JPS5824232A - アナログ−デイジタル変換装置 - Google Patents

アナログ−デイジタル変換装置

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JPS5824232A
JPS5824232A JP11893682A JP11893682A JPS5824232A JP S5824232 A JPS5824232 A JP S5824232A JP 11893682 A JP11893682 A JP 11893682A JP 11893682 A JP11893682 A JP 11893682A JP S5824232 A JPS5824232 A JP S5824232A
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analog
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fet
gate
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磯崎 真
Seiichi Saito
成一 斉藤
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/08Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise
    • HELECTRICITY
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    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M1/12Analogue/digital converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアナログ−ディジタル変換装置に係シ、詳し
くは制御用計算機および計測用データ収集システム等に
おいてアナログ入力信号をディジタル信号に変換してデ
ータ処理装置に導入させる入力装置の改良に関するもの
である。
一般にこの種のアナログ−ディジタル変換装置(以下ム
一り変換装置という。)はフルスケールがl(1m’V
〜1(l程度の多数のアナログ入力信号を逐次選択走査
し、さらに前記アナログ入力信号をディジタル信号に変
換し、そしてそのディジタル信号を時分割によって逐次
データ処理装置へ導入させるものであり、変換桁数とし
ては2進数虐ビツト〜1@ビツト、通常は12ビット程
度を使用し、総合的には約11.1−程度の変換精度を
要求されることが多い。
まず従来のム一り変換装置を第1図に基づいて説明する
第1図においてム、〜へp外部からのアナログ入力信号
であり、(1)はリレーあるいは半導体スイッチ等で構
成され、前記アナログ入力信号ム、〜ムユを時分割的に
t、〜1,0時間間隔で順次送出させるスキャナ回路、
(2)は直線性にすぐれ利得が安定し。
直流ドリフトの少ない演算増幅器、(3)は保持性能の
すぐれ友サンプル・ホールド増幅器(以下が増幅器とい
う) 、 (4)は前記スキャナ回路(1)によって時
分割的に逐次送出されたアナログ入力信号を上記増幅器
(2)、C3)を介して入力し、それぞれなディジタル
信号に変換するアナログ−ディジタル変換器(以下ム一
り変換器という。)、a(IFiアナログ−ディジタル
変換装置である。
しかし、制御用計算機等ではアナログ入力信号は工場あ
るいは発電所などの電気的ノイズの多い環境の中を長距
離に亘る配線を経由して取込まれるため、各種の妨害ノ
イズが含まれとくに電力線からの商用周波数同相雑音(
コモン・モード・ノイズ)が大きい。このためスキャナ
回路(!)および演算増幅器(21は同相雑音抑圧比が
大きくかつ大電圧の同相雑音が入っても支障なく動作で
きること     11が必要であるが、できれば各チ
ャンネヤのアナ、ログ入力線と電子計算機あるいはアナ
ログ−ディジタル変換装置の内部回路とは[fI/l、
的に絶縁されていることがのぞましい。これは直流的に
つながっていると構成回路部品の故障等が発生した場合
1つのチャンネルの故障が全体の動作を誤まらせた夛或
いは廖故につながる恐れがあるからである。
第2図は上記のスキャナ部分を絶縁トランスおよび電界
効果トランジスタ(Field Effect Tra
 −n8111tO!”、以下FKTと略す)によって
直流的に分離した例であり、あるチャンネルが選択され
る時間だけトランジスタを導通させて演算増幅器(2)
に送り込むものである。
IPI!!Tを導通させるのには具体的には第3図のよ
うにゲート電極とソース電極の間に別のパルストランス
”11によって直流的に絶縁を保ちながらゲート導通パ
ルスを与えるのが普通である。この場合IFI?は非選
択時に導通しないよう常時オフ特性エンハンスメント形
MOj3形のものが適当である。バイポーラ形トランジ
スタでも常時オフ特性は得られるが導通時の内部電圧降
下が非直線的であるので高精度を要するアナログスキャ
ナ用としては適当ではない。
第3図の、場合IFRT XがNチャンネル形の場合入
力信号ムの極性が端子(υが正の高電位、(―)が低電
位ならば支障ないが、逆に端子(1)が低電位、(I)
が高電位となるとエンハンスメン)形M O8テiつで
もゲート電圧Ovにおいてソース・ドレイン間逆電圧が
2〜3v以上になると導通状態になるので比較的大きい
電圧入力では正負両極性人力には使用できない。なお、
第3図体)は絶縁トランス(T 1)A力の片側に?コ
テスイッチを挿入したもの。
(1))は絶縁トランス(〒2)i!線の中点に挿入し
たものである。
アナログ入力が正負両極性信号である場合には第4図の
ごとく対称形すなわち逆極性Km列接続された2個のl
FF1Tを各アナログ入力チャンネルに使用すればよい
ことが考えられる。第4図(りはFITのソース電極に
入力信号を加えるもので。
(1)端子が高電位の場合、x、の?1uTが導通して
も!−オフ状態であり、(■)端子側が高電位の場合に
はX、BE導通しても!、がオフ状態を継続する。第4
図(ロ)はFETのドレイン側に入力信号を加えるもの
で、(1)端子が高電位の場合x1がオフ状態、(1)
端子が高電位ならばX、1)Elフ状態を確保する。第
4図(6)は絶縁トランスT、p、!線中性点にpm’
rスイッチを挿入したもので直列2素子によりオフ状態
を確保する点(1))の場合と同様である。
しかしながら前述したようにこの種装置の実用状況では
各種ノイズ特に商用周波数の大きい同相雑音が重畳され
ることが多い。今例えば第4図(a)において入力端子
(1) 、 (1)に同相で正方向に高電圧が加わると
FlテX1.X2のソース電極はドレイン電極に比して
正電圧が加わり、導通状態となって絶縁ト2ンスT、0
1次巻線の電位を持ち上げる。
次に入力端子(1) 、 (1)に同相で負気圧が加わ
るとX4.X、pソースはドレインに比し負電位となる
のでゲート電極に正電位が加わらない限りFICTXl
、X、pオフ状態を継続するが、絶縁トランスT。
01次巻l1IK蓄えられた正電荷との間にIPI!!
テのソース、ドレイン間で高電圧が加わ郵、入力の同相
雑音の大きさによっては]FHTXl、X、の最大ソー
ス、ドレイン間耐圧を超過し、PleTを破壊するに至
る。第4図の)の場合は(1)(幻に加わる同相躾音が
負の場合e”、s”P導通し、同相雑音が正の場合、X
l、X2はオフ状態であるが同相雑音の大きさによって
はFET!、、!、が破壊するに至る。第4図(0)で
も(1))の場合と全く同様であるがFK’r導通時の
電荷は絶縁トランスT2の巻線ではなく、パルストラン
ス”15を含む回路に蓄積される。なお以上KFIC丁
がNチャンネル素子の場合について説明したがPチャン
ネル素子では正負の関係が逆になるだけで同様の不都合
が発生する。
この発明は正負両方向アナログ電圧が入力され。
しかも高電圧の同相雑音が加わるような帯しい状況にお
いても前述の不都合を生ぜず、正常目、つ高信頼性のア
ナログ−ディジタル変換装置を慴るべく各種の具体的対
策を提供するもので、以下図面について詳細1c!li
!明する。
第、5図〜第8図はこの発明の一実施例を示す回路−で
ある。この第5図〜第8図に示す回路のものは、入力信
号の正負にかかわらずFITのゲート電位l常に非導通
に保つことにより各チャンネルごとに1個のFET素子
ですませることができ、且つ大きな同相雑音が到来して
もFET ’に破損することのないことン特長とする。
第9図に示すごときNチャンネルエンハンスメント形M
O8−FlnTの場合、ゲート(2)の電位がソース(
8)、ドレイン(D)またはボディωノのいずれの電位
エリも2〜3v以上高電位にならなければ8−D間にチ
ャンネルは形成されず、したがって8−D間に電流が流
れる仁ともない。このことがらいま第5図に於ては入力
アナログ電圧の極性が反転してもゲート駆動パルスがパ
ルストランス?、、’に経て加えられない限りFIT 
 Xのゲートには大きな正電位が加わらない工う通常の
ダイオード(定電圧ダイオードではない)ンパルストラ
ンスT11に接続されている儒が正電位になれば導通す
る極性に挿入し、2線式アナログ人カム(IJ(13の
エリ低電位の側の電位にパルストランスT1,2次側の
1端を接続し、他端はFICT  Xのゲートに接続す
ることによって上記の目的を達している。但しここでパ
ルストランスT1,02次側がダイオードの極性上負電
位にチャージされると不都合であるのでダイオードI)
、 D2に並列に高抵抗R4R2’を挿入してこれを防
止する。
嘔らにF11fTゲート駆動パルスはゲートGに印加さ
れ、帰路は入力信号線(1)(13の同相信号としてF
Fi’rのソース、ドレインに達するためにコンデンサ
C1C2も実用上必僚となる。この構成によれば前述の
通りアナログ入力(1)(IDの極性が逆転しても1P
K丁のゲートにはダーイオードD、′D2の正方向電圧
降下o、 r v程度より大きな正電圧は印加されない
。またアナログ入力に大きな同相雑音が重畳場れてもF
ll!Tのソースおよびドレイン社トランスT、の巻l
aw経由してその電位が印加されるが、 FITのゲー
ト側も前述の抵抗、コンデンサおよびダイオード回路を
経由してその同相電位が印加されるので。
FFXTのソース、ドレインあるいはゲート各相互間に
過大な電圧が印加されることもなく簡単且つ効釆的に目
的を達することができる。なお、入力2線間には許容範
囲内の入力差動電圧が回路入力電圧として存在すること
は勿論で$り、FET、ダイオードの耐電圧はこの許容
入力電圧以上に選ばれるO 第6図〜第8図には同じ思想に基づく他の実施例を示し
である。第6図ではNチャンネルエンハンスメント形M
O8−FITが第9図に示すようにボディ部分の引出電
極Bをそなえているものが多く通常これはソース(a)
電極に結んで使用するが、その場合第5図と全く同様で
ある。なお第9図において(句は絶縁層、(7)はチャ
ンネルを示す。第1図ではこのボディ@)電極線ソース
等と結ばス、ハルストランス”11の帰路側に接続する
ことにより。
MOS −IFKTの構造も含めて絶縁トランスT、に
対する回路の対称性をより良くすることができる。
第8図は第5@あるいは第6図ン簡略化したもので、入
力(IJが(IJに比べて一電位の場合はダイオードD
、は遮断状態となりしたがってパルストランステ1,0
2次側の帰路は抵抗R1を経て入力(1)即ち工り低電
位が与えられる。入力(−)が(1〕工リ高電位の場合
はダイオードD、が導通し、したがってパルストランス
T11の帰路は入力熾子(:)に近い電位に保たれてF
IT  Xに導通ンもたらすゲート電圧は印加されない
なお6以上はスイッチとしてNチャンネル、エンハンス
メント形MO8−IPKT Y使用した場合について述
べたが、Pチャンネル、エンハンスメント形の場合も各
部の電圧極性を反転して考えれば全く同様である。さら
にゲート電圧0でソース、ドレイン間導通性ケ有するデ
プレッション形Moe−IPET 、或いはジャンクシ
ョン形IFE’rにバイアス電圧!併用しても本発明の
効用は変ることはない。
また第5図〜第8図の場合に於て通常のダイオードの代
りに定電圧ダイオードを用いることも可能でその場合抵
抗を省略できることもある。
以上のように、この発明に係るアナログ−ディジタル変
換装置ではエンハンスメン) 形MO8−IP’1li
Tに定電圧ダイオード或いは通常のダイオードを上記説
明の如く組み合せて、各チャンネル21m式アナログ入
力信号の極性が正負両極性であり。
しかも大きな同相雑音が重畳する場合にも有効且つ高精
度の絶縁形スキャナを提供できる効果を有する0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のアナログ−ディジタル変換装置のブロッ
ク図、第2図はスキャナ回路音絶縁トランスおよびlF
ETで構成した公知の回路例!示すブロック図、第3図
(転)(四はPETによるスイッチの具体例1示す回路
図、第4図(転)(t+3(c)はアナログ入力信号が
211式正負両方向信号の場合のスイッチとして公知ま
たは容易に類推できる回路図、第5図〜第8図はこの発
明の一実施例を示す回路構成図。 第9図はこの発明を説明するためのNチャンネルエンハ
ンスメント形MO8−71丁の構造を示す図である。 図中同一符号は同一あるいは相当部分を示しており、ム
、〜An社アナpグ入力信号、(1)社スキャナ回路、
(2)は演算増幅器、(31t!サンプル・ホールド増
幅器、(4)Fiアナログ−ディジタル変換器。 (5)はアナログ−ディジタル変換装置、Xは電界効果
トランジスタ、T1〜Tnハ絶縁トランス、T、。 〜T1Bは711iT駆動用パルストランス、2はツェ
ナダイオードSDは通常のダイオード、Rfl抵抗。 Cはコンデンサである。 代理人 葛野信− 第1図 第3図 Cα)             A。 」]― (b)                   ’A几 第4図 (Q) T。 〔b) u 十 (C) 第5図 几 第6図 几 凡策q図 し2   ぺl 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数チャンネルの2線式正負両極性アナログ入力信号ン
    各チャンネルごとに設けられた絶縁トランスと電子スイ
    ッチにより逐次時分割的に増込むスキャナ回路と、逐次
    堆込まれたアナログ信号をディジタル信号に変換するア
    ナログ−ディジタル変換器ンそなえたアナログ−ディジ
    タル変換装置において、上記電子スイッチは各チャンネ
    ル毎にtg子づつ設けられた常時オフ特性エンノ・ンス
    メント形電界効果トランジスタとし、そのゲート電極は
    導通用パルス電圧印加用パルストランスの2次巻線の−
    1に接続され、その巻線の他端は2線式の入力回路の一
    方の線との間にコンデンサおよびダイオードを並列にし
    たものt接続し、他方の線トの間Kflコンデンサおよ
    び抵抗ン並列接続したものを接続し、上記ダイオードは
    電界効果トランジスタが■チャンネル型の場合巻線他端
    側か正電位のとき導通する極性に接続することにエリ入
    力信号の正負または大小に起因して上記電界効果トラン
    ジスタン導通せしめないことン特徴とするアナログ−デ
    ィジタル変換装置。
JP11893682A 1982-07-08 1982-07-08 アナログ−デイジタル変換装置 Expired JPS6010449B2 (ja)

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