JPH0522990Y2 - - Google Patents
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- JPH0522990Y2 JPH0522990Y2 JP5822187U JP5822187U JPH0522990Y2 JP H0522990 Y2 JPH0522990 Y2 JP H0522990Y2 JP 5822187 U JP5822187 U JP 5822187U JP 5822187 U JP5822187 U JP 5822187U JP H0522990 Y2 JPH0522990 Y2 JP H0522990Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は、高速フオトカプラを用いたTTLシ
リアル−20mAカレントループ変換回路に係り、
特にスイツチング特性の改良に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) This invention relates to a TTL serial to 20mA current loop conversion circuit using a high-speed photocoupler.
In particular, it relates to improvements in switching characteristics.
（従来の技術）
高速フオトカプラを用いたTTLシリアル−
20mAカレントループ変換回路は、例えば横河技
報Vol.21（1977）p.2に記載された分散型制御装置
の入出力装置に使用されている。この様な用途で
は格別の信頼性が要求されているので、フイール
ドに設置された機器と制御装置とは電気的に絶縁
されていることが望ましい。そこで、フオトカプ
ラやパルストランスなどで直流的に絶縁してあ
る。(Conventional technology) TTL serial using high-speed photocoupler
A 20 mA current loop conversion circuit is used, for example, in the input/output device of a distributed control device described in Yokogawa Technical Report Vol. 21 (1977) p. 2. Since exceptional reliability is required in such applications, it is desirable that the equipment installed in the field and the control device be electrically insulated. Therefore, DC insulation is provided using photocouplers, pulse transformers, etc.
フイールドに設置された機器にはパルス幅信号
によつて目標とする温度や圧力などの制御値が定
期的に伝送されている。この場合、線路には情報
伝送の信頼性を高めることと防爆性を考慮して、
いわゆる20mAのカレントループが使用され、カ
レントラインの送信線と帰線を用いて伝送してい
る。 Control values such as target temperature and pressure are periodically transmitted to equipment installed in the field using pulse width signals. In this case, the lines are designed to improve the reliability of information transmission and to be explosion-proof.
A so-called 20mA current loop is used, and the current line's transmitting line and return line are used for transmission.
第４図は、従来のカレントループ駆動回路の構
成ブロツク図である。図において、１は制御機器
側に取付けられた発光ダイオードで、5Voltの定
電圧源より動作に必要な電力を得ている。２は発
光ダイオード１の情報を受信する受光ダイオー
ド、３は受光ダイオード２の情報を増幅する増幅
用トランジスタで、例えば日本電気(株)より供給さ
れるPS2016Bなどの素子が使用される。４は
20mAの定電流源で、受光ダイオード２及び制御
端子に近い側の発光ダイオードの動作に必要な電
力を供給している。５は受光ダイオード２に流す
電流が所定の規格値以下であるようにするバイパ
ス用トランジスタで、受光ダイオード２がオンと
なるとオンとなり、受光ダイオード２がオフにな
るとこのバイパス用トランジスタ５に電流は流れ
ない。Ｒ２は受光ダイオード２に流す電流を定め
る負荷抵抗である。１１はカレントラインの送信
線、１２は帰線で、発光ダイオード１の信号に応
動する電流が流れる。 Fig. 4 is a block diagram of a conventional current loop drive circuit. In the figure, 1 is a light-emitting diode attached to the control device side, and obtains the power required for operation from a 5V constant voltage source. 2 is a light-receiving diode that receives information from the light-emitting diode 1, and 3 is an amplifying transistor that amplifies the information from the light-receiving diode 2, and an element such as PS2016B supplied by NEC Corporation is used. 4 is
A 20 mA constant current source supplies the power necessary to operate the photoreceptor diode 2 and the light-emitting diode closest to the control terminal. Reference numeral 5 denotes a bypass transistor which keeps the current flowing through the photoreceptor diode 2 below a specified standard value; it turns on when the photoreceptor diode 2 turns on, and no current flows through this bypass transistor 5 when the photoreceptor diode 2 turns off. R2 is a load resistor which determines the current flowing through the photoreceptor diode 2. Reference numeral 11 denotes the transmission line of the current line, and 12 denotes the return line, through which a current flows in response to the signal from the light-emitting diode 1.
各素子の接続状態を説明すると、次の如くであ
る。増幅用トランジスタ３はNPN型であつて、
受光ダイオード２の正極が接続されたベースと、
カレントラインの帰線１２が接続されたエミツタ
と、コレクタよりなる。バイパス用トランジスタ
５は増幅用トランジスタ３のコレクタと接続され
たベースと、カレントラインの帰線１２に接続さ
れたコレクタと、カレントラインの送信線１１に
接続されたエミツタとよりなる。負荷抵抗Ｒ２は
バイパス用トランジスタ５のベースとカレントラ
インの送信線１１の間に挿入されている。 The connection state of each element is explained as follows. The amplification transistor 3 is of NPN type,
A base to which the positive electrode of the light receiving diode 2 is connected,
It consists of an emitter to which the return line 12 of the current line is connected, and a collector. The bypass transistor 5 includes a base connected to the collector of the amplification transistor 3, a collector connected to the return line 12 of the current line, and an emitter connected to the transmission line 11 of the current line. A load resistor R2 is inserted between the base of the bypass transistor 5 and the current transmission line 11.
このように構成された装置では、定電流源４に
よつて受光ダイオード２の動作に必要な電力を供
給して、5Voltの定電圧源とは絶縁してある。 In the device configured in this way, the constant current source 4 supplies the power necessary for the operation of the light receiving diode 2, and is insulated from the 5 Volt constant voltage source.
（考案が解決しようとする問題点）
しかし従来装置では、次の問題点がある。受光
ダイオード２は定電流源４を用いて動作してお
り、バイパス用トランジスタ５のオンオフによつ
て負荷抵抗Ｒ２の電位Vccは大きく変動する。こ
の結果受光ダイオード２の容量に起因するミラー
効果によつて、フオトカプラの動作時間を定める
スイツチング時間が長くなり、本来もつ高速性の
機能が発現していなかつた。(Problems to be solved by the invention) However, the conventional device has the following problems. The light receiving diode 2 operates using a constant current source 4, and the potential Vcc of the load resistor R2 varies greatly depending on whether the bypass transistor 5 is turned on or off. As a result, due to the mirror effect caused by the capacitance of the light-receiving diode 2, the switching time that determines the operation time of the photocoupler becomes long, and the original high-speed function is not realized.
本考案はこのような問題点を解決したもので、
定電流源４を用いつつフオトカプラのスイツチン
グ時間の短いカレントループ駆動回路を提供する
ことを目的とする。 This invention solves these problems,
It is an object of the present invention to provide a current loop drive circuit that uses a constant current source 4 and shortens the switching time of a photocoupler.
（問題点を解決するための手段）
このような目的を達成する本考案は、信号光を
受光する受光ダイオード２と、この受光ダイオー
ドの正極が接続されたベース、信号を伝送するカ
レントラインの帰線１２が接続されたエミツタと
を有する増幅用トランジスタ３と、この増幅用ト
ランジスタのコレクタと接続されたベース、当該
カレントラインの帰線に接続されたコレクタ並び
に当該カレントラインの送信線１１に接続された
エミツタとを有するバイパス用トランジスタ５
と、このバイパス用トランジスタのベースと当該
カレントラインの送信線の間に挿入された負荷抵
抗Ｒ２とを備えたカレントループ駆動回路におい
て、次の構成としたものである。(Means for Solving the Problems) The present invention that achieves the above object consists of a light receiving diode 2 that receives signal light, a base to which the positive pole of this light receiving diode is connected, and a current line return for transmitting the signal. An amplification transistor 3 having an emitter connected to a line 12, a base connected to the collector of this amplification transistor, a collector connected to a return line of the current line, and a collector connected to the transmission line 11 of the current line. Bypass transistor 5 having an emitter
A current loop drive circuit including a load resistor R2 inserted between the base of the bypass transistor and the transmission line of the current line has the following configuration.
即ち、負荷抵抗の送信線側に正極が接続され、
負極には前記カレントループの許容する電流以下
に制限する抵抗Ｒ３を接続した平滑用ダイオード
６と、この電流制限抵抗を介在して当該平滑用ダ
イオードの負極と前記帰線との間に挿入されたコ
ンデンサ７とを設けると共に、当該平滑用ダイオ
ードの負極と前記受光ダイオードの負極とを前記
電流制限抵抗を介在して接続したことを特徴とし
ている。 That is, the positive electrode is connected to the transmission line side of the load resistor,
A smoothing diode 6 is connected to the negative electrode with a resistor R3 that limits the current to less than the allowable current of the current loop, and a smoothing diode 6 is inserted between the negative electrode of the smoothing diode and the return wire with this current limiting resistor interposed. A capacitor 7 is provided, and the negative electrode of the smoothing diode and the negative electrode of the light receiving diode are connected via the current limiting resistor.
（作用） 本考案の各構成要素はつぎの作用をする。(effect) Each component of the present invention operates as follows.
平滑用ダイオード及びコンデンサは、カレント
ラインの送信線に流れる電力を平滑化して受光ダ
イオードに安定した電圧を供給する。定電化によ
り受光ダイオードのミラー効果が抑止されてスイ
ツチング特性が改善される。 The smoothing diode and capacitor smooth the power flowing through the current transmission line to supply a stable voltage to the light receiving diode. The constant voltage suppresses the mirror effect of the light receiving diode and improves the switching characteristics.
（実施例） 以下図面を用いて、本考案を説明する。(Example) The present invention will be explained below using the drawings.
第１図は、本考案の一実施例を示す構成ブロツ
ク図である。尚第１図において、前記第４図と同
一作用をするものには同一符号をつけ説明を省略
する。図において、６は負荷抵抗Ｒ２の送信線１
１側に正極が取付けられた平滑用ダイオードで、
カレントラインに流れる電流を平滑化する。Ｒ３
は平滑用ダイオード６の負極側に接続された電流
制限用の抵抗で、他端には受光ダイオード２の負
極が接続されている。７は抵抗Ｒ３は帰線１１と
の間に挿入されたコンデンサである。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts having the same functions as those in FIG. 4 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted. In the figure, 6 is the transmission line 1 of the load resistance R2.
A smoothing diode with a positive electrode attached to the 1 side.
Smoothes the current flowing in the current line. R3
is a current limiting resistor connected to the negative electrode side of the smoothing diode 6, and the negative electrode of the light receiving diode 2 is connected to the other end. 7 is a capacitor inserted between the resistor R3 and the return wire 11.
このように構成された装置の動作を次に説明す
る。第２図は第１図の装置の波形図で、はカレ
ントラインの入力信号、はカレントラインの出
力信号、はコンデンサ７の電源電圧である。 The operation of the device configured in this manner will be described next. FIG. 2 is a waveform diagram of the device shown in FIG. 1, where is the input signal of the current line, is the output signal of the current line, and is the power supply voltage of the capacitor 7.
図中ｂの区間で発光ダイオード１に電流が流
れ、この光に対応して受光ダイオード２に電流が
流れる。その結果増幅用トランジスタ３に電流が
流れて、オンとなる。するとバイパス用トランジ
スタ５のベース電圧が低下するので、バイパス用
トランジスタ５もオンとなつてカレントラインに
20mAの電流が流れる。 In the section b in the figure, a current flows through the light emitting diode 1, and a current flows through the light receiving diode 2 in response to this light. As a result, current flows through the amplification transistor 3, turning it on. Then, the base voltage of the bypass transistor 5 decreases, so the bypass transistor 5 also turns on and becomes the current line.
A current of 20mA flows.
他方区間ａ，ｃでは、発光ダイオード１が発光
しないから受光ダイオード２に電流は流れず、バ
イパス用トランジスタ５はオフとなつてカレント
ラインの送信線１１と帰線１２の間には開放電圧
Ｖ０（オンでは20±2mA、オフでは０〜2mAと
規定されている）が印加される。そこで、この出
力電圧Ｖ０を受光ダイオード２の供給電圧として
使用できるようにバイパス用トランジスタ５、電
流制限抵抗Ｒ３及びコンデンサ７からなる平滑回
路に入力している。このときの電圧変動はのご
とくなる。なお、コンデンサ７の充電用に流れる
カレントラインの電流は電流制限抵抗Ｒ３で所定
の規格、ここでは2mA以下にしている。 On the other hand, in sections a and c, since the light emitting diode 1 does not emit light, no current flows to the light receiving diode 2, the bypass transistor 5 is turned off, and an open circuit voltage V0 ( (specified as 20±2mA when on and 0 to 2mA when off) is applied. Therefore, this output voltage V0 is input to a smoothing circuit consisting of a bypass transistor 5, a current limiting resistor R3, and a capacitor 7 so that it can be used as a supply voltage for the light receiving diode 2. The voltage fluctuation at this time is as follows. Note that the current of the current line that flows for charging the capacitor 7 is set to a predetermined standard by a current limiting resistor R3, which is 2 mA or less in this case.
第３図はミラー効果の説明図で、Ａは第１図に
係る本実施例、Ｂは第４図に係る従来例を示して
いる。図において、受光ダイオード２の容量を
CD、増幅用トランジスタ３のベース・コレクタ
間の容量をCpb、増幅用トランジスタ３のｈパラ
メータの一つをhfeで表している。すると、本実
施例の場合は交流的に増幅用トランジスタ３のベ
ースＡが定電流源４を介して接地され、受光ダイ
オード２のカソードＢはコンデンサ７を介して接
地されているので、受光ダイオード２のミラー効
果は次式で表される。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the mirror effect, in which A shows the present embodiment according to FIG. 1, and B shows the conventional example according to FIG. 4. In the figure, the capacity of photodiode 2 is
C D represents the capacitance between the base and collector of the amplification transistor 3 as C pb , and one of the h parameters of the amplification transistor 3 is represented as h fe . In this embodiment, the base A of the amplification transistor 3 is grounded via the constant current source 4 and the cathode B of the light receiving diode 2 is grounded via the capacitor 7. The mirror effect of is expressed by the following equation.
CD＋hfe・Cpb (1)
これに対して、従来の場合は交流的に増幅用ト
ランジスタ３のベースＡと受光ダイオード２のカ
ソードＢが同一の定電流源４を介して接地されて
いるので、ミラー効果は次式であたえられる。 C D +h fe・C pb (1) On the other hand, in the conventional case, the base A of the amplification transistor 3 and the cathode B of the photodetector diode 2 are grounded via the same constant current source 4. Therefore, the mirror effect can be given by the following equation.
hfe・（CD＋Cpb） (2)
このように、本実施例では平滑用ダイオード６
により受光ダイオード２のカソードＢに対して定
電流源４が交流的に接地されることを防止すると
共に、別途コンデンサ７で受光ダイオード２のカ
ソードＢを接地しているので従来例に比較してミ
ラー効果が低減されている。 h fe・(C D +C pb ) (2) In this way, in this example, the smoothing diode 6
This prevents the constant current source 4 from being AC grounded to the cathode B of the light receiving diode 2, and since the cathode B of the light receiving diode 2 is separately grounded by a capacitor 7, the mirror The effect is reduced.
（考案の効果）
以上説明したように、本考案によればカレント
ラインに流れる電力を平滑用ダイオード６及びコ
ンデンサ７で平滑して受光ダイオード２に安定な
電圧を供給しているので、受光ダイオード２のカ
ソードＢはコンデンサ７を介して交流的に接地さ
れることとなり、ミラー効果による増幅用トラン
ジスタ３のベース・コレクタ間の電荷を減少させ
ることができる。これにより、増幅用トランジス
タ３のベース・コレクタ間の電荷が早く放電さ
れ、スイツチング特性が改善されるという実用上
の効果がある。(Effect of the invention) As explained above, according to the invention, the power flowing in the current line is smoothed by the smoothing diode 6 and the capacitor 7 to supply a stable voltage to the light receiving diode 2. The cathode B of the amplification transistor 3 is grounded via the capacitor 7 in an alternating current manner, and the charge between the base and collector of the amplification transistor 3 due to the Miller effect can be reduced. This has the practical effect of quickly discharging the charge between the base and collector of the amplification transistor 3 and improving the switching characteristics.
第１図は、本考案の一実施例を示す構成ブロツ
ク図、第２図は第１図の装置の波形図、第３図
は、ミラー効果の説明図である。第４図は、従来
のカレントループ駆動回路の構成ブロツク図であ
る。
１……発光ダイオード、２……受光ダイオー
ド、３……増幅用トランジスタ、４……定電流
源、５……バイパス用トランジスタ、６……平滑
用ダイオード、７……コンデンサ、Ｒ２……負荷
抵抗、Ｒ３……電流制限抵抗。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of the device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the mirror effect. FIG. 4 is a block diagram of a conventional current loop drive circuit. 1... Light emitting diode, 2... Light receiving diode, 3... Amplifying transistor, 4... Constant current source, 5... Bypass transistor, 6... Smoothing diode, 7... Capacitor, R2... Load resistance , R3... Current limiting resistor.
Claims (1)
光ダイオードの正極が接続されたベース、信号を
伝送するカレントラインの帰線１２が接続された
エミツタとを有する増幅用トランジスタ３と、こ
の増幅用トランジスタのコレクタと接続されたベ
ース、当該カレントラインの帰線に接続されたコ
レクタ並びに当該カレントラインの送信線１１に
接続されたエミツタとを有するバイパス用トラン
ジスタ５と、このバイパス用トランジスタのベー
スと当該カレントラインの送信線の間に挿入され
た負荷抵抗Ｒ２とを備えたカレントループ駆動回
路において、 前記負荷抵抗の送信線側に正極が接続され、負
極には前記カレントループの許容する電流以下に
制限する抵抗Ｒ３を接続した平滑用ダイオード６
と、この電流制限抵抗を介在して当該平滑用ダイ
オードの負極と前記帰線との間に挿入されたコン
デンサ７とを設けると共に、 当該平滑用ダイオードの負極と前記受光ダイオ
ードの負極とを前記電流制限抵抗を介在して接続
したことを特徴とするカレントループ駆動回路。[Claims for Utility Model Registration] An amplification transistor having a light receiving diode 2 for receiving signal light, a base to which the positive pole of the light receiving diode is connected, and an emitter to which a return wire 12 of a current line for transmitting the signal is connected. 3, a bypass transistor 5 having a base connected to the collector of this amplification transistor, a collector connected to the return line of the current line, and an emitter connected to the transmission line 11 of the current line, and this bypass In the current loop drive circuit, the current loop drive circuit includes a load resistor R2 inserted between the base of the transistor and the transmission line of the current line, a positive electrode is connected to the transmission line side of the load resistor, and a negative electrode is connected to the transmission line of the current loop. A smoothing diode 6 connected to a resistor R3 that limits the current to less than the allowable current.
and a capacitor 7 inserted between the negative electrode of the smoothing diode and the return wire via the current limiting resistor, and connecting the negative electrode of the smoothing diode and the negative electrode of the light receiving diode to the current limiter. A current loop drive circuit characterized by being connected through a limiting resistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5822187U JPH0522990Y2 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5822187U JPH0522990Y2 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63165929U JPS63165929U (en) | 1988-10-28 |
| JPH0522990Y2 true JPH0522990Y2 (en) | 1993-06-14 |
Family
ID=30888609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5822187U Expired - Lifetime JPH0522990Y2 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0522990Y2 (en) |
-
1987
- 1987-04-17 JP JP5822187U patent/JPH0522990Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63165929U (en) | 1988-10-28 |
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