CN109792236A - 波形恢复装置及波形恢复方法 - Google Patents

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CN109792236A CN201680089759.9A CN201680089759A CN109792236A CN 109792236 A CN109792236 A CN 109792236A CN 201680089759 A CN201680089759 A CN 201680089759A CN 109792236 A CN109792236 A CN 109792236A
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Abstract

本发明构成为具备：高通滤波器(2)，其去除从信号输入端子(1)输入的交流信号(Vin)中所包含的偏移；以及波形恢复部(3)，其使用高通滤波器(2)的时间常数(τ)，从由高通滤波器(2)去除偏移后的交流信号(Vout)恢复输入至高通滤波器(2)之前的交流信号(Vin)的波形。由此，可补偿由于由高通滤波器(2)去除偏移而产生了失真的交流信号(Vout)的波形失真。结果，能够在去除了交流信号(Vin)中所包含的偏移之后，恢复输入至高通滤波器(2)之前的交流信号(Vin)的波形。

Description

波形恢复装置及波形恢复方法
技术领域
本发明涉及一种去除交流信号中包含的偏移的波形恢复装置和波形恢复方法。
背景技术
在放大交流信号时，例如能够使用运算放大器。
但是，在由于与运算放大器的输入侧连接的元件的特性等的影响而在交流信号中包含偏移的情况下，偏移也和交流信号的信号分量一起与运算放大器的增益成比例地增大，因此运算放大器的输出信号受到交流信号中包含的偏移的影响。
由于交流信号的信号分量越小，偏移的影响越大，因此优选在运算放大器放大交流信号之前，去除偏移。
一般情况下，例如在交流信号的电压幅度为毫伏(mV)量级时，要求交流信号中包含的偏移的电压在微伏(μV)量级以下。
在以下的专利文献1中，公开了一种使用高通滤波器来去除交流信号中包含的偏移的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-133981号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如果使用高通滤波器或带通滤波器等去除偏移的滤波器(以下，称为“偏移去除滤波器”)，则能够去除交流信号中包含的偏移。但是，偏移去除滤波器虽然对于交流信号的变化急剧的部分即信号的上升部分和下降部分能够检测，但是对于交流信号的变化平缓的部分无法检测。因此，存在有时从偏移去除滤波器输出的交流信号的波形产生失真这样的问题。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，获得一种能够从伴随偏移的去除而产生失真的交流信号恢复输入至偏移去除滤波器之前的交流信号的波形的波形恢复装置及波形恢复方法。
用于解决问题的手段
本发明所涉及的波形恢复装置具备：偏移去除滤波器，其去除交流信号中所包含的偏移；以及波形恢复部，其使用偏移去除滤波器的时间常数，从由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号恢复输入至偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
本发明所涉及的波形恢复装置具备时间常数计算部，该时间常数计算部根据由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号的信号值的变化，来计算偏移去除滤波器的时间常数，波形恢复部使用由时间常数计算部计算出的时间常数，从由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号恢复输入至偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
本发明所涉及的波形恢复装置包括信号校正部，该信号校正部计算由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号的单发波形的平均值，并从由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号中减去平均值，由此校正由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号，并输出校正后的交流信号，波形恢复部从由信号校正部输出的交流信号恢复输入至偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
本发明所涉及的波形恢复装置中，偏移去除滤波器为高通滤波器或一阶带通滤波器。
本发明所涉及的波形恢复方法构成为，偏移去除滤波器去除交流信号中所包含的偏移，波形恢复部使用偏移去除滤波器的时间常数，从由偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号恢复输入至偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
发明效果
根据本发明，能够补偿由于由偏移去除滤波器去除偏移而产生了失真的交流信号的波形失真。结果，具有如下效果：能够在去除了交流信号中所包含的偏移之后，恢复输入至偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式1的波形恢复装置的结构图。
图2为表示本发明的实施方式1的波形恢复装置的高通滤波器2的结构图。
图3为表示本发明的实施方式1的波形恢复装置的处理内容即波形恢复方法的流程图。
图4为表示伴随偏移的去除而产生的波形的失真的说明图。
图5为表示增益A为1、采样周期ΔT为0.01(s)、时间常数τ为0.1(s)的高通滤波器2的波形验证例的说明图。
图6为表示由波形恢复部3进行的波形恢复后的交流信号Vcom的波形验证例的说明图。
图7为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图8为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图9为表示代替高通滤波器2而使用的一阶带通滤波器5的结构图。
图10为表示本发明的实施方式2的波形恢复装置的结构图。
图11的(a)为表示测量高通滤波器2的时间常数τ的时间常数测量电路的结构图，(b)为表示时间常数测量电路中的时间常数计算部31的结构图。
图12为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图13为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图14为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图15为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图16为表示本发明的实施方式3的波形恢复装置的结构图。
图17为表示交流信号Vout中残留的偏移的说明图。
图18为表示与交流信号Vout中残留的偏移相当的交流信号Vout的单发波形(Single-shot waveform)的平均值Vave的说明图。
图19为表示波形恢复单元3的波形恢复结果的说明图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.
图1为表示本发明的实施方式1的波形恢复装置的结构图。
在图1中，信号输入端子1是输入包含有偏移(offset)的交流信号Vin的端子。
高通滤波器2是去除从信号输入端子1输入的交流信号Vin中包含的偏移，并输出去除偏移后的交流信号Vout的偏移去除滤波器。
高通滤波器2虽然对于交流信号Vin的变化急剧的部分即信号的上升部分和下降部分能够检测，但是对于交流信号Vin的变化平缓的部分无法检测。因此，从高通滤波器2输出的交流信号Vout的波形有时会产生失真。
波形恢复部3是如下的数字滤波器：使用高通滤波器2的时间常数τ，从由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout恢复输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形，并将波形恢复后的交流信号Vin作为交流信号Vcom输出。
信号输出端子4是将从波形恢复部3输出的交流信号Vcom进行外部输出的端子。
图2为表示本发明的实施方式1的波形恢复装置的高通滤波器2的结构图。
在图2中，电容器11具有电容值C，其一端与信号输入端子1连接，另一端与波形恢复部3连接。
电阻12具有电阻值R，其一端与电容器11的另一端及波形恢复部3连接，另一端与接地13连接。
高通滤波器2的时间常数τ根据电容器11的电容值C和电阻12的电阻值R来计算。计算式为τ＝C×R。
在本实施方式1中，设高通滤波器2的时间常数τ已计算出。
下面，对动作进行说明。
图3为表示本发明的实施方式1的波形恢复装置的处理内容即波形恢复方法的流程图。
当从信号输入端子1输入交流信号Vin时，高通滤波器2去除该交流信号Vin中包含的偏移，并将去除偏移后的交流信号Vout输出到波形恢复部3(图3的步骤ST1)。
高通滤波器2是仅使从信号输入端子1输入的交流信号Vin中包含的频率分量之中的比由时间常数τ决定的截止频率高的频率分量通过，并将截止频率以下的频率分量截止的滤波器。
因此，如果交流信号Vin中包含的偏移的频率为截止频率以下，则高通滤波器2能够去除交流信号Vin中包含的偏移。
因此，决定高通滤波器2的时间常数τ的电容器11的电容值C和电阻12的电阻值R选定为能够去除交流信号Vin中包含的偏移的值。
然而，由于交流信号Vout的波形伴随偏移的去除而产生失真，因而高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout的波形产生失真。
图4为表示伴随偏移的去除而产生的波形的失真的说明图。
在图4中，示出了高通滤波器2的输入信号即交流信号Vin的波形为脉冲波形的例子。
如图4所示可知，虽然由高通滤波器2去除交流信号Vin中包含的偏移，但是伴随基于高通滤波器2的偏移的去除，交流信号Vout的波形产生失真，交流信号Vout的波形变得不再是脉冲波形。
图5为表示增益A为1、采样周期ΔT为0.01(s)、时间常数τ为0.1(s)的高通滤波器2的波形验证例的说明图。
在图5的例子中，高通滤波器2的输入信号即交流信号Vin的波形为脉冲波形，高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout的波形变得不再为脉冲波形。
波形恢复部3在从高通滤波器2接收去除偏移后的交流信号Vout时，使用高通滤波器2的已计算出的时间常数τ＝C×R，从由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout来恢复输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形，并将波形恢复后的交流信号Vin作为交流信号Vcom而输出到信号输出端子4(图3的步骤ST2)。
即，波形恢复部3通过实施使用了高通滤波器2的已计算出的时间常数τ＝C×R的数字逆滤波运算，从而进行针对伴随偏移的去除而产生失真的交流信号Vout的波形恢复处理。
以下，具体说明由波形恢复部3进行的波形恢复处理。
如果使用拉普拉斯变换的变量即拉普拉斯变量s，则高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout能够表示为以下的式(1)。
【数学式1】
Vout(s)＝RI (1)
在式(1)中，I为流过电容器11及电阻12的电流。
从信号输入端子1输入的交流信号Vin与高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout之间的关系能够表示为以下的式(2)。
【数学式2】
另外，如果将式(1)变形为I的式子，并将I的式子代入式(2)，则从信号输入端子1输入的交流信号Vin与高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout之间的关系能够表示为以下的式(3)。
【数学式3】
通过使式(3)变形，从信号输入端子1输入的交流信号Vin能够表示为以下的式(4)。
【数学式4】
通过对式(4)进行拉普拉斯逆变换，从信号输入端子1输入的交流信号Vin能够表示为以下的式(5)。
【数学式5】
在式(5)中，t为时刻。
而且，通过向后差分来展开式(5)，由此从信号输入端子1输入的交流信号Vin能够近似为以下的式(6)。
【数学式6】
在式(6)中，ΔT为高通滤波器2的采样周期，高通滤波器2以采样周期ΔT对从信号输入端子1输入的交流信号Vin进行采样。
另外，n、i为高通滤波器2的采样编号，I为任意设定的值，例如I＝100。
式(6)中的交流信号Vout是波形伴随偏移的去除而产生失真的高通滤波器2的输出信号，式(6)中的交流信号Vin是波形未产生失真的高通滤波器2的输入信号。另外，式(6)中的CR相当于高通滤波器2的时间常数τ。
因此，波形恢复部3通过将高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout代入到式(6)，从而实施数字逆滤波运算，并将其运算结果即交流信号Vin作为波形恢复后的交流信号Vcom而输出到信号输出端子4。
图6为表示由波形恢复部3进行的波形恢复后的交流信号Vcom的波形验证例的说明图。
在图6的情况下，高通滤波器2的增益A也为1，采样周期ΔT也为0.01(s)，时间常数τ也为0.1(s)。图6所示的波形恢复后的交流信号Vcom的波形成为与图5所示的高通滤波器2的输入信号即交流信号Vin的波形大致相同的波形。
图7及图8为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图7的(a)～图7的(c)表示输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形为正弦波(sin波)的例子，图8的(a)～图8的(c)表示输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形为脉冲波形的例子。
在图7和图8中，“单发输入波形”是输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形，“HPF波形”是从高通滤波器2输出的交流信号Vout的波形。
另外，“恢复波形”是基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形。
在图7和图8中，所有的例子都是高通滤波器2的增益A为1、时间常数τ为0.000115(s)。
就高通滤波器2的采样周期ΔT而言，图7的(a)为2.50×10-6(s)，图7的(b)为5.00×10-6(s)，图7的(c)为1.00×10-5(s)，图8的(a)为5.00×10-6(s)，图8的(b)为1.00×10-6(s)，图8的(c)为1.00×10-5(s)。
就交流信号Vin的频率而言，图7的(a)为1000(Hz)，图7的(b)为500(Hz)，图7的(c)为333(Hz)，图8的(a)为1000(Hz)，图8的(b)为500(Hz)，图8的(c)为333(Hz)。
由图7及图8可知，交流信号Vin中所包含的偏移由高通滤波器2去除，输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形由波形恢复部3恢复，基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形成为与输入至高通滤波器2的交流信号Vin的波形大致相同的波形。
由以上可知，根据本实施方式1，由于构成为具备：高通滤波器2，其去除从信号输入端子1输入的交流信号Vin中所包含的偏移；以及波形恢复部3，其使用高通滤波器2的时间常数τ，从由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout恢复输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形，因而能够补偿由于由高通滤波器2去除偏移而产生了失真的交流信号Vout的波形失真。结果，能够获得如下效果：能够在去除交流信号Vin中包含的偏移之后，恢复输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形。
在本实施方式1中，示出了高通滤波器2去除从信号输入端子1输入的交流信号Vin中包含的偏移的例子，但去除偏移的偏移去除滤波器并不限于高通滤波器2，例如也可以是一阶带通滤波器5。
图9是表示代替高通滤波器2而使用的一阶带通滤波器5的结构图，在图9中，与图2相同的符号表示与图2相同或相当的部分，所以省略说明。
电容器21具有电容值C1，其一端与信号输入端子1连接。
电阻22具有电阻值R1，其一端与电容器21的另一端连接，另一端与接地13连接。
电阻23具有电阻值R2，其一端与电容器21的另一端连接，另一端与波形恢复部3连接。
电容器24具有电容值C2，其一端与电阻23的另一端及波形恢复部3连接，另一端与接地13连接。
图9所示的带通滤波器5的传递函数可表示为以下的式(7)，若对式(7)中包含的Vin进行求解，则Vin可表示为以下的式(8)。
【数学式7】
在使用带通滤波器5代替高通滤波器2的情况下，波形恢复部3使用带通滤波器5的时间常数τ，从由带通滤波器5去除偏移后的交流信号Vout恢复输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形。
即，波形恢复部3通过将带通滤波器5的输出信号即交流信号Vout代入到式(8)，从而实施数字逆滤波运算，并将其运算结果即交流信号Vin作为波形恢复后的交流信号Vcom而输出到信号输出端子4。
如式(8)所示，由于能够仅由Vout(n)的采样数据表示第n个采样的输入值即Vin(n)，因此能够进行波形的恢复处理。
因此，即使在使用带通滤波器5的情况下，也能够获得能够恢复输入至带通滤波器5之前的交流信号Vin的波形的效果。
实施方式2.
在本实施方式2中，对根据由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的信号值的变化来计算高通滤波器2的时间常数τ的例子进行说明。
图10为表示本发明的实施方式2的波形恢复装置的结构图。在图10中，由于与图1相同的符号表示与图1相同或相当的部分，所以省略说明。
时间常数计算部6根据由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的信号值的变化，来计算高通滤波器2的时间常数τ，并将该计算出的高通滤波器2的时间常数τ输出到波形恢复部3。
下面，对动作进行说明。
即使不根据电容器11的电容值C和电阻12的电阻值R来计算高通滤波器2的时间常数τ，例如若使用图11的(a)所示的时间常数测量电路，则也能够测量高通滤波器2的时间常数τ。
但是，即使使用图11的(a)所示的时间常数测量电路来测量高通滤波器2的时间常数τ，例如，如图1所示，在将时间常数测量完成的高通滤波器2连接于波形恢复部3的前级而实际开始使用时，高通滤波器2中包含的电容器11一般会经时老化，因而高通滤波器2的时间常数τ的误差会逐渐增加。
即，已知在电容器11例如为温度补偿用陶瓷电容器或薄膜电容器时，能够基本忽略老化，但是在电容器11为B特性的电容器的情况下，电容器11的电容值C在1000小时会减少约-3％。
因此，关于测量完成的高通滤波器2的时间常数τ，随着电容器11的老化，误差也会增加，从而波形恢复部3的波形恢复精度会降低。
因此，为了使波形恢复部3的波形恢复精度成为例如1％以内的误差，需要每隔约100小时，例如使用图11的(a)所示的时间常数测量电路，重新测量高通滤波器2的时间常数τ。
另外，在使用图11的(a)所示的时间常数测量电路再次测量高通滤波器2的时间常数τ的情况下，需要暂时解除高通滤波器2与波形恢复部3的连接，将高通滤波器2组装到图11的(a)所示的时间常数测量电路。
图11的(a)是表示测量高通滤波器2的时间常数τ的时间常数测量电路的结构图。
图11的(b)是表示时间常数测量电路中的时间常数计算部31的结构图。
在图11的(a)及图11的(b)中，运算放大器30是对由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout进行放大的放大器。
时间常数计算部31具有N(N为2以上的整数)个电源端子32-1～32-N、多路复用器33、和电阻体传感器34。
电源端子32-1～32-N为施加电压Vcc1～VccN的端子。
多路复用器33是对N个电源端子32-1～32-N之中的与电阻体传感器34连接的电源端子32阶段性地进行切换的切换器。由此，施加于电阻体传感器34的电压Vcc例如从电压Vcc1阶段性地切换到成为电压VccN。
电阻体传感器34的一端与多路复用器33及高通滤波器2的输入侧连接，另一端与接地连接。
电阻体传感器34是被称为光导电元件的传感器，其电阻值根据检测到的红外线而发生变化。电阻体传感器34具有如下特性：以在周围温度为0～50℃的范围内电阻体传感器34的变动温度处于±5℃以内的状态，在没有输入光的状态下，电阻值几乎不发生变化。因此，例如在环境温度23℃下进行电阻传感器34的时间常数测量时，在电阻体传感器34的时间常数测量结束之前的温度只需为18℃～28℃即可。
时间常数计算部31通过多路复用器33使施加于电阻体传感器34的电压Vcc阶段性地变化，同时测量从电阻体传感器34输出的电压信号的波形，并根据分别测量出的电压信号的波形来计算高通滤波器2的时间常数τ。
图12及图13为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图12的(a)～图12的(c)表示输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形为正弦波的例子，图13的(a)～图13的(c)表示输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形为脉冲波形的例子。
在图12和图13中，“单发输入波形”是输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形，“HPF波形”是从高通滤波器2输出的交流信号Vout的波形。
另外，“恢复波形”是基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形。
在图12和图13中，所有的例子均是高通滤波器2的增益A为1、时间常数τ为0.0001(s)。但是，由于该时间常数τ(＝0.0001(s))包含误差，因而与真正的时间常数τ(＝0.000115(s))不同。
就高通滤波器2的采样周期ΔT而言，图12的(a)为2.50×10-6(s)，图12的(b)为5.00×10-6(s)，图12的(c)为1.00×10-5(s)，图13的(a)为5.00×10-6(s)，图13的(b)为1.00×10-6(s)，图13的(c)为1.00×10-5(s)。
就交流信号Vin的频率而言，图12的(a)为1000(Hz)，图12的(b)为500(Hz)，图12的(c)为333(Hz)，图13的(a)为1000(Hz)，图13的(b)为500(Hz)，图13的(c)为333(Hz)。
在图12和图13的例子中，由于高通滤波器2中包含的电容器11的经时老化等而导致高通滤波器2的时间常数τ包含误差，因此基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形与输入至高通滤波器2的交流信号Vin的波形产生偏差。特别地，图12的(c)、图13的(a)～(c)显著地显现出波形的偏差。
在本实施方式2中，使用图11的(a)所示的时间常数测量电路，时间常数计算部6根据由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的信号值的变化来计算高通滤波器2的时间常数τ。
即，时间常数计算部6将由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout成为最大值E的时刻作为经过时间tτ的测量开始点，测量直至交流信号Vout成为最大值E的1/e(≈E的36.8％)的值为止的经过时间tτ。
然后，时间常数计算部6将经过时间tτ作为高通滤波器2的时间常数τ输出到波形恢复部3。
波形恢复部3在从时间常数计算部6接收到高通滤波器2的时间常数τ时，与上述实施方式1同样地，使用高通滤波器2的时间常数τ，从由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout恢复输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形，并将波形恢复后的交流信号Vin作为交流信号Vcom输出到信号输出端子4。
图14及图15为表示各种交流信号Vin输入到高通滤波器2时的高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout和波形恢复后的交流信号Vcom的波形例的说明图。
图14的(a)～图14的(c)表示输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形为正弦波的例子，图15的(a)～图15的(c)表示输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形为脉冲波形的例子。
在图14和图15中，“单发输入波形”是输入到高通滤波器2的交流信号Vin的波形，“HPF波形”是从高通滤波器2输出的交流信号Vout的波形。
另外，“恢复波形”是由波形恢复部3进行的波形恢复后的交流信号Vcom的波形。
在图14和图15中，无论在哪个例子中，高通滤波器2的增益A均为1，时间常数τ均为0.000115(s)。
就高通滤波器2的采样周期ΔT而言，图14的(a)为2.50×10-6(s)，图14的(b)为5.00×10-6(s)，图14的(c)为1.00×10-5(s)，图15的(a)为5.00×10-6(s)，图15的(b)为1.00×10-6(s)，图15的(c)为1.00×10-5(s)。
就交流信号Vin的频率而言，图14的(a)为1000(Hz)，图14的(b)为500(Hz)，图14的(c)为333(Hz)，图15的(a)为1000(Hz)，图15的(b)为500(Hz)，图15的(c)为333(Hz)。
由图14及图15可知，交流信号Vin中包含的偏移由高通滤波器2去除，高通滤波器2的时间常数τ由时间常数计算部6计算出，输入至高通滤波器2之前的交流信号Vin的波形由波形恢复部3恢复，基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形成为与输入至高通滤波器2的交流信号Vin的波形大致相同的波形。
由以上可知，根据本实施方式2，由于构成为时间常数计算部6根据由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的信号值的变化来计算高通滤波器2的时间常数τ，因而即使高通滤波器2中包含的电容器11发生经时老化，也能够准确地掌握高通滤波器2的时间常数τ。结果，能够获得即使电容器11发生经时老化，也能够防止波形恢复部3的波形恢复精度的降低的效果。
实施方式3.
虽然高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout是去除了交流信号Vin中包含的偏移之后的信号，但是有时在交流信号Vout中偏移未被完全去除而残留。
波形恢复部3在恢复由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的波形时，如式(6)所示，进行对多个采样时的交流信号Vout(i)进行积分的处理。因此，即使未被完全去除而在各采样时的交流信号Vout(i)中残留的偏移很小，由于残留的偏移被积分，因而波形恢复部3的输出信号即交流信号Vcom有时也会包含较大的误差。
在本实施方式3中，对将未被完全除去而残留在交流信号Vout中的偏移去除的例子进行说明。
图16为表示本发明的实施方式3的波形恢复装置的结构图。在图16中，由于与图1相同的符号表示与图1相同或相当的部分，所以省略说明。
信号校正部7计算由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的单发波形(Single-shotwaveform)的平均值Vave，并从由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout中减去平均值Vave，由此对由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout进行校正，并输出校正后的交流信号Vout-H。
下面，对动作进行说明。
图17为表示在交流信号Vout中残留的偏移的说明图。
即使高通滤波器2实施去除交流信号Vin中包含的偏移的处理，如图17所示，有时在高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout中也会残留偏移。
未被完全去除而残留在交流信号Vout中的偏移例如是由与信号输出端子4连接的运算放大器30(参照图11的(a))的偏置电流引起的。
即，由于运算放大器30的偏置电流流入至高通滤波器2的电阻12，因而产生残留在交流信号Vout中的偏移。
信号校正部7在接收到高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout时，计算交流信号Vout的单发波形的平均值Vave。
在没有产生运算放大器30的偏置电流所引起的偏移的情况下，交流信号Vout的单发波形中的正电压的积分量与负电压的积分量相同，所以交流信号Vout的单发波形的平均值Vave为0。
另一方面，在产生了运算放大器30的偏置电流所引起的偏移的情况下，在交流信号Vout的单发波形中的正电压的积分量与负电压的积分量之间产生与偏移的量相应的差分，该差分相当于交流信号Vout的单发波形的平均值Vave。因此，交流信号Vout的单发波形的平均值Vave相当于残留在交流信号Vout中的偏移。
图18为表示与残留在交流信号Vout中的偏移相当的交流信号Vout的单发波形的平均值Vave的说明图。
接着，信号校正部7为了去除在交流信号Vout中残留的偏移，从高通滤波器2的输出信号即交流信号Vout中减去相当于偏移的平均值Vave，并将减法运算后的交流信号Vout-H作为校正后的交流信号而输出到波形恢复部3。
减法运算后的交流信号Vout-H相当于去除了残留的偏移后的交流信号Vout。
图19为表示波形恢复单元3的波形恢复结果的说明图。
图19的(a)表示未由信号校正部7校正交流信号Vout时的波形恢复部3的波形恢复结果，图19的(b)表示由信号校正部7校正了交流信号Vout时的波形恢复部3的波形恢复结果。
在图19中，用实线表示的“输入”表示交流信号Vin的波形，用虚线表示的“恢复”表示波形恢复后的交流信号Vcom的波形。
在未由信号校正部7校正交流信号Vout的情况下，如图19的(a)所示，基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形受到残留在交流信号Vout中的偏移的影响，与输入至高通滤波器2的交流信号Vin的波形不同。
在由信号校正部7校正了交流信号Vout的情况下，如图19的(b)所示，基于波形恢复部3的波形恢复后的交流信号Vcom的波形成为与输入至高通滤波器2的交流信号Vin的波形大致相同的波形。
由以上可知，根据本实施方式3，由于构成为信号校正部7计算由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout的单发波形的平均值Vave，并从由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout中减去平均值Vave，从而对由高通滤波器2去除偏移后的交流信号Vout进行校正，因此去除了残留在交流信号Vout中的偏移的影响。结果，能够获得如下效果：与上述实施方式1、2相比，能够提高波形恢复部3的波形恢复精度。
在本实施方式3中，示出了信号校正部7应用于图1的波形恢复装置的例子，但也可以应用于图10的波形恢复装置。
另外，在使用带通滤波器5来代替高通滤波器2的情况下，信号校正部7也可以对带通滤波器5的输出信号即交流信号Vout进行校正。
如上所述，根据实施方式对本发明的内容进行了说明，但本发明的内容并不仅限定于实施方式的内容，不言而喻，在权利要求中记载的内容及其均等的范围内能够进行变更。
符号说明
1信号输入端子；2高通滤波器(偏移去除滤波器)；3波形恢复部；4信号输出端子；5带通滤波器(偏移去除滤波器)；6时间常数计算部；7信号校正部；11电容器；12电阻；13接地；21、24电容器；22、23电阻；30运算放大器；31时间常数计算部；32-1～32-N电源端子；33多路复用器；34电阻体传感器。

Claims (5)

1.一种波形恢复装置，具备：
偏移去除滤波器，其去除交流信号中所包含的偏移；以及
波形恢复部，其使用所述偏移去除滤波器的时间常数，从由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号恢复输入至所述偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
2.根据权利要求1所述的波形恢复装置，其特征在于，
所述波形恢复装置具备时间常数计算部，该时间常数计算部根据由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号的信号值的变化，来计算所述偏移去除滤波器的时间常数，
所述波形恢复部使用由所述时间常数计算部计算出的时间常数，从由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号恢复输入至所述偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
3.根据权利要求1所述的波形恢复装置，其特征在于，
所述波形恢复装置具备信号校正部，该信号校正部计算由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号的单发波形的平均值，并从由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号中减去所述平均值，由此校正由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号，并输出校正后的交流信号，
所述波形恢复部使用所述偏移去除滤波器的时间常数，从由所述信号校正部输出的校正后的交流信号恢复输入至所述偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
4.根据权利要求1所述的波形恢复装置，其特征在于，
所述偏移去除滤波器为高通滤波器或一阶带通滤波器。
5.一种波形恢复方法，其中，
偏移去除滤波器去除交流信号中所包含的偏移，
波形恢复部使用所述偏移去除滤波器的时间常数，从由所述偏移去除滤波器去除偏移后的交流信号恢复输入至所述偏移去除滤波器之前的交流信号的波形。
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