JPH0363794B2 - - Google Patents

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JPH0363794B2
JPH0363794B2 JP3300484A JP3300484A JPH0363794B2 JP H0363794 B2 JPH0363794 B2 JP H0363794B2 JP 3300484 A JP3300484 A JP 3300484A JP 3300484 A JP3300484 A JP 3300484A JP H0363794 B2 JPH0363794 B2 JP H0363794B2
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conversion circuit
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Makoto Terajima
Masanori Oono
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は、検出器からのアナログ信号を入力し
て、プロセス量などに対応した電流出力を得る2
線式伝送回路に関するものである。
〔従来技術〕
従来、プロセス計装制御システムなどにおい
て、現場の検出器で得られた信号を計器室内の受
信計器群へ伝送するのにつごうのよい方式として
2線式伝送方式が多く使われている。この方式は
第1図に示すように、現場にある発信器(伝送
器)1と計器室2にある受信計器4と電源3の間
が2本の線よりなる線路5で結ばれ、線路5に流
れる直流電流(例:4〜20mA)が測定値を示す
と同時に、発信器1への供給電源となる方式で、
計装工事の簡単化、工事費の低減、信頼性の向上
をはかれるなど種々の利点を備えている。従来、
このような2線式伝送方式に使用されている伝送
回路の多くは第1図に示すように帰還抵抗6によ
り出力電流とプロセス量入力とをバランスさせる
ような構成となつている。しかしながらこのよう
な構成の2線式伝送回路は帰還抵抗6で発生する
電圧降下のため、発信器側で電源として使用でき
る電圧範囲が減少してしまうという問題点を有し
ている。またマイクロコンピユータ等との結合性
も悪いので、線形補償などの信号処理もアナログ
回路技術による精度の悪いものとなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、出力からプロセス量側への帰還がなく
ても高精度が実現でき、発信器側で電源として使
用できる電圧範囲が広く、かつマイクロコンピユ
ータとの結合性の優れた2線式伝送回路を実現す
ることを目的としている。
〔発明の概要〕
本発明の第1の発明に係わる2線式伝送回路は
検出器からの検出信号を入力してコード出力を発
生するA/D変換回路と、前記コード出力の各ビ
ツトに対応して大きさの重みづけをした定電流を
発生する定電流回路と、前記各ビツトにおけるコ
ード出力によりそれぞれ駆動されて対応する前記
定電流をオンオフするスイツチ手段とを有し、前
記定電流の総和が出力電流の前記検出信号に対応
する可変部分を形成するように構成したことを特
徴とする。
本発明の第2の発明に係わる2線式伝送回路は
検出器からの検出信号を入力してコード出力を発
生するA/D変換回路と、前記コード出力の各ビ
ツトに対応して大きさの重みづけをした第1の定
電流を発生する第1の定電流回路と、前記各ビツ
トにおけるコード出力によりそれぞれ駆動されて
対応する前記第1の定電流をオンオフするスイツ
チ手段と、前記A/D変換回路からのコード出力
に対応するアナログ出力を発生させるD/A変換
回路と、このD/A変換回路からの出力と前記検
出信号との差に比例する第2のの電流を発生させ
る第2の定電流回路を有し、前記第1の定電流と
第2の定電流の総和が出力電流の前記検出信号に
対応する可変部分を形成するように構成したこと
を特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
第2図は本発明に係る2線式伝送回路の基本原
理を示す原理回路図である。第1図と同じ部分に
は同一の記号を付して説明を省略する。7は2線
式伝送回路、8は検出器からプロセス量に対応し
て出力される検出信号をコード変換するA/D変
換回路である。9は端子T1,T2に接続し前記
A/D変換回路8のコード出力C8に対応する電
流を発生する電流発生回路で、I91〜I9Nは前記
A/D変換回路8のNビツトのコード出力C8
各ビツトに対応してその大きさの重みづけをした
定電流を発生する定電流回路、S91〜S9Nは前記各
ビツトに対応する前記各定電流をオンオフするス
イツチ手段である。10は端子T1に接続し、前
記A/D変換回路8に電源として定電流(例えば
4mAなど)を供給する定電流回路である。
このような回路構成における動作を次に説明す
る。検出信号がA/D変換回路8に加わると、N
ビツトのコード出力C8がスイツチ手段S91〜S9N
オンオフする。この結果オンとなつたスイツチ
S9i(i=1〜N)に対応する定電流源I9iによる電
流の和が、線路5に流れ込む。定電流回路10に
よつて決まる電流Ibは入力と無関係に常に線路5
を流れ、出力電流I0の基本分(アクテイブゼロ)
を構成する。この結果、出力電流I0の可変部分は
検出信号入力に対応したものとなる。
第3図は第2図の電流発生回路9の具体的な一
実施例を示す回路構成図である。11は端子T1
に接続し変換回路8(第2図)に電源を供給する
定電流源、12はこの定電流源11に接続するツ
エナダイオードなどの定電圧素子、13はこの定
電圧素子12および端子T2に接続する、Nチヤ
ンネルFETにより構成され、スイツチ手段S31
S3Nがオンとなつたときのオン抵抗による電圧降
下分を補償する補償抵抗、14は前記定電流源1
1と定電圧素子12との接続点がその非反転入力
端子に接続し、その出力端子か反転入力端子に接
続する演算増幅器、R31〜R3Nはこの演算増幅器
14の前記反転入力端子にその一端が接続する抵
抗、S31〜S3Nはその一端がこの抵抗R31〜R3Nの他
端にそれぞれ接続し、その他端が端子T2に接続
するNチヤネルFETで構成されるスイツチ手段
である。。演算増幅器14の電源端子はT1,T2
接続されており、端子T2側の電源端子に流れる
電流は定電流であつて、これと電流源11とを流
れる電流の和が出力電流の基本分となる。抵抗
R31〜R3Nの抵抗値は、A/D変換回路8からの
各ビツトの重みづけに対応してR31:R32:……
R3N=1:2:……2N-1というように重みがつけ
られている。また前記スイツチ手段S31〜S3Nのオ
ン抵抗も同様の重みづけがなされている。
このような構成の電流発生回路9において、演
算増幅器14の非反転入力端子には定電圧素子1
2および補償用抵抗13を流れる定電流により発
生する一定の定電圧VC1を加えられる。演算増幅
器14の反転入力端子はゲイン1の帰還により前
記定電圧VC1と等しくなるので、A/D変換回路
8からのコード入力に応じてスイツチ手段S31
S3Nがオンになると、各ビツトの重みづけに対応
した定電流I31〜I3NがT2端子に流れ込む。この電
流はT1端子を介して演算増幅器14の電源入力
端子へ供給され、演算増幅器14の出力端子から
各抵抗R31〜R3Nに流れる。この結果端子T1から
T2へは前記したコード入力に対応して流れる定
電流I31〜I3Nの総和が流れることになる。
第4図は第2図の電流発生回路9の具体的な他
の実施例を示す回路構成図でスイツチ手段のオン
抵抗とそのばらつきの影響をなくすようにしたも
のである。15は端子T1に接続する定電流源で
変換回路およびツエナダイオード16に電流を供
給するもの、17はその電源入力端子が端子T1
T2に接続し、前記定電流源15と定電圧素子1
6との接続点における定電圧VC2がその非反転入
力端子に加わる演算増幅器、S41a〜S4Naはそれぞ
れその一端が前記演算増幅器17の出力端子に接
続しそれぞれのゲート端子にA/D変換回路から
のコード出力の各ビツトが接続するNチヤネル
FETで構成されるスイツチ手段、R41a〜R4Na
その一端が前記スイツチ手段S41a〜S4Naの他端に
それぞれ接続し、その他端が端子T2に接続する
抵抗、S41b〜S4Nbは前記スイツチ手段S41a〜S4Na
の他端にその一端がそれぞれ接続し、前記コード
出力の各ビツトがそれぞれのゲート端子に接続す
るスイツチ手段、R41b〜R4Nbはその一端がこのス
イツチ手段S41b〜S4Nbの他端にそれぞれ接続し、
その他端が前記演算増幅器17の反転入力端子に
接続する補償用抵抗である。この補償用抵抗R41b
〜R4Nbはその抵抗値がR41b:R42b:……:R4Nb
R41a:R42a:……:R4Naとなるように定める。
A/D変換回路からのコード入力が加わると、
これに対応してスイツチ手段S4iaとS4ib(i=1〜
N)とは同時にオンとなる。抵抗R41b〜R4Nbはこ
のときにR41a〜R4Naを流れる電流に比例した重み
づけをした電圧が帰還により定電圧VC2と正確に
等しくなるようにする目的で設けたもので、スイ
ツチ手段S41a〜S4Naのオン抵抗のバラツキにより
生じる誤差をを打消している。
すなわち、スイツチ手段S41b……S4Nbのオン抵
抗が抵抗R41b……R4Nbに比べて充分小さく無視で
き、抵抗R41b……R4Nbは抵抗R41a……R4Naに比べ
て充分大きいとすると演算増幅器17の反転入力
端子に流入する電流は0であるから、次式が成り
立つ。
VP1−VP/R41b・S1+VP2−VP/R42b・S2+… …+VPN−VP/R4Nb・SN=0 (1) 但し、VP1……VPNはそれぞれ点P1……PNの電
圧とし、S1……SNはそれぞれスイツチ手段S41b
…S4Nbがオンのとき1、オフのとき0の値をとる
ものとする。(1)式を電圧VPについて解くと、 VP=VP1/R41b・S1+VP2/R42b・S2+…+VPN/R4Nb
・SN/S1/R41b+S2/R42b+…+SN/R4Nb
(2) となる。またこのとき抵抗R41a……R4Naを流れる
電流Iは I=VP1/R41a・S1+VP2/R42a・S2+…+VPN/R4N
a
・SN
(3) であるから、 k=R41b/R41a=R42b/R42a=…=R4Nb/R4Na とおいて、これを(3)式で用いたものを(2)式に代入
すると、 VP=1/k・I/S1/R41b+S2/R42b+…+SN/R4Nb
(4) となる。(4)式をIについて解くと、 I=k・VP・(S1/R41b+S2/R42b+…+SN/R4Nb) =VP(S1/R41a+S2/R42a+…+SN/R4Na) (5) となる。この結果、(5)式から明らかなように、ス
イツチ手段S41a……S4Naのオン抵抗にばらつきが
あり、点P1……PNの電圧が全く等しい値になら
ない場合にも、抵抗R41a……R4Naを流れる電流の
総和は点P1……PNの電圧が全てVPに等しい場合
に流れる電流の総和と等しくなる。したがつて、
点P1……PNに接続する抵抗R41a,R42a……R4Na
は、定電圧VC2と、それぞれ重みづけをされた抵
抗値R41a〜R4Naによつて定まる定電流がスイツチ
オン時に流れる。この場合の電流の径路は、第3
図の場合と同様で、前記コード入力に対応する定
電流の和が、基本分電流(アクテイブゼロ)と共
に端子T1,T2間を流れることになる。
第5図は本発明に係る二線式伝送回路の他の変
形例で、使用するA/D変換回路が有する以上の
分解能を実現するものを示す回路構成図である。
18は検出信号を入力してA/D変換回路8へ出
力する入力バツフア回路、19は定電流源10か
らの定電流で駆動されて定電圧VC3を発生するツ
エナダイオードなどの定電圧素子である。20は
A/D変換回路8が有する分解能以上の部分の電
流を供給する分解能補償回路で、D/A変換回路
30と定電流回路40とから構成される。前記
D/A変換回路30において、21は前記定電圧
素子19によつて発生する定電圧VC3に接続する
定電流回路、R51〜R5Nはこの定電流回路21に
接続し直列抵抗回路を形成する抵抗、S51〜S5N
この抵抗R51〜R5Nの両端にそれぞれ接続するス
イツチ手段である。前記定電流回路40におい
て、22はその電源入力端子の一端が前記定電圧
素子19の一端(電圧VC3の点)に接続し、他端
が端子T2に接続し、その非反転入力端子に前記
抵抗R51の一端Aが接続し、さらにその出力端子
が反転入力端子に接続する演算増幅器、23はそ
の電源入力端子の一端を端子T1に接続し、他端
を端子T2に接続し、前記バツフア回路18の出
力端子をその非反転入力端子に接続し、その出力
端子をその反転入力端子に接続する演算増幅器、
R60は前記演算増幅器22と23の両出力端子に
接続する電流制限用抵抗である。
検出信号が入力バツフア回路18に加わるとこ
の検出信号に対応するコード出力がA/D変換回
路から発生し、前述の具体例のような電流発生回
路9を通して前記コード出力に対応する電流Ia
端子T1,T2間に流れる。A/D変換回路8から
のコード出力の各ビツト出力はスイツチ手段S51
〜S5Nをオンオフし、これに伴なつて点Aに発生
する電圧に対応する電圧V22が演算増幅器22の
出力端子に現われる。一方バツフア回路18から
の検出信号に対応した信号V23が演算増幅器23
から出力される。この結果抵抗R60には信号V23
とV22との差に対応した電流、すなわち、A/D
変換回路8の出力に表われる、実際の検出信号と
の間のデジタル化誤差に対応した電流Irが流れ
る。この電流Irの径路は、図のように端子T1→演
算増幅器23の電源入力端子→抵抗R60→演算増
幅器22の出力端子→同電源入力端子→端子T2
となるから、抵抗R60の値を適当に選べば電流発
生回路9により流れる電流Iaの分解能を補完する
ように電流Irを出力電流に加えることができる。
この結果変換ビツト数の少ない、分解能の低い
A/D変換回路を使用して高い分解能に電流出力
I0を得ることができる。
なお上記具体例の演算増幅器14,17,23
の出力端子にトランジスタなどの電流ブースター
を設け、演算増幅器14,17,23の電源入力
端子を定電圧素子の両端に接続すれば、出力電流
のベース分となる動作電流と、可変部分とを分離
することもできる。こうすることにより、出力電
流の基本分の値を容易かつ正確に定電流回路で定
めることができる。
またA/D変換回路8の出力をマイクロプロセ
ツサを用いて線形補償などの信号処理を行ない、
処理後の信号に対応した電流出力を得ることも容
易にできる。
また上記の具体例に示すような二線式伝送回路
は回路構成上出力電流径路に帰還抵抗を有してい
ないので、発熱が一箇所に集中せず、一様に分散
するので、半導体IC化が容易である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、帰還抵抗を
用いないので発信器側で電源電圧として使用でき
る範囲が広く、高精度でかつマイクロコンピユー
タとの結合性の優れた2線式伝送回路を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の2線式伝送回路の原理を示す
原理説明図、第2図は本発明に係る二線式伝送回
路の原理回路図、第3図は第2図の一部の具体的
一実施例、第4図は同他の実施例、第5図は本発
明に係る二線式伝送回路の他の変形例である。 8……A/D変換回路、30……D/A変換回
路、40……第2の定電流回路、C8……コード
出力、I91〜I9N……定電流回路、S91〜S9N,S31
S3N,S41a〜S4Na,S41b〜S4Nb……スイツチ手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 検出器からの検出信号を入力してコード出力
    を発生するA/D変換回路と、前記コード出力の
    各ビツトに対応して大きさの重みづけをした定電
    流を発生する定電流回路と、前記各ビツトにおけ
    るコード出力によりそれぞれ駆動されて対応する
    前記定電流をオンオフするスイツチ手段とを有
    し、前記定電流の総和が出力電流の前記検出信号
    に対応する可変部分を形成するように構成したこ
    とを特徴とする2線式伝送回路。 2 検出器からの検出信号を入力してコード出力
    を発生するA/D変換回路と、前記コード出力の
    各ビツトに対応して大きさの重みづけをした第1
    の定電流を発生する第1の定電流回路と、前記各
    ビツトにおけるコード出力によりそれぞれ駆動さ
    れて対応する前記第1の定電流をオンオフするス
    イツチ手段と、前記A/D変換回路からのコード
    出力に対応するアナログ出力を発生させるD/A
    変換回路と、このD/A変換回路からの出力と前
    記検出信号との差に比例する第2の電流を発生さ
    せる第2の定電流回路を有し、前記第1の定電流
    と第2の定電流の総和が出力電流の前記検出信号
    に対応する可変部分を形成するように構成したこ
    とを特徴とする2線式伝送回路。
JP3300484A 1984-02-23 1984-02-23 2線式伝送回路 Granted JPS60176200A (ja)

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JP2640310B2 (ja) * 1992-09-10 1997-08-13 株式会社ジャパンエナジー 情報伝送方式
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