JP2011250088A - 信号発生器の保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】出力信号経路に過電流が流れた場合でも信号出力回路の破壊または劣化を防ぎ、信号出力回路を保護することが可能な信号発生器の保護回路を実現する。
【解決手段】クロック信号またはデジタル信号である信号出力回路からの出力信号をリレーを介して出力する信号発生器の保護回路において、電源と信号出力回路の電源端子の間に接続された電流検出用抵抗と、電流検出用抵抗の両端電圧を増幅して出力する増幅器と、増幅器からの電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力する電圧検出判定回路と、電圧検出判定回路からの検出信号に応じてリレーを切断し、出力信号の経路を断つリレー制御回路とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クロック信号またはデジタル信号である信号出力回路からの出力信号をリレーを介して出力する信号発生器の保護回路に関し、詳しくは、出力信号経路に過電流が流れた場合でも信号出力回路の破壊または劣化を防ぎ、信号出力回路を保護することが可能な信号発生器の保護回路に関するものである。

図３は、従来の信号発生器の保護回路の一例を示した構成図である。
図３において、信号発生器１０は、クロック出力回路１、バイアス抵抗２、バイアス抵抗３、リレー４、リレー５、電圧検出判定回路６およびリレー制御回路７を有している。また、ＤＵＴ（Device Under Test）ボード２０は、受信回路１１および終端抵抗１２を有している。

クロック出力回路１は、外部から入力されるクロック信号を差動クロック信号に変換して出力する。クロック出力回路１は、例えば、ＥＣＬ（Emitter-Coupled Logic）差動出力のＩＣ（Integrated Circuit）である。バイアス抵抗２は、一端がクロック出力回路１の差動クロック信号の正側端子に接続され、他端が接地される。バイアス抵抗３は、一端がクロック出力回路１の差動クロック信号の負側端子に接続され、他端が接地される。バイアス抵抗２および３は、クロック出力回路１から出力される差動クロック信号のバイアス電流用の抵抗である。

リレー４は、一端がクロック出力回路１の差動クロック信号の正側端子に接続され、他端が信号発生器１０の出力端子ＣＮ１の一方に接続される。リレー５は、一端がクロック出力回路１の差動クロック信号の負側端子に接続され、他端が信号発生器１０の出力端子ＣＮ１の他方に接続される。

電圧検出判定回路６は、一方の入力端子がクロック出力回路１の差動クロック信号の正側端子に接続され、他方の入力端子がクロック出力回路１の差動クロック信号の負側端子に接続される。電圧検出判定回路６は、クロック出力回路１の差動クロック信号の経路上の電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力する。電圧検出判定回路６には、クロック出力回路１が正常な状態で取りうる電圧を超える閾値が予め設定されている。

リレー制御回路７は、電圧検出判定回路６からの検出信号が入力され、この検出信号に応じてリレー４およびリレー５のオンまたはオフを制御する。受信回路１１は、正側入力端子が入力端子ＣＮ２の一方に接続され、負側入力端子が入力端子ＣＮ２の他方に接続される。受信回路１１は、クロック出力回路１からの差動クロック信号を受信して所定の動作を行う。終端抵抗１２は、一端が受信回路１１の正側入力端子に接続され、他端が受信回路１１の負側入力端子に接続される。また、信号発生器１０の出力端子ＣＮ１とＤＵＴボード２０の入力端子ＣＮ２間はケーブル等で接続されている。

このような信号発生器の過電圧印加時の保護動作を説明する。
リレー制御回路７は、リレー４およびリレー５をオンさせる。クロック出力回路１は、外部から入力されるクロック信号を差動クロック信号に変換して出力し、出力された差動クロック信号は、リレー４およびリレー５を介して、出力端子ＣＮ１から出力される。そして、出力端子ＣＮ１から出力された差動クロック信号は、入力端子ＣＮ２を介してＤＵＴボード２０の受信回路１１に入力される。

リレー４およびリレー５がオンしている状態で、ＤＵＴボード２０上の信号経路の接続ミス等により、信号発生器１０の出力端子ＣＮ１に過電圧が誤って印加された場合、電圧検出判定回路６がその過電圧を検出し、検出信号を出力する。リレー制御回路７は、電圧検出判定回路６からの検出信号を受信すると、直ちにリレー４およびリレー５をオフ（切断）する。

このように、電圧検出判定回路６が差動クロック信号の経路上の過電圧を検出し、リレー制御回路７が、電圧検出判定回路６からの検出信号に応じて直ちにリレー４およびリレー５をオフ（切断）することにより、過電圧がクロック出力回路１にかからなくなるので、クロック出力回路１の破壊または損傷を受けることによる劣化を防ぐことができる。

特許文献１には、予め設定された第１直流電圧を生成する電源ユニットからデバイスに供給される前記第１直流電圧の過電圧に伴う前記デバイスの損傷を防止する過電圧保護装置及び電子機器が記載されている。

特開２００８−０８６１４０号公報

しかし、図３に示す従来例では、差動クロック信号の経路に過電流が流れることによるクロック出力回路１の破壊または劣化を防ぐことができない。すなわち、差動クロック信号の経路上の電圧が適正な範囲であっても、出力端子ＣＮ１が誤って低インピーダンスの電圧源に接続された場合、クロック出力回路１の出力ピンに絶対最大定格以上の電流が流れる可能性がある。しかし、電圧検出判定回路６では、この状態を検出できないため、直ちにリレー４およびリレー５をオフ（切断）することができず、クロック出力回路１を保護できないという問題があった。

そこで本発明の目的は、出力信号経路（差動クロック信号経路）に過電流が流れた場合でも信号出力回路（クロック出力回路）の破壊または劣化を防ぎ、信号出力回路を保護することが可能な信号発生器を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
クロック信号またはデジタル信号である信号出力回路からの出力信号をリレーを介して出力する信号発生器の保護回路において、
電源と前記信号出力回路の電源端子の間に接続された電流検出用抵抗と、
この電流検出用抵抗の両端電圧を増幅して出力する増幅器と、
この増幅器からの電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力する電圧検出判定回路と、
この電圧検出判定回路からの前記検出信号に応じて前記リレーを切断し、前記出力信号の経路を断つリレー制御回路と
を備えたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記電圧検出判定回路は、
前記信号出力回路からの前記出力信号の経路上の電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力することを特徴とするものである。

本発明によれば、以下のような効果がある。
クロック信号またはデジタル信号である信号出力回路からの出力信号をリレーを介して出力する信号発生器の保護回路において、電源と前記信号出力回路の電源端子の間に接続された電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗の両端電圧を増幅して出力する増幅器と、この増幅器からの電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力する電圧検出判定回路と、この電圧検出判定回路からの前記検出信号に応じて前記リレーを切断し、前記出力信号の経路を断つリレー制御回路とを備えたことにより、信号出力回路の出力ピンに過電流がかからなくなるので、出力信号経路に過電流が流れた場合でも信号出力回路の破壊または劣化を防ぎ、信号出力回路を保護することができる。

本発明の信号発生器の保護回路の第１の実施例を示した構成図である。 本発明の信号発生器の保護回路の第２の実施例を示した構成図である。 従来の信号発生器の保護回路の一例を示した構成図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の信号発生器の保護回路の第１の実施例を示した構成図である。ここで、図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、図３に示す構成と異なる点は、電流検出用抵抗１３および増幅器１４が新たに設けられている点、電圧検出判定回路６の代わりに電圧検出判定回路１５が設けられている点である。

図１において、信号発生器３０は、クロック出力回路１、バイアス抵抗２、バイアス抵抗３、リレー４、リレー５、リレー制御回路７、電流検出用抵抗１３、増幅器１４および電圧検出判定回路１５を有している。

電流検出用抵抗１３は、クロック出力回路１に供給される電源ＶＣＣとクロック出力回路１の電源端子の間に接続される。増幅器１４は、電流検出用抵抗１３の両端電圧を増幅して出力する。電圧検出判定回路１５は、第１の入力端子がクロック出力回路１の差動クロック信号の正側端子に接続されると共に第２の入力端子がクロック出力回路１の差動クロック信号の負側端子に接続され、第３の入力端子が増幅器１４の出力端子に接続される。

電圧検出判定回路１５は、増幅器１４からの電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力する。また、電圧検出判定回路１５は、従来の電圧検出判定回路６と同様に、クロック出力回路１の差動クロック信号の経路上の電圧が予め定められた閾値を超えた場合にも検出信号を出力する。電圧検出判定回路１５には、クロック出力回路１が正常な状態で取りうる電圧を超える閾値が予め設定されている。

このような信号発生器の過電流時の保護動作を説明する。
リレー４およびリレー５がオンしていると共に電圧検出判定回路１５が過電圧を検出していない状態で、クロック出力回路１の出力ピンに過電流が発生した場合、出力ピンの電流増加は電源ＶＣＣの電流の増加となって現れる。電流検出用抵抗１３は、過電流によって増加した電流を検出するために電源ＶＣＣとクロック出力回路１の電源端子の間に挿入されている。

電圧検出判定回路１５は、増幅器１４で増幅された電流検出用抵抗１３の両端電圧をモニタしており、過電流発生時に、この両端電圧の値が予め定められた閾値を超えると、電圧検出判定回路１５は、検出信号を出力する。リレー制御回路７は、電圧検出判定回路１５からの検出信号を受信すると、直ちにリレー４およびリレー５をオフ（切断）する。

なお、過電流と判定する閾値は、通常状態においてクロック出力回路１で消費される電源電流とクロック出力回路１から出力される差動クロック信号の出力電流の絶対最大定格とが考慮された値となる。

また、電流検出用抵抗１３は、例えば、抵抗値が１Ω程度の小さい値のものが使用され、電流検出用抵抗１３による電源電圧低下がクロック出力回路１の動作に影響が無いように考慮されている。さらに、増幅器１４と電圧検出判定回路１５は、クロック出力回路１が過電流により破壊または劣化しないように、十分高速に動作するよう設計されている。

このように、クロック出力回路１に供給される電源ＶＣＣとクロック出力回路１の電源端子の間に電流検出用抵抗１３を挿入し、電圧検出判定回路１５が、増幅器１４で増幅された電流検出用抵抗１３の両端電圧をモニタする。そして、電圧検出判定回路１５が、この両端電圧の値が予め定められた閾値を超えるとクロック出力回路１の出力ピンに過電流が発生したと判定して検出信号を出力し、リレー制御回路７が、電圧検出判定回路１５からの検出信号に応じて直ちにリレー４およびリレー５をオフ（切断）することにより、クロック出力回路１の出力ピンに過電流がかからなくなるので、クロック出力回路１の破壊または劣化を防ぎ、クロック出力回路１を保護することができる。

［第２の実施例］
図２は、本発明の信号発生器の保護回路の第２の実施例を示した構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図２において、図１に示す構成と異なる点は、クロック出力回路１の代わりにクロック出力回路１６が設けられている点、バイアス抵抗２の代わりに出力抵抗１７が設けられている点、バイアス抵抗３の代わりに出力抵抗１８が設けられている点、ＤＵＴボード２０の終端抵抗１２が削除されている点である。

図２において、信号発生器４０は、リレー４、リレー５、リレー制御回路７、電流検出用抵抗１３、増幅器１４、電圧検出判定回路１５、クロック出力回路１６、出力抵抗１７および出力抵抗１８を有している。また、ＤＵＴボード５０は、受信回路１１を有している。

クロック出力回路１６は、外部から入力されるクロック信号を差動クロック信号に変換して出力する。クロック出力回路１６は、例えば、ＥＣＬ→ＴＴＬ（Transistor-Transistor Logic）変換のＩＣである。出力抵抗１７は、一端がクロック出力回路１６の差動クロック信号の正側端子に接続され、他端がリレー４の一端に接続される。出力抵抗１８は、一端がクロック出力回路１６の差動クロック信号の負側端子に接続され、他端がリレー５の一端に接続される。

このような信号発生器の過電流時の保護動作は、第１の実施例と同じため、説明を省略する（第１の実施例のクロック出力回路１をクロック出力回路１６に読み替える）。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
図１および図２に示す実施例において、差動クロック信号を出力するクロック出力回路を保護対象とする構成を示したが、クロック出力回路に限らず、デジタル信号を出力する信号出力回路であれば良い。

１，１６ クロック出力回路
１０，３０ 信号発生器
１３ 電流検出用抵抗
１４ 増幅器
１５ 電圧検出判定回路

Claims (2)

1. クロック信号またはデジタル信号である信号出力回路からの出力信号をリレーを介して出力する信号発生器の保護回路において、
   電源と前記信号出力回路の電源端子の間に接続された電流検出用抵抗と、
   この電流検出用抵抗の両端電圧を増幅して出力する増幅器と、
   この増幅器からの電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力する電圧検出判定回路と、
   この電圧検出判定回路からの前記検出信号に応じて前記リレーを切断し、前記出力信号の経路を断つリレー制御回路と
   を備えたことを特徴とする信号発生器の保護回路。
2. 前記電圧検出判定回路は、
   前記信号出力回路からの前記出力信号の経路上の電圧が予め定められた閾値を超えた場合に検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の信号発生器の保護回路。

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