JPS58136135A - 切換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の微弱な入力信号を増幅し且つ時分割し
て順次出力する切換回路に関する。

複数の微弱入力信号を増幅した後に高速で時分割して順
次出力する回路としては従来、第１図に示したものが知
られている。

すなわち、入力端子’ｒ、　、　’ｒ、、・・・・・・
、　Ｔｎ　のそれぞれに増幅器Ａ、　、　Ａｙ　、・・
・・・・、　Ａｎが接続され、各増幅器Ａ、　、　Ａ、
　、・・・・・・、　Ａｎのそれぞれに高速の無接点ス
イッチＳＶＶ、　、　ＳＷ、　、・・・・・・、ＳＷｎ
が接続され、無接点スイッチｓｗ、、　ｓｗ、、・・・
・・・、ＳＷｎの各他端が出力端子Ｔａｕｔに接続され
ている。これら無接点スイッチｓｗ、　、　ＳＷ、ｉ　
、・・・・・・、ＳＷｎは、例えば半導体装置ログスイ
ッチで構成され、その切換時間は数μｓ〜数ｍｓ　であ
る。

上記従来例は、多数の入力信号を短時間で切換するため
に、高速の無接点スイッチが使用されている。また入力
レベルが例えば、ひずみゲージで構成されるブリッジ回
路から出力されるひずみ検出器信号のような数μＶ〜数
ＩＱｍｖのアナログ信号である場合、無接点スイッチの
スイッチング動作のためのノイズ成分が入力信号に重畳
されて誤差が生じ、これを防出するために、高速切換を
行なう前に、増幅器により数■オーダまで信号レベルを
上げている。

そしてまず、制御回路１０から無接点スイッチＳＷ１に
切換指令信号が送られると、そのスイッチＳＷ１がオン
し、その切換終了時に切換終了信号が制御回路１０に送
られる。これによって制御回路１゜はＡ／’Ｄ変換器変
換附加て変換指令信号を送り、Ａ／Ｄ変換器量が入力端
子′ｒ１に関するアナログ信号をディジタル信号に変換
すると、変換終了信号が制御回路ｉｏに送られる。次に
制御回路１０がスイッチＳＷ２に対して切換指令信号を
送り、上記と同様の動作を経て、入力端子Ｔ、に関する
アナログ信号がディジタル信号に変換される。これを繰
匣して、入力端子Ｔｎ　に関するアナログ信号がディジ
タル信号に変換され、切換回路の一連の動作か終了する
。

しかし、上記従来例においては、入力端子Ｔ１゜Ｔ８．
・・・・・・、　Ｔｎと同数の増幅器が必要となり、こ
の増幅器は高価であるばかりでなく、１つ当りのスペー
スが比較的太きいために、入力端子の数が多くなるに従
って、切換回路の全体の価格が上昇し、またスペースが
大きくなるという問題がある。

一方、高速の無接点スイッチｓｗ、　、　ｓｗ２．・・
・・・・。

ＳＷｎ　　の代わりに、リードリレー等の機械式リレー
またはロータリスイッチ等のいわゆる有接点スイッチを
使用すれば、微弱入力信号に対しても増幅器Ａ、、Ａ２
．・　　、Ａｎが不要となり、前記問題は生じない。

しかし、このような有接点スイッチは、切換時間が数ｍ
ｓ〜数１００ｍ５程度かかるために、多点数（例えば１
０００点程度）の入力信号を順次切換える必要があると
きには、全ての切換が完了するまでに長時間を要するこ
ととなり、また、増幅器を用いないでもすむがその場合
には微弱な信号を精度よ＜Ａ／Ｄ変換するのに数１０ｍ
５〜数’１００ｍ５の時間がかかり、例えば、数百Ｈｚ
　程度のある程度早い現象の測定は不可能になる欠点が
ある。

そこで本発明は、複数の微弱入力信号を増幅し且つ時分
割して順次出力する切換回路において、その増幅器の数
を減少させるため、入力信号をいくつかにグループ化し
、各グループ内で各入力信号を低速の有接点スイッチに
よって時分割した後に増幅し、その増幅器の後で高速の
無接点スイッチによって各入力信号を時分割することと
したものである。

以下添付図面に示す実施例に基づいて本発明を詳述する
。

第２図は本発明の一実施例を示す回路図であり、第３図
は上記実施例のタイミングチャートである。

図中、切換回路の入力端子Ｔ、、、Ｔ、２．・・・・・
・Ｔ、ｎ。

・・・・・・！　’ｒ２ｎ　ｌ・・・・・・Ｔｍｎはそ
れぞれ、比較的低速の有接点スイッチＳｌｌ　ＨＳＢ　
）・・・・・・、ＳＩｎ、・・・・・・＊　ｓ、ｎ　１
・・・・・・、　Ｓｍｎの可動接点側に接続されている
。そして上記有接点スイッチＳｌｌ　ＨＳｌｔ・・・・
・・、ｓ、ｎ・・・・・・。

Ｓ、ｎ・・・・・・、　Ｓｍｎの固定接点側はグループ
化され、第１スイッチグループＳＧ、　、第２スイッチ
グループＳＧ、、・・・・・・、第ｍスイッチグループ
ＳＧｍ　：！それぞれ、各グループ内で前記有接点スイ
ッチの固定接点側が互いに接続され、しかも増幅器ＡＧ
、　。

ＡＧ、　、・・・・・・、ＡＧｍ　　と接続されている
。更に増幅器ＡＧ、　、　ＡＧ、　、・・・・・・、Ａ
Ｇｍは、それぞれ高速の無接点スイッチＳ、、Ｓ、、・
・・・・・、　Ｓｍを介して切換回路の１つの出力端子
Ｔｏｕｔ　と接続されている。この出力端子Ｔｏｕｔ　
には、例えば、Ａ／Ｄ変換器量が接続されている。

そして、上記有接点スイッチＳ＋ｔ〜Ｓｍｎ　、　　無
接点スイッチＳ１〜ＳｍおよびＡ／Ｄ変換器量は、制御
回路１１にそれぞれ接続されており、以下に述べるよう
な予め定められた順序に従かいスイッチの切換制御およ
びＡ／Ｄ変換制御がなされる。

有接点スイッチｓＩ、〜ｓ１ｎ、ｓ７．〜ｓ宜ｎ、５ｒ
Ｔ１１〜Ｓｍｎは、リードリレー等の機械式リレーまた
はロータリースイッチ等で構成され、その切換時間は数
ｍｓ〜数１００ｍ５程度のものである。無接点スイッチ
８１〜Ｓｍは半導体アナログスイッチ等で構成され、そ
の切換時間は数μｓ〜数ｍｓのものである。

また各スィッチグループ８０．〜８０ｍ内の各有接点ス
イッチは、それぞれ切換順位が定められており、例えば
、スイッチグループＳＧ、における切換順位はスイッチ
Ｓｌｌ　ｌ　ｓ＋ｔ・・・・・・Ｓ、ｎの順であり、ス
イッチグループＳＧ、における切換順位はスイッチＳ、
、、Ｓ□　・・・・・・、Ｓ２ｎの順であり以下同様で
ある。

また、各スイッチグループ毎に対応して設けられた無接
点スイッチ８１〜Ｓｍは最初のグループに対応するスイ
ッチＳ１から順次最後のグループに対　一応するスイッ
チＳｍへ、更に引続きこの最後のグループに対応するス
イッチＳｍから再び最初のグ□ グループに対応するスイッチＳ・　へというような順序
で順次高速でオン、オフ動作をするように制御回路１１
によって制御される。そして、この無接点スイッチＳ□
〜Ｓｍのオフ動作に関連させて、それぞれ対応するグル
ープ内のオン動作中の有接点スイッチ（例えばＳｌ、）
をオフさせ、次順位の有接点スイッチ（例えばＳｌ、）
をオンさせるように、制御回路１１によって制御される
。すなわち、ある切換順位における有接点スイッチの状
態について着目してみると、当該切換順位における有接
点スイッチ（例えば、Ｓ、２）は１つ前の切換順位にお
ける無接点スイッチ（例えばＳｌ）のオフ動作に関連し
て既にオンされていることになる。従って、有接点スイ
ッチは、高速の無接点スイッチがｍ個のグループ分のス
イッチ動作を１巡するまでにスイッチ動作つまりオン、
オフ動作をすればよいので、比較的低速のリードリレー
等を用いても切換回路全体における切換時間には殆んど
影響を与えない。

この点については後述する。

尚、スイッチの切換のスタート時点においては最初の順
位の有接点ス斗ツチＳｌｌ　ｌ　ｓｏ　ｌ・・・・・・
Ｓｍ、はオフしているので、予め、これらを同時にオン
させるか、無接点スイッチ８１〜Ｓｍを最初のクループ
から最後のグループまで順次オンオフさせることによっ
て前記有接点スイッチＳｌｌ　ｌ　Ｓ２１　　・・・Ｓ
ｍ、を順次オンさせるよう構成しておくものとする。

次に上記実施例の動作について説明する。

まず入力端子’Ｉ’ｌｌ〜Ｔｍｎ　には、それぞれｌＱ
ｍｖ以下のアナログ入力信号が印加されているとする。

制御回路１１からの切換指令信号により、有接点スイッ
チＳｌｌ　、Ｓ２１　Ｈ・・・・・・、　Ｓｍ、がほぼ
同時に数１００ｍ５　程度オンし、各入力信号が増幅器
ＡＧ、、ＡＧ２゜・・・・・・、ＡＧｍ　によってそれ
ぞれ数Ｖ程度に増幅される。ここにおいて、前記各有接
点スイッチで微弱な入力信号を切換えても無接点スイッ
チを用いる場合に生じるような切換誤差は生じない。

次に有接点スイッチＳ１１のオン時間の終了近くで、無
接点スイッチＳ、がオンし、この無接点スイッチＳ１の
オフにより有接点スイッチＳｌ＋　がオフし、これによ
り第１スイッチグループＳＧ、内の切換順位が２番目の
有接点スイッチＳ１２をオンさせる。

また無接点スイッチＳＩがオフすると、次のグループに
対応する無接点スイッチＳ２がオンする。その後無接点
スイッチＳ２がオフすると、有接点スイッチＳ２１がオ
フし切換順位が２番目の有接点スイッチ８２２がオンし
、また無接点スイッチＳ、がオンする。この繰返しによ
って、無接点スイッチＳ、〜が ８２１次オンし、各無接点スイッチがオフすることによ
り、それらにそれぞれ関連したスイッチグループ内の現
在の切換順位の有接点スイッチがオフし、次の切換順位
の有接点スイッチがオンする。

このようにして無接点スイッチＳｍがオンする。

これにより、入力端子Ｔ１１１　Ｔｔ＋　１　・・・・
・・、　Ｔｍ、における入力信号が出力端子Ｔｏｕ　ｔ
　に順次現われる。

次に、無接点スイッチＳｍがオフすると、最初のグルー
プに対応する無接点スイッチＳ１か再びオンし、上記同
様の動作を通じて、入力端子Ｔ７．。

Ｔｌ１ｔｌ・・・・・・、　Ｔｍ、における入力信号が
出力端子Ｔｏｕｔに順次現われる。これを繰返して、結
局入力端子Ｔ、ｎ、’Ｉ；ｎ、・・・・・・、　Ｔｍｎ
における入力信号が出力端子Ｔｏｕに現われて、一連の
切換動作が終了する。

第３図に矢印で示したような各スイッチの切換制御は、
制御回路１１によって行なわれる。ここで尚、各有接点
スイッチをグループ化する場合の条件は、入力信号のレ
ベル、増幅器の価格、スペース、Ａ／Ｄ変換器の変換速
度等を考慮するが、この他に次式を満足させる必要があ
る。

ＴＨ≧子 ここでＭは有接点スイッチのグループ数、Ｔ。

は無接点スイッチの動作時間で所定の信号処理時間例え
ば、増幅器の出力を無接点スイッチで切換えてＡ／Ｄ変
換が完了するまでの時間、ＴＬ　は１つの有接点スイッ
チが切換してからその入力信号の増幅出力が安定するま
での時間に無接点スイッチの動作時間を加えた時間とす
る。

このように構成された第２図示実施例において、各入力
端子と接続されるスイッチＳｌｌ〜Ｓｍｎをグループ化
し、そのグループの数と同じ数だけ増幅　　　４・器を
設ければよいので、増幅器の数を従来よりも減少できる
。・第２図示実施例の場合は、従来回路よりも一個の増
幅器で、従来と同じ性能の切換回路を得られる。

以上詳述したように本発明によれば、複数の微弱入力信
号を増幅した後に高速で時分割して順次出力する切換回
路において、入力信号をいくつかにグループ化し、各グ
ループ内で各入力信号を低速切換スイッチによって時分
割した後に増幅し、その増幅器の後で高速切換スイッチ
によって各入力信号を時分割することとしたために、各
入力信号の切換時間は実質上高速の無接点スイ・ツチの
切換時間（例えば、半導体アナログスイッチを用いれば
数μｓ〜数ｍｓ　）となり、従来の如く入力信号の数と
同数の増幅器と高速無接点スイッチを設けたものと同程
度の切換時間とすることができると共に、その増幅器の
数を減少することができ、１したがって切換回路全体の
価格が低下し、また切換回路全体の形状を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の切換回路を示す回路図、第２図は本発明
の一実施例を示す回路図、第３図は上記実施例のタイミ
ングチャートである。 ’Ｉ’ｌｌ〜Ｔｍｎ・・・・・・切換回路の入力端子、
ＳＧ、　〜ＳＧｍ　　、−１、スイッチグループ、Ｓｌ
ｌ〜Ｓｍｎ・・・・・・有接点スイッチ、ＡＧ、−ＡＧ
ｍ　　・・・・・増幅器、８１〜Ｓｍ・・・・・無接点
スイッチ、Ｔｏｕｔ　　・・・・・切換回路の出力端子
、１１・・・・・制御回路。 第　　　１！！Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１１　　多数の微弱な入力信号を増幅し且つ時分割し
   て順次出力する切換回路において、切・換回路の各入力
   端子に比較的低速の有接点スイッチの可動接点側を１つ
   ずつ接続し、前記有接点スイッチの固定接点側を複数個
   ずつにグループ化し互いに接続して前記グループ毎に増
   幅器を１つずつ接続し、前記増幅器に１つずつ高速の無
   接点スイッチを接続し、前記無接点スイッチの他側を互
   いに接続して切換回路の出力端とし、前記各グループ中
   の前記有接点スイッチにそれぞれ切換順位を定め、最初
   の順位の前記各グループ中の前記有接点スイッチを予め
   オンさせておきそれぞれ所定の時間内に前記各グル・−
   プに対応する前記無接点スイッチを最初のグループから
   順次オンオフさせ、このオフ動作に関連させて対応する
   グループ内の最初の順位の前記、有接点スイッチをオフ
   させると共に次順位の＠記１−Ｊ−接点スイッチをオン
   させ、最初の順位の最後のグループに対応する前記無接
   点スイッチのオフ動作が終了したら引続き次順位の最初
   のグループから再び前記無接点スイッチおよび前記有接
   点スイッチを同様にオンオフさせる制御回路を有するこ
   とを特徴とする切換回路。