JPS6010449B2 - アナログ−デイジタル変換装置 - Google Patents

アナログ−デイジタル変換装置

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JPS6010449B2
JPS6010449B2 JP11893682A JP11893682A JPS6010449B2 JP S6010449 B2 JPS6010449 B2 JP S6010449B2 JP 11893682 A JP11893682 A JP 11893682A JP 11893682 A JP11893682 A JP 11893682A JP S6010449 B2 JPS6010449 B2 JP S6010449B2
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JP
Japan
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analog
fet
channel
field effect
effect transistor
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JP11893682A
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真 磯崎
成一 斉藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/08Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアナログーディジタル変換装贋に係り「詳し
くは制御用計算機および計測用データ収集システム等に
おいてアナログ入力信号をディジタル信号に変換してデ
ータ処理装置に導入させる入力装瞳の改良に関するもの
である。
一般にこの種のアナログーディジタル変換装置(以下A
−○変換装置という。
)はフルスケールがlowV〜10V程度の多数のアナ
ログ入力信号を逐次選択走査しへ さらに前記アナログ
入力信号をディジタル信号に変換し、そしてそのディジ
タル信号を時分割によって逐次データ処理装置へ導入さ
せるものであり、変換桁数としては2進数8ビット〜1
6ビット、通常は12ビット程度を使用し、総合的には
約0.1%程度の変換精度を要求されることが多いoま
ず従釆のA−○変換装置を第1図に基づいて説明する。
第1図においてA,〜Anは外部からのアナログ入力信
号であり「 1はリレーあるいは半導体スイッチ等で構
成されも前記アナログ入力信号A,〜Anを時分割的に
t,〜tnの時間間隔で順次送出させるスキャナ回路、
2は直線性にすぐれ利得が安定し、直流ドリフトの少な
い演算増幅器、3は保持性能のすぐれたサンプル‘ホー
ルド増幅器(以下Sノ日増幅器という)、4は前記スキ
ャナ回路1によって時分割的に逐次送出されたアナログ
入力信号を上記増幅器2,3を介して入力し、それぞれ
をディジタル信号に変換するアナログーディジタル変換
器(以下A−D変換器という。
)、、10はアナログ−ディジタル変換装置である。し
かし〜制御用計算機等ではアナログ入力信号は工場ある
いは発電所などの電気的ノイズの多い環境の中を長距離
に亘る配線を経由して取込まれるため、各種の妨害ノイ
ズが含まれとくに電力線からの商用周波数同相雑音(コ
モン。
モードQノイズ)が大きい。このためスキヤナ回路1お
よび演算増幅器2は同相雑音抑圧比が大きくかつ大電圧
の同相雑音が入っても支障なく動作できることが必要で
あるが、できれば各チャンネルのアナログ入力線と電子
計算機あるいはアナログーデイジタル変換装置の内部回
路とは直流的に絶縁されていることがのぞましい。これ
は直流的につながっていると構成回路部品の故障等が発
生した場合1っのチャンネルの故障が全体の動作を謀ま
らせたり或いは事故につながる恐れがあるからである。
第2図は上記のスキャナ部分を絶縁トランスおよび電界
効果トランジスタ(FieldEffectTrans
istor.以下FETと略す)によって直流的に分離
した例であり、あるチャンネルが選択される時間だけト
ランジスタを導通させて演算増幅器2に送り込むもので
ある。FETを導通させるのには具体的には第3図のよ
うにゲート電極とソース電極の間に別のパルストランス
T,.によって直流的に絶縁を保ちながらゲート導通パ
ルスを与えるのが普通である。
この場合FETは非選択時に導通しないよう常時オフ特
性ェンハンスメント形MOS形のものが適当である。バ
ィポ−ラ形トランジスタでも常時オフ特性は得られるが
導適時の内部電圧降下が非直線的であるので高精度を要
するアナログスキャナ用としては適当ではない。第3図
の場合FET×が鼠チャンネル形の場合入力信号Aの極
性が端子iが正の高電位〜 hが低電位ならば支障ない
が〜逆に端子iが低電位「 iiが高電位となるとェン
ハンスメント形MOSであってもゲート電圧OVにおい
てソース8ドレィン間逆電圧が2〜3V以上になると導
適状態になるので比較的大きい電圧入力では正負両極性
入力には使用できない。
なお〜第3図aは絶縁トランスT,入力の片側にFET
スイッチを挿入したもの、D‘ま絶縁トランスT2巻線
の中点に挿入したものである。アナログ入力が正負両極
性信号である場合には第4図のごとく対称形すなわち逆
犠牲に直列接続された2個のFETを各アナログ入力チ
ャンネルに使用すればよいことが考えられる。
第4図aはFETのソース電極に入力信号を加えるもの
で、i端子が高電位の場合〜X,のFETが導通しても
X2がオフ状態であり、ii端子側が高電位の場合には
X2が導通してもX,がオフ状態を継続する。第4図b
はFETのドレィン側に入力信号を加えるもので、i端
子が高電位の場合X,がオフ状態、U端子が高電位なら
ばX2がオフ状態を確保する。第4図cは絶縁トランス
T2の巻線中性点にFETスイッチを挿入したもので直
列2素子によりオフ状態を確保する点bの場合と同様で
ある。しかしながら前述したようにこの種装層の実用状
況では各種ノイズ特に商用周波数の大きい同相雑音が重
畳されることが多い。
今例えば第4図aにおいて入力端子i? 川こ同相で正
方向に高電圧が加わるとFETX,,X2のソース電極
はドレィン電極に比して正電圧が加わり、導通状態とな
って絶縁トランスT,の1次巻線の電位を持ち上げる。
次に入力端子i,iiに同相で負電圧が加わるとX,,
X2のソースはドレィンに比し負電位となるのでゲート
電極に正電位が加わらない限りFETX.,X2はオフ
状態を継続するが「絶縁トランスT,の1次巻線に蓄え
られた正電荷との間にFETのソース「ドレィン間で高
電圧が加わり、入力の同相雑音の大きさによってはFE
TX,? X2の最大ソース〜ドレィン間耐圧を超過し
しFETを破壊するに至る。第母図bの場合はi,川こ
加わる同相懲音が負の場合「X,?X2は導通し、同相
雑音が正の場合もX.鱗X2はオフ状態であるが向相雑
音の大きさによってはFETX,,X2が破壊するに至
る。第縄図cでもbの場合と全く同様であるがFET導
適時の電荷は絶縁トランスT2の巻線ではなく〜パルス
トランスT8を含む回路に蓄磯される。なお以上にFE
TがNチャンネル素子の場合について説明したがPチャ
ンネル素子では正負の関係が逆になるだけで同様の不都
合が発生する。この発明は正負両方向アナログ電圧が入
力され〜 しかも高電圧の同相雑音が加わるような厳し
い状況においても前述の不都合を生ぜず〜正常且つ高信
頼性のアナログーディジタル変換装置を得るべく各種の
具体的対策を提供するものでL以下図面について詳細に
説明する。
第5図〜第8図はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。
この第5図〜第8図に示す回路のものは、入力信号の正
負にかかわらずFETのゲ−ト電位を常に非導通に保つ
ことにより各チャンネルごとに1個のFET素子ですま
せることができ、且つ大きな同相雑音が到来してもFE
Tを破損することのないことを特長とする。第9図に示
すごときNチャンネルェンハンスメント形MOS−FE
Tの場合、ゲートGの電位がソースS、ドレィンDまた
はボディ8のいずれの電位よりも2〜3V以上高電位に
ならなければS−D間にチャンネルは形成されず、した
がってS‐D間に電流が流れることもない。このことか
らいま第5図に於ては入力アナログ電圧の極性が反転し
てもゲート駆動パルスがパルストランスT,.を経て加
えられない限りFETXのゲートには大きな正電位が加
わらないよう速常のダイオード(定電圧ダイオードでは
ない)をパルストランスT,.に接続されている側が正
電位になれば導適する極性に挿入し、2線式アナログ入
力A,i,日のより低電位の側の電位にパルストランス
T,.2次側の1機を薮続し、他端はFET×のゲート
に接続することによって上記の目的を達している。但し
ここでパルストランスT,.の2次側がダイオードの極
性上負電位にチャージされると不都合であるのでダイオ
ードD,,D2に並列に高抵抗R,,R2を挿入してこ
れを防止する。さらにFETゲート駆動パルスはゲート
Gに印加され、帰路は入力信号線i,五の同相信号とし
てFETのソース、ドレィンに達するためにコンデンサ
C,,C2も実用上必要となる。この構成によれば前述
の通りアナログ入力i,hの犠牲が逆転してもFETの
ゲートにはダイオードD,,D2の正万向電圧降下0.
7V程度より大きな正電圧は印加されない。またアナロ
グ入力に大きな同相雑音が重畳されてもFETのソース
およびドレィンはトランスT,の巻線を経由してその電
位が印加されるが、FETのゲート側も前述の抵抗、コ
ンデンサおよびダイオード回路を経由してその同相電位
が印加されるので、FETのソース、ドレィンあるいは
ゲート各相互間に過大な電圧が印加されることもなく簡
単且つ効果的に目的を達することができる。なお、入力
2線間には許容範囲内の入力差電圧が回路入力電圧とし
て存在することは勿論であり、FET、ダイオードの耐
電圧はこの許容入力電圧以上に選ばれる。第6図〜第8
図には同じ思想に基づく他の実施例を示してある。第6
図ではNチャンネルェンハンスメント形MOS−FET
が第9図に示すようにボディ部分の引出電極Bをそなえ
ているものが多く通常これはソースS電極に結んで使用
するが、その場合第5図と全く同様である。なお第9図
において6は絶縁層、7はチャンネルを示す。第7図で
はこのボディB電極はソース等と結ばず、パルストラン
スT,.の帰路側に接続することにより、MOB−FE
Tの構造も含めて絶縁トランスT,に対する回路の対称
性をより良くすることができる。第8図は第5図あるい
は第6図を簡略化したもので、入力iが川こ比べて高電
位の場合はダイオードD,は遮断状態となりしたがって
パルストランスT,.の2次側の帰路は抵抗R,を経て
入力ii則ちより低電位が与えられる。入力iiがiよ
り高電位の場合はダイオードD,が導通し、したがって
パルストランスT,.の帰路は入力端子iに近い電位に
保たれてFETXに導通をもたらすゲート電圧は印加さ
れない。なお、以上はスイッチとしてNチャンネル、ェ
ンハンスメント形MOS−FETを使用した場合につい
て述べたが「Pチャンネル、ヱンハンスメント形の場合
も各部の電圧極性を反転して考えれば全く同様である。
さらにゲート電圧0でソース、ドレィン間導通性を有す
るデプレッション形MOS一FET、或いはジャンクシ
ョン形FETにバイアス電圧を併用しても本発明の効用
は変ることはない。また第5図〜第8図の場合に於て通
常のダィオ−ドの代りに定電圧ダイオードを用いること
も可能でその場合抵抗を省略できることもある。以上の
ように、この発明に係るアナログーデイジタル変換装置
ではェンハンスメント形MOS−FETに定電圧ダイオ
ード或いは通常のダイオードを上記説明の如く組み合せ
て、各チャンネル2線式アナログ入力信号の極性が正負
両極性であり、しかも大きな同相雑音が重畳する場合に
も有効且つ高精度の絶縁形スキャナを提供できる効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のアナログーディジタル変換装置のブロッ
ク図「第2図はスキャナ回路を絶縁トランスおよびFE
Tで構成した公知の回路例を示すブロック図、第3図a
,bはFE町こよるスイッチの具体例を示す回路図、籍
&図a,b骨cはアナログ入力信号が2線式正負両方向
信号の場合のスイッチとして公知または容易に類推でき
る回路図、第5図〜第8図はこの発明の一実施例を示す
回路構成図「第9図はこの発明を説明するためのNチャ
ンネルヱンハンスメント形MOS−FETの構造を示す
図である。 図中同一符号は同一あるいは相当部分を示しておりもA
,〜Anはアナログ入力信号、軍はスキャナ回路、2は
演算増幅器「 3はサンプル・ホールド増幅器も 4は
アナログーディジタル変換器、5はアナログーディジタ
ル変換装贋、Xは電界効果トランジスタ「L〜Tnは絶
縁トランス、T,.〜t3はFET駆動用パルストラン
ス、Zはツヱナーダイオード、0は通常のダィオード「
Rは抵抗「Gはコンデンサである。 第亀図 第9図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数チヤンネルの2線式正負両極性アナログ入力信
    号を各チヤンネルごとに設けられた絶縁トランスと電子
    スイツチにより逐次時分割的に取込むスキヤナ回路と、
    逐次取込まれたアナログ信号をデイジタル信号に変換す
    るアナログ−デイジタル変換器をそなえたアナログ−デ
    イジタル変換装置において、上記電子スイツチは各チヤ
    ンネル毎に1素子づつ設けられた常時オフ特性エンハン
    スメント形電界効果トランジスタとし、そのゲート電極
    は導通用パルス電圧印加用パルストランスの2次巻線の
    一端に接続され、その巻線の他端は2線式の入力回路の
    一方の線との間にコンデンサおよびダイオードを並列に
    したものを接続し、他方の線との間にはコンデンサおよ
    び抵抗を並列接続したものを接続し、上記ダイオードは
    電界効果トランジスタがNチヤンネル型の場合巻線他端
    側が正電位のとき導通する極性に接続することにより入
    力信号の正負または大小に起因して上記電界効果トラン
    ジスタを導通せしめないことを特徴とするアナログ−デ
    イジタル変換装置。
JP11893682A 1982-07-08 1982-07-08 アナログ−デイジタル変換装置 Expired JPS6010449B2 (ja)

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JPH03172120A (ja) * 1989-12-01 1991-07-25 Shuichi Nishizawa 植物の包装方法、それに使用する保水材及びその製造方法
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WO2007138791A1 (ja) 2006-05-26 2007-12-06 Mitsubishi Electric Corporation アナログ絶縁マルチプレクサ

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