JP2006314030A - Signal detection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バースト信号を受信して簡単な回路構成でなまりの少ない原信号の信号波形を復調する信号検出回路に関する。 The present invention relates to a signal detection circuit that receives a burst signal and demodulates a signal waveform of an original signal with a simple circuit configuration and less rounding.
伝送路に制御信号(変調されたバースト信号)を流して制御対象物を制御するような場合には、実際の伝送路に送信された制御信号を受信して、オシロスコープ等で確認する作業が必要となる。バースト信号を受信して元の信号を再生する(復調する)方法としては、伝送路から受信した信号をデジタル処理(フーリエ変換等)することにより波形を再生する方法や、アナログ回路で再生し、なまったアナログ波形を比較器によりデジタル信号に変換して再生する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 When a control signal (modulated burst signal) is sent to the transmission line to control the control target, it is necessary to receive the control signal sent to the actual transmission line and check it with an oscilloscope. It becomes. As a method of receiving (demodulating) the burst signal by receiving the original signal, the signal received from the transmission path is digitally processed (Fourier transform, etc.), the waveform is reproduced, or the analog circuit is reproduced. A method is known in which a rounded analog waveform is converted into a digital signal by a comparator and reproduced (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、受信端における実際の信号の確認作業では、アナログ波形の状態でオシロスコープ等に表示する必要があるところ、デジタル処理や比較器により波形整形した信号は、実際に受信した現在の信号の状態を示すものではない。そのため、図10に示す回路101により、信号入力端子105から入力された変調信号(バースト信号)を整流回路102で整流し、積分回路103で整流された信号に含まれるリプルを除去し、バッファ回路104を介して信号出力端子106から復調された信号(制御信号)を取り出すという方法が用いられる。しかし、図10に示した回路の場合、積分回路103を構成する抵抗R9′およびコンデンサC1′の時定数によりバッファ104に入力される信号が丸みを帯びなまった波形となってしまう。そのため、元の波形の伝送状態を十分に復調できる信号検出回路が無いという課題があった。
However, in the actual signal confirmation work at the receiving end, it is necessary to display it on an oscilloscope or the like in the state of an analog waveform. It is not shown. Therefore, the
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、バースト信号を受信して簡単な回路構成でなまりの少ない原信号の信号波形を復調する信号検出回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a signal detection circuit that receives a burst signal and demodulates a signal waveform of an original signal with less rounding with a simple circuit configuration.
前記課題を解決するために、本発明に係る信号検出回路は、オン状態とオフ状態の2値の状態を有する原信号(例えば、実施形態における制御信号Ss)を、所定の周波数を有する搬送信号をオン状態およびオフ状態に対応させてオン・オフさせたバースト信号とし、このバースト信号を受信して原信号を復調するものであり、バースト信号を受信して、整流および平滑化を行い整流・平滑信号として出力する整流・平滑回路と、整流・平滑信号からリプル成分を除去して原信号を復調するローパスフィルタ回路とから構成される。そして、整流・平滑回路が、正入力端子が接地されたオペアンプ(例えば、実施形態における第1増幅器U1)と、一方の端子がオペアンプの負入力端子に接続され、他方の端子からバースト信号が入力される第1抵抗と、一方の端子が負入力端子に接続された第2抵抗と、アノードが第2抵抗の他方の端子に接続され、カソードがオペアンプの出力端子に接続された第1ダイオードと、一方の端子が第2抵抗と第1ダイオードとの接続点(例えば、実施形態における整流出力点9)に接続され、他方の端子が接地されたコンデンサ(例えば、実施形態における第1コンデンサC1)とから構成され、接続点がローパスフィルタ回路の入力部に接続されて構成される。
In order to solve the above problem, a signal detection circuit according to the present invention uses an original signal having a binary state of an on state and an off state (for example, the control signal Ss in the embodiment) as a carrier signal having a predetermined frequency. Is a burst signal that is turned on and off according to the on state and off state, and this burst signal is received to demodulate the original signal. The burst signal is received, rectified and smoothed, and rectified and smoothed. A rectification / smoothing circuit that outputs a smooth signal and a low-pass filter circuit that demodulates the original signal by removing a ripple component from the rectification / smooth signal. The rectifying / smoothing circuit includes an operational amplifier (for example, the first amplifier U1 in the embodiment) whose positive input terminal is grounded, one terminal connected to the negative input terminal of the operational amplifier, and a burst signal input from the other terminal. A first resistor having one terminal connected to the negative input terminal, an anode connected to the other terminal of the second resistor, and a cathode connected to the output terminal of the operational amplifier; A capacitor having one terminal connected to a connection point between the second resistor and the first diode (for example, the rectified
なお、本発明に係る信号検出回路は、オペアンプの出力端子にアノードが接続され、オペアンプの負入力端子にカソードが接続された第2ダイオードを有することが好ましい。 The signal detection circuit according to the present invention preferably includes a second diode having an anode connected to the output terminal of the operational amplifier and a cathode connected to the negative input terminal of the operational amplifier.
本発明に係る信号検出回路を以上のように構成すると、整流・平滑回路を構成するコンデンサを半波整流回路の抵抗とダイオードとの接続点(整流出力点)に取り付けることによりバースト信号の終了時の波形の立ち下がりを早く収束させることができ、なまりが少なく原信号に近い波形に復調することができる。なお、オペアンプの出力端子から負入力端子に向かって順方向電流が流れるように第2ダイオードを設けることにより、バースト信号の欠期間における復調信号の早期収束を実現することができる。 When the signal detection circuit according to the present invention is configured as described above, the capacitor constituting the rectification / smoothing circuit is attached to the connection point (rectification output point) between the resistor and the diode of the half-wave rectification circuit, thereby terminating the burst signal. Can be quickly converged, and can be demodulated into a waveform with little rounding and close to the original signal. Note that by providing the second diode so that a forward current flows from the output terminal of the operational amplifier toward the negative input terminal, early convergence of the demodulated signal in the absence period of the burst signal can be realized.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1を用いて本実施例に係る信号検出回路1の構成について説明する。ここでは、図2(b)に示すようなオン・オフで表される制御信号(原信号)Ssを、図2(a)に示すような所定の周波数を有する搬送信号Scを用いて送信する場合を示しており、搬送信号Scを元の制御信号Ssのオン・オフに合わせてオン・オフして、図2(c)に示す変調信号(バースト信号)Sbとして送信し、本実施例に係る信号検出回路1はこのバースト信号Sbを復調して制御信号Ssを得るものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the
この信号検出回路1は、整流・平滑回路2とローパスフィルタ回路3とが直列に接続され、信号入力端子4から入力されたバースト信号Sbが、整流・平滑回路2で整流されて平滑化され(後述する図3(c)に示す整流・平滑信号S2)、さらにローパスフィルタ回路3でこの整流・平滑信号S2からリプル電圧が取り除かれて制御信号Ssが復調されて信号出力端子5から出力される(後述する図3(d)に示す復調信号So)ように構成されている。
In this
整流・平滑回路2は、第1増幅器(オペアンプ)U1、第1〜第3抵抗R1〜R3、第1および第2ダイオードD1,D2、および、第1コンデンサC1から構成されている。第1増幅器U1の負入力端子6は、第1抵抗R1を介して信号入力端子4に接続されている。また、第1増幅器U1の正入力端子7は第3抵抗R3を介して接地されている。第1ダイオードD1は、そのアノードが第2抵抗R2を介して第1増幅器U1の負入力端子6に接続され、カソードが第1増幅器U1の出力端子8に接続されている。また、第2ダイオードD2は、カソードが第1増幅器U1の負入力端子6に接続され、アノードが第1増幅器U1の出力端子8に接続されている。さらに、第1コンデンサC1は一方の端子が第2抵抗R2と第1ダイオードD1との接続点(以下、「整流出力点9」と呼ぶ)に接続され、他方の端子が接地されている。そして、この整流出力点9がローパスフィルタ回路3への信号の出力となる。
The rectifying /
ローパスフィルタ回路3は、第2増幅器(オペアンプ)U2、第4〜第7抵抗R4〜R7、および、第2および第3コンデンサC2,C3から構成されている。第2増幅器U2の負入力端子10は、第6抵抗R6が接続され、さらに、この第6抵抗R6に第4抵抗R4が接続され、この第4抵抗R4は整流・平滑回路2の第2抵抗R2と第1ダイオードD1との整流出力点9に接続されている。また、第2増幅器U2の正入力端子11は第7抵抗R7を介して接地されている。
The low-
第2増幅器U2の出力端子12には第5抵抗R5と第3コンデンサC3の一方の端子が接続されており、第5抵抗R5の他方の端子は第4抵抗R4と第6抵抗R6との接続点13に接続され、第3コンデンサC3の他方の端子は第2増幅器U2の負入力端子10に接続されている。さらに、第4抵抗R4と第6抵抗R6の接続点13は、第2コンデンサC2を介して接地されている。そして、第2増幅器U2の出力端子12が信号出力端子5に接続されている。
The
それでは、図3〜図7を用いて、本実施例に係る信号検出回路1の動作について説明する。まず、整流・平滑回路2であるが、この整流・平滑回路2に第1コンデンサC1が接続されていない状態では、反転型半波整流回路を構成する。すなわち、信号入力端子4に正の電圧Viが印加されると(図3(a)の時刻t1〜t3における変調信号Sb)、第2ダイオードD2はオフとなり、第1ダイオードD1がオンとなるため、第1ダイオードD1および第2抵抗R2で構成される回路が負帰還として作用し、増幅器U1の出力端子8に負の電圧Vopが発生する。そして、第1ダイオードD1の電圧降下をVF1とすると、信号出力端子(整流出力点9)から電圧Vo″(Vo″=Vop−VF1)として出力される(図3(b)の時刻t1〜t3における出力信号S1)。
Now, the operation of the
反対に信号入力端子4に負の電圧Viが印加されると(図3(a)の時刻t3〜t4における変調信号Sb)、第2ダイオードD2がオンし、第1ダイオードD1がオフするため、第1増幅器U1の出力端子8からは第2ダイオードD2の電圧降下VF2が出力される。しかし、第1ダイオードD1がオフのため、信号出力端子9の電圧Vo″は0となる(図3(b)の時刻t3〜t4における出力信号S1)
Conversely, when a negative voltage Vi is applied to the signal input terminal 4 (modulation signal Sb at time t 3 to t 4 in FIG. 3A), the second diode D2 is turned on and the first diode D1 is turned off. Therefore, from the output terminal 8 of the first amplifier U1 output voltage drop VF 2 of the second diode D2. However, since the first diode D1 is off, the voltage Vo ″ at the
本実施例に係る整流・平滑回路2は、この反転型半波整流回路に第1コンデンサC1を設けることにより半波整流された出力電圧Vo″(図3(b)に示す出力信号S1)を平滑化することができる。具体的に説明すると、図4に示すように、時刻t1〜t2において、信号入力端子4に正の電圧Viが印加されると、上述のように第1ダイオードD1がオンされ電流Idが流れる。このとき、第1および第2抵抗R1,R2を流れる電流をIiとし、負荷電流を無視して第1コンデンサC1を充電するための充電電流をIcとすると、これらの電流の関係は次式(1)のようになる。
The rectifying /
(数1)
Id = Ii + Ic (1)
(Equation 1)
Id = Ii + Ic (1)
このように、第1コンデンサC1の充電電流Icは第1増幅器U1の出力端子8から十分に供給されるため、第1コンデンサC1の充電は急速に行われる。すなわち、制御信号Ss(整流出力点9における出力電圧Vo′)の立ち上がり時の復調波形に対する影響を小さくすることができる。 Thus, since the charging current Ic of the first capacitor C1 is sufficiently supplied from the output terminal 8 of the first amplifier U1, the first capacitor C1 is rapidly charged. That is, the influence on the demodulated waveform at the rise of the control signal Ss (the output voltage Vo ′ at the rectified output point 9) can be reduced.
次に、信号入力端子4に印加される電圧Viがピーク値から低下し(図3(a)における時刻t2〜t3)、第1コンデンサC1の充電電圧Vcよりも入力電圧Viの方が小さくなると(第1および第2抵抗R1:R2の比電圧の絶対値で)、図5に示すように、第1コンデンサC1は放電状態となり、第1増幅器U1の負入力端子6に印加される電圧が負となるため、第1増幅器U1の出力端子8の電圧が正となり第1ダイオードD1はオフし、第2ダイオードD2はオンする。そのため、出力電圧Vo′は入力電圧Viの減少に応じて、第1コンデンサC1の放電電圧Vcが加わるため、その絶対値の減少は緩やかになる。また、入力電圧Viが負の値になったときも、図6に示すように、出力端子9には第1コンデンサC1の放電電圧Vcが印加されるので、出力電圧Vo′の絶対値の緩やかな減少が継続し、図3(c)に示すように、半波整流された信号S1が平滑化されて、リプル成分が含まれる整流・平滑信号S2となり整流出力点9から出力される。
Next, the voltage Vi applied to the
なお、変調信号Sbのバースト波形の終了時(図3における時刻t5)には、図7に示すように、この第1コンデンサC1に僅かな電圧Vcがある限り、第1増幅器U1により増幅されて第2ダイオードD2を介して第1コンデンサC1に放電電流Icが供給されるため、従来の積分回路の時定数変化時間(図7に示す出力電圧Vo′(整流・平滑信号S2)の波形y)よりも短い時間(図7に示す波形x)で波形を収束させることができる。すなわち、制御信号Ssの立ち下がり時の復調波形のなまりを小さくすることができる。 At the end of the burst waveform of the modulation signal Sb (time t 5 in FIG. 3), as shown in FIG. 7, as long as there is a slight voltage Vc in the first capacitor C1, it is amplified by the first amplifier U1. Since the discharge current Ic is supplied to the first capacitor C1 through the second diode D2, the time constant change time of the conventional integrating circuit (the waveform y of the output voltage Vo '(rectified / smoothing signal S2) shown in FIG. 7) ) Can be converged in a shorter time (waveform x shown in FIG. 7). That is, it is possible to reduce the rounding of the demodulated waveform when the control signal Ss falls.
この整流・平滑回路2の出力端子(整流出力点9)から出力される整流・平滑信号S2はリプル成分を含んでいるが、ローパスフィルタ回路3を通すことによりこのリプル成分を除去することができる(図3(d)に示す復調信号So)。なお、整流・平滑回路2の出力信号(整流・平滑信号)S2は、制御信号Ssと逆の電圧になっているが、図1に示すとおりこのローパスフィルタ回路3は反転増幅器(第2増幅器U2)を有しているため、原信号である制御信号Ssと電圧の正負は同じになって出力される(図2(b)および図3(d)を参照)。また、制御信号Ssと搬送信号Scの周波数は、一般的に、数十倍から数百倍の差があるため、リプル電圧を抑えるためのローパスフィルタ回路3は、Q(中心周波数/帯域幅)の小さなフィルタで十分である。
The rectified / smoothed signal S2 output from the output terminal (rectified output point 9) of the rectifying /
このような構成の信号検出回路1においては、信号入力端子4に入力された変調信号Sb(Vi)の状態によっては、復調信号So(Vo)のオフセット調整を行う必要があるが、図8に示すように、整流・平滑回路2にオフセット調整回路を設ける必要は無く、ローパスフィルタ回路3側に共通にオフセット調整回路14を設けることで対応することができる。なお、これらの回路2,3は、2個の反転増幅器(第1および第2増幅器U1,U2)で構成されているため、オフセットの調整は容易である。
In the
また、以上の実施例においては整流・平滑回路2を半波整流回路で構成した場合について説明したが、図9に示す信号検出回路1′のように、整流・平滑回路2の信号入力端子4とローパスフィルタ回路3の接続点13とを繋いで第8抵抗R8を設けることにより、全波整流回路で構成することも可能である。全波整流にすることにより整流・平滑回路2から出力される整流・平滑信号S2のリプル電圧が小さくなりローパスフィルタ回路3をQのより小さなフィルタで実現することができる。さらに、本実施例に係る信号検出回路1は、第1および第2増幅器(オペアンプ)U1,U2で構成することができるため、簡単な回路構成で安価に製作することができる。
In the above embodiment, the case where the rectifying /
さらに、この信号検出回路1の整流・平滑回路2において、第2ダイオードD2はなくても同様の効果を得ることができる。
Further, in the rectifying /
1 信号検出回路
2 整流・平滑回路
3 ローパスフィルタ回路
9 整流出力点(接続点)
U1 第1増幅器(オペアンプ)
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
D1 第1ダイオード
D2 第2ダイオード
C1 第1コンデンサ(コンデンサ)
Ss 制御信号(原信号)
Sc 搬送信号
Sb バースト信号
S2 整流・平滑信号
DESCRIPTION OF
U1 first amplifier (op amp)
R1 first resistor R2 second resistor D1 first diode D2 second diode C1 first capacitor (capacitor)
Ss control signal (original signal)
Sc carrier signal Sb burst signal S2 rectified / smoothed signal
Claims (2)
前記バースト信号を受信して、整流および平滑化を行い整流・平滑信号として出力する整流・平滑回路と、前記整流・平滑信号からリプル成分を除去して前記原信号を復調するローパスフィルタ回路とから構成され、
前記整流・平滑回路が、
正入力端子が接地されたオペアンプと、
一方の端子が前記オペアンプの負入力端子に接続され、他方の端子から前記バースト信号が入力される第1抵抗と、
一方の端子が前記負入力端子に接続された第2抵抗と、
アノードが前記第2抵抗の他方の端子に接続され、カソードが前記オペアンプの出力端子に接続された第1ダイオードと、
一方の端子が前記第2抵抗と前記第1ダイオードとの接続点に接続され、他方の端子が接地されたコンデンサとから構成され、
前記整流・平滑回路の前記接続点が前記ローパスフィルタ回路の入力部に接続されて構成されたことを特徴とする信号検出回路。 An original signal having a binary state of an on state and an off state is a burst signal in which a carrier signal having a predetermined frequency is turned on / off corresponding to the on state and the off state, and the burst signal is received. A signal detection circuit for demodulating the original signal,
A rectification / smoothing circuit that receives the burst signal, performs rectification and smoothing and outputs the rectified / smoothed signal, and a low-pass filter circuit that removes a ripple component from the rectified / smoothed signal and demodulates the original signal. Configured,
The rectifying / smoothing circuit is
An operational amplifier with the positive input terminal grounded;
A first resistor having one terminal connected to the negative input terminal of the operational amplifier and receiving the burst signal from the other terminal;
A second resistor having one terminal connected to the negative input terminal;
A first diode having an anode connected to the other terminal of the second resistor and a cathode connected to the output terminal of the operational amplifier;
One terminal is connected to a connection point between the second resistor and the first diode, and the other terminal is composed of a grounded capacitor.
A signal detection circuit, wherein the connection point of the rectification / smoothing circuit is connected to an input of the low-pass filter circuit.
The signal detection circuit according to claim 1, further comprising: a second diode having an anode connected to the output terminal of the operational amplifier and a cathode connected to the negative input terminal of the operational amplifier.
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CN107070248A (en) * | 2017-04-05 | 2017-08-18 | 成都市宏山科技有限公司 | A kind of process circuit changed for waveform |
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2005
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