(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｄ／Ａコンバータからの出力信号を第１の出力端子に接続するための第１のスイッチと、
入力信号を異なる出力形態に変換して第２の出力端子に出力する変換回路と、  前記Ｄ／Ａコンバータからの出力信号を前記変換回路に接続するための第２のスイッチと、
前記Ｄ／Ａコンバータからの出力信号を安定化させる出力安定化手段とを備え、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフし且つ前記出力安定化手段を動作させた状態を初期状態とし、その初期状態から前記第１のスイッチ若しくは第２のスイッチをオンするときは前記Ｄ／Ａコンバータを動作させてから実行し、
前記出力安定化手段は、第３のスイッチのオン状態で前記Ｄ／Ａコンバータと接続される抵抗であることを特徴とするＤ／Ａコンバータの出力装置。
【請求項２】
一方のスイッチのオン状態から他方のスイッチのオン状態に切換えるときは、前記初期状態に復帰させた状態で前記Ｄ／Ａコンバータを動作させてから実行することを特徴とする請求項１記載のＤ／Ａコンバータの出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｄ／Ａコンバータからの出力信号をそのまま出力したり、異なる出力形態で出力するＤ／Ａコンバータの出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プログラマブルコントローラ（以下、ＰＣ）のインタフェース装置として制御信号出力装置が供されており、ＰＣからの指令に応じてＤ／Ａコンバータからアナログ信号を出力することによりモータなどの外部機器を制御するようにしている。この場合、モータとしては電圧制御用と電流制御用との２種類があることから、電流出力タイプのＤ／Ａコンバータを用いている場合は、Ｄ／Ａコンバータからの出力電流を電流出力端子からそのまま出力すると共に、Ｄ／Ａコンバータからの出力電流を電圧信号に変換して電圧出力端子から出力するようにしている。
【０００３】
ところが、このように構成された制御信号出力装置の電流出力端子及び電圧出力端子に外部機器をそれぞれ接続した場合には、Ｄ／Ａコンバータに一方の外部機器を制御するための指令を与えると、他方の出力端子からの出力信号も同時に変化してしまうので、その出力端子に接続された外部機器が誤動作してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、外部機器を制御するときは、各出力端子から出力される電流信号若しくは電圧信号の何れか一方のみを有効化し、他方の出力信号を無効化するように構成することが考えられる。
【０００５】
図８は、このように構成された制御信号出力装置の電気回路の一例を示している。この図８において、Ｄ／Ａコンバータ１は電流出力タイプであり、入力するデジタルデータが示す大きさに比例した電流信号を出力する。Ｄ／Ａコンバータ１の出力端子は第１のスイッチ２を介して電流出力端子３と接続されていると共に、第２のスイッチ４を介して非反転増巾回路５を構成するオペアンプ６の非反転入力端子と接続されている。このオペアンプ６の非反転入力端子は抵抗７を介して０Ｖにクランプされ、反転入力端子はオフセット抵抗８と接続されていると共にゲイン抵抗９を介してオペアンプ６の出力端子と接続されている。
【０００６】
この場合、オフセット抵抗８には基準電圧Ｖref が印加されており、このオフセット抵抗８を介した基準電圧Ｖref の印加により、非反転増巾回路５からの出力電圧はオフセットされることにより正負電圧で出力される。これは、電圧出力端子１０と接続された外部機器が正負電圧で制御されるからである。
【０００７】
さて、電流出力モード時は第１のスイッチ２がオンされ、そのオン状態ではＤ／Ａコンバータ１からの電流出力は電流出力端子３からそのまま出力される（図９参照）。また、電圧出力モード時は第２のスイッチ４がオンされ、そのオン状態ではＤ／Ａコンバータ１からの出力電流は非反転増巾回路５によりオフセットされた状態で電圧に変換されて電圧出力端子１０から出力される（図１０参照）。従って、第１，第２のスイッチ２，４のオン状態を切替えることにより、電流出力端子３から電流を出力したり、電圧出力端子１０から電圧を出力したりすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｄ／Ａコンバータ１は出力電流が流れてから出力が安定するまでに時間を要するという特性を有するので、初期状態から電流出力モードに移行するために、図１１に示すようにＤ／Ａコンバータ１に指令値を出力してから第１のスイッチ２をオンしたときは、第１のスイッチ２がオンしたタイミングで電流出力端子３から不安定な電流が出力されてしまうので、電流出力端子３と接続された外部機器が誤動作してしまう虞がある。
【０００９】
同様に、図１２に示すように初期状態から電圧出力モードに移行するために、Ｄ／Ａコンバータ１に指令値を出力してから第２のスイッチ４をオンしたときも、電圧出力端子１０から不安定な電圧が出力されてしまうので、電圧出力端子１０と接続された外部機器が誤動作してしまう虞がある。
【００１０】
一方、電流出力モードから電圧出力モードに切換えるために、図１３に示すようにＤ／Ａコンバータ１に指令値を出力してから第１のスイッチ２をオフすると同時に第２のスイッチ４をオンしたときは、第２のスイッチがオンしたタイミングでＤ／Ａコンバータ１からの不安定な電流が非反転増巾回路５に出力され、それに伴って電圧出力端子１０から不安定な電圧が出力されてしまうので、この場合も、電圧出力端子１０と接続された外部機器が誤動作してしまう虞がある。
【００１１】
また、図１４に示すように第２のスイッチ４を先にオンしてからＤ／Ａコンバータ１に指令値を出力したときは、Ｄ／Ａコンバータ１からの出力開始時にＤ／Ａコンバータ１からの不安定な電流が非反転増巾回路５に出力され、それに伴って電圧出力端子１０から不安定な電圧が出力されてしまうので、この場合も、電圧出力端子１０と接続された外部機器が誤動作してしまう虞がある。
【００１２】
同様に、図１５及び図１６に示すように電圧出力モードから電流出力モードに切換える際も、電流出力端子３から外部機器に不安定な電流が出力されてしまう虞がある。
【００１３】
つまり、図８に示した構成のものでは、Ｄ／Ａコンバータ１に指令値を出力したタイミングで異常な電流或いは電圧が外部機器に出力されてしまうことは避けられないのである。
【００１４】
さらに、非反転増巾回路５のオペアンプ６の反転入力端子にはオフセット用の基準電圧Ｖref が抵抗８を介して印加されているので、第２のスイッチ４がオフした状態では、オペアンプ６の非反転入力端子ひいては反転入力端子が０Ｖとなり、抵抗８に流れた電流がゲイン抵抗９を流れることにより非反転増巾回路５から異常な電圧が出力されてしまい、電圧出力端子１０と接続された外部機器の誤動作を招来するという問題がある。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、Ｄ／Ａコンバータからの出力信号に応じて異なる出力形態の信号を出力する構成において、異常な出力信号が出力されてしまうことを防止できるＤ／Ａコンバータの出力装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、第１のスイッチ及び第２のスイッチをオフし且つ出力安定化手段を動作させた状態を初期状態とする。これにより、初期状態においては出力安定化手段は動作しているので、その初期状態でＤ／Ａコンバータを動作させたときは、Ｄ／Ａコンバータの出力は出力安定化手段により安定される。
従って、初期状態から第１のスイッチをオンするときにＤ／Ａコンバータを動作させてから実行することにより、Ｄ／Ａコンバータからの出力信号を安定させた状態で第１の出力端子から出力することができ、第１の出力端子と接続された外部機器が誤動作することはない。
【００１７】
同様に、初期状態から第２のスイッチをオンすることにより、Ｄ／Ａコンバータからの出力信号を異なる出力形態で第２の出力端子から安定して出力することができる。
また、第３のスイッチをオンしてＤ／Ａコンバータに抵抗を接続することにより簡単に出力安定化手段を構成することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、一方のスイッチのオン状態から他方のスイッチのオン状態に切換えるときは、初期状態に復帰させる。これにより、初期状態においては出力安定化手段は動作しているので、その初期状態でＤ／Ａコンバータを動作させたときは、Ｄ／Ａコンバータの出力は出力安定化手段により安定される。
従って、初期状態においてＤ／Ａコンバータを動作させることにより、請求項１の発明と同様に、スイッチの切換え時に異常な信号が出力端子から出力されてしまうことを防止できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をプログラマブルコントローラ（以下、ＰＣ）の制御信号出力装置に適用した一実施の形態を図１乃至図７を参照して説明する。
図１は制御信号出力装置の全体構成を概略的に示している。この図１において、Ｄ／Ａコンバータ１１は電流出力タイプであり、入力したデジタルデータが示す大きさに比例した電流を出力する。
【００２４】
Ｄ／Ａコンバータ１１の出力端子は第１のスイッチ１２を介して電流出力端子（第１の出力端子に相当）１３と接続されていると共に、第２のスイッチ１４を介して非反転増巾回路（変換回路に相当）１５を構成するオペアンプ１６の非反転入力端子と接続されている。
【００２５】
オペアンプ１６の非反転入力端子は抵抗１７を介して０Ｖラインと接続され、反転入力端子はオフセット抵抗１８と抵抗１９との共通接続点と接続されていると共にゲイン抵抗２０を介してオペアンプ１６の出力端子と接続されている。そして、オペアンプ１６の出力端子は電圧出力端子（第２の出力端子に相当）２１と接続されている。
【００２６】
この場合、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力端子は第３のスイッチ２２及び出力安定化用抵抗（出力安定化手段に相当）２３を介して０Ｖラインと接続されており、第３のスイッチ２２がオンした状態でＤ／Ａコンバータ１１の出力端子は出力安定化用抵抗２３と接続される。
【００２７】
また、ゲイン抵抗２０の両端には第４のスイッチ２４が接続されており、第４のスイッチ２４がオンした状態でゲイン抵抗２０が第４のスイッチ（零レベル出力手段に相当）２４によりバイパスされる。
【００２８】
さらに、オフセット抵抗１８には基準電圧Ｖref が与えられており、オペアンプ１６の反転入力端子ひいては非反転入力端子の電圧に応じてオフセット抵抗１８に流れる電流が変化するようになっている。
上記第１乃至第４のスイッチ１２，１４，２２，２４は図示しないＰＣによりオンオフされるようになっている。
【００２９】
尚、電流出力端子１３には電流駆動タイプの外部機器が接続されており、電流出力端子１３から出力された電流に応じて動作するようになっている。また、電圧出力端子２１には電圧駆動タイプの外部機器が接続されており、電圧出力端子２１から出力された正負電圧に応じて動作するようになっている。
【００３０】
次に上記構成の作用について説明する。
（初期状態）
初期状態では、図１に示すように第１，第２のスイッチ１２，１４がオフしているので、オペアンプ１６の非反転入力端子の電圧は抵抗１７を介して０Ｖにクランプされている。このとき、オペアンプ１６の反転入力端子の電圧は、オペアンプ１６の特性として非反転入力端子の電圧と同一である０Ｖとなるように制御されるので、オフセット抵抗１８の両端の電圧差からオフセット抵抗１８に図中右方向に電流が流れる。
【００３１】
この場合、抵抗１９の両端が０Ｖとなることにより当該抵抗１９には電流が流れないことから、オフセット抵抗１８を流れた電流はゲイン抵抗２０を流れようとするものの、第４のスイッチ２４がオンしていることによりゲイン抵抗２０がバイパスされているので、オフセット抵抗１８を流れた電流の全ては第４のスイッチ２４を介して流れる。この結果、ゲイン抵抗２０には電流が流れないので、非反転増巾回路１５の出力電圧は０Ｖとなる。
【００３２】
従って、第４のスイッチ２４が設けられていない構成と違って、電圧出力端子２１と接続されている外部機器に異常な電圧が出力されてしまうことはないので、外部機器が誤動作してしまうことはない。
【００３３】
（初期状態から電流出力モードに移行する場合）
図４は初期状態から電流出力する際のＰＣの動作を示している。この図４において、ＰＣは、Ｄ／Ａコンバータ１１に対して外部機器制御用の指令値を出力する。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１１から指令値に応じた大きさの電流が出力される。
【００３４】
このとき、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力端子は第３のスイッチ２２を介して出力安定化用抵抗２３と接続されているので、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力電流は出力安定化用抵抗２３を流れる。この場合、Ｄ／Ａコンバータ１１からの電流の出力開始時は、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力電流は一時的に不安定となるので、ＰＣは、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力が安定するのを待ってから、第１のスイッチ１２をオンすると同時に第３のスイッチ２２をオフする。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力端子が電流出力端子１３と接続されると同時に出力安定化用抵抗２３との接続が断たれるので、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力電流は出力安定化用抵抗２３に代って電流出力端子１３を介して外部機器に出力されるようになる（図２参照）。
【００３５】
従って、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力電流を電流出力端子１３から外部機器に安定して出力することができるので、外部機器が誤動作してしまうことはない。
一方、電流出力モードでは第２のスイッチ１４はオフしているので、初期状態と同様に、電圧出力端子２１から異常な電圧が出力されてしまうことはない。
【００３６】
（初期状態から電圧出力モードに移行する場合）
図５は初期状態から電圧出力モードに移行する際のＰＣの動作を示している。この図５において、ＰＣは、Ｄ／Ａコンバータ１１に対して外部機器制御用の指令値を出力する。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１１から指令値に応じた大きさの電流が出力される。
【００３７】
このとき、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力端子は第３のスイッチ２２を介して出力安定化用抵抗２３と接続されているので、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力電流は出力安定化用抵抗２３を流れる。この場合、Ｄ／Ａコンバータ１１からの電流の出力開始時は、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力は一時的に不安定となるので、ＰＣは、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力が安定するのを待ってから、第２のスイッチ１４をオンすると同時に第３のスイッチ２２をオフし、さらに第４のスイッチ２４をオフする。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力端子がオペアンプ１６の非反転入力端子と接続されるので、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力電流は出力安定化用抵抗２３に代って抵抗１７を流れるようになる。この結果、オペアンプ１６の非反転入力端子にはＤ／Ａコンバータ１１からの出力電流の大きさに比例した電圧Ｖinが印加されるようになる（図３参照）。
【００３８】
この場合、オペアンプ１６は反転入力端子と非反転入力端子とが同一電圧となるように制御するので、Ｖin＜Ｖref のときは、オフセット抵抗１８には図３中右方向に流れる電流が流れる。このとき、オフセット抵抗１８を流れた電流のうち、一部の電流が抵抗１９を流れると共に、残りの電流がゲイン抵抗２０を図中右方向に流れるので、ゲイン抵抗２０の電圧降下によりオペアンプ１６の出力電圧はＶinよりも小さくなる。
【００３９】
また、Ｖin＝Ｖref のときは、オフセット抵抗１８の両端が同一電圧となることによりオフセット抵抗１８には電流が流れないものの、抵抗１９に電流が流れることによりゲイン抵抗２０には抵抗１９に流れた電流が図３中左方向に流れるので、ゲイン抵抗２０の電圧降下によりオペアンプ１６の出力電圧はＶinよりも小さな電圧となる。
【００４０】
また、Ｖin＞Ｖref のときは、オフセット抵抗１８には図中左方向に電流が流れると共に、抵抗１９にも電流が流れるので、ゲイン抵抗２０には図３中左方向に電流が流れる。これにより、オペアンプ１６の出力電圧はＶinよりも大きな電圧となる。
【００４１】
以上のように、オペアンプ１６の出力電圧は、基準電圧Ｖref の影響を受けてＶinに対してオフセットされるようになり、電圧出力端子１０からはＤ／Ａコンバータ１からの出力電流に対応した正負電圧が出力されるようなり、それに応じて外部機器が制御される。
【００４２】
（電流出力モードから電圧出力モードに移行する場合）
図６は電流出力モードから電圧出力モードに移行する際のＰＣの動作を示している。この図６において、ＰＣは、図２に示す電流出力モードからスイッチを切換えることにより図１に示す初期状態とする。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力の安定状態を維持することができる共に、電圧出力端子２１から異常な電圧が出力されてしまうことも防止できる。
【００４３】
続いて、上述した初期状態から電圧出力モードに移行する場合と同様にして、図３に示す電圧出力モードとなるようにスイッチを切換えるので、スイッチの切換え時に電圧出力端子２１からの電圧出力が不安定となることはない。
【００４４】
（電圧出力モードから電流出力モードに移行する場合）
図７は電圧出力モードから電流出力モードに移行する際のＰＣの動作を示している。この図７において、ＰＣは、図３に示す電圧出力モードからスイッチを切換えることにより図１に示す初期状態とする。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１１からの出力の安定状態を維持することができる共に、電圧出力端子２１から異常な電圧が出力されてしまうことも防止できる。
【００４５】
続いて、上述した初期状態から電流出力モードに移行する場合と同様にして、図２に示す電流出力モードとなるようにスイッチを切換えるので、スイッチの切換え時に電流出力端子１３からの電流出力が不安定となることもないと共に、電圧出力端子２１から異常な電圧が出力されてしまうこともない。
【００４６】
このような実施の形態によれば、第１のスイッチ１２及び第２のスイッチ１４がオフし初期状態においては、第３のスイッチ２２をオンすることによりＤ／Ａコンバータ１１を出力安定化用抵抗２３に接続した状態でＤ／Ａコンバータ１１に指令値を出力するようにしたので、初期状態から電流出力モード或いは電圧出力モードに切換えた際に、電流出力端子１３或いは電圧出力端子２１から異常な出力信号が出力されてしまうことを防止できる。従って、初期状態においてはＤ／Ａコンバータ１１が無負荷状態となる従来例のものと違って、外部機器が誤動作してしまうことを防止できる。
【００４７】
また、初期状態或いは電流出力モード時においては、第４のスイッチ２４をオンすることにより非反転増巾回路１５の出力電圧を０Ｖとなるようにしたので、電圧出力端子２１から異常な電圧が出力されてしまうことはない。従って、第２のスイッチ１４のオフ状態では非反転増巾回路１５からオフセットした電圧を出力してしまう従来例のものと違って、電圧出力端子２１と接続された外部機器が誤動作してしまうことはない。
【００４８】
また、電流出力モード或いは電圧出力モードから異なる出力モードに切換えるときは、初期モードに一旦切換えるようにしたので、Ｄ／Ａコンバータ１１の出力が安定した状態で出力モードの切換えを実行することができる。従って、出力モードの切換時にＤ／Ａコンバータから不安定な電流が出力されてしまう従来例のものと違って、出力モードの切換時に異常な出力信号が出力されてしまうことを防止できる。
【００４９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
Ｄ／Ａコンバータ１１としては電圧出力タイプのものを用いるようにしてもよい。
【００５０】
電流を電圧に変換するための回路として反転増幅回路を用いるようにしてもよい。この場合、Ｄ／Ａコンバータ１１から反転増幅回路に電流出力が断たれた状態で反転増幅器の出力電圧を０Ｖとするには、反転増幅回路の入力レベルが０Ｖで且つ増巾率が１となるように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における電気回路を示す概略図
【図２】電流出力モードを示す図１相当図
【図３】電圧出力モードを示す図１相当図
【図４】初期状態から電流出力モードに移行する際の動作を示すフローチャート
【図５】初期状態から電圧出力モードに移行する際の動作を示すフローチャート
【図６】電流出力モードから電圧出力モードに移行する際の動作を示すフローチャート
【図７】電圧出力モードから電流出力モードに移行する際の動作を示すフローチャート
【図８】従来例を示す図１相当図
【図９】図２相当図
【図１０】図３相当図
【図１１】図４相当図
【図１２】図５相当図
【図１３】図６相当図
【図１４】他の方法を示す図６相当図
【図１５】図７相当図
【図１６】他の方法を示す図７相当図
【符号の説明】
１１はＤＡコンバータ、１２は第１のスイッチ、１３は電流出力端子（第１の出力端子）、１４は第２のスイッチ、１５は非反転増巾回路（変換回路）、１６はオペアンプ、１８はオフセット抵抗、２０はゲイン抵抗、２１は電圧出力端子（第２の出力端子）、２２は第３のスイッチ、２３は出力安定化用抵抗（出力安定化手段）、２４は第４のスイッチ（零レベル出力手段）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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