JP2001111390A - パルスアイソレータ - Google Patents

パルスアイソレータ

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JP2001111390A
JP2001111390A JP28396799A JP28396799A JP2001111390A JP 2001111390 A JP2001111390 A JP 2001111390A JP 28396799 A JP28396799 A JP 28396799A JP 28396799 A JP28396799 A JP 28396799A JP 2001111390 A JP2001111390 A JP 2001111390A
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JP
Japan
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pulse
input
pulse signal
output
voltage signal
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JP28396799A
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Kiyoshi Nakagawa
清 中川
Kenji Yamaguchi
健治 山口
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M SYST GIKEN KK
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M SYST GIKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルストランスを使用して低周波(例えば、
0.00001Hz程度)から高周波(例えば、100M
Hz程度)まで広範囲のパルス信号を入出力間を絶縁して
伝送することができるようにする。 【解決手段】 フリップフロップ回路7を設け、パルス
トランスT1の2次巻線CL2の一端に発生する電圧信
号VAをセット端子Sへ、パルストランスT1の2次巻
線CL2の他端に発生する電圧信号VBをリセット端子
Rへ与えるようにする。これにより、フリップフロップ
回路7のQ出力は、低周波から高周波まで広範囲の入力
パルス信号Pinに対し、入力パルス信号Pinの立ち
上がりで「H」レベル、立ち下がりで「L」レベルとな
り、入力パルス信号Pinと同波形の出力パルス信号P
outが端子P10,P11間に得られる。

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、入出力間を絶縁
してパルス信号を伝送するパルスアイソレータに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種のパルスアイソレータ
として、フォトカプラを使用したパルスアイソレータが
用いられている。図7にその一例を示す。同図におい
て、1はフォトカプラ、2,3はインバータ、R1,R
2は抵抗であり、フォトカプラ1は発光ダイオードD1
とフォトトランジスタFT1とから構成されている。
【0003】このパルスアイソレータでは、端子P1と
P2との間にパルス信号Pinが入力されると、このパ
ルス信号Pinに応じて発光ダイオードD1が発光す
る。この発光ダイオードD1からの光をフォトトランジ
スタFT1で受光し、電気信号に変換することによっ
て、端子P3とP4との間に入力パルス信号Pinと同
波形の出力パルス信号Poutを得る。
【0004】図7には1入力/1出力のパルスアイソレ
ータを示したが、例えば1入力/3出力(マルチ出力)
とする場合には、図8に示すように構成する。すなわ
ち、端子P1,P2間にフォトカプラ1−1,1−2,
1−3の発光ダイオードD1,D2,D3を直列に接続
し、発光ダイオードD1,D2,D3からの光をフォト
トランジスタFT1,FT2,FT3で受光するように
する。これにより、端子P3とP4との間、P5とP6
との間、P7とP8との間に入力パルス信号Pinと同
波形の出力パルス信号Pout1 ,Pout2 ,Pou
3 が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフォトカプラを使用したパルスアイソレータでは、
フォトカプラの価格が高く、高コストとなる。最近で
は、フォトカプラも安価になってはいるが、高周波(例
えば、100MHz程度)のパルス信号を入出力間を絶縁
して伝送し得るフォトカプラはまだまだ高価である。ま
た、フォトカプラを使用する場合、消費電力が大きくな
るという問題もある。この問題は、図8に示したような
マルチ出力のパルスアイソレータの場合に顕著となり、
出力数だけフォトカプラが必要となり、入力側もフォト
カプラの数だけ駆動電源を上げなければならず、駆動電
源を上げることにより消費電力が大きくなる。
【0006】これに対し、図9に示すようなパルストラ
ンスを使用したパルスアイソレータとすれば、低コスト
かつ低消費電力で高周波のパルス信号を入出力間を絶縁
して伝送することができる。同図において、T1はパル
ストランス、4はバッファ、5,6はインバータであ
る。このパルスアイソレータでは、端子P9にパルス信
号Pinが入力されると、このパルス信号Pinがバッ
ファ4およびインバータ5を介してプッシュプルにパル
ストランスT1の1次巻線CL1へ与えられ、この1次
巻線CL1に入力されるパルス信号Pinによりパルス
トランスT1の2次巻線CL2に電圧が誘起され、端子
P10,P11間にパルス信号Pinと同波形の出力パ
ルス信号Poutが得られる。
【0007】図9には1入力/1出力のパルスアイソレ
ータを示したが、例えば1入力/3出力(マルチ出力)
とする場合には、図10に示すように構成する。この1
入力/3出力のパルスアイソレータでは、2次巻線CL
1 ,CL22 ,CL23 を備えたパルストランスT
1′を使用し、端子P10とP11との間、P12とP
13との間、P14とP15との間に入力パルス信号P
inと同波形の出力パルス信号Pout1 ,Pou
2 ,Pout3 を得る。
【0008】パルストランスはフォトカプラよりも安価
で消費電力も少ない。これにより、パルストランスを使
用したパルスアイソレータとすることにより、低コスト
かつ低消費電力でパルス信号を入出力間を絶縁して伝送
することができる。しかしながら、図9や図10に示し
た構成では、高周波のパルス信号の伝送は可能である
が、パルストランスのインダクタンスを大きくしても、
低周波(例えば、0.00001Hz程度)のパルス信号
は伝送することができない。
【0009】図11に高周波の入力パルス信号Pin
(図11(a))に対する出力パルス信号Pout(図
11(b))の波形を示し、図12に低周波の入力パル
ス信号Pin(図12(a))に対する出力パルス信号
Pout(図12(b))の波形を示す。低周波の場
合、入力パルス信号Pinの立ち上がりおよび立ち下が
りが微分され、出力パルス信号Poutは入力パルス信
号Pinと同波形とはならない。
【0010】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、パルストラ
ンスを使用して低周波(例えば、0.00001Hz程
度)から高周波(例えば、100MHz程度)まで広範囲
のパルス信号を入出力間を絶縁して伝送することのでき
るパルスアイソレータを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、パルストランスの2次側巻線の一端
に入力パルス信号の立ち上がりで立ち上がる第1の電圧
信号を発生させ、パルストランスの2次側巻線の他端に
入力パルス信号の立ち下がりで立ち上がる第2の電圧信
号を発生させ、2次巻線の一端に発生する第1の電圧信
号の立ち上がりによりフリップフロップ回路をセット、
2次巻線の他端に発生する第2の電圧信号の立ち上がり
によりフリップフロップ回路をリセットさせるようにし
たものである。この発明によれば、入力パルス信号の立
ち上がりで立ち上がる2次巻線の一端に発生する第1の
電圧信号によりフリップフロップ回路がセットされ、入
力パルス信号の立ち下がりで立ち上がる2次巻線の他端
に発生する第2の電圧信号によりフリップフロップ回路
がリセットされ、入力パルス信号の立ち上がりで立ち上
がり、入力パルス信号の立ち下がりで立ち下がる出力パ
ルス信号をフリップフロップ回路より得ることができ
る。
【0012】また、本発明は、パルストランスの第1〜
第N(N≧2)の2次側巻線の一端に入力パルス信号の
立ち上がりで立ち上がる第1の電圧信号を発生させ、パ
ルストランスの第1〜第Nの2次側巻線の他端に入力パ
ルス信号の立ち下がりで立ち上がる第2の電圧信号を発
生させ、第1〜第Nの2次側巻線の一端に発生する第1
の電圧信号の立ち上がりにより第1〜第Nのフリップフ
ロップ回路をセット、第1〜第Nの2次側巻線の他端に
発生する第2の電圧信号の立ち上がりにより第1〜第N
のフリップフロップ回路をリセットさせるようにしたも
のである。この発明によれば、入力パルス信号の立ち上
がりで立ち上がる第1〜第Nの2次巻線の一端に発生す
る第1の電圧信号により第1〜第Nのフリップフロップ
回路がセットされ、入力パルス信号の立ち下がりで立ち
上がる第1〜第Nの2次巻線の他端に発生する第2の電
圧信号により第1〜第Nのフリップフロップ回路がリセ
ットされ、入力パルス信号の立ち上がりで立ち上がり、
入力パルス信号の立ち下がりで立ち下がる第1〜第Nの
出力パルス信号を第1〜第Nのフリップフロップ回路よ
り得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。図1はこの発明の一実施の形態を示
すパルストランスを使用したパルスアイソレータの要部
を示す回路図である。
【0014】この実施の形態では、フリップフロップ回
路7を設け、パルストランスT1の2次巻線CL2の一
端に発生する電圧信号VAをフリップフロップ回路7の
セット端子Sへ、パルストランスT1の2次巻線CL2
の他端に発生する電圧信号VBをフリップフロップ回路
7のリセット端子Rへ与えるようにしている。
【0015】なお、パルストランスT1の1次側には電
流を制限するための抵抗R3を設け、パルストランスT
1の2次側にはリンギングを抑えるための抵抗R4を設
けている。また、パルストランスT1の2次巻線CL2
の中点を端子P11に接続し、端子P10とP11との
間から出力パルス信号Poutを得るようにしている。
フリップフロップ回路7は、周知のR−Sフリップフロ
ップ回路であり、ノア回路NOR1およびNOR2によ
り構成されており、そのQ出力端子が端子P10に接続
されている。
【0016】このパルスアイソレータでは、端子P9に
パルス信号Pinが入力されると、このパルス信号Pi
nがバッファ4およびインバータ5を介してプッシュプ
ルにパルストランスT1の1次巻線CL1へ与えられ、
この1次巻線CL1に入力されるパルス信号Pinによ
りパルストランスT1の2次巻線CL2の一端および他
端に電圧が誘起される。
【0017】〔低周波の場合〕パルス信号Pinが低周
波(例えば、0.00001Hz程度)である場合、パル
ストランスT1の2次巻線CL2の一端にはパルス信号
Pin(図2(a))の立ち上がりで立ち上がる電圧信
号(微分信号)VAが発生し(図2(b))、パルスト
ランスT1の2次巻線CL2の他端にはパルス信号Pi
nの立ち下がりで立ち上がる電圧信号(微分信号)VB
が発生する(図2(c))。
【0018】パルストランスT1の2次巻線CL2の一
端に発生する電圧信号VAは、フリップフロップ回路7
のセット端子Sへ与えられ、その立ち上がりでフリップ
フロップ回路7をセット状態とする。パルストランスT
1の2次巻線CL2の他端に発生する電圧信号VBはフ
リップフロップ回路7のリセット端子Rへ与えられ、そ
の立ち上がりでフリップフロップ回路7をリセット状態
とする。
【0019】これにより、フリップフロップ回路7のQ
出力は、入力パルス信号Pinの立ち上がりで「H」レ
ベル、入力パルス信号Pinの立ち下がりで「L」レベ
ルとなり、入力パルス信号Pinと同波形の出力パルス
信号Pout(図2(d))が端子P10,P11間に
得られる。上述においては、入力パルス信号Pinが
0.00001Hz程度の低周波の場合の動作について説
明したが、比較的低周波である50kHz程度まで同様の
動作が行われる。
【0020】〔高周波の場合〕パルス信号Pinが高周
波(例えば、100MHz程度)である場合、パルストラ
ンスT1の2次巻線CL2の一端にはパルス信号Pin
(図3(a))の立ち上がりで立ち上がる電圧信号VA
が発生し(図3(b))、パルストランスT1の2次巻
線CL2の他端にはパルス信号Pinの立ち下がりで立
ち上がる電圧信号VBが発生する(図3(c))。この
場合、電圧信号VAはパルス信号Pinが立ち下がるま
で「H」レベル状態を維持し、電圧信号VBはパルス信
号Pinが立ち上がるまで「H」レベル状態を維持す
る。
【0021】パルストランスT1の2次巻線CL2の一
端に発生する電圧信号VAは、フリップフロップ回路7
のセット端子Sへ与えられ、その立ち上がりでフリップ
フロップ回路7をセット状態とする。パルストランスT
1の2次巻線CL2の他端に発生する電圧信号VBはフ
リップフロップ回路7のリセット端子Rへ与えられ、そ
の立ち上がりでフリップフロップ回路7をリセット状態
とする。
【0022】これにより、フリップフロップ回路7のQ
出力は、入力パルス信号Pinの立ち上がりで「H」レ
ベル、入力パルス信号Pinの立ち下がりで「L」レベ
ルとなり、入力パルス信号Pinと同波形の出力パルス
信号Pout(図3(d))が端子P10,P11間に
得られる。上述においては、入力パルス信号Pinが1
00MHz程度の高周波の場合の動作について説明した
が、比較的高周波である50kHz程度まで同様の動作が
行われる。
【0023】図4および図5にこのパルストランスを使
用したパルスアイソレータの変形例を示す。図4では、
パルストランスT1の1次側に抵抗R3ではなく、コン
デンサC1を設けている。コンデンサC1でカップリン
グすることにより消費電力を減らすことができる。図5
では、バッファ4のみを介して、パルストランスT1の
1次巻線CL1へパルス信号Pinを与えるようにして
いる。これにより、インバータ5を省略し、部品点数を
少なくすることができる。
【0024】図1には1入力/1出力のパルスアイソレ
ータを示したが、例えば1入力/3出力(マルチ出力)
とする場合には、図6に示すように構成する。この1入
力/3出力のパルスアイソレータでは、2次巻線CL2
1 ,CL22 ,CL23 を備えたパルストランスT1′
を使用し、フリップフロップ回路7−1,7−2,7−
3を設け、端子P10とP11との間、P12とP13
との間、P14とP15との間に、図1と同様にして、
入力パルス信号Pinと同波形の出力パルス信号Pou
1 ,Pout2 ,Pout3 を得る。
【0025】なお、この1入力/3出力のパルスアイソ
レータにおいても、図4と同様に抵抗R3の代わりにコ
ンデンサC1を設けるようにしてもよく、図5と同様に
バッファ4のみを介してパルストランスT1′の1次巻
線CL1へパルス信号Pinを与えるようにしてもよ
い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、入力パルス信号の立ち上がりで立ち上が
る2次巻線の一端に発生する第1の電圧信号によりフリ
ップフロップ回路がセットされ、入力パルス信号の立ち
下がりで立ち上がる2次巻線の他端に発生する第2の電
圧信号によりフリップフロップ回路がリセットされ、入
力パルス信号の立ち上がりで立ち上がり、入力パルス信
号の立ち下がりで立ち下がる出力パルス信号をフリップ
フロップ回路より得ることができ、パルストランスを使
用して低周波(例えば、0.00001Hz程度)から高
周波(例えば、100MHz程度)まで広範囲のパルス信
号を、入出力間を絶縁して伝送することができるように
なる。
【0027】また、本発明によれば、入力パルス信号の
立ち上がりで立ち上がる第1〜第Nの2次巻線の一端に
発生する第1の電圧信号により第1〜第Nのフリップフ
ロップ回路がセットされ、入力パルス信号の立ち下がり
で立ち上がる第1〜第Nの2次巻線の他端に発生する第
2の電圧信号により第1〜第Nのフリップフロップ回路
がリセットされ、入力パルス信号の立ち上がりで立ち上
がり、入力パルス信号の立ち下がりで立ち下がる第1〜
第Nの出力パルス信号を第1〜第Nのフリップフロップ
回路より得ることができ、パルストランスを使用して低
周波(例えば、0.00001Hz程度)から高周波(例
えば、100MHz程度)まで広範囲のパルス信号を、入
出力間を絶縁して多方向に分岐して伝送することができ
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示すパルストランス
を使用したパルスアイソレータの要部を示す回路図であ
る。
【図2】 このパルストランスを使用したパルスアイソ
レータにおける入力パルス信号が低周波の場合の動作を
説明するためのタイムチャートである。
【図3】 このパルストランスを使用したパルスアイソ
レータにおける入力パルス信号が高周波の場合の動作を
説明するためのタイムチャートである。
【図4】 このパルストランスを使用したパルスアイソ
レータの第1の変形例を示す回路図である。
【図5】 このパルストランスを使用したパルスアイソ
レータの第2の変形例を示す回路図である。
【図6】 パルストランスを使用した1入力/3出力の
パルスアイソレータの要部を示す回路図である。
【図7】 フォトカプラを使用した従来のパルスアイソ
レータの要部を示す回路図である。
【図8】 フォトカプラを使用した従来の1入力/3出
力のパルスアイソレータの要部を示す回路図である。
【図9】 パルストランスを使用した従来のパルスアイ
ソレータの要部を示す回路図である。
【図10】 パルストランスを使用した従来の1入力/
3出力のパルスアイソレータの要部を示す回路図であ
る。
【図11】 パルストランスを使用した従来のパルスア
イソレータにおける高周波の場合の入力パルス信号に対
する出力パルス信号の波形を示す図である。
【図12】 パルストランスを使用した従来のパルスア
イソレータにおける低周波の入力パルス信号に対する出
力パルス信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
4…バッファ、5…インバータ、7,7−1〜7−3…
フリップフロップ回路、T1,T1′…パルストラン
ス、CL1…1次巻線、CL2,CL21 〜CL23
2次巻線、R3,R4,R41 〜R43 …抵抗、C1…
コンデンサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次側巻線に入力されるパルス信号に応
    じ、このパルス信号の立ち上がりで立ち上がる第1の電
    圧信号を2次側巻線の一端に発生し、前記パルス信号の
    立ち下がりで立ち上がる第2の電圧信号を前記2次側巻
    線の他端に発生するパルストランスと、 このパルストランスの2次側巻線の一端に発生する第1
    の電圧信号の立ち上がりによりセットされ、前記パルス
    トランスの2次側巻線の他端に発生する第2の電圧信号
    の立ち上がりによりリセットされるフリップフロップ回
    路とを備えたことを特徴とするパルスアイソレータ。
  2. 【請求項2】 1次側巻線に入力されるパルス信号に応
    じ、このパルス信号の立ち上がりで立ち上がる第1の電
    圧信号を第1〜第N(N≧2)の2次側巻線の一端に発
    生し、前記パルス信号の立ち下がりで立ち上がる第2の
    電圧信号を前記第1〜第Nの2次側巻線の他端に発生す
    るパルストランスと、 このパルストランスの第1〜第Nの2次側巻線の一端に
    発生する第1の電圧信号の立ち上がりによりセットさ
    れ、前記パルストランスの第1〜第Nの2次側巻線の他
    端に発生する第2の電圧信号の立ち上がりによりリセッ
    トされる第1〜第Nのフリップフロップ回路とを備えた
    ことを特徴とするパルスアイソレータ。
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