノードと前記オペアンプの出力端子間に接続された第２の抵抗と、
前記第１のノードと前記第１の反転型オペアンプの入力端子間に接続された第３の抵抗と、
前記第１のノードと第１の電位間に接続された第２の容量と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記第１の電位間に接続された第４の抵抗とからなり、
前記第２の反転型オペアンプは、
オペアンプと、
該オペアンプの逆相入力端子と出力端子間に接続された第５の抵抗および第３の容量と、
前記オペアンプの逆相入力端子と前記第２の反転型オペアンプの入力端子間に接続された第６の抵抗と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記第１の電位間に接続された第７の抵抗とからなり、
前記非反転型オペアンプは、
オペアンプと、
該オペアンプの逆相入力端子と出力端子間に接続された第８の抵抗と、
前記オペアンプの逆相入力端子と前記第１の電位間に接続された第９の抵抗と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記第１の電位間に接続された第４の容量と、
前記オペアンプの正相入力端子と前記非反転型オペアンプの入力端子間に接続された第１０の抵抗とからなる、
ことを特徴とした請求項１に記載のドライバ回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５１６８０（Ｐ２０１２−１５１６８０Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１０８（Ｐ２０１１−９１０８）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【出願人】（３９９０４１１５８）西日本電信電話株式会社 (215)
【出願人】（３９９０４０４０５）東日本電信電話株式会社 (286)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【出願人】（３９９０４１１５８）西日本電信電話株式会社 (215)
【出願人】（３９９０４０４０５）東日本電信電話株式会社 (286)
【Ｆターム（参考）】
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