JPH0816973A - 2線式伝送器 - Google Patents

2線式伝送器

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JPH0816973A
JPH0816973A JP14445694A JP14445694A JPH0816973A JP H0816973 A JPH0816973 A JP H0816973A JP 14445694 A JP14445694 A JP 14445694A JP 14445694 A JP14445694 A JP 14445694A JP H0816973 A JPH0816973 A JP H0816973A
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JP
Japan
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transmission current
signal
voltage
effect transistor
field effect
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Application number
JP14445694A
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English (en)
Inventor
Masaaki Niiguni
雅章 新国
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 精度を落とすことなく構成を簡単にして小形
化とコスト低減を図るように改良した2線式伝送器を提
供するにある。 【構成】 負荷側から2本の伝送線を介して伝送電流の
供給を受けて測定すべき物理量をセンサにより電気信号
に変換しこれを信号処理して負荷側に先の伝送電流を変
化させて伝送する2線式伝送器において、制御信号によ
り先の伝送電流を制御するデプレッション形の電界効果
トランジスタと、この電界効果トランジスタに流れる先
の伝送電流をバイパスさせて回路電圧を作る定電圧手段
と、先の伝送電流に比例する帰還電圧を発生させる帰還
抵抗と、先の電気信号に対応するセンサ信号に先の帰還
電圧が一致するように演算して先の制御信号を出力する
演算手段とを具備するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷側から2本の伝送
線を介して伝送電流の供給を受けて測定すべき物理量を
センサにより電気信号に変換しこれを信号処理して負荷
側に先の伝送電流を変化させて伝送する2線式伝送器に
係り、特に精度を落とすことなく構成を簡単にして小形
化とコスト低減を図るように改良した2線式伝送器に関
する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の2線式伝送器の全体構成を
示すブロック図である。このような2線式伝送器は、例
えば本出願人により出願された特願平4−137163
号「発明の名称:2線式伝送器」などに開示されてい
る。以下、その概要について説明する。
【0003】直流電源Eb と負荷抵抗RL とは直列に接
続されて負荷端T1 、T2 に接続されている。2線式伝
送器10の出力端T3 、T4 はこれ等の負荷端T1 、T
2 と伝送線L1 、L2 で接続されている。
【0004】出力端T3 には抵抗R9を介してトランジ
スタQ2のエミッタが、抵抗R10を介してトランジスタ
1のエミッタがそれぞれ接続されている。コレクタと
ベースとが接続されたトランジスタQ1のベースとトラ
ンジスタQ2のベースとは共にトランジスタQ3のコレク
タに接続されている。これらにより、カレントミラー回
路CMCが構成されている。また、出力端T3とトラン
ジスタQ2のコレクタとの間には起動用の抵抗R2が接続
されている。
【0005】そして、出力端T3 、T4には、このカレ
ントミラー回路CMC、トランジスタQ3のコレクタと
エミッタ、抵抗R1、ダイオードD1、および帰還抵抗R
f とが直列に接続され、ダイオードD1と帰還抵抗Rf
との接続点は共通電位点COMに接続されている。
【0006】トランジスタQ2のコレクタと、ダイオー
ドD1及び帰還抵抗Rfとの間にはツエナ−ダイオ−ドD
Zが接続され、このツエナ−ダイオ−ドDZの両端にほぼ
一定な定電圧Vcを発生させている。
【0007】この定電圧Vc は、偏差増幅器Q4、信号
処理回路SCCなどの回路電源として供給される。信号
処理回路SCCは、例えば、差圧或いは圧力などの物理
量を内蔵するセンサにより電気信号に変換し、これに直
線性補正などの信号処理を施して抵抗R3を介して偏差
増幅器Q4の非反転入力端(+)にセンサ信号esとして
出力する。
【0008】さらに、偏差増幅器Q4の非反転入力端
(+)には、定電圧Vcと帰還抵抗Rfの両端に発生した
帰還電圧efを帰還抵抗Rf、抵抗R4、R5で分圧した分
圧電圧が印加されている。
【0009】その反転入力端(−)には、定電圧Vcを
抵抗R6とR7で分圧した分圧電圧がバイアスとして印加
されている。そして、偏差増幅器Q4の出力端に発生し
た出力電圧は抵抗R8を介してトランジスタQ3のベース
に印加されている。
【0010】次に、以上のように構成された2線式伝送
器10の動作について説明する。起動時には抵抗R2
介してツエナ−ダイオ−ドDZに伝送電流I0 を流し
て、定電圧Vcを発生させる。
【0011】この定電圧Vcにより、信号処理回路SC
Cに回路電源が供給されて、内蔵のセンサで検出された
電気信号は、例えば内蔵のマイクロコンピュ−タの制御
の下に信号処理がなされてセンサ信号esとして抵抗R3
を介して偏差増幅器Q4の非反転入力端(+)に出力さ
れる。
【0012】この結果、センサ信号esに対応してトラ
ンジスタQ3 にベ−ス電圧が印加され、そのコレクタ電
流でトランジスタQ1、Q2などで構成されるミラー回路
CMCに電流を流し、正常に定電圧Vcを確立する。
【0013】このため、トランジスタQ2のエミッタと
コレクタ間に伝送線L1 、L2 に流れる伝送電流I
0(例えば、4mA〜20mA)とほぼ同じ電流が流さ
れる。この電流の大部分はツエナ−ダイオ−ドDZと帰
還抵抗Rf を介して負荷抵抗RLに流れる。
【0014】この結果、帰還抵抗Rf に伝送電流I0
対応した帰還電圧ef が発生するが、偏差増幅器Q4
帰還電圧ef とセンサ信号esに対応する電圧が等しく
なるようにトランジスタQ3 を介してトランジスタQ2
のコレクタ電流を制御する。従って、伝送電流I0 はセ
ンサの出力信号に対応する電流となる。
【0015】ここで、トランジスタQ1、Q2のエミッタ
に接続されている抵抗R10、R9は、出力段のゲインの
バラツキを抑え、これらの抵抗比を加減して出力段のゲ
インを最適な値に調節できるようにするためである。
【0016】なお、トランジスタQ3 、Q2 、Q1、ツ
エナ−ダイオ−ドDZによるこの様な全電流制御方式に
よれば、トランジスタQ3 に流れる電流は極めて少ない
ので、ここでの電流消費が少なく、ツエナ−ダイオ−ド
Zに大部分の電流を流すことができ、信号処理回路S
CCに消費電流の大きいマイクロコンピュ−タを搭載す
るときには、伝送電流I0 を電源パワ−として有効に利
用できる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなトランジスタQ1、Q2、Q3、抵抗R1、R9、R1
0、ダイオ−ドD1などで構成される出力部を有する全電
流制御方式の2線式伝送器は、使用される素子数が多
く、経済的ではなく、このため小形化の妨げになるとい
う問題がある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、負荷側から2本の伝送線を
介して伝送電流の供給を受けて測定すべき物理量をセン
サにより電気信号に変換しこれを信号処理して負荷側に
先の伝送電流を変化させて伝送する2線式伝送器におい
て、制御信号により先の伝送電流を制御するデプレッシ
ョン形の電界効果トランジスタと、この電界効果トラン
ジスタに流れる先の伝送電流をバイパスさせて回路電圧
を作る定電圧手段と、先の伝送電流に比例する帰還電圧
を発生させる帰還抵抗と、先の電気信号に対応するセン
サ信号に先の帰還電圧が一致するように演算して先の制
御信号を出力する演算手段とを具備するようにしたもの
である。
【0019】
【作 用】デプレッション形の電界効果トランジスタ
は、負荷側から2本の伝送線を介して伝送される伝送電
流を制御信号により制御する。そして、定電圧手段はこ
の電界効果トランジスタに流れる先の伝送電流をバイパ
スさせて回路電圧を作る。
【0020】帰還抵抗は、先の伝送電流に比例する帰還
電圧を発生させ、演算手段は先の電気信号に対応するセ
ンサ信号に先の帰還電圧が一致するように演算して先の
制御信号を出力する。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図4に示す従来の2線式伝送器の構成
と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜
にその説明を省略する。
【0022】この2線式伝送器11の出力端T3とT4
間には、nチャンネルのデプレッション形の電界効果ト
ランジスタQ5のドレインDとソースSを介してツエナ
ダイオードDZ、帰還抵抗Rfが直列に接続されている。
そして、ツエナダイオードD Zと帰還抵抗Rfとの接続点
は共通電位点COMに接続されている。
【0023】ツエナダイオードDZの両端に発生した定
電圧VCCは、アナログ/デジタル変換器を含む変換部1
2、マイクロプロセッサなどを内蔵するデジタル演算部
13、演算増幅器Q6などの各電源端に印加され、回路
電圧として使用される。
【0024】変換部12は、差圧、圧力などを検出する
図示しないセンサから出力されるセンサ信号S1を信号
処理に適したデジタル信号S2に変換して、デジタル演
算部13に出力する。
【0025】デジタル演算部13は、入力されたデジタ
ル信号S2に対して非直線補正、スパン演算など必要な
演算を実行してパルス幅信号PWMに変換されたセンサ
信号S3としてローパスフイルタ14に出力する。
【0026】ローパスフイルタ14は、抵抗R11、コン
デンサC1、バッフア増幅器Q7などで構成されている。
デジタル演算部13の出力端は抵抗R11とコンデンサC
1を介して共通電位点COMに、抵抗R11とコンデンサ
1との接続点は出力端と反転入力端(−)とが接続さ
れたバッフア増幅器Q7の非反転入力端(+)にそれぞ
れ接続されている。
【0027】バッフア増幅器Q7の出力端に発生したセ
ンサ信号S4と帰還抵抗Rfの両端に発生した帰還電圧V
fは、抵抗R12、R13、および帰還抵抗Rfで分圧されて
反転入力端(−)が共通電位点COMに接続された演算
増幅器Q6の非反転入力端(+)に印加される。そし
て、演算増幅器Q6の出力端に生じた制御信号SCにより
電界効果トランジスタQ5のゲート/ソース間の電圧V
GSを制御する。
【0028】次に、以上のように構成された2線式伝送
器11の動作について、図2に示す特性図を用いて説明
する。図2はデプレッション形の電界効果トランジスタ
5の電圧VGS対ドレイン電流IDの関係を示す静特性を
示す特性図である。
【0029】先ず、定常動作状態では、センサ信号S1
は、変換部12でデジタル信号S2に変換されて、デジ
タル演算部13に出力される。ここで、パルス幅信号P
WMに変調されてセンサ信号S3としてローパスフイル
タ14に出力される。
【0030】ローパスフイルタ14は、このセンサ信号
3を平滑して直流のセンサ信号S4として出力する。こ
こで、演算増幅器Q6は、平衡状態で、伝送電流I0が I0=R134/Rf12 になるように電界効果トランジスタQ5の電圧VGSを制
御する。
【0031】次に、電源投入時について説明する。電源
投入の当初は、ツエナダイオードD Zはオフで、演算増
幅器Q6の出力端の制御信号SCはゼロであるので、電界
効果トランジスタQ5のゲート/ソース間の電圧VGS
ゼロである。
【0032】このため、図2に示す特性図から、電界効
果トランジスタQ5はIDSSなる電流源となり、ツエナダ
イオードDZを立ち上げる。回路が立ち上がると、制御
系が制御状態に入り、センサ信号S4に対応する伝送電
流I0が流れ、以後、既述のような定常動作状態に達す
る。
【0033】この場合に、回路に求められる条件は、
DSSなる電流が伝送電流I0の最大値以上であること、
と演算増幅器Q6は出力電圧が定電圧VCCまで振り上
がるタイプのものであること、である。
【0034】図3は図1に示す電界効果トランジスタQ
5の部分を改良した部分変形実施例を示す。伝送電流I0
が20mA以上必要な場合は、IDSS>20mAを満足
するデプレッション形の電界効果トランジスタQ5を入
手するのが難しい。このような場合は、npn形のトラ
ンジスタQ7を併用する。
【0035】具体的には、図3に示すように電界効果ト
ランジスタQ5のドレインDとソースSとの間にトラン
ジスタQ7のコレクタとベースを接続し、トランジスタ
7のエミッタから伝送電流I0を引き出すようにすれば
良い。
【0036】今までの説明では、nチャンネルのデプレ
ッション形の電界効果トランジスタをベースとして説明
したが、これに限らず、例えばnチャンネルのジャンク
ション電界効果トランジスタ、或いはnチャンネルのM
OS形電界効果トランジスタでもデプレッション形であ
れば、用いることができる。
【0037】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、伝送電流を制御するトランジスタ
としてデプレッション形の電界効果トランジスタを用い
る構成としたので、従来のように多くの素子を用いる必
要がなくなり、コスト低減、小形化に寄与することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示す実施例の動作を説明する特性図であ
る。
【図3】図1に示す電界効果トランジスタの部分を改良
した部分変形実施例を示す。
【図4】従来の2線式伝送器の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
10、11 2線式伝送器 12 変換部 13 デジタル演算部 14 ローパスフイルタ Eb 直流電源 RL 負荷抵抗 CMC カレントミラー回路 SCC 信号処理回路 Q4 偏差増幅器 Q5 電界効果トランジスタ Q6 演算増幅器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷側から2本の伝送線を介して伝送電流
    の供給を受けて測定すべき物理量をセンサにより電気信
    号に変換しこれを信号処理して負荷側に前記伝送電流を
    変化させて伝送する2線式伝送器において、制御信号に
    より前記伝送電流を制御するデプレッション形の電界効
    果トランジスタと、この電界効果トランジスタに流れる
    前記伝送電流をバイパスさせて回路電圧を作る定電圧手
    段と、前記伝送電流に比例する帰還電圧を発生させる帰
    還抵抗と、前記電気信号に対応するセンサ信号に前記帰
    還電圧が一致するように演算して前記制御信号を出力す
    る演算手段とを具備することを特徴とする2線式伝送
    器。
JP14445694A 1994-06-27 1994-06-27 2線式伝送器 Pending JPH0816973A (ja)

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