JP2645480B2 - ９０度移相回路 - Google Patents
９０度移相回路Info
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- JP2645480B2 JP2645480B2 JP1297858A JP29785889A JP2645480B2 JP 2645480 B2 JP2645480 B2 JP 2645480B2 JP 1297858 A JP1297858 A JP 1297858A JP 29785889 A JP29785889 A JP 29785889A JP 2645480 B2 JP2645480 B2 JP 2645480B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力交流電圧を90度位相をずらして出力す
る90度移相回路に関するものである。
る90度移相回路に関するものである。
そして該90度移相回路は例えば振動型角速度検出装置
をはじめ種々の電気回路において広く採用されるもので
ある。
をはじめ種々の電気回路において広く採用されるもので
ある。
従来の90度移相回路は、第４図に示すように１つのオ
ペアンプを利用したものが周知である。ところがこのよ
うな移相回路は移相量が第５図のごとく周波数の依存し
て大きく変化してしまう。
ペアンプを利用したものが周知である。ところがこのよ
うな移相回路は移相量が第５図のごとく周波数の依存し
て大きく変化してしまう。
従ってこのような従来の移相の回路では、温度変化あ
るいは経年劣化等によって周波数が変動すると、出力交
流電圧の位相が90度よりずれてしまい回路の特性を悪化
させる原因となる。
るいは経年劣化等によって周波数が変動すると、出力交
流電圧の位相が90度よりずれてしまい回路の特性を悪化
させる原因となる。
従って本発明は、周波数が変動しても第５図において
角度θ，θ′が小さいすなわち、位相変動の小さい特性
を有する90度移相回路を提供することを目的とする。
角度θ，θ′が小さいすなわち、位相変動の小さい特性
を有する90度移相回路を提供することを目的とする。
本発明は上記問題を解決するために、振動体を共振周
波数で振動させるようにする発振回路に用いる90度移相
回路において 入力交流電圧を近似的に90度移相させる近似90度移相
回路、 前記出力交流電圧を基準信号として前記入力交流電圧
を前記基準信号の位相により検波し、その出力を余弦関
数に比例させるようにした同期検波回路 該同期検波回路の検波出力と前記入力交流電圧とを乗
算する乗算器および 該乗算器の出力と前記近似90度移相回路の出力とを加
算して前記出力交流電圧を得る加算器を備え、前記近似
90度移相回路により前記入力交流電圧を90度移相した前
記出力交流電圧の90度からの位相ずれを補正するように
フィードバック制御するようにしたものである。
波数で振動させるようにする発振回路に用いる90度移相
回路において 入力交流電圧を近似的に90度移相させる近似90度移相
回路、 前記出力交流電圧を基準信号として前記入力交流電圧
を前記基準信号の位相により検波し、その出力を余弦関
数に比例させるようにした同期検波回路 該同期検波回路の検波出力と前記入力交流電圧とを乗
算する乗算器および 該乗算器の出力と前記近似90度移相回路の出力とを加
算して前記出力交流電圧を得る加算器を備え、前記近似
90度移相回路により前記入力交流電圧を90度移相した前
記出力交流電圧の90度からの位相ずれを補正するように
フィードバック制御するようにしたものである。
本発明は上述の構成を有するため、その作動を説明す
ると以下の通りである。
ると以下の通りである。
便宜上第１図と、第３図のベクトル図を用いて説明す
ると、入力交流電圧V1を理想的な状態で90度移相させる
ためにこの90度移相回路の出力信号を入力側にフィード
バックする系が設けられている。
ると、入力交流電圧V1を理想的な状態で90度移相させる
ためにこの90度移相回路の出力信号を入力側にフィード
バックする系が設けられている。
今、理想的に90度ずれた出力交流電圧V4からなんらか
の原因で位相がずれV4′のような出力が発生したと仮定
すると、このV4′を基準信号として入力交流電圧V1を同
期検波した出力は、V4′のベクトル線上にその長さが表
示される直流電圧V5として表わされる。この検波出力V5
は第３図においては矢印でベクトル的に表示されている
が、直流の電圧であってこの矢印の長さが波高値に対応
している。次にこのV5と入力交流電圧V1とが乗算され
る。V1は交流電圧であるため直流電圧と乗算するとその
結果は矢印V3で示される交流電圧となる。なお、交流電
圧V1の極性に対して直流電圧V5はマイナスの値を持つた
め交流電圧V3の極性はV1と180度位相がずれている。
の原因で位相がずれV4′のような出力が発生したと仮定
すると、このV4′を基準信号として入力交流電圧V1を同
期検波した出力は、V4′のベクトル線上にその長さが表
示される直流電圧V5として表わされる。この検波出力V5
は第３図においては矢印でベクトル的に表示されている
が、直流の電圧であってこの矢印の長さが波高値に対応
している。次にこのV5と入力交流電圧V1とが乗算され
る。V1は交流電圧であるため直流電圧と乗算するとその
結果は矢印V3で示される交流電圧となる。なお、交流電
圧V1の極性に対して直流電圧V5はマイナスの値を持つた
め交流電圧V3の極性はV1と180度位相がずれている。
次にV1を近似的に90度位相をずらしたV2とV3とを加算
する。
する。
このことは、位相を反転して考えればV3′とV4′との
加算でもあり、このようにすると加算出力として理想的
な90度移相出力V4が得られる。
加算でもあり、このようにすると加算出力として理想的
な90度移相出力V4が得られる。
すなわち出力電圧がなんらかの原因で90度からずれて
も、このずれを補正するようなフィードバック制御が行
われるのである。さらに、同期検波回路の出力が入力交
流信号と出力交流信号との90度移相の位相差の余弦関数
に比例した値となるため、90度付近での制御量が増し、
90度移相制御の精度が向上する。
も、このずれを補正するようなフィードバック制御が行
われるのである。さらに、同期検波回路の出力が入力交
流信号と出力交流信号との90度移相の位相差の余弦関数
に比例した値となるため、90度付近での制御量が増し、
90度移相制御の精度が向上する。
本発明においては、従来のような単純な90度移相回路
の構成に加えてフィードバック系を用いて、90度から位
相がずれた場合に、自動修正するフィードバック系の回
路を追加したから、製造時において個々の製品を特性を
合わせ込むための調整作業が不要となり、また製品使用
後の経年劣化や温度変動に起因する出力位相のずれを余
弦関数に比例した値でもって自動修正できるという効果
があり、正確に90度位相がずれた出力を得ることができ
る。
の構成に加えてフィードバック系を用いて、90度から位
相がずれた場合に、自動修正するフィードバック系の回
路を追加したから、製造時において個々の製品を特性を
合わせ込むための調整作業が不要となり、また製品使用
後の経年劣化や温度変動に起因する出力位相のずれを余
弦関数に比例した値でもって自動修正できるという効果
があり、正確に90度位相がずれた出力を得ることができ
る。
以下本発明の回路を図面にもとづいて具体的に説明す
る。
る。
まず第６図の応用回路について説明する。この応用回
路は本発明の90度移相回路を使用したものである。振動
型角度速度検出装置を全体として第６図は構成するが、
検出装置本体である振動部材に設けられた３種類の圧電
体には参照電圧１と駆動電圧４と検知電圧５とが入出力
される。参照電圧１は増幅器10によって増幅され、移相
回路11によって90度位相がずらされ、更に90度移相信号
３は自動ゲイン調整回路12に入力される。この自動ゲイ
ン調整回路12は第６図の場合は振幅制御回路として機能
している。
路は本発明の90度移相回路を使用したものである。振動
型角度速度検出装置を全体として第６図は構成するが、
検出装置本体である振動部材に設けられた３種類の圧電
体には参照電圧１と駆動電圧４と検知電圧５とが入出力
される。参照電圧１は増幅器10によって増幅され、移相
回路11によって90度位相がずらされ、更に90度移相信号
３は自動ゲイン調整回路12に入力される。この自動ゲイ
ン調整回路12は第６図の場合は振幅制御回路として機能
している。
次に自動ゲイン調整回路12の出力は駆動電圧４として
使用され、一方自動ゲイン調整回路12の出力の一端は同
期検波回路13に入力される。そして同期検波された出力
６はローパスフィルタ14を介して角速度信号を含む信号
７として取り出される。
使用され、一方自動ゲイン調整回路12の出力の一端は同
期検波回路13に入力される。そして同期検波された出力
６はローパスフィルタ14を介して角速度信号を含む信号
７として取り出される。
この第６図においてまず回路10,11,12,4,1で示される
系において角速度検出装置本体の振動片を振動させる自
励発振回路が構成されている点が重要である。
系において角速度検出装置本体の振動片を振動させる自
励発振回路が構成されている点が重要である。
駆動電圧４が圧電体に印加されても圧電体ならびに振
動部材が機械的に変位するまでには時間的な遅れが存在
し、これが駆動電圧と機械的変位との位相のずれとな
る。また機械的変位とこの機械的変位によって発生する
参照電圧とは同相の関係となる。従って駆動電圧４と参
照電圧１とは本来位相が自励発振における共振点つまり
機械的共振点では90度ずれている。従ってこの90度ずれ
た参照電圧を再び90度位相をずらしてもとの駆動電圧と
してフィードバックする必要があるのである。この場合
移相回路11の特性が温度等の変動にともなって変化する
と理想的な自励発振が行われず、角速度検出装置本体の
振動系の機械的共振点が変動するという欠点を生ずる。
従って、移相回路11は正確に90度移相信号を出力できる
ものが望まれる。
動部材が機械的に変位するまでには時間的な遅れが存在
し、これが駆動電圧と機械的変位との位相のずれとな
る。また機械的変位とこの機械的変位によって発生する
参照電圧とは同相の関係となる。従って駆動電圧４と参
照電圧１とは本来位相が自励発振における共振点つまり
機械的共振点では90度ずれている。従ってこの90度ずれ
た参照電圧を再び90度位相をずらしてもとの駆動電圧と
してフィードバックする必要があるのである。この場合
移相回路11の特性が温度等の変動にともなって変化する
と理想的な自励発振が行われず、角速度検出装置本体の
振動系の機械的共振点が変動するという欠点を生ずる。
従って、移相回路11は正確に90度移相信号を出力できる
ものが望まれる。
なお、自動ゲイン調整回路12は角速度検出装置本体の
振動系の振幅を一定にするためのものである。
振動系の振幅を一定にするためのものである。
以下第２図，第３図に基づいてさらに詳しく説明す
る。
る。
第２図において入力交流電圧V1は第４図に示した従来
の90度移相回路である近似90度移相回路に入力された、
電圧V2が発生する。このV2のベクトルは第３図に示すよ
うに電圧V1とは正確に90度の位相差をもっていない電圧
である。
の90度移相回路である近似90度移相回路に入力された、
電圧V2が発生する。このV2のベクトルは第３図に示すよ
うに電圧V1とは正確に90度の位相差をもっていない電圧
である。
そして電圧V2は加算器21に入力され、加算器21から出
力交流電圧V4が出力される。22は同期検波回路であり、
フィードバック系の主要部を構成するのである。
力交流電圧V4が出力される。22は同期検波回路であり、
フィードバック系の主要部を構成するのである。
次に、出力交流電圧V4は波形変換部をなすコンパレー
タ23によって出力交流電圧と同相の矩形波に変換され、
トランジスタ24に入力される。このトランジスタ24とオ
ペアンプ25および抵抗26から28は同期検波回路の主要部
を構成するものである。また抵抗29,30およびコンデン
サ31,32およびオペアンプ26でローパスフィルタ部が形
成されている。すなわち、基準矩形波信号の出力交流電
圧V4によりコンパレータ23を介して出力交流電圧V4と同
相の矩形波信号となる。そしてこの矩形波信号によりオ
ペアンプ25のゲインが正負に切り換えられ、オペアンプ
25の出力波形は入力交流電圧がゲインの切替えによっ
て、半波長分反転した出力波形となり、従って、ローパ
スフィルタ部を通過した同期検波回路22からの出力は、
オペアンプ25の出力信号の面積に比例した値となる。こ
れは、入力交流信号と出力交流信号との位相差をθとし
て三角関数であるcosθに比例した値となる。MULは同期
検波回路の出力と入力交流電圧V1と乗算する乗算器であ
り、その出力はV3で表されるている。第２図と第３図の
関係は前述の説明で明らかであるが、概要を説明すれば
出力交流電圧V4は入力交流電圧V1と90度ほぼ正確に位相
がずれた交流電圧である。いま、温度等の変動により入
力交流電圧V1の周波数が第５図に横軸に示すように変動
したとすると、従来の曲線ａで示すように近似90度移相
回路20の出力V2はその位相が周波数にともなって大きく
変動する。すなわち、角度θ，θ′が比較的大きい。し
かし本実施例においては、出力交流電圧V4の位相が例え
ば第３図のようにV4′のごとく変化したとしても、この
変化を打ち消す電圧V3が乗算器から出力される。さら
に、V3とV2はV3′,V4′のごとく反転されて加算器21内
で加算される。すなわちフィードバック出力V3′が出力
され、位相のずれたV4′をV4にもどす働きをする。従っ
て、第５図に示すθ，θ′の角度は本発明においては小
さく設定でき、理想値ｂに近づいた周波数特性を持つ90
度移相回路が構成できる。しかも、90度付近において、
余弦関数に比例させた値でフィードバック制御している
ため、90度付近の変化量の傾きを大きくとることがで
き、第５図に示すθ，θ′を非常に小さいものとするこ
とができる。そして、本実施例のように振動体を共振周
波数で振動させる発振回路に用いた場合には、共振点ず
れの補正制御の精度がよいため、その共振出力を大きく
とることができ、角速度検出において非常に有効なもの
となる。
タ23によって出力交流電圧と同相の矩形波に変換され、
トランジスタ24に入力される。このトランジスタ24とオ
ペアンプ25および抵抗26から28は同期検波回路の主要部
を構成するものである。また抵抗29,30およびコンデン
サ31,32およびオペアンプ26でローパスフィルタ部が形
成されている。すなわち、基準矩形波信号の出力交流電
圧V4によりコンパレータ23を介して出力交流電圧V4と同
相の矩形波信号となる。そしてこの矩形波信号によりオ
ペアンプ25のゲインが正負に切り換えられ、オペアンプ
25の出力波形は入力交流電圧がゲインの切替えによっ
て、半波長分反転した出力波形となり、従って、ローパ
スフィルタ部を通過した同期検波回路22からの出力は、
オペアンプ25の出力信号の面積に比例した値となる。こ
れは、入力交流信号と出力交流信号との位相差をθとし
て三角関数であるcosθに比例した値となる。MULは同期
検波回路の出力と入力交流電圧V1と乗算する乗算器であ
り、その出力はV3で表されるている。第２図と第３図の
関係は前述の説明で明らかであるが、概要を説明すれば
出力交流電圧V4は入力交流電圧V1と90度ほぼ正確に位相
がずれた交流電圧である。いま、温度等の変動により入
力交流電圧V1の周波数が第５図に横軸に示すように変動
したとすると、従来の曲線ａで示すように近似90度移相
回路20の出力V2はその位相が周波数にともなって大きく
変動する。すなわち、角度θ，θ′が比較的大きい。し
かし本実施例においては、出力交流電圧V4の位相が例え
ば第３図のようにV4′のごとく変化したとしても、この
変化を打ち消す電圧V3が乗算器から出力される。さら
に、V3とV2はV3′,V4′のごとく反転されて加算器21内
で加算される。すなわちフィードバック出力V3′が出力
され、位相のずれたV4′をV4にもどす働きをする。従っ
て、第５図に示すθ，θ′の角度は本発明においては小
さく設定でき、理想値ｂに近づいた周波数特性を持つ90
度移相回路が構成できる。しかも、90度付近において、
余弦関数に比例させた値でフィードバック制御している
ため、90度付近の変化量の傾きを大きくとることがで
き、第５図に示すθ，θ′を非常に小さいものとするこ
とができる。そして、本実施例のように振動体を共振周
波数で振動させる発振回路に用いた場合には、共振点ず
れの補正制御の精度がよいため、その共振出力を大きく
とることができ、角速度検出において非常に有効なもの
となる。
なお、近似90度移相回路20は周知のものであり、抵抗
40,41,42およびコンデサ43およびオペアンプ44を有す
る。
40,41,42およびコンデサ43およびオペアンプ44を有す
る。
また、加算器21は抵抗45,46,47およびオペアンプ48を
有し、この一実施例ではV2,V3の信号を反転して加算し
ているが、近似90度移相回路及び乗算器から反転した出
力が出る場合には、単に加算するだけでよいことはいう
までもない。
有し、この一実施例ではV2,V3の信号を反転して加算し
ているが、近似90度移相回路及び乗算器から反転した出
力が出る場合には、単に加算するだけでよいことはいう
までもない。
第１図は本発明の概要を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示す電気回路図、第３図は前記第２図の
作動を示すベクトル図、第４図は従来の移相回路を示す
一部電気回路図、第５図は従来の特性を説明するための
周波数特性図、第６図は本発明になる90度移相回路の使
用例を示す振動型角速度検出装置の電気回路図である。 V1……入力交流電圧,V4……出力交流電圧,20……近似90
度移相回路,21……加算器、22……同期検波回路,23……
コンパレータ,MUL……乗算器。
明の一実施例を示す電気回路図、第３図は前記第２図の
作動を示すベクトル図、第４図は従来の移相回路を示す
一部電気回路図、第５図は従来の特性を説明するための
周波数特性図、第６図は本発明になる90度移相回路の使
用例を示す振動型角速度検出装置の電気回路図である。 V1……入力交流電圧,V4……出力交流電圧,20……近似90
度移相回路,21……加算器、22……同期検波回路,23……
コンパレータ,MUL……乗算器。
Claims (2)
- 【請求項１】振動体を共振周波数で振動させるようにし
た発振回路に用いる90度移相回路であって、 入力交流電圧を近似的に90度移相させる近似90度移相回
路、 出力交流電圧を基準信号として、前記入力交流電圧を前
記基準信号の位相により検波し、その出力を余弦関数に
比例させるようにした同期検波回路、 該同期検波回路の検出出力と前記入力交流電圧とを乗算
する乗算器および 該乗算器の出力と前記近似90度移相回路の出力とを加算
して前記出力交流電圧を得る加算器を備え、前記近似90
度移相回路により前記入力交流電圧を90度移相した前記
出力交流電圧の90度からの位相ずれを補正するようにフ
ィードバック制御するようにしたことを特徴とした90度
移相回路。 - 【請求項２】前記振動体に働くコリオリ力により、前記
振動体周りに発生する角速度を検出する振動型角速度検
出器に用いられる請求項１に記載の90度移相回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1297858A JP2645480B2 (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | ９０度移相回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1297858A JP2645480B2 (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | ９０度移相回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03159305A JPH03159305A (ja) | 1991-07-09 |
| JP2645480B2 true JP2645480B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=17852059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1297858A Expired - Fee Related JP2645480B2 (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | ９０度移相回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2645480B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05145374A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | ９０度移相器 |
| JP3123922B2 (ja) * | 1996-05-13 | 2001-01-15 | 日本電気株式会社 | ９０゜移相器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58115915A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-09 | Sony Corp | ９０「あ」移相器 |
-
1989
- 1989-11-16 JP JP1297858A patent/JP2645480B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03159305A (ja) | 1991-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |