[发明专利]带绝缘电源的模拟多路复用器

说明书

技术领域

本发明涉及一种将来自传感器等的多个模拟信号进行多路复用 (multiplex)而收集的模拟输入装置，特别是涉及一种用于对传感器 的断线进行检测、或将电阻值转换为模拟电压的带绝缘电源的模拟多 路复用器(analog multiplexer)。

背景技术

在将来自传感器的信号进行多路复用而收集时，将传感器与传感 器之间、以及传感器与多路复用器绕组接地之间进行绝缘，去除它们 之间的电位差的影响。并且，对于用来检测这些传感器的断线、或将 电阻值转换为模拟电压的电源，也需要进行绝缘。

例如，在专利文献1中公开了如下方法：为了检测热电偶的断线 而具备经由绝缘变压器产生的电源并且经由高电阻连接到热点偶的输 入端，由此当热电偶断线时输入变成开放(open)而被施加大的电压， 并对其进行检测。

参照图11至图13说明现有的模拟多路复用器。图11是表示现有的 模拟输入装置的结构的图。另外，图12是表示现有的模拟多路复用器 的结构的图。并且，图13是表示现有的模拟多路复用器的动作的时序 图。

在图11中，现有的模拟输入装置设置有：与模拟信号输入Va (Va1、Va2、Va3、…、Van)分别连接的多个模拟多路复用器10、 多个放大器20、多个开关30、采样保持电路(sample and hold circuit) 40、AD转换器50、以及未图示的驱动脉冲发生电路60。

在图12中，现有的模拟多路复用器10设置有：连续脉冲发生电路 11、缓冲器14、整流平滑电路15、在初级绕组上连接了电阻器R1并在 次级绕组上连接了整流平滑电路15的多路复用器用电源变压器T1、在 初级绕组上连接了模拟信号输入Va并在次级绕组上连接了放大器20 的模拟信号用变压器T2、在初级绕组上连接了电阻器R2并在次级绕组 上连接了电阻器R5的驱动用变压器T3、连接在驱动用变压器T3的次级 绕组上的场效应晶体管FET1、连接在驱动脉冲发生电路60上的场效应 晶体管FET2、以及连接在整流平滑电路15的输出绕组上的电阻器R3、 R4。

通过这些各变压器T1、T2、T3来进行模拟信号和接地之间的绝 缘。

接着，参照附图说明现有的模拟多路复用器的动作。

在图12中，根据由驱动脉冲发生电路60产生的驱动脉冲(参照图 13(a))使场效应晶体管FET2导通来驱动驱动用变压器T3，并通过 使连接在该驱动用变压器T3的次级绕组上的场效应晶体管FET1导 通，在模拟信号用变压器T2的次级绕组上出现具有与模拟信号输入相 应的振幅的脉冲。

将该脉冲通过放大器20进行放大，并由采样保持电路40以规定的 定时(timing)采样保持后输入到AD转换器50，从而能够收集模拟数 据。

另外，在多路复用器用电源变压器T1的初级绕组上经由缓冲器14 连接有连续脉冲发生电路11，电源用脉冲串(连续脉冲)出现在多路 复用器用电源变压器T1的次级绕组上。通过由整流平滑电路15对该脉 冲进行整流平滑而得到直流电压(参照图13(c))，该直流电压经由 高电阻R3以及R4提供给模拟信号输入的两端。

当模拟信号输入未断线时，由于模拟信号源电阻小，因此该直流 电压不受影响而原样输入模拟信号Va。另一方面，在模拟信号输入断 线时，信号源变成开放，直流电压经由高电阻R3以及R4而输入，在模 拟信号用变压器T2的次级绕组上出现比模拟信号输入大的脉冲电压， 因此能够检测出断线。图13中以时序图示出该动作。

专利文献1：日本特开昭63-113622号公报

发明要解决的课题

在如上所述的现有的带绝缘电源的模拟多路复用器中，通过所驱 动的连续脉冲而从电源变压器T1产生磁场从而与模拟信号用变压器 T2耦合，因此噪声重叠在模拟信号上，难以进行高精度的基于多路复 用器的模拟数据收集。另外，作为用于抑制该噪声影响的方法，也有 通过将整个变压器利用屏蔽物包围并且去除与布线之间的耦合来谋求 改善的方法，但是存在如下问题点：改善有限，并且由于屏蔽处理而 增大成本以及为避免布线间耦合而使尺寸增大。

发明内容