JPH0695106B2 - 電流・電圧変換回路の保護装置 - Google Patents

電流・電圧変換回路の保護装置

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JPH0695106B2
JPH0695106B2 JP63158016A JP15801688A JPH0695106B2 JP H0695106 B2 JPH0695106 B2 JP H0695106B2 JP 63158016 A JP63158016 A JP 63158016A JP 15801688 A JP15801688 A JP 15801688A JP H0695106 B2 JPH0695106 B2 JP H0695106B2
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昇 栗山
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株式会社芝浦製作所
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電離真空計等に用いられる電流・電圧変換回
路の保護装置に係わり、特に電流・電圧変換回路の動作
に影響を与えない保護装置に関する。
(従来の技術) 従来、電離真空計のイオン電流を測定するには、オペア
ンプの入出力端間に抵抗を挿入した電流・電圧変換回路
が用いられている。このとき、オーバレンジとなると、
電流・電圧変換回路の破壊や誤変換を招くので、オーバ
レンジに対する保護と共にオーバレンジの検出器が必要
となる。
第6図は電流・電圧変換回路の入力端に保護回路を設
け、出力端にオーバレンジ検出器を入れた例であり、第
7図は入力端に保護回路及びオーバレンジ検出器を入れ
た例である。図中61は電流・電圧変換回路、62は電圧値
表示器(圧力表示器)、63,64はコンパレータ。65は定
電圧ダイオード等の保護回路を示している。第6図及び
第7図のいずれかの例においても、電流・電圧変換回路
61の入力電流がオーバレンジとなると、コンパレータ6
3,64の出力が反転し、オーバレンジが検出される。
しかしながら、この種の回路にあっては次のような問題
があった。即ち、第6図の回路では、電流・電圧変換回
路61が飽和する前にオーバレンジを検出しなければなら
ない。このため、ダイナミックレンジ一杯まで電流・電
圧変換回路61を使用できない。さらに、オートレンジの
場合、切替えレベルと飽和レベルの中間にコンパレータ
レベルを設定しなければならないので、益々ダイナミッ
クレンジが狭くなる。また、第7図の例では、コンパレ
ータ64のバイアス電流が電流・電圧変換回路61に回り込
むため、電流・電圧変換回路61で変換誤差を招く。精度
を上げようとした場合、コンパレータ64として電流・電
圧変換回路のオペアンプと同等のアンプを使う必要があ
り、さらにこれらのマッチングを取らなければならず、
非常に面倒である。
また、オーバレンジに対する保護として電流・電圧変換
回路61を構成するオペアンプの内部保護を使おうとする
と、入力に抵抗を入れなければならず、測定感度が低下
する。さらに、大きなサージ電流を吸収するには、大き
な保護素子を入れる必要があった。
(発明が解決しようとする課題) このように従来、電流・電圧変換回路の入力端にオーバ
レンジ検出回路を入れた場合、電流・電圧変換回路をダ
イナミックレンジ一杯使うことはできない。さらに、電
流・電圧変換回路の出力端にオーバレンジ検出回路を入
れた場合、オーバレンジ検出回路のバイアス電流が電流
・電圧変換回路に回り込み、電流・電圧変換に誤差が生
じる問題があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、電流・電圧変換回路をオーバレンジか
ら保護するのは勿論のこと、オーバレンジ保護のために
変換誤差が発生するのを防止し、且つ電流・電圧変換回
路をダイナミックレンジ一杯に使うことのできる電流・
電圧変換回路の保護装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、オーバレンジ検出側から電流・電圧変
換回路にバイアス電流を流すことなく、電流・電圧変換
回路の入力側でオーバレンジ検出を行うことにある。
即ち本発明は、電流・電圧変換回路の入力端に接続さ
れ、該回路に過大電流が流れるのを保護する保護装置に
おいて、入力端と接地端との間にPNPトランジスタのエ
ミッタ,コレクタを接続し、入力端と接地端との間にNP
Nトランジスタのエミッタ,コレクタを接続すると共に
各トランジスタのベースを共通接続するようにしたもの
である。
また本発明は、電流・電圧変換回路の入力端に接続さ
れ、該回路に過大電流が流れるのを保護する保護装置に
おいて、入力端と接地端との間にPNPトランジスタのエ
ミッタ,コレクタを接続し、入力端と接地端との間にNP
Nトランジスタのエミッタ,コレクタを接続すると共に
各トランジスタのベースを共通接続し、各トランジスタ
のコレクタの少なくとも一方に検出抵抗を挿入し、この
検出抵抗の両端に発生する電圧を検出するようにしたも
のである。
(作用) 本発明によれば、第5図(a)(b)に示す如くPNPト
ランジスタQ1とNPNトランジスタQ2とを組合わせること
により、飽和電圧で最大1.5Vの双方向素子を構成する。
第5図(a)のように電圧が加わった場合、トランジス
タQ1のエミッタ→ベース(E→B)とトランジスタQ2
ベース→コレクタ(B→C)は準方向にバイアスされ、
IB1が流れる(約0.8V)。IB1により、Q1はドライブされ
てIC1を流すことになる。IC1はIB1のhFE倍流れるため、
Q1の電流増幅率と処理能力により決まる。また、この保
護回路は非常に低いインピーダンス素子に見える。
逆方向に電圧が加わった場合、第5図(b)のようにQ1
のC→BとQ2のB→Eが順方向にバイアスされ、IB2
流れる。IB2によりQ2はドライブされてIC2を流すことに
なる。IC2はIB2のhFE倍流れる。従って、総合特性は第
5図(c)に示す如き電流−電圧特性となり、双方向の
定電圧素子として動作する。
このままでも保護素子として動作するが、電流・電圧変
換回路に用いる場合、保護素子の動作したことを検出し
て測定システムのアラームとして用いると便利である。
そこで、Q1又はQ2のコレクタに抵抗を挿入し、電圧コン
パレータによりQ1又はQ2がONしたことを検出する。これ
により、オーバレンジの保護と共に、オーバレンジの検
出を行うことが可能となる。
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる電流・電圧変換回路
の保護装置を示す回路構成図である。図示しない電離真
空計のイオンコレクタに接続される端子(入力端)Aに
は電流・電圧変換回路10の入力端が接続されている。電
流・電圧変換回路10はオペアンプ11の入出力端間に抵抗
12及びコンデンサ13を接続してなるものであり、該回路
10の出力電圧は圧力表示器20に供給されている。圧力表
示器20は、この電圧に応じた圧力値を表示するものであ
る。
入力端Aには、PNPトランジスタ31及びNPNトランジスタ
32の各エミッタが接続され、PNPトランジスタ31及びNPN
トランジスタ32の各コレクタは接地端Bに接続されてい
る。また、各トランジスタ31,32のベースは共通接続さ
れている。
このような構成であれば、入力電流が所定値以下の場
合、電流・電圧変換回路10により電離真空計のイオン電
流が電圧に変換され、圧力表示器20に圧力値が表示され
る。このとき、保護回路から電流・電圧変換回路10側に
バイアス電流が流れる等の不都合はなく、圧力値を正確
に測定することができる。また、保護回路を入力側に設
けているので、電流・電圧変換回路10が飽和した後に保
護動作を働かせることができる。このため、電流・電圧
変換回路10をそのダイナミックレンジ一杯まで使用する
ことができる。
一方、入力電流が増えるに伴い、電流・電圧変換回路10
の入力インピーダンスと入力電流との関係で端子A,B間
の電位差が大きくなり、入力電流が所定値を越えると、
端子A,B間の電位差が例えば1.5V以上となる。そして、
前記第5図(a)又は同図(b)に示す如くトランジス
タ31又は32がONとなりトランジスタ31又は32に電流が流
れ、電流・電圧変換回路10に過大電流が流れるのを保護
することになる。
第2図乃至第4図は本発明の他の実施例を説明するため
の回路構成図である。なお、第1図と同一部分には同一
符号を付して、その詳しい説明は省略する。
この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、入力の
保護と共に、オーバレンジ検出を行うことにある。即
ち、第2図は入力極性が正の場合であり、入力端Aに
は、PNPトランジスタ31及びNPNトランジスタ32の各エミ
ッタが接続され、PNPトランジスタ31のコレクタは検出
抵抗33を介して接地端Bに接続され、NPNトランジスタ3
2のコレクタは接地端Bに直接接続されている。また、
各トランジスタ31,32のベースは共通接続され、図示極
性のダイオードを介して接地端Bに接続されている。
PNPトランジスタ31と抵抗33との接続点には、オーバレ
ンジ検出のためのコンパレータ41が接続されている。こ
のコンパレータ41は抵抗33の両端に発生する電圧Vと基
準電圧V1とを比較し、VがV1を越えると“H"レベルの信
号を出力する。そして、コンパレータ41の出力信号がア
ラーム発生器50に供給され、該出力が“H"のときアラー
ムを発生するものとなっている。
このような構成であれば、入力電流が所定値以下の場
合、電流・電圧変換回路10により電離真空計のイオン電
流が電圧に変換され、圧力表示器20に圧力値が表示され
る。このとき、保護及びオーバレンジ検出のための回路
から電流・電圧変換回路10側にバイアス電流が流れる等
の不都合はなく、圧力値を正確に測定することができ
る。また、保護及びオーバレンジ検出を入力側で行って
いるので、電流・電圧変換回路10が飽和した後に保護動
作を働かせることができる。このため、電流・電圧変換
回路10をそのダイナミックレンジ一杯まで使用すること
ができる。
一方、入力電流が所定値を越えると(入力極性が正の場
合)、前記第5図(a)に示す如くトランジスタ31がON
となりトランジスタ31及び抵抗33に電流が流れ、電流・
電圧変換回路10に過大電流が流れるのを保護する。抵抗
33に電流が流れると抵抗33の電圧降下によりコンパレー
タ41の入力電圧が上昇する。そして、この電圧Vが基準
電圧V1よりも大きくなると、コンパレータ41の出力が反
転し、アラーム発生器50からアラームが発生される。な
お、入力電流が負の方向に許容値を越えた場合に、抵抗
33の存在によりトランジスタ32が十分ONしないことがあ
るが、この点に関してはダイオード35を挿入することに
よりトランジスタ32が十分ONするようにしている。
第3図は入力極性が負の場合であり、トランジスタ32の
コレクタに抵抗34が挿入されており、各トランジスタ3
1,32のベースは図示極性のダイオードを介して接地端に
接続されている。この場合、入力電流が所定値以下の場
合は第2図と同様であり、入力電流が負側に所定値を越
えると、前記第5図(b)に示す如くトランジスタ32が
ONとなりトランジスタ32及び抵抗34に電流が流れ、電流
・電圧変換回路10に過大電流が流れるのを保護する。抵
抗34に電流が流れると抵抗34の電圧降下によりコンパレ
ータ42の入力電圧が上昇する。そして、この電圧Vが基
準電圧V2よりも大きくなると、コンパレータ42の出力が
反転し、アラーム発生器50からアラームが発生される。
第4図は両入力極性の場合であり、第2図及び第3図を
組合わせて、検出抵抗33,34、ダイオード35,36及びコン
パレータ41,42が設けられており、コンパレータ41,42の
各出力はオアゲート43を介してアラーム発生器50に供給
されている。この場合、入力電流が正負いずれに許容値
を越えた場合も、これを保護すると共にオーバレンジ検
出を行うことができる。
かくして本実施例によれば、電流・電圧変換回路10の入
力側に保護及びオーバレンジ検出のための回路を設けて
いるので、基本的にフューエルセーフである。コンパレ
ータ以降の動作が正常に行われなくても、電流・電圧変
換回路10の入力オペアンプは保護される。また、コンパ
レータ41の入力バイアス電流が電流・電圧変換回路10に
回り込むことはなく、誤変換を未然に防止することがで
きる。さらに、電流・電圧変換回路10の動作が飽和して
から保護回路が動作するので、電流・電圧変換回路10の
ダイナミックレンジを一杯に使える。従って、電流・電
圧変換回路10をオートレンジにしたときに有利である。
また、検出抵抗33,34の抵抗値を選ぶことにより、検出
レベルを自由に且つ正確に設定できる利点もある。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、電流・電圧変換回
路の入力側にPNP及びNPNのトランジスタを並列接続した
保護素子を設けることにより、電流・電圧変換回路をオ
ーバレンジから保護するのは勿論のこと、オーバレンジ
保護のために変換誤差が発生するのを防止し、且つ電流
・電圧変換回路をダイナミックレンジ一杯に使うことの
できる電流・電圧変換回路の保護装置を実現することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に関わる電流・電圧変換回路
の保護装置を示す回路構成図、第2図乃至第4図は本発
明の他の実施例を説明するための回路構成図、第5図は
本発明の作用を説明するための模式図、第6図及び第7
図はそれぞれ従来装置を示す回路構成図である。 10……電流・電圧変換回路、20……圧力表示器、31……
PNPトランジスタ、32……NPNトランジスタ、33,34……
検出抵抗、35,36……ダイオード、41,42……コンパレー
タ、43……オアゲート、50……アラーム発生器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電流・電圧変換回路の入力端に接続され、
    該回路に過大電流が流れるのを保護する保護装置におい
    て、前記入力端と接地端との間に接続されたPNPトラン
    ジスタと、前記入力端と接地端との間に接続され且つPN
    Pトランジスタとベースが共通接続されたNPNトランジス
    タとを具備してなることを特徴とする電流・電圧変換回
    路の保護装置。
  2. 【請求項2】電流・電圧変換回路の入力端に接続され、
    該回路に過大電流が流れるのを保護する保護装置におい
    て、前記入力端と接地端との間に接続されたPNPトラン
    ジスタと、前記入力端と接地端との間に接続され且つPN
    Pトランジスタとベースが共通接続されたNPNトランジス
    タと、前記トランジスタの各コレクタの少なくとも一方
    に挿入された検出抵抗と、該検出抵抗の両端に発生する
    電圧を検出する手段とを具備してなることを特徴とする
    電流・電圧変換回路の保護装置。
  3. 【請求項3】前記電圧検出手段は、前記検出抵抗の両端
    に発生する電圧と基準電圧とを比較し、発生電圧が基準
    電圧を越えるとアラームを発生するものであることを特
    徴とする請求項2記載の電流・電圧変換回路の保護装
    置。
JP63158016A 1988-06-28 1988-06-28 電流・電圧変換回路の保護装置 Expired - Lifetime JPH0695106B2 (ja)

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