CN102334292B - 电压/频率转换电路以及具有该电路的血压测定装置 - Google Patents

Abstract

电阻元件(16)设在输入端子和节点(N0)之间。开关元件(15)设在节点(N0)和接地电压(GND)之间，并根据节点(NC)的电压电平而导通。电阻元件(13)设在节点之间(N0、NA)。电阻元件(12)设在节点(NA)和NOR电路(11A)的一个输入节点一侧之间。电容器(14)连接在节点之间(NA、NC)。NOR电路(11A)的输入节点经由电阻元件(12)与节点(NA)和接地电压(GND)相连接。NOR电路(11B)的输入节点与NOR电路(11A)的输出节点和接地电压(GND)相连接。NOR电路(11C)的输入节点与节点(NC)和接地电压(GND)相连接。

Description

电压/频率转换电路以及具有该电路的血压测定装置

技术领域

本发明涉及电压/频率转换电路，特别地涉及RC振荡电路。

背景技术

以往，在计测电压、电流及静电电容等模拟量时，利用将模拟值转换成数字值的方法（A/D转换）。该方式有积分型、依次比较型、ΔΣ型等各种方式，并选择对作为对象的模拟量最佳的转换方式。另外，由各公司将集成这些电路的IC（集成电路）实现了产品化。

然而，这些IC的成本较高，另外，必须用软件控制。

而且，若为了进行高精度的计测而提高精确度，则具有增加相应的成本的问题。

在实用方面，能够实现最可靠且高精度的测定的是频率，只要利用频率，就能够减少成本而实现高精度的A/D转换。

例如，在日本特开平9－113310号公报中，公开了压电电阻式传感器装置，公开了对传感器的偏差进行修正的同时转换成频率的方式。

另外，在日本特开平10－104292号公报中，公开了静电电容式传感器装置，在该文献中，公开了将根据压力而变化的电容成分转换成频率的电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9－113310号公报

专利文献2：日本特开平10－104292号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在日本特开平9－113310号公报所记载的压电电阻型传感器装置中，公开了利用CR振荡电路的方式，但采用了计算两个CR振荡电路所振荡的振荡频率的周期时间差的复杂的转换方式，且具有成本高的问题。另外，在上述日本特开平10－104292号公报所记载的静电电容式传感器装置中，具有容易受到温度特性的影响且成本也高的问题。

用于解决问题的手段

本发明的目的在于，提供以简易的方式实现高精度的电压/频率转换电路以及具有该电压/频率转换电路的血压测定装置。

本发明的一个方面的电压/频率转换电路具有包括电容成分和电阻成分的RC振荡电路。RC振荡电路包括：输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件，其连接在输入端子和第一内部节点之间，第一电容器，其一个电极与第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，第二电阻元件，其与第一电容器相并联，且其一个导通端子与第一内部节点相连接，第一逻辑电路，其与第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由第二电阻元件连接在第一内部节点和第二内部节点之间，第二逻辑电路，其与第二内部节点相连接，用于输出响应于第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，第一开关元件，其根据第二内部节点的电压电平，使与一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，以使第一电容器进行充电/放电。

优选地，输入电压相当于压电电阻式传感器的输出电压。

优选地，第一开关元件在第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使第一电容器进行放电。第一开关元件在第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与一个电极相连接的第一内部节点与输入电压相连接，从而使第一电容器进行充电。

优选地，该电压/频率转换电路包括：第三电阻元件，其连接在输入端子和第三内部节点之间，第二电容器，其一个电极与第三内部节点相连接，另一个电极与第四内部节点相连接，第四电阻元件，其与第二电容器相并联，且其一个导通端子与第三内部节点相连接。第一逻辑电路具有：第一倒相电路，其与第二电阻元件的另一个导通端子相连接，或非电路，其接收第一倒相电路的输出端子和第四电阻元件的另一个导通端子的输入信号并输出至第二内部节点。第二逻辑电路具有：第二倒相电路，其连接在第二内部节点和第四内部节点之间，第三倒相电路，其与第四内部节点相连接。该电压/频率转换电路还包括第二开关元件，该第二开关元件根据第四内部节点的电压电平，使与一个电极相连接的第三内部节点与固定电压相电连接，从而使第二电容器进行放电。

本发明一个方面的血压测定装置具有：袖带，其用于卷绕在被测定者的规定的测定部位上，压力检测单元，其对袖带内的压力进行检测。压力检测单元包括：压电电阻式传感器，其用于产生与袖带内的压力相对应的电压，RC振荡电路，其包括电容成分和电阻成分。RC振荡电路包括：输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件，其连接在输入端子和第一内部节点之间，第一电容器，其一个电极与第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，第二电阻元件，其与第一电容器相并联，且其一个导通端子与第一内部节点相连接，第一逻辑电路，其与第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由第二电阻元件连接在第一内部节点和第二内部节点之间，第二逻辑电路，其与第二内部节点相连接，用于输出响应于第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，第一开关元件，其根据第二内部节点的电压电平，使与一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，以使第一电容器进行充电/放电。

本发明的电压/频率转换电路，该电压/频率转换电路具有包括电容成分和电阻成分的RC振荡电路（34），所述RC振荡电路包括：输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件（13、16），其连接在所述输入端子和第一内部节点（NA）之间，第一电容器（14），其一个电极与所述第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点（NC）相连接，第二电阻元件（12），其与所述第一电容器相并联，且其一个导通端子与所述第一内部节点相连接，第一逻辑电路（11A、11B），其输入节点与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由所述第二电阻元件连接在所述第一内部节点和所述第二内部节点之间，维持输入信号的逻辑电平，第二逻辑电路（11C），其输入节点与所述第二内部节点相连接，并且还与固定电压相连接，用于输出响应于所述第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，使输入信号的逻辑电平反转，第一开关元件（15），在所述第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第一电容器进行放电，在所述第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与所述输入电压相连接，从而使所述第一电容器进行充电。

本发明的血压测定装置，具有：袖带（20），其用于卷绕在被测定者的规定的测定部位上，压力检测单元（32），其对袖带内的压力进行检测；所述压力检测单元包括：压电电阻式传感器（Rp1～Rp4），其用于产生与所述袖带内的压力相对应的电压，RC振荡电路（34），其包括电容成分和电阻成分；所述RC振荡电路包括：输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件（13、16），其连接在所述输入端子和第一内部节点（NA）之间，第一电容器（14），其一个电极与所述第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，第二电阻元件（12），其与所述第一电容器相并联，且其一个导通端子与所述第一内部节点相连接，第一逻辑电路（11A、11B），其输入节点与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由所述第二电阻元件连接在所述第一内部节点和所述第二内部节点之间，维持输入信号的逻辑电平，第二逻辑电路（11C），其输入节点与所述第二内部节点相连接，并且还与固定电压相连接，用于输出响应于所述第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，使输入信号的逻辑电平反转，第一开关元件（15），在所述第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第一电容器进行放电，在所述第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与所述输入电压相连接，从而使所述第一电容器进行充电。

发明效果

本发明的电压/频率转换电路及血压测定装置，根据第一逻辑电路的输出信号来使第一开关元件对第一电容器进行充电或放电。第一电容器的充电时间根据输入端子所接收的输入电压而变化，因此能够以简易的方式调整振荡信号的频率。

附图说明

图1是本发明实施方式的血压计1的外观立体图。

图2是表示本发明实施方式的血压计1的硬件结构的框图。

图3是用于说明本发明实施方式的压电电阻式的压力传感器32的图。

图4是用于说明现有的RC振荡电路的图。

图5是用于说明现有的RC振荡电路的各节点的电压电平的图。

图6是用于说明本发明实施方式的电压/频率转换电路34的图。

图7是用于说明本发明实施方式的电压/频率转换电路34的各节点的电压电平的图。

图8是用于说明本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#的图。

图9是用于说明本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#的各节点的电压电平的图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，对图中相同或等同的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。

<关于外观及结构>

首先，对本发明实施方式的血压测定装置（以下称“血压计”）1的外观及结构进行说明。

（关于外观）

利用图1，对本发明实施方式的血压计1进行说明。

参照图1，血压计1具有本体部10以及可卷绕在被测定者的手腕上的袖带20。本体部10安装在袖带20上。本体部10的表面上例如配置有：显示部40，其由液晶等构成；操作部41，其用于接收来自用户（代表性的是被测定者）的指示。操作部41例如包括多个开关。

（关于硬件结构）

利用图2，对本发明实施方式的血压计1的硬件结构进行说明。

参照图2，血压计1的袖带20包括空气袋21。空气袋21经由空气管31与空气系统30相连接。

本体部10除了包括上述的显示部40及操作部41以外，还包括：空气系统30；CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）100，其用于集中控制各部，并进行各种运算处理；存储部42，其用于存储使CPU100执行规定的动作的程序以及各种数据；非易失性存储器（例如闪速存储器）43，其用于存储测定出的血压值；电源44，其用于对CPU100供电；计时部45，其进行计时动作；数据输入输出部46，其用于从外部接收数据的输入；蜂鸣器62，其用于发出警告音等。

操作部41具有：电源开关41A，其用于接受接通（ON）或关闭（OFF）电源的指示的输入信号；测定开关41B，其用于接受开始测定的指示；停止开关41C，其用于接受停止测定的指示；存储器开关41D，其用于接受读出记录在闪速存储器43中的血压等信息的指示。此外，操作部41还可以具有ID开关（未图示），该ID开关为了输入用于识别测定者的ID（Identification：标识）信息而被操作。由此，能够针对每一个被测定者记录及读出测常数据。

空气系统30包括：压力传感器32，其用于检测空气袋21内的压力（袖带压）；泵51，其为了对袖带压进行加压而向空气袋21供给空气；阀52，其为了将空气袋21的空气排出或者封入而进行开闭。

与上述空气系统30相关联地，本体部10还包括放大器33、电压/频率转换电路（振荡电路）34、泵驱动电路53及阀驱动电路54。

在本例中，作为压力传感器32的一例，是压电电阻式的压力传感器。放大器33对压力传感器32的输出电压进行放大，并输出至电压/频率转换电路34。电压/频率转换电路34将响应于压力传感器32的输出电压的振荡频率的信号经由放大器33输出至CPU100。对于电压/频率转换电路34则后述。此外，来自压力传感器32的输出信号的电压电平差（振幅）较小，因此为了放大该电压电平差设置了放大器33，但在来自压力传感器32的输出信号的电压电平差（振幅）大的情况下，没有必要特别设置该放大器33，能够采用与压力传感器32直接连接的结构。

CPU100将从电压/频率转换电路34得出的振荡频率转换成压力，并检测该压力。泵驱动电路53基于从CPU100接受的控制信号来控制泵51的驱动。阀驱动电路54基于从CPU100接受的控制信号来进行阀52的开闭控制。

由泵51、阀52、泵驱动电路53及阀驱动电路54构成用于调整袖带压的调整机构50。此外，用于调整袖带压的装置，并不限定于这些装置。

数据输入输出部46例如用于与可装拆的存储介质132进行程序或数据的读出或写入。此外，数据输入输出部46也可以经由通信线路与未图示的外部的计算机进行程序或数据的收发。

另外，如图1所示，本实施方式的血压计1是本体部10安装在袖带20上的方式，但也可以是如在上臂式的血压计中采用的方式那样的由空气管（在图2中的空气管31）连接本体部10和袖带20的方式。

此外，采用了袖带20包括空气袋21的方式，但供给到袖带20中的流体并不限定于空气，也可以是例如液体、凝胶体。或者，并不限定于流体，也可以是微珠等的均匀的微粒。

另外，在本实施方式中，规定的测定部位是手腕，但不是作为限定的，也可以是上臂等其他部位。

利用图3，对本发明实施方式的压电电阻式的压力传感器32进行说明。

参照图3，压力传感器32包括在电源电压Vd和固定电压即接地电压GND之间并联连接的电阻元件Rp1～Rp4。并且，在电阻元件Rp1和Rp2之间的连接节点与输出端子（＋）一侧相连接。另外，在电阻元件Rp3和Rp4之间的连接节点与输出端子（－）一侧相连接。在该压电电阻式的压力传感器中，各电阻元件的电阻值根据压力而发生变化，伴随于此，在输出端子产生电位差。压力传感器32将在该输出端子产生的电压信号经由放大器33输出至电压/频率转换电路34。

首先，对现有的RC振荡电路进行说明。

利用图4，对现有的RC振荡电路进行说明。

参照图4的（a）部分，现有的RC振荡电路包括电阻元件12、13、NOR电路（或非电路）11A～11C以及电容器14。

电阻元件13设在节点NA和节点NB的之间。电阻元件12设在节点NA和NOR电路11A的一个输入节点一侧之间。

电容器14的一个电极与节点NA相连接，另一个电极则与节点NC相连接。NOR电路11A的一个输入节点一侧经由电阻元件12与节点NA相连接，另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将NOR逻辑运算结果输出至NOR电路11B的一个输入节点一侧。

NOR电路11B的一个输入节点一侧与NOR电路11A的输出节点相连接，NOR电路11B的另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将NOR逻辑运算结果传送至NOR电路11C的节点NC。

NOR电路11C的一个输入节点一侧与节点NC相连接，另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将NOR逻辑运算结果传送至输出节点NB。

此外，NOR电路11A、11B、11C的另一个输入节点与接地电压GND相连接。因此，该NOR电路11A、11B、11C分别作为将输入信号反转之后输出的倒相电路来发挥功能。

对该RC振荡电路的动作进行说明。

在RC振荡电路中，根据特定时间来设定振荡频率，该特定时间是指根据由电阻元件13及电容器14构成的时间常数电路而达到NOR电路11A的阈值为止的时间。

具体而言，NOR电路11A的输入节点被设定为“L”电平（低电平，下同）之后NOR电路11A的输出成为“H”电平（高电平，下同）时，节点NB经由NOR电路11B、11C也被设定为“H”电平。

并且，电容器14被充电而节点NA的电压电平成为“H”电平时，NOR电路11A的一个输入节点也成为“H”电平，从而NOR电路11A的输出电平发生变化。伴随于此，NOR电路11A的输出电平从“H”电平被设定为“L”电平，从而节点NB经由NOR电路11B、11C也被设定为“L”电平。

并且，然后蓄积在电容器14中的电荷放电而节点NA的电压电平成为“L”电平时，NOR电路11A的一个输入节点也成为“L”电平，因此NOR电路11A的输出电平从“L”电平变成“H”电平。并且，节点NB经由NOR电路11B、11C也被设定为“H”电平。

通过反复该充电动作及放电动作，节点NB的电压交替输出“L”电平和“H”电平而进行振荡动作。

利用图5，对现有的RC振荡电路的各节点的电压电平进行说明。

参照图5，在这里示出了节点NA、NB、NC的电压波形。

在这里，对充电动作及放电动作的期间进行说明。

图4的（b）部分是用于说明由电阻值R及静电电容C构成的一般的时间常数电路的充电动作的图。

即，电阻值R相当于图4的（a）部分的电阻元件13的电阻成分，静电电容C则相当于图4的（a）部分的电容器14的电容成分。

用下面的公式表示该时间常数电路的电压Vo：

用于计算积分常数A的初始条件在时间t=0时，电压Vo=0的情况下，用下面的公式表示电压Vo：

$\begin{array}{c}0=\mathrm{Vi}-B\\ B=\mathrm{Vi}\\ \stackrel{.}{..}\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-{\mathrm{Vie}}^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\\ =\mathrm{Vi}(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}})\end{array}...\left(2\right)$

另一方面，在图4的（a）部分示出的RC振荡电路的充电动作的初始条件如下：通过放电动作而电压刚刚达到Vth之后开始充电动作。即，在时间t=0时，节点Na的电压Vo成为Vth－Vd。

因此，若将初始条件代入至公式（1），则成为下面的公式：

$\begin{array}{cc}\mathrm{Vth}-\mathrm{Vd}=\mathrm{Vd}-B& (\mathrm{Vi}=\mathrm{Vd})\\ B=2\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth}& \\ \mathrm{Vo}=\mathrm{Vd}-(2\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}& \end{array}...\left(3\right)$

若将该公式对t求解，则成为下面的公式：

$\begin{array}{c}(2\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}=\mathrm{Vd}-\mathrm{Vo}\\ e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Vo}}{2\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth}}\\ t=-\mathrm{RC}\log \left(\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Vo}}{2\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth}}\right)\end{array}...\left(4\right)$

该电压Vo传送至NOR电路11A的输入节点，并在达到NOR电路11A的阈值Vth时，NOR电路11A的输出电平发生变化而被设定为“L”电平。即，达到NOR（或非）门的阈值Vth的时间是成为Vo=Vth的时间。另外，由于NOR门的阈值Vth一般是电源电压Vd的1/2，因此若代入至上面的公式，则由下面的公式表示：

$\begin{array}{c}\mathrm{Vo}=\mathrm{Vd}-(2\mathrm{Vd}-\frac{1}{2}\mathrm{Vd})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\\ =\mathrm{Vd}-\frac{3}{2}\mathrm{Vd}{e}^{-\frac{1}{\mathrm{RC}}}\\ =\mathrm{Vd}-(-1\frac{3}{2}{e}^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}})\end{array}...\left(5\right)$

并且，可用下面的公式表示执行该上述充电动作所需的时间tc：

$\begin{array}{c}t=-\mathrm{RC}\log \left(\frac{\mathrm{Vd}-\frac{1}{2}\mathrm{Vd}}{2\mathrm{Vd}-\frac{1}{2}\mathrm{Vd}}\right)\\ =-\mathrm{RC}\log \frac{\frac{1}{2}}{\frac{3}{2}}\mathrm{Vd}\\ \mathrm{tc}=-\mathrm{RC}\log \frac{1}{3}\mathrm{Vd}\end{array}...\left(6\right)$

接着，对放电动作进行考虑。

图4的（c）部分是用于说明由电阻值R及静电电容C构成的一般的时间常数电路的放电动作的图。

即，电阻值R相当于图4的（a）部分的电阻元件13的电阻成分，静电电容C则相当于图4的（a）部分的电容器14的电容成分。

用下面的公式表示该时间常数电路的电压Vo：

$\begin{array}{c}C\frac{d(\mathrm{Vi}-\mathrm{Vo})}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{Vo}}{R}\\ -\frac{\mathrm{dVo}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{RC}}\\ \&Integral;\frac{1}{\mathrm{Vo}}\mathrm{dVo}=-\frac{1}{\mathrm{RC}}\&Integral;\mathrm{dt}\\ \log \mathrm{Vo}=-\frac{t}{\mathrm{RC}}+A\\ \mathrm{Vo}=B{e}^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\end{array}...\left(7\right)$

在图4的（a）部分示出的RC振荡电路的放电动作的初始条件如下：通过充电动作而电压刚刚达到Vth之后开始放电动作。即，在时间t=0时，节点NA的电压Vo成为Vth＋Vd。

因此，若将初始条件代入至公式（7），则成为下面的公式：

$\begin{array}{c}\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd}=B\\ \stackrel{.}{..}\mathrm{Vo}=(\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\end{array}...\left(8\right)$

若将该公式对t求解，则成为下面的公式：

$t=-\mathrm{RC}\log \left(\frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd}}\right)...\left(9\right)$

达到NOR门的阈值Vth的时间是成为Vo=Vth的时间。另外，由于NOR门的阈值Vth一般是电源电压Vd的1/2，因此若代入至上面的公式，则由下面的公式表示：

$\mathrm{Vo}=\frac{3}{2}\mathrm{Vd}{e}^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}...\left(10\right)$

并且，可用下面的公式表示执行该上述放电动作所需的时间td：

$\mathrm{td}-\mathrm{RC}\log \frac{1}{3}\mathrm{Vd}...\left(11\right)$

因此，在图4的（a）部分示出的RC振荡电路中，由于具有时间tc=td的关系，因此能够得到占空系数（duty cycle）50%的脉冲波形。

如上所述，由执行充电动作所需的时间tc及执行放电动作所需的时间td的合计时间构成1周期。

因此，如从上面的公式（6）、（11）可知，通过使电阻成分或电容成分等变化，能够使振荡频率变化。

在现有的静电电容式传感器装置中，采用了利用该RC振荡电路来使电容值变化，从而使振荡频率变化的方式。

利用图6，对本发明实施方式的电压/频率转换电路34进行说明。

参照图6，本发明实施方式的电压/频率转换电路34包括电阻元件12、13、16、NOR电路11A～11C、电容器14及开关元件15。

电阻元件16设在输入端子和节点N0之间。另外，开关元件15设在节点N0和固定电压即接地电压GND之间，并根据节点NC的电压电平而导通。另外，电阻元件13设在节点N0和节点NA之间。电阻元件12设在节点NA和NOR电路11A的一个输入节点一侧之间。

电容器14的一个电极与节点NA相连接，另一个电极则与节点NC相连接。NOR电路11A的一个输入节点一侧经由电阻元件12与节点NA相连接，另一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将NOR逻辑运算结果输出至NOR电路11B的一个输入节点一侧。

NOR电路11B的一个输入节点一侧与NOR电路11A的输出节点相连接，NOR电路11B的另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将NOR运算结果传送至NOR电路11C的节点NC。

NOR电路11C的一个输入节点一侧与节点NC相连接，另一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将NOR运算结果传送至输出节点NB。

在本例中，也与RC振荡电路同样地，根据特定时间来设定振荡频率，该特定时间是指根据由电阻元件13、16及电容器14构成的时间常数电路而达到NOR电路11A的阈值为止的时间。

具体而言，NOR电路11A的输入节点是“L”电平时，该输出信号被设定为“H”电平。伴随于此，NOR电路11B的输出信号被设定为“L”电平，NOR电路11C的输出信号被设定为“H”电平。

由于节点NC的电压电平是“L”电平，并且，由于电容器14的一个电极经由电阻元件13、16与输入端子相连接，因此，根据由电阻元件13、16及电容器14构成的时间常数电路的充电动作，节点NA的电压可用下面的公式表示。即，如上所述，将RC振荡电路的充电动作的初始条件输入至公式（1）。

初始条件在时间t=0时，节点Na的电压Vo成为Vth－Vd。

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-{\mathrm{Be}}^{-\frac{1}{\mathrm{RC}}}...\left(1\right)$

t=0时,Vo＝Vth-Vd

∴Vth-Vd＝Vi-B

B＝Vi+Vd-Vth

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-(\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}...\left(12\right)$

若将该公式对t求解，则成为下面的公式：

$t=-\mathrm{RC}\log \left(\frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vo}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}-\mathrm{Vth}}\right)...\left(13\right)$

达到NOR门的阈值Vth的时间是成为Vo=Vth的时间。另外，由于NOR门的阈值Vth一般是电源电压Vd的1/2，因此若代入至上面的公式，则由下面的公式表示：

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-(\mathrm{Vi}+\frac{1}{2}\mathrm{Vd})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}...\left(14\right)$

并且，可用下面的公式表示该上述执行充电动作所需的时间te：

$\mathrm{te}=-\mathrm{RC}\log \frac{\mathrm{Vi}-\frac{1}{2}\mathrm{Vd}}{\mathrm{Vi}+\frac{1}{2}\mathrm{Vd}}...\left(15\right)$

并且，该充电电压传送至NOR电路11A的输入节点，并在达到NOR电路11A的阈值Vth时，NOR电路11A的输出电平发生变化而被设定为“L”电平。伴随于此，NOR电路11B的输出信号从“L”电平被设定为“H”电平。并且，NOR电路11C的输出信号从“H”电平被设定为“L”电平。

NOR电路11B的输出信号被设定为“H”电平，伴随于此，开关元件15根据节点NC的电压电平（“H”电平）而导通（接通）。由此，固定电压即接地电压GND和节点N0相电连接。伴随于此，根据由电阻元件13及电容器14构成的时间常数电路的放电动作，节点NB的电压可用下面的公式表示：

$\mathrm{td}=-\mathrm{RC}\log \left(\frac{1}{3}\mathrm{Vd}\right)...\left(16\right)$

即，与上述公式（11）同样。

该充电电压传送至NOR电路11A的输入节点，并成为NOR电路11A的阈值Vth以下时，NOR电路11A的输出电平发生变化，即，从“L”电平被设定为“H”电平。

并且，NOR电路11B的输出信号从“H”电平被设定为“L”电平。另外，NOR电路11C的输出信号从“L”电平被设定为“H”电平。

NOR电路11B的输出信号被设定为“L”电平，伴随于此，开关元件15根据节点NC的电压电平（“L”电平）而成为不导通（断开）。由此，固定电压即接地电压GND和节点N0电分隔。伴随于此，电容器14的一个电极经由电阻元件13、16与输入端子相连接，因而执行上述的充电动作。

即，通过上述的充电动作及放电动作，NOR电路11C的输出信号是“L”电平、“H”电平、“L”电平…的振荡信号。

在本实施方式的电压/频率转换电路34中，电容器14及电阻元件12、13、16的电容成分及电阻成分是固定值，而输入端子所接收的输入电压发生变化。如上所述，输入端子所接收的输入电压是由压力传感器根据压力来输出的输出电压。

利用图7，对本发明实施方式的电压/频率转换电路34的各节点的电压电平进行说明。

参照图7，在这里示出了节点NA和节点NC的电压电平。

在本实施方式的结构中，即，在输入端子所接收的输入电压发生变化的结构中，如公式（15）所示，充电时间te发生变化。此外，由于电容器14及电阻元件12、13、16的电容成分及电阻成分是固定的，因此放电时间不发生变化。此外，公式（15）的电阻值R相当于图6的电阻元件13、16的电阻成分的合计值。静电电容C相当于图6的电容器14的电容成分。

由于达到NOR电路11A的阈值为止的充电时间取决于输入电压，因此振荡信号的周期发生变化，从而能够使振荡频率发生变化。

即，本实施方式的电压/频率转换电路34，将响应于压力传感器32的输出电压的振荡频率的信号输出至CPU100，CPU100将振荡频率转换成压力并检测该压力。

因此，能够以简易的方式实现低成本且高精度的电压/频率转换电路。另外，能够实现利用该电压/频率转换电路的血压测定装置。

此外，在图6的结构中，对一个输入节点与固定电压即接地电压GND（“L”电平）相连接的NOR电路的结构进行了说明，但也可以通过采用一个输入节点与电源电压Vd（“H”电平）相连接的结构，来采用利用NAND电路（与非电路）的结构，以代替利用NOR电路的结构。

另外，在图6的结构中，对利用NOR电路11A～11C的结构进行了说明，但各NOR电路11A～11C的输入节点与固定电压即接地电压GND相连接，因此该NOR电路作为使输入信号的逻辑电平反转的倒相电路来发挥功能。因此，也可以采用以倒相电路替换NOR电路11A～11C的结构。通过该结构，能够减少电路的结构元件数来使电路的布局（layout）变小。

（实施方式的变形例）

利用图8，对本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#进行说明。

参照图8，与在图6中说明的电压/频率转换电路34相比，本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#的不同点在于，还设置了NOR电路11D、电阻元件17、20、21、开关元件18及电容19。

具体而言，电阻元件17设在输入端子和节点N1之间。另外，开关元件18设在节点N1和固定电压之间，并根据节点NB的电压电平而成为导通/不导通。电阻元件20设在节点NE和节点N1之间。电容19的一个电极与节点NE相连接，另一个电极则与节点NB相连接。NOR电路11D的一个输入节点与节点NB相连接，另一个输入节点则与固定电压相连接，并将NOR逻辑运算结果传送至节点ND。电阻元件21的一个导通端子与节点NE相连接，另一个导通端子则与NOR电路11B的输入节点相连接。

NOR电路11B接受NOR电路11A的输出信号和来自经由电阻元件21的节点NE的信号的输入，并将NOR逻辑运算结果传送至节点NC。

对于上述的实施方式的结构，对根据输入电压调整充电时间而对振荡信号的“H”电平的期间进行调整的方式进行了说明，但在本实施方式的变形例的结构中，对进而对振荡信号的“L”电平的期间进行调整的方式进行说明。

具体而言，NOR电路11A的输入节点是“L”电平时，如上所述，NOR电路11C的输出信号被设定为“H”电平。伴随于此，NOR电路11B的输出信号被设定为“L”电平，NOR电路11C的输出信号则被设定为“H”电平。另外，NOR电路11D的输出信号被设定为“L”电平。

在该情况下，由于节点NC是“L”电平，因此开关元件15不导通。另一方面，由于节点NB是“H”电平，因此开关元件18导通。因此，固定电压即接地电压GND与节点N1电结合。即，经由NOR电路11B的电阻元件20、21接收的输入节点被设定为“L”电平。从而，由于NOR电路11B的一个输入节点是“L”电平，因此作为倒相电路来发挥功能。

接着，由于节点NC的电压电平是“L”电平，并且，由于如上述那样电容器14的一个电极经由电阻元件13、16与输入端子相连接，因此执行充电动作。并且，通过充电动作，节点NA的电压传送至NOR电路11A的输入节点，并在达到NOR电路11A的阈值Vth时，NOR电路11A的输出电平发生变化而被设定为“L”电平。伴随于此，NOR电路11B的输出信号从“L”电平被设定为“H”电平。并且，NOR电路11C的输出信号从“H”电平被设定为“L”电平。并且，NOR电路11D的输出信号从“L”电平被设定为“H”电平。

NOR电路11B的输出信号被设定为“H”电平，伴随于此，开关元件15根据节点NC的电压电平（“H”电平）而导通（接通）。由此，固定电压即接地电压GND与节点N0电连接。伴随于此，执行放电动作。此时，由于NOR电路11C的输出信号从“H”电平被设定为“L”电平，因而开关元件18成为不导通（断开）。另一方面，由于NOR电路11A的输出信号是“L”电平，并且，由于NOR电路11B的一个输入节点是“L”电平，因此该NOR电路11B作为倒相电路来发挥功能。

接着，由于NOR电路11C的输出信号是“L”电平，且节点NB的电压电平是“L”电平，并且，由于电容19的一个电极经由电阻元件17、20与输入端子相连接，因此该电容19执行充电动作。并且，通过充电动作，节点NE的电压传送至NOR电路11B的输入节点，并在达到NOR电路11B的阈值Vth时，NOR电路11B的输出电平发生变化而被设定为“L”电平。由此，开关元件15成为不导通（断开）。因此，固定电压即接地电压GND和节点N0电分隔。伴随于此，电容器14的一个电极经由电阻元件13、16与输入端子相连接，因此该电容器14执行上述的充电动作。

另外，NOR电路11B的输出电平被设定为“L”电平，伴随于此，NOR电路11C的输出电平从“L”电平被设定为“H”电平。因此，由于NOR电路11C的输出信号是“H”电平，因而开关元件18导通。伴随于此，节点N1与接地电压GND相连接。伴随于此，执行放电动作。

即，通过上述的充电动作及放电动作，NOR电路11D的输出信号是“H”电平、“L”电平、“H”电平、“L”电平…是振荡信号。

此外，本实施方式的电压/频率转换电路34#的电阻成分及电容成分被设定为，使得根据由电阻元件17、20及电容19构成的时间常数电路而节点NE达到NOR电路11B的阈值Vth的充电时间，比根据由电阻元件13及电容器14构成的时间常数电路而节点NA成为NOR电路11A的阈值Vth以下的放电时间短。

在本实施方式的电压/频率转换电路34#中，电容器14、19及电阻元件12、13、16、17、20、21的电容成分及电阻成分是固定值，而输入端子所接收的输入电压发生变化。如上所述，输入端子所接收的输入电压是由压力传感器根据压力来输出的输出电压。

利用图9，对本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#的各节点的电压电平进行说明。

参照图9的（a）部分，在这里示出了节点NA和节点NE的电压电平。

在本实施方式的变形例的结构中，即，在输入端子所接收的输入电压发生变化的结构中，节点NA的充电时间tf及节点NE的充电时间tg发生变化。此外，由于电容器14、19及电阻元件12、13、16、17、20、21的电容成分及电阻成分是固定的，因此放电时间不发生变化。

以下，对节点NA的充电时间及节点NE的充电时间进行说明。

首先，对节点NE进行说明。

作为充电时的初始条件在t=0时，Vo成为0－Vd。

因此，若代入初始条件，则节点NE的电压如下面的公式所示：

$\begin{array}{c}\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-{\mathrm{Be}}^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\\ -\mathrm{Vd}=\mathrm{Vi}-B\\ B=\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}\\ \stackrel{.}{..}\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-(\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\end{array}...\left(17\right)$

若将该公式对t求解，则成为下面的公式：

$t=-\mathrm{RC}\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vo}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}...\left(18\right)$

达到NOR门的阈值Vth的时间是成为Vo=Vth的时间。

因此，该上述执行充电动作所需的时间tg，可用下面的公式表示：

$\mathrm{th}=-\mathrm{RC}\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}...\left(19\right)$

此外，公式（19）的电阻值R相当于图8的电阻元件17、20的电阻成分的合计值。静电电容C相当于图8的电容19的电容成分。

接着，对节点NA进行考虑。

首先，节点NA的放电时的初始条件在t=0时，成为Vo=Vth＋Vd。

因此，对于节点NA，如上述的说明，可利用上面的公式（8）得到放电时的节点NA。

另一方面，如上所述，本实施方式的电压/频率转换电路34#的电阻成分及电容成分被设定为，使得通过由电阻元件17、20及电容19构成的时间常数电路而节点NE达到NOR电路11B的阈值Vth的充电时间，比通过由电阻元件13及电容器14构成的时间常数电路而节点NA成为NOR电路11A的阈值Vth以下的放电时间短。

因此，如图9所示，在节点NE达到NOR电路11B的阈值Vth时，节点NA被设定为比阈值Vth高规定电压的电压。

因此，首先，求出节点NE达到NOR电路11B的阈值Vth时的电压。

具体而言，将节点NE的电压成为Vth的时间tg代入至上面的公式（8）：

$\begin{array}{c}\mathrm{Vo}=(\mathrm{Vth}-\mathrm{Vd})e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}\&times;(-\mathrm{RC}\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}})}\\ =(\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd})\&CenterDot;e^{\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}}\\ \frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd}}=e^{\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}}\\ \log \frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd}}=\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}\\ \stackrel{.}{..}\frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd}}=\frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}\\ \mathrm{Vo}=\frac{(\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd})(\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth})}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}=K\end{array}...\left(20\right)$

该电压是节点NE的电压成为Vth时的节点NA的电压。

由于节点NA的充电动作时的初始条件在t=0时，Vo=K－Vd，因而将该初始条件代入至公式（1）时，节点NA的电压如下面的公式所示：

$\begin{array}{c}k-\mathrm{Vd}=\mathrm{Vi}-B\\ B=\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}-K\\ \mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}-(\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}-K)e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\end{array}...\left(21\right)$

若将该公式对t求解，上述执行充电动作所需的时间tf，则成为下面的公式：

$\begin{array}{c}\mathrm{rf}=-\mathrm{Rc}\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}-k}\\ =-\mathrm{RC}\log \frac{\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth}}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}-\frac{(\mathrm{Vth}+\mathrm{Vd})(\mathrm{Vi}-\mathrm{Vth})}{\mathrm{Vi}+\mathrm{Vd}}}\end{array}...\left(22\right)$

此外，公式（22）的电阻值R相当于图8的电阻元件13、16的电阻成分的合计值。静电电容C相当于图8的电容器14的电容成分。

因此，由于达到NOR电路11A及NOR电路11B的阈值为止的充电时间取决于输入电压，因而振荡信号的周期发生变化，从而能够使振荡频率发生变化。

即，本实施方式的电压/频率转换电路34#，将响应于压力传感器32的输出电压的振荡频率的信号输出至CPU100，CPU100将振荡频率转换成压力并检测该压力。

因此，能够以简易的方式实现低成本且高精度的电压/频率转换电路。另外，能够实现利用该电压/频率转换电路的血压测定装置。

另外，在本实施方式的变形例的结构中，利用由电阻元件13、16及电容器14构成的时间常数电路根据输入电压来调整充电时间，由此调成振荡信号的节点NB的“H”电平的期间，同时，利用由电阻元件17、20及电容19构成的时间常数电路根据输入电压来调整充电时间，由此调整振荡信号的节点NB的“L”电平的期间。

由此，调整输出节点NB的反转信号的NOR电路11D的振荡信号即振荡频率。

此外，在图8的结构中，对一个输入节点与固定电压即接地电压GND（“L”电平）相连接的NOR电路11A、11C、11D的结构进行了说明，但也可以通过采用一个输入节点与电源电压Vd（“H”电平）相连接的结构，来采用利用NAND电路的结构，以代替利用NOR电路的结构。

另外，在图8的结构中，也可以采用以使输入信号的逻辑电平反转的倒相电路分别替换各NOR电路的结构，以代替利用NOR电路11A、11C、11D的结构。通过该结构，能够减少电路的结构元件数来使电路的布局变小。

根据本实施方式的变形例的结构，按照输入电压来调整振荡信号的“H”电平的期间及“L”电平的期间，因此能够取得广泛的动态范围，且能够实现更高精度的电压/频率转换电路。另外，能够实现利用该电压/频率转换电路的血压测定装置。

应当认为本公开的实施方式是在全部点的例示而非限制。本发明的范围并不由上述的说明来表示，而是由权利要求书来表示，意在包括在与权利要求书均等的意思和范围内的全部变更。

附图标记的说明

1 电子血压计

10 本体部

20 袖带

21 空气袋

30 空气系统

31 空气管

32 压力传感器

33 放大器

34、34# 电压/频率转换电路

40 显示部

41 操作部

41A 电源开关

41B 测定开关

41C 停止开关

41D 存储器开关

42 存储部

43 闪速存储器

44 电源

45 计时部

46 数据输入输出部

50 调整机构

51 泵

52 阀

53 泵驱动电路

54 阀驱动电路

62 蜂鸣器

100 CPU

132 存储介质

Claims (4)

1.一种电压/频率转换电路，其特征在于，

该电压/频率转换电路具有包括电容成分和电阻成分的RC振荡电路（34），

所述RC振荡电路包括：

输入端子，其用于接收输入电压，

第一电阻元件（13、16），其连接在所述输入端子和第一内部节点（NA）之间，

第一电容器（14），其一个电极与所述第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点（NC）相连接，

第二电阻元件（12），其与所述第一电容器相并联，且其一个导通端子与所述第一内部节点相连接，

第一逻辑电路（11A、11B），其输入节点与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由所述第二电阻元件连接在所述第一内部节点和所述第二内部节点之间，维持输入信号的逻辑电平，

第二逻辑电路（11C），其输入节点与所述第二内部节点相连接，并且还与固定电压相连接，用于输出响应于所述第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，使输入信号的逻辑电平反转，

第一开关元件（15），在所述第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第一电容器进行放电，在所述第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与所述输入电压相连接，从而使所述第一电容器进行充电。

2.根据权利要求1记载的电压/频率转换电路，其特征在于，所述输入电压相当于压电电阻式传感器的输出电压。

3.根据权利要求1记载的电压/频率转换电路，其特征在于，

包括：

第三电阻元件（17、20），其连接在所述输入端子和第三内部节点（NE）之间，

第二电容器（19），其一个电极与所述第三内部节点相连接，另一个电极与第四内部节点（NB）相连接，

第四电阻元件（21），其与所述第二电容器相并联，且其一个导通端子与所述第三内部节点相连接；

所述第一逻辑电路具有：

第一倒相电路（11A），其与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，

或非电路（11B），其接收所述第一倒相电路的输出端子和所述第四电阻元件的另一个导通端子的输入信号并输出至所述第二内部节点；

所述第二逻辑电路具有：

第二倒相电路（11C），其连接在所述第二内部节点和所述第四内部节点之间，

第三倒相电路（11D），其与所述第四内部节点相连接；

该电压/频率转换电路还包括第二开关元件（18），该第二开关元件（18）根据所述第四内部节点的电压电平，使与所述一个电极相连接的所述第三内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第二电容器进行放电。

4.一种血压测定装置，其特征在于，

具有：

袖带（20），其用于卷绕在被测定者的规定的测定部位上，

压力检测单元（32），其对袖带内的压力进行检测；

所述压力检测单元包括：

压电电阻式传感器（Rp1～Rp4），其用于产生与所述袖带内的压力相对应的电压，

RC振荡电路（34），其包括电容成分和电阻成分；

所述RC振荡电路包括：

输入端子，其用于接收输入电压，

第一电阻元件（13、16），其连接在所述输入端子和第一内部节点（NA）之间，

第一电容器（14），其一个电极与所述第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，

第二电阻元件（12），其与所述第一电容器相并联，且其一个导通端子与所述第一内部节点相连接，

第一逻辑电路（11A、11B），其输入节点与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由所述第二电阻元件连接在所述第一内部节点和所述第二内部节点之间，维持输入信号的逻辑电平，

第二逻辑电路（11C），其输入节点与所述第二内部节点相连接，并且还与固定电压相连接，用于输出响应于所述第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，使输入信号的逻辑电平反转，

第一开关元件（15），在所述第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第一电容器进行放电，在所述第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与所述输入电压相连接，从而使所述第一电容器进行充电。

Images