JP2000067722A - リレー選択回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リレー選択回路のスイッチング時間を短縮で
きるようにする。 【解決手段】 リレー選択回路を複数の入力に接続され
たメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８を所定数ごとに集め、所
定数集めたグループＩ〜IVごとに半導体リレーＳ１〜Ｓ
４を設けてツリー状に形成する。そして、一つのグルー
プＩ〜IVのメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８を一つ作動させ
ると、グループＩ〜IVを切り換えてメカニカルリレーＭ
１〜Ｍ８を一つ作動させ順次入力を選択する。その際、
上記メカニカルリレーＭ１〜Ｍ８の切り換えをオーバラ
ップさせ、メカニカルリレーＭ１〜Ｍ８が要する長い安
定までの時間を解消する。また、半導体リレーＳ１〜Ｓ
４をオンとしてからオフする前に、メカニカルリレーＭ
１〜Ｍ８をオフとし、半導体リレーＳ１〜Ｓ４の遅い立
ち下がりを解消し、リレー選択回路１’のスイッチング
時間を短縮できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多数の信号から
一つの信号を選択する際に用いられるリレー選択回路に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多数の測定ポイントから一つの測定ポイ
ントを選択する場合など、多数の信号から一つの信号を
選択する際には、例えば、図３に示すような選択回路１
が用いられている。

【０００３】この選択回路１は、リレーＲをツリー状に
配置し、各段のリレーＲを順次作動させることにより、
測定器２が測定ポイントＰ１→測定ポイントＰ２→測定
ポイントＰ３→・・・と測定ポイントＰ１〜Ｐ８の測定
を行えるようにしたものである。

【０００４】ところで、このようなツリー構造の選択回
路１では、一つのポイントＰ１〜Ｐ８の測定に要する時
間は、各段のリレーＲが安定する時間と測定系が安定す
る時間とで決定されることになる。

【０００５】そのため、選択回路１を安定までに時間の
かかるメカニカルリレーＲで構成すると、測定に時間を
有する問題がある。

【０００６】また、選択回路１に使用されるメカニカル
リレーＲは、動作時間の短い例えば、接点容量の小さな
小型の通信リレーなどが用いられるため、オン時のラッ
シュカレントによる寿命の低下が問題となっている。

【０００７】これらの問題を解決する一つの方法とし
て、リレーＲにメカニカルリレーよりも高速でスイッチ
ングのできる半導体リレー（例えば、ＦＥＴアナログス
イッチ）を用いることが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように半導体リレーを用いたものでは、例えば、図４の
ＦＥＴのスイッチング特性で示されるように、半導体リ
レーの立ち下がり時間ｔ_f が立ち上がり時間ｔ_r に比べ
て大幅に長く、立ち下がり時間ｔ_f が経過するまでの間
に次のリレーを作動させると、その間にドレイン電流Ｉ
_D が流れ、導通状態となってしまう問題がある。

【０００９】特に、図３のツリー構造では、リレーを階
層構造として多数用いているため、各段の半導体リレー
を切り換える際に立ち下がり時間ｔ_f を考慮しなければ
ならず、測定時間をあまり短縮できないという問題があ
った。

【００１０】そこで、この発明の課題は、リレー選択回
路の選択時間を短縮できるようにすることである。ま
た、その際、ラッシュカレントによる寿命の低下を伴わ
ないようにすることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１では、メカニカルリレーを所定数ごとに集
めて複数のグループを形成し、その形成した各グループ
内のメカニカルリレーの入出力端子の一方を入力とする
とともに、他方の端子同士を接続し、その接続した他方
の端子をグループごとに設けた半導体リレーの入力側端
子と接続し、かつ、その半導体リレーの他方の出力側端
子同士を接続して出力とし、上記一つのグループのメカ
ニカルリレーを一つオンとし、その後、該グループの半
導体リレーをオンとして、半導体リレーをオフとする前
に、メカニカルリレーをオフとして一つのグループの入
力の選択を行い、同様にメカニカルリレー及び半導体リ
レーのオン・オフをグループを変えて行って順次入力を
選択し、その際、あとのグループのメカニカルリレーの
オン状態が確定するオン期間を、少なくとも先のグルー
プのメカニカルリレーのオン期間にオーバーラップさせ
るようにした構成を採用したものである。

【００１２】このような構成を採用することにより、メ
カニカルリレーと半導体リレーの特性を利用し、スイッ
チング時間を短縮し、かつ、メカニカルリレーの接点に
ラッシュカレントが流れないようにする。

【００１３】すなわち、メカニカルリレーは、一般に接
点の導通が安定するまでの時間が長く、オフする時間は
短い。一方、半導体リレーは短い時間で導通が安定する
が、完全にオフするまでの時間が長い。そのため、ま
ず、メカニカルリレーを半導体リレーより先にオンと
し、そのオンとした際、グループごとのメカニカルリレ
ーのオン期間を少なくともオン状態が確定する期間だけ
オーバーラップさせることにより、先のメカニカルリレ
ーがオフとなったときに、次のメカニカルリレーはオン
状態を確定することができる。このため、メカニカルリ
レーの安定するまでの時間を無視できる。

【００１４】そして、このようにメカニカルリレーを通
常１μｓ〜５０μｓの立ち上がりカーブを有する半導体
リレーより先にオンとすることで、メカニカルリレー接
点にラッシュカレントが流れないようにすることができ
る。

【００１５】また、この状態で、該グループの半導体リ
レーをオンとすると、他のグループは半導体リレーがオ
フとなっているか、もしくはメカニカルリレーがオフと
なっているので、該グループ以外は導通状態とならずに
入力の選択ができる。

【００１６】そして、こののち、半導体リレーよりも先
に、前記メカニカルリレーをオフとすることにより、半
導体リレーを無効にすることができるので、次のグルー
プの半導体リレーをオンとすれば、直ちに入力を切り換
えられる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すように、この形態のリレー選択
回路１’は、複数のメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８と半導
体リレーＳ１〜Ｓ４とからなっている。

【００１９】メカニカルリレーＭ１〜Ｍ８は、例えばリ
ードリレーなどの単極単投のもので、入出力端子の一方
を入力としてメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８を所定数、こ
の形態では２個ごとに集めて複数のグループＩ〜IVを形
成してある。

【００２０】また、この形成した各グループＩ〜IV内の
メカニカルリレーＭ１〜Ｍ８の入出力端子の他方の端子
同士を接続し、その接続した端子をグループＩ〜IVごと
に設けた半導体リレーＳ１〜Ｓ４と接続してある。

【００２１】前記半導体リレーＳ１〜Ｓ４は、この形態
の場合、ＣＭＯＳ−ＦＥＴなどのアナログスイッチで、
ソース端子を一方の入力側端子として前記メカニカルリ
レーＭ１〜Ｍ８の接続点と接続してある。また、各半導
体リレーＳ１〜Ｓ４のドレイン端子同士を接続し、出力
端子として測定器２に接続してある。

【００２２】このようにツリー状に形成した各グループ
Ｉ〜IVのメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８の駆動コイルと半
導体リレーＳ１〜Ｓ４のゲート端子は、コントロール回
路３に接続してあり、オン・オフがコントロールされる
ようになっている。

【００２３】この形態は、以上のように構成されてお
り、次に、このリレー選択回路１’の切り換え制御の方
法について説明する。

【００２４】すなわち、グループＩ〜IVごとのメカニカ
ルリレーＭ１〜Ｍ８を一つオンとして、半導体リレーＳ
１〜Ｓ４をオンにする。次に、メカニカルリレーＭ１〜
Ｍ８をオフとしたのち、半導体リレーＳ１〜Ｓ４をオフ
とし、グループＩ〜IVごとにメカニカルリレーＭ１〜Ｍ
８を一つ作動させると、グループＩ〜IVを切り換えて順
次測定ポイントＰ１〜Ｐ８を選択するようにする。

【００２５】例えば、図１のグループＩのメカニカルリ
レーＭ１をオンとし、メカニカルリレーＭ２をオフとす
る。そして、該グループＩに接続された半導体リレーＳ
１をオンとする。

【００２６】このようにメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８が
オンとなるときには、そのメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８
に接続された半導体リレーＳ１〜Ｓ４が必ずオフとなっ
ているようにコントロールする。そして、このようにコ
ントロールすることで、メカニカルリレーＭ１〜Ｍ８が
オン時点の接点間には、常に電位差が生じないようにし
て、前記電位差によるラッシュカレントを防止し、寿命
の低下を防止する。

【００２７】また、こうして立ち上がり時間の長いメカ
ニカルリレーＭ１を、図２に示すように、半導体リレー
Ｓ１より先に立ち上げてオン状態を確定させたのち、半
導体リレーＳ１をオンとすることで、測定ポイントＰ１
を選択する。

【００２８】このとき、他の半導体リレーＳ２〜Ｓ４は
オフとなっており、測定ポイントＰ１の信号のみが測定
器２に入力される。

【００２９】所定のオン（計測）時間の経過後は、メカ
ニカルリレーＭ１をオフとしたのち、半導体リレーＳ１
をオフとする。このようにオフ時間の短いメカニカルリ
レーＭ１を先にオフとすることで、オフ時間の長い半導
体リレーＳ１がオフとなる前に半導体リレーＳ１を測定
ポイントＰ１から切離し、選択回路をオフとする。

【００３０】このようにグループＩの選択が済むと、次
に、グループIIのメカニカルリレーＭ３をオンにしたの
ち半導体リレーＳ２をオンにし、メカニカルリレーＭ３
をオフにして半導体リレーＳ２をオフにする。その際、
あとのグループIIのメカニカルリレーＭ３のオン状態が
確定するオン期間を先のメカニカルリレーＭ１のオン期
間にオーバーラップさせる。

【００３１】以下、同様にしてグループIII 、IVも切り
換える。

【００３２】グループＩ〜IVの切り換えが一巡すると、
メカニカルリレーＭ１をＭ２に、Ｍ３をＭ４に、Ｍ５を
Ｍ６・・・として繰り返す。

【００３３】こうしてオーバーラップさせることによ
り、図２に示すように、例えば、グループＩのメカニカ
ルリレーＭ１がオフとなったときに、あとのグループII
のメカニカルリレーＭ３はオン状態を確立できるので、
半導体リレーＳ２をオンにすれば、直ちに測定ポイント
Ｐ３を選択できる。

【００３４】このように、導通が安定するまでの時間が
長く、オフ時間の短いメカニカルリレーＭ１〜Ｍ８と、
導通が安定するまでの時間は短いが、オフ時間の長い半
導体リレーＳ１〜Ｓ４とを組み合わせ、本来であれば、
重ねることのできないメカニカルリレーをオーバラップ
させることで、図２のように選択回路１’のスイッチン
グ時間を短縮し、さらに、図２の斜線で示す各半導体リ
レー（スイッチ）Ｓ１〜Ｓ４の導通をカットして、あた
かも半導体リレーＳ１〜Ｓ４のオフ時間を短縮したよう
な結果が得られる。このため、リレー選択回路全体のス
イッチング時間を短縮することができる。

【００３５】また、その際、メカニカルリレーＭ１〜Ｍ
８がオンとなるときは、そのメカニカルリレーＭ１〜Ｍ
８に接続された半導体リレーＳ１〜Ｓ４が必ずオフとな
るようにコントロールすることで、メカニカルリレーＭ
１〜Ｍ８の接点にラッシュカレントを流さず、寿命の低
下を起こさないようにする。

【００３６】なお、この実施形態では、選択回路として
各グループのメカニカルリレーを２個としてバイナリー
ツリー状のものを説明したが、これに限定されるもので
はない。例えば、各グループのメカニカルリレーは２個
に限定されるものではなく、これ以上でも以下でもよ
い。また、各グループ内のメカニカルリレーは同数であ
ってもよいし、異なっていてもよいことは当然である。

【００３７】

【発明の効果】この発明は、上記のように構成したこと
により、リレー選択回路のトータルでのスイッチング時
間を短縮できる。

【００３８】その際、メカニカルリレーをオンする時
は、必ずそのメカニカルリレーに接続されている半導体
リレーをオフにして、メカニカルリレーの入出力端子間
に常に電位差が生じないようにしているため、前記電位
差によるラッシュカレンを防止してメカニカルリレーの
寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のブロック図

【図２】実施形態のタイムチャート

【図３】従来例のブロック図

【図４】従来例の作用説明図

【符号の説明】

１ リレー選択回路 １’ リレー選択回路 ２ 測定器 ３ コントロール回路 Ｒ リレー回路 Ｍ１〜Ｍ８ メカニカルリレー Ｓ１〜Ｓ４ 半導体リレー Ｉ〜IV グループ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メカニカルリレーを所定数ごとに集めて
   複数のグループを形成し、その形成した各グループ内の
   メカニカルリレーの入出力端子の一方を入力とするとと
   もに、他方の端子同士を接続し、その接続した他方の端
   子をグループごとに設けた半導体リレーの入力側端子と
   接続し、かつ、その半導体リレーの他方の出力側端子同
   士を接続して出力とし、 上記一つのグループのメカニカルリレーを一つオンと
   し、その後、該グループの半導体リレーをオンとして、
   半導体リレーをオフとする前に、メカニカルリレーをオ
   フとして一つのグループの入力の選択を行い、同様にメ
   カニカルリレー及び半導体リレーのオン・オフをグルー
   プを変えて行って順次入力を選択し、その際、あとのグ
   ループのメカニカルリレーのオン状態が確定するオン期
   間を、少なくとも先のグループのメカニカルリレーのオ
   ン期間にオーバーラップさせるようにしたリレー選択回
   路。