特許 6774864 外部インターフェース回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774864

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】外部インターフェース回路

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/00 20060101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/00 A

   G06F3/00 V

【請求項の数】7

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-239080(P2016-239080)

(22)【出願日】2016年12月9日

(65)【公開番号】特開2018-97447(P2018-97447A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年9月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】加藤 太一郎

(72)【発明者】

【氏名】梶田 徹矢

(72)【発明者】

【氏名】手島 紘明

(72)【発明者】

【氏名】小木曽 康弘

【審査官】 打出 義尚

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５３５１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７９１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００５６３２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１外部端子および第２外部端子と、
第１基準電圧が供給される第３外部端子と、
選択信号に基づいて、前記第１外部端子および前記第２外部端子に対する信号の入出力
を切り替える入出力切替回路と、を備え、
前記入出力切替回路は、
第１乃至第５信号ラインと、
前記第１信号ラインの電圧に応じた電流を前記第１外部端子に出力する第１電圧電流変
換回路と、
前記第１外部端子と前記第３信号ラインとの間に電流経路を形成するとともに、当該電
流経路に前記第２信号ラインの電圧に応じた電流を出力する第２電圧電流変換回路と、
前記第３信号ラインと第２基準電圧との間に接続された第１抵抗と、
前記第４信号ラインと前記第１外部端子との間に接続された第２抵抗と、
前記第５信号ラインと前記第１外部端子との間に接続された第３抵抗と、
第１電流源と、
前記第４信号ラインに対する前記第１電流源からの電流の供給と遮断を切り替える第１
スイッチと、
第６乃至第１０信号ラインと、
前記第６信号ラインの電圧に応じた電流を前記第２外部端子に出力する第３電圧電流変
換回路と、
前記第２外部端子と前記第８信号ラインとの間に電流経路を形成するとともに、当該電
流経路に前記第７信号ラインの電圧に応じた電流を供給する第４電圧電流変換回路と、
前記第８信号ラインと前記第２基準電圧との間に接続された第４抵抗と、
前記第９信号ラインと前記第２外部端子との間に接続された第５抵抗と、
前記第１０信号ラインと前記第２外部端子との間に接続された第６抵抗と、
第２電流源と、
前記第９信号ラインに対する前記第２電流源からの電流の供給と遮断を切り替える第２
スイッチと、
第１１乃至第１８信号ラインと、
前記第１２信号ラインの電圧に応じた電圧を生成する第１電圧生成回路と、
入力された第１出力信号と前記第１電圧生成回路によって生成された電圧との差に応じ
た第１制御信号を前記第１１信号ラインに出力する第１制御回路と、
前記第１３信号ラインの電圧に応じた正極側の第１入力信号を生成するとともに、前記
第１４信号ラインの電圧に応じた負極側の第２入力信号を生成する第１入力信号生成回路
と、
前記第１６信号ラインの電圧に応じた電圧を生成する第２電圧生成回路と、
入力された第２出力信号と前記第２電圧生成回路によって生成された電圧との差に応じ
た第２制御信号を前記第１５信号ラインに出力する第２制御回路と、
前記第１７信号ラインの電圧に応じた正極側の第１入力信号を生成するとともに、前記
第１８信号ラインの電圧に応じた負極側の第２入力信号を生成する第２入力信号生成回路
と、
前記選択信号に応じて、前記第１乃至第１８信号ライン間の接続を切り替えるスイッチ
回路とを備える
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【請求項2】

請求項１に記載の外部インターフェース回路において、
前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とは、同一の電圧である
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【請求項3】

請求項２に記載の外部インターフェース回路において、
前記第１電圧電流変換回路は、
電源電圧が第１主電極に供給され、制御電極が前記第１信号ラインに接続され、第２主
電極が前記第１外部端子に接続される第１トランジスタを含み、
前記第２電圧電流変換回路は、
第１主電極が前記第１外部端子に接続され、制御電極が前記第２信号ラインに接続され
、第２主電極が前記第３信号ラインに接続される第２トランジスタを含み、
前記第３電圧電流変換回路は、
前記電源電圧が第１主電極に供給され、制御電極が前記第６信号ラインに接続され、第
２主電極が前記第２外部端子に接続される第３トランジスタを含み、
前記第４電圧電流変換回路は、
第１主電極が前記第２外部端子に接続され、制御電極が前記第７信号ラインに接続され
、第２主電極が前記第８信号ラインに接続される第４トランジスタを含む
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【請求項4】

請求項１に記載の外部インターフェース回路において、
前記第２基準電圧は、前記第１基準電圧よりも大きい
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【請求項5】

請求項４に記載の外部インターフェース回路において、
前記第１電圧電流変換回路は、
電源電圧が第１主電極に供給され、制御電極が前記第１信号ラインに接続され、第２主
電極が前記第１外部端子に接続される第１トランジスタを含み、
前記第２電圧電流変換回路は、
第１主電極が前記第３信号ラインに接続され、制御電極が前記第２信号ラインに接続さ
れ、第２主電極が前記第１外部端子に接続される第２トランジスタを含み、
前記第３電圧電流変換回路は、
前記電源電圧が第１主電極に供給され、制御電極が前記第６信号ラインに接続され、第
２主電極が前記第２外部端子に接続される第３トランジスタを含み、
前記第４電圧電流変換回路は、
第１主電極が前記第８信号ラインに接続され、制御電極が前記第７信号ラインに接続さ
れ、第２主電極が前記第２外部端子に接続される第４トランジスタを含む
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【請求項6】

第１外部端子および第２外部端子と、
第１基準電圧が供給される第３外部端子と、
選択信号に基づいて、前記第１外部端子および前記第２外部端子に対する信号の入出力
を切り替える入出力切替回路と、を備え、
前記入出力切替回路は、
前記第１外部端子に接続された第１信号ラインと、
第２乃至第５信号ラインと、
前記第１信号ラインと前記第３信号ラインとの間に電流経路を形成するとともに、当該
電流経路に前記第２信号ラインの電圧に応じた電流を供給する第１電圧電流変換回路と、
前記第３信号ラインと第２基準電圧との間に接続された第１抵抗と、
前記第４信号ラインと前記第１外部端子との間に接続された第２抵抗と、
前記第５信号ラインと前記第１外部端子との間に接続された第３抵抗と、
第１電流源と、
前記第４信号ラインに対する前記第１電流源からの電流の供給と遮断を切り替える第１
スイッチと、
前記第２外部端子に接続された第６信号ラインと、
第７乃至第１０信号ラインと、
前記第６信号ラインと前記第８信号ラインとの間に電流経路を形成するとともに、当該
電流経路に前記第７信号ラインの電圧に応じた電流を供給する第２電圧電流変換回路と、
前記第８信号ラインと前記第２基準電圧との間に接続された第４抵抗と、
前記第９信号ラインと前記第２外部端子との間に接続された第５抵抗と、
前記第１０信号ラインと前記第２外部端子との間に接続された第６抵抗と、
第２電流源と、
前記第９信号ラインに対する前記第２電流源からの電流の供給と遮断を切り替える第２
スイッチと、
第１１乃至第１８信号ラインと、
前記第１２信号ラインの電圧に応じた電圧を生成する第１電圧生成回路と、
入力された第１出力信号と前記第１電圧生成回路によって生成された電圧との差に応じ
た第１制御信号を前記第１１信号ラインに出力する第１制御回路と、
前記第１３信号ラインの電圧に応じた正極側の第１入力信号を生成するとともに、前記
第１４信号ラインの電圧に応じた負極側の第２入力信号を生成する第１入力信号生成回路
と、
前記第１６信号ラインの電圧に応じた電圧を生成する第２電圧生成回路と、
入力された第２出力信号と前記第２電圧生成回路によって生成された電圧と差に応じた
第２制御信号を前記第１５信号ラインに出力する第２制御回路と、
前記第１７信号ラインの電圧に応じた正極側の第１入力信号を生成するとともに、前記
第１８信号ラインの電圧に応じた負極側の第２入力信号を生成する第２入力信号生成回路
と、
前記選択信号に応じて、前記第１乃至第１８信号ライン間の接続を切り替えるスイッチ
回路と備える
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【請求項7】

請求項６に記載の外部インターフェース回路において、
前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とは、同一の電圧であり、
前記第１電圧電流変換回路は、
第１主電極が前記第１信号ラインに接続され、制御電極が前記第２信号ラインに接続さ
れ、第２主電極が前記第３信号ラインに接続される第１トランジスタを含み、
前記第２電圧電流変換回路は、
第１主電極が前記第６信号ラインに接続され、制御電極が前記第７信号ラインに接続さ
れ、第２主電極が前記第８信号ラインに接続される第２トランジスタを含み、
ことを特徴とする外部インターフェース回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外部インターフェース回路に関し、外部端子に対する信号の入出力の切り替
えが可能な外部インターフェース回路に関する。

【背景技術】

【0002】

空調システムやビルオートメーションシステム等では、コントローラや温度調節計等の
制御機器が、センサ等による検知結果に基づいてビル内の空調設備等を構成する熱源機器
や圧力弁等の制御対象機器を制御することにより、ビル内の温度等を調節している。一般
に、コントローラや温度調節計等の制御機器は、複数の外部端子と、当該外部端子に夫々
接続される入力回路および出力回路とから成る外部インターフェース回路を備えており、
その外部インターフェース回路を介して、上記制御対象機器が接続されている。

【0003】

上述した空調システム等では、システムの導入後に、制御対象機器の追加や変更が行わ
れる場合がある。この場合、コントローラ等の制御機器に、追加や変更する制御対象機器
を接続するための外部端子が新たに必要となる。しかしながら、将来の機器の追加等のた
めに、予め複数の外部端子と、それらの外部端子に夫々接続される入力回路および出力回
路を余分に設けておくことは妥当ではない。そのため、いくつかの制御機器では、一つの
外部端子を、接続対象の機器に応じて、入力端子として機能させるか、出力端子として機
能させるかを切り替えることが可能な構成を採用している。
例えば、特許文献１には、一つの外部端子の機能を、電圧入力端子、電流入力端子、電
圧出力端子、および電圧入力端子の中から選択的に切り替えることが可能な外部インター
フェース回路を備えたビル管理ユニットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第７２７１７５２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、コントローラや温度調節計等の制御機器は、測温抵抗体（ＲＴＤ）を用いた
温度センサが接続されることが一般的である。例えば、上記特許文献１に開示された外部
インターフェース回路を備えたビル管理ユニットは、測温抵抗体を用いた２線式の温度セ
ンサを外部端子に接続することが可能な構成となっている。

【0006】

一般に、高精度な温度測定を行うには、２線式ではなく３線式の測温抵抗体の温度セン
サ（抵抗センサ）を用いることが好ましい。しかしながら、上記特許文献１に開示された
外部インターフェース回路では、３線式の温度センサの接続には対応していない。そのた
め、３線式の抵抗センサを接続するためには、上記外部インターフェース回路に加えて、
３線式の抵抗センサを接続するための外部端子や回路を新たに設けなければならない。

【0007】

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、電圧および電流
の入出力のみならず、３線式の抵抗センサの接続が可能な入出力インターフェースを提供
することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る外部インターフェース回路（１）は、第１外部端子（ＰＩＯａ）および第
２外部端子（ＰＩＯｂ）と、第１基準電圧（ＶＣＯＭ１）が供給される第３外部端子（Ｃ
ＯＭ）と、選択信号（ＳＥＬ）に基づいて第１外部端子および第２外部端子に対する信号
の入出力を切り替える入出力切替回路（１０、２０、３０）とを備え、前記入出力切替回
路は、第１乃至第５信号ライン（Ｎ１ａ〜Ｎ５ａ）と、第１信号ライン（Ｎ１ａ）の電圧
に応じた電流を第１外部端子に出力する第１電圧電流変換回路（１０１）と、第１外部端
子と第３信号ライン（Ｎ３ａ）との間に電流経路を形成するとともに、当該電流経路に第
２信号ライン（Ｎ２ａ）の電圧に応じた電流を出力する第２電圧電流変換回路（１０２）
と、第３信号ラインと第２基準電圧（ＶＣＯＭ２）との間に接続された第１抵抗（Ｒ３ａ
）と、第４信号ライン（Ｎ４ａ）と第１外部端子との間に接続された第２抵抗（Ｒ４ａ）
と、第５信号ライン（Ｎ５ａ）と第１外部端子との間に接続された第３抵抗（Ｒ５ａ）と
、第１電流源（Ｉａ）と、第４信号ラインに対する第１電流源の電流の供給と遮断を切り
替える第１スイッチ（ＳＷａ）と、第６乃至第１０信号ライン（Ｎ１ｂ〜Ｎ５ｂ）と、第
６信号ライン（Ｎ１ｂ）の電圧に応じた電流を第２外部端子に出力する第３電圧電流変換
回路（１０３）と、第２外部端子と第８信号ライン（Ｎ３ｂ）との間に電流経路を形成す
るとともに、当該電流経路に第７信号ライン（Ｎ２ｂ）の電圧に応じた電流を供給する第
４電圧電流変換回路（１０４）と、第８信号ラインと第２基準電圧（ＶＣＯＭ２）との間
に接続された第４抵抗（Ｒ３ｂ）と、第９信号ライン（Ｎ４ｂ）と第２外部端子との間に
接続された第５抵抗（Ｒ４ｂ）と、第１０信号ライン（Ｎ５ｂ）と第２外部端子との間に
接続された第６抵抗（Ｒ５ｂ）と、第２電流源（Ｉｂ）と、第９信号ライン（Ｎ４ｂ）に
対する第２電流源の電流の供給と遮断を切り替える第２スイッチ（ＳＷｂ）と、第１１乃
至第１８信号ライン（Ｎ６ａ〜Ｎ９ａ、Ｎ６ｂ〜Ｎ９ｂ）と、第１２信号ライン（Ｎ７ａ
）の電圧に応じた電圧を生成する第１電圧生成回路（１０７）と、入力された第１出力信
号（Ｖｏａ）と第１電圧生成回路によって生成された電圧との差に応じた制御信号を第１
１信号ライン（Ｎ６ａ）に出力する第１制御回路（１０６）と、第１３信号ライン（Ｎ８
ａ）の電圧に応じた正極側の第１入力信号（Ｖｉａ（＋））を生成するとともに、第１４
信号ライン（Ｎ９ａ）の電圧に応じた負極側の第２入力信号（Ｖｉａ（−））を生成する
第１入力信号生成回路（１０８）と、第１６信号ライン（Ｎ７ｂ）の電圧に応じた電圧を
生成する第２電圧生成回路（１１０）と、入力された第２出力信号（Ｖｏｂ）と第２電圧
生成回路によって生成された電圧を第１５信号ライン（Ｎ６ｂ）に出力する第２制御回路
（１０９）と、第１７信号ライン（Ｎ８ｂ）の電圧に応じた正極側の第１入力信号（Ｖｉ
ｂ（＋））を生成するとともに、第１８信号ライン（Ｎ９ｂ）の電圧に応じた負極側の第
２入力信号（Ｖｉａ（−））を生成する第２入力信号生成回路（１１１）と、選択信号（
ＳＥＬ）に応じて、第１乃至第１８信号ライン間の接続を切り替えるスイッチ回路（１０
５）とを備えることを特徴とする。

【0009】

上記外部インターフェース回路において、第１基準電圧と第２基準電圧とは同一の電圧
であってもよい。

【0010】

上記外部インターフェース回路において、第１電圧電流変換回路は、電源電圧（ＶＣＣ
）が第１主電極に供給され、制御電極が第１信号ラインに接続され、第２主電極が第１外
部端子に接続される第１トランジスタ（Ｑ１ａ）を含み、第２電圧電流変換回路は、第１
主電極が第１外部端子に接続され、制御電極が第２信号ラインに接続され、第２主電極が
第３信号ラインに接続される第２トランジスタ（Ｑ２ａ）を含み、／／第３電圧電流変換
回路は、電源電圧が第１主電極に供給され、制御電極が第６信号ラインに接続され、第２
主電極が第２外部端子に接続される第３トランジスタ（Ｑ１ｂ）を含み、第４電圧電流変
換回路は、第１主電極が第２外部端子に接続され、制御電極が第７信号ラインに接続され
、第２主電極が第８信号ラインに接続される第４トランジスタ（Ｑ２ｂ）を含んでいても
よい。

【0011】

なお、上記説明において括弧を付した参照符号は、図面において当該参照符号が付され
た構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

【発明の効果】

【0012】

以上説明したことにより、本発明によれば、電圧および電流の入出力のみならず、３線
式のセンサも接続可能な入出力回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路を含む制御機器の構成を示す図である。

【図2】図２は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路の構成を示す図である。

【図3】図３は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路の具体的な回路構成例を示す図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を３線式の抵抗センサ用入力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の接続関係を示す図である。

【図5】図５は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を３線式の抵抗センサ用入力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の具体的な回路構成を示す図である。

【図6】図６は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電圧入力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の接続関係を示す図である。

【図7】図７は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電圧入力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の具体的な回路構成を示す図である。

【図8】図８は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流入力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の接続関係を示す図である。

【図9】図９は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流入力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の具体的な回路構成を示す図である。

【図10】図１０は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電圧出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の接続関係を示す図である。

【図11】図１１は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電圧出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の具体的な回路構成を示す図である。

【図12】図１２は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の接続関係を示す図である。

【図13】図１３は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の具体的な回路構成を示す図である。

【図14】図１４は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の別の接続関係を示す図である。

【図15】図１５は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の別の具体的な回路構成を示す図である。

【図16】図１６は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路の構成を示す図である。

【図17】図１７は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路の具体的な回路構成例を示す図である。

【図18】図１８は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路内の接続関係を示す図である。

【図19】図１９は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路を電流出力回路として機能させる場合における上記入出力切替回路の具体的な回路構成を示す図である。

【図20】図２０は、実施の形態３に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路の構成を示す図である。

【図21】図２１は、実施の形態３に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路の具体的な回路構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

【0015】

≪実施の形態１≫
図１は、本発明の一実施の形態に係る外部インターフェース回路を含む制御機器の構成
を示す図である。
図１に示される制御機器１００は、例えば、各種センサや流量計等のフィールド機器か
らの信号を入力するとともに、入力された信号に基づいて各種のデータ処理を行うことに
より、そのデータ処理結果に応じた制御信号等を生成して制御対象機器としてのフィール
ド機器（例えば、熱源機器、バルブ、バルブポジショナ等）に出力する装置であり、例え
ばコントローラや温度調節計等である。

【0016】

図１に示すように、制御機器１００は、外部インターフェース回路１と、ＣＰＵ２等の
内部回路と、バス３とを備えている。
制御機器１００において、ＣＰＵ２等の内部回路は、バス３を経由して外部インターフ
ェース回路１と共通に接続されている。ＣＰＵ２等の内部回路は、外部インターフェース
回路１を介してセンサやバルブポジショナ等の外部のフィールド機器との間で信号の送受
信が可能となっている。

【0017】

ここで、上記内部回路とは、制御機器１００の主たる機能を実現するための回路であり
、例えば、ＣＰＵ等のプログラム処理装置、メモリなどの記憶装置、および各種の信号処
理回路等のディジタル回路を例示することができる。同図には、上記内部回路の一例とし
てＣＰＵ２のみを図示しているが、その他の内部回路がバス３を介して外部インターフェ
ース回路１に接続され、外部インターフェース回路１との間でデータの送受信を行っても
よい。

【0018】

外部インターフェース回路１は、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂ，ＣＯＭを一組とする３つの
外部端子を有し、それらの外部端子に対する信号の入力および出力を行う回路である。具
体的に、外部インターフェース回路１は、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂ，ＣＯＭに対する信号
の入力および出力の切り替えと、入出力対象信号の種別（電圧および電流）の切り替えを
行う。例えば、外部インターフェース回路１は、端子ＰＩＯａおよび端子ＰＩＯｂを、電
圧入力端子、電流入力端子、電圧出力端子、電流出力端子、および２線式または３線式の
抵抗センサの接続端子（センサ入力端子）として機能させることができる。

【0019】

以下、外部インターフェース回路１の具体的な構成について説明する。
図１に示されるように、外部インターフェース回路１は、入出力切替回路１０、出力回
路１１＿１、１１＿２、入力回路１２＿１、１２＿２、およびインターフェース制御回路
１３を備えている。

【0020】

なお、外部インターフェース回路１は、１チップの半導体集積回路で実現してもよいし
、マルチチップまたはＩＣチップとディスクリート部品との組み合わせによって実現して
もよい。例えば、外部インターフェース回路１は、入出力切替回路１０、出力回路１１＿
１、１１＿２、入力回路１２＿１、１２＿２、およびインターフェース制御回路１３を一
つの半導体基板に形成した１チップの半導体集積回路として実現してもよいし、一部の機
能部をディスクリート部品によって実現し、その他の機能部をＩＣチップに形成すること
によって実現してもよい。

【0021】

インターフェース制御回路１３は、バス３を介してＣＰＵ２に接続され、ＣＰＵ２との
間でデータの送受信を行うとともに、入出力切替回路１０の機能を切り替える回路である
。具体的に、インターフェース制御回路１３は、ＣＰＵ２からの指示に応じて、入出力切
替回路１０を、電圧入力回路、電圧出力回路、電流入力回路、電流出力回路、２線式の抵
抗センサ用入力回路、および３線式の抵抗センサ用入力回路の何れか一つの回路として機
能させる。

【0022】

例えば、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂからの２つの電圧信号の出力（２チャンネルの電圧出
力）がＣＰＵ２から指示された場合、インターフェース制御回路１３は、入出力切替回路
１０を“電圧出力回路”として機能させる選択信号ＳＥＬを入出力切替回路１０に対して
出力するとともに、出力対象の２つの信号Ｓｏａ、Ｓｏｂを出力回路１１＿１、１１＿２
を介して入出力切替回路１０に出力する。
また、例えば、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂへの２つの電流信号の入力（２チャンネルの電
流出力）がＣＰＵ２から指示された場合、インターフェース制御回路１３は、入出力切替
回路１０を“電流入力回路”として機能させる選択信号ＳＥＬを入出力切替回路１０に対
して出力するとともに、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂから入出力切替回路１０に入力された２
つの電流信号を入力信号Ｓｉａ、Ｓｉｂとして受信し、バス３を介してＣＰＵ２等の内部
回路に与える。

【0023】

出力回路１１＿１は、インターフェース制御回路１３から供給された出力信号Ｓｏａに
基づいて、出力信号Ｖｏａを生成する。同様に、出力回路１１＿２は、インターフェース
制御回路１３から供給された出力信号Ｓｏｂに基づいて、出力信号Ｖｏｂを生成する。出
力回路１１＿１、１１＿２は、例えば、Ｄ／Ａ変換回路から構成されている。例えば、出
力回路１１＿１、１１＿２は、ＣＰＵ２からインターフェース制御回路１３を介して供給
されたディジタルの信号Ｓｏａ、Ｓｏｂを、Ｄ／Ａ変換回路によってアナログ信号（電圧
信号）に変換し、出力信号Ｖｏａ、Ｖｏｂとして入出力切替回路１０に与える。

【0024】

入力回路１２＿１は、入出力切替回路１０から供給された入力信号Ｖｉａに基づいて、
入力信号Ｓｉａを生成する。同様に、入力回路１２＿２は、入出力切替回路１０から供給
された入力信号Ｖｉｂに基づいて、入力信号Ｓｉｂを生成する。入力回路１２＿１、１２
＿２は、例えば、プログラマブルアンプ（ＰＧＡ）とＡ／Ｄ変換回路とから構成されてい
る。例えば、入力回路１２＿１、１２＿２は、入出力切替回路１０から供給された入力信
号Ｖｉａ，Ｖｉｂ（電圧信号）をＰＧＡによって所望の振幅レベルまで増幅し、増幅した
信号をＡ／Ｄ変換回路によってディジタル信号に夫々変換し、入力信号Ｓｉａ、Ｓｉｂと
してインターフェース制御回路１３に与える。

【0025】

入出力切替回路１０は、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂに対する信号の入出力を切り替える回
路である。具体的に、入出力切替回路１０は、インターフェース制御回路１３から出力さ
れた選択信号ＳＥＬに基づいて、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂに対する信号の入力および出力
の切り替えと、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂに対する入出力信号の種別（電圧および電流）の
切り替えを行う。入出力切替回路１０は、内部において、第１基準電圧ＶＣＯＭ１が供給
される第１基準電圧ラインＶＣＯＭ１と、第２基準電圧ＶＣＯＭ２が供給される第２基準
電圧ラインＶＣＯＭ２とを有している。第１基準電圧ラインＶＣＯＭ１には、端子ＣＯＭ
が接続され、第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２には、後述する抵抗Ｒ３ａ，Ｒ３ｂ等が接続
される。
実施の形態１に係る外部インターフェース回路１では、第１基準電圧ＶＣＯＭ１と上記
第２基準電圧ＶＣＯＭ２とは同一の電圧である。

【0026】

以下、入出力切替回路１０の具体的な構成について詳細に説明する。

【0027】

図２は、入出力切替回路１０の構成を示す図である。
図３は、入出力切替回路１０の具体的な回路構成例を示す図である。
図２，３に示されるように、入出力切替回路１０は、電圧電流変換回路１０１〜１０４
と、抵抗Ｒ３ａ〜Ｒ５ａ，Ｒ３ｂ〜Ｒ５ｂと、電流源Ｉａ，Ｉｂと、スイッチＳＷａ，Ｓ
Ｗｂと、制御回路１０６、１０９と、電圧生成回路１０７、１１０と、入力信号生成回路
１０８、１１１と、スイッチ回路１０５とを含む。

【0028】

なお、図２、３を含む以下の説明では、出力回路１１＿１、１１＿２から出力信号Ｖｏ
ａ、Ｖｏｂが供給される入出力切替回路１０上の信号ラインを内部端子ＰＶｏａ、ＰＶｏ
ｂと夫々表記する。また、本実施の形態では、入力信号Ｖｉａが正側の入力信号Ｖｉａ（
＋）と負側の入力信号Ｖｉａ（−）との差電圧として入力回路１２＿１に供給され、入力
信号Ｖｉｂが正側の入力信号Ｖｉｂ（＋）と負側の入力信号Ｖｉｂ（−）との差電圧とし
て入力回路１２＿２に供給されるものとする。更に、入力回路１２＿１への入力信号Ｖｉ
ａ（＋）、Ｖｉａ（−）が出力される入出力切替回路１０上の信号ラインを夫々内部端子
ＰＶｉａ（＋）、ＰＶｉａ（−）と表記し、入力回路１２＿２へのＶｉｂ（＋）、Ｖｉｂ
（−）が出力される入出力切替回路１０上の信号ラインを夫々内部端子ＰＶｉｂ（＋）、
ＰＶｉｂ（−）と表記する。

【0029】

電圧電流変換回路（Ｖ／Ｉ）１０１は、信号ラインＮ１ａの電圧に応じた電流を端子Ｐ
ＩＯａに出力する回路である。電圧電流変換回路（Ｖ／Ｉ）１０２は、端子ＰＩＯａと信
号ラインＮ３ａとの間に電流経路を形成するとともに、当該電流経路に信号ラインＮ２ａ
の電圧に応じた電流を出力する回路である。抵抗Ｒ３ａは、第２基準電圧ラインＶＣＯＭ
２と信号ラインＮ３ａとの間に接続されている。

【0030】

図３に示されるように、電圧電流変換回路１０１、１０２は、例えばＮＰＮ型のトラン
ジスタＱ１ａ、Ｑ２ａによって実現することができる。この場合、トランジスタＱ１ａの
コレクタ電極が電源電圧ＶＣＣ（ＶＣＣ＞ＧＮＤ）が供給される電源電圧ラインに接続さ
れ、ベース電極が信号ラインＮ１ａに接続され、エミッタ電極が端子ＰＩＯａに接続され
る。また、トランジスタＱ２ａのコレクタ電極が端子ＰＩＯａに接続され、ベース電極が
信号ラインＮ２ａに接続され、エミッタ電極が信号ラインＮ３ａ（抵抗Ｒ３ａの一端）に
接続される。
すなわち、電圧電流変換回路１０１、１０２、および抵抗Ｒ３ａは、信号ラインＮａ１
，Ｎａ２の電圧に基づいて端子ＰＩＯａに対するシンク電流およびソース電流を生成する
とともに、抵抗Ｒ３ａによって上記シンク電流を電圧に変換して信号ラインＮａ３に出力
するシンク・ソース回路を構成している。

【0031】

また、電圧電流変換回路（Ｖ／Ｉ）１０３、１０４、および抵抗Ｒ３ｂも、信号ライン
Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ、Ｎ３ｂ、端子ＰＩＯｂ、および第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２との間に
、電圧電流変換回路１０１、１０２、および抵抗Ｒ３ａと同様のシンク・ソース回路を構
成している。すなわち、電圧電流変換回路１０３、１０４、および抵抗Ｒ３ｂは、信号ラ
インＮ１ｂ，Ｎ２ｂの電圧に基づいて端子ＰＩＯｂに対するシンク電流およびソース電流
を生成するとともに、抵抗Ｒ３ｂによって上記シンク電流を電圧に変換して信号ラインＮ
３ｂに出力するシンク・ソース回路を構成している。なお、電圧電流変換回路１０３、１
０４は、電圧電流変換回路１０１、１０２と同様に、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１ｂ、Ｑ
２ｂによって実現することができる。

【0032】

抵抗Ｒ４ａは、信号ラインＮ４ａと端子ＰＩＯａとの間に接続されている。抵抗Ｒ５ａ
は、信号ラインＮ５ａと端子ＰＩＯａとの間に接続されている。電流源ＩａとスイッチＳ
Ｗａとは、固定電位ライン（例えば電源電圧ライン）と信号ラインＮ４ａとの間に直列に
接続される。スイッチＳＷａのオン・オフが制御されることにより、信号ラインＮ４ａに
対する電流Ｉａの供給と遮断が切り替えられる。

【0033】

抵抗Ｒ４ｂは、信号ラインＮ４ｂと端子ＰＩＯｂとの間に接続される。抵抗Ｒ５ｂは、
信号ラインＮ５ｂと端子ＰＩＯｂとの間に接続される。電流源ＩｂとスイッチＳＷｂとは
、固定電位ライン（例えば電源電圧ライン）と信号ラインＮ４ｂとの間に直列に接続され
る。スイッチＳＷｂのオン・オフが制御されることにより、信号ラインＮ４ｂに対する電
流Ｉｂの供給と遮断が切り替えられる。

【0034】

電圧生成回路（Ｈ_2a（Ｓ））１０７は、信号ラインＮ７ａの電圧に応じた電圧を生成す
る回路である。制御回路（Ｈ_1a（Ｓ））１０６は、出力回路１１＿１から供給された出力
信号Ｖｏａと電圧生成回路１０７によって生成された電圧との差に応じた制御信号を信号
ラインＮ６ａに出力する回路である。

【0035】

図３に示されるように、電圧生成回路１０７は、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａおよびスイッチＳ
１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａによって実現することができる。例えば、電圧生成回路１０７にお
いて、抵抗Ｒ２ａ、スイッチＳ２ａ，スイッチＳ１ａ，および抵抗Ｒ１ａは、信号ライン
Ｎ７ａと第１基準電圧ＶＣＯＭ１との間に直列に接続されている。また、スイッチＳ３ａ
は、スイッチＳ２ａとスイッチＳ１ａとの接続ノードと、信号ラインＮ７ａとの間に接続
されている。これによれば、各スイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａのオン・オフの組み合わ
せにより、信号ラインＮ７ａの電圧に応じた検出電圧を、スイッチＳ２ａとスイッチＳ１
ａとの接続ノードから出力することができる。なお、信号ラインＮ７ａの電圧と上記検出
電圧との比率は、スイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ａのオン・オフの組み合わせによって変
更可能である。

【0036】

また、図３に示されるように、制御回路１０６は、差動増幅回路ＡＭＰ１（例えばＯＰ
アンプ）によって実現することができる。例えば、差動増幅回路ＡＭＰ１の非反転入力端
子（＋）は内部端子ＰＶｏａに接続され、差動増幅回路ＡＭＰ１の反転入力端子（−）は
、スイッチＳ２ａとスイッチＳ１ａとの接続ノードに接続され、差動増幅回路ＡＭＰ１の
出力端子は、信号ラインＮ６ａに接続される。
制御回路１０６および電圧生成回路１０７を用いることにより、フィードバック回路を
実現することができる。

【0037】

電圧生成回路（Ｈ_2b（Ｓ））１１０は、信号ラインＮ７ｂの電圧に応じた電圧を生成す
る回路である。制御回路（Ｈ_1b（Ｓ））１０９は、出力回路１１＿２から供給された出力
信号Ｖｏｂと電圧生成回路１１０によって生成された電圧との差に応じた制御信号を信号
ラインＮ６ｂに出力する回路である。制御回路１０９および電圧生成回路１１０も、制御
回路１０６および電圧生成回路１０７と同様の内部構成を有し、フィードバック回路を実
現することができる。

【0038】

入力信号生成回路（Ｈ_3a（Ｓ））１０８は、信号ラインＮ８ａの電圧に応じて、入力信
号Ｖｉａの正極側の入力信号Ｖｉａ（＋）を生成するとともに、信号ラインＮ９ａの電圧
に応じて、入力信号Ｖｉａの負極側の入力信号Ｖｉａ（−）を生成する回路である。図３
に示されるように、入力信号生成回路１０８は、内部端子ＰＶｉａ（＋）と第１基準電圧
ＶＣＯＭ１との間に直列に接続されたスイッチＳ４ａおよび抵抗Ｒ７ａと、内部端子ＰＶ
ｉａ（＋）と信号ラインＮ８ａとの間に接続された抵抗Ｒ６ａとから構成されている。な
お、信号ラインＮ９ａは、例えば内部端子ＰＶｉａ（−）と直接接続されている。

【0039】

入力信号生成回路（Ｈ_3b（Ｓ））１１１は、信号ラインＮ８ｂの電圧に応じて、入力信
号Ｖｉｂの正極側の入力信号Ｖｉｂ（＋）を生成するとともに、信号ラインＮ９ｂの電圧
に応じて、入力信号Ｖｉｂの負極側の入力信号Ｖｉｂ（−）を生成する回路である。入力
信号生成回路１１１は、入力信号生成回路１０８と同様の回路構成を有している。すなわ
ち、図３に示されるように、入力信号生成回路１１１は、内部端子ＰＶｉｂ（＋）と第１
基準電圧ＶＣＯＭ１との間に直列に接続されたスイッチＳ４ｂおよび抵抗Ｒ７ｂと、内部
端子ＰＶｉｂ（＋）と信号ラインＮ８ｂとの間に接続された抵抗Ｒ６ｂとから構成されて
いる。なお、信号ラインＮ９ｂは、例えば内部端子ＰＶｉｂ（−）と直接接続されている
。

【0040】

スイッチ回路１０５は、選択信号ＳＥＬに応じて、信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ
〜Ｎ９ｂ間の接続を切り替える回路である。すなわち、スイッチ回路１０５は、選択信号
ＳＥＬに応じて、信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂの間に所望の信号伝達経路
を形成する。例えば、スイッチ回路１０５は、一つの信号ラインをその他の一つまたは複
数の信号ラインに接続するための複数のスイッチ（図示せず）から構成されており、それ
らのスイッチのオン・オフは選択信号ＳＥＬによって切替可能となっている。なお、上述
したスイッチＳ１ａ〜Ｓ４ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ、ＳＷａ、およびＳＷｂも同様に、選択信
号ＳＥＬによってオン・オフが制御されるものとする。

【0041】

以上、入出力切替回路１０によれば、スイッチ回路１０５によって信号ラインＮ１ａ〜
Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝達経路を変更することにより、入出力切替回路１０の
外部インターフェースとしての機能を切り替えることができる。例えば、スイッチ回路１
０５によって、入出力切替回路１０を、電圧入力回路、電圧出力回路、電流入力回路、電
流出力回路、２線式の抵抗センサ用入力回路、および３線式の抵抗センサ用入力回路の何
れかの外部インターフェースとして機能させることができる。以下、いくつか具体例を示
す。

【0042】

（１）３線式の抵抗センサ用入力回路
図４は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０を３線
式の抵抗センサ用入力回路として機能させる場合における入出力切替回路１０内の接続関
係を示す図である。また、図５は、この場合における入出力切替回路１０の具体的な回路
構成を示す図である。なお、図４、５を含む以下の図では、スイッチ回路１０５内のスイ
ッチの切り替えによって形成される信号経路を太い実線で表すこととする。

【0043】

図４、５に示されるように、３線式の抵抗センサを構成する測温抵抗Ｐｔ１００の一端
が端子ＰＩＯａに接続され、測温抵抗Ｐｔ１００の他端が端子ＣＯＭ、ＰＩＯｂに夫々接
続される。なお、図４，５において、抵抗ｒ_La、ｒ_Lb、ｒ_Lcは配線抵抗成分を表している
。
この場合に、選択信号ＳＥＬを切り替えることにより、スイッチ回路１０５によって、
信号ラインＮ４ａを信号ラインＮ８ａと接続し、信号ラインＮ５ａを信号ラインＮ９ａ，
Ｎ８ｂと接続し、信号ラインＮ５ｂを信号ラインＮ９ｂに接続する。また、スイッチ回路
１０５以外のスイッチのうち、スイッチＳＷａ，ＳＷｂをオンさせ、それ以外のスイッチ
をオフさせる。

【0044】

これによれば、電流源Ｉａから出力された電流は、抵抗Ｒ４ａを介して端子ＰＩＯａか
ら出力され、測温抵抗Ｐｔ１００、端子ＣＯＭを経由して第１基準電圧ラインＶＣＯＭ１
に流れ込む。このとき、内部端子ＰＶｉａ（＋）、ＰＶｉａ（−）はハイインピーダンス
であるため、信号ラインＮ４ａ（Ｎ８ａ）の電圧が入力信号Ｖｉａ（＋）として入力回路
１２＿１に入力され、信号ラインＮ５ａ（Ｎ９ａ）の電圧が入力信号Ｖｉａ（−）として
入力回路１２＿１に入力される。すなわち、抵抗Ｒ４ａの両端の電圧が入力信号Ｖｉａと
して入力回路１２＿１に入力される。

【0045】

一方、電流源Ｉｂから出力された電流は、抵抗Ｒ４ｂを介して端子ＰＩＯｂから出力さ
れ、端子ＣＯＭを介して第１基準電圧ラインＶＣＯＭ１に流れ込む。このとき、内部端子
ＰＶｉｂ（＋）、ＰＶｉｂ（−）はハイインピーダンスであるため、信号ラインＮ５ｂ（
Ｎ９ｂ）の電圧が入力信号Ｖｉｂ（−）として入力回路１２＿２に入力され、信号ライン
Ｎ８ｂ（Ｎ９ａ、Ｎ５ａ）の電圧が入力信号Ｖｉｂ（＋）として入力回路１２＿２に入力
される。すなわち、端子ＰＩＯａと端子ＰＩＯｂとの間の電圧が入力信号Ｖｉｂとして入
力回路１２＿２に入力される。

【0046】

以上、図４、５に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝達
経路を形成することにより、入出力切替回路１０を３線式の抵抗センサ用入力回路として
機能させることができる。

【0047】

なお、２線式の抵抗センサ用入力回路を実現する場合には、スイッチ回路１０５によっ
て、信号ラインＮ５ａと信号ラインＮ８ａとを接続し、信号ラインＮ９ａを第１基準電圧
と接続し、また，信号ラインＮ５ｂと信号ラインＮ８ｂとを接続し，信号ラインＮ９ｂを
第１基準電圧ＶＣＯＭ１と接続し，また、スイッチ回路１０５以外のスイッチのうち、ス
イッチＳＷａ，ＳＷｂをオンさせ、それ以外のスイッチをオフさせた上で、端子ＰＩＯａ
と端子ＣＯＭとの間の電圧が入力信号Ｖｉａ，端子ＰＩＯｂと端子ＣＯＭとの間の電圧が
入力信号Ｖｉｂが，それぞれ，入力回路１２＿１、１２＿２に入力すればよい。

【0048】

（２）電圧入力回路
図６は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０を電圧
入力回路として機能させる場合における入出力切替回路１０内の接続関係を示す図である
。また、図７は、この場合における入出力切替回路１０の具体的な回路構成を示す図であ
る。

【0049】

図６、７に示されるように、チャンネル１側の入力電圧を生成する電圧源Ｖ１の正極端
子が端子ＰＩＯａに接続され、電圧源Ｖ１の負極端子が端子ＣＯＭに接続される。また、
チャンネル２側の入力電圧を生成する電圧源Ｖ２の正極端子が端子ＰＩＯｂに接続され、
電圧源Ｖ２の負極端子が端子ＣＯＭに接続される。
この場合に、選択信号ＳＥＬを切り替えることにより、スイッチ回路１０５によって、
信号ラインＮ４ａを信号ラインＮ８ａと接続し、信号ラインＮ９ａを第２基準電圧ライン
ＶＣＯＭ２と接続し、信号ラインＮ４ｂを信号ラインＮ８ｂに接続し、信号ラインＮ９ｂ
を第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２に接続する。また、スイッチ回路１０５以外のスイッチ
のうち、スイッチＳ４ａ，Ｓ４ｂをオンさせ、それ以外のスイッチをオフさせる。

【0050】

これによれば、内部端子ＰＶｉａ（＋）、ＰＶｉａ（−）がハイインピーダンスである
ことから、端子ＰＩＯａの電圧が抵抗Ｒ４ａ、Ｒ６ａ、Ｒ７ａによって抵抗分圧されて入
力信号Ｖｉａ（＋）として入力回路１２＿１に入力され、信号ラインＮ９ａの電圧（第１
基準電圧ＶＣＯＭ１）が入力信号Ｖｉａ（−）として入力回路１２＿１に入力される。す
なわち、電圧源Ｖ１の両端の電圧が、入力信号Ｖｉａとして入力回路１２＿１に入力され
る。

【0051】

一方、内部端子ＰＶｉｂ（＋）、ＰＶｉｂ（−）がハイインピーダンスであることから
、端子ＰＩＯｂの電圧が抵抗Ｒ４ｂ、Ｒ６ｂ、Ｒ７ｂによって抵抗分圧されて入力信号Ｖ
ｉｂ（＋）として入力回路１２＿２に入力され、信号ラインＮ９ｂの電圧（第１基準電圧
ＶＣＯＭ１）が入力信号Ｖｉａ（−）として入力回路１２＿２に入力される。すなわち、
電圧源Ｖ２の両端の電圧が、入力信号Ｖｉｂとして入力回路１２＿２に入力される。

【0052】

以上、図６、７に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝達
経路を形成することにより、入出力切替回路１０を２チャンネルの電圧入力が可能な電圧
入力回路として機能させることができる。

【0053】

（３）電流入力回路
図８は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０を電流
入力回路として機能させる場合における入出力切替回路１０内の接続関係を示す図である
。また、図９は、この場合における入出力切替回路１０の具体的な回路構成を示す図であ
る。

【0054】

図８、９に示されるように、チャンネル１側の入力電流を生成する電流源Ｉ１の電流出
力端子が端子ＰＩＯａに接続され、電流源Ｉ１の基準端子が端子ＣＯＭに接続される。ま
た、チャンネル２側の入力電流を生成する電流源Ｉ２の電流出力端子が端子ＰＩＯｂに接
続され、電流源Ｉ２の基準端子が端子ＣＯＭに接続される。
この場合に、選択信号ＳＥＬを切り替えることにより、スイッチ回路１０５によって、
信号ラインＮ４ａを信号ラインＮ８ａと接続し、信号ラインＮ５ａ，Ｎ９ａを第２基準電
圧ラインＶＣＯＭ２と接続し、信号ラインＮ４ｂを信号ラインＮ８ｂに接続し、信号ライ
ンＮ５ｂ，Ｎ９ｂを第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２に接続する。また、スイッチ回路１０
５以外のスイッチをオフさせる。

【0055】

これによれば、内部端子ＰＶｉａ（＋）、ＰＶｉａ（−）がハイインピーダンスである
ことから、電流源Ｉ１から出力された電流は、端子ＰＩＯａおよび抵抗Ｒ５ａを経由して
第２基準電圧ＶＣＯＭ２に流れ込む。このとき、端子ＰＩＯａの電圧が信号ラインＮ４ａ
、Ｎ８ａを経由して入力信号Ｖｉａ（＋）として入力回路１２＿１に入力され、信号ライ
ンＮ９ａの電圧（第２基準電圧ＶＣＯＭ２）が入力信号Ｖｉａ（−）として入力回路１２
＿１に入力される。すなわち、抵抗Ｒ５ａの両端の電圧が入力信号Ｖｉａとして入力回路
１２＿１に入力される。

【0056】

一方、内部端子ＰＶｉｂ（＋）、ＰＶｉｂ（−）がハイインピーダンスであることから
、電流源Ｉ２から出力された電流は、端子ＰＩＯｂおよび抵抗Ｒ５ｂを経由して第２基準
電圧ＶＣＯＭ２に流れ込む。このとき、端子ＰＩＯｂの電圧が信号ラインＮ４ｂ、Ｎ８ｂ
を経由して入力信号Ｖｉｂ（＋）として入力回路１２＿２に入力され、信号ラインＮ９ｂ
の電圧（第２基準電圧ＶＣＯＭ２）が入力信号Ｖｉｂ（−）として入力回路１２＿２に入
力される。すなわち、抵抗Ｒ５ｂの両端の電圧が入力信号Ｖｉｂとして入力回路１２＿２
に入力される。

【0057】

以上、図８、９に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝達
経路を形成することにより、入出力切替回路１０を２チャンネルの電流入力が可能な電流
入力回路として機能させることができる。

【0058】

（４）電圧出力回路
図１０は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０を電
圧出力回路として機能させる場合における入出力切替回路１０内の接続関係を示す図であ
る。また、図１１は、この場合における入出力切替回路１０の具体的な回路構成を示す図
である。

【0059】

図１０、１１に示されるように、チャンネル１側の出力電圧を受ける負荷ＲＬａが端子
ＰＩＯａと端子ＣＯＭとの間に接続され、チャンネル２側の出力電圧を受ける負荷ＲＬｂ
が端子ＰＩＯｂと端子ＣＯＭとの間に接続される。
この場合に、選択信号ＳＥＬを切り替えることにより、スイッチ回路１０５によって、
信号ラインＮ１ａを信号ラインＮ６ａと接続し、信号ラインＮ５ａを信号ラインＮ７ａと
接続し、信号ラインＮ１ｂを信号ラインＮ６ｂと接続し、信号ラインＮ５ｂを信号ライン
Ｎ７ｂと接続する。また、スイッチ回路１０５以外のスイッチのうち、スイッチＳ１ａ，
Ｓ２ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂをオンさせ、それ以外のスイッチをオフさせる。

【0060】

これによれば、制御回路１０６、電圧生成回路１０７、電圧電流変換回路１０１、およ
び抵抗Ｒ５ａによって負帰還回路が形成され、出力信号Ｖｏａに応じた電圧が端子ＰＩＯ
ａに出力される。同様に、制御回路１０９、電圧生成回路１１０、電圧電流変換回路１０
３、および抵抗Ｒ５ｂによって負帰還回路が形成され、出力信号Ｖｏｂに応じた電圧が端
子ＰＩＯｂに出力される。

【0061】

なお、この場合に、更にスイッチ回路１０５によって、信号ラインＮ４ａを信号ライン
Ｎ８ａと接続し、信号ラインＮ９ａを第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２と接続することによ
り、端子ＰＩＯａの電圧を入力信号Ｖｉａとしてモニタすることができる。また、信号ラ
インＮ４ｂを信号ラインＮ８ｂと接続し、信号ラインＮ９ｂを第２基準電圧ラインＶＣＯ
Ｍ２と接続することにより、端子ＰＩＯｂの電圧を入力信号Ｖｉｂとしてモニタすること
ができる。また、このとき、スイッチＳ４ａ，Ｓ４ｂをオンさせてもよい。

【0062】

以上、図１０、１１に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号
伝達経路を形成することにより、入出力切替回路１０を２チャンネルの電圧出力が可能な
電圧出力回路として機能させることができる。

【0063】

（５）電流出力回路
図１２は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０を電
流出力回路として機能させる場合における入出力切替回路１０内の接続関係を示す図であ
る。また、図１３は、この場合における入出力切替回路１０の具体的な回路構成を示す図
である。

【0064】

図１２、１３に示されるように、出力電流を受ける負荷ＲＬが端子ＰＩＯａと端子ＰＩ
Ｏｂとの間に接続される。
この場合に、選択信号ＳＥＬの値を設定することにより、スイッチ回路１０５によって
、信号ラインＮ１ａを信号ラインＮ６ａと接続し、信号ラインＮ３ｂを信号ラインＮ７ａ
と接続し、信号ラインＮ２ｂを信号ラインＮ５ｂと接続する。また、スイッチ回路１０５
以外のスイッチのうち、スイッチＳ３ａをオンさせ、それ以外のスイッチをオフさせる。

【0065】

これによれば、制御回路１０６、電圧生成回路１０７、電圧電流変換回路１０１、抵抗
ＲＬ、電圧電流変換回路１０４、および抵抗Ｒ３ｂ、Ｒ５ｂによって負帰還回路が形成さ
れ、出力信号（電圧）Ｖｏａと抵抗Ｒ３ｂとによって決定される電流が、トランジスタＱ
１ａから、負荷ＲＬ、トランジスタＱ２ｂ、抵抗Ｒ３ｂを経由して第２基準電圧ラインＶ
ＣＯＭ２に流れ込む。

【0066】

なお、この場合に、更にスイッチ回路１０５によって、信号ラインＮ７ｂ（Ｎ３ｂ）を
信号ラインＮ８ｂと接続し、信号ラインＮ９ｂを第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２と接続す
ることにより、抵抗Ｒ３ｂの両端の電圧を入力信号Ｖｉｂとしてモニタすることができる
。

【0067】

以上、図１２、１３に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号
伝達経路を形成することにより、入出力切替回路１０を電流出力回路として機能させるこ
とができる。

【0068】

（６）電流出力回路
図１４は、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０を電
流出力回路として機能させる場合における入出力切替回路１０内の別の接続関係を示す図
である。また、図１４は、この場合における入出力切替回路１０の具体的な回路構成を示
す図である。

【0069】

図１４、１５に示される入出力切替回路１０は、図１２、１３に示した回路と同様に、
電流出力回路として機能するが、端子ＰＩＯａの電圧を所望の値に設定することができる
点において、図１２、１３に示した回路と相違する。
具体的には、図１４、１５に示されるように、スイッチ回路１０５によって、信号ライ
ンＮ１ａを信号ラインＮ６ａと接続し、信号ラインＮ４ａを信号ラインＮ７ａと接続し、
信号ラインＮ２ｂを信号ラインＮ６ｂと接続し、信号ラインＮ３ｂを信号ラインＮ７ｂと
接続する。また、スイッチ回路１０５以外のスイッチのうち、スイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，
スイッチＳ３ｂをオンさせ、それ以外のスイッチをオフさせる。

【0070】

これによれば、制御回路１０６、電圧生成回路１０７、電圧電流変換回路１０１、およ
び抵抗Ｒ５ａ，Ｒ２ａ，Ｒ１ａによって負帰還回路が形成され、出力信号Ｖｏａに応じた
電圧が端子ＰＩＯａに出力される。また、制御回路１０９、電圧生成回路１１０、電圧電
流変換回路１０４、および抵抗Ｒ３ｂによって負帰還回路が形成され、出力信号（電圧）
Ｖｏｂと抵抗Ｒ３ｂとによって決定される電流が、トランジスタＱ１ａから、負荷ＲＬ、
トランジスタＱ２ｂ、抵抗Ｒ３ｂを経由して第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２に流れ込む。

【0071】

なお、この場合に、更にスイッチ回路１０５によって、信号ラインＮ７ｂ（Ｎ３ｂ）を
信号ラインＮ８ｂと接続し、信号ラインＮ９ｂを第２基準電圧ラインＶＣＯＭ２と接続す
ることにより、抵抗Ｒ３ｂの両端の電圧を入力信号Ｖｉｂとしてモニタすることができる
。

【0072】

図１４、１５に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝達経
路を形成することにより、入出力切替回路１０を電流出力回路として機能させることがで
きるとともに、端子ＰＩＯａを所望の電圧に設定することができる。

【0073】

以上、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１によれば、スイッチ回路１０５
によって入出力切替回路１０内の信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝
達経路を変更することにより、入出力切替回路１０を、例えば、電圧入力回路、電圧出力
回路、電流入力回路、電流出力回路、２線式の抵抗センサ用入力回路、および３線式の抵
抗センサ用入力回路の何れかの外部インターフェースとして機能させることができる。す
なわち、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１によれば、電圧および電流の入
出力のみならず、３線式の抵抗センサの接続が可能な外部インターフェース回路を実現す
ることができる。

【0074】

≪実施の形態２≫
図１６は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路における入出力切替回路の構
成を示す図である。
図１７は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路における入出力切替回路の具
体的な回路構成例を示す図である。
図１６，１７に示される入出力切替回路２０は、第１基準電圧ＶＣＯＭ１と第２基準電
圧ＶＣＯＭ２とが異なる電圧である点において、実施の形態１に係る外部インターフェー
ス回路の入出力切替回路１０と相違し、その他の点は、実施の形態１に係る外部インター
フェース回路１の入出力切替回路１０と同様である。

【0075】

以下、入出力切替回路２０の具体的な構成について詳細に説明する。
実施の形態２に係る外部インターフェース回路において、第２基準電圧ＶＣＯＭ２は、
第１基準電圧ＶＣＯＭ１よりも大きい。

【0076】

具体的には、電流生成部１０２、１０４が、例えばＰＮＰ型のトランジスタによって実
現される。例えば、図１７に示すように、電流生成部１０２としてのＰＮＰ型のトランジ
スタＱ２ａは、エミッタ電極が信号ラインＮ３ａに接続され、ベース電極が信号ラインＮ
２ａに接続され、コレクタ電極が端子ＰＩＯａに接続されている。同様に、電流生成部１
０４としてのＰＮＰ型のトランジスタＱ２ｂは、エミッタ電極が信号ラインＮ３ｂに接続
され、ベース電極が信号ラインＮ２ｂに接続され、コレクタ電極が端子ＰＩＯｂに接続さ
れている。

【0077】

これによれば、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０
と同様に、スイッチ回路１０５によって信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の
信号伝達経路を変更することにより、入出力切替回路２０の外部インターフェースとして
の機能を切り替えることができる。ここでは、一例として、入出力切替回路２０を電流出
力回路として機能させる場合の具体的な接続構成を以下に示す。

【0078】

図１８は、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路２０を電流
出力回路として機能させる場合における入出力切替回路２０内の接続関係を示す図である
。また、図１９は、この場合における入出力切替回路２０の具体的な回路構成を示す図で
ある。

【0079】

図１８、１９に示されるように、チャンネル１側の出力電流を受ける負荷ＲＬａが端子
ＰＩＯａと端子ＣＯＭとの間に接続され、チャンネル２側の出力電流を受ける負荷ＲＬｂ
が端子ＰＩＯｂと端子ＣＯＭとの間に接続される。
この場合に、選択信号ＳＥＬの値を設定することにより、スイッチ回路１０５によって
、信号ラインＮ２ａを信号ラインＮ６ａと接続し、信号ラインＮ３ａを信号ラインＮ７ａ
と接続し、信号ラインＮ２ｂを信号ラインＮ６ｂと接続し、信号ラインＮ３ｂを信号ライ
ンＮ７ｂと接続する。また、スイッチ回路１０５以外のスイッチのうち、スイッチＳ３ａ
、Ｓ３ｂをオンさせ、それ以外のスイッチをオフさせる。

【0080】

これによれば、制御回路１０６、電圧生成回路１０７、電圧電流変換回路１０２、抵抗
ＲＬａ、および抵抗Ｒ３ａによって負帰還回路が形成され、出力信号（電圧）Ｖｏａと抵
抗Ｒ３ａとによって決定される電流が、第２基準電圧ＶＣＯＭ２からから、抵抗Ｒ３ａ，
トランジスタＱ２ａ、負荷ＲＬａ、端子ＣＯＭを経由して第１基準電圧ラインＶＣＯＭ１
に流れ込む。
同様に、制御回路１０９、電圧生成回路１１０、電圧電流変換回路１０４、抵抗ＲＬｂ
、および抵抗Ｒ３ｂによって負帰還回路が形成され、出力信号（電圧）Ｖｏｂと抵抗Ｒ３
ｂとによって決定される電流が、第２基準電圧ＶＣＯＭ２から、抵抗Ｒ３ｂ，トランジス
タＱ２ｂ、負荷ＲＬｂ、端子ＣＯＭを経由して第１基準電圧ラインＶＣＯＭ１に流れ込む
。

【0081】

なお、この場合に、更にスイッチ回路１０５によって、信号ラインＮ７ａ（Ｎ３ａ）を
信号ラインＮ８ａと接続し、信号ラインＮ９ａを第２基準電圧ＶＣＯＭ２と接続すること
により、抵抗Ｒ３ａの両端の電圧を入力信号Ｖｉａとしてモニタすることができる。また
、信号ラインＮ７ｂ（Ｎ３ｂ）を信号ラインＮ８ｂと接続し、信号ラインＮ９ｂを第２基
準電圧ＶＣＯＭ２と接続することにより、抵抗Ｒ３ｂの両端の電圧を入力信号Ｖｉｂとし
てモニタすることができる。

【0082】

以上、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路２０によれば、
図１８、１９に示すように信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号伝達経路
を形成することにより、入出力切替回路２０を２チャンネルの電流出力が可能な電流出力
回路として機能させることができる。

【0083】

≪実施の形態３≫
図２０は、実施の形態３に係る外部インターフェース回路における入出力切替回路の構
成を示す図である。
図２１は、実施の形態３に係る外部インターフェース回路における入出力切替回路の具
体的な回路構成例を示す図である。
図２０，２１に示される入出力切替回路３０は、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂにソース電流
を供給する電圧電流変換回路を有しない点で、実施の形態１に係る外部インターフェース
回路１の入出力切替回路１０と相違し、その他の点は、実施の形態１に係る外部インター
フェース回路１の入出力切替回路１０と同様である。

【0084】

具体的には、図２０、２１に示されるように、実施の形態３に係る外部インターフェー
ス回路の入出力切替回路３０において、電圧電流変換回路３０２、３０４を備える。電圧
電流変換回路３０２は、信号ラインＮ１ａと信号ラインＮ３ａとの間に電流経路を形成す
るとともに、当該電流経路に信号ラインＮ２ａの電圧に応じた電流を供給する。電圧電流
変換回路３０４は、信号ラインＮ１ｂと信号ラインＮ３ｂとの間に電流経路を形成すると
ともに、当該電流経路に信号ラインＮ２ｂの電圧に応じた電流を供給する。

【0085】

これによれば、実施の形態１に係る外部インターフェース回路１の入出力切替回路１０
と同様に、選択信号ＳＥＬに応じて信号ラインＮ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ間の信号
伝達経路を変更することにより、入出力切替回路３０の外部インターフェースとしての機
能を切り替えることができる。例えば、入出力切替回路３０を電圧出力回路として機能さ
せる場合には、スイッチ回路１０５によって、信号ラインＮ６ａを信号ラインＮ１ａに接
続し、信号ラインＮ６ｂを信号ラインＮ１ｂに接続し、その他の信号ラインの接続関係を
図１０、１１と同様にすればよい。また、入出力切替回路３０を電流出力回路として機能
させる場合には、スイッチ回路１０５によって、信号ラインＮ６ａを信号ラインＮ１ａに
接続し、その他の信号ラインの接続関係を図１２、１３と同様にすればよい。

【0086】

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、
本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能である。

【0087】

例えば、上記の実施の形態では、制御機器１００が端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂ，ＣＯＭを
一組とする外部入出力端子群を１つ備えている場合を例示したが、これに限られず、その
外部入出力端子群を複数設けてもよい。例えば、制御機器１００がｎ（ｎは２以上の整数
）組の上記外部入出力端子群を備えている場合、夫々の上記外部入出力端子群に対応させ
てｎ個の外部インターフェース回路１を用意すればよい。

【0088】

また、電圧電流変換回路１０１〜１０４、３０２、３０４を、ＮＰＮトランジスタやＰ
ＮＰトランジスタによって実現する場合を例示したが、端子ＰＩＯａ，ＰＩＯｂに対する
電流のシンクやソースを実現する回路であれば、上記の回路構成に限定されるものではな
い。例えば、ＮＰＮトランジスタやＰＮＰトランジスタの代わりに、Ｎチャネル型のＦＥ
ＴやＰチャネル型のＦＥＴを用いることも可能である。

【0089】

また、上記実施の形態に係る外部インターフェース回路１がコントローラや温度調節計
等の制御機器に適用される場合を一例として示したが、これに限定されず、外部端子に対
する入出力切替機能が要求されるその他の機器の外部インターフェースとして、適用する
ことも可能である。

【0090】

また、実施の形態に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路１０において、第
１基準電圧ＶＣＯＭ１と第２基準電圧ＶＣＯＭ２とが同一の電圧であればよく、第１基準
電圧ＶＣＯＭ１と第２基準電圧ＶＣＯＭ２とは、例えばグラウンド電圧であってもよい。

【0091】

また、実施の形態２に係る外部インターフェース回路の入出力切替回路２０において、
第１基準電圧ＶＣＯＭ１および第２基準電圧ＶＣＯＭ２は、第２基準電圧ＶＣＯＭ２＞第
１基準電圧ＶＣＯＭ１という関係を満たしていればよく、例えば、第１基準電圧ＶＣＯＭ
１はグラウンド電圧であってもよいし、第２基準電圧ＶＣＯＭ２は電源電圧ＶＣＣであっ
てもよい。

【0092】

また、上記実施の形態では、電流源Ｉａ，Ｉｂの接続先とトランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂ
の接続先が電源電圧ラインＶＣＣである場合を例示したが、これに限れず、別の固定電位
が供給される電圧ラインであってもよい。

【符号の説明】

【0093】

１００…制御機器、１…外部インターフェース回路、２…ＣＰＵ、３…バス、１０，２
０，３０…入出力切替回路、ＰＩＯａ，ＰＩＯｂ，ＣＯＭ…外部端子、ＰＶｏａ，ＰＶｉ
ａ（＋），ＰＶｉａ（−），ＰＶｏｂ，ＰＶｉｂ（＋），ＰＶｉｂ（−）…内部端子、Ｖ
ｏａ，Ｖｏｂ…出力信号、Ｖｉａ，Ｖｉａ（＋），Ｖｉａ（−），Ｖｉｂ，Ｖｉｂ（＋）
，Ｖｉｂ（−）…入力信号、Ｎ１ａ〜Ｎ９ａ，Ｎ１ｂ〜Ｎ９ｂ…信号ライン、１０１，１
０２，１０３，１０４，３０２，３０４…電圧電流変換回路、Ｒ１ａ〜Ｒ６ａ，Ｒ１ｂ〜
Ｒ６ｂ…抵抗、Ｉａ，Ｉｂ…電流源、ＳＷａ，ＳＷｂ，Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ
…スイッチ、１０６，１０９…制御回路、１０７，１１０…電圧生成回路、１０８，１１
１…入力信号生成回路、１０５…スイッチ回路、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２…差動増幅回路、Ｑ
１ａ，Ｑ２ａ，Ｑ１ｂ，Ｑ２ｂ…トランジスタ、ＶＣＯＭ１…第１基準電圧、第１基準電
圧ライン、ＶＣＯＭ２…第２基準電圧、第２基準電圧ライン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】