JP5040520B2 - ２線式伝送器 - Google Patents

Description

本発明は、負荷側から２本の伝送線を介して電源の供給を受けるとともに測定すべき物理量をセンサにより電気信号に変換してこれを信号処理回路で信号処理して前記伝送線を介して前記負荷側に電流信号として伝送する２線式伝送器に関する。

従来、負荷側から２本の伝送線を介して電源の供給を受けるとともに測定すべき物理量をセンサにより電気信号に変換してこれを信号処理回路で信号処理して前記伝送線を介して前記負荷側に電流信号として伝送する２線式伝送器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図４を参照して、従来の２線式伝送器７を説明する。図４に、従来の２線式伝送器７の構成を示す。

２線式伝送器７は、端子７０１，７０２を介して外部電源３に接続される。外部電源３は、２線式伝送器７に電源供給する。端子７０１，７０２の電圧を、それぞれ、Ｖ+、Ｖ-とする。端子７０１，７０２には、ループ電流としての出力電流Ｉoutが流れる。２線式伝送器７は、センサの測定値をもとに、出力電流Ｉoutを変化させ、センサの測定値を外部電源３側に伝送する。

２線式伝送器７は、電流制御回路７０と、定電圧ダイオード８１と、内部回路８２と、を備えて構成される。電流制御回路７０は、抵抗７１と、トランジスタ７２と、抵抗７３〜７７と、演算増幅器７８と、トランジスタ７９と、を備えて構成される。

抵抗７１は、一端が端子７０１に接続され、他端がトランジスタ７２のベースに接続される。トランジスタ７２は、エミッタが端子７０１に接続され、コレクタが端子７０１が定電圧ダイオード８１及び内部回路８２に接続される。定電圧ダイオード８１は、カソードがトランジスタ７２のコレクタに接続され、アノードが回路コモン電圧Ｇに接続される。内部回路８２は、トランジスタ７２のコレクタと回路コモン電圧Ｇとに接続される。内部回路８２は、上記センサを含むものとする。

抵抗７３は、一端がトランジスタ７２のコレクタに接続され、他端が演算増幅器７８の非反転入力に接続される。抵抗７４は、一端が抵抗７３に接続され、他端が端子７０２に接続される。抵抗７５は、一端が抵抗７４に接続され、他端が回路コモン電圧Ｇに接続される。抵抗７４，７５間のノード電圧を電圧Ｖsとする。抵抗７５は、電流検出用の抵抗であり、その抵抗値を抵抗値Ｒsとする。また、抵抗７５を流れる電流を電流Ｉsとする。

抵抗７６は、一端がトランジスタ７２のコレクタに接続され、他端が演算増幅器７８の反転入力に接続される。抵抗７７は、一端が抵抗７７に接続され、他端が回路コモン電圧Ｇに接続される。演算増幅器７８は、正電源入力がトランジスタ７２のコレクタに接続され、負電源入力が回路コモン電圧Ｇに接続され、出力がトランジスタ７９のベースに接続される。トランジスタ７９は、コレクタがトランジスタ７２のベースに接続され、エミッタが回路コモン電圧Ｇに接続される。

２線式伝送器７において、抵抗７５の抵抗値Ｒsに流れる電流Ｉsが電圧降下Ｖsとして得られ、電流制御回路７０に入出力される出力電流Ｉoutが所定の電流となるようにフィードバック制御される。このとき、端子７０１から２線式伝送器７に流れた出力電流Ｉoutの回路電流は、全て抵抗７５に流入する。この回路電流が２線式伝送器７外に戻る必要があるため、抵抗７５の一端が端子７０２に接続されている。

また、２線式伝送器において、負電源端子の電圧をＤＣ回路コモン電圧にし、外部プロセス電子回路と当該２線式伝送器内の回路との間で、ＤＣ回路コモン電圧に関連して調整される電圧を有する制御情報等のデジタル信号を前記負電源端子と別の端子を介して送受信する構成が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−８１８８３号公報 特許第３８５９５１５号公報

従来の２線式伝送器７において、遠隔機器（遠隔表示器、遠隔センサ）を２線式伝送器７に接続する場合に、これら遠隔機器の消費電流を電流制御回路７０で合算し、所定の電流出力を維持することが必要であった。また、遠隔機器と２線式伝送器７との通信のために、２線式伝送器７の動作基準電圧を外部に取り出す必要があった。

上記２つの必要性に応じて、２線式伝送器７内部の回路コモン電圧Ｇを取り出し、外部接続に供すると、接続端子が増え、外部からの雑音が接続線を通じて２線式伝送器７内部の回路コモン電圧Ｇに流入し、２線式伝送器７の動作が不安定となる欠点があった。

また、特許文献２に記載の構成では、回路コモン電圧を外部機器の接続端子としているが、２線式伝送器の内部構成が複雑であるという問題があった。

本発明の課題は、２線式伝送器において、回路コモン電圧を外部接続端子として利用するとともに、回路構成を簡単にすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の２線式伝送器は、
外部電源の正電極に接続される正電源端子と、
一端が前記正電源端子に接続される電流検出抵抗と、
センサの測定値に対応する第１及び第２の設定差動信号電流を出力するとともに回路コモン電圧に接続される電流設定回路と、
前記正電源端子の電圧から前記第１の設定差動信号電流により電圧降下した電圧と、前記電流検出抵抗の他端の電圧から前記第２の設定差動信号電流により電圧降下した電圧との差動電圧に応じて、出力電流を出力するとともに前記電流検出抵抗に流れる電流を一定に制御する電流制御回路と、
前記外部電源の負電極及び前記回路コモン電圧に接続される負電源端子と、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記電流設定回路は、
前記第１の設定差動信号電流を出力する第１の電流源と、
前記第２の設定差動信号電流を出力する第２の電流源と、を備え、
前記電流制御回路は、
一端が前記正電源端子に接続され他端が第１の電流源に接続される第１の抵抗と、
一端が前記電流検出抵抗の他端に接続され他端が第２の電流源に接続される第２の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端が非反転入力に接続され、前記第２の抵抗の他端が反転入力に接続され、正電源入力が前記電流検出抵抗の他端に接続され、前記非反転入力及び前記反転入力の電圧の差分電圧を増幅して出力する演算増幅器と、
前記電流検出抵抗の他端及び前記演算増幅器の負電源入力に接続される定電圧部と、
前記演算増幅器の出力電圧に応じて、前記電流検出抵抗から出力された電流を調整し前記出力電流として出力するトランジスタと、
前記演算増幅器の負電源入力及び前記トランジスタの出力に接続される定電流部と、を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の２線式伝送器において、
前記電流制御回路は、
一端が前記第１の抵抗の他端に接続され他端が前記演算増幅器の負電源入力に接続される第３の抵抗と、
一端が前記第２の抵抗の他端に接続され他端が前記演算増幅器の負電源入力に接続される第４の抵抗と、を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の２線式伝送器において、
前記定電流部の出力は、前記トランジスタの出力、２線式伝送器内部の負荷、外部機器又は前記回路コモン電圧に接続される。

請求項１，２に記載の発明によれば、２線式伝送器において、回路コモン電圧を負電源端子として利用できるとともに、回路構成を簡単にできる。

請求項３に記載の発明によれば、第１、第２の設定差動信号電流が０であっても、電流検出抵抗に流れる電流を０にすることなく一定に制御できる。

請求項４に記載の発明によれば、演算増幅器の消費電流を、内部負荷若しくは外部機器に再利用でき、又は再利用することなく回路コモン電圧に出力できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１及び図２を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。図１に、本実施の形態の２線式伝送器１の構成を示す。

図１に示すように、２線式伝送器１は、電流制御回路１０と、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）１１と、電流検出抵抗１２と、伝送器主機能部２と、を備えて構成される。２線式伝送器１は、正電源端子としての端子１０１、負電源端子としての１０２、端子１０３を有する。２線式伝送器１は、端子１０１から伝送線を介して外部電源３の正電極に接続され、端子１０２から伝送線を介して外部電源３の負電極に接続される。端子１０１の電圧を電圧Ｖ+とし、端子１０２の電圧を電圧Ｖ-とする。また、２線式伝送器１は、端子１０３から通信線ＲＴを介して遠隔機器４に接続される。遠隔機器４の回路コモン端子は、接続線を介して端子１０２に接続される。

２線式伝送器１内において、電流検出抵抗１２は、一端が端子１０１と電流制御回路１０の参照入力とに接続され、他端が電流制御回路１０の入力に接続される。端子１０１に流れる電流を出力電流Ｉoutとする。電流制御回路１０の参照入力の電圧を正電源入力電圧Ｖinとし、同じく入力の電圧を電圧Ｖccとする。電流検出抵抗１２は、伝送器主機能部２に含まれるセンサ（図示略）の測定量を表す電流Ｉsが流れ、この電流Ｉsを検出するための抵抗である。

電流制御回路１０の出力は、定電圧ダイオード１１のカソードと伝送器主機能部２の電源入力とに接続される。つまり、電流制御回路１０の出力電流が伝送器主機能部２に電源供給される。定電圧ダイオード１１は、アノードが回路コモン電圧Ｇに接続される。定電圧ダイオード１１に流れる電流を電流Ｉshとする。電流制御回路１０の出力の電圧を電圧ＶLとする。また、伝送器主機能部２の電源入力に流れる電流を電流ＩLとする。

伝送器主機能部２は、代表的機能要素として、電流設定回路２０と、ＤＡ（Digital to Analog）コンバータ２１と、通信パルス発生回路２２と、マイクロプロセッサ２３と、を含んで構成され、さらに伝送機能を達成するための上記センサ及び当該センサのセンサ信号処理回路（図示略）を含むものとする。マイクロプロセッサ２３の出力端子は、ＤＡコンバータ２１及び通信パルス発生回路２２に接続される。ＤＡコンバータ２１及び通信パルス発生回路２２の出力端子は、電流設定回路２０に接続される。

伝送器主機能部２の出力は、端子１０３に接続される。また、電流制御回路１０の２つの設定差動信号出力は、電流設定回路２０の２つの設定差動信号入力に接続される。電流制御回路１０の２つの設定差動信号出力に流れる電流を、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnとする。また、伝送器主機能部２は、回路コモン電圧Ｇに接続され、端子１０２も回路コモン電圧Ｇに接続される。つまり、伝送器主機能部２の全ての回路動作電流、消費電流は、回路コモン電圧Ｇに流入され、端子１０２を介して２線式伝送器１外部に取り出される。

図２に、電流制御回路１０の内部構成及び周辺回路構成を示す。図２に示すように、電流制御回路１０は、第１の抵抗としての抵抗３１、第２の抵抗としての抵抗３２と、定電圧部としての定電圧ダイオード３３と、演算増幅器（オペアンプ）３４と、トランジスタとしてのＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）３５と、定電流部としてのＰチャネルの接合ＦＥＴ３６と、を備えて構成される。電流制御回路１０の参照入力（正電源入力電圧Ｖin）をノード１０４とし、同じく入力（電圧Ｖcc）をノード１０５とする。また、電流制御回路１０の一方の設定差動信号出力（設定差動信号電流Ｉp側）をノード１０６とし、同じくもう一方の設定差動信号出力（設定差動信号電流Ｉn側）をノード１０７とする。また、電流制御回路１０の出力（電圧ＶL）をノード１０８とする。

電流設定回路２０は、第１の電流源としての電流源４１、第２の電流源としての電流源４２を含んで構成される。電流設定回路２０の一方の設定差動信号入力（第１の設定差動信号電流としての設定差動信号電流Ｉp側）をノード１０９とし、同じくもう一方の設定差動信号入力（第２の設定差動信号電流としての設定差動信号電流Ｉn側）をノード１１０とする。

抵抗３１は、一端がノード１０４に接続され、他端がノード１０６と演算増幅器３４の非反転入力とに接続される。抵抗３２は、一端がノード１０５に接続され、他端がノード１０７と演算増幅器３４の反転入力とに接続される。抵抗３１，３２の抵抗値をそれぞれ抵抗値Ｒ1，Ｒ2とする。定電圧ダイオード３３は、カソードがノード１０５に接続され、アノードが接合ＦＥＴ３６のソースに接続される。定電圧ダイオード３３は、定電圧にする機能を有し、ＩＣ（Integrated Circuit）化された素子に代えてもよい。

演算増幅器３４は、正電源入力がノード１０５に接続され、負電源入力が接合ＦＥＴ３６のソースに接続され、出力がＭＯＳＦＥＴ３５のゲートに接続される。ＭＯＳＦＥＴ３５のゲート電圧を電圧Ｖgとする。ＭＯＳＦＥＴ３５は、ソースがノード１０５に接続され、ドレインがノード１０８に接続される。接合ＦＥＴ３６は、ゲートがソースに接続され、ドレインがノード１０８に接続される。演算増幅器３４の負電源入力の電圧を電圧Ｖssとする。

ノード１０６は、接続線を介してノード１０９に接続される。ノード１０７は、接続線を介してノード１１０に接続される。電流源４１は、設定差動信号電流Ｉpを出力し、一端がノード１０９に接続され、他端が回路コモン電圧Ｇに接続される。電流源４２は、設定差動信号電流Ｉnを出力し、一端がノード１１０に接続され、他端が回路コモン電圧Ｇに接続される。

次に、図１及び図２を参照して、２線式伝送器１の動作を説明する。先ず、２線式伝送器１の全体的な動作を説明する。

電流制御回路１０は、電流検出抵抗１２に流れる電流Ｉsを電圧降下によって検出し、電圧Ｖccによりノード１０８から流れ出す電流（Ｉsh＋ＩL）を所定の制御値に制御する。電流Ｉsがほぼ出力電流Ｉoutと見做せるので、２線式伝送器１の出力電流Ｉoutは、電流制御回路１０によって所定電流に制御される。電流制御回路１０のノード１０８から流れ出す電流は、定電圧ダイオード１１と伝送器主機能部２に配分される。伝送器主機能部２の消費電流は、動作状態により変化する。しかし、消費されない余剰の電流を定電圧ダイオード１１が回路コモン電圧Ｇにシャントすることにより、伝送器主機能部２に供給する電圧ＶLを一定に保つことができる。

伝送器主機能部２は、２線式伝送器１の実質的な機能・動作を果たすものである。伝送器主機能部２において、図示されない上記センサ、センサ信号処理回路により外部物理量が測定され、マイクロプロセッサ２３により、その測定値に基づいて、出力すべき出力電流Ｉoutのデジタルの電流量が算出決定される。マイクロプロセッサ２３により決定されたデジタルの電流量は、ＤＡコンバータ２１によりアナログ信号に変換され、電流設定回路２０の設定差動信号出力の操作に用いられる。また、通信パルス発生回路２２により、マイクロプロセッサ２３の指示信号に基づいて、ＨＡＲＴ（登録商標）に代表されるデジタル重畳通信の送出信号が、出力電流Ｉoutのパルス変調アナログ信号に変換され、電流変調指示信号として電流設定回路２０に出力される。説明を簡単にするため、通信パルスの変調波形の詳細は割愛する。

遠隔機器４は、伝送器主機能部２から出力されるセンサの測定値等の信号がノード１０８及び通信線ＲＴを介して入力される。また、遠隔機器４の動作に必要な電力は、通信線ＲＴに重畳する等して供給されるが、説明を簡単にするため、その詳細は割愛する。遠隔機器４の具体的例としては、伝送器主機能部２（のセンサ）により測定された数値を遠隔位置に表示する表示器や、遠隔位置の物理量を測定し伝送器主機能部２の測定値と合わせて流速や差圧を求める遠隔センサ等が挙げられる。

伝送器主機能部２において、遠隔機器４に流れる電流は、電流制御回路１０により供給される電流ＩLの一部を用いるので、遠隔機器４の電流消費変化が出力電流Ｉoutに影響を与えることがなく、その電流帰路の電位として、任意の電位を選ぶことができる。本実施の形態では、遠隔機器４の電流帰路の電位として、回路コモン電圧Ｇ（端子１０２）を選択設定している。このため、２線式伝送器１の外部接続端子数が削減され、且つ外部接続線から２線式伝送器１の回路内部のノードに雑音が混入しない。

電流制御回路１０において、定電圧ダイオード３３、接合ＦＥＴ３６は、演算増幅器３４の正及び負電源入力に供給される電源電圧を安定化するのに用いられる。定電圧ダイオード３３は、Ｖcc−Ｖssの電圧を定電圧にする。接合ＦＥＴ３６は、ゲートがソースに接続されているので、印加されるドレイン−ソース電圧にかかわらず一定のドレイン電流を流す定電流特性を有する。すなわち、定電圧ダイオード３３、接合ＦＥＴ３６は、シャント型定電圧回路を形成する。なお、接合ＦＥＴ３６のドレインは、電圧ＶLのノード１０８に接続される。このため、電流制御回路１０は、演算増幅器３４が消費した電流を電流制御回路１０の出力電流（Ｉsh＋ＩL）として再利用している。

演算増幅器３４は、非反転入力（ノード１０６の電圧Ｖp），反転入力（ノード１０７の電圧Ｖn）の電位差が０となるように、ＭＯＳＦＥＴ３５を駆動する電圧Ｖgを変化させる。この結果、ＭＯＳＦＥＴ３５のドレイン電流が変化し、電流検出抵抗１２に流れる電流Ｉsが変化する。

電圧Ｖp，Ｖnは、次式（１），（２）で表される。
Ｖp＝Ｖin−Ｒ1・Ｉp …（１）
Ｖn＝Ｖin−Ｒs・Ｉs−Ｒ2・Ｉn …（２）
ここで、Ｒ＝Ｒ1＝Ｒ2≫Ｒsとし、上述のようにＶp−Ｖn＝０の条件を満たすものとすると、次式（３），（４）が得られる。
Ｖin−Ｒ・Ｉp＝Ｖin−Ｒs・Ｉs−Ｒ・Ｉn …（３）
∴Ｉs＝Ｒ／Ｒs・（Ｉp−Ｉn） …（４）
式（４）が示すとおり、電流Ｉsは、設定差動信号電流Ｉpと設定差動信号電流Ｉnとの差電流（Ｉp−Ｉn）に比例して制御される。

一方、出力電流Ｉoutについては、次式（５）の関係を有する。
Ｉout＝Ｉp＋Ｉs …（５）
このため、設定差動信号電流Ｉpが既知あるいは一定であるならば、出力電流Ｉoutは、式（４）の関係で制御することができる。

電流設定回路２０内の電流源４１，４２は、それぞれ，設定差動信号電流Ｉp，Ｉnを流す。設定差動信号電流Ｉp，Ｉnの値は、ＤＡコンバータ２１及び通信パルス発生回路２２に基づき決定される。出力電流Ｉoutは、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnの差電流（Ｉp−Ｉn）で制御される。このため、例えば、設定差動信号電流Ｉpをある一定値とし、ＤＡコンバータ２１あるいは通信パルス発生回路２２の指示値に基づき、設定差動信号電流Ｉnを設定差動信号電流Ｉpに対し増減するような動作とする。

なお、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnそれぞれの絶対値、すなわちコモンモード電流値は、電圧Ｖp，Ｖnが演算増幅器３４の入力電圧範囲を常に満たすように設定する。

さて、一般的に、２線式伝送器の回路正電源側に電流制御回路を設けた構成では、回路コモン電圧を基準とする電流設定回路からの設定信号に浮遊容量Ｃが寄生することは避けられない。この浮遊容量Ｃは、配線あるいは電流源の出力と回路コモン電圧との間の容量である。浮遊容量Ｃは、正電源入力電圧Ｖinが変化すると、設定信号ノード電位も変化し、該ノード電流に次式（６）に示す誤差電流ｉerrを発生させる。
ｉerr＝Ｃ・dＶin／dt …（６）

この誤差電流ｉerrがそのまま電流制御回路１０に伝達すると、出力電流Ｉoutに変化をきたすおそれがある。すなわち、２線式伝送器１の出力インピーダンスの低下が発生し、本発明のような正電源側に電流制御回路を配置する構成の大きな障害となる。

ここで、図２に示すように、２線式伝送器１に、浮遊容量部２０１，２０２が存在するものと仮定する。浮遊容量部２０１は、ノード１０６と回路コモン電圧Ｇとの間に存在するものとする。浮遊容量部２０２は、ノード１０７と回路コモン電圧Ｇとの間に存在するものとする。

いま、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnに関し２線式伝送器１の回路構造が対称であるものとし、浮遊容量部２０１，２０２の浮遊容量もほぼ同値とする。すると、正電源入力電圧Ｖin変化により、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnにそれぞれ流れる誤差電流ｉerrはほぼ同値となる。２線式伝送器１において、電流制御回路１０は、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnの差電流（Ｉp−Ｉn）で演算増幅器３４を動作し出力電流Ｉoutを制御する構成である。このため、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnそれぞれに重畳した誤差電流ｉerrが打ち消され、正電源入力電圧Ｖin変化により出力電流Ｉoutの変化が小さく抑えられる。すなわち、２線式伝送器１の出力インピーダンス低下が避けられる。

以上、本実施の形態によれば、２線式伝送器１において、回路コモン電圧を外部電源３の負電源端子側の端子１０２として利用できる。このため、遠隔機器４の接続端子を削減でき、遠隔機器４と２線式伝送器１との間に混入する外部ノイズの影響を低減できる。

また、センサの測定値に対応する設定差動信号電流Ｉp，Ｉnを用いて、電流制御回路１０が電流検出抵抗１２に流れる電流Ｉsを一定に制御する構成にした。このため、電流制御回路１０に出力電流の基準となる基準電圧発生回路を必要とせず、また回路構成を簡単にできる。また、ノード１０６，１０７に生じる浮遊容量部２０１，２０２由来の出力インピーダンスの低下を防ぐことができ、正電源入力電圧Ｖin変化に起因する出力電流Ｉoutの変化を低減できる。

また、電流制御回路１０の出力（電流Ｉsh＋ＩL）（接合ＦＥＴ３６のドレイン接続先）が伝送器主機能部２の電源入力に接続される。このため、電流ＩLを再利用して伝送器主機能部２に電源供給できる。

（変形例）
図３を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。図３に、本変形例の電流制御回路１０Ａの内部構成を示す。

本変形例の２線式伝送器は、２線式伝送器１の電流制御回路１０を図３に示す電流制御回路１０Ａに代えた構成である。このため、２線式伝送器１から変更した部分を主として説明する。また、電流制御回路１０Ａにおいて、電流制御回路１０と同じ構成要素には同じ符号を付した。

電流制御回路１０Ａは、抵抗３１，３２、演算増幅器３４、ＭＯＳＦＥＴ３５、接合ＦＥＴ３６と、抵抗６１，６２と、を備えて構成される。抵抗６１は、一端が演算増幅器３４の非反転入力に接続され、他端が接合ＦＥＴ３６のソース（ベース）（電圧Ｖss）に接続される。抵抗６２は、一端が演算増幅器３４の反転入力に接続され、他端が接合ＦＥＴ３６のソース（ベース）（電圧Ｖss）に接続される。抵抗６１，６２の抵抗値を、それぞれ、抵抗値Ｒ3，Ｒ4とする。

電流制御回路１０では、電流源４１，４２の設定差動信号電流Ｉp，Ｉnが０であると、出力電流Ｉoutも０になる。これに対し、電流制御回路１０Ａでは、電流源４１，４２の設定差動信号電流Ｉp，Ｉnが０であっても、出力電流Ｉoutを流すことができる。このため、抵抗６１，６２の抵抗値Ｒ3，Ｒ4を調整することにより、電流源４１，４２の設定差動信号電流Ｉp，Ｉnが０で流れる出力電流Ｉoutを予め設定しておき、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnの電流量を制御することにより、出力電流Ｉoutの電流量を調整する。

以上、本変形例によれば、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnが０であっても、電流検出抵抗１２に流れる電流を０にすることなく一定に制御できる。特に、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnが０の出力電流Ｉoutを予め設定しておき、設定差動信号電流Ｉp，Ｉnを制御することにより、出力電流Ｉoutの電流量を微調整できる。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る２線式伝送器の一例であり、これに限定されるものではない。

上記実施の形態及び変形例では、２線式伝送器にＰチャネルの接合ＦＥＴ３６を備える構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、接合ＦＥＴ３６に代えて、Ｎチャネルの接合ＦＥＴによる定電流回路、定電流ダイオード、又は抵抗による定電流回路を設ける構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、２線式伝送器にトランジスタとしてＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ３５を備えることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ３５に代えてＰＮＰバイポーラトランジスタを設ける構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、２線式伝送器の接合ＦＥＴ３６のドレイン接続先を、２線式伝送器内の負荷としての伝送器主機能部２とし、伝送器主機能部２に電流制御回路１０，１０Ａの電流ＩLを供給する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、接合ＦＥＴ３６のドレイン接続先を、回路コモン電圧Ｇとしてもよい。このとき、演算増幅器の消費電流を再利用せず回路コモン電圧Ｇに出力できる。また、接合ＦＥＴ３６のドレイン接続先を、伝送器主機能部２以外の２線式伝送器内部の負荷や外部機器の他回路とする構成としてもよい。このとき、演算増幅器の消費電流を再利用して内部負荷や他回路に電流供給できる。

また、上記実施の形態及び変形例では、２線式伝送器１に定電圧部として定電圧ダイオード１１，３３を備える構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、定電圧ダイオード１１，３３に代えてシャントレギュレータ回路を設ける構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、２線式伝送器が４−２０mA・アナログ伝送器である構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態及び変形例の構成をファウンデーションフィールドバス（登録商標）に代表されるデジタルバス伝送器に応用する構成としてもよい。

その他、上記実施の形態及び変形例における２線式伝送器の細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る実施の形態の２線式伝送器の構成を示す図である。 電流制御回路の内部構成及び周辺回路構成を示す図である。 実施の形態の変形例の電流制御回路の内部構成を示す図である。 従来の２線式伝送器の構成を示す図である。

符号の説明

１ ２線式伝送器
１０１，１０２，１０３ 端子
１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０ ノード
１０，１０Ａ 電流制御回路
３１，３２ 抵抗
３３ 定電圧ダイオード
３４ 演算増幅器
３５ ＭＯＳＦＥＴ
３６ 接合ＦＥＴ
１１ 定電圧ダイオード
１２ 電流検出抵抗
６１，６２ 抵抗
２ 伝送器主機能部
２０ 電流設定回路
２１ ＤＡコンバータ
２２ 通信パルス発生回路
２３ マイクロプロセッサ
３ 外部電源
４ 遠隔機器
７ ２線式伝送器
７０１，７０２ 端子
７０ 電流制御回路
７１ 抵抗
７２ トランジスタ
７３，７４，７５，７６，７７ 抵抗
７８ 演算増幅器
７９ トランジスタ
８１ 定電圧ダイオード
８２ 内部回路

Claims (4)

1. 外部電源の正電極に接続される正電源端子と、
   一端が前記正電源端子に接続される電流検出抵抗と、
   センサの測定値に対応する第１及び第２の設定差動信号電流を出力するとともに回路コモン電圧に接続される電流設定回路と、
   前記正電源端子の電圧から前記第１の設定差動信号電流により電圧降下した電圧と、前記電流検出抵抗の他端の電圧から前記第２の設定差動信号電流により電圧降下した電圧との差動電圧に応じて、出力電流を出力するとともに前記電流検出抵抗に流れる電流を一定に制御する電流制御回路と、
   前記外部電源の負電極及び前記回路コモン電圧に接続される負電源端子と、を備える２線式伝送器。
2. 前記電流設定回路は、
   前記第１の設定差動信号電流を出力する第１の電流源と、
   前記第２の設定差動信号電流を出力する第２の電流源と、を備え、
   前記電流制御回路は、
   一端が前記正電源端子に接続され他端が第１の電流源に接続される第１の抵抗と、
   一端が前記電流検出抵抗の他端に接続され他端が第２の電流源に接続される第２の抵抗と、
   前記第１の抵抗の他端が非反転入力に接続され、前記第２の抵抗の他端が反転入力に接続され、正電源入力が前記電流検出抵抗の他端に接続され、前記非反転入力及び前記反転入力の電圧の差分電圧を増幅して出力する演算増幅器と、
   前記電流検出抵抗の他端及び前記演算増幅器の負電源入力に接続される定電圧部と、
   前記演算増幅器の出力電圧に応じて、前記電流検出抵抗から出力された電流を調整し前記出力電流として出力するトランジスタと、
   前記演算増幅器の負電源入力に接続される定電流部と、を備える請求項１に記載の２線式伝送器。
3. 前記電流制御回路は、
   一端が前記第１の抵抗の他端に接続され他端が前記演算増幅器の負電源入力に接続される第３の抵抗と、
   一端が前記第２の抵抗の他端に接続され他端が前記演算増幅器の負電源入力に接続される第４の抵抗と、を備える請求項２に記載の２線式伝送器。
4. 前記定電流部の出力は、前記トランジスタの出力、２線式伝送器内部の負荷、外部機器又は前記回路コモン電圧に接続される請求項２に記載の２線式伝送器。

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