專利名稱：放大電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用運算放大器來放大例如由負載傳感器檢測出的信號的放大電路。
過去，采用的方法是另外設(shè)置一種能消除運算放大器中所產(chǎn)生的補償電壓的所謂補償消除電路。但是，為了用相同的偏壓消除電路來適應(yīng)偏壓大小不同的運算放大器，對每個運算放大器必須單獨進行調(diào)整，例如要分別調(diào)整電阻值等，非常麻煩。
在解決上述問題時，本發(fā)明是在放大那種對參考電位有正負雙極性的振幅的脈沖狀電壓的運算放大器的輸出側(cè)和輸入側(cè)之間設(shè)置一種偏壓消除裝置，該偏壓消除裝置求出從運算放大器輸出的脈沖狀電壓的雙極性振幅之差，將其反饋到運算放大器的輸入側(cè)。運算放大器接收上述幅度差的反饋信號，改變輸入進來的信號的參考電壓，使輸出的脈沖狀電壓的雙極性振幅相等。


圖1是表示數(shù)字負載傳感器構(gòu)成的方框圖，其中采用本發(fā)明實施例的放大電路。
圖2是圖1的主要部分的電路圖，圖3A、B是表示在橋式電路的2個輸入端子V1、V2上分別供給的電壓的波形圖；圖3C是表示接(V1-V2)求出的橋式電路的激勵電壓的波形圖；圖3D是表示產(chǎn)生偏壓的第3運算放大器的輸出的波形圖。圖4A是表示取樣保持電路的輸出的波形圖，圖4B是表示低通濾波器的輸出的波形圖。
圖1是電路方框圖，它表示檢測出負荷并進行數(shù)字顯示的數(shù)字負載傳感器的構(gòu)成。圖中未示出的作為荷重檢測部的應(yīng)變體上所貼附的橋式電路2的輸出側(cè)被連接到放大電路3的輸入側(cè)，放大電路3的輸出側(cè)被連接到取樣保持電路5的輸入側(cè)，取樣保持電路5的輸出側(cè)被連接在低通濾波器6的輸入側(cè)，低通濾波器6的輸出側(cè)被連接在模/數(shù)變換器7的輸入側(cè)，模/數(shù)變換器7的輸出側(cè)被連接在CPU8的輸入側(cè)，CPU8的輸出側(cè)被連接在顯示部9上。并且，在橋式電路2上連接一種對其提供激勵電壓的激勵電壓施加電路1。
圖2表示圖1中的橋式電路2和放大電路3的電路圖。橋式電路2由貼附在應(yīng)變體上的4個應(yīng)變計2a構(gòu)成。橋式電路2的輸出端子的一邊被連接在第1運算放大器11a的非倒相輸入端子上。第1運算放大器11a的輸出端子通過電阻R1(例如48KΩ)被連接在第3運算放大器12的倒相輸入端子上。橋式電路2的另一輸出端子被連接在第2運算放大器11b的非倒相輸入端子上，第2運算放大器11b的輸出端子通過電阻R2(例如48KΩ)而被連接在第3運算放大器12的非倒相輸入端子上。并且，在第1、第2運算放大器11a、11b上分別連接電容器25a、25b，進行相位補償。
第3運算放大器12的倒相輸入端子通過電阻R3(例如60KΩ)而被連接在該第3運算放大器12的輸出端子上，非倒相輸入端子通過電阻R4(例如60KΩ)而被連接在參考電位(例如2.3V)上。第3運算放大器12的輸出端子被連接在圖1中的取樣保持電路5的輸入側(cè)，同時被連接在開關(guān)15上。開關(guān)15通過電阻R5(例如576KΩ)而被連接在電容器16(例如0.47μF)和運算放大器13的倒相輸入端子上。運算放大器13的非倒相輸入端子被連接在參考電位上。運算放大器13的輸出端子被連接在電容器16和電阻R6(例如96KΩ)的連接點19上。由電阻R5、電容器16和運算放大器13來構(gòu)成積分電路17。
電阻R6的另一端子被連接在電阻R7(例如96KΩ)和運算放大器14b的倒相輸入端子上。運算放大器14b的非倒相輸入端子被連接在參考電位上。運算放大器14b的輸出端子被連接在電阻R7和電阻R8(例如96KΩ)的連接點20上。在運算放大器14b的倒相輸入端子和輸出端子之間連接有電容器18b(例如2PF)。
電阻R8的另一端子被連接在電阻R9(例如96KΩ)和運算放大器14a的倒相輸入端子上。運算放大器14a的非倒相輸入端子被連接在參考電位上。運算放大器14a的輸出端子被連接在電阻R9的另一端子21上。在運算放大器14a的倒相輸入端子和輸出端子之間連接有電容器18a(例如2PF)。
連接點20通過電阻R10(例如9KΩ)而被連接在連接點22上，連接點22被連接在第2運算放大器11b的倒相輸入端子上。運算放大器14a的輸出端子通過電阻R11(例如9KΩ)而被連接在連接點23上，連接點23被連接在第1運算放大器11a的倒相輸入端子上。第1運算放大器11a的輸出端子通過電阻R12(例如9KΩ)、電阻R13(例如67Ω)而被連接在連接點23上，連接點23通過電阻R14(例如67Ω)、電阻R15(例如67Ω)而被連接在連接點22上，連接點22通過電阻R16(例如67Ω)、電阻R17(例如9KΩ)而被連接在第2運算放大器11b的輸出端子上。
偏壓消除電路24由以上的開關(guān)15、積分電路17和運算放大器14a、14b等構(gòu)成，其用途是求出第3運算放大器12的雙極性輸出脈沖振幅差，反饋到第1、第2運算放大器11a、11b的輸入側(cè)。
并且，上述放大電路3是由CMOS結(jié)構(gòu)來構(gòu)成的，與構(gòu)成數(shù)字負載傳感器的其他電路相組合而進行單片IC化。
以下詳細說明按以上方法構(gòu)成的數(shù)字負載傳感器的作用。
圖3A所示的電壓(V1)和圖3B所示的電壓(V2)作為激勵電壓從激勵電壓施加電路1分別供給到電橋電路2的2個輸入端子上。電壓(V1)和(V2)均是一種脈沖狀電壓，例如以2.3V為參考電位，在正極側(cè)(上側(cè))和負極側(cè)(下側(cè))交替地出現(xiàn)振幅。正極側(cè)脈沖電壓例如為4.5V；負極側(cè)脈沖電壓例如為0.7V。所以橋式電路2的激勵電壓變成圖3C所示的(V1)-(V2)。這是在正極側(cè)和負極側(cè)交替地出現(xiàn)振幅的脈沖狀電壓，相對于參考電壓(OV)，正極側(cè)脈沖電壓為+3.8V；負極側(cè)脈沖電壓為-3.8V。
若把荷重施加到已貼付了橋式電路2的應(yīng)變體上，則橋式電路2的平衡狀態(tài)被打破，根據(jù)該荷重而從橋式電路2中輸出一種與激勵電壓成比例的信號，然后被輸入到第1運算放大器11a的非倒相輸入端子和第2運算放大器11b的非倒相輸入端子上。
然后，該輸入信號在第1、第2運算放大器11a、11b中例如分別按照約130倍的放大增益來進行非倒相放大，而后進行輸出。
并且，第1運算放大器11a的輸出信號被輸入到第3運算放大器12的倒相輸入端子上，第2運算放大器11b的輸出信號被輸入到第3運算放大器12的非倒相輸入端子上，例如按照約1.25倍的放大增益進行差動放大，而后進行輸出。
圖3D表示第3運算放大器12的輸出波形。由于產(chǎn)生偏壓，例如正極側(cè)振幅增大；負極側(cè)振幅減小，使雙極性脈沖幅度相對于參考電位呈非對稱狀。
因此，本實施例用以下方法來消除偏壓。
在圖2中，開關(guān)15與第3運算放大器12所輸出的脈沖狀電壓相同步進行開關(guān)動作。也就是說，只有在持續(xù)輸出脈沖期間開關(guān)15才閉合，使第3運算放大器12的輸出端子和積分電路17之間接通。所以，當從第3運算放大器12輸出正極側(cè)的脈沖電壓時，電容器16進行充電；當輸出負極側(cè)的脈沖電壓時，電容器進行放電。因此，在積分電路17中通過對上述電容器16進行充放電，而運算并輸出正負雙極性的脈沖幅度(高度)差。
該幅度差由放大增益為1倍的運算放大器14b進行倒相，然后反饋到第2運算放大器11b的倒相輸入端子上，同時，通過運算放大器14b和相同放大增益為1倍的運算放大器14a進行正相(非倒相)，反饋到第1運算放大器11a的倒相輸入端子上。也就是說，分別向第1、第2運算放大器11a、11b的倒相輸入端子上反饋一種極性相反的上述脈沖幅度差。
這樣一來，在第1、第2運算放大器11a、11b中，輸入到這些非倒相輸入端子上的來自橋式電路2輸出信號參考電位，按照被反饋的上述幅度差的大小進行變化，對其信號進行放大和輸出。
并且，該輸出信號由第3運算放大器12進行差動放大，由于如上所述參考電位進行變化，所以，從第3運算放大器12中輸出一種幅度相等的雙極性脈沖。也就是說，在第1、第2運算放大器11a、11b中，接收被反饋的上述脈幅差，使參考電位變化而抵消已產(chǎn)生的偏壓，結(jié)果，在第3運算放大器12中進行差動放大后輸出的信號雙極性脈沖幅度幾乎相等，偏壓被消除。
再者，來自放大電路3的輸出被輸入到取消保持電路5內(nèi)。放大電路3的正負雙極性脈沖狀輸出電壓在取樣保持電路5中把正側(cè)和負側(cè)各脈沖輸出電平保持到下一脈沖上升邊，使其成為連續(xù)的信號，對這些信號進行(正側(cè))-(負側(cè))運算，變成圖4A所示的信號。
然后，該連續(xù)的模擬信號如圖4B所示，由低通濾波器6進行濾波后被輸入到A/D變換器7內(nèi)。
在A/D變換器7中把模擬信號變換成數(shù)字信號，輸出到CPU8內(nèi)。
并且，在CPU8中進行溫度補償?shù)确N種補償，再送入到顯示部9內(nèi)，以數(shù)字方式顯示出被檢測出的荷重。
以上說明了本發(fā)明的實施例，但當然，本發(fā)明并不受此限制，而是可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)思想進行各種變形。
在上述實施例中本發(fā)明的放大電路3被用于數(shù)字負載傳感器進行了說明。但并不受此限，也可以用于放大例如數(shù)字溫度計和數(shù)字電壓表等的檢測信號。
再者，運算放大器也可以用雙極型晶體管構(gòu)成，在此情況下本發(fā)明也是有效的。
如上所述，若采用本發(fā)明，則消除偏壓，不需要對每個運算放大器分別進行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種放大電路，它用運算放大器來放大脈沖狀電壓，該脈沖狀電壓相對于參考電位有正負雙極性振幅，該放大電路的特征在于在上述運算放大器輸出側(cè)和輸入側(cè)之間設(shè)置偏壓消除裝置，該偏壓消除裝置求出從上述運算放大器輸出的正極側(cè)脈沖和負極側(cè)脈沖的幅度差，將其反饋到上述運算放大器的輸入側(cè)，改變上述參考電位，以便使上述振幅差為0。
2.如權(quán)利要求1所述的放大電路，其特征在于在上述運算放大器的輸入側(cè)連接有貼付在應(yīng)變體上的橋式電路，對該橋式電路的輸出進行放大。
3.如權(quán)利要求1所述的放大電路，其特征在于上述運算放大器是由輸入信號被輸入到非倒相端子上的第1、第2運算放大器、以及對該第1、第2運算放大器的輸出進行差動放大的第3運算放大器構(gòu)成；上述偏壓消除裝置具有設(shè)置在上述第3運算放大器的輸出側(cè)的開關(guān)，以及設(shè)置在該開關(guān)和上述第1、第2運算放大器輸入側(cè)之間的積分電路；上述開關(guān)僅在從上述第3運算放大器中連續(xù)輸出上述脈沖狀電壓期間才進行閉合，在上述第3運算放大器的輸出側(cè)和上述積分電路之間進行連接，利用上述積分電路來計算從上述第3運算放大器中輸出的正極側(cè)脈沖和負極側(cè)脈沖的幅度差，將其反饋到上述第1、第2運算放大器的各個倒相輸入端子上，使得從上述第1、第2運算放大器的非倒相端子進行輸入的輸入信號的參考電位按照上述振幅差進行變化。
4.如權(quán)利要求3所述的放大電路，其特征在于在上述第1、第2運算放大器的各個非倒相輸入端子上，連接有貼付在應(yīng)變體上的橋式電路，對該橋式電路的輸出進行放大。
5.如權(quán)利要求1～4中的任一項所述的放大電路，其特征在于上述運算放大器由CMOS晶體管構(gòu)成。
全文摘要
提供一種不必麻煩地對每個運算放大器單獨調(diào)整即可消除偏壓的放大電路。在運算放大器12的輸出側(cè)和運算放大器11a、11b的輸入側(cè)之間設(shè)置偏壓消除裝置24，該偏壓消除裝置24求出從運算放大器12輸出的脈沖狀電壓的雙極性幅度差，將其反饋到運算放大器11a、11b的輸入側(cè)，于是，為了使該幅度差為0而使運算放大器11a、11b內(nèi)所輸入的輸入信號的參考電位發(fā)生變化。
文檔編號G01G3/00GK1409094SQ0114088
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者中本昭, 島田好昭, 瀨川浩一, 成山桂一 申請人:株式會社久保田