JPH0650811B2 - オン.デイレ−回路 - Google Patents

オン.デイレ−回路

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JPH0650811B2
JPH0650811B2 JP24444085A JP24444085A JPH0650811B2 JP H0650811 B2 JPH0650811 B2 JP H0650811B2 JP 24444085 A JP24444085 A JP 24444085A JP 24444085 A JP24444085 A JP 24444085A JP H0650811 B2 JPH0650811 B2 JP H0650811B2
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弘一 蓬原
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば鉄道信号等の分野においてフェイルセ
ーフな情報処理を行なう場合等に使用されるオン.ディ
レー回路に関し、PUTまたはUJTの何れかによって
構成されたフェイルセーフな発振器と、一方の入力端子
に入力電圧があるときに他方の入力端子に入力された発
振器の出力パルスを記憶するフェイルセーフな論理積回
路とを組合せ、発振器を構成するPUTのゲート電圧ま
たはUJTのベース電圧を、論理積回路の一方の入力端
子に与えることにより、発振器側の回路故障によってオ
ン.ディレー.タイムが短縮されないようにし、フェイ
ルセーフ性を向上させるようにしたものである。
従来の技術 この種のオン.ディレー回路の基本は、本件出願人が先
に提案した特開昭 57 −157623号(特願昭 56 −42075
号)に既に開示されている。第4図はこの先行技術に開
示されたオン.ディレー回路で、1は電源入力端子、2
は定電圧回路、3は発振器、4は増幅器、5は論理積回
路である。
定電圧回路2はトランジスタQ1、基準電圧源となるツ
ェナーダイオードZd及び抵抗R1とを備えて構成さ
れ、電源入力端子1に供給される入力電圧Vinを安定化
して、発振器3及び論理積回路4に電源となる入力電圧
Vs(Vs<Vin)を供給するようになっている。
発振器3はPUT(プログラマブル.ユニジャンクショ
ン.トランジスタ)またはUJT(ユニジャンクショ
ン.トランジスタ)を使用して構成される。ここでは、
PUTを用いた例を示し、定電圧回路2の出力端から導
かれたホット側の電源線(イ)とコールド側の電源線
(ロ)との間に抵抗R2とコンデンサC1の直列回路を
接続すると共に、抵抗R2とコンデンサC1との接続点
にPUTのアノードAを接続してある。また、電源線
(イ)と電源線(ロ)との間に抵抗R4及びR5の直列
回路を接続し、抵抗R4、R5の接続点にPUTのゲー
トGを接続してある。そして、PUTのカソードKを抵
抗R3を通して電源線(ロ)に接続してある。
増幅器4は、抵抗R6、R7及びトランジスタQ2を備
えて構成され、抵抗R3の両端に生じる発振器3の発振
出力を増幅した後、コンデンサC2を通して論理積回路
5に供給する。
論理積回路5は、定電圧回路2によって安定化された入
力電圧Vsを電源として動作すると共に、2つ備えられ
た入力端子A、Bのうち、入力端子Aに入力電圧Vinが
供給されているときに、入力端子Bに発振器3の出力パ
ルスが増幅器4を介して供給されると、この出力パルス
を記憶すると同時に、直流電圧V0を出力するようにな
っている。この記憶動作のため、論理積回路5の出力側
から入力端子Bに、ダイオードD2により帰還回路が付
加されている。入力端子Aに入力電圧Vinがあるとき
に、入力端子Bに発振器3の出力パルスが入力される
と、前記帰還回路によって自己保持動作がかかり、発振
器3の出力パルスが記憶される。入力端子Bと電源線
(イ)との間にはクランプ用のダイオードD1が接続さ
れていて、入力端子Bに入力される出力パルスを入力電
圧Vsにクランプするようになっている。
論理積回路5は、2入力が所定値で入力された時に発振
して出力を生じ、回路故障によって出力電圧が消滅する
フェイルセーフな回路として構成されている。このよう
な論理積回路は、例えば特公昭 45 −29045 号、特公昭
48 −3077号公報等によって公知であり、論理積演算発
振器と整流回路とを組合せて構成される。第4図のOS
C1は論理積演算発振器、RC1、RC2は整流回路で
ある。
上記のオン.ディレー回路において、第5図(a)に示
すように、t0時に電源入力端子1に入力電圧Vinが供
給されると、定電圧回路2によって安定化された入力電
圧Vsが発振器3及び論理積回路5に印加され、これら
が動作を開始する。
発振器3は、第5図(b)に示すように、入力電圧Vs
が印加されたt0時から、抵抗R2とコンデンサC1に
よる時定数に依存したオン.ディレー.タイムTd1だ
け遅れたt1時に出力パルスP1を発生する。この出力
パルスP1は増幅器4を通して論理積回路5の入力端子
Bに入力されるが、この時点では既に論理積回路5の入
力端子Aに入力電圧Vinが供給されているから、論理積
回路5における入力条件が整い、論理積回路5に遅延出
力V0を生じる。遅延出力V0の一部はダイオードD2
でなる帰還回路を通して入力端子Bに入力されるので自
己保持動作がかかって出力パルスが記憶され、継続して
遅延出力V0が得られる。
発明が解決しようとする問題点 ところで、オン.ディレー回路においては、回路故障時
に遅延出力V0が零となり、オン.ディレー.タイムT
d1が延長される側がフェイルセーフ側となる。
ところが、入力電圧Vinが論理積回路5の入力端子Aに
入力されている状態で、発振器3の抵抗R4が断線した
場合、発振器3のコンデンサC1に蓄積された電荷がP
UTのアノードAからカソードKを通して放電されてし
まい、抵抗R3の両端に出力パルスPer(第5図(b)
参照)が生じてしまう。このため、論理積回路5の入力
端子A、Bでは入力条件が整った状態になり、正常時の
オン.ディレー.タイムTd1より短いオン.ディレ
ー.タイムTd2で、遅延出力V0を生じてしまい、フ
ェイルセーフ性が損なわれてしまうという問題点があっ
た。
問題点を解決するための手段 上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、PU
TまたはUJTの何れかによって構成され入力電圧を電
源として動作する発振器と、前記入力電圧を降圧して得
られた電圧を電源として動作し、2つの入力端子のう
ち、一方の入力端子に入力電圧があるときに、他方の入
力端子に入力される前記発振器の出力パルスを記憶する
と同時に出力電圧を発生し、回路故障によって出力電圧
が消滅する論理積回路とを備えるオン.ディレー回路に
おいて、前記PUTのゲート電圧またはUJTのベース
電圧を、前記論理積回路の前記一方の入力端子に与える
ようにしたことを特徴とする。
作用 上記構成のオン.ディレー回路において、発振器を構成
するPUTのゲート電圧またはUJTのベース電圧を、
論理積回路の一方の入力に与えるようにすると、回路正
常時は、入力電圧が印加されるのと同時に、論理積回路
の一方の入力に対して、PUTのゲート電圧またはUJ
Tのベース電圧が入力される。
一方、入力電圧は発振器にも電源として印加されるの
で、発振器が動作を開始し、自己の発振周期に依存した
時間だけ遅れて出力パルスを発生する。出力パルスは論
理積回路の他方の入力に入力される。これにより、論理
積回路における入力条件が整い、遅延出力を生じると共
に、自己保持動作がかかって出力パルスが記憶され、出
力パルスが消滅しても継続して遅延出力が得られる。
次に、入力電圧が印加されている状態でPUTのゲート
電圧またはUJTのベース電圧を与える抵抗が断線した
場合、論理積回路の一方の入力端に対する入力がなくな
る。従って、断線により、仮に発振器に出力パルスを生
じた場合にも、論理積回路の遅延出力は零に保たれ、オ
ン.ディレー.タイムが延長される側の故障モードとな
り、フェイルセーフとなる。
実施例 第1図は本発明に係るオン.ディレー回路の電気回路図
である。図において、第4図と同一の参照符号は同一性
ある構成部分を示している。この実施例では、発振器3
を構成する抵抗R2の一端と、PUTのゲートGに接続
する抵抗R4の一端とを接続して、電源入力端子1に接
続すると共に、PUTのゲートGを接続してある抵抗R
4と抵抗R5の接続点を、ダイオードD3を介して、論
理積回路5の入力端子Aに接続してある。入力端子Aと
アースとの間にはコンデンサC3を接続してある。コン
デンサC3は、PUTが発振したときにそのゲート電圧
が一瞬低下するので、このゲート電圧低下によって、入
力端子Aの電位が低下するのを防ぐ目的で設けられたも
のである。また、ダイオードD3はコンデンサC3の電
荷が抵抗R5を通して放電するのを阻止するために設け
られたものである。
上記実施例のオン.ディレー回路は、回路が正常である
ときは、第4図及び第5図で説明したと同様の動作とな
る。即ち、第5図(a)〜(c)で説明したように、t
0時に電源入力端子1に入力電圧Vinが供給されると、
発振器3が入力電圧Vinを電源として動作を開始し、論
理回路5が入力電圧Vinを降圧して得られた電圧(安定
化された電圧)を電源として動作を開始し、入力電圧V
inが印加されたt0時から、抵抗R2とコンデンサC1
による時定数に依存した時間Td1だけ遅れたt1時に
出力パルスP1を発生する。この出力パルスP1は増幅
器4を通して論理積回路5の入力端子Bに入力される。
出力パルスP1が入力端子Bに供給されるt1時には、
入力端子Aに既に抵抗R4及びダイオードD3を通して
入力電圧Vinが供給されているから、論理積回路5にお
ける入力条件が整い、論理積回路5に遅延出力を生じ
る。遅延出力の一部は帰還回路を通して入力端子Bに入
力されるので自己保持動作がかかって出力パルスが記憶
され、遅延出力V0が得られる。
次に、入力電圧Vinが印加された後、発振器3の出力パ
ルスP1が発生する前、PUTのゲート電圧またはUJ
Tのベース電圧を与える抵抗R4が断線した場合、論理
積回路5の入力端子Aに対する入力がなくなる。従っ
て、抵抗R4の断線によって仮に発振器3に出力パルス
を生じた場合にも、論理積回路5の遅延出力V0は零に
保たれ、オン.ディレー.タイムTd1が延長される側
の故障モードとなり、フェイルセーフとなる。
前記論理積回路5は、回路故障によって出力電圧が消滅
するフェイルセーフな回路として構成される。このよう
な論理積回路5としては、前掲の特公昭 45 −29045
号、特公昭 48 −3077号公報等で公知のものの他に、実
開昭 57 −4764号公報に開示されたウインドウ.コンパ
レータや、特願昭 59 −81572 号として提案された論理
積回路が使用できる。実開昭 57 −4764号公報に開示の
ものは少なくとも入力の1つに窓特性を持つウインド
ウ.コンパレータであり、また、特願昭 59 −81572 号
として提案された論理積回路は、2入力ウインドウ.コ
ンパレータ.アンドゲートとして構成されたものであ
る。
第2図は実開昭 57 −4764号公報に開示されたウインド
ウ.コンパレータの電気回路図で、入力端子A、Bに加
えられる入力電圧Va、Vbが、 {R13/(R8+R12+R13)}Vb>Vs ・・・(1) Vf={R11/(R10+R11)}Va>Vs (但しVs<Va) ・・・(2) なる条件の満足し得る範囲で、トランジスタQ4、
Q5;オフ→トランジスタQ3;オン→トランジスタQ
3;オン→トランジスタQ4、Q5;オン→トランジス
タQ3;オフの発振を起す。この結果、出力端子V01に
は入力端子Aに加わる入力電圧Vaと略零ボルトの間で
振動する発振出力が得られる。
即ち、このウインドウ.コンパレータは、入力端子A、
Bに加えられる入力電圧Va、Vbが、(1)、(2)
式を満足し得る範囲にある場合に限って発振出力を生
じ、入力電圧Vbが(1)式を満足する範囲以下に低下
した場合や、入力電圧Vaが(2)式を満足する範囲以
上に上昇した場合または電源Vs以下の場合には、回路
発振を停止するものであって、発振動作を継続し得る入
力電圧Vb、Vaに下限及び上限を生じる。
このウインドウ.コンパレータを使用して、論理積回路
5を構成するには、発振器3を構成するPUTのゲート
を、ダイオードD3を介して入力端子Aに接続すること
により、ゲート電圧を窓内入力とすると共に、発振器3
の出力パルスを入力端子Bに与えるようにする。また、
出力端子V01に整流回路RC1、RC2を接続すると共
に整流回路RC2から入力端子BにダイオードD2によ
る帰還回路を接続する。
次にフェイルセーフ性について述べる。
(1)論理積回路5は、回路故障を生じた場合に出力が
消滅する回路であり、回路故障に対して、オン.ディレ
ー.タイムTd1が延びる方向であり、フェイルセーフ
である。
(2)抵抗R1の断線 論理積回路5の電源入力がなくなるから、論理積回路5
の出力が零になり、フェイルセーフである。
(3)トランジスタQ1の故障 コレクタ.エミッタ間開放故障時には論理積回路5に電
源入力がなくなるから、フェイルセーフである。短絡故
障時には入力端子Aの電圧が電源電圧Vsより低くなる
から、論理積回路5の出力は零であり、フェイルセーフ
である。
(4)ツェナーダイオードZdの故障 開放故障時には、トランジスタQ1の短絡故障時と同様
になり、フェイルセーフである。短絡故障時は論理積回
路5の電源電圧が零になるから、フェイルセーフであ
る。
(5)抵抗R2〜R5の断線 PUTが発振できないから、フェイルセーフである。入
力がある場合に抵抗R4が断線したときは、前述した通
りフェイルセーフである。
(6)コンデンサC1の故障 開放、短絡の何れの場合もPUTが発振できず、フェイ
ルセーフである。
(7)抵抗R6、R7の断線 論理積回路5の入力端子Bに発振器3の出力パルスが入
らないから、フェイルセーフである。
(8)トランジスタQ2 コレクタ.エミッタ開放及び短絡の何れの場合にも、論
理積回路5の入力端子Bに発振器3の出力パルスが入ら
ないから、フェイルセーフである。入力電圧Vinが印加
されているときに、トランジスタQ2が短絡した場合に
は入力端子Bが負入力となる。トランジスタQ2の開放
時には信号を発生しない。
(9)PUTの故障 アノード.カソード間開放時には発振できないから、フ
ェイルセーフである。アノード.カソード間短絡時に
は、PUTの構造上、アノード.ゲート間も短絡状態に
なので発振出力がなくなる。
(10)コンデンサC2の故障 開放時には論理積回路5への入力がなくなる。短絡時に
はトランジスタQ2の出力がダイオードD1によって短
絡されるので、入力端子Bにパルスが入力されない。
(11)ダイオードD1の故障 開放時にはクランプ作用がなくなるから、入力端子Bへ
の入力電圧が、電源電圧Vsより高くなることができな
い。このため、論理積回路5が発振できず、フェイルセ
ーフである。短絡時には入力端子Bの入力が零になり、
論理積回路5が発振できない。
(12)ダイオードD2の故障 開放時には帰還がなくなるから自己保持できず、遅延出
力が得られない。短絡時には、入力パルスが整流回路R
C2の平滑コンデンサに吸収されるため、論理積回路5
が発振できない。
(13)ダイオードD3の故障 開放時には論理積回路5の入力端子Aへの入力が零にな
るから、論理積回路5が発振できない。短絡時にはPU
Tの出力パルスが論理積回路5に入ると同時に、PUT
発振時のゲート電圧の低下によって論理積回路5の入力
端子Aの入力が負となって、論理積回路5が発振できな
い。
(14)コンデンサC3の故障 PUTの出力パルスが入力端子Bに入力されると同時
に、PUTのゲートGからの負パルスが、入力端子Aに
も入力され、論理積回路5は発振できないのでフェイル
セーフとなる。短絡時には論理積回路5の入力端子Aへ
の入力が零になるから、論理積回路5が発振できない。
第3図は本発明に係るオン.ディレー回路の別の実施例
における電気回路図である。この実施例では、発振器3
をUJTで構成したものを示し、UJTのベースB1、
B2のうち、ベースB1の電圧を入力端子Aに入力する
ようになっている。この実施例の場合も、同様の回路作
用により、オン.ディレーの遅延出力が得られると共
に、同様のフェイルセーフ性が確保できる。
発明の効果 以上述べたように、本発明は、PUTまたはUJTの何
れかによって構成されたフェイルセーフな発振器と、一
方の入力端に入力電圧があるときに他方の入力端に入力
された発振器の出力パルスを記憶するフェイルセーフな
論理積回路とを組合せ、発振器を構成するPUTのゲー
ト電圧またはUJTのベース電圧を、論理積回路の一方
の入力端に与えることにより、発振器を含めて、回路故
障によってオン.ディレー.タイムが短縮されることの
ない高度のフェイルセーフ性を持つオン.ディレー回路
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るオン.ディレー回路の電気回路
図、第2図は本発明に係るオン.ディレー回路の論理積
回路を構成するのに好適なウインドウ.コンパレータの
電気回路図、第3図は本発明に係るオン.ディレー回路
の別の実施例における電気回路図、第4図は従来のオ
ン.ディレー回路の電気回路図、第5図は同じくその動
作を説明するためのタイムチャートである。 3……発振器、5……論理積回路 PUT……プログラマブル.ユニジャンクション.トラ
ンジスタ UJT……ユニジャンクション.トランジスタ R1〜R7……抵抗 C1〜C3……コンデンサ D1〜D3……ダイオード Q1、Q2……トランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】PUTまたはUJTの何れかによって構成
    され入力電圧を電源として動作する発振器と、前記入力
    電圧を降圧して得られた電圧を電源として動作し、2つ
    の入力端子のうち、一方の入力端子に入力電圧があると
    きに、他方の入力端子に入力される前記発振器の出力パ
    ルスを記憶すると同時に出力電圧を発生し、回路故障に
    よって出力電圧が消滅する論理積回路とを備えるオン.
    ディレー回路において、前記PUTのゲート電圧または
    UJTのベース電圧を、前記論理積回路の前記一方の入
    力端子に与えるようにしたことを特徴とするオン.ディ
    レー回路。
  2. 【請求項2】前記論理積回路は、2入力のうち少なくと
    も一方に窓特性を持つものでなり、前記発振器のゲート
    電圧またはベース電圧を、前記論理積回路の窓内入力と
    し、前記発振器の発振出力を前記論理積回路の他方の入
    力としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    のオン.ディレー回路。
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