JPH0628713Y2 - 電流信号発生器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、２線式信号伝送器のシステム試験に用いるこ
との出来る電流信号発生器に係り、特に受信計器側の電
源を有効に用いる電流信号発生器に関する。

〈従来の技術〉 ２線の伝送線を用いて伝送器の電源を受信計器側から伝
送器に供給すると共に伝送器で検出した信号を同じ伝送
線を用いて伝送器から受信計器側に伝送する２線式伝送
器は良く知られている。この伝送線では伝送する負荷電
流は通常４〜２０ｍＡの統一電流が使用され、このうち
ベース電流４ｍＡ以下の電流で伝送器の電源を作る電流
として使用し、残りの電流で伝送器で検出した信号の伝
送に使用される。

このような２線式伝送器に接続される計器のシステム試
験をするには任意に可変出来る電流信号を発生すること
の出来る試験用の電流信号発生器を必要とする。

第４図はこの様な従来の電流信号発生器の第１の構成を
示す回路図である。

１０は可変の電流源であり、この電流源１０に直列にト
ランジスタＱ_１、Ｑ_２が複合接続されている。トランジ
スタＱ_１のベースには抵抗Ｒ_１を介して電流源１０の一
端が接続され、そのエミッタはトランジスタＱ_２のベー
スに、そのコレクタはトランジスタＱ_２のコレクタにそ
れぞれ接続されている。トランジスタＱ_２のエミッタは
定電流源１０の他端に接続されている。トランジスタＱ
_２のコレクタと、電流源１０と抵抗Ｒ_１の接続点はそれ
ぞれ電流信号発生器１１の出力端Ｔ_１とＴ_２に接続され
ている。出力端Ｔ_１とＴ_２は２線の伝送線ｌ_１、ｌ_２と
受信計器１２の入力端Ｔ_１ ⁻とＴ_２ ⁻を介して電源ＰＳ
と受信抵抗Ｒ_２にそれぞれ接続されている。

以上の構成において、電流源１０からは４〜２０ｍＡの
可変の電流ＩｃがトランジスタＱ_１、Ｑ_２に流され、こ
れを同じく４〜２０ｍＡの負荷電流Ｉ_Ｌに電流交換して
受信計器１２の受信抵抗Ｒ_２に伝送し、ここで例えば１
〜５Ｖの電圧を発生させる。

第５図は従来の電流信号発生器の第２の構成を示す回路
図である。

これは、信号電源として可変の電圧源１３を用いる場合
を示している。電圧源１３の一端は増幅器Ｑ_３の非反転
入力端（＋）に接続され、その他端は出力端Ｔ_２に接続
されている。出力端Ｔ_１とＴ_２の間にはトランジスタＱ
_４のコレクタと抵抗Ｒ_３を介してエミツタとが接続され
ている。トランジスタＱ_１の反転入力端（−）はトラン
ジスタＱ_２のエミッタと抵抗Ｒ_３との接続点に接続され
ている。また、増幅器Ｑ_３の電源は電源端Ｔ_３と出力端
Ｔ_１を介して受信計器の電源ＰＳから供給されている。
これ等の電圧源１３、増幅器Ｑ_３、トランジスタＱ_４、
抵抗Ｒ_３で電流信号発生器１４を構成している。

以上の構成により、電圧源１３を可変することにより伝
送線ｌ_１、ｌ_２を介して対応する負荷電流Ｉ_Ｌを受信抵
抗Ｒ_２に流し、これにより例えば１〜５Ｖの電圧を受信
抵抗Ｒ_２に発生させる。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、以上のような従来の電流信号発生器で
は、例えば第４図に示す場合は受信計器１２側の電源の
他に新たに電流源１０を必要とし、第５図に示す場合に
も受信計器１２側の電源の他に新たに電圧源１３を必要
とする上に伝送線が１本余計に必要とするなどの面倒が
ある。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は、以上の問題点を解決するために、試験しよう
とする計器の受信抵抗を介して直列に接続された電源に
電流制御手段と定電圧発生素子とが直列に接続され、こ
の定電圧素子によって発生した定電圧を用いて内部回路
の電源電圧を供給すると共に基準電圧発生手段により可
変の基準電圧を発生させ、この基準電圧に対応した負荷
電流を電流設定手段により受信抵抗に流すようにしたも
のである。

〈作用〉 試験しようとする受信計器側にある電源から電源電圧を
取り、この電圧を用いて定電圧素子に電流制御手段を介
して電流を流して定電圧を発生させ、この定電圧を用い
て基準電圧発生器により任意の電圧を発生させこれによ
り対応する負荷電流を受信抵抗に発生させる。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づいて説明す
る。第１図は本考案の１実施例の構成を示す回路図であ
る。

１５は本考案の内容をなす電流信号発生器であり、その
出力端Ｔ_１、Ｔ_２は伝送線ｌ_１、ｌ_２を介して受信計器
１２の入力端Ｔ_１ ⁻とＴ_２ ⁻を介して電圧Ｅ_Ｐを持つ電
源ＰＳと受信抵抗Ｒ_２にそれぞれ接続されている。

出力端Ｔ_１は電流制御回路をなすＮチャンネルのＦＥＴ
トランジスタＱ_５のドレインＤに接続され、そのソース
Ｓは抵抗Ｒ_４と定電圧素子をなすツエナ電圧Ｅ_Ｚを持つ
ツエナダイオードＤ_Ｚを介して出力端Ｔ_２に接続されて
いる。また、ＦＥＴトランジスタＱ_５のソースＳとゲー
トＧとの間には抵抗Ｒ_５が接続され、これ等の接続点と
出力端Ｔ_２の間にはＮＰＮのトランジスタＱ_６のコレク
タとエミッタとが直列に接続されている。トランジスタ
Ｑ_６のベースは比較器Ｑ_７の出力端から抵抗Ｒ_６を介し
て接続され、その非反転入力端（＋）はＦＥＴトランジ
スタＱ_５のソースＳの電圧Ｅ_Ｓを抵抗Ｒ_７とＲ_８で分圧
した電圧が印加されている。比較器Ｑ_７の反転入力端
（−）は、ツエナダイオードＤ_Ｚの両端のツエナ電圧Ｅ
_Ｚを電流設定用の可変抵抗Ｒ_９で分圧したバッフア増幅
器Ｑ_８の出力電圧Ｅ_ｉとツエナ電圧Ｅ_Ｚとの差の電圧を
抵抗Ｒ_１０と抵抗Ｒ_１１で分圧した電圧に出力電圧Ｅ_ｉ
を加えた電圧が印加されている。

また、比較器Ｑ_７とバッフア増幅器Ｑ_８の電源はそれぞ
れツエナダイオードＤ_Ｚの両端のツエナ電圧Ｅ_Ｚで駆動
されている。

次に以上のように構成された電流信号発生器の動作につ
いて説明する。

受信抵抗Ｒ_２に流れる負荷電流Ｉ_Ｌは、抵抗Ｒ_５に流れ
る電流をｉ_１、抵抗Ｒ_７に流れる電流をｉ_２、抵抗Ｒ_４
に流れる電流ｉ_３とすれば次式の様になる。

Ｉ_Ｌ＝ｉ_１＋ｉ_２＋ｉ_３…（１） ＦＥＴトランジスタＱ_５に流れる電流Ｉ_Ｌは、そのゲー
トＧとソースＳ間の電圧Ｖ_ＧＳにより決定される。この
電圧Ｖ_ＧＳはトランジスタＱ_６のコレクタとエミッタ間
の抵抗をＲ_ｃｅとすれば、次式で示される。

Ｖ_ＧＳ＝［｛Ｒ_ｃｅ／（Ｒ_５＋Ｒ_ｃｅ）｝ −１］Ｅ_Ｓ ＝−Ｒ_５Ｅ_Ｓ／（Ｒ_５＋Ｒ_ｃｅ）…（２） ここで、負荷電流Ｉ_ＬはトランジスタＱ_６により制御さ
れる。

すなわち、Ｒ_ｃｅ》Ｒ_５とすればＶ_ＧＳ≒０となり負荷
電流Ｉ_ＬはＦＥＴトランジスタＱ_５の飽和領域となる。
また、Ｒ_ｃｅ≒０とすればＶ_ＧＳ＝−Ｅ_Ｓとなり、Ｅ_Ｓ
をＦＥＴトランジスタＱ_５のゲート／ソース間電圧より
大きく設定すればＦＥＴトランジスタＱ_５はオフとなり
Ｉ_Ｌ＝０となる。

また、比較器Ｑ_７はその非反転入力端（＋）の電圧をｅ
_＋、反転入力端（−）の電圧をｅ₋とすれば、トランジ
スタＱ_６をｅ_＋＝ｅ₋になるようにして制御する。

すなわち、負荷電流Ｉ_Ｌの増加によりｉ_３が増加する
と、Ｒ_４ｉ_３の増加に伴ないｅ_＋が増加して比較器Ｑ_７
の出力が大きくなり、この結果トランジスタＱ_６のＲ
_ｃｅが減少する。従って、Ｖ_ＧＳが大きくなるのでＩ_Ｌ
が減少し、ｉ_３が減少して結局ｅ_＋＝ｅ₋となる。

いま、簡単なためＲ_７＝Ｒ_８＝Ｒ_１０＝Ｒ_１１とすれ
ば、 ｅ₋＝（Ｅｉ＋Ｅ_Ｚ）／２ …（３） ｅ_＋＝（Ｅ_Ｚ＋Ｒ_４ｉ_３）／２ …（４） であり、ｅ_＋＝ｅ₋の関係から ｉ_３＝Ｅ_ｉ／Ｒ_４ …（５） となる。また、ｉ_２は ｉ_２＝（Ｅ_Ｚ＋Ｒ_４ｉ_３）／（Ｒ_７＋Ｒ_８） ＝Ｅｉ／（Ｒ_７＋Ｒ_８） ＋Ｅ_Ｚ／（Ｒ_７＋Ｒ_８）…（６） となる。さらに、ｉ_１は ｉ_１＝Ｖ_ＧＳ／Ｒ_５ …（７） であるので、（５）〜（７）式を（１）式に代入して、
負荷電流Ｉ_Ｌは Ｉ_Ｌ＝（Ｖ_ＧＳ／Ｒ_５）＋（Ｅ_Ｚ／（Ｒ_７ ＋Ｒ_８））＋［（１／Ｒ_４）＋１／ （Ｒ_７＋Ｒ_８）］Ｅ_ｉ …（８） となる。

ここで、Ｉ_Ｌ》Ｖ_ＧＳ／Ｒ_５、Ｅ_Ｚ／（Ｒ_７＋Ｒ_８）、
（Ｒ_７＋Ｒ_８）》Ｒ_４とすれば、負荷電流Ｉ_Ｌは次式の
ようになる。

Ｉ_Ｌ≒Ｅ_ｉ／Ｒ_４ …（９） 従って、可変抵抗Ｒ_９を可変することによって出力電圧
Ｅ_ｉを可変させ、これにより負荷電流Ｉ_Ｌを任意に変更
することができる。なお、負荷電流Ｉ_Ｌの安定性は抵抗
Ｒ_７〜Ｒ_１１に依存し、電源Ｅ_Ｐの変動の影響を受けな
い。

比較器Ｑ_７、増幅器Ｑ_８、ツエナーダイオードＤ_Ｚ、可
変抵抗Ｒ_９の駆動電流は負荷電流Ｉ_Ｌ＝４〜２０ｍＡの
うちベース電流４ｍＡ以下の電流で駆動させる。

第２図は本考案の第２の実施例の構成を示す回路図であ
る。

この実施例は、消費電力などの関係でＦＥＴトランジス
タＱ_５では負荷電流の制御が出来ない場合にトランジス
タＱ_９、Ｑ_１０で電流を変化させる電気信号発生器１６
を示している。

ツエナダイオードＤ_Ｚ両端のツエナ電圧Ｅ_Ｚをこれに並
列に接続された抵抗Ｒ_１２、Ｒ_１３と抵抗Ｒ_１１で分圧
して基準電圧Ｅ_ｂを得て、これを比較器Ｑ_７の非反転入
力端（−）に印加し、これによりＦＥＴトランジスタＱ
_５のソース／ドレイン間に固定電流Ｉ_０１、例えば４ｍ
Ａを流す。

また、増幅器Ｑ_１１の非反転入力端（＋）にはツエナ電
圧Ｅ_Ｚが可変抵抗Ｒ_１４で分圧された入力電圧Ｅ_ｉ ⁻が
印加されている。その出力端にはトランジスタＱ_９のベ
ースが接続され、これにトランジスタＱ_１０が複合接続
されそのエミッタには帰還抵抗Ｒ_ｆの一端が接続されて
いる。出力端Ｔ_１にはトランジスタＱ_９、Ｑ_１０のコレ
クタが接続され、出力端Ｔ_２には帰還抵抗Ｒ_ｆの他端が
接続されている。さらに、帰還抵抗Ｒ_ｆの一端は増幅器
Ｑ_１１の反転入力端（−）に接続されている。

以上の構成において、帰還抵抗Ｒ_ｆには出力端Ｔ_１から
可変電流Ｉ_０２が流れて帰還抵抗Ｒ_ｆの両端に帰還電圧
Ｉ_０２Ｒ_ｆが発生する。増幅器Ｑ_１１の反転入力端
（−）にはこの帰還電圧が帰還され、またその非反転入
力端（＋）には入力電圧Ｅ_ｉ ⁻が印加されこれ等の電圧
が平衡するように増幅器Ｑ_１１が動作するので、 Ｉ_０２＝Ｅ_ｉ ⁻／Ｒ_ｆ …（１０） となる。この可変電流Ｉ_０２は入力電圧Ｅ_ｉ ⁻に応じて
例えば０〜１６ｍＡとして設定することができる。

従って、負荷電流Ｉ_Ｌは Ｉ_Ｌ＝Ｉ_０１＋Ｉ_０２ …（１１） となる。このため、この負荷電流Ｉ_Ｌは例えば４〜２０
ｍＡに設定することができる。

第３図は本考案の第３の実施例の構成を示す回路図であ
る。

この実施例は第２図に示す回路に対して電圧変動、温度
変化などが小さい場合に使用できる簡略された電流信号
発生器１７を示す。

ＦＥＴトランジスタＱ_１２は抵抗Ｒ_１５で決まる固定電
流Ｉ_０１ ⁻を流す定電流源として機能する。その他の可
変電流Ｉ_０２を流す回路部分は第２図に示す回路とほぼ
同一である。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、計裝システムで多用される２線式伝送器のシステ
ム試験をする場合に、格別の別電源および信号源を必要
とせずに伝送器用の電源を使用して安定な電流信号を得
ることができる。

また、本考案によれば、受信計器測の電源の電圧変動の
影響を受けないので、種々の電源電圧の異なる伝送器に
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例の構成を示す回路図、第２図
は本考案の第２の実施例の構成を示す回路図、第３図は
本考案の第３の実施例の構成を示す回路図、第４図は従
来の第１の電流信号発生器の構成を示す回路図、第５図
は従来の第２の電流信号発生器の構成を示す回路図であ
る。 １０……電流源、１１、１４、１５、１６、１７……電
流信号発生器、１２……受信計器、１３……電圧源、Ｐ
Ｓ……電源、Ｒ_２……受信抵抗、ｌ_１、ｌ_２……伝送
線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】試験しようとする計器の受信抵抗を介して
   直列に接続された電源に電流制御手段と定電圧発生素子
   とが直列に接続され、この定電圧素子によって発生した
   定電圧を用いて内部回路の電源電圧を供給すると共に基
   準電圧発生手段により可変の基準電圧を発生させ、この
   基準電圧に対応した負荷電流を電流設定手段により前記
   受信抵抗に流すようにしたことを特徴とする電流信号発
   生器。