JPH0370936B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非対称誤りのレベル検定回路を用い
てフエイルセイフに構成された双安定回路に関
し、特にウインドウコンパレータからなるレベル
検定回路と、その出力を整流する整流装置と、そ
の出力を前記レベル検定回路に帰還する帰還回路
とを２個ずつ用いて構成した双安定回路に関す
る。

従来技術 トランジスタのような半導体素子を用いた従来
の双安定回路は回路故障で出力が真理値“１”
“０”、“０”“１”、“１”“１”、“０”“０”に
誤ま
るいわゆる対称誤りの出力特性を持つている欠点
がある。

発明の目的 本発明は、回路故障で出力（電圧）が零に誤る
非対称誤りの出力特性を持つ双安定回路を提供す
ることを目的とする。

発明の構成 上記目的は本発明によれば、ウインドウコンパ
レータを用いたレベル検定回路と、その出力を整
流する整流装置の対を２組用い、整流装置の出力
を対応するレベル検定回路に帰還して自己保持さ
せるとともに相手側のレベル検定回路に入力し、
交流出力を生じているレベル検定回路に対応する
整流装置から他方のレベル検定回路に入力する信
号のレベルを他方のレベル検定回路が交流出力を
発生可能なレベルよりも高いレベルに設定するこ
とにより達成される。

実施例 以下、図面に示す実施例に基いて本発明を説明
する。

第１図はトリガータイプのフリツプフロツプの
実施例であり、非対称誤りの第１及び第２のレベ
ル検定回路１ａ，１ｂと、その出力を整流する非
対称誤りの第１及び第２の整流装置２ａ，２ｂ
と、その出力を対応するレベル検定回路１ａ，１
ｂに帰還して自己保持させる第１及び第２の帰還
回路３ａ，３ｂとを備え、第１の整流装置２ａの
出力をたすき回路９ａにより第２のレベル検定回
路１ｂに入力し、第２の整流装置１ａの出力をた
すき回路９ｂにより第１のレベル検定回路１ａに
入力し、トリガー信号を端子４に入力する。

第１及び第２のレベル検定回路１ａ，１ｂは、
入力信号のレベルが特定領域内のときだけ出力を
生じ、回路の断線故障、短絡故障等が生じた場合
に非対称な出力パターンになる既知のウインドウ
コンパレータで構成されている。

このようなウインドウコンパレータは、第２図
に例示するように、直列に接続された３個のトラ
ンジスタQ1，Q2，Q3と８個の抵抗R1，R2，
R3，R4，R5，R6，R7，R8とで構成されてお
り、第１のトランジスタＱ１を入力端子Ｔ１と電
源Ｅ用のアース側端子Ｔ２との間にコレクタ抵抗
R1，R2を介して接続し、第２のトランジスタＱ
２を前記入力端子Ｔ１と電源Ｅ用の端子Ｔ３との
間にコレクタ抵抗R3を介して接続し、第３のト
ランジスタＱ３を第２トランジスタＱ２と相補の
関係にあるトランジスタとするとともに前記端子
Ｔ２と端子Ｔ３との間に接続している。そして、
第２のトランジスタＱ２のコレクタ電圧を抵抗
R4，R5により電源Ｅ用の端子Ｔ２との間で分割
して第３のトランジスタＱ３のベースに入力し、
第１のトランジスタＱ１のコレクタ抵抗R1，R2
により分割された電圧を第２のトランジスタＱ２
のベース抵抗R6を介して入力し、第３のトラン
ジスタＱ３のコレクタ出力を電源Ｅ用の端子Ｔ２
との間で抵抗R7，R8により分割して第１のトラ
ンジスタＱ１のベースに入力することによつて発
振開始電圧に上限と下限を持たせている。このウ
インドウコンパレータの出力は、たとえば第１の
トランジスタＱ１のコレクタ出力とすることがで
きる。

このように構成されたウインドウコンパレータ
は、各抵抗R1〜R8の抵抗値を各々R1，R2，R3，
R4，R5，R6，R7，R8、電源Ｅの電圧をＥ、端
子Ｔ１への入力信号のレベルをＶとすると、点Ａ
における電圧が、 Ｖ＞R3＋R4＋R5／R5・Ｅ ……(1) 点Ｂにおける電圧が R1＋R2／R2・Ｅ＞Ｖ＞Ｅ ……(2) なる条件を同時に充足する場合に発振する。この
発振は、端子Ｔ１に信号が入力していないと、ト
ランジスタＱ３がオンのままであるが、前記条件
を同時に充足する信号が端子Ｔ１に入力すること
によつて各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３が次の
ように動作して発振する。すなわち、Ｑ３がオフ
→Ｑ１がオフ→Ｑ２がオフ→Ｑ３がオン→Ｑ１が
オン→Ｑ２がオフ→Ｑ３がオフと発振する。従つ
て、このウインドウコンパレータは、トランジス
タＱ２とそのコレクタ抵抗R3が端子Ｔ１への入
力信号の低レベル側のレベル検定回路を構成し、
トランジスタＱ１とそのコレクタ抵抗R1，R2が
端子Ｔ１への入力信号の高レベル側のレベル検定
回路を構成している。

第１及び第２の整流装置２ａ，２ｂは、各々整
流回路を２個２ａ１，２ａ２，２ｂ１，２ｂ２ず
つ有している。第１の整流装置２ａは、一方の整
流回路２ａ１の出力端子が帰還回路３ａに、他方
の整流回路２ａ２の出力端子がたすき回路９ａに
接続されている。第２の整流装置２ｂは、一方の
整流回路２ｂ１の出力端子が帰還回路３ｂに接続
され、他方の整流回路２ｂ２の出力端子がたすき
回路９ｂに接続されている。

各整流回路２ａ１，２ａ２，２ｂ１，２ｂ２
は、回路の断線故障、短絡故障等が生じた場合に
出力電圧が零になるいわゆる非対称誤りの既知の
回路である。このような整流回路は、その一例を
第３図に示すように、前段のレベル検定回路の出
力がベースに入力するトランジスタ１１と、１次
コイルがトランジスタ１１のコレクタと電源の正
側端子に接続されたトランス１２と、４個のダイ
オード１５，１６，１７，１８を用いたブリツジ
回路１３と、このブリツジ回路１３の出力側に設
けられた出力用の４端子コンデンサ１４とを備
え、トランジスタ２の２次コイルをブリツジ回路
１３の入力側に接続して構成される。

第３図に示す整流回路は、トランジスタ１１及
びトランス１２のいずれが短絡故障、開路故障し
てもブリツジ回路１３に交流信号が入力せず、コ
ンデンサ１４及びダイオード１５，１６，１７，
１８のいずれが短絡故障、開路故障しても端子１
９の電圧が零になる。従つて、端子１９を対応す
る帰還回路３ａ，３ｂ又は相手側のレベル検定回
路１ａ，１ｂに接続すればよい。

整流回路２ａ２，２ｂ２の出力レベルは、相手
側のレベル検定回路１ａ，１ｂが発振する領域の
上限値を越えた値に設定されている。

各帰還回路３ａ，３ｂは、抵抗５ａ，５ｂと２
個のダイオード６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを直列に
接続しており、ダイオード６ａと６ｂ，７ａと７
ｂの間をコンデンサ８ａ，８ｂを介して端子４に
接続している。抵抗５ａ，５ｂは対応するレベル
検定回路１ａ，１ｂに帰還する信号のレベルを対
応するレベル検定回路１ａ，１ｂが交流出力を発
生可能なレベルにまで減衰させる。コンデンサ８
ａ，８ｂは端子４への入力信号を交流信号として
入力するものである。ダイオード６ａ，６ｂは、
交流信号を整流回路２ａ１，２ｂ１の出力レベル
にクランプするものである。ダイオード７ａ，７
ｂは端子４への入力信号がローベルになつたとき
に対応するレベル検定回路１ａ，１ｂが自己保持
できないようになることを防ぐために挿入されて
いる。

なお、対応する帰還回路に接続された整流回路
２ａ１，２ｂ１の出力レベルを、対応するレベル
検定回路が発振可能な領域の値に設定すれば、抵
抗５ａ，５ｂは不要である。

この双安定回路において、レベル検定回路１
ａ，１ｂが発振する領域（窓）の上限値をVh、
下限値をVl、レベル検定回路１ａ，１ｂへの入
力レベルを各々Va，Vbとし、入力パルスで直接
レベル検定回路１ａ，１ｂが発振して整流回路２
ａ１，２ａ２，２ｂ１，２ｂ２に立上がり出力応
答が遅いために出力を生じないものとし、また整
流回路２ａ２，２ｂ２の立上り応答で発振して整
流回路２ａ１，２ｂ１に出力を生じるものとし
て、以下に動作を説明する。

いま、レベル検定回路１ａが発振し、レベル検
定回路１ｂが発振していないとすると、 Vh＞Va＞Vl Vb＞Vh である。

この状態で端子４に正のパルスが入力すると、
第１のレベル検定回路１ａは入力信号のレベル
が、 Va＞Vh となつて発振を停止する。これにより、たすき回
路９ａの出力は零になり、このとき第２のレベル
検定回路１ｂは入力レベルが、 Vh＞Vb＞Vl のときを通過することにより、その間に発振して
自己保持をし、その結果第１のレベル検定回路１
ｂへの入力レベルが Va＞Vh に保持されて、発振は反転する。

従つて、端子４に第４図イに示すトリガー信号
が入力すると、第１のレベル検定回路１ａへの入
力パルスVaは第４図ロに示す信号になり、第１
の整流装置２ａの出力は第４図ハに示す信号にな
り、第２のレベル検定回路１ｂへの入力レベル
Vbは第４図ニに示す信号になり、そして第２の
整流装置２ｂの出力は第４図ホに示し信号とな
る。

この双安定回路は、発振している側のレベル検
定回路に対応する整流装置の出力を発振していな
い側のレベル検定回路に、 Va＞Vh Vb＞Vh の条件で入力しているから、発振していない側の
レベル検定回路は発振している側のレベル検定回
路が次のパルスにより発振しなくなつたことによ
り、 Vh＞Va＞Vl又は Vh＞Vb＞Vl を通過するときに発振をするようになつており、
レベル検定回路１ａ，１ｂ及び整流回路２ａ１，
２ａ２，２ｂ１，２ｂ２のいずれが故障しても、
故障した側の整流回路の出力が零のままであるか
ら、遅くとも次のパルスが入力することによりレ
ベル検定回路１ａ，１ｂのいずれもが発振しなく
なる。

たすき回路９ａ，９ｂが断線したときは、２個
目のパルスが入力したことによりレベル検定回路
１ａ，１ｂのいずれもが発振をしなくなる。すな
わち、第１のレベル検定回路１ａが発振している
とき、たすき回路９ａが断線すると、断線時に第
２のレベル検定回路１ｂが発振して発振が反転
し、次の入力パルスで第２のレベル検定回路１ｂ
が発振を停止し、第１のレベル検定回路１ｂが発
振する。そして、次の入力パルスにより、第２の
レベル検定回路１ｂの整流回路２ｂ２に出力がな
いから、第１のレベル検定回路１ａも発振を停止
する。

次に帰路回路３ａ，３ｂが故障した場合につい
て、第１のレベル検定回路１ａが発振しているも
のとして説明する。

抵抗５ａ等、帰還回路３ａが断線すると、第１
のレベル検定回路１ａは発振を停止し、これによ
り第２のレベル検定回路１ｂは入力レベルVbが、 Va＞Vb＞Vl に一時的になることにより発振する。次にパルス
が入力すると、第２のレベル検定回路１ｂが発振
を停止し、第１のレベル検定回路１ａは、自己保
持されない。すなわち、整流回路２ｂ２の立上り
応答が第１のレベル検定回路１ａに発生する一時
的発振時間よりも長ければ（整流回路の立上り応
答を遅くするには第３図点線のようにすればよ
く、このことは公知である。）たすき回路９ａに
出力を生じないから、第２のレベル検定回路１ｂ
は発振を停止する。

ダイオード６ａ，７ａとコンデンサ８ａ，８ｂ
が開路故障したときは入力が入らず、ダイオード
６ａ，７ｂが短絡故障すると入力パルスが整流回
路２ａ１，２ｂ１の出力にクランプされず、レベ
ルが低下して自己保持されず、いずれの場合も帰
還回路３ａ又は３ｂが断線した場合と同じにな
る。そして、コンデンサ８ａ又は８ｂが短絡する
と、トリガー信号を第２図の端子Ｔ１，Ｔ２間Ｅ
でスイツチする信号とすれば、整流回路２ａ１又
は２ｂ１の出力が電源電圧Ｅ以下になつて入力レ
ベルVa又はVbが発振領域に達しないため、レベ
ル検定回路が発振しない。

第４図は本発明をRSタイプのフリツプフロツ
プに適用した場合の一実施例を示す。この双安定
回路は、信号入力用の端子を別個したことを除い
ては第１図の双安定回路と同じに作られている。

従つて、この双安定回路は、端子４ａに信号
が、 Vh＞Va＞Vl なる条件で入力すると、第１のレベル検定回路２
ａが発振する。これにより、第１のレベル検定回
路１ａは対応する整流装置２ａから帰還回路３ａ
を介して入力する信号により自己保持され、第２
のレベル検定回路１ｂは整流回路２ａ２からの信
号により入力レベルVbが、 Vb＞Vh なるため発振しない。

次に端子４ｂに信号が、 Vh＞Vb＞Vl なる条件で入力すると、第２のレベル検定回路１
ｂが発振する。これにより、第２のレベル検定回
路１ｂは対応する整流回路２ｂ１から帰還回路３
ｂを介して入力する信号により自己保持され、第
１のレベル検定回路１ａは整流回路２ａ２からの
信号による入力レベルVaが、 Va＞Vh になるため発振しない。

第１図と第５図はレベル検定回路の出力側に整
流回路を個別に２つずつ設けたが、第３図点線で
示すように一個の整流回路の出力として、たとえ
ば出力Ｐを自己保持回路用帰還出力、出力Ｑをた
すき回路入力とすることもできることは明らかで
ある。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ウインドウコン
パレータを用いたレベル検定回路と、その出力を
整流する整流装置の対を２組用い、整流装置の出
力の一部を対応するレベル検定回路に帰還して自
己保持させるとともに相手側のレベル検定回路に
入力し、交流出力を生じているレベル検定回路に
対応する整流装置の出力の一部から他方のレベル
検定回路に入力する信号のレベルを他方のレベル
検定回路が交流出力を発生可能なレベルよりも高
いレベルに設定したから、いずれの回路が故障し
ても出力を発生しない。また、各整流装置の出力
をたすき回路を介して入力しているから、たすき
回路が故障しても、やがて出力を生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる双安定回路の一実施例
を示す図、第２図はレベル検定回路の一実施例を
示す図、第３図は整流装置の一実施例を示す図、
第４図は電気信号の一実施例を示す図、第５図は
双安定回路の他の実施例を示す図である。 １ａ，１ｂ：レベル検定回路、２ａ，２ｂ：整
流装置、３ａ，３ｂ：帰還回路、９ａ，９ｂ：た
すき回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力信号のレベルが特定の範囲内のとき交流
   出力を生じる非対称誤りの第１のレベル検定回路
   と、前記第１のレベル検定回路の出力を整流する
   非対称誤りの第１の整流装置と、前記第１のレベ
   ル検定回路が交流出力を発生可能なレベルまで前
   記第１の整流装置の出力を減衰させて前記第１の
   レベル検定回路を自己保持させる第１の帰還回路
   と、 入力信号のレベルが特定の範囲内のとき交流出
   力を生じる非対称誤りの第２のレベル検定回路
   と、前記第２のレベル検定回路の出力を整流する
   非対称誤りの第２の整流装置と、前記第２の整流
   装置の出力を前記第２のレベル検定回路が交流出
   力を発生可能なレベルまで減衰させて前記第２の
   レベル検定回路を自己保持させる第２の帰還回路
   と、 を備え、前記第１の整流装置の出力をたすき回路
   により前記第２のレベル検定回路に入力し、前記
   第２の整流装置の出力をたすき回路により前記第
   １のレベル検定回路に入力し、交流出力を生じて
   いるレベル検定回路に対応する整流装置から他方
   のレベル検定回路に入力する信号のレベルを交流
   出力を生じていない他方のレベル検定回路が交流
   出力を発生可能なレベルよりも高いレベルに設定
   したことを特徴とする双安定回路。