JPH0624314B2 - 高周波変換回路 - Google Patents

高周波変換回路

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JPH0624314B2
JPH0624314B2 JP361686A JP361686A JPH0624314B2 JP H0624314 B2 JPH0624314 B2 JP H0624314B2 JP 361686 A JP361686 A JP 361686A JP 361686 A JP361686 A JP 361686A JP H0624314 B2 JPH0624314 B2 JP H0624314B2
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弘一 蓬原
隆一 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は産業用ロボットや列車等の運転制御を安全に行
うための信号受信回路に用いるフェイルセーフな高周波
変換回路に関する。
〈従来の技術〉 入力信号を整流して例えば電磁リレー等の負荷を動作さ
せるためのフェイルセーフな駆動回路は一般的には第4
図のように構成される。
即ち、入力信号einでトランスTを負荷とするトランジ
スタQをスイッチング動作させることにより入力信号e
inを増幅し、これを整流回路1及び平滑コンデンサC
を介して負荷Rに供給する構成である。
ところが、入力信号einのオン・オフの比率(デューテ
ィ比)が極端(例えばT>T,T:オン期間,T
:オフ期間)である場合には、トランジスタQのコレ
クタ−エミッタ間を経由してトランスTを流れる電流に
直流成分が発生してトランスTを構成するコアの磁束が
飽和するので、これを防ぐためには、大きなコアを用い
るため大型のトランスTを使用しなければならなかっ
た。また、入力信号einの周期T+Tが大きく低周
波である場合、負荷Rが低抵抗値であれば平滑コンデ
ンサCが大容量値となりやはり大型となっていた。従
って、低周波でオン・オフの比率が極端な入力信号ein
に対しては、大型化して実装密度を高める際に大きな障
害になっていた。
ところで、前記入力信号einを第5図に示すC−MOS
による公知の発振回路2のゲート入力とすることによっ
て、入力信号einより高い周波数の出力に変換して取り
出し、例えば前述した第4図の駆動回路へ入力させた場
合には、トランスTも平滑コンデンサCも共に小型化
することができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上述したC−MOSによる発振回路2で
は、C−MOS内部のゲートが電源に短絡したり、互い
のゲートa,a間が短絡する等の発振条件を満足す
るような故障が生じたときには、入力信号einとは無関
係に発振出力を発生する危険があり、フェイルセーフで
ないという欠点があり、フェイルセーフな受信回路には
採用できない。
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、フェイル
セーフな受信回路に使用可能な全ての回路故障に対して
安全側に動作するフェイルセーフな高周波変換回路を提
供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このため本発明では、ゲート電圧を少なくとも電源電圧
に設定したプログラマブル・ユニジャンクション・トラ
ンジスタ(以下PUTとする)による発振回路を備える
と共に、該発振回路のPUTのアノード側入力部に、発
振回路入力信号を前記PUTのゲート電圧にクランプす
るクランプ回路を接続して構成した。
〈作用〉 上記の構成において、PUTによる発振回路のPUTの
ゲート電圧を少なくとも電源電圧に設定して入力信号を
PUTの前記ゲート電圧にクランプするようにしたの
で、入力信号が電源電圧より高くならないと発振出力が
発生しない。そして、発振回路の前段で回路故障が発生
すると、発振回路の入力信号は電源電圧より高くならな
いので発振出力がなくフェイルセーフとなる。
〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の高周波変換回路の一実施例を用いたフ
ェイルセーフな受信回路の一例を示すものである。
図において、10はローパス・フィルタ回路、20はローパ
ス・フィルタ回路10のパルス出力を高周波に変換する本
実施例の高周波変換回路である。
前記ローパス・フィルタ回路10は入力信号eによりオ
ン・オフしてコレクタ側より入力信号に基づく周波数の
パルス信号を出力するトランジスタQ11と、PUT12を
用いた発振回路11と、該発振回路11の発振パルスレベル
を予め定めた設定値Vthと比較して設定値Vth以上のと
きに出力を発生する例えばシュミット回路等から構成さ
れるレベル検出回路13で構成されている。
また、前記発振回路11について更に詳述する。この発振
回路11は発振可能な入力信号eの周波数を設定するた
めの積分時定数を定める抵抗R11,R12及びコンデンサ
11と、PUT12がターン・オンするアノード電圧Val
を決定するためのゲート電圧Vg1(Vg1=R15・V
(R14+R15),V:電源電圧)を与える抵抗R14
15とカソード負荷抵抗R13とを有している。そして、
PUT12がターン・オンした後はPUT12に流れるアノ
ード電流I(I≒V/(R11+R12))がゲート
電流I(I≒V・(R14+R15)/R14・R15
よりも大きくなるように抵抗R11,R12,R14,R15
設定し、かつ抵抗R14を十分大きくとることによってア
ノード電圧が略零になるまでPUT12を導通状態に維持
できるように構成してある。即ち、入力信号レベルが
“H”に立上ったときだけ高レベルの発振パルスを発生
するが、以後は入力信号が“L”レベルになるまでPU
T12が導通し続けることによって高レベルの発振パルス
が繰り返し発生しないようになっている。尚、一般には
11+R12,R14,R15>R13となるように設計される
ものである。
次に本実施例の高周波変換回路20の構成を説明する。こ
の高周波変換回路では、前段のレベル検出回路13の出力
を入力とするトランジスタQ21及び抵抗R21からなるス
イッチ回路と、後段のPUT23による発振回路22の入力
信号電圧をPUT23のゲート電圧Vg2にクランプするコ
ンデンサC21及びダイオードD21からなるクランプ回路
21と、前述の発振回路22とで構成される。また、前記発
振回路22は、当該発振回路22に弛張発振を起こすための
充電抵抗R22と、発振用コンデンサC22と、PUT23
と、ゲート抵抗R24及びカソード負荷抵抗R23とで構成
されている。そして、ゲート電圧Vg2を電源電圧V
設定してあり、アノード電圧Va2が電源電圧Vより高
くなったときに弛張発振出力を発生する構成になってい
る。
次に第2図及び第3図の出力波形タイムチャートを参照
しながら動作を説明する。
まず、ローパス・フィルタ回路10では、トランジスタQ
11のベースに入力する入力信号eが“L”レベルにな
るとトランジスタQ11がオフとなり、そのコレクタ側
(第1図のa点)より“H”レベルの出力が発生する。
そして、この“H”レベル出力の継続時間が積分時定数
11・(R11+R12)(特別な場合としてR12=0のと
きもある)より大となる低周波入力のときにアノード側
(第1図のb点)がPUT12のゲート電圧Vg1に達して
PUT12がターン・オンし、PUT12のカソード側(第
1図のc点)にレベル検出回路13の設定値Vth以上のレ
ベルを有する発振パルスVが発生し、レベル検出回路
13の出力側(第1図のd点)にパルスが発生する。一
方、高周波数の入力信号eのときには、b点の電圧が
ゲート電圧Vg1にならないために、PUT12が導通せず
カソード側に発振パルスが発生しない。従って、所定周
波数以上の入力信号をカットするフィルタリング機能を
有している。
ところで、かかるローパス・フィルタ回路10は発振回路
11が故障した場合、即ちPUT12の故障、抵抗R11,R
12,R13,R14,R15の断線故障、コンデンサC11の短
絡故障は勿論、コンデンサC11の端子の断線故障でも出
力を発生しない。
コンデンサC11の端子が断線故障した場合には、a点が
“H”レベルになると同時にPUT12はターン・オンし
てカソード側のc点に出力電圧Vが発生するが、この
ときの出力電圧VはコンデンサC11の放電出力が重畳
されていないため第2図に示すようにレベル検出回路13
の設定値Vthよりも低く、従ってレベル検出回路13の出
力はなくローパス・フィルタ回路10の出力は発生しな
い。
また、入力回路側が故障したときも出力は発生しない。
即ち、トランジスタQ11のコレクタ側が断線故障してa
点の電圧レベルが“H”レベルのままになったときに
は、発振回路11が自己発振のできない構成になっている
ために、a点の電圧レベルが“H”レベルに立上ったと
きのみ高レベルの発振出力が発生してレベル検出回路13
に出力が発生するだけで、以後は出力は発生しなくな
る。また、トランジスタQ11の短絡故障では、a点の電
圧レベルは“L”になるので、発振出力は発生せずロー
パス・フィルタ回路10の出力はない。
このように、このローパス・フィルタ回路10は、入力回
路を含む全ての回路故障に対して出力を生じることがな
くフェイルセーフに構成されている。
次に、後段の本実施例の高周波変換回路20の動作を第3
図を参照しながら説明する。
第2図に示すレベル検出回路13の出力パルス即ちローパ
ス・フィルタ回路10からの入力信号eがスイッチ回路
のトランジスタQ21に入力すると、該トランジスタQ21
のコレクタ側(第1図のf点)に入力信号eと反転し
た出力が発生する。このスイッチ回路の出力はクランプ
回路21によって電源電圧Vにクランプされ発振回路22
の入力端(第1図のg点)には電源電圧Vにスイッチ
回路の出力を重畳した電圧が発生する。そして、PUT
23のゲート電圧を電源電圧Vに設定してあるので、前
記入力端の電圧が電源電圧Vよりも高くかつその継続
時間が積分定数R22,C22より大のとき、アノード電圧
a2(第1図のh点)が電源電圧Vに達し、PUT23
がターン・オンしそのカソード側(第1図のj点)に発
振出力が発生する。PUT23の導通によりコンデンサC
22が放電するとアノード電圧Va2が電源電圧Vより低
くなりPUT23はターン・オフし、再びコンデンサC22
の充電が開始される。このようにして、入力端が“H”
レベルにある間、積分時定数R22・C22で決まる周期で
高周波発振出力eを発生する。従って、この高周波発
振出力eの出力周波数は、入力周波数に比較して高周
波に変換されているために、例えば検波して直流出力と
するのに平滑用コンデンサが小さくできる等整流し易い
出力となる。尚、発振出力を第1図のk点から取り出す
ようにしてもよい。
そして、かかる高周波変換回路20はその回路故障に対し
て次のような特性を有している。
まず、スイッチ回路の故障に対しては、当該スイッチ回
路が“H”レベル側及び“L”レベル側のどちら側に故
障してもコンデンサC21を介して結合しているのでその
出力がなくなり発振回路22は発振しない。
また、クランプ回路21の故障に対しては、ダイオードD
21及びコンデンサC21の短絡・断線いずれの故障の場合
でもPUT23のアノード電圧Va2が電源電圧V、即ち
ゲート電圧よりも大きくならないためPUT23がターン
・オンせず発振出力は発生しない。
更に、発振回路22の故障に対しては、各抵抗R22
23,R24の断線故障及びコンデンサC22の短絡故障の
場合には、PUT23はターン・オンせず発振出力は発生
しない。また、コンデンサC22が断線故障したときは、
入力信号がある時には、その入力信号が直接出力される
が、入力信号がなければ出力を生じることはなくフェイ
ルセーフである。
このように、かかる高周波変換回路20は全ての回路故障
に対して安全側に作用するフェイルセーフな構成になっ
ている。また、発振回路22の出力周期は積分時定数R22
・C22で定まり、R22を大きな値に、C22を小さな値に
設定すると、発振回路22の入力抵抗が大きくなり、コン
デンサC21を小さな容量値のもので低周波まで変調でき
る利点がある。
尚、本実施例の高周波変換回路では、PUTのゲート電
圧を電源電圧Vに設定したが、入力信号の最大レベル
である約2Vより低ければ電源電圧Vより高くとも
よく、外部から供給してもよい。また、PUT23はPN
PトランジスタとNPNトランジスタによる等価回路で
表せるため、トランジスタでも構成できることは言うま
でもない。
〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、全ての回路故障に対
して高周波の発振出力が発生しないフェイルセーフな高
周波変換回路を実現できる。従って、低周波の入力信号
に対してトランスと平滑コンデンサを用いた負荷駆動回
路を使用する場合でも、フェイルセーフな構成でしかも
トランス及び平滑コンデンサを小型化でき実装密度を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる高周波変換回路の一実施例を適
用した受信回路の回路図、第2図はローパス・フィルタ
回路の要部の出力波形タイムチャート、第3図は本実施
例の高周波変換回路の要部の出力波形タイムチャート、
第4図はフェイルセーフな負荷駆動回路の回路図、第5
図は従来の高周波変換回路の回路図である。 21…クランプ回路、22…発振回路、23…PUT、Q21
トランジスタ、R21,R22,R23,R24…抵抗、C21
22…コンデンサ、D21…ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−102555(JP,A) 特開 昭49−66265(JP,A) 特開 昭49−66266(JP,A) 特開 昭60−118057(JP,A) 実開 昭49−123939(JP,U) 実開 昭60−55132(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゲート電圧を少なくとも電源電圧に設定し
    たプログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタ
    による発振回路を備えると共に、該発振回路のプログラ
    マブル・ユニジャンクション・トランジスタのアノード
    側入力部に、発振回路入力信号を前記プログラマブル・
    ユニジャンクション・トランジスタのゲート電圧にクラ
    ンプするクランプ回路を接続して構成したことを特徴と
    する高周波変換回路。
JP361686A 1986-01-13 1986-01-13 高周波変換回路 Expired - Lifetime JPH0624314B2 (ja)

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JPS62163413A JPS62163413A (ja) 1987-07-20
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US5442303A (en) * 1992-07-16 1995-08-15 The Nippon Signal Co., Ltd. Electromagnetically coupled fail-safe logic circuit
DE69309195T2 (de) * 1992-07-31 1997-10-16 Tokai Kogyo Co Ltd Extrudierte Hohlprofile and Herstellungsverfahren

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