JP2579611Y2 - 検出装置 - Google Patents

検出装置

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JP2579611Y2
JP2579611Y2 JP1990002358U JP235890U JP2579611Y2 JP 2579611 Y2 JP2579611 Y2 JP 2579611Y2 JP 1990002358 U JP1990002358 U JP 1990002358U JP 235890 U JP235890 U JP 235890U JP 2579611 Y2 JP2579611 Y2 JP 2579611Y2
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健司 新井
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株式会社ゼクセル
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【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、アナログマルチプレクサを有する検出装置
に関する。
[従来の技術] 周知のように、アナログマルチプレクサは定電圧回路
からの定電圧を電源電圧として用いて動作するものであ
り、複数の入力チャンネルを有し、それぞれの入力チャ
ンネルに入力している信号電圧を、1つの出力端子から
順次選択して出力し、アナログ−デジタルコンバータ
(以下、A/Dコンバータと称す)に送るようになってい
る。このアナログマルチプレクサは、入力保護回路によ
り異常入力電圧から保護されている。この入力保護回路
は、アナログマルチプレクサの各入力チャンネルに対応
して、入力抵抗と、第1,第2のダイオードを備えてい
る。入力抵抗は、各入力チャンネルとこれに対応する信
号電圧入力端子との間に介在されている。第1ダイオー
ドはカソードが上記入力チャンネルに接続されアノード
が接地されている。第2ダイオードはアノードが上記入
力チャンネルに接続されており、カソードが上記定電圧
回路に接続されている。
上記構成の入力保護回路において、信号電圧入力端子
にマイナスの高電圧が入力した時には、第1ダイオード
がオンして、アナログマルチプレクサの入力チャンネル
の電圧レベルを接地電圧に近い電圧にする。また、信号
電圧入力端子にプラスの高電圧が入力した時には、第2
ダイオードがオンして、アナログマルチプレクサの入力
チャンネルの電圧を上記定電圧回路からの定電圧に近い
電圧にする。このようにして、アナログマルチプレクサ
の入力チャンネルに高電圧が印加されるのを防ぎ、アナ
ログマルチプレクサの破壊を防止しようとしている。
[考案が解決しようとする課題] ところで、上記アナログマルチプレクサがCMOS型集積
回路で形成されている場合には、入力チャンネルに入力
される電圧が、電源電圧(通常5V)より例えば0.5Vを超
えた場合、すなわち5.5Vを超えた場合に誤動作する。す
なわち、アナログマルチプレクサでは、電源電圧より高
い電圧を一つの入力チャンネルで受けると、この高い電
圧の悪影響を受けて出力レベルが不安定になり、入力チ
ャンネルに入力された信号電圧のすべての出力が不可能
になるのである。
上記従来構成の入力保護回路では、プラスの高電圧が
一つの信号入力端子に付与された時に、アナログマルチ
プレクサの対応する入力チャンネルの電圧レベルが電源
電圧より第2ダイオードでの電圧降下分(約0.7V)だけ
高くなって5.7V程度になる。このため、上記入力電圧の
許容範囲の上限である5.5Vを超えてしまい、アナログマ
ルチプレクサが誤動作し、すべての信号電圧の出力が不
可能になる。
[課題を解決するための手段] 本考案は上記課題を克服するためになされたものであ
り、その要旨は、定電圧を発生させる定電圧回路と、こ
の定電圧回路に接続され上記定電圧を電源電圧として用
いる複数の検出回路と、上記定電圧回路に接続され上記
定電圧を電源電圧として用いるとともに上記検出回路か
らのアナログ信号を入力するアナログマルチプレクサ
と、このアナログマルチプレクサを上記検出回路からの
異常入力電圧から保護する入力保護回路とを備えた検出
装置において、この入力保護回路は、アナログマルチプ
レクサの各入力チャンネルとこれに対応する上記検出回
路との間に介在された入力抵抗と、カソードがアナログ
マルチプレクサの各入力チャンネルに接続されアノード
が接地された第1ダイオードと、アノードがアナログマ
ルチプレクサの各入力チャンネルに接続された第2ダイ
オードと、補助定電圧回路とを備え、この補助定電圧回
路は、アノードが上記定電圧回路に接続された第3ダイ
オードと、この第3ダイオードのカソードに一端が接続
されるとともに他端が接地された抵抗と、バッファアン
プとを有し、このバッファアンプの非反転入力端子が上
記抵抗と上記第3ダイオードの接続点に接続され、バッ
ファアンプの反転入力と出力端子が上記第2ダイオード
のカソードに接続されていることを有することを特徴と
する検出装置にある。
[作用] 第2ダイオードのカソードは補助定電圧回路に接続さ
れている。この補助定電圧回路では電源電圧としての定
電圧より第3ダイオードの電圧降下分だけ低い補助定電
圧を発生させる。このため、検出回路から上記定電圧以
下の通常の信号電圧が入力した場合には、第2ダイオー
ドはオフの状態を維持し、信号電圧をそのままアナログ
マルチプレクサに入力でき、検出動作を確実に行える。
プラスの高電圧が検出回路に印加された場合、第2ダイ
オードがオンし、対応するアナログマルチプレクサの入
力チャンネルの電圧は、上記補助定電圧に第2ダイオー
ドでの電圧降下分を加えてレベルすなわち上記定電圧に
抑えることができる。このため、アナログマルチプレク
サの誤作動を確実に防止することができる。
[実施例] 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。
図は車両用制御システムを示しており、この制御システ
ムは基本構成要素として、アクセル操作量を検出するポ
テンショメータ1(検出回路)、各種温度センサ2(他
の検出回路であり、図中1個のみ示す)、アナログマル
チプレクサ3,A/Dコンバータ4,マイクロコンピュータ
5、およびこれら構成部品に定電圧Vccを供給する定電
圧回路6等を有している。定電圧回路6は、バッテリ電
圧VBを受けて定電圧Vccを出力するものであり、この定
電圧Vccは通常5Vとなっている。
ポテンショメータ1の可動接点は、信号電圧入力端子
I1aに接続されている。ポテンショメータ1の両端は信
号電圧入力端子I1aの近傍に配された端子I1b,I1cに接
続されている。端子I1bは、抵抗値がポテンショメータ
1に比べて非常に小さい保護抵抗7を介して定電圧回路
6に接続されている。端子I1cは接地されている。信号
電圧入力端子I1aには、信号電圧が付与されない状態に
おいて、この信号電圧入力端子I1aの電圧を接地レベル
に落とすための抵抗8が接続されている。この抵抗8は
ポテンショメータ1に比べて抵抗値が非常に大きい。ポ
テンショメータ1の可動接点はアクセルと連動して移動
するものであり、可動接点の電圧がアクセル操作量を表
す信号電圧として信号電圧入力端子I1aに入力される。
上記温度センサ2の一端は信号電圧入力端子I2aに接
続されており、他端は接地端子I2bに接続されている。
信号電圧入力端子I2aは分圧抵抗9を介して定電圧回路
6に接続されている。そして、この分圧抵抗9と温度セ
ンサ2で定電圧Vccを分圧した電圧が、温度情報を含む
信号電圧として、信号電圧入力端子I2aに入力される。
上記アナログマルチプレクサ3は、CMOS型集積回路か
らなり、電源端子Dを有しており、この電源端子Dに定
電圧回路6からの定電圧Vccを供給されて動作する。ア
ナログマルチプレクサ3は複数例えば4つの入力チャン
ネルX1〜X4を有しており、この入力チャンネルX1〜X4
はそれぞれ対応する信号電圧入力端子I1a,I2a…からの
信号電圧が入力される。なお、入力チャンネルX3,X4
対応する信号電圧入力端子および温度センサ等について
は、図示しない。
上記アナログマルチプレクサ3の入力チャンネルX1
X4に入力した信号電圧は、入力端子A,Bに入力されるマ
イクロコンピュータ5からの選択信号に基づいて順次選
択されて1つの出力端子Yから出力される。この出力は
A/Dコンバータ4でデジタルデータに変換され、マイク
ロコンピュータ5に送られる。なお、定電圧回路6と、
ポテンショメータ1と、温度センサ2と、アナログマル
チプレクサ3と、後述の入力保護回路10とにより、検出
装置を構成している。
次に、本考案に係わる入力保護回路10について述べ
る。この入力保護回路10は、入力チャンネルX1〜X4
に、第1ダイオード11,第2ダイオード12,入力抵抗15,
コンデンサ16を有している。以下、入力チャンネルX1
対応する構成部品について述べる。入力抵抗15は信号電
圧入力端子I1aと入力チャンネルX1との間に接続されて
いる。この入力抵抗15と入力チャンネルX1との間に、上
記第1ダイオード11と第2ダイオード12が接続されてい
る。第1ダイオード11は、カソードが入力チャンネルX1
に接続されアノードが接地されている。第2ダイオード
12は、アノードが入力チャンネルX1に接続され、カソー
ドが後述する補助定電圧回路20に接続されている。コン
デンサ16は、入力抵抗15と入力チャンネルX1との間に接
続され、入力抵抗15と協働してノイズカットフィルタを
構成している。
入力保護回路10はさらに補助定電圧回路20を備えてい
る。この補助定電圧回路20は、ダイオード21(第3ダイ
オード)と抵抗22の直列回路を備えている。ダイオード
21のアノードは上記定電圧回路6に接続され、カソード
は抵抗22を介して接地されている。定電圧回路6からダ
イオード21,抵抗22を介して電流が流れており、ダイオ
ード21と抵抗22の接続点の電圧Voは、定電圧Vccからダ
イオード21での電圧降下分を差し引いたレベルとなり、
下記式で表すことができる。
Vo=Vcc−VF′ …(1) ただしVF′はダイオード21での電圧降下を表す。定電
圧Vccを5Vとすると、ダイオード21の電圧降下が約0.7V
であるから、Voは約4.3Vとなる。
補助定電圧回路20はさらにバッファアンプ23を有して
おり、上記接続点電圧Voがバッファアンプ23の非反転入
力端子に入力される。これにより、この接続点電圧Voは
補助定電圧としてバッファアンプ23の出力端子に現れ
る。このバッファアンプ23の出力端子がアナログマルチ
プレクサ3の入力チャンネルX1〜X4に対応する各第2ダ
イオード12のカソードに接続されている。なお、バッフ
ァアンプ23の出力端子は、ダイオード24を介して定電圧
回路6にも接続されている。
上記構成において、まず正常時の作用について説明す
る。信号電圧入力端子I1a,I2a…に入力される正常な信
号電圧は、定電圧Vcc以下であり、具体的には0〜5Vの
範囲にある。このため、すべてのダイオード11,12はオ
フの状態を維持され、信号電圧がアナログマルチプレク
サ3の入力チャンネルX1〜X4にそれぞれ入力される。
入力保護回路10のコンデンサ16は上記信号電圧を大幅
な遅れなく入力チャンネルX1に入力させるために比較的
容量が小さい。したがって、このコンデンサ16と入力抵
抗15とで構成されるノイズカットフィルタでは低周波,
高電圧のノイズ等は吸収されない。このような高電圧が
信号電圧入力端子I1a,I2a…のいずれかに入力された時
には、対応するダイオード11,12が働く。以下、一つの
信号電圧入力端子I1aに高電圧が入力されたことを想定
して説明する。
マイナスの高電圧が信号電圧入力端子I1aに入力した
時には、第1ダイオード11がオンし、電流が接地側から
第1ダイオード11,入力抵抗15を経て信号電圧入力端子I
1aへ流れる。この結果、入力チャンネルX1への入力電圧
Vinはダイオード11の電圧降下分だけ接地電圧より低く
なる。例えば−0.7V程度となる。この電圧レベルはアナ
ログマルチプレクサ3の入力電圧としては許容範囲に入
っており、誤動作を招かない。
また、プラスの高電圧が信号電圧入力端子I1aに入力
した時には、第2ダイオード12がオンし、信号電圧入力
端子I1aから入力抵抗15,第2ダイオード12を経てバッフ
ァアンプ23の出力端子に流れ込む。これにより、入力チ
ャンネルX1への入力電圧Vinは、ダイオード11の電圧降
下分VFだけバッファアンプ23の出力端子の補助定電圧Vo
より高くなり、次式で表される。
Vin=Vo+VF …(2) この(2)式に上記(1)式を代入すると、次式のよ
うになる。
Vin=Vcc−VF′+VF …(3) ここで、補助定電圧回路20のダイオード21での電圧降
下VF′と上記第2ダイオード12の電圧降下VFはほぼ等し
いから、入力チャンネルX1への入力電圧Vinは定電圧Vc
とほぼ等しくなり、アナログマルチプレクサ3の入力電
圧としては許容範囲内に入っている。
上述したように、信号電圧入力端子I1aに高電圧ノイ
ズが入った場合には、対応する入力チャンネルX1には正
常な信号電圧は入力されないが、その入力電圧Vinは許
容範囲にあり、アナログマルチプレクサ3の誤動作を防
止することができる。この結果、他の信号入力端子I2a
等から入力チャンネルX2等へ入力した信号電圧を確実に
A/Dコンバータ3へ出力することができる。これによ
り、高電圧入力による検出不良の被害を最小限に留める
ことができる。
ところで、信号電圧入力端子I1aに高電圧が入力した
時に、入力チャンネルX1への入力電圧Vinを上述したよ
うに定電圧Vccに一致させるのが好ましい。なぜなら、
この時の入力電圧Vinを定電圧Vccより低く設定した場合
には、第2ダイオード12での電圧降下の作用により、正
規の信号電圧のレベルの上限が定電圧Vccではなく上記
入力電圧Vinのレベルに抑えられてしまうことになるか
らであり、また、入力電圧Vinが定電圧Vccより高い場合
には、アナログマルチプレクサ3の入力電圧の許容範囲
の上限に近付き、両者の差が小さくなるからである。
本実施例では、上記入力電圧Vinと定電圧Vccをより正
確に一致させるために、第2ダイオード12での電圧降下
と、補助定電圧回路20のダイオード21での電圧降下とを
正確に一致させている。すなわち、ダイオード12,21の
電圧降下はほぼ0.7Vで等しいが、温度および電流によっ
て若干変動するから、ダイオード12,21には、温度−電
圧降下特性が等しいものを用いるとともに、ダイオード
12,21を流れる電流値を等しくする。
上記ダイオード12,21を流れる電流値を等しくするた
めに、次の工夫をしている。高電圧ノイズのレベルとし
て、頻度が最も高いと推測されるのはバッテリ電圧V
B(例えば28V)である。したがって、信号電圧入力端子
I1aに入力される電圧レベルを28Vとした時に第2ダイオ
ード12を流れる電流値と、定電圧Vcc、5Vを印加された
ダイオード21を流れる電流値が一致するように、抵抗22
の抵抗値を決める。
なお、オペアンプ23の出力端子に電流を流しきれない
ときには、ダイオード24を介して定電圧回路5にも電流
が流れ、これによりオペアンプ23が保護されている。
[考案の効果] 以上説明したように、本考案では、検出回路から上記
定電圧以下の通常の信号電圧が入力した場合には、第2
ダイオードはオフの状態を維持し、信号電圧をそのまま
アナログマルチプレクサに入力でき、検出動作を確実に
行える。プラスの高電圧が検出回路に印加された場合、
対応するアナログマルチプレクサの入力チャンネルの電
圧は、上記定電圧に抑えることができる。このため、ア
ナログマルチプレクサの誤作動を確実に防止することが
できる。また、上記補助定電圧回路は、第3ダイオード
と、抵抗と、バッファアンプという簡単な構成により製
作でき、安価である。
【図面の簡単な説明】
図面は本考案に係わるアナログマルチプレクサの入力保
護回路の一実施例を示す回路図である。 1…ポテンショメータ(検出回路)、2…温度センサ
(検出回路)、3…アナログマルチプレクサ、D…電源
端子、X1〜X4…入力チャンネル、Y…出力端子、I1a,I
2a…信号電圧入力端子、6…定電圧回路、10…入力保護
回路、11…第1ダイオード、12…第2ダイオード、15…
入力抵抗、20…補助助電圧回路、21…ダイオード(第3
ダイオード)、22…抵抗、23…バッファアンプ。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】定電圧を発生させる定電圧回路と、この定
    電圧回路に接続され上記定電圧を電源電圧として用いる
    複数の検出回路と、上記定電圧回路に接続され上記定電
    圧を電源電圧として用いるとともに上記検出回路からの
    アナログ信号を入力するアナログマルチプレクサと、こ
    のアナログマルチプレクサを上記検出回路からの異常入
    力電圧から保護する入力保護回路とを備えた検出装置に
    おいて、 この入力保護回路は、アナログマルチプレクサの各入力
    チャンネルとこれに対応する上記検出回路との間に介在
    された入力抵抗と、カソードがアナログマルチプレクサ
    の各入力チャンネルに接続されアノードが接地された第
    1ダイオードと、アノードがアナログマルチプレクサの
    各入力チャンネルに接続された第2ダイオードと、補助
    定電圧回路とを備え、 この補助定電圧回路は、アノードが上記定電圧回路に接
    続された第3ダイオードと、この第3ダイオードのカソ
    ードに一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗
    と、バッファアンプとを有し、このバッファアンプの非
    反転入力端子が上記抵抗と上記第3ダイオードの接続点
    に接続され、バッファアンプの反転入力と出力端子が上
    記第2ダイオードのカソードに接続されていることを有
    することを特徴とする検出装置。
JP1990002358U 1990-01-17 1990-01-17 検出装置 Expired - Lifetime JP2579611Y2 (ja)

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JPS6032525A (ja) * 1983-08-01 1985-02-19 株式会社デンソー 車両用電子制御装置のための入力回路

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