JPS5911291B2 - アナログ信号選択回路 - Google Patents

アナログ信号選択回路

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JPS5911291B2
JPS5911291B2 JP51116060A JP11606076A JPS5911291B2 JP S5911291 B2 JPS5911291 B2 JP S5911291B2 JP 51116060 A JP51116060 A JP 51116060A JP 11606076 A JP11606076 A JP 11606076A JP S5911291 B2 JPS5911291 B2 JP S5911291B2
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JP
Japan
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switch
power supply
circuit
terminal
switch circuit
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JP51116060A
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JPS5341969A (en
Inventor
敬輔 高田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/62Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は相補形電界効果トランジスタ回路のスイッチ部
を複数個備え、それらスイッチ部を選択的に開閉し、選
択されたスイッチ部の入力側に与えられたアナログ信号
を出力するアナログ信号選択回路の過犬入力保護に関す
る。
この種のアナログ信号選択回路はプロセスからの温度、
圧力、流量等の複数のアナログ信号を時分割的に選択し
て計算機やデータロガの入力側のアナログ/ディジタル
変換器に出力するだめのものであって、第1図に示すご
とき、温度検出器11A、圧力変換器11Bまたは流量
発信器11c等の発振器から出力される4〜2 0 m
Aの電流を信号抵抗12Aに流して得られた電圧信号
の与えられる複数の入力端子とアナログ/ディジタル変
換器13の入力側との間に例えば第2図に示すごとき回
路構成の相補形電界効果トランジスタ回路からなるスイ
ッチ回路を接続し、それらスイッチ回路を選択回路14
によって選択し、選択されたスイッチ回路に与えられた
アナログ入力信号をアナロ久/′ディジタル変換器13
に供給する構成である。
前記スイッチ回路は、外部電源端子21と接地点22と
の間にPチャンネルMOS}ランジスタ23とNチャン
ネルMOS}ランジスタ24とからなる直列回路を挿入
接続し、両MOS}ラン/スタのゲートを共通接続して
選択信号の与えられるコントロール入力端Cに接続する
スイッチ,駆動部およびサブストレートを端子21に接
続するPチャンネルMOS}ランジスタ25とサブスト
レートを接地点に接続するNチャンネルMOS}ランジ
スタ26とを並列にしてその一方をスイッチ入力端子A
に、他方をスイッチ出力端子Bにそれぞれ接続し、Pチ
ャンネルMOS}ランジスタ25のゲートをスイッチ駆
動部の両MOS}ランジスタの共通接続点のドレインに
NチャンネルMOS}ランジスタのゲートを前記コント
ロール入力端Cにそれぞれ接続する相補形電界効果トラ
ンジスタ回路のスイッチ部から構成され、外部電源端子
21にVddの電圧を印加し、コントロール入力端子C
にVin=Vddの選択信号が与えられたときA−B間
の抵抗は非常に小さな値になり、コントロール入力端子
にVin=0の選択信号が与えられたときA−B間の抵
抗値は無限大となってアナログスイッチの機能をもって
いる。
ところでそのスイッチ回路は、集積密度が高くなって1
個の集積回路に8個程度挿入され、その集積回路を利用
すれば、機器の小形化、低価格化に有利であり最近非常
に普及しだした。
しかしながら欠点がないわけではない。
即ちスイッチ回路の電源端21のVddの電圧が零にな
るとPチャンネルのMOS}ランジスタ23,25が普
通状態となってスイッチ端子A−B間の抵抗が下がるた
め信号抵抗12Aに流れていた電流の一部がスイッチ回
路に流れ込むことになり、同じ信号抵抗12Aで測定し
ているPID調節計15や記録計16に測定誤差を与え
る結果になる。
また個々のスイッチの出力端Bをアナログ/ディジタル
変換器13の入力側に共通接続されていることから電源
の電圧Vddが零になったスイッチ回路の入力信号が選
択されたスイッチ回路のアナログ入力信号に干渉する恐
れがありプロセス系の制御に悪影響を与える恐れがある
さらにスイッチ回路の入力端に与えられる入力信号が電
源電圧以上に印加されたとき、スイッチ回路を構成する
MOS}ランジスタが破壊される恐れがあった。
本発明の目的は停電対策したため生ずる過電圧入力信号
による破壊から保護した保護機能を備えた相補形電界効
果トランジスタ回路のスイッチを用いてなるアナログ信
号選択回路を提供することにある。
その目的を達成するだめの概要は、停電になつたときに
、スイッチ回路の外部電源端子に電源装置のエネルギの
代りに入力信号エネルギを供給し、スイッチ部のPチャ
ンネルMOS}ランジスタが導通状態になるのを防ぐ停
電対策用第2整流素子と定電圧素子とからなる回路にバ
イパスして過犬入力信号に対してスイッチ回路の電界効
果型トランジスタの保護をはかる。
以下、スイッチ回路として例えば第2図に示す回路構成
のものを3個用い、3種類のアナログ信号を時分割的に
選択してアナログ/ディジタル変換器に選択出力する第
3図の回路を参照しながら本願発明の一実施例を説明す
れば、第1アナログ信号の与えられる第1人力端子31
は抵抗R1 を介して第1スイッチ回路32のスイッチ
入力端子Aに接続する。
第2アナログ信号の与えられる第2人力端子33は抵抗
R2を介して第2スイッチ回路34のスイッチ入力端子
Aに接続する。
同様に第3アナログ信号の与えられる第3人力端子35
は抵抗R3を介して第3スイッチ回路36のスイッチ入
力端子Aに接続する。
第1スイッチ回路32ぱ、Vddの電圧が供給される正
の外部電源端子321とスイッチ回路のスイッチ入力端
子Aとの間にVddの電圧の極性に対し逆極性にして第
2整流素子D1 を接続する。
またスイッチ出力端子Bはアナログ/ディジタル変換器
37の入力側の一方の入力4371に、コントロール入
力端子322は、スイッチ回路を開閉するための制御信
号を出力する選択回路38の出力端子に対応して接続す
る。
第2スイッチ回路34は、第1スイッチ回路と同様に正
の外部電源端子341とそのスイッチ回路のスイッチ人
力端子Aとの間に図示するごとき第2整流素子D2を、
スイッチ出力端子Bを前記アナログ/′ディジタル変換
器37の入力側の一方の入力端371に、コントロール
入力端子342を選択回路38の対応する出力端子に接
続する。
第3スイッチ回路36は第1スイッチ回路と同様に正外
部電源端子361とそのスイッチ回路のスイッチ入力端
子Aとの間に図示するごとき停電対策用第2整流素子D
3を、スイッチ出力端子Bを前紀アナログ/ディジタル
変換器37の入力側の一方の入力端371に、コントロ
ール入力端子361を選択回路38の対応する出力端子
に接続する。
それらスイッチ回路の正の外部電源端子321 ,34
1,361は、共通にして陽極側に電源装置39の正端
子を接続する第1整流素子40の陰極側に接続するとと
もに、電源電圧よ9高くかつスイッチ回路の電界効果形
トランジスタを破壊することのない電圧値を保持する定
電圧素子41の陰極側に接続する。
なお定電圧素子41はコンデンサ42が並列接続され、
その陽極側は接地する。
また個々のスイッチ回路のスイッチ人力端子Aと接地点
との間に図示するごとき入力信号に対し逆極性になるよ
うに第3整流素子D4,D5,D6をそれぞれ接続する
さらに個個のスイッチ回路の負外部電源端子を接地点に
、アナログ/ディジタル変換器37の入力側の他端を接
地点に接続する。
このように構成されたアナログ選択回路の作動を説明す
る。
電源装置39が正常に作動状態の場合には、電源装置3
9かも第1整流素子40をへて各々のスイッチ回路32
,34.36の外部電源端子321 ,341 ,36
1にVddの電圧が印加される。
選択回路38で選択されてコントロール入力端にVdd
の電圧の与えられたスイッテ回路が導通状態になって、
その導通状態のスイツテ回路に与えられたアナログ信号
のみがア如グ/ディジタル変換器37に与えられる。
なお電源装置の出力に対し各スイッチ回路のスイッチ入
力端Aの電圧が低いため、逆バイアスになった第2整流
子D1,D2,D3を介して電源装置39の電流がスイ
ッチ32,34.36の入力側に流れることがなくなり
、スイッチの入力端子に与えられたアナログ信号が電源
の影響を受けることなく確実にアナログ/ディジタル変
換器に伝達できる。
次に電源装置が停電したような場合には、各スイッチ回
路32,34.36のスイッチ入力端子Aに与えられる
最も電圧の高い入力点のアナログ信号が停電対策用第2
半導体整流素子を通じてスイッチ回路の外部電源端子に
与えられる。
スイッチ回路の外部電源端子が零レベルより高くなり、
第1半導体整流素子40は逆バイアスとなる。
したがってスイッチ回路におけるスイッチ駆動部および
スイッチ部のPチャンネルMOS}ランジスタは遮断状
態を維持できる。
よって停電時にスイッチ部の入力インピーダンスを低下
しなくできた。
ところで最も入力電圧の高い入力点の第2半導体整流素
子を通ったアナログ入力信号を各スイッチ回路の外部電
源端子に供給するものであるから、その電圧より低い電
圧の入力信号を導くスイツテ回路は電源の正常な場合と
何の変りなくアナログ/ディジタル変換器の入力側に与
えられるので何ら問題を生ずることがない。
それに相補形電界効果トランジスタ回路のスイッチ部の
消費電流は通常数μA以下なので電力を供給している入
力点に対しても仮に信号電圧が5V、各スイッチ回路に
供給する電流が10μAとしても500KΩの入力イン
ピーダンスが保たれることになり、4〜20mAの信号
電流のうち10μAをスイッチ回路で浪費するけれどそ
の浪費量は信号電流に対し微小量なものであり、電力を
供給している入力点の信号もほぼ正確にアナログ/ディ
ジタル変換器37の入力側に与えられる。
さらに過犬な正または負の入力信号に対してスイッチ回
路の電界効果型トランジスタを保護するようすを説明す
れば、負の過犬入力電圧に対しては第3半導体整流素子
D4,D5,D6が短絡状態になり、正の過犬入力電圧
に対しては、停電対策用第2半導体整流素子と定電圧素
子とからなる直列回路にバイパスするようにさせて、定
電圧素子で定める電圧以上の電圧がスイッチ回路の外部
電源端に印加されることを防止して、各スイッチ回路の
電界効果形トランジスタを保護させている。
なお本願発明の一実施例の説明項において、スイッチ駆
動部およびスイッチ部のトランジスタはMOSタイプの
トランジスタとして説明したが電界効果形トランシスタ
であれば一実施例と同一作用効果を示すことはもちろん
のことであり、特にMOSタイプのトランジスタに限定
しなくてもよいことは明らかである。
またスイッチ回路を構成する相補形電界効果トランジス
タ回路のスイッチ部およびそのスイッチ部を駆動する駆
動部のうちの7駆動部は、相補形電界効果トランジスタ
回路を用いて説明したが相補形電界効果トランシスタ回
路以外のインバータ回路を用いてもよいことはもちろん
のことである。
以上詳述した本願発明は、スイッチ回路のスイッチ入力
側の端子と外部電源端子との間にその外部電源端子の電
圧の極性に対し逆極性に半導体整流素子を接続して電源
の停電時に入力信号をスイッチ回路のスイッチ入力側お
よびそのスイッチの外部電源端子に供給するようにし、
PチャンネルMOS}ランジスタを停電時においても断
状態を維持させてスイッチ回路の入力インピーダンスを
高くするとともに、スイッチ回路を破壊するような過大
入力信号に対しては前記半導体整流素子と定電圧素子と
からなる直列回路にバイパスするように構成するように
したため、スイッチ回路の電源装置が停電した場合、で
も個々の人力信号と干渉を起すこともなくなり、しかも
小型化された集積回路を利用できることから小形でしか
も安価なアナログ信号選択回路を提供が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプロセス制御系の概略構成をブロック的
に示す図、第2図はプロセス制御系に用いられた従来の
スイッチ回路の電気的結線図、第3図は本発明のアナロ
グ信号選択回路の電気的結線図を示す図である。 32,34.36・・・相補形電界効果トランジスタ回
路のスイッチ回路、37・・・アナログ/ディジタル変
換器、38・・・選択制御回路、40・・・第1半導体
整流素子、D1,D2,D3・・・第2半導体整流素子
、41・・・定電圧素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アナログ入力信号を導く相補形電界効果トランジス
    タ回路のスイッチ部および選択信号でそのスイッチ部を
    開閉する駆動部からなるスイッチ回路と、前記スイッチ
    回路の外部電源端子に第1の整流素子を介して電力を供
    給する電源装置と、前記スイッチ回路のスイッチ入力端
    と外部電源端子との間にその電源端子の極性に対し逆極
    性にして接続した第2整流素子と、前記スイッチ回路を
    選択的に開閉制御するための選択信号を出力する装置と
    、前記スイッチ回路の外部電源端子に接続されてその端
    子の電圧を所定値に維持する定電圧素子とからなること
    を特徴とするアナログ信号選択回路。 2 アナログ入力信号を導く相補形電界効果トランジス
    タ回路のスイッチ部および選択信号でそのスイッチ部を
    開閉する駆動部からなる複数のスイッチ回路と、前記複
    数のスイッチ回路の外部電源端子に第1の整流素子を介
    して電力を供給する電源装置と、前記複数のスイッチ回
    路の入力端子と外部電源端子との間にその電源端子の極
    性に対し逆極性にしてそれぞれ接続した複数個の第2整
    流素子と、前記複数のスイッチ回路を選択的に開閉制御
    するための前記選択信号を出力する装置と、前記スイッ
    チ回路の外部電源端子に接続されてその端子の電圧を所
    定値に維持する定電圧素子からなることを特徴とするア
    ナログ信号選択回路。
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JPH0419465B2 (ja) * 1984-03-07 1992-03-30 Matsushita Refrigeration

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