JP3057653B2 - 多点信号選択装置 - Google Patents

多点信号選択装置

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JP3057653B2
JP3057653B2 JP5010827A JP1082793A JP3057653B2 JP 3057653 B2 JP3057653 B2 JP 3057653B2 JP 5010827 A JP5010827 A JP 5010827A JP 1082793 A JP1082793 A JP 1082793A JP 3057653 B2 JP3057653 B2 JP 3057653B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多点信号選択装置に関す
るものであり、詳しくは、高耐圧の半導体スイッチを用
いた多点信号選択装置における半導体スイッチの入出力
間容量に起因するアナログ入力への誤差を軽減するとと
もに、入力RCフィルタ回路を有する信号処理部に取り
込む場合におけるチャンネル相互間の干渉の軽減に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図3はレコーダなどの多点測定装置の入
力ブロックの一例を示すブロック図である。図におい
て、IN1〜INnは複数の測定チャンネルに対応した
入力端子であり、マルチプレクサMPXに接続されてい
る。マルチプレクサMPXはこれら入力端子IN1〜I
Nnに入力されるいずれかのアナログ信号を選択的にア
ッテネータATTに入力する。アッテネータATTの出
力信号は入力RCフィルタ回路およびプリアンプPAを
介してA/D変換器ADCに加えられてデジタル信号に
変換され、インターフェースIFを介して演算制御部C
PUに加えられる。これらアッテネータATT、入力R
Cフィルタ回路、プリアンプPAおよびA/D変換器A
DCは信号処理部を構成している。そして、マルチプレ
クサMPXおよび信号処理部はインターフェースIFを
介して演算制御部CPUにより制御される。
【0003】ところで、このようなマルチプレクサMP
Xとしては、高耐圧(例えば1500V程度)の半導体
スイッチマトリクスで構成されたものが用いられてい
る。図4はこのような半導体スイッチの一例を示す回路
図である。図において、1は選択的に駆動される発光ダ
イオードであり、その出力光は直列接続された複数のフ
ォトダイオードよりなる受光素子2で検出される。3,
4はFETよりなるスイッチング素子であり、この受光
素子2の検出出力により同時にオン,オフ駆動されるよ
うに接続されている。すなわち、直列接続された受光素
子2のアノードは各スイッチング素子3,4のゲートに
接続され、直列接続された受光素子2のカソードはスイ
ッチング素子3のソースSとスイッチング素子4のソー
スSの接続点に接続されている。
【0004】このような構成において、例えばスイッチ
ング素子3のドレインDにアナログ信号が入力されてい
るものとすると、発光ダイオード1が選択的に点灯駆動
されることによりスイッチング素子3,4が同時にオン
になってスイッチング素子4のドレインDにアナログ信
号が出力されることになる。図5はマルチプレクサMP
Xの一例を示す回路図であり、図4の半導体スイッチA
Sを単なるスイッチとして表記している。図5では1C
H〜30CHの各測定チャンネルに3本の信号線を設け
ているので、各測定チャンネル毎に3個の半導体スイッ
チASを設けている。そして、1CH〜10CH,11
CH〜20CHおよび21CH〜30CHをそれぞれグ
ループG1〜G3に分けて、各グループG1〜G3の出
力信号線L1〜L3を共通の信号線L0に直接接続して
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のこの
ような構成において、例えば電圧Vaのアナログ信号が
入力されている測定チャンネルCH1を選択し他の測定
チャンネルはオフになっている場合を想定すると、電圧
Vaは共通の信号線L0および出力信号線L1〜L3を
介してオフになっている各測定チャンネルの合計29組
の各スイッチの出力側にも加えられ、半導体スイッチの
入出力間容量を充電するとともに図4のドレイン,ドレ
イン間の静電容量も充電する。そして、各測定チャンネ
ルの各スイッチに充電された電荷は、測定チャンネルが
切り換わって電圧が加えられなくなることにより放電さ
れる。
【0006】例えば続いて測定チャンネルCH2が選択
された場合に放電電流が測定チャンネルCH2に与える
誤差電圧Vは、測定チャンネルCH2のスイッチのオン
抵抗をR、各測定チャンネルの放電電流をi、放電電流
が影響する測定チャンネル数をNとすると、 V=R×i×N になる。ここで、図5の場合にはN=28になり、各測
定チャンネルのアナログ入力信号の測定結果に悪影響を
与えてしまう。
【0007】一方、信号処理部には入力RCフィルタ回
路が接続されていることから、フィルタ回路のコンデン
サが放電し終えない状態で測定チャンネルを切り換える
とコンデンサに残っている電荷が誤差電流として流れて
他の測定チャンネルに対する測定誤差になってしまう。
このようなチャンネル相互間の干渉誤差を防止するため
には、コンデンサの容量を小さくしたり、ある測定チャ
ンネルの測定終了から次の測定チャンネルの測定開始ま
での切換時間を放電に充分なように長く設定する必要が
ある。実際には、フィルタ回路の抵抗の抵抗値を大きく
すると、この抵抗の温度係数による測定誤差やアンプの
バイアス電流による測定誤差の影響が大きくなってしま
う。従って、抵抗値をあまり大きくすることはできず、
フィルタ特性の要求に応じてコンデンサの容量をできる
かぎり大きくせざるを得ない。そこで、例えば6チャン
ネル切換形の多点記録計では、入力RCフィルタ回路を
10kΩの抵抗と4700pFのコンデンサで構成して
6チャンネルの切換測定を数msで行うように構成して
いるが、コンデンサの容量はなるだけ大きくしながら測
定チャンネルの測定切換時間は短縮することが望まし
い。
【0008】本発明は、これらの問題点を解決するもの
であり、その目的は、半導体スイッチのリーク電流や高
周波ノイズに起因する測定誤差を小さくでき、入力RC
フィルタ回路を有する信号処理部に取り込む場合におけ
るチャンネル相互間の干渉誤差を軽減できる多点信号選
択装置を実現することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の多点信号選択装
置は、入力RCフィルタ回路を有する信号処理部に半導
体スイッチよりなるマルチプレクサを介して多点の入力
信号系統の入力信号を選択的に取り込む多点信号選択装
置において、前記マルチプレクサの各入力信号系統は、
高圧ラインに直列接続された第1,第2の半導体スイッ
チと、低圧ラインを介してアース電位に直列接続された
第3の半導体スイッチと、一端が第1の半導体スイッチ
と第2の半導体スイッチの接続点に接続されて他端が第
3の半導体スイッチの出力側に接続された第4の半導体
スイッチとで構成され、入力信号取り込み時には該当す
る入力信号系統の第1,第2,第3の半導体スイッチは
オンに駆動されて第4の半導体スイッチはオフに駆動さ
れるとともに他の入力信号系統の第1,第2,第3の半
導体スイッチはオフに駆動されて第4の半導体スイッチ
はオンに駆動され、入力信号を取り込む入力信号系統の
切り換えにあたっては一旦全ての入力信号系統の第1,
第3の半導体スイッチはオフに駆動されて第2,第4の
半導体スイッチはオンに駆動されることを特徴とする。
【0010】
【作用】入力信号取り込み時には該当する入力信号系統
の第1,第2,第3の半導体スイッチはオンに駆動され
て第4の半導体スイッチはオフに駆動され、他の入力信
号系統の第1,第2,第3の半導体スイッチはオフに駆
動されて第4の半導体スイッチはオンに駆動される。そ
して、入力信号を取り込む入力信号系統の切り換えにあ
たっては一旦全ての入力信号系統の第1,第3の半導体
スイッチはオフに駆動されて第2,第4の半導体スイッ
チはオンに駆動される。
【0011】これにより、入力信号が取り込まれていな
い入力信号系統の第1の半導体スイッチの出力側および
第2の半導体スイッチの入力側は第4の半導体スイッチ
を介してアース電位に接続されるので、半導体スイッチ
の系統のリーク電流や高周波ノイズはアース電位に流れ
ることになり、リーク電流や高周波ノイズに起因する測
定誤差を改善できる。
【0012】また、あるチャンネルの測定により入力R
Cフィルタ回路のコンデンサに充電された電荷は、入力
信号系統の切り換えにあたってオン駆動される全ての入
力信号系統の第2,第4の半導体スイッチを介して従来
の自然放電よりも短時間でアース電位に放電され、放電
電流に起因する測定誤差も軽減できる。
【0013】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す回路図であって、図
3と同一部分には同一符号を付けている。なお、図1で
はアッテネータATTは省略している。図1において、
測定すべき信号系統を選択するマルチプレクサMPXの
各入力信号系統は、高圧ラインHに直列接続された第
1,第2の半導体スイッチSW1,SW2と、低圧ライ
ンLを介してアース電位に直列接続された第3の半導体
スイッチSW3と、一端が第1の半導体スイッチSW1
と第2の半導体スイッチSW2の接続点に接続されて他
端が第3の半導体スイッチSW3の出力側に接続された
第4の半導体スイッチSW4とで構成されている。各入
力信号系統の第2の半導体スイッチSW2の出力側は入
力RCフィルタ回路を構成する抵抗Rの一端に接続さ
れ、この抵抗Rの他端は入力RCフィルタ回路を構成す
るコンデンサCを介してアース電位点に接続されてい
る。ここで、半導体スイッチSW1,SW3としては高
耐圧のものを用いる必要があるが、半導体スイッチSW
2,SW4は耐圧の低いものでもよい。
【0014】このような構成において、マルチプレクサ
MPXの各入力信号系統の半導体スイッチSW1〜SW
4は、演算制御部CPUの制御に従って図2に示すよう
な3つの動作モードで駆動される。図2において、
(a)は他の入力信号系統で入力信号が取り込まれてい
る場合の入力信号系統の状態を示し、(b)は全ての入
力信号系統で入力信号が取り込まれていない場合の入力
信号系統の状態を示し、(c)は入力信号を取り込んで
いる場合の入力信号系統の状態を示している。
【0015】(a)の動作モード 半導体スイッチSW1,SW2,SW3はオフ、半導体
スイッチSW4はオンに駆動される。これにより、第1
の半導体スイッチSW1の出力側および第2の半導体ス
イッチSW2の入力側は第4の半導体スイッチSW4を
介してアース電位に接続されるので、半導体スイッチの
系統のリーク電流や高周波ノイズはアース電位に流れる
ことになり、リーク電流や高周波ノイズに起因する測定
誤差を改善できる。
【0016】(b)の動作モード 半導体スイッチSW1,SW3はオフ、半導体スイッチ
SW2,SW4はオンに駆動される。これにより、ある
入力信号系統の測定により入力RCフィルタ回路のコン
デンサCに充電された電荷は、全ての入力信号系統の第
2,第4の半導体スイッチSW2,SW4を介してアー
ス電位に放電され、放電電流に起因する測定誤差も軽減
できる。この場合の放電は従来の自然放電よりも短時間
で行われるので、放電時間を従来と等しくして比較する
とコンデンサCとして従来よりも容量の大きいものを用
いることができる。
【0017】(c)の動作モード 半導体スイッチSW1,SW2,SW3はオン、半導体
スイッチSW4はオフに駆動される。これにより、入力
信号は半導体スイッチSW1,SW2,SW3を介して
入力RCフィルタ回路を含む信号処理系統に取り込まれ
る。実際の測定にあたっては、(a),(c)に示す任
意の入力信号系統の入力信号を取り込み測定する動作モ
ードと(b)に示す全ての入力信号系統をオフにして入
力RCフィルタ回路のコンデンサCに充電された電荷を
アース電位に放電する動作モードとを交互に切り換え
る。
【0018】図1では、マルチプレクサMPXの入力端
子IN1の入力信号系統を図2(c)に示す動作モード
にして測定信号を取り込み測定する状態を示している。
この状態では、マルチプレクサMPXの他の入力端子I
N2〜INnの入力信号系統は図2(a)に示す動作モ
ードに設定されている。図1の状態から入力端子IN2
の入力信号系統の測定に切り換える場合には、一旦全て
の入力端子IN1〜INnの入力信号系統を図2(b)
に示す動作モードに設定して、入力RCフィルタ回路の
コンデンサCに充電された電荷をアース電位に放電させ
るようにする。
【0019】なお、上記実施例では30チャンネルを1
0チャンネルずつの3グループに分ける例を説明した
が、これらの数は適宜変更可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体スイッチのリーク電流や高周波ノイズに起因する
測定誤差を小さくでき、入力RCフィルタ回路を有する
信号処理部に取り込む場合におけるチャンネル相互間の
干渉誤差を軽減できる多点信号選択装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1の動作モードの説明図である。
【図3】多点測定装置の入力ブロックの一例を示すブロ
ック図である。
【図4】半導体スイッチの一例を示す回路図である。
【図5】従来のマルチプレクサの一例を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 2 受光素子(フォトダイオード) 3,4 スイッチング素子(FET) MPX マルチプレクサ AS,SW 半導体スイッチ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力RCフィルタ回路を有する信号処理部
    に半導体スイッチよりなるマルチプレクサを介して多点
    の入力信号系統の入力信号を選択的に取り込む多点信号
    選択装置において、前記マルチプレクサの各入力信号系
    統は、高圧ラインに直列接続された第1,第2の半導体
    スイッチと、低圧ラインを介してアース電位に直列接続
    された第3の半導体スイッチと、一端が第1の半導体ス
    イッチと第2の半導体スイッチの接続点に接続されて他
    端が第3の半導体スイッチの出力側に接続された第4の
    半導体スイッチとで構成され、 入力信号取り込み時には該当する入力信号系統の第1,
    第2,第3の半導体スイッチはオンに駆動されて第4の
    半導体スイッチはオフに駆動されるとともに他の入力信
    号系統の第1,第2,第3の半導体スイッチはオフに駆
    動されて第4の半導体スイッチはオンに駆動され、入力
    信号を取り込む入力信号系統の切り換えにあたっては一
    旦全ての入力信号系統の第1,第3の半導体スイッチは
    オフに駆動されて第2,第4の半導体スイッチはオンに
    駆動されることを特徴とする多点信号選択装置。
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