JPS5840662Y2 - アナログ入力マルチプレクサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、フライング・キャパシタ方式のアナログ入力
マルチプレクサの改良に関するものである。

アナログ入力マルチプレクサでは、１次、２次間の絶縁
性を比較的容易に高められるというところカラ、トラン
スファリレー接点を用いたフライング・キャパシタ方式
が一般に多く使用されている。

しかしながら、フライング・キャパシタ方式では、直流
的には高い絶縁性が得られるものの、多数のチャネルの
信号線に高周波のコモンモードノイズが重量されると、
これが浮遊容量を通して２次側に漏れてくることがある
。

この浮遊容量はリレー接点間の浮遊容量の他に、配線や
プリント板内のパターン等によっても形成されるもので
ある。

また、フライング・キャパシタ方式のアナログ入力マル
チプレクサにおいては、高周波のコモンモードノイズに
対する減衰量を向上させるために、リレー接点の２次側
にフィルタコンデンサを挿入することがある。

しかしながら、フライング・キャパシタ方式では、２つ
のリレー接点を使用しているために、このリレー接点の
応答時間の相異により接点のブリッジを生じてしまう可
能性がある。

リレー接点がブリッジを生じると、フライング・キャパ
シタおよびフィルタコンデンサを介して電流が流れ、コ
モンモードノイズがノルマルモードノイズに変換されて
大きな誤差を生じてしまうことになる。

本考案は、上記のような従来装置の欠点をなくし、リレ
ー接点の２次側に挿入したフィルタコンデンサがリレー
接点のブリッジ発生時にも悪影響を及ぼすことのないア
ナログ入力マルチプレクサを簡単は構成により実現する
ことを目的としたものである。

第１図は従来のアナログ入力マルチプレクサを示す構成
国である。

図において、ｃ１〜ｃｏはフライング・キャパシタ、Ｒ
１□、Ｒ１２〜Ｒｏｌ＋Ｒｎ２はリレー接点、ＥＳ１〜
Ｅｓ、は入力信号源、ｅｃ１〜ｅｃｎはコモンモードノ
イズである。

図に示す装置はｎチャネルの入力信号を有するマルチプ
レクサを例示したもので、チャネルＮｏ、１を選択して
いる状態を示している。

フライング・キャパシタ方式のアナログ入力マルチプレ
クサの動作を簡単に説明すると、各チャネルＮｏ、ｌ〜
Ｎｏ、ｎにおいてそのチャネルが選択されていない状態
では、リレー接点Ｒ１□、Ｒ１２〜Ｒｎｌ、Ｒｎ２は１
次側に接続されており、フライング・キャパシタＣ１〜
ｃｏには各チャネルの入力信号源ＥＳ１〜Ｅｓｎに対応
した電圧が充電されている。

したがって、各リレー接点Ｒ１□、Ｒ□２〜Ｒｎｌ、Ｒ
ｎ２を順次２次側に接続することにより、ｎチャネルの
入力信号を順次走査して次段に伝達することができる。

なお、図において破線で示したコンテ゛ンサはリレー接
点Ｒ１□、Ｒ１２〜Ｒｎｌ、Ｒｎ２等における浮遊容量
を表わしたものである。

図示の如く、各チャネルＮｏ、１〜Ｎｏ、ｎにそれぞれ
ｅｃ１〜ｅｏｏなるコモンモードノイズが重畳された場
合、マルチプレクサの出力には浮遊容量を介してｅｎな
る誤差電圧が誘起されることになるが、このように多数
のチャネルにコモンモードノイズが重畳されることはプ
ロセス制御システム等においてはよくあることであり、
しかも多くの場合にはノイズ周波数がほとんどのチャネ
ルにわたって同一で゛あるため、その影響はチャネル数
に比例して増大してしまう。

第２図はコモンモードノイズｅｃがノルマルモードノイ
ズｅ。

に変換される様子を示したものである。

図において、ＺＯｌ、ＺＯ２は入力信号線のラインイン
ピーダンスおよびマルチプレクサ内の浮遊容量を含めた
インピーダンス、Ｚｌ、Ｚ２はリレー接点の２次側から
次段のアンプ等の入力に至るまでの信号線のインピーダ
ンス、Ｚ３．Ｚ４はマルチプレクサの２次側における対
アースインピーダンスである。

図に示す回路において、コモンモードノイズ電圧ｅｃに
より誘起されるノルマルモードノイズ電圧ｅｎは次式の
如く表わされる。

より外部と絶縁されることを前提として設計が行なわれ
ているために、２次側の絶縁は充分ではなく、シかも信
号線インピーダンスＺ１．Ｚ２の平衡度も良くないのが
普通である。

このため、高周波のコモンモードノイズに対しては２次
側の絶縁も低下して誤差電圧ｅｎが大きくなってしまい
、熱電対入力などのように信号自身のレベルが小さい場
合には、誤差電圧ｅｎの影響が大きく現われてしまう。

第３図は従来のアナログ人力マルチプレクサであり、高
周波のコモンモードノイズに対する減衰量を向上させる
ために、信号線とアースとの間にフィルタコンデンサＣ
２を挿入したものである。

フィルタコンデンサＣｆは高周波に対するフィルタであ
るので容量の小さなものが使用され、信号線のインピー
ダンスが平衡している個所に挿入される。

また、フィルタコンデンサＣ２は容量が小さいのでフラ
イング・キャパシタＣｏに対する影響は無視することが
できる。

第３図ａに示すように、浮遊容量を介してリレー接点Ｒ
Ｏ１，ＲＯ２の２次側に価達されたコモンモードノイズ
電流はフィルタコンデンサＣｆを介してアースされるの
で、マルチプレクサの出力にコモンモードノイズ電圧ｅ
。

０の影響が現われることはない。

しかしながら、フライング・キャパシタＣｏの接続を切
り換えリレー接点Ｒｏ１゜ＲＯ２は、その動作時におけ
る接点の応答時間のバラツキのために、第３図すに示す
如きブリッジ状態を生じてしまうことがある。

図に示す例においては、リレー接点ＲＯ２の方が応答が
早く、リレー接点ＲＯ２がすでに２次側に切り換わって
いるにもかかわらず、リレー接点Ｒｏ１はまだ１次側に
接続されており、図のようなブリッジを生じている。

このようなブリッジを生じると、コモンモードノイズ電
流がフライング・キャパシタＣｏおよびフィルタコンデ
ンサＣｆを介してアースに流れ、フライング・キャパシ
タＣｏの端子電圧に変化を与えて、大きな誤差が生じて
しまう。

このようなブリッジはリレー接点を予めその応答時間別
に選別して使用することによりある程度は減らすことは
できるが、リレー接点の経年変化まで考慮すると、ブリ
ッジを完全になくすことは困難である。

第４図は本考案のアナログ人力マルチプレクサの一実施
例を示す構成国である。

図に示されるように、本考案のアナログ入力マルチプレ
クサはフィルタコンデンサＣｆとアースとの間にスイッ
チココで、Ｚｏｌ ：ＺＯ２，Ｚ １＝ Ｚ ２． Ｚ
３＝ Ｚ ４であればノルマルモードノイズ電圧（誤
差電圧）ｅｏは零となる。

すなわち、信号線のインピーダンスがアンプ等の入力端
まで完全に平衡していれば、ノルマルモードノイズ電圧
は発生しない。

しかしながら、実際に信号線のインピーダンスが平衡し
ている例は少なく、ノルマルモードノイズ電圧を零とす
ることは容易ではない。

また、ノイズ周波数が低い場合にはＺＯｌ、ＺＯ２が極
めて大きいので、誤差電圧ｅ。

は無視することができるが、周波数が高くなるにつれて
マルチプレクサにおける浮遊容量の影響が無視できなく
なり、ＺＯｌ、ＺＯ２が小さくなってしまう。

この時、対アースインピーダンスＺ３．Ｚ４が他のイン
ピーダンスＺＯ１，ＺＯ２，Ｚ１．Ｚ２に比べて充分大
きければ誤差電圧ｅ。

を小さくおさえることができるが、一般にマルチプレク
サの２次側ではリレー接点に素子Ｓを設けたもので、こ
のスイッチ素子Ｓの断続のタイミングを工夫することに
より、リレー接点のブリッジによる影響を受けないマル
チプレクサを実現したものである。

すなわち、スイッチ素子Ｓがオフの状態においては、リ
レー接点がブリッジを生じたとしてもフィルタコンデン
サＣｆを介してアースにコモンモードノイズ電流が流れ
てしまうことがなく、リレー接点のブリ、ツジがフライ
ング・キャパシタＣｏの端子電圧に変動を与えてしまう
ことがない。

第５図はスイッチ素子Ｓの断続のタイミングを示すタイ
ムチャートである。

第５図ａは例えば２つのチャネルＮｏ、１．Ｎｏ、２に
印加される選択信号を示すもので、この信号がオンの時
に各リレー接点が２次側に切り換えられ、そのチャネル
の入力信号がマルチプレクサを介して出力される。

図において、斜線を施した部分は選択信号に応じて駆動
されるリレー接点においてブリッジ発生のおそれのある
タイミングである。

したがって、スイッチ素子Ｓをこれらのタイミングを避
けてオンにするようにすれば、リレー接点のブリッジの
影響を受けることなく、コモンモードノイズを減少させ
ることができる。

第５図すにスイッチ素子Ｓの継続の状態を示すが、まず
チャネルＮｏ、１が選択された場合において、スイッチ
素子ＳはチャネルＮｏ、１のリレー接点が駆動された後
、ある一定時間経過後にオンとなる。

なお、この時の遅延時間はリレー接点がブリッジを生ず
るおそれのあるタイミングを基準にして、それより長く
定められている。

また、リレー接点が復帰する時にもブリッジを生ずる可
能性があるが、この時にはスイッチ素子Ｓは選択信号と
同時にオフとなり、ブリッジの影響を回避する。

次にチャネルＮｏ、２に選択信号が印加された場合にも
前記と同様の動作を行ない、スイッチ素子Ｓは常にリレ
ー接点のブリッジ発生のタイミングを避けてオンとなる
。

このように、リレー接点の２次側に挿入されたフィルタ
コンデンサとアースとの間にスイッチ素子を設け、この
スイッチ素子をリレー接点におけるブリッジ発生のタイ
ミングを避けてオンにすることにより、リレー接点のブ
リッジの影響を受けることなく、コモンモードノイズを
減少させることができる。

以上説明したように本考案のアナログ入力マルチプレク
サでは、フライング・キャパシタの接続を切り換えるリ
レー接点の２次側にフィルタコンデンサを挿入したフラ
イング・キャパシタ方式のアナログ入力マルチプレクサ
において、フィルタコンデンサとアースとの間にスイッ
チ素子を設けるとともに、このスイッチ素子をリレー接
点においてブリッジ発生のおそれのあるタイミングを避
けてオンにするように構成しているので、リレー接点の
ブリッジの影響を受けることなく、コモンモードノイズ
を減少させることのできるアナログ人力マルチプレクサ
を簡単な構成により実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来のアナログ人力マルチプレクサを
示す説明図、第４図および第５図は本考案のアナログ人
力マルチプレクサを示す説明図である。 ＥＳ１〜ＥＳｎ・・・・・・入力信号源、ｅｃ１〜ｅｃ
ｎ・・・・・・コモンモードノイズ、Ｃ１〜Ｃｏ・・・
・・・フライング・キャパシタ、Ｒ１１，Ｒ１２〜Ｒｎ
ｌ、 Ｒｎ２・・・・・−リレー接点、Ｃｔ”””フィ
ルタコンデンサ、Ｓ・・・・・・スイッチ素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. フライング・キャパシタの接続をチャネル選択信号に応
   じて切り換えるリレー接点の２次側にフィルタコンデン
   サを挿入したフライング・キャパシタ方式のアナログ入
   力マルチプレクサにおいて、前記フィルタコンデンサと
   アースとの間にスイッチ素子を設けるとともに、このス
   イッチ素子を前記リレー接点においてブリッジ発生のお
   それのあるタイミングを避けてオンするようにしてなる
   アナログ人カマルチブレクサ。