JPH0415516B2 - - Google Patents

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JPH0415516B2
JPH0415516B2 JP57030837A JP3083782A JPH0415516B2 JP H0415516 B2 JPH0415516 B2 JP H0415516B2 JP 57030837 A JP57030837 A JP 57030837A JP 3083782 A JP3083782 A JP 3083782A JP H0415516 B2 JPH0415516 B2 JP H0415516B2
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JP
Japan
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isolation transformer
primary winding
capacitor
converter
synchronous rectifier
Prior art date
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Application number
JP57030837A
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Japanese (ja)
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JPS58147657A (en
Inventor
Tadashi Azegami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPS58147657A publication Critical patent/JPS58147657A/en
Publication of JPH0415516B2 publication Critical patent/JPH0415516B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプロセス制御装置の入力手段として
用いられる絶縁形プロセス入力装置に関し、特に
絶縁伝送のために用いられる直流−交流変換器及
び同期整流回路のスイツチ素子における駆動信号
の漏減による影響を大幅に改善できる絶縁形プロ
セス入力装置を提供しようとするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an isolated process input device used as an input means of a process control device, and in particular to a DC-AC converter used for isolated transmission and a method for controlling drive signals in switch elements of synchronous rectifier circuits. The present invention aims to provide an insulated process input device that can significantly improve the effects of leakage.

<発明の背景> 例えば熱電対のような検出端からの微弱なアナ
ログ信号をプロセス制御装置に取込む場合、コモ
ンモード電圧を除去する目的で絶縁形プロセス入
力装置が用いられる。
<Background of the Invention> For example, when a weak analog signal from a detection end such as a thermocouple is input into a process control device, an insulated process input device is used for the purpose of removing common mode voltage.

絶縁形プロセス入力装置の基本的な構成は絶縁
トランスの1次巻線側に直流−交流変換器が配置
され、この直流−交流変換器により検出端からの
アナログ入力信号が断続されて交流信号に変換さ
れ、この交流信号が絶縁トランスの1次巻線に与
えられる。絶縁トランスの2次巻線には磁気的な
結合によつて交流信号が発生し、この交流信号を
同期整流してアナログ入力信号を再現する構造を
持つ。
The basic configuration of an isolated process input device is that a DC-AC converter is placed on the primary winding side of an isolation transformer, and this DC-AC converter interrupts the analog input signal from the detection end to convert it into an AC signal. This AC signal is then applied to the primary winding of the isolation transformer. The isolation transformer has a structure in which an alternating current signal is generated by magnetic coupling in the secondary winding, and this alternating current signal is synchronously rectified to reproduce an analog input signal.

第1図に従来の公知の最も簡単な構造の絶縁形
アナログ入力装置を示す。図中101は絶縁トラ
ンス、102はこの絶縁トランス101の一次巻
線側に接続された直流−交流変換器、103はフ
イルタを示す。つまり検出端(ここでは特に図示
しない)からのアナログ入力信号106が入力端
子104,105に与えられる。フイルタ103
は抵抗のようなインピーダンス素子とキヤパシタ
によつて構成される通常の低域通過フイルタが用
いられる。これは交流誘導雑音を除去する目的で
挿入される。フイルタ103のキヤパシタに蓄え
られたアナログ入力電圧は直流−交流変換器10
2によつて断続的に絶縁トランス101の1次巻
線に与えられ、絶縁トランス101の2次巻線に
は直流−交流変換器102の断続周期と一致する
周期のパルス信号が誘起され、このパルス信号を
同期整流回路107により同期整流し、ホールド
回路108にアナログ入力信号106と対応する
値と極性を持つ電圧をホールドし、そのホールド
値を出力端子109,110から出力し、プロセ
ス制御装置に取込まれる。
FIG. 1 shows a conventional isolated analog input device with the simplest structure. In the figure, 101 is an isolation transformer, 102 is a DC-AC converter connected to the primary winding side of the isolation transformer 101, and 103 is a filter. That is, an analog input signal 106 from a detection end (not particularly shown here) is applied to input terminals 104 and 105. Filter 103
An ordinary low-pass filter consisting of an impedance element such as a resistor and a capacitor is used. This is inserted for the purpose of removing AC induced noise. The analog input voltage stored in the capacitor of the filter 103 is transferred to the DC-AC converter 10.
2 intermittently applied to the primary winding of the isolation transformer 101, and a pulse signal with a period matching the intermittent period of the DC-AC converter 102 is induced in the secondary winding of the insulation transformer 101. The pulse signal is synchronously rectified by a synchronous rectifier circuit 107, a voltage having a value and polarity corresponding to the analog input signal 106 is held in a hold circuit 108, and the held value is outputted from output terminals 109 and 110 and sent to a process control device. be taken in.

111は駆動信号源を示す。この駆動信号源に
より直流−交流変換器102と同期整流回路10
7が互いに同期して駆動され絶縁伝送が達せられ
る。
111 indicates a drive signal source. This drive signal source causes the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 10 to
7 are driven in synchronization with each other to achieve isolated transmission.

ここでこの第1図に示す絶縁形プロセス制御装
置によれば構造が簡単なことから安価に作ること
ができる。然し乍らこの反面、次のような欠点が
ある。
The insulated process control device shown in FIG. 1 has a simple structure and can be manufactured at low cost. However, on the other hand, there are the following drawbacks.

つまり第1図に示す回路構造において特に直流
−交流変換器102及び同期整流回路107が一
つのスイツチ素子によつて構成される点で構造が
簡単である。この構造を以下1相駆動方式と略称
する。1相駆動方式によるとき絶縁トランス10
1の1次巻線には常に単一極性の、つまりアナロ
グ入力信号の極性と大きさを持つ単一パルスが与
えられるに過ぎない。この単一パルスを同期整流
回路107を通じてホールド回路108に伝送し
た直後には直流−交流変換器102と同期整流回
路107を構成するスイツチ素子が共にオフとな
るため絶縁トランス101に蓄積された電磁エネ
ルギは吐出口を失なう。
That is, the circuit structure shown in FIG. 1 is particularly simple in that the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 107 are constructed by one switch element. This structure is hereinafter abbreviated as a one-phase drive system. Insulation transformer 10 when using one-phase drive system
The primary winding of 1 is always provided with only a single pulse of single polarity, ie having the polarity and magnitude of the analog input signal. Immediately after this single pulse is transmitted to the hold circuit 108 through the synchronous rectifier circuit 107, the switch elements constituting the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 107 are both turned off, so that the electromagnetic energy accumulated in the isolation transformer 101 is loses its outlet.

このため絶縁トランス101に蓄積された電磁
エネルギは自然放出され徐々に消滅することとな
る。従つて絶縁トランス101に蓄積されたエネ
ルギが完全に放出されるまでに時間が長く掛るた
め、次の絶縁伝送を行うまでの間に必要とする休
止時間を長く採らなければならなくなる。このこ
とは高速度伝送を不可能にし、検出端での変化を
高密度にプロセス制御装置に伝える機能を持たな
い欠陥を持つ。
Therefore, the electromagnetic energy accumulated in the isolation transformer 101 is spontaneously released and gradually disappears. Therefore, it takes a long time for the energy stored in the isolation transformer 101 to be completely released, so a long downtime must be taken before the next isolated transmission is performed. This makes high-speed transmission impossible and has the drawback of not having the ability to transmit changes at the detection end to the process control device with high density.

この欠点を解消すべく、本出願人は既に第2図
に示すような絶縁形プロセス入力装置を提案して
いる。この第2図に示す絶縁形プロセス入力装置
は「実公昭52−38897号公報」により公知となつ
ている。
In order to overcome this drawback, the present applicant has already proposed an insulated process input device as shown in FIG. The insulated process input device shown in FIG. 2 is known from Japanese Utility Model Publication No. 52-38897.

第2図に示す回路の特徴とする点は直流−交流
変換器102と同期整流回路107との構造にあ
る。つまり直流−交流変換器102及び同期整流
回路107は共に2個のスイツチ素子201と2
02を並列接続し、その一方のスイツチ素子20
1にキヤパシタ302を直列接続した構造であ
る。
The circuit shown in FIG. 2 is characterized by the structure of the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 107. In other words, the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 107 both have two switch elements 201 and 2.
02 are connected in parallel, and one of the switch elements 20
1 and a capacitor 302 connected in series.

この構造において直流−交流変換器102と同
期整流回路107の各スイツチ素子201と20
2は共に駆動信号源111から与えられる駆動信
号により交互にオン・オフ動作する。フイルタ1
03のキヤパシタに蓄えられるアナログ入力信号
106の電圧を第3図Aに示すようにeiとする
と、直流−交流変換器102を構成するスイツチ
素子201と202が交互にオン・オフすること
により絶縁トランス101の1次巻線には第3図
Bに示すようにコモン電圧ecを中心にeiと−ei
正と負に振れる矩形波電圧301が与えられる。
つまりスイツチ素子202がオンのとき絶縁トラ
ンス101の1次巻線にはフイルタ103のキヤ
パシタに蓄えられたアナログ入力信号106の電
圧eiが与えられる。スイツチ素子201がオンに
なると、絶縁トランス101の1次巻線には逆起
電力−eiが発生し、この逆起電力−eiとフイルタ
103のキヤパシタに蓄えられたアナログ入力電
圧eiとが加算されてキヤパシタ302に与えられ
る。よつてキヤパシタ302には第3図Cに示す
ように2eiが蓄えられる。このようにフイルタ1
03のキヤパシタに蓄えられる電圧に対しキヤパ
シタ302に蓄えられた電圧が常に2倍の電圧値
となる状態に安定するように動作し、結局絶縁ト
ランス101の1次巻線には第3図Bに示すよう
な矩形液電圧301が与えられる。
In this structure, each switch element 201 and 20 of the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 107
2 are alternately turned on and off by a drive signal given from a drive signal source 111. Filter 1
If the voltage of the analog input signal 106 stored in the capacitor 03 is e i as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the primary winding of the transformer 101 is given a rectangular wave voltage 301 that swings positive and negative, e i and -e i , centered around the common voltage e c .
That is, when the switch element 202 is on, the voltage e i of the analog input signal 106 stored in the capacitor of the filter 103 is applied to the primary winding of the isolation transformer 101. When the switch element 201 is turned on, a back electromotive force -e i is generated in the primary winding of the isolation transformer 101, and this back electromotive force -e i is combined with the analog input voltage e i stored in the capacitor of the filter 103. are added and provided to the capacitor 302. Therefore, 2e i is stored in the capacitor 302 as shown in FIG. 3C. Filter 1 like this
The voltage stored in the capacitor 302 is always stabilized to be twice the voltage stored in the capacitor 03, and as a result, the primary winding of the isolation transformer 101 has the voltage shown in FIG. 3B. A rectangular liquid voltage 301 as shown is provided.

このように第2図の回路構造によれば絶縁トラ
ンス101の1次巻線には正及び負方向が等しい
値の電流が流れるので、絶縁トランス101内の
残留エネルギの自然放出による消滅を待つ必要が
ない。
In this way, according to the circuit structure shown in FIG. 2, currents with equal values in the positive and negative directions flow through the primary winding of the isolation transformer 101, so it is necessary to wait for the residual energy in the isolation transformer 101 to disappear due to spontaneous release. There is no.

従つてこの第2図の回路によれば高速度伝送が
可能となり検出端での速い変化を高密度にプロセ
ス制御装置に伝送することができる。
Therefore, the circuit shown in FIG. 2 enables high-speed transmission, and allows fast changes at the detection end to be transmitted to the process control device with high density.

尚同期整流回路107では絶縁トランス101
の2次巻線に発生する矩形波を同期整流し、ホー
ルド回路108を構成するキヤパシタ204にア
ナログ入力信号106の電圧eiに等しい電圧を再
現する。また同期整流回路107のキヤパシタ3
02には2eiが蓄えられる。
In addition, in the synchronous rectifier circuit 107, the isolation transformer 101
The rectangular wave generated in the secondary winding is synchronously rectified, and a voltage equal to the voltage e i of the analog input signal 106 is reproduced in the capacitor 204 forming the hold circuit 108 . Also, the capacitor 3 of the synchronous rectifier circuit 107
2e i is stored in 02.

ここで「実公昭52−38897号公報」ではスイツ
チ素子201と202の内部で結合する駆動信号
の抑制策については何等触れられていない。
Here, ``Kokoku No. 52-38897'' does not mention any measures for suppressing the drive signals that are coupled inside the switch elements 201 and 202.

また「実公昭52−38897号公報」ではその回路
構造において検出端における断線検出を行うこと
は可能である旨記載されている。然し断線検出の
ために回路に重畳させる電流により誤差が発生す
る点、及びこの誤差を極力小さくしようとする考
慮はなされていない。
Furthermore, ``Kokoku No. 52-38897'' describes that it is possible to detect disconnection at the detection end with the circuit structure. However, no consideration is given to the fact that an error occurs due to the current superimposed on the circuit for disconnection detection, and how to minimize this error.

つまり第2図の回路構造においてスイツチ素子
201と202は駆動信号系とアナログ信号系と
の結合を極力小さくする意味からモス形FETが
用いられる。モス形FTを用いたとしてもゲート
とソース及びドレイン間の静電結合により駆動信
号がアナログ信号系に漏れる欠点がある。この点
第2図の2相励振回路によれば駆動信号の漏洩成
分が第3図D及びEに示すように互に逆相関係を
持つことから、その静電結合による駆動信号の漏
洩成分は打消されることが「実公昭52−38897号
公報」の第5欄9〜18行に説明されている。
That is, in the circuit structure shown in FIG. 2, the switch elements 201 and 202 are MOS type FETs in order to minimize the coupling between the drive signal system and the analog signal system. Even if a Moss-type FT is used, there is a drawback that drive signals leak into the analog signal system due to capacitive coupling between the gate, source, and drain. In this regard, according to the two-phase excitation circuit shown in FIG. 2, the leakage components of the drive signal have an antiphase relationship with each other as shown in FIG. 3D and E, so the leakage component of the drive signal due to the electrostatic coupling is This cancellation is explained in column 5, lines 9 to 18 of ``Publication of Utility Model Publication No. 52-38897''.

ところでモス形FETは一般にサブストレート
を持ち、そのサブストレートはソース又はドレイ
ン電極に接続して使われることが常識化されてい
る。
By the way, it is common knowledge that a MOS type FET generally has a substrate, and the substrate is connected to the source or drain electrode.

通常の増幅能動素子としてモス形FETを用い
る場合はこの考えは正しい。然し乍ら第2図のよ
うな直流−交流変換器102及び同期整流回路1
07を構成する場合、サブストレートをソース又
はドレインに接続するとアナログ信号系に駆動信
号成分が漏洩することが解つた。この漏洩はスイ
ツチ素子201と202のゲート電極に一方から
他方の極性に変化する駆動信号が与えられるとき
ゲート−サブストレート間に形成されるゲート洩
れ容量に充放電電流が流れることにより発生す
る。この充放電電流は駆動信号が一方の極性から
他方の極性に変化する場合にだけ流れる。よつて
2個のスイツチ素子201と202は交互に一方
の極性から他方の極性に変化する駆動信号を受け
て互に相補動作するものであるから、ゲート洩れ
容量を通じて流れる充放電電流による漏洩成分は
互いに打消す成分がなく除去することができな
い。
This idea is correct when using a MOS type FET as a normal amplification active element. However, the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 1 as shown in FIG.
07, it has been found that if the substrate is connected to the source or drain, the drive signal component leaks into the analog signal system. This leakage occurs when a charging/discharging current flows through the gate leakage capacitance formed between the gate and the substrate when a drive signal whose polarity changes from one to the other is applied to the gate electrodes of the switch elements 201 and 202. This charging/discharging current flows only when the drive signal changes from one polarity to the other. Therefore, since the two switch elements 201 and 202 operate complementary to each other in response to drive signals that alternately change from one polarity to the other, the leakage component due to the charge/discharge current flowing through the gate leakage capacitance is There are no components that cancel each other out, so they cannot be removed.

<発明の目的> この発明の目的はモス形FETのゲート洩れ容
量に流れる充放電電流による駆動信号の漏洩によ
る影響を除去できる絶縁形プロセス入力装置を提
供するにある。
<Object of the Invention> An object of the invention is to provide an insulated process input device that can eliminate the influence of drive signal leakage due to charge/discharge current flowing through the gate leakage capacitance of a MOS FET.

<発明の実施例> 第4図にこの発明の一実施例を示す。この発明
においては直流−交流変換器102及び同期整流
回路107を絶縁トランス101の1次巻線及び
2次巻線のコモン側端401にそれぞれ一端が接
続された第1、第2キヤパシタ402,403
と、絶縁トランス101の他端404とこれら第
1、第2キヤパシタ402と403の各他端との
間に接続した第1、第2スイツチ素子405,4
06とにより構成するものである。
<Embodiment of the Invention> FIG. 4 shows an embodiment of the invention. In this invention, the DC-AC converter 102 and the synchronous rectifier circuit 107 are connected to first and second capacitors 402 and 403, each of which has one end connected to the common side end 401 of the primary winding and the secondary winding of the isolation transformer 101.
and first and second switch elements 405 and 4 connected between the other end 404 of the isolation transformer 101 and the other ends of the first and second capacitors 402 and 403, respectively.
06.

ここでこの発明の特に特徴とする構造は第1、
第2スイツチ素子405,406の各サブストレ
ートを共通接続して絶縁トランス101の1次及
び2次巻線の各コモン側端に接続した構造にあ
る。
Here, the structure that is particularly characteristic of this invention is the first one,
The structure is such that the substrates of the second switch elements 405 and 406 are commonly connected and connected to the common side ends of the primary and secondary windings of the isolation transformer 101.

またこの発明では駆動信号源111に2個の絶
縁トランス411と412を設け、この絶縁トラ
ンス411,412の各2次巻線側の両端にツエ
ナーダイオードZ1aとZ1b及びZ2bとZ2aを互に逆向
に直列接続し、そのツエナーダイオードZ1aとZ1b
及びZ2aとZ2bの各接続中点を絶縁トランス101
の各1次と2次の巻線のそれぞれのコモン側端子
401に接続し、絶縁トランス411と412の
各2次巻線の両端を第1、第2スイツチ素子のゲ
ート電極に接続する。
Further, in this invention, two isolation transformers 411 and 412 are provided in the drive signal source 111, and Zener diodes Z 1a and Z 1b and Z 2b and Z 2a are connected to both ends of each secondary winding side of the isolation transformers 411 and 412. Zener diodes Z 1a and Z 1b are connected in series in opposite directions to each other.
and the isolation transformer 101 at the connection midpoint of Z 2a and Z 2b .
is connected to the common side terminal 401 of each of the primary and secondary windings, and both ends of each secondary winding of the isolation transformers 411 and 412 are connected to the gate electrodes of the first and second switch elements.

<発明の作用> この発明の回路構造によれば第1キヤパシタ
(フイルタ103のキヤパシタを兼用する)40
2に蓄えられたアナログ入力信号は第1スイツチ
素子405がオンとなることにより絶縁トランス
101の1次巻線の両端に与えられる。
<Operation of the invention> According to the circuit structure of the invention, the first capacitor (also serving as the capacitor of the filter 103) 40
The analog input signal stored in the transformer 2 is applied to both ends of the primary winding of the isolation transformer 101 when the first switch element 405 is turned on.

次に第1スイツチ素子405がオフとなるのと
同時に第2スイツチ素子406がオンとなる。ス
イツチ素子406がオンのときは絶縁トランス1
01の1次巻線には逆起電力が発生し、この逆起
電力が第2キヤパシタ403に与えられる。従つ
て第2キヤパシタ403には第1キヤパシタ40
2に蓄積された電圧と等しい、つまりアナログ入
力電圧と等しく、極性が逆の電圧が蓄積される。
Next, the first switch element 405 is turned off and at the same time the second switch element 406 is turned on. When the switch element 406 is on, the isolation transformer 1
A back electromotive force is generated in the primary winding 01, and this back electromotive force is applied to the second capacitor 403. Therefore, the first capacitor 40 is connected to the second capacitor 403.
A voltage is stored that is equal to the voltage stored at 2, that is, equal to the analog input voltage and of opposite polarity.

このようにして第1、第2スイツチ素子405
と406が交互にオン・オフ動作することにより
絶縁トランス101の1次巻線には第3図Bに示
したような矩形波電圧が与えられ、2次巻線に同
様の矩形波が伝達される。
In this way, the first and second switch elements 405
and 406 alternately turn on and off, a rectangular wave voltage as shown in FIG. 3B is applied to the primary winding of the isolation transformer 101, and a similar rectangular wave is transmitted to the secondary winding. Ru.

同期整流回路107では同様に第1、第2スイ
ツチ素子405と406が交互にオン・オフ動作
し、絶縁トランス101の2次巻線に発生する矩
形波電圧を同期整流する。よつて同期整流回路1
07の第1及び第2キヤパシタ402,403に
はアナログ入力電圧にほぼ等しく極性が異なる電
圧が再現される。
Similarly, in the synchronous rectifier circuit 107, the first and second switch elements 405 and 406 alternately operate on and off to synchronously rectify the rectangular wave voltage generated in the secondary winding of the isolation transformer 101. Therefore, synchronous rectifier circuit 1
In the first and second capacitors 402 and 403 of No. 07, a voltage approximately equal to the analog input voltage and having a different polarity is reproduced.

<発明の効果> 従つてこの発明の回路構造による場合も第2図
の場合と同様に絶縁トランス101の1次巻線に
は交互に逆向の電流が流れ電磁エネルギが蓄積さ
れることはない。よつて第1図で説明したような
高速伝送を不可能とする不都合は生じない。
<Effects of the Invention> Therefore, in the case of the circuit structure of the present invention, as in the case of FIG. 2, currents in opposite directions alternately flow through the primary winding of the isolation transformer 101, and no electromagnetic energy is accumulated. Therefore, the inconvenience that makes high-speed transmission impossible as explained in FIG. 1 does not occur.

更にこの発明の回路によれば第1、第2スイツ
チ素子405と406のサブストレートがコモン
側に接続されているためゲート洩れ容量に流れる
充放電電流による駆動信号の漏洩による影響を無
視し得る程に小さくできる。
Furthermore, according to the circuit of the present invention, since the substrates of the first and second switch elements 405 and 406 are connected to the common side, the influence of drive signal leakage due to charge/discharge current flowing through the gate leakage capacitance can be ignored. It can be made smaller.

第5図及び第6図において501及び601は
第1スイツチ素子405及び第2スイツチ素子4
06のゲート洩れ容量、502,602はゲート
駆動信号源、503,603は第1及び第2キヤ
パシタ402,403が接続された側のチヤネル
端子とサブストレートが構成する等価ダイオード
である。
5 and 6, 501 and 601 are the first switch element 405 and the second switch element 4.
06 is a gate leakage capacitance, 502 and 602 are gate drive signal sources, and 503 and 603 are equivalent diodes formed by the channel terminal and substrate on the side to which the first and second capacitors 402 and 403 are connected.

この等価回路は駆動信号の反転時において瞬間
的にスイツチ素子405と406内において生じ
るバイポーラモードの動作状態の影響を表わした
ものである。駆動信号の反転時において、つまり
駆動信号が正極性に立上るときチヤネル端子とサ
ブストレートが構成する等価ダイオード503及
び603が導通し、ゲート洩れ容量501及び6
01に充電電流が流れる。従来のサブストレート
接続構造を採るとき、つまりサブストレートを第
1及び第2キヤパシタを接続した側のチヤネルに
接続するとき、このゲート洩れ容量501,60
1を流れる充電電流は第1キヤパシタ402、第
2キヤパシタ403に流入する。この流入により
第1及び第2キヤパシタ402と403には同一
方向の電圧が充電されアナログ入力値に誤差を生
じさせる。
This equivalent circuit represents the effect of the bipolar mode operating state instantaneously occurring in switch elements 405 and 406 when the drive signal is inverted. When the drive signal is inverted, that is, when the drive signal rises to positive polarity, the equivalent diodes 503 and 603 formed by the channel terminal and the substrate become conductive, and the gate leakage capacitances 501 and 6 are reduced.
A charging current flows through 01. When adopting the conventional substrate connection structure, that is, when connecting the substrate to the channel connected to the first and second capacitors, this gate leakage capacitance 501, 60
The charging current flowing through the capacitor 1 flows into the first capacitor 402 and the second capacitor 403. Due to this inflow, the first and second capacitors 402 and 403 are charged with voltages in the same direction, causing an error in the analog input value.

これに対しこの発明ではサブストレートをコモ
ン側に接受したからゲート洩れ容量501と60
1を流れる充電電流は等価ダイオード503及び
603を通じてコモンに側路され第1及び第2キ
ヤパシタに流入する量を小さくすることができ
る。
On the other hand, in this invention, since the substrate is connected to the common side, the gate leakage capacitances 501 and 60
The charging current flowing through the capacitor 1 is shunted to the common through the equivalent diodes 503 and 603, and the amount flowing into the first and second capacitors can be reduced.

よつてこの発明によればゲート洩れ容量501
と601に流れる充電電流による駆動信号成分の
洩れ量を極小にすることができる。これにより微
弱なアナログ入力信号を高精度に絶縁伝送するこ
とができる。
Therefore, according to this invention, the gate leakage capacitance 501
The amount of leakage of the drive signal component due to the charging current flowing through and 601 can be minimized. As a result, weak analog input signals can be isolated and transmitted with high precision.

この発明では更に第1又は第2スイツチ素子4
05又は406の駆動信号を第4図に点線で示す
ように抵抗器413又は414を通じてアナログ
信号系に重畳させる構造を付加することができ
る。この構造を付加することにより検出端側に断
線が発生した場合に重畳電流の蓄積により第1、
第2キヤパシタ402と403の電圧が正又は負
側に振り切れ、この現象により検出端側の断線を
検出できる。
In this invention, the first or second switch element 4
A structure can be added in which the drive signal of 05 or 406 is superimposed on the analog signal system through a resistor 413 or 414 as shown by the dotted line in FIG. By adding this structure, if a disconnection occurs on the detection end side, the accumulation of superimposed current will cause the first
The voltages of the second capacitors 402 and 403 swing out to the positive or negative side, and this phenomenon allows a disconnection on the detection end side to be detected.

ここで抵抗器414の接続構造を採るとき検出
端側に向つて流れる重畳電流によりフイルタ10
3を構成するインピーダンス素子に電圧降下が生
じ、この電圧降下分が誤差となる。このためアナ
ログ入力信号の読込み精度を最も高く採るには断
線検出のための重畳電流の注入構造は抵抗器41
3の接続構造を採ることが最も望ましい。
When the connection structure of the resistor 414 is adopted here, the superimposed current flowing toward the detection end causes the filter 10 to
A voltage drop occurs in the impedance element constituting 3, and this voltage drop becomes an error. Therefore, in order to obtain the highest accuracy in reading analog input signals, the structure in which the superimposed current is injected for detecting disconnection is the resistor 41.
It is most desirable to adopt connection structure 3.

以上説明したようにこの発明によれば高速伝送
が可能な絶縁形プロセス入力装置を得ることがで
きる。また駆動信号の洩れ成分による伝送誤差の
発生量が極めて小さい絶縁形プロセス入力装置を
得ることができる。更に高速電送が可能でしかも
駆動信号の洩れ成分による誤差発生量が極めて小
さい絶縁形プロモス入力装置に断線検出機能を持
たせることができる。よつてその組合せにより精
度が高く、信頼性も高い絶縁形プロセス入力装置
を得ることができる。
As explained above, according to the present invention, an insulated process input device capable of high-speed transmission can be obtained. Furthermore, it is possible to obtain an insulated process input device in which the amount of transmission errors caused by leakage components of drive signals is extremely small. Furthermore, it is possible to provide a disconnection detection function to an isolated PROMOS input device that is capable of high-speed transmission and has an extremely small amount of error caused by leakage components of drive signals. Therefore, by combining them, it is possible to obtain an insulated process input device with high precision and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は従来公知の絶縁形プロセス
入力装置を説明するための接続図、第3図は第2
図に示した公知の絶縁形プロセス入力装置の動作
を説明するための波形図、第4図はこの発明の一
実施例を示す接続図、第5図、及び第6図はこの
発明の作用効果を説明するための等価回路図であ
る。 101:絶縁トランス、102:直流−交流変
換器、103:フイルタ、106:アナログ入力
信号、107:同期整流回路、111:駆動信号
源、401:絶縁トランスの巻線のコモン側端、
402:第1キヤパシタ、403:第2キヤパシ
タ、405:第1スイツチ素子、406:第2ス
イツチ素子。
1 and 2 are connection diagrams for explaining a conventionally known isolated process input device, and FIG. 3 is a connection diagram for explaining a conventionally known insulated process input device.
A waveform diagram for explaining the operation of the known isolated process input device shown in the figure, FIG. 4 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are effects of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for explaining. 101: Isolation transformer, 102: DC-AC converter, 103: Filter, 106: Analog input signal, 107: Synchronous rectifier circuit, 111: Drive signal source, 401: Common side end of winding of isolation transformer,
402: first capacitor, 403: second capacitor, 405: first switch element, 406: second switch element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 A 絶縁トランスと、 B この絶縁トランスの1次巻線のコモン側端に
一端が接続された第1、第2キヤパシタと、 C これら第1、第2キヤパシタの各他端と上記
1次巻線の他端の間に接続されサブストレート
が上記1次巻線のコモン側端に接続された第
1、第2スイツチ素子と、 D これら第1、第2キヤパシタ及び第1、第2
スイツチ素子によつて構成される直流−交流変
換器と対称形に上記絶縁トランスの2次巻線に
接続された同期整流回路と、 E 上記直流−交流変換器の第1又は第2キヤパ
シタの両端にインピーダンス素子を介してアナ
ログ信号を与えるアナログ信号源と、 F 上記直流−交流変換器及び同期整流回路の第
1と第2スイツチ素子を相補動作させる駆動信
号源と、 を具備して成る絶縁形プロセス入力装置。
[Scope of Claims] 1 A: an isolation transformer; B: first and second capacitors, one end of which is connected to the common side end of the primary winding of the isolation transformer; and C: each of these first and second capacitors, and others. D first and second switch elements connected between one end of the primary winding and the other end of the primary winding, the substrate being connected to the common end of the primary winding; 1. 2nd
A synchronous rectifier circuit connected to the secondary winding of the isolation transformer symmetrically with a DC-AC converter constituted by a switch element, and E both ends of the first or second capacitor of the DC-AC converter. An insulated type comprising: an analog signal source that provides an analog signal through an impedance element to F; and a drive signal source that operates complementary to the first and second switch elements of the DC-AC converter and the synchronous rectifier circuit. Process input device.
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