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JPH0669156B2 - Isolator using hole element - Google Patents
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JPH0669156B2 - Isolator using hole element - Google Patents

Isolator using hole element

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JPH0669156B2
JPH0669156B2 JP1895385A JP1895385A JPH0669156B2 JP H0669156 B2 JPH0669156 B2 JP H0669156B2 JP 1895385 A JP1895385 A JP 1895385A JP 1895385 A JP1895385 A JP 1895385A JP H0669156 B2 JPH0669156 B2 JP H0669156B2
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JP
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hall element
amplifier
coil
signal
isolator
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弥寿雄 横井
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日本インバータ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は電気的に絶縁された回路間に直流成分を含んだ
アナログ信号を伝送するためのホール素子を用いたアイ
ソレータに関し、データ処理装置の入力部などに使用さ
れるものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an isolator using a Hall element for transmitting an analog signal containing a DC component between electrically isolated circuits, such as an input unit of a data processing device. Is used for.

〈従来技術〉 従来、電気的に絶縁された回路間に直流成分を含んだア
ナログ信号を伝送する方法として、変調回路によりアナ
ログ信号を交流信号に変換し、この交流信号を変成器や
ホトカプラで伝送し、復調回路でもとのアナログ信号に
もどすという方法が用いられていた。
<Prior art> Conventionally, as a method of transmitting an analog signal containing a DC component between electrically isolated circuits, a modulation circuit converts the analog signal into an AC signal, and the AC signal is transmitted by a transformer or a photocoupler. However, the method of returning to the original analog signal in the demodulation circuit was used.

しかるに、この方法では、変調回路と復調回路並びに変
成器あるいはホトカプラが必要となり、構成が複雑化し
てコストが高くなるとともに、伝送帯域幅がせまく、さ
らに、伝送精度が低いという欠点を有していた。
However, this method requires a modulation circuit, a demodulation circuit, a transformer, and a photocoupler, which complicates the configuration and increases the cost, and has a drawback that the transmission bandwidth is narrow and the transmission accuracy is low. .

〈発明の目的〉 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ホール素子を用いることにより、構成を簡略化す
るとともに伝送の応答速度を高めたアイソレータを提供
することである。
<Object of the Invention> The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an isolator having a simplified structure and an improved response speed of transmission by using a Hall element. .

〈発明の構成〉 本発明においては、アナログ信号が印加される第1のコ
イルと、この第1のコイルが捲回されたヨークのギャッ
プの磁界の強さに応じた信号を出力するホール素子と、
このホール素子の出力信号を増幅する第1の増幅器と、
上記ヨークに捲回されるとともに上記第1の増幅器の出
力信号が抵抗を介して印加される第2のコイルと、上記
抵抗に生じる電位差を増幅して出力信号を得る第2の増
幅器とを備え、上記第2のコイルは、上記第1の増幅器
からの電流が、第1のコイルに電流が流れることにより
生じる磁束を打ち消す向きに流れるように、ヨークに捲
回されていることを特徴としている。
<Structure of the Invention> In the present invention, a first coil to which an analog signal is applied, and a Hall element that outputs a signal according to the strength of the magnetic field in the gap of the yoke around which the first coil is wound. ,
A first amplifier for amplifying the output signal of the Hall element,
A second coil wound around the yoke and to which an output signal of the first amplifier is applied via a resistor; and a second amplifier for amplifying a potential difference generated in the resistor to obtain an output signal. The second coil is wound around the yoke so that the current from the first amplifier flows in such a direction as to cancel the magnetic flux generated by the current flowing through the first coil. .

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例について説明する。Example An example of the present invention will be described below.

第1図はホール素子を用いたアイソレータの構成を示
す。1次コイル1がヨーク2に捲回され、この1次コイ
ル1の端子3,4に入力信号であるアナログ信号が印加さ
れる。ヨーク2には、さらに、フィードバックコイル5
が捲回される。
FIG. 1 shows the structure of an isolator using a Hall element. The primary coil 1 is wound around the yoke 2, and an analog signal which is an input signal is applied to the terminals 3 and 4 of the primary coil 1. The yoke 2 further includes a feedback coil 5
Is wound.

ホール素子6が、ヨーク2のギャップ7に配置される。
このホール素子6は、ギャップ7の磁界の強さに応じた
電圧信号を発生する。高利得アンプ8は、ホール素子6
の出力信号を増幅し、この高利得アンプ8の出力信号が
抵抗9を介してフィードバックコイル5に印加される。
The Hall element 6 is arranged in the gap 7 of the yoke 2.
The Hall element 6 generates a voltage signal according to the strength of the magnetic field of the gap 7. The high gain amplifier 8 is a hall element 6
Is amplified, and the output signal of the high gain amplifier 8 is applied to the feedback coil 5 via the resistor 9.

低利得高帯域アンプ10は、抵抗9の両端の点と点の
間に生じる電位差を増幅し、出力信号を端子11に出力す
る。
The low-gain high-band amplifier 10 amplifies the potential difference generated between the points at both ends of the resistor 9 and outputs an output signal to the terminal 11.

以下、上述のアイソレータの作用を説明する。The operation of the above isolator will be described below.

1次コイル1に電流が流れると、磁束が発生し、ホール
素子6に起電力が生じる。このホール素子6の出力電圧
が高利得アンプ8で増幅され、抵抗9を経てフィードバ
ックコイル5に電流が流れ、磁束を発生させる。このフ
ィードバックコイル5の電流は、フィードバックコイル
5に生じる磁束が1次コイル1により発生した磁束を打
消す方向に流れる。高利得アンプ8の増幅率が大である
ので、1次コイル1による磁束とフィードバックコイル
5による磁束が自動的に平衡する。したがって、1次コ
イル1に流れる電流とフィードバックコイル5に流れる
電流は常に比例し、ホール素子6の動作点は常に零に保
たれる。この結果、ホール素子6の温度による動作点の
移動は無関係となる。
When a current flows through the primary coil 1, a magnetic flux is generated and an electromotive force is generated in the Hall element 6. The output voltage of the Hall element 6 is amplified by the high gain amplifier 8 and a current flows through the feedback coil 5 through the resistor 9 to generate a magnetic flux. The current of the feedback coil 5 flows in a direction in which the magnetic flux generated in the feedback coil 5 cancels the magnetic flux generated by the primary coil 1. Since the amplification factor of the high gain amplifier 8 is large, the magnetic flux of the primary coil 1 and the magnetic flux of the feedback coil 5 are automatically balanced. Therefore, the current flowing through the primary coil 1 is always proportional to the current flowing through the feedback coil 5, and the operating point of the Hall element 6 is always kept at zero. As a result, the movement of the operating point due to the temperature of the Hall element 6 becomes irrelevant.

ホール素子6の出力電圧を増幅する高利得アンプ8は、
応答速度が低い一方、その出力は入力に対して最終値精
度が高い。したがって、点には、入力のアナログ信号
に対して最終値精度が高い値流成分の信号が得られる。
また、点には、1次コイル1の磁束変化によりフィー
ドバックコイル5において誘起された入力アナログ信号
の交流成分の信号が得られる。
The high gain amplifier 8 that amplifies the output voltage of the Hall element 6 is
While the response speed is low, the output has a high final value accuracy with respect to the input. Therefore, at the point, a signal of a value flow component having a higher final value accuracy than the input analog signal is obtained.
Further, at the point, the signal of the AC component of the input analog signal induced in the feedback coil 5 by the change in the magnetic flux of the primary coil 1 is obtained.

この点の応答速度が低いが最終値精度が高い直流成分
と点の応答速度が高い交流成分とが合成された信号
が、低利得高帯域アンプ10に入力される。したがって、
アンプ10の出力は、端子3,4の入力アナログ信号と高精
度で一致する。なお、低利得高帯域アンプ10は、低利得
であるので、応答速度を充分に高めることができる。
A signal in which a DC component having a low response speed at this point but a high final value accuracy and an AC component having a high response speed at a point are combined is input to the low-gain high-bandwidth amplifier 10. Therefore,
The output of the amplifier 10 matches the input analog signal of the terminals 3 and 4 with high accuracy. Since the low-gain high-bandwidth amplifier 10 has a low gain, the response speed can be sufficiently increased.

第2図(a)ないし(d)は、上述の回路の要部の信号
波形を示し、(a)は端子3,4に印加される信号波形、
(b)は点の信号波形、(c)は点の信号波形、
(d)はアンプ10の出力信号波形をそれぞれ示す。アン
プ10において、(b)に示す点の直流成分の信号と
(c)に示す点の交流成分の信号とが合成されて、
(d)に示す波形が得られる。この(d)のアンプ10の
出力波形は、(a)の入力アナログ信号の波形とほぼ等
しい。
2 (a) to (d) show signal waveforms of the main part of the above-mentioned circuit, (a) shows signal waveforms applied to terminals 3 and 4,
(B) is a point signal waveform, (c) is a point signal waveform,
(D) shows the output signal waveform of the amplifier 10, respectively. In the amplifier 10, the signal of the DC component at the point shown in (b) and the signal of the AC component at the point shown in (c) are combined,
The waveform shown in (d) is obtained. The output waveform of the amplifier 10 in (d) is almost equal to the waveform of the input analog signal in (a).

第3図は上述のアイソレータの詳細な回路構成を示す。
ホール素子6は、常に出力零の状態であるので、定電流
源で給電する必要がない。したがって、ホール素子6へ
の給電は、高利得アンプ8及び低利得高帯域アンプ10と
共通の電源により行なわれる。
FIG. 3 shows a detailed circuit configuration of the above isolator.
Since the Hall element 6 is always in a state where the output is zero, it is not necessary to feed power from the constant current source. Therefore, the power supply to the hall element 6 is performed by the power source common to the high gain amplifier 8 and the low gain high bandwidth amplifier 10.

ホール素子6の温度による零点の移動は、ホール素子6
の端子電圧と比例する。したがって、この端子電圧を補
正値としてホール素子6の出力端子の点と点からと
り出し、この補正値に応じてホール素子6と並列の抵抗
群12の電流を変えることにより、ホール素子6の零点の
温度補正を行なう。第4図はこの温度補正用回路のみを
簡略化して示す。
The movement of the zero point due to the temperature of the Hall element 6 is
Proportional to the terminal voltage of. Therefore, this terminal voltage is taken out as a correction value from the point and the point of the output terminal of the Hall element 6, and the current of the resistor group 12 in parallel with the Hall element 6 is changed according to this correction value, so that Perform the temperature correction of. FIG. 4 shows only this temperature correction circuit in a simplified form.

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明においては、アイソレータ
を主として1次コイル、フィードバックコイル、ホール
素子、高利得アンプ並びに低利得アンプにより構成した
ので、構成が簡単であり、コストを低減することができ
るとともに、応答速度が高い低利得アンプにより、伝送
帯域幅を例えばDC〜500KHzと大きくすることができる。
さらに、フィードバック系を構成しているので、直線性
が良く、伝送の精度を高めることができる。また、温度
ドリフトが小さいとともに、電源電圧の変動に対して安
定な動作が得られる。
<Effects of the Invention> As described above, in the present invention, the isolator is mainly configured by the primary coil, the feedback coil, the Hall element, the high gain amplifier and the low gain amplifier, so that the configuration is simple and the cost is reduced. In addition, the transmission bandwidth can be increased to, for example, DC to 500 KHz by the low gain amplifier having a high response speed.
Further, since the feedback system is configured, the linearity is good and the transmission accuracy can be improved. Further, the temperature drift is small, and stable operation can be obtained against the fluctuation of the power supply voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明実施例の基本構成を示す回路図。第2図
は第1図の回路の要部の動作波形を示す図、第3図は本
発明実施例の詳細な構成を示す回路図、第4図は第3図
の部分回路図である。 1……1次コイル 2……ヨーク 5……フィードバックコイル 6……ホール素子 7……ギャップ 8……高利得アンプ 9……抵抗 10……低利得高帯域アンプ 12……抵抗群
FIG. 1 is a circuit diagram showing the basic configuration of the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing operation waveforms of essential parts of the circuit of FIG. 1, FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a partial circuit diagram of FIG. 1 …… Primary coil 2 …… Yoke 5 …… Feedback coil 6 …… Hall element 7 …… Gap 8 …… High gain amplifier 9 …… Resistance 10 …… Low gain high bandwidth amplifier 12 …… Resistance group

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アナログ信号が印加される第1のコイル
と、この第1のコイルが捲回されたヨークのギャップの
磁界の強さに応じた信号を出力するホール素子と、この
ホール素子の出力信号を増幅する第1の増幅器と、上記
ヨークに捲回されるとともに上記第1の増幅器の出力信
号が抵抗を介して印加される第2のコイルと、上記抵抗
に生じる電位差を増幅して出力信号を得る第2の増幅器
をと備え、上記第2のコイルは、上記第1の増幅器から
の電流が、上記第1のコイルに電流が流れることにより
生じる磁束を打ち消す向きに流れるよう捲回されてなる
ホール素子を用いたアイソレータ。
1. A first coil to which an analog signal is applied, a Hall element for outputting a signal according to the strength of a magnetic field of a gap of a yoke around which the first coil is wound, and a Hall element of the Hall element. A first amplifier for amplifying an output signal, a second coil wound around the yoke and applied with an output signal of the first amplifier through a resistor, and a potential difference generated in the resistor are amplified. A second amplifier for obtaining an output signal is provided, and the second coil is wound so that the current from the first amplifier flows in such a direction as to cancel the magnetic flux generated by the current flowing through the first coil. An isolator that uses the Hall element that is manufactured.
【請求項2】上記ホール素子の出力電圧に応じて上記ホ
ール素子の零点の温度補正を行う補正回路を備えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のホール素
子を用いたアイソレータ。
2. An isolator using a hall element according to claim 1, further comprising a correction circuit for correcting the temperature of the zero point of the hall element according to the output voltage of the hall element. .
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