特開 2017-194365 アナログフロントエンド回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-194365(P2017-194365A)

(43)【公開日】2017年10月26日

(54)【発明の名称】アナログフロントエンド回路

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20170929BHJP

   H03F 3/38 20060101ALI20170929BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/00 C

   H03F3/38

   G01R19/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-85016(P2016-85016)

(22)【出願日】2016年4月21日

(71)【出願人】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】新日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083194

【弁理士】

【氏名又は名称】長尾 常明

(72)【発明者】

【氏名】示野 洋一

【テーマコード（参考）】

2G035

5J500

【Ｆターム（参考）】

2G035AA05

2G035AA17

2G035AB01

2G035AB13

2G035AC01

2G035AC04

2G035AD10

2G035AD20

2G035AD28

2G035AD47

2G035AD57

2G035AD65

5J500AA01

5J500AA53

5J500AC02

5J500AC12

5J500AC13

5J500AC32

5J500AC41

5J500AF07

5J500AF08

5J500AF18

5J500AH39

5J500AK01

5J500AK04

5J500AK34

5J500AS01

5J500AS15

5J500AT01

5J500MU04

5J500MV05

5J500MV08

5J500MV09

5J500MV14

(57)【要約】

【課題】チョッパ動作によりオフセット成分等を除去できるようにすることに加えて、広い入力範囲のシングルエンド信号を扱う場合に計装プリアンプの出力電圧が飽和しないようにする。
【解決手段】非反転型計装プリアンプ１１Ａは、チョップ信号ＣＨＯＰ＝０のとき、入力電圧ＶＩＮＰから入力電圧ＶＩＮＮを差し引き増幅して出力電圧ＶＯＵＴＰを得るとともに入力電圧ＶＩＮＮをそのまま出力電圧ＶＯＵＴＮとする。また、チョップ信号ＣＨＯＰ＝１のとき、入力電圧ＶＩＮＮから入力電圧ＶＩＮＰを差し引き増幅した信号を反転させて出力電圧ＶＯＵＴＰを得るとともに入力電圧ＶＩＮＮをそのまま出力電圧ＶＯＵＴＮとする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力電圧と第２入力電圧を入力して第１出力電圧と第２出力電圧を出力する計装プリアンプと、該計装プリアンプの前記第１出力電圧と前記第２出力電圧をチョップ信号の論理切り替えによって交互に切り替えて出力するスイッチ手段と、該スイッチ手段から出力する前記第１出力電圧と前記第２出力電圧の差分電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、前記チョップ信号の論理が切り替わる毎に前記ＡＤ変換手段から出力する出力データのうちの連続する２個のデータ毎の平均化処理を演算するデータ演算手段とを備えたアナログフロントエンド回路であって、
前記計装プリアンプは、前記第１入力電圧をＶＩＮＰ、前記第２入力電圧をＶＩＮＮ、前記第１出力電圧をＶＯＵＴＰ、前記第２出力電圧をＶＯＵＴＰ、ゲインをＧとするとき、前記チョップ信号が第１論理のときは、

の演算を行い、前記チョップ信号が第２論理のときは、

の演算を行うことを特徴とするアナログフロントエンド回路。

【請求項2】

請求項１に記載のアナログフロントエンド回路において、
前記計装プリアンプは、第２入力端子と前記第１入力電圧が入力する第１入力端子とを有する第１スイッチ、第１入力端子と前記第１入力電圧が入力する第２入力端子とを有する第２スイッチ、前記第１スイッチの出力端子が非反転入力端子に接続され前記第２スイッチの出力端子が反転入力端子に接続された第１オペアンプ、前記第１オペアンプの出力端子が第１入力端子に接続され前記第１オペアンプの出力端子が反転回路を介して第２入力端子に接続された第３スイッチ、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子に一端が接続され他端に前記第２入力電圧が入力する第１抵抗、並びに、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子と前記第３スイッチの出力端子との間に接続された第２抵抗を備え、
前記第１乃至第３スイッチは、前記チョップ信号が第１論理のとき第１入力端子が選択され、第２論理のとき第２入力端子が選択され、
前記第３スイッチの出力端子から前記第１出力電圧が出力し、前記第１入力電圧がそのまま前記第２出力電圧として出力することを特徴とするアナログフロントエンド回路。

【請求項3】

請求項１に記載のアナログフロントエンド回路において、
前記計装プリアンプは、第２入力端子と前記第１入力電圧が入力する第１入力端子とを有する第１スイッチ、第１入力端子と前記第１入力電圧が入力する第２入力端子とを有する第２スイッチ、前記第１スイッチの出力端子が非反転入力端子に接続され前記第２スイッチの出力端子が反転入力端子に接続された第１オペアンプ、前記第１オペアンプの出力端子が第１入力端子に接続され前記第１オペアンプの出力端子が第１反転回路を介して第２入力端子に接続された第３スイッチ、第１入力端子と前記第２入力電圧が入力する第２入力端子とを有する第７スイッチ、第２入力端子と前記第２入力電圧が入力する第１入力端子とを有する第８スイッチ、前記第７スイッチの出力端子が反転入力端子に接続され前記第８スイッチの出力端子が非反転入力端子に接続された第２オペアンプ、前記第２オペアンプの出力端子が第１入力端子に接続され前記第２オペアンプの出力端子が第２反転回路を介して第２入力端子に接続された第９スイッチ、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子と前記第７スイッチの第１入力端子及び前記第８スイッチの第２入力端子との間に接続された第１抵抗、並びに、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子と前記第３スイッチの出力端子との間に接続された第２抵抗を備え、
前記第９スイッチの出力端子は前記第７スイッチの第１入力端子及び前記第８スイッチの第２入力端子に接続され、
前記第１乃至第３スイッチ及び前記第７乃至第９スイッチは前記チョップ信号が第１論理のとき第１入力端子が選択され、第２論理のとき第２入力端子が選択され、
前記第３スイッチの出力端子から前記第１出力電圧が出力し、前記第９スイッチの出力端子から前記第２出力電圧が出力することを特徴とするアナログフロントエンド回路。

【請求項4】

請求項１、２又は３のいずれか１つに記載のアナログフロントエンド回路において、
前記ＡＤ変換手段と前記データ演算手段との間に、前記ＡＤ変換手段の出力端子が第１入力端子に接続され前記ＡＤ変換手段の出力端子がデータ反転器を介して第２入力端子に接続された第６スイッチが接続され、
前記第６スイッチは、前記チョッピング信号が第１論理のとき第１入力端子が選択され、第２論理のとき第２入力端子が選択され、
前記データ演算手段は、前記平均化処理として前記第６スイッチから入力するデータの加算処理を行うことを特徴とするアナログフロントエンド回路。

【請求項5】

請求項１、２又は３のいずれか１つに記載のアナログフロントエンド回路において、
前記データ演算器は、前記平均化処理として前記ＡＤ変換手段から出力するデータの減算処理を行うことを特徴とするアナログフロントエンド回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は計装プリアンプとＡＤ変換器を含んだアナログフロントエンド回路にかかり、特にオフセット成分、温度ドリフト、および低周波雑音等を低減させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

アナログフロントエンド回路では、温度等を検出するセンサで得られた微小アナログ信号を増幅しＡＤ変換してデータ化することが行われる。このとき、高い増幅率を有する計装プリアンプやＡＤ変換器で発生するオフセット成分、温度ドリフト、低周波雑音等（以下、オフセット成分等と呼ぶ）が回路全体の性能に大きく影響する。

【0003】

そこで従来では、図３に示すように、そのオフセット成分等を低減させる手段を備えたアナログフロントエンド回路２０Ａが提案されている（非特許文献１）。このアナログフロントエンド回路２０Ａは、センサ１から入力する入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮをスイッチするスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２と、そのスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を経由して入力する電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮの差分を差動増幅する差動型計装プリアンプ２１Ａと、その計装プリアンプ２１Ａの差動出力信号ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮの差分をデジタル信号に変換するＡＤ変換器２２と、ＡＤ変換器２２の出力データをそのまま通過させ又は極性反転して通過させるスイッチ回路２３と、スイッチ回路２３から連続して出力する２つのデータに基づいて平均データを演算するデータ演算器２４をと備える。

【0004】

差動型計装プリアンプ２１Ａは、オペアンプＯＰ１１，ＯＰ１２とゲイン設定用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３（ただし、Ｒ１２＝Ｒ１３）で構成され、電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮを出力する。スイッチ回路２３はスイッチＳＷ１３とデータ反転器２３ａからなる。

【0005】

ＣＨＯＰはチョッピング信号であり、所定の周期で０、１、０、・・・を繰り返す。そして、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３は、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝０のとき入力端子０が選択され、ＣＨＯＰ＝１のとき入力端子１が選択される。

【0006】

なお、ここでは、オフセット成分等をオペアンプＯＰ１１の非反転入力側にＶｏｓ１１で、オペアンプＯＰ１２の非反転入力側にＶｏｓ１２で、ＡＤ変換器２２のデータ入力側にＶｏｓ１３で表している。

【0007】

このアナログフロントエンド回路２０Ａでは、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝０のときのスイッチ回路２３の出力電圧ＶＯ_CHOP=0の伝達関数は、

となる。また、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝１のときのスイッチ回路２３の出力電圧ＶＯ_CHOP=1の伝達関数は、

となる。

【0008】

したがって、データ演算器２４において、スイッチ回路２３の連続する両出力電圧ＶＯ_CHOP=0とＶＯ_CHOP=1の平均をとった出力ＯＵＴの伝達関数は、

となる。この式（３）からは、オフセット成分等Ｖｏｓ１１，Ｖｏｓ１２，Ｖｏｓ１３が消去されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【非特許文献1】"Chopping on the AD7190,AD7192,AD7193,AD7194,and AD7195" Mary McCarthy, AN-1131, APPLICATION NOTE, page 1 of 4, ANALOG DEVICES (検索日：２０１６年４月６日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところが、図３で説明した従来の差動型計装プリアンプ２１Ａを用いたアナログフロントエンド回路２０Ａでは、差動型計装プリアンプ２１Ａの出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮは必ず逆方向（差動）に変化するため、入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮのバイアス点がＧＮＤ近くの低めの電位に設定されている場合、直ちにＶＯＵＴＰとＶＯＵＴＮが飽和してしまう。

【0011】

図３のアナログフロントエンド回路２０Ａの差動型計装プリアンプ２１Ａの入出力電圧を図５（ｃ）に示した。ＶＩＮＰ＝２Ｖ、ＶＩＮＮ＝１Ｖの例である。ＣＨＯＰ＝０のときは、入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮがスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２をそのまま通過するので、

となる。ＧＡＩＮ＝１０としたとき、式（６）から、Ｒ１２／Ｒ１１＝４．５であるので、
ＶＯＵＴＰ＝２＋４．５×1＝６．５Ｖ
ＶＯＵＴＮ＝１＋４．５×（−１）＝−３．５Ｖ
となる。

【0012】

一方、ＣＨＯＰ＝１のときは、入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮがスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２で反転されるので、

である。したがって、
ＶＯＵＴＰ＝１＋４．５×（−１）＝−３．５Ｖ
ＶＯＵＴＮ＝２＋４．５×1＝６．５Ｖ
となる。

【0013】

このように、図３のアナログフロントエンド回路２０Ａでは、出力電圧が理論上では負電圧なる。したがって、オペアンプＯＰ１１，ＯＰ１２の電源が単電源の場合は負側が飽和して０Ｖとなってしまう。このため、センサ１から出力する電圧ＶＩＮＰのみが正側で変化し、電圧ＶＩＮＮが固定であるようなシングルエンド信号を扱う場合は、電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮのバイアス点を予め高めに設定する必要があり、出力電圧ＶＯＵＮＰの信号範囲が狭くなる問題がある。

【0014】

そこで、信号範囲を広げるために、図４に示すように、オペアンプＯＰ１１のみを使用した非反転型計装プリアンプ２１Ｂを使うアナログフロントエンド回路２０Ｂが考えられる。図４のアナログフロントエンド回路２０Ａの差動型計装プリアンプ２１の入出力電圧を図５（ｄ）に示した。

【0015】

ＣＨＯＰ＝０のときは、

となる。ＧＡＩＮ＝１０のときは、式（１１）からＲ１２／Ｒ１１＝９であるので、
ＶＯＵＴＰ＝２＋９×１＝１１Ｖ
ＶＯＵＴＮ＝１Ｖ
となる。

【0016】

ＣＨＯＰ＝１のときは、

であるので、
ＶＯＵＴＰ＝１＋９×（−１）＝−８Ｖ
ＶＯＵＴＮ＝２Ｖ
となる。

【0017】

このように、ＣＨＯＰ＝０のときは、出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮが飽和することなく、広い信号範囲を実現することができる。しかし、ＣＨＯＰ＝１のときは、出力電圧ＶＯＵＴＰが負になるので、図３のアナログフロントエンド回路２０Ａと同様の問題がある。

【0018】

本発明の目的は、上記問題点を解消し、チョッパ動作によりオフセット成分等を除去できることに加えて、広い入力範囲のシングルエンド信号を扱う場合に計装プリアンプの出力電圧が飽和しないようにしたアナログシングルエンド回路を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、第１入力電圧と第２入力電圧を入力して第１出力電圧と第２出力電圧を出力する計装プリアンプと、該計装プリアンプの前記第１出力電圧と前記第２出力電圧をチョップ信号の論理切り替えによって交互に切り替えて出力するスイッチ手段と、該スイッチ手段から出力する前記第１出力電圧と前記第２出力電圧の差分電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、前記チョップ信号の論理が切り替わる毎に前記ＡＤ変換手段から出力する出力データのうちの連続する２個のデータ毎の平均化処理を演算するデータ演算手段とを備えたアナログフロントエンド回路であって、前記計装プリアンプは、前記第１入力電圧をＶＩＮＰ、前記第２入力電圧をＶＩＮＮ、前記第１出力電圧をＶＯＵＴＰ、前記第２出力電圧をＶＯＵＴＰ、ゲインをＧとするとき、前記チョップ信号が第１論理のときは、

の演算を行い、前記チョップ信号が第２論理のときは、

の演算を行うことを特徴とする。

【0020】

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のアナログフロントエンド回路において、前記計装プリアンプは、第２入力端子と前記第１入力電圧が入力する第１入力端子とを有する第１スイッチ、第１入力端子と前記第１入力電圧が入力する第２入力端子とを有する第２スイッチ、前記第１スイッチの出力端子が非反転入力端子に接続され前記第２スイッチの出力端子が反転入力端子に接続された第１オペアンプ、前記第１オペアンプの出力端子が第１入力端子に接続され前記第１オペアンプの出力端子が反転回路を介して第２入力端子に接続された第３スイッチ、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子に一端が接続され他端に前記第２入力電圧が入力する第１抵抗、並びに、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子と前記第３スイッチの出力端子との間に接続された第２抵抗を備え、前記第１乃至第３スイッチは、前記チョップ信号が第１論理のとき第１入力端子が選択され、第２論理のとき第２入力端子が選択され、前記第３スイッチの出力端子から前記第１出力電圧が出力し、前記第１入力電圧がそのまま前記第２出力電圧として出力することを特徴とする。

【0021】

請求項３にかかる発明は、請求項１に記載のアナログフロントエンド回路において、前記計装プリアンプは、第２入力端子と前記第１入力電圧が入力する第１入力端子とを有する第１スイッチ、第１入力端子と前記第１入力電圧が入力する第２入力端子とを有する第２スイッチ、前記第１スイッチの出力端子が非反転入力端子に接続され前記第２スイッチの出力端子が反転入力端子に接続された第１オペアンプ、前記第１オペアンプの出力端子が第１入力端子に接続され前記第１オペアンプの出力端子が第１反転回路を介して第２入力端子に接続された第３スイッチ、第１入力端子と前記第２入力電圧が入力する第２入力端子とを有する第７スイッチ、第２入力端子と前記第２入力電圧が入力する第１入力端子とを有する第８スイッチ、前記第７スイッチの出力端子が反転入力端子に接続され前記第８スイッチの出力端子が非反転入力端子に接続された第２オペアンプ、前記第２オペアンプの出力端子が第１入力端子に接続され前記第２オペアンプの出力端子が第２反転回路を介して第２入力端子に接続された第９スイッチ、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子と前記第７スイッチの第１入力端子及び前記第８スイッチの第２入力端子との間に接続された第１抵抗、並びに、前記第１スイッチの第２入力端子及び前記第２スイッチの第１入力端子と前記第３スイッチの出力端子との間に接続された第２抵抗を備え、前記第９スイッチの出力端子は前記第７スイッチの第１入力端子及び前記第８スイッチの第２入力端子に接続され、前記第１乃至第３スイッチ及び前記第７乃至第９スイッチは前記チョップ信号が第１論理のとき第１入力端子が選択され、第２論理のとき第２入力端子が選択され、前記第３スイッチの出力端子から前記第１出力電圧が出力し、前記第９スイッチの出力端子から前記第２出力電圧が出力することを特徴とする。

【0022】

請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３のいずれか１つに記載のアナログフロントエンド回路において、前記ＡＤ変換手段と前記データ演算手段との間に、前記ＡＤ変換手段の出力端子が第１入力端子に接続され前記ＡＤ変換手段の出力端子がデータ反転器を介して第２入力端子に接続された第６スイッチが接続され、前記第６スイッチは、前記チョッピング信号が第１論理のとき第１入力端子が選択され、第２論理のとき第２入力端子が選択され、前記データ演算手段は、前記平均化処理として前記第６スイッチから入力するデータの加算処理を行うことを特徴とする。

【0023】

請求項５にかかる発明は、請求項１、２又は３のいずれか１つに記載のアナログフロントエンド回路において、前記データ演算器は、前記平均化処理として前記ＡＤ変換手段から出力するデータの減算処理を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

請求項１乃至５にかかる発明によれば、チョッパ動作によりオフセット成分等を除去でき、且つ広い入力範囲のシングルエンド信号を扱う場合に計装プリアンプの出力電圧が飽和しない利点がある。また、請求項３にかかる発明によれば、ＡＤ変換手段のバイアス電圧が入力電圧のインピーダンスによる影響を受けないようにすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施例のアナログフロントエンド回路の回路図である。

【図2】本発明の第２実施例のアナログフロントエンド回路の回路図である。

【図3】第１従来例のアナログフロントエンド回路の回路図である。

【図4】第２従来例のアナログフロントエンド回路の回路図である。

【図5】（ａ）は図１のアナログフロントエンド回路の計装プリアンプの入出力状態の説明図、（ｂ）は図２のアナログフロントエンド回路の計装プリアンプの入出力状態の説明図、（ｃ）は図３のアナログフロントエンド回路の計装プリアンプの入出力状態の説明図、（ｄ）は図４のアナログフロントエンド回路の計装プリアンプの入出力状態の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

＜第１実施例＞
図１に本発明の第１実施例のアナログフロントエンド回路１０Ａを示す。このアナログフロントエンド回路１０Ａは、センサ１から入力する入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮの差分を増幅して出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮを出力する非反転型計装プリアンプ１１Ａと、出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮをそのまま通過させ又は切り替えるスイッチ手段としてのスイッチＳＷ４，ＳＷ５と、スイッチＳＷ４，ＳＷ５から出力する出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮの差分をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段としてのＡＤ変換器１２と、ＡＤ変換器１２の出力データをそのまま通過させ又は極性反転して通過させるスイッチ回路１３と、スイッチ回路１３から連続して出力する２つのデータに基づいて平均データを演算するデータ演算手段としてのデータ演算器１４をと備える。

【0027】

非反転型計装プリアンプ１１Ａは、入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮを切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を通過した入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮの差分を増幅するオペアンプＯＰ１と、ゲイン設定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＶＯＵＴＰをそのまま通過させ又は極性反転して通過させる反転回路１１ａ１及びスイッチＳＷ３を有するスイッチ回路１１ａと、で構成されている。

【0028】

スイッチ回路１３は、入力データをそのまま通過させて出力し又はデータ反転器１３ａで極性反転して出力するスイッチＳＷ６を有する。

【0029】

チョッピング信号ＣＨＯＰは所定の周期で０、１、０、・・・を繰り返す。そして、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、チョッピング信号ＣＨＯＰがＣＨＯＰ＝０のとき入力端子０が選択され、ＣＨＯＰ＝１のとき入力端子１が選択される。

【0030】

なお、ここでは、オフセット成分等をオペアンプＯＰ１の非反転入力側にＶｏｓ１で、ＡＤ変換器１２のデータ入力側にＶｏｓ３で表している。

【0031】

このアナログフロントエンド回路１０Ａでは、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝０のときのスイッチ回路１３の出力電圧ＶＯ_CHOP=0の伝達関数は、

となり、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝１のときのスイッチ回路１３の出力電圧ＶＯ_CHOP=1の伝達関数は、

となる。

【0032】

したがって、データ演算器１４において、連続する両出力電圧ＶＯ_CHOP=0とＶＯ_CHOP=1の平均をとった出力ＯＵＴの伝達関数は、

となる。この式（１４）からは、オフセット成分Ｖｏｓ１，Ｖｏｓ３が消去されている。

【0033】

図１のアナログフロントエンド回路１０Ａの非反転型計装プリアンプ１１Ａの入出力電圧を図５（ａ）に示した。ＶＩＮＰ＝２Ｖ、ＶＩＮＮ＝１Ｖの例である。ＣＨＯＰ＝０のときは、入力電圧ＶＩＮＰ，ＶＩＮＮがスイッチＳＷ１，ＳＷ２をそのまま通過するので、

となる。ＧＡＩＮ＝１０とすれば、式（１７）からＲ２／Ｒ１＝９であるので、
ＶＯＵＴＰ＝２＋９×１＝１１Ｖ
ＶＯＵＴＮ＝１Ｖ
となる。

【0034】

ＣＨＯＰ＝１のときは、

であるので、
ＶＯＵＴＰ＝２＋９×（−１）×（−１）＝１１Ｖ
ＶＯＵＴＮ＝１Ｖ
となる。

【0035】

このように、図１のアナログフロントエンド回路１０Ａでは、出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮが負になることはない。つまり、入力電圧ＶＩＮＮを固定して，入力電圧ＶＩＮＮを変化させるシングルエンド信号を入力しても、出力電圧ＶＯＵＴＰ，ＶＯＵＴＮが飽和することはなく、しかもその出力電圧の信号範囲が大幅に拡大される。

【0036】

＜第２実施例＞
図２に本発明の第２実施例のアナログフロントエンド回路１０Ｂを示す。このアナログフロントエンド回路１０Ｂが図１のアナログフロントエンド回路１０Ａと異なるところは、非反転型計装プリアンプ１１Ｂである。この非反転型計装プリアンプ１１Ｂは、図１の非反転型計装プリアンプ１１Ａに対して、オペアンプＯＰ２と、スイッチＳＷ７，ＳＷ８と、オペアンプＯＰ２の出力電圧をそのまま通過させ又は極性反転して通過させる反転回路１１ｂ１及びスイッチＳＷ９を有するスイッチ回路１１ｂとを、ボルテージフォロア回路として追加したものである。

【0037】

スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオペアンプＯＰ１の入力電圧を切り替え、スイッチＳＷ７，ＳＷ８はオペアンプＯＰ２の入力電圧を切り替える。

【0038】

そして、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、チョッピング信号ＣＨＯＰがＣＨＯＰ＝０のとき入力端子０が選択され、ＣＨＯＰ＝１のとき入力端子１が選択される。なお、ここでは、オフセット成分等をオペアンプＯＰ１の非反転入力側にＶｏｓ１で、オペアンプＯＰ２の非反転入力側にＶｏｓ２で、ＡＤ変換器１２の入力側にＶｏｓ３で表している。

【0039】

このアナログフロントエンド回路１０Ｂでは、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝０のときのスイッチ回路１３の出力電圧ＶＯ_CHOP=0の伝達関数は、

となり、チョッピング信号ＣＨＯＰ＝１のときのスイッチ回路１３の出力電圧ＶＯ_CHOP=1の伝達関数は、

となる。

【0040】

したがって、データ演算器１４において、両出力電圧ＶＯ_CHOP=0とＶＯ_CHOP=1の平均をとった出力ＯＵＴの伝達関数は、

となる。この式（２１）からは、オフセット成分Ｖｏｓ１，Ｖｏｃ２，Ｖｏｓ３が消去されている。

【0041】

図２のアナログフロントエンド回路１０Ｂの非反転型計装プリアンプ１１Ｂの入出力電圧を図５（ｂ）に示した。スイッチＳＷ７〜ＳＷ９、オペアンプＯＰ２はボルテージホロアとして働くので、非反転型計装プリアンプ１１Ｂの入出力電圧は図１の非反転型計装プリアンプ１１Ｂの入出力電圧と同じになる。

【0042】

図２のアナログフロントエンド回路１０Ｂでは、ボルテージホロワ回路によって出力電圧ＶＯＵＴＮのインピーダンスが入力電圧ＶＩＮＮのインピーダンスから分離されるので、ＡＤ変換器１２のバイアス電圧が入力側のインピーダンスに影響を受けることを防ぐことができる。

【0043】

＜その他の実施例＞
なお、図１及び図２で説明したアナログフロントエンド回路１０Ａ，１０Ｂにおいて、データ演算器１４は、スイッチ回路１３から出力する連続する２個のデータを加算することで平均化の処理を行うようにした。しかし、そのデータ演算器１４が、連続して入力する２個のデータの差分を演算するようにすれば、スイッチ回路１３は不要となる。

【符号の説明】

【0044】

１０Ａ，１０Ｂ：アナログフロントエンド回路
１１Ａ，１１Ｂ：非反転型計装プリアンプ、１１ａ：スイッチ回路、１１ａ１：反転回路
１２：ＡＤ変換器
１３：スイッチ回路、１３ａ：データ反転器
１４：データ演算器
２０Ａ，２０Ｂ：アナログフロントエンド回路
２１Ａ：差動型計装プリアンプ
２１Ｂ：非反転型計装プリアンプ
２２：ＡＤ変換器
２３：スイッチ回路、２３ａ：データ反転器
２４：データ演算器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】