JP2007088931A

JP2007088931A - Analog isolation circuit

Info

Publication number: JP2007088931A
Application number: JP2005276532A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Matsumoto; 政信松本; Fusao Hayashi; 房男林
Original assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-04-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog isolation circuit in which an analog signal can be insulated by a simple circuit using general components. <P>SOLUTION: Circuits of power supply systems of different ground systems are connected using capacitor coupling. Pulse width modulation (PWM) is performed upon an analog signal of a primary power supply system using two comparators and a triangular wave. A pulse-width-modulated wave is transported to the circuit of the secondary power supply system via a coupling capacitor. The signal is demodulated using the comparators and a low-pass filter thereafter, and the analog signal of the primary power supply system is reproduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、簡易な回路で構成するアナログ・アイソレーション回路に関するものである。 The present invention relates to an analog isolation circuit configured with a simple circuit.

人工衛星システムにおいては、接地系統を１次（電源）系、２次（テレメトリ・コマンド）系にアイソレーションする必要がある。２次系がダウンした場合衛星全体に影響を及ぼさせないためである。
基本的に２次系で制御回路を構築するのであるが、やむを得ず１次系で制御回路を構築した場合、宇宙用に使用できる市販のアイソレーションアンプが存在せず、例えば、トランス結合又はフォトカプラ結合によるアナログ・アイソレーション回路を開発する必要があり、次の制約が生じる。
・トランス結合による場合：トランスを開発する必要があり高価となる。
・フォトカプラによる場合：温度特性、経年変動に問題がある。
等、があり、２次系であるテレメトリ・コマンドとのアナログインタフェースが困難となっていた。 In the satellite system, it is necessary to isolate the grounding system into a primary (power supply) system and a secondary (telemetry command) system. This is because when the secondary system goes down, the entire satellite is not affected.
Basically, the control circuit is constructed in the secondary system, but when the control circuit is constructed in the primary system, there is no commercially available isolation amplifier that can be used for space use. For example, transformer coupling or photocoupler It is necessary to develop an analog isolation circuit by coupling, and the following restrictions arise.
-By transformer coupling: It is necessary to develop a transformer, which is expensive.
-When using a photocoupler: There are problems with temperature characteristics and aging.
Etc., and the analog interface with the secondary telemetry command has been difficult.

本願発明が解決しようとする課題は、宇宙用の一般部品を使用して簡易な回路でアナログ信号を絶縁できるアナログ・アイソレーション回路を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an analog isolation circuit capable of insulating analog signals with a simple circuit using general components for space.

請求項１に係るアナログ・アイソレーション回路は、接地系統が異なる電源系統の回路を、コンデンサカップリングを用いて接続したことを特徴とするものである。 The analog isolation circuit according to claim 1 is characterized in that circuits of power supply systems having different grounding systems are connected using capacitor coupling.

請求項２に係るアナログ・アイソレーション回路は、入力信号を第１の比較器の第１の入力端子と第２の比較器の第２の入力端子とに接続し、三角波発信器の出力を第１の比較器の第２の入力端子と第２の比較器の第１の入力端子とに接続し、前記第１の比較器の出力を第１のコンデンサの一方の端子に接続し、前記第２の比較器の出力を第２のコンデンサの一方の端子に接続し、前記第１のコンデンサの他方の端子を、第１の抵抗器の一方の端子と、一方が電源に接続した第２の抵抗器とに接続するとともに第３の比較器の第１の入力端子に接続し、前記第２のコンデンサの他方の端子を、第１の抵抗器の他方の端子と、一方が電源に接続した第３の抵抗器とに接続するとともに第３の比較器の第２の入力端子に接続し、前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとの一方の端子側と他方の端子側で接地系統を異ならせ、前記第３の比較器の出力を低域フィルタに接続して出力を得ることを特徴とするものである。 The analog isolation circuit according to claim 2 connects the input signal to the first input terminal of the first comparator and the second input terminal of the second comparator, and outputs the output of the triangular wave oscillator to the first one. A second input terminal of a first comparator and a first input terminal of a second comparator; an output of the first comparator is connected to one terminal of a first capacitor; The output of the second comparator is connected to one terminal of the second capacitor, the other terminal of the first capacitor is connected to one terminal of the first resistor, and the second is connected to the power source. And connected to the first input terminal of the third comparator, the other terminal of the second capacitor, the other terminal of the first resistor, and one connected to the power source. A first resistor connected to a third resistor and a second input terminal of a third comparator; The grounding system is different between one terminal side and the other terminal side of the second capacitor and the second capacitor, and the output of the third comparator is connected to a low-pass filter to obtain an output. is there.

請求項１に係るアナログ・アイソレーション回路において、接地系統が異なる電源系統の回路を、コンデンサカップリングを用いて接続したので、簡単な構成でアナログ信号を絶縁することができる。 In the analog isolation circuit according to the first aspect, since the circuits of the power supply systems having different grounding systems are connected using the capacitor coupling, the analog signal can be insulated with a simple configuration.

請求項２に係るアナログ・アイソレーション回路において、オープンループ回路を構成して部品点数を少なくして、安価で簡易な回路で、アナログ信号を絶縁することができる。 In the analog isolation circuit according to the second aspect, an open loop circuit can be formed to reduce the number of parts, and an analog signal can be insulated with an inexpensive and simple circuit.

図１（ａ）は本発明に係るアナログ・アイソレーション回路の一実施例の回路図、図１（ｂ）は波形図である。図１（ａ）において、１０１は第１の比較器、１０２は第２の比較器、１０３は三角波発信器、１０４は第１のコンデンサ、１０５は第２のコンデンサ、１０６は第１の抵抗器、１０７は第２の抵抗器、１０８は第３の抵抗器、１０９は第３の比較器、１１０は低域フィルタ、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５は抵抗器である。
入力信号を第１の比較器１０１の第１の入力端子（＋）と第２の比較器１０２の第２の入力端子（−）とに接続する。三角波発信器１０３の出力を第１の比較器１０１の第２の入力端子（−）と第２の比較器１０２の第１の入力端子（＋）とに接続する。第１の比較器１０１の出力を第１のコンデンサ１０４及び抵抗器１１３を介して第３の比較器１０９の第１の入力端子（＋）に接続する。第２の比較器１０２の出力を第２のコンデンサ１０５及び抵抗器１１４を介して第３の比較器１０９の第２の入力端子（−）に接続する。第３の比較器１０９の第１の入力端子（＋）に接続する第１のコンデンサ１０４と抵抗器１１３との接続点と第２の入力端子（−）に接続する第２のコンデンサ１０５と抵抗器１１４との接続点との間に第１の抵抗器１０６を接続し、第１のコンデンサ１０４と第１の抵抗器１０６との接続点に第２の抵抗器１０７を介して電源に接続し、第２のコンデンサ１０５と第２の抵抗器１０７との接続点に第３の抵抗器１０８を介して電源に接続する。第３の比較器１０９の出力は低域フィルタ１１０に入力する。 FIG. 1A is a circuit diagram of an embodiment of an analog isolation circuit according to the present invention, and FIG. 1B is a waveform diagram. In FIG. 1A, 101 is a first comparator, 102 is a second comparator, 103 is a triangular wave oscillator, 104 is a first capacitor, 105 is a second capacitor, and 106 is a first resistor. 107 is a second resistor, 108 is a third resistor, 109 is a third comparator, 110 is a low-pass filter, and 111, 112, 113, 114, and 115 are resistors.
The input signal is connected to the first input terminal (+) of the first comparator 101 and the second input terminal (−) of the second comparator 102. The output of the triangular wave oscillator 103 is connected to the second input terminal (−) of the first comparator 101 and the first input terminal (+) of the second comparator 102. The output of the first comparator 101 is connected to the first input terminal (+) of the third comparator 109 via the first capacitor 104 and the resistor 113. The output of the second comparator 102 is connected to the second input terminal (−) of the third comparator 109 via the second capacitor 105 and the resistor 114. The connection point between the first capacitor 104 and the resistor 113 connected to the first input terminal (+) of the third comparator 109 and the second capacitor 105 and the resistor connected to the second input terminal (−). The first resistor 106 is connected to the connection point with the resistor 114, and the connection point between the first capacitor 104 and the first resistor 106 is connected to the power source via the second resistor 107. The second capacitor 105 and the second resistor 107 are connected to the power source via the third resistor 108 at the connection point between the second capacitor 105 and the second resistor 107. The output of the third comparator 109 is input to the low pass filter 110.

三角波発信器１０３はコンパレータ１０３１，１０３２と積分器１０３３とで構成する。
第１の比較器１０１と第２の比較器１０２とは変調コンパレータを構成し、三角波発信器１０３とともに１次電源系を構成する。第３の比較器１０９は復調コンパレータを構成し、低域フィルタ１１０とともに２次電源系を構成する。１次電源系と２次電源系との間でループを形成しないすなわちオープンループにして、これら１次電源系と２次電源系との間を第１のコンデンサ１０４と第２のコンデンサで接続している。 The triangular wave transmitter 103 includes comparators 1031 and 1032 and an integrator 1033.
The first comparator 101 and the second comparator 102 constitute a modulation comparator and together with the triangular wave oscillator 103 constitute a primary power supply system. The third comparator 109 constitutes a demodulation comparator and constitutes a secondary power supply system together with the low-pass filter 110. A loop is not formed between the primary power supply system and the secondary power supply system, that is, an open loop is formed, and the primary capacitor system and the secondary power supply system are connected by the first capacitor 104 and the second capacitor. ing.

図１（ｂ）の波形図により説明する。三角波発信器１０３から三角波信号（Ｂ）が発信されている。入力信号（Ａ）例えば漸次増加するような信号が入力するとする。第１の比較器１０１は、（Ｃ）のように入力信号が基準とする三角波信号より大のときに出力して、徐々に幅が増加する矩形波を出力する。第２の比較器１０２は、（Ｄ）のように入力信号が基準とする三角波信号より小のときに出力して、徐々に幅が減少する矩形波を出力する。第１の抵抗器１０６の両端には、（Ｅ）のように、徐々に幅が増加する矩形波が発生する。第３の比較器１０９は、第１の抵抗器１０６の両端の電圧に応答して、（Ｆ）のように、徐々に幅が増加する矩形波が発生する。低域フィルタ１１０は第３の比較器１０９の出力を平均化して出力する。入力信号（Ａ）の電圧が、出力信号（Ｇ）に再現する。
三角波発信器１０３に精密三角波発信器を用いることにより、オープンループでも、入力信号（Ａ）の電圧が、出力信号（Ｇ）に再現するについて、１％程度のスケールファクタ精度を得ることができ、１％程度の精度が必要な用途に有効である。 This will be described with reference to the waveform diagram of FIG. A triangular wave signal (B) is transmitted from the triangular wave transmitter 103. Assume that an input signal (A), for example, a signal that gradually increases, is input. The first comparator 101 outputs when the input signal is larger than the reference triangular wave signal as shown in (C), and outputs a rectangular wave whose width gradually increases. The second comparator 102 outputs when the input signal is smaller than the reference triangular wave signal as shown in (D), and outputs a rectangular wave whose width gradually decreases. At both ends of the first resistor 106, a rectangular wave having a gradually increasing width is generated as shown in (E). In response to the voltage across the first resistor 106, the third comparator 109 generates a rectangular wave whose width gradually increases as shown in (F). The low pass filter 110 averages and outputs the output of the third comparator 109. The voltage of the input signal (A) is reproduced in the output signal (G).
By using a precise triangular wave transmitter for the triangular wave transmitter 103, a scale factor accuracy of about 1% can be obtained for the voltage of the input signal (A) to be reproduced in the output signal (G) even in an open loop. It is effective for applications that require accuracy of about 1%.

本発明に係るアナログ・アイソレーション回路の回路図及びその動作を説明する波形図の一例である。It is an example of the wave form diagram explaining the circuit diagram of the analog isolation circuit which concerns on this invention, and its operation | movement.

符号の説明Explanation of symbols

１０１…第１の比較器、１０２…第２の比較器、１０３…三角波発信器、１０４…第１のコンデンサ、１０５…第２のコンデンサ、１０６…第１の抵抗器、１０７…第２の抵抗器、１０８…第３の抵抗器、１０９…第３の比較器、１１０…低域フィルタ、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５…抵抗器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... 1st comparator, 102 ... 2nd comparator, 103 ... Triangular wave transmitter, 104 ... 1st capacitor, 105 ... 2nd capacitor, 106 ... 1st resistor, 107 ... 2nd resistance 108, third resistor, 109, third comparator, 110, low-pass filter, 111, 112, 113, 114, 115, resistor.

Claims

接地系統が異なる電源系統の回路を、コンデンサカップリングを用いて接続したことを特徴とするアナログ・アイソレーション回路。 An analog isolation circuit characterized by connecting power supply systems with different grounding systems using capacitor coupling.

入力信号を第１の比較器の第１の入力端子と第２の比較器の第２の入力端子とに接続し、
三角波発信器の出力を第１の比較器の第２の入力端子と第２の比較器の第１の入力端子とに接続し、
前記第１の比較器の出力を第１のコンデンサの一方の端子に接続し、
前記第２の比較器の出力を第２のコンデンサの一方の端子に接続し、
前記第１のコンデンサの他方の端子を、第１の抵抗器の一方の端子と、一方が電源に接続した第２の抵抗器とに接続するとともに第３の比較器の第１の入力端子に接続し、
前記第２のコンデンサの他方の端子を、第１の抵抗器の他方の端子と、一方が電源に接続した第３の抵抗器とに接続するとともに第３の比較器の第２の入力端子に接続し、
前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとの一方の端子側と他方の端子側で接地系統を異ならせ、
前記第３の比較器の出力を低域フィルタに接続して出力を得ることを特徴とするアナログ・アイソレーション回路。
Connecting an input signal to a first input terminal of the first comparator and a second input terminal of the second comparator;
Connecting the output of the triangular wave oscillator to the second input terminal of the first comparator and the first input terminal of the second comparator;
Connecting the output of the first comparator to one terminal of a first capacitor;
Connecting the output of the second comparator to one terminal of a second capacitor;
The other terminal of the first capacitor is connected to one terminal of the first resistor and the second resistor, one of which is connected to the power source, and the first input terminal of the third comparator. connection,
The other terminal of the second capacitor is connected to the other terminal of the first resistor and a third resistor, one of which is connected to the power supply, and to the second input terminal of the third comparator. connection,
Different grounding systems on one terminal side and the other terminal side of the first capacitor and the second capacitor;
An analog isolation circuit, wherein an output is obtained by connecting the output of the third comparator to a low-pass filter.