JPH02689Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、パルス的に出力されるような微少モ
ニタ信号を電流計で測定できるようにした信号レ
ベル測定回路に関する。

従来、低消費電流化された回路の動作状態を知
るために設けられるモニタ出力回路は、回路の消
費電流の増大を防止するため高出力インピーダン
スをもつように構成するのが一般的であり、この
ためモニタ出力を測定するには、通常、高入力イ
ンピーダンスの測定器をモニタ出力インピーダン
スに並列接続して電圧測定するか、或はモニタ出
力インピーダンスと直列に低インピーダンスの電
流計を接続して電流測定を行なうようにしてい
る。

ところで、モニタ出力がパルス的な微少信号で
あるような場合には、上記の電圧測定にはメモリ
スコープやピーク電圧計を用いるようになるが、
現場に設置されている機器の測定については、測
定器の持ち運びが大変であり、これらの測定器の
代わりに持ち運びが容易なテスターの電流計レン
ジでモニタ出力を測定しようとしても、回路的に
低電流消費化されているためモニタ回路から取り
出し得る電流が極めて小さいので、メータ感度が
良くないと使用できず、且つ電流計ではパルス的
な信号には応答しにくいので、モニタ信号の安定
な測定が困難であるという問題がある。また、パ
ルス信号を受信してホールドするにはサンプルホ
ールド回路があるが、この場合、サンプルホール
ド回路の消費電流が無視できないため、例えば、
約10mA程度の消費電流で設計された回路のモニ
タ回路としては不適当である。

本考案は上記の問題点に鑑みてなされたもの
で、パルス的な微少信号を一般的なテスターの電
流計レンジを使つて安定した測定できる出力を取
り出すことのできる主にモニタ出力回路として用
いられる低電力消費化した微少信号のレベル測定
回路を提供することを目的とする。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案によるレベル測定回路が用いら
れるパルス的な微少モニタ信号を発生する分離型
の光電式煙感知器を示したもので、１は電源回
路、２は発振回路、３は発振回路２により作動さ
れてパルス光を照射する発光器、４は所定距離を
隔てて発光器３から照射したパルス光の煙による
減衰光を受光して電気信号に変換する受光器、５
は受光出力を増幅する増幅回路、６は受光増幅出
力のピーク値を取り出力ピークホールド回路、７
は受光出力が所定値を越えたとき発報信号を出力
する火災判定回路である。このような光電式煙感
知器では、発光器３と受光器４との間の光軸合せ
のため、ピークホールド回路６を介して得られる
パルス的な受光出力をモニタするためのモニタ回
路８を設けており、このモニタ回路８としては、
本考案によるレベル測定回路を用いることで、テ
スタ等の電流計９によりパルス受光出力のレベル
を測定できる。

第２図は、本考案の一実施例を示した回路図で
ある。まず構成を説明すると、入力端子１０，１
０′間にパルス信号が加えられたときにＮチヤン
ネル形MOS−FET１２のゲートＧに入力信号を
加えるように開閉する第１のスイツチ回路１３を
有し、MOS−FET１２のゲートＧに第１のスイ
ツチ回路１３の閉成で加わる入力信号による充放
電でそのレベルを記憶する第１のコンデンサC₁
を接続し、このコンデンサC₁と並列に、同じく
第１のスイツチ回路１３が閉じたときの入力信号
による充放電でそのレベルを記憶する第２のコン
デンサC₂を第１のスイツチ回路１３と連動する
第２のスイツチ回路１４と直列に、接続構成す
る。

第２のスイツチ回路１４は、抵抗R₂とツエナ
ダイオードZDでなる基準電圧源で発生した基準
電圧V_ZをコンデンサC₂に記憶したレベルに加え
合せるように所定時間だけ作動する第３のスイツ
チ回路１５を並列接続しており、この第３のスイ
ツチ回路１５は、第１及び第２のスイツチ回路１
３，１４と逆の開閉を行なうようにしている。即
ち、第１及び第２のスイツチ回路１３，１４が閉
じているとき、第３のスイツチ回路１５は開いて
おり、逆にスイツチ回路１３，１４が開くと、ス
イツチ回路１５は所定時間だけ閉じるようにな
る。尚、ツエナーダイオードZDの代りに抵抗を
用いても良い。

入力端子１０，１０′のあいだに接続した抵抗
R₁は、入力信号がコンデンサC₁，C₂の充電レベ
ルより低いときに、コンデンサC₁，C₂を放電さ
せる経路を形成するための抵抗である。

MOS−FET１２はコンデンサC₁の電圧により
ゲートバイアスされてドレイン電流I_Dを制御する
もので、ソースＳ側に電流制限用の抵抗R₃を介
して電流計９を接続するようにしている。

ここで、MOS−FET１２にデイプレツシヨン
タイプのＮチヤンネル形を使う理由は、Ｎチヤン
ネル形のMOS−FETが第３図に示すように、ゲ
ート・ソース間電圧V_GSの増加に対してドレイン
電流I_Dが増加する特性となるので、入力レベルの
増加に対応して出力電流を増加するようにできる
からである。これに対し、Ｐチヤンネル形MOS
−FETを使用したとすると、入力レベルの増加
に対応してドレイン電流が減少するという逆の特
性となり、これでは入力信号のレベル測定が行な
いずらいので、Ｎチヤンネル形MOS−FETを用
いるようにするものである。

次に第４図のタイムチヤートを参照して、第２
図の実施例の動作を説明する。

いま、時刻t₁で入力端子１０，１０′間にパル
ス入力が加わつたとすると、このときスイツチ回
路１３，１４のそれぞれが閉じ、入力信号の大き
さに応じてコンデンサC₁及びC₂のそれぞれを充
電し、信号レベルを記憶する。このときスイツチ
１５を開いている。

このように、入力信号のレベルをコンデンサ
C₁，C₂に記憶すると、その後の時刻t′₁でスイツ
チ回路１３，１４は開き、同時にスイツチ回路１
５が所定時間だけ閉じ、スイツチ回路１５を介し
てツエナーダイオードZDがコンデンサC₂に直列
接続されるので、コンデンサC₂のゲートＧ側の
電圧は、入力信号の記憶レベルV_Cに基準電圧V_Z
を加え合せた電圧となり、この電圧（V_C＋V_Z）
によりコンデンサC₁を充電する。

このときのMOS−FET１２の動作をみるに、
時刻t₁〜t′₁のあいだは、基準電圧V_Zによる加算が
行なわれないので、そのI_D−V_GS特性は第３図に
示す曲線Ａとなつているが、時刻t′₁での基準電
圧V_Zの重畳により、I_D−V_GS特性は曲線Ｂのよう
にシフトアツプされる。すなわちデイプレツシヨ
ンタイプのＮチヤンネルMOS FETは、第３図
の曲線Ａから明らかなように、ゲート・ソース間
に加えられる入力電圧V_GSが約1.5V以下ではドレ
イン電流は0.0001mA以下であり、一般的なテス
タの電流計では測定が不可能であるが、例えば約
1.5Vの基準電圧V_Zを加算するとゲート・ソース
間に加えられる入力電圧V_GSがOVのとき約
0.001mA、すなわち1μA程度流れた状態となり、
たとえば一般的なテスタの50μAレンジを用いれ
ばこの程度の電流の振れは目視で読みとれる。

従つて、基準電圧V_Zがなかつた場合には入力
信号が約1.5V以下の場合、モニタ回路としてテ
スタを用いてもほとんど測定できなかつたもの
が、本考案の基準電圧V_Zを加算することにより
入力信号が零からでも測定可能となる。

このようなスイツチ回路１５の閉成による基準
電圧V_Zの重畳された信号電圧は、コンデンサC₁
の電位をも同レベルで充電し、かつスイツチ回路
１３，１４は開いており、又スイツチ回路１５も
所定時間後開くので、コンデンサC₁の放電ルー
トはなく、よつて次の入力信号が印加する時刻t₂
まで保持され、、時刻t₂に至ると再びスイツチ回
路１３，１４が閉じてそのときの信号レベルを再
びコンデンサC₁，C₂に記憶し、、時刻t′₂でスイツ
チ回路１３，１４を開いてスイツチ回路１５を所
定時間だけ閉じ、基準電圧V_Zを重畳して保持す
るという動作を行なう。以下、同様に、パルス信
号が加わる毎に上記の動作を繰り返す。

ここで、コンデンサC₁，C₂には、次の入力信
号が印加する時刻まで信号レベルが記憶される。
この理由は、モニタ回路としてテスタを用いた場
合、一般的にテスタはメータの針の急激な触れ等
を防止するためメータの針の応答速度を遅くして
おり、且つ目視によりメータの針を読み取る為に
は所定時間メータの針を停止させる必要があり、
従つてコンデンサC₁，C₂により前回の入力信号
の信号レベルを記憶保持することでテスタによる
正確な読み取りが可能となる。

尚、第４図のタイムチヤートでは、スイツチ回
路１３，１４、及び１５を開閉するタイミングを
入力信号に同期して行なうようにしているが、ス
イツチ回路１３，１４を閉じたときに入力信号が
加わつた状態にあれば十分で、必ずしも入力信号
に同期させる必要はなく、また、スイツチ回路１
３，１４を閉じている時間も、コンデンサC₁，
C₂の充放電時定数により定められる。

このような、スイツチ回路１３，１４，１５の
開閉を制御する手段としては、例えば入力信号の
立上りに同期して所定時間幅のパルスを発生する
単安定マルチバイブレータ、或はカウンタ等によ
り容易に実現しうる。

第５図は本考案の他の実施例を示したもので、
基準電圧V_Zを発生する抵抗R₂及びツエナーダイ
オードZDと直列に、スイツチ回路１５に連動し
て開閉するスイツチ回路１６を設けたことを特徴
とするもので、他の構成は第２図の実施例と同じ
である。

このようにスイツチ回路１６を設けると、第２
図の実施例では常時導通して基準電圧V_Zを発生
していたツエナーダイオードZDが、基準電圧V_Z
を必要とするスイツチ回路１５が閉じているとき
にのみ導通するようになるので、回路の消費電流
を更に低減することができる。

尚、上記の実施例は、分離型の光電式煙感知器
のモニタ回路への適用を例にとるものであつた
が、本考案のレベル測定回路は、電流計による測
定が困難であるパルス的な信号の測定回路を必要
とする各種の機器に適用できるものである。

以上説明してきたように、本考案によれば、そ
の構成を、Ｎチヤンネル形MOS−FETのゲート
に加える入力電圧のピークレベルを一度、コンデ
ンサで記憶し、記憶後に基準電圧を重畳してゲー
トに印加して一定時間保持するようにしたため、
微少なパルス信号であつても、一般のテスターに
おける電流計レンジにて読取ることができる入力
信号のレベルに応じた連続的な測定出力として取
り出すことが可能になり、モニタ出力回路として
用いたときには、現場に設置した状態での測定が
テスター等の簡便な計測器により行なえるので、
保守点検あるいは調整等の作業が容易になり、且
つ安定した測定ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の測定回路が用いられる分離
型の光電式煙感知器の一例を示したブロツク図、
第２図は本考案の一実施例を示した回路図、第３
図は第２図の実施例で用いるＮチヤンネル形
MOS−FETのI_D−V_GS特性を示したグラフ図、第
４図は第２図の実施例の動作を示したタイムチヤ
ート図、第５図は本考案の他の実施例を示した回
路図である。 １……電源回路、２……発振回路、３……発光
器、４……受光器、５……増幅器、６……ピーク
ホールド回路、７……火災判定回路、８……モニ
タ回路、９……電流計、１０，１０′……入力端
子、１２……ＮチヤンネルMOS−FET、１３，
１４，１５，１６……スイツチ回路、R₁〜R₃…
…抵抗、C₁，C₂……コンデンサ、ZD……ツエナ
ーダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力信号が印加されたときに、Ｎチヤンネル形
   MOS−FETのゲートに該入力信号を加えるよう
   に開閉する第１のスイツチ回路と、 上記MOS−FETのゲートに接続されて、上記
   第１のスイツチの閉成で加わる入力信号レベルを
   記憶する第１のコンデンサと、 該第１のコンデンサに並列接続されて、上記第
   １のスイツチ回路と連動して開閉する第２のスイ
   ツチ回路が閉じたときに、上記第１のスイツチ回
   路を介して加わる入力信号レベルを記憶する第２
   のコンデンサと、 上記第１及び第２のコンデンサに入力信号レベ
   ルを記憶した後に、上記第２のコンデンサの記憶
   レベルに基準電圧源で発生した所定の基準電圧を
   加え合せて上記第１のコンデンサに記憶保持する
   ように上記第１及び第２のスイツチ回路が開いた
   ときに閉じる第３のスイツチ回路とを有すること
   を特徴とする信号レベル測定回路。