特許ウォッチ

公開番号2024084536
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-25
出願番号2022198859
出願日2022-12-13
発明の名称送信回路
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04B 3/04 20060101AFI20240618BHJP(電気通信技術)
要約【課題】ソース電流及びシンク電流の非対称性に基づく発生部からの出力電圧の偏移を容易に補正可能な送信回路を提供する。
【解決手段】本開示に係る送信回路1は、デジタル信号となる出力電流Ioutと、出力電流Ioutに比例するミラー電流α・Ioutと、を出力する発生部10と、発生部10において出力電流Ioutが出力される第1端子11に接続され、信号非出力時の直流電位Vaを定める終端部20と、発生部10から出力されるミラー電流α・Ioutと、終端部20により定められた直流電位Vaと、に基づいて補正電流を生成する補正部30と、第1端子11及び補正部30に接続され、発生部10とフィールド側とをAC結合する結合部40と、を備え、補正電流は、発生部10からの出力電流Ioutにおいてソース電流及びシンク電流の非対称性により発生する平均電流を結合部40の入力端子側で低減するために用いられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
通信に用いられるアナログ信号に重畳して通信信号を生成するためのデジタル信号を出力する送信回路であって、
前記デジタル信号となる出力電流と、前記出力電流に比例するミラー電流と、を出力する発生部と、
前記発生部において前記出力電流が出力される第１端子に接続され、信号非出力時の直流電位を定める終端部と、
前記発生部から出力される前記ミラー電流と、前記終端部により定められた前記直流電位と、に基づいて補正電流を生成する補正部と、
前記第１端子及び前記補正部に接続され、前記発生部とフィールド側とをＡＣ結合する結合部と、
を備え、
前記補正電流は、前記発生部からの前記出力電流においてソース電流及びシンク電流の非対称性により発生する平均電流を前記結合部の入力端子側で低減するために用いられる、
送信回路。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
請求項１に記載の送信回路であって、
前記補正部は、前記ミラー電流の一部を第１電圧に変換する変換部と、非反転入力端子で前記第１電圧を受け、反転入力端子で前記直流電位に対応する第２電圧を受けるオペアンプと、を有する、
送信回路。
【請求項３】
請求項２に記載の送信回路であって、
前記オペアンプは、ネガティブフィードバックにより前記第１電圧及び前記第２電圧が等しくなるように第１電流を出力し、前記第１電流に比例する第２電流を前記補正電流として前記発生部の前記第１端子に出力する、
送信回路。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の送信回路であって、
前記オペアンプは、前記平均電流に対応する低帯域においてより高いゲインを示し、通信に関わる高帯域においてより低いゲインを示す周波数特性を有する、
送信回路。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の送信回路であって、
前記補正部は、前記発生部において前記ミラー電流が出力される第２端子と前記変換部との間に配置されているローパスフィルタを有する、
送信回路。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信回路であって、
前記終端部は、前記第１端子に接続されている終端抵抗群と、前記終端抵抗群と並列して配置され、前記直流電位を前記補正部に供給する分圧抵抗群と、を有する、
送信回路。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信回路であって、
前記終端部は、前記第１端子に接続されている抵抗と、前記抵抗に接続されている参照電圧源と、を有し、
前記参照電圧源は、前記直流電位に対応する第２電圧を前記補正部に供給する、
送信回路。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信回路であって、
前記通信信号は、ＨＡＲＴ信号である、
送信回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、送信回路に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、フィールド機器などを制御するために用いられる通信であって、アナログ信号にデジタル信号が重畳された通信信号に基づく通信に関連する技術が知られている。例えば、特許文献１には、信頼性の向上及びコストの低減がなされたハイブリッド通信用の信号処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－２１９８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の信号処理装置に用いられるデジタル信号の送信回路では、デジタル信号となる出力電流が発生部から出力される。出力電流は、ＡＣ（Alternating Current）信号として出力され、正負の極性を有する。このような出力電流において、ソース電流である正電流とシンク電流である負電流との間で大きさが非対称であると、平均電流がゼロでなくなり、発生部からの出力電圧が偏移する。このような偏移は、出力電圧を発生部が動作可能な電圧範囲内に収めて発生部を正常に動作させるという観点であまり望ましくない。
【０００５】
本開示は、ソース電流及びシンク電流の非対称性に基づく発生部からの出力電圧の偏移を容易に補正可能な送信回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
幾つかの実施形態に係る送信回路は、通信に用いられるアナログ信号に重畳して通信信号を生成するためのデジタル信号を出力する送信回路であって、前記デジタル信号となる出力電流と、前記出力電流に比例するミラー電流と、を出力する発生部と、前記発生部において前記出力電流が出力される第１端子に接続され、信号非出力時の直流電位を定める終端部と、前記発生部から出力される前記ミラー電流と、前記終端部により定められた前記直流電位と、に基づいて補正電流を生成する補正部と、前記第１端子及び前記補正部に接続され、前記発生部とフィールド側とをＡＣ結合する結合部と、を備え、前記補正電流は、前記発生部からの前記出力電流においてソース電流及びシンク電流の非対称性により発生する平均電流を前記結合部の入力端子側で低減するために用いられる。
【０００７】
これにより、ソース電流及びシンク電流の非対称性に基づく発生部からの出力電圧の偏移を容易に補正可能である。送信回路は、出力電流においてソース電流及びシンク電流の非対称性により発生する平均電流を低減する補正電流を生成することで、このような偏移の補正を可能にする。より具体的には、４ｍＡ～２０ｍＡのアナログ信号に重畳するデジタル信号の送信回路において、発生部から出力される出力電流のソース電流及びシンク電流の非対称性により発生する、出力電圧の平均電圧の偏移が補正可能である。したがって、信号出力時に結合コンデンサに生じる電圧振幅の許容値を緩和し、結合コンデンサの容量値を１／１０程度に低減することも可能となる。送信回路は、大容量の結合コンデンサを用いずともＨＡＲＴ通信用の回路として実現可能である。
【０００８】
一実施形態における送信回路では、前記補正部は、前記ミラー電流の一部を第１電圧に変換する変換部と、非反転入力端子で前記第１電圧を受け、反転入力端子で前記直流電位に対応する第２電圧を受けるオペアンプと、を有してもよい。これにより、後述する分圧抵抗群からの第２電圧をオペアンプの反転入力で受け、変換部からの第１電圧をオペアンプの非反転入力で受けて、ネガティブフィードバックにより両者が等しくなるよう第１電流をオペアンプから出力することが可能となる。これにより、送信回路は、補正電流の基礎となる電流を生成可能である。
【０００９】
一実施形態における送信回路では、前記オペアンプは、ネガティブフィードバックにより前記第１電圧及び前記第２電圧が等しくなるように第１電流を出力し、前記第１電流に比例する第２電流を前記補正電流として前記発生部の前記第１端子に出力してもよい。これにより、上述したように、ソース電流及びシンク電流の非対称性に基づく発生部からの出力電圧の偏移が補正可能となる。
【００１０】
一実施形態における送信回路では、前記オペアンプは、前記平均電流に対応する低帯域においてより高いゲインを示し、通信に関わる高帯域においてより低いゲインを示す周波数特性を有してもよい。これにより、出力電圧の偏移を補正する対象領域となる数Ｈｚ以下の低帯域において、十分なゲインで必要な補正量を容易に得ることができる。一方で、数ｋＨｚ程度の通信帯域（高帯域）においてゲインを十分に小さくして、ＨＡＲＴ通信における通信信号の波形への影響を抑制することが可能となる。例えば、高帯域において約－２６ｄＢ以下のゲインが得られていれば、通信信号の振幅への影響を５％以下とすることも可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許