Схема для обнаружения напряжения - RU2552585C1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к схеме для обнаружения напряжения, обеспечивающей возможность обнаружения разности напряжений двух входных сигналов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В электронных схемах, например схемах для обнаружения напряжения, в качестве фильтрующего элемента для устранения шумов, содержащихся во входных сигналах и т.п., может быть использован чип-фильтр. Чип-фильтром служит электронный компонент, через который проходит требуемый сигнал. Чип-фильтр выполнен с возможностью поглощения шумов в диапазоне высоких частот сигнала и выделения поглощаемого шума в виде тепла.

[0003] В патентной публикации Японии №2005-365378 раскрыт способ устранения шума, содержащегося в сигнале, посредством использования чип-фильтров в электронной схеме, встроенной в дистанционный контроллер для наушников, подключенных к портативному телефону.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] При наличии дефектов изготовления характеристика полного сопротивления чип-фильтра может претерпевать некоторые изменения.

[0005] Поэтому в схеме 200 для обнаружения напряжения, выполненной с возможностью усиления и вывода разности напряжений двух входных сигналов (фиг.2), более близкое расположение чип-фильтров 51, 52 на сигнальных линиях 10, 20 в направлении входов 1, 2, по сравнению с конденсаторами 41, 42, приводит к изменениям напряжения входных сигналов, вследствие изменения характеристик полного сопротивления чип-фильтров 51, 52. В результате разность напряжений двух сигналов на входе дифференциального усилителя 60 (усилителя) изменяется, что приводит к снижению точности значения напряжения на выходе дифференциального усилителя 60.

[0006] 3адача настоящего изобретения состоит в создании схемы для обнаружения напряжения, предотвращающей снижение точности значения напряжения на выходе усилителя.

[0007] Согласно аспекту настоящего изобретения схема для обнаружения напряжения содержит: первый входной участок, на который подан первый входной сигнал; второй входной участок, на который подан второй входной сигнал; усилитель, имеющий инвертирующий вход и неинвертирующий вход, выполненный с возможностью определения разности напряжений первого входного сигнала, подаваемого на неинвертирующий вход через первый входной участок, и второго входного сигнала, подаваемого на инвертирующий вход через второй входной участок, и усиления определенной разности напряжений; первую сигнальную линию, соединяющую первый входной участок с неинвертирующим входом усилителя; вторую сигнальную линию, соединяющую второй входной участок с инвертирующим входом усилителя; первый конденсатор, включенный параллельно первой сигнальной линии; второй конденсатор, включенный параллельно второй сигнальной линии; первый фильтрующий элемент, содержащий индуктивный и резистивный компоненты и включенный между первым конденсатором и неинвертирующим входом усилителя последовательно с первой сигнальной линией; а также второй фильтрующий элемент, содержащий индуктивный и резистивный компоненты и включенный между вторым конденсатором и инвертирующим входом усилителя последовательно со второй сигнальной линией.

[0008] Ниже приведено подробное описание примеров осуществления и преимуществ настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] На фиг.1 схематически показана конфигурация схемы для обнаружения напряжения согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 схематически показана конфигурация схемы для обнаружения напряжения, служащая примером известного уровня техники.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Описание схемы 100 для обнаружения напряжения согласно примеру осуществления настоящего изобретения приведено со ссылкой на фиг.1.

[0011] Схема 100 для обнаружения напряжения содержит первый вход 1, второй вход 2, дифференциальный усилитель 60 (усилитель), имеющий инвертирующий вход и неинвертирующий вход, первую сигнальную линию 10, соединяющую первый вход 1 с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 60, и вторую сигнальную линию 20, соединяющую второй вход 2 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 60.

[0012] Первая сигнальная линия 10 и вторая сигнальная линия 20 соединены между собой с помощью первой соединительной линии 30 и второй соединительной линии 40.

[0013] Резистор 31, величина сопротивления которого составляет несколько мОм, расположен на первой соединительной линии 30. Кроме того, первый конденсатор 41, размещенный вблизи первой сигнальной линии 10, и второй конденсатор 42, размещенный вблизи второй сигнальной линии 20, расположены на второй соединительной линии 40, которая более приближена к стороне дифференциального усилителя 60, чем первая соединительная линия 30. Место заземления второй соединительной линии 40 расположено между первым конденсатором 41 и вторым конденсатором 42. Первым конденсатором 41 и вторым конденсатором 42 служат конденсаторы, емкость которых составляет порядка нескольких тысяч пФ.

[0014] Следовательно, один конец первого конденсатора 41 соединен (включен параллельно) с первой сигнальной линией 10, а другой конец заземлен, и один конец второго конденсатора 42 соединен (включен параллельно) со второй сигнальной линией 20, а другой конец заземлен.

[0015] Первым входным сигналом служит сигнал напряжения прямоугольной формы, подаваемый на первый вход 1. Таким образом, к одному концу резистора 31 подведено напряжение, соответствующее сигналу напряжения на первом входе 1. Напряжение на другом конце резистора 31 будет иметь значение, уменьшенное на величину, соответствующую значению сопротивления резистора 31. Другими словами, вторым входным сигналом, подаваемым на второй вход 2, может служить сигнал напряжения прямоугольной формы, полученный при падении напряжения на стороне первого входа 1 в зависимости от значения сопротивления резистора 31.

[0016] Кроме рассмотренных выше первого конденсатора 41 и второго конденсатора 42, схема 100 для обнаружения напряжения включает в себя первый чип-фильтр 51 и второй чип-фильтр 52, обеспечивающие возможность устранения шума из первого и второго входных сигналов.

[0017] Первый чип-фильтр 51 расположен на (соединен последовательно с) первой сигнальной линии 10 между первым конденсатором 41 и дифференциальным усилителем 60, а второй чип-фильтр 52 расположен на (соединен последовательно с) второй сигнальной линии 20 между вторым конденсатором 42 и дифференциальным усилителем 60.

[0018] Первым чип-фильтром 51 и вторым чип-фильтром 52 служат электронные компоненты, выполняющие функцию фильтра для защиты от помех, включающие в себя индуктивный и резистивный компоненты и обеспечивающие возможность передачи сигналов в заданном диапазоне частот при устранении шумов в высокочастотном диапазоне. В качестве первого чип-фильтра 51 и второго чип-фильтра 52 использованы чип-фильтры, максимальное полное сопротивление которых при частоте нескольких сотен МГц составляет несколько сотен Ом. Следует отметить, что значение полного сопротивления чип-фильтра, как правило, меньше значения полного входного сопротивления операционного усилителя, например дифференциального усилителя.

[0019] Среди шумов, содержащихся в сигнале, поступающем на дифференциальный усилитель 60 с первого входа 1, шум в заданном диапазоне низких частот может быть устранен резистивным компонентом первого чип-фильтра 51 и первым конденсатором 41, а шум в заданном диапазоне высоких частот может быть устранен индуктивным и резистивным компонентами первого чип-фильтра 51.

[0020] Точно также, среди шумов, содержащихся в сигнале, поступающем на дифференциальный усилитель 60 со второго входа 2, шум в заданном диапазоне низких частот может быть устранен резистивным компонентом второго чип-фильтра 52 и вторым конденсатором 42, а шум в заданном диапазоне высоких частот может быть устранен индуктивным и резистивным компонентами второго чип-фильтра 52.

[0021] Такая конфигурация схемы 100 для обнаружения напряжения обеспечивает возможность подведения разности напряжений первого и второго входных сигналов (разности напряжений на соответствующих концах резистора 31) к дифференциальному усилителю 60, в котором эта разность напряжений может быть усилена и подведена к выходу 70.

[0022] Описание взаимозависимости падения напряжения в первом чип-фильтре 51 и втором чип-фильтре 52, а также точности значения напряжения на выходе дифференциального усилителя 60 будет приведено на основе сравнения схемы 100 для обнаружения напряжения согласно настоящему примеру осуществления изобретения со схемой 200 для обнаружения напряжения, служащей примером известного уровня техники.

[0023] В схеме 200 для обнаружения напряжения, показанной на фиг.2, компоненты, выполняющие функции, идентичные функциям аналогичных им элементам схемы 100 для обнаружения напряжения, обозначены одинаковыми номерами позиций. Конфигурации схемы 200 для обнаружения напряжения, рассматриваемой в качестве примера, и схемы 100 для обнаружения напряжения согласно настоящему примеру осуществления изобретения, по существу, выполнены одинаковыми и отличаются друг от друга только положениями первого чип-фильтра 51 и второго чип-фильтра 52. В схеме 200 для обнаружения напряжения первый чип-фильтр 51 расположен на первой сигнальной линии 10 перед первым конденсатором 41, а второй чип-фильтр 52 расположен на второй сигнальной линии 20 перед вторым конденсатором 42.

[0024] Подача на вход схемы 200 для обнаружения напряжения первого и второго входных сигналов, образованных сигналами напряжения прямоугольной формы, обеспечивает возможность заряда/разряда первого конденсатора 41 и второго конденсатора 42 в зависимости от этих сигналов. При этом происходит падение напряжения первого входного сигнала на полном сопротивлении первого чип-фильтра 51 и падение напряжения второго входного сигнала на полном сопротивлении второго чип-фильтра 52.

[0025] Полное сопротивление первого чип-фильтра 51 и второго чип-фильтра 52 может меняться вследствие дефектов изготовления и т.п., в связи с чем возможно также изменение падения напряжения на входах чип-фильтров 51 и 52. В результате, возможно изменение разности напряжений двух сигналов на входе дифференциального усилителя 60 (усилителя), что приводит к снижению точности значения напряжения на выходе дифференциального усилителя 60.

[0026] С другой стороны, в схеме 100 для обнаружения напряжения по настоящему примеру осуществления изобретения чип-фильтры не расположены перед первым конденсатором 41 и вторым конденсатором 42, и поэтому, даже при подаче на вход первого и второго входных сигналов и заряде/разряде первого конденсатора 41 и второго конденсатора 42, чип-фильтры не могут служить причиной падения напряжения. В результате, напряжение, соответствующее первому входному сигналу, может быть подведено без изменений к одному концу первого конденсатора 41, а напряжение, соответствующее второму сигналу, может быть подведено без изменений к одному концу второго конденсатора 42.

[0027] В схеме 100 для обнаружения напряжения первый чип-фильтр 51 и второй чип-фильтр 52 расположены после первого конденсатора 41 и второго конденсатора 42. Кроме того, полное входное сопротивление дифференциального усилителя 60 значительно выше полного входного сопротивления первого чип-фильтра 51 и второго чип-фильтра 52. Поэтому величина тока, проходящего через первый чип-фильтр 51 и второй чип-фильтр 52 схемы 100 для обнаружения напряжения, меньше величины тока, проходящего через первый чип-фильтр 51 и второй чип-фильтр 52 схемы 200 для обнаружения напряжения.

[0028] Таким образом, перепад напряжений входных сигналов в первом чип-фильтре 51 и втором чип-фильтре 52 является небольшим, и поэтому эффект изменения полного сопротивления соответствующих чип-фильтров 51, 52 может быть уменьшен. В результате, изменение разности напряжений этих двух сигналов на входе дифференциального усилителя 60 может быть уменьшено.

[0029] Использование схемы 100 для обнаружения напряжения согласно настоящему примеру осуществления изобретения позволяет исключить снижение точности значения напряжения на выходе дифференциального усилителя 60.

[0030] Рассмотренный выше пример осуществления настоящего изобретения служит исключительно иллюстрацией примеров использования настоящего изобретения, технические возможности которого не ограничены конкретными приведенными конфигурациями.

[0031] Схемой 100 для обнаружения напряжения согласно настоящему примеру осуществления изобретения может служить схема, выполненная с возможностью обнаружения разности напряжений первого сигнала на первом входе 1, и второго сигнала на втором входе 2 без использования резистора 31.

[0032] Настоящая заявка имеет приоритет японской заявки на патент №2012-127835, поданной в патентное ведомство Японии 5 июня 2012, полное содержание которой включено в описание этой заявки посредством ссылки.

Реферат

Изобретение представляет схему для обнаружения напряжения. Схема содержит усилитель, который имеет инвертирующий и неинвертирующий входы и выполнен с возможностью усиления разности напряжений первого входного сигнала и второго входного сигнала. Первый входной сигал подается на неинвертирующий вход через первый входной участок, второй входной сигнал подается на инвертирующий вход через второй входной участок. Схема содержит также первую сигнальную линию, соединяющую первый входной участок с усилителем; вторую сигнальную линию, соединяющую второй входной участок с усилителем; первый конденсатор, один из концов которого соединен с первой сигнальной линией; второй конденсатор, один из концов которого соединен со второй сигнальной линией; первый фильтрующий элемент, имеющий индуктивный элемент и резистивный элемент и включенный между первым конденсатором и усилителем последовательно с первой сигнальной линией; и второй фильтрующий элемент, имеющий индуктивный элемент и резистивный элемент и включенный между вторым конденсатором и усилителем последовательно со второй сигнальной линией. Технический результат заключается в предотвращении снижения точности измерения напряжения на выходе усилителя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула