JP2646527B2 - 波形整形回路 - Google Patents

波形整形回路

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JP2646527B2 JP61079999A JP7999986A JP2646527B2 JP 2646527 B2 JP2646527 B2 JP 2646527B2 JP 61079999 A JP61079999 A JP 61079999A JP 7999986 A JP7999986 A JP 7999986A JP 2646527 B2 JP2646527 B2 JP 2646527B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01Shaping pulses
    • H03K5/08Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
    • H03K5/082Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding with an adaptive threshold
    • H03K5/084Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding with an adaptive threshold modified by switching, e.g. by a periodic signal or by a signal in synchronism with the transitions of the output signal

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は低周波のゆらぎ成分を有する交流信号をパ
ルス信号に変換する波形整形回路に関し、例えば自動車
のエンジン吸入空気流量等を測定するカルマン渦流量計
等に適用し得るものである。
[発明の技術的背景及びその問題点] 低周波のゆらぎ成分を有する交流信号を固定スライス
レベルでパルス信号に波形整形する場合、低周波のゆら
ぎ成分(ノイズ成分)のため交流信号の周波数と等しい
周波数のパルス信号が得られないおそれがあり、そのた
め、スライスレベルを低周波のゆらぎ成分(ノイズ成
分)に追従して変化させるようにすることにより交流信
号の有する情報(周波数、周期等)を損なうことなくパ
ルス信号に変換する波形整形回路が既に提案されている
(例えば特開昭55−113911号公報)。
この波形整形回路1は第4図に示すように比較回路2
及びスライスレベル形成回路3とから成り、交流入力信
号S1が比較回路2及びスライスレベル形成回路3に与え
られるようになされ、交流入力信号S1から形成されたス
ライスレベル信号S2が比較回路2に与えられてパルス信
号S3に変換されるようになされている。ここで、スライ
スレベル形成回路3は交流入力信号S1の上限ピーク値を
ホールドする積分回路構成の上限ピーク保持回路4と、
下限ピーク値をホールドする積分回路構成の下限ピーク
保持回路5と、各ピーク保持回路4,5のピーク保持信号S
4,S5の平均レベルを得てスライスレベル信号S2として送
出する例えば抵抗による分圧回路構成の平均回路6とを
具えてなる。
かくして、第5図に示すようにゆらぎ成分を有する交
流入力信号S1が与えられると、上限ピーク値信号S4及び
下限ピーク値信号S5もゆらぎ成分を有するのでその平均
値信号であるスライスレベル信号S2もゆらぎ成分を有す
るものとなり、交流入力信号S1にゆらぎ成分があっても
適切に波形整形された出力パルス信号S3を得ることがで
きるようになされている。
ところで、例えばカルマン渦流量計で得られるような
交流入力信号S1は流速流量に応じて周波数成分が変化
し、そのゆらぎ成分(ノイズ成分)も周波数が高くなる
程大きく変化する特徴を有する。
そのため、上限ピーク保持回路4及び下限ピーク保持
回路5の時定数を長くした値に選定すると、交流入力信
号S1が低周波のときには適切に動作するが、第6図に示
すように交流入力信号S1の周波数が高くなり、かつゆら
ぎが急に大きくなったとき、ホールドされない上限ピー
ク、下限ピークが生じてその近傍期間TOにおいて出力パ
ルス信号S3にパルスの欠落が生じるという不都合が生じ
ていた。
そこで、上限ピーク保持回路4及び下限ピーク保持回
路5の時定数を、交流入力信号S1の周波数が高くなって
もパルス欠落が生じないように第7図に示す程度に短く
した値に選定することが考えられる。しかし、この場合
には交流入力信号S1の周波数が低いときに第8図に示す
ように上限ピーク保持信号S4及び下限ピーク保持信号S5
が速く放電し過ぎて交流入力信号S1と一致してしまうこ
とがあり、出力パルス信号S3が不安定になり、また、パ
ルス欠落が生ずるという不都合が生じていた。また、時
定数が短いためスパイク状ノイズにも応動してしまうと
いう欠点があった。
[発明の目的] この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、周波数が変動する交流入力信号を
パルス信号に変換して周波数や周期を測定する場合に、
周波数の変動によるパルス欠落が発生するのを防止する
ことができる波形整形回路を提供することにある。
[発明の概要] この発明は、上記目的を達成するために、交流入力信
号の有する周波数または周期を測定するために該交流入
力信号をパルス信号に変換する波形整形回路であって、
前記交流入力信号の上限ピークを保持する上限ピーク保
持回路と、前記交流入力信号の下限ピークを保持する下
限ピーク保持回路と、前記上限ピークと前記下限ピーク
との中間値をスライスレベル信号として出力する平均回
路と、該平均回路からのスライスレベル信号により前記
交流入力信号をパルス信号に波形整形して出力する比較
回路と、前記交流入力信号の周波数が高いときに前記上
限ピーク保持回路及び前記下限ピーク保持回路での保持
時定数を短くする一方、前記交流入力信号の周波数が低
いときに前記上限ピーク保持回路及び前記下限ピーク保
持回路での保持時定数を長くする時定数制御信号を前記
上限ピーク保持回路及び前記下限ピーク保持回路へ出力
する時定数変化回路と、を有することを特徴としてい
る。
[発明の実施例] 以下、図面を用いてこの発明の一実施例を詳述する。
第4図との対応部分に同一符号を付して示す第1図に
おいて、スライスレベル形成回路7は時定数変化回路8
を含んで形成されている。時定数変化回路8には出力パ
ルス信号S3が与えられ、この出力パルス信号S3の周波
数、言い換えると交流入力信号S1の周波数が高いとき
に、上限ピーク保持回路4及び下限ピーク保持回路5の
時定数を短かくする一方、出力パルス信号S3の周波数が
低いときに、両ピーク保持回路4及び5の時定数を長く
する時定数制御信号S6及びS7を両ピーク保持回路4及び
5に与える。
従って、第1図の構成において、高い周波数を有する
交流入力信号S1が与えられると、時定数変化回路8によ
り上限ピーク保持回路4及び下限ピーク保持回路5の時
定数が短い値になるように制御される。逆に、低い周波
数を有する交流入力信号S1が与えられると、時定数変化
回路8によりピーク保持回路4及び5の時定数が長い値
になるように制御される。その結果、出力パルス信号S3
の周波数に応じてパルス欠落の防止に最適な時定数を有
するようにピーク保持信号S4及びS5の値を可変すること
ができ、かくして、交流入力信号S1の周波数に拘わらず
スライスレベル信号S2としてゆらぎに追従したものを得
ることができ、パルス欠落を有しない安定な出力パルス
信号S3が出力される。
第2図はこの発明の一実施例による具体的回路を示
す。第2図において、交流入力信号は結合コンデンサC1
を介して抵抗R1〜R4及び演算増幅器OP1でなる増幅回路
9に与えられて増幅された後、比較回路2、上限ピーク
保持回路4、下限ピーク保持回路5に与えられる。
上限ピーク保持回路4は演算増幅器OP4,ダイオードD
2,コンデンサC3,トランジスタTr1,抵抗R12よりなる。こ
こで、トランジスタTr1は可変抵抗素子として用いられ
ており、トランジスタTr1及び抵抗R12でなる直列回路
と、コンデンサC3との並列回路が時定数回路を構成し、
上限ピーク保持回路4の放電時定数を規定する。
トランジスタTr1はベース電位が上がればベース電流
が多く流れてコレクタ電流も多く流れるので、上流のよ
うにベース電位を制御信号とする可変抵抗素子として用
いることができ、従って、ベースとアース間に抵抗R13
と共に直列に接続された時定数変化回路8のコンデンサ
C5の両端電圧により抵抗値を可変する。
時定数変化回路8は、外付けの抵抗R16,コンデンサC6
でなる時定数回路R16C6を有するICチップ構成の単安定
マルチバイブレータMMを具え、このマルチバイブレータ
MMはA入力端が比較回路2の出力端に接続されており、
また、Q出力端が抵抗R14,コンデンサC5を介してアース
されている。従って、第3図(A)に示すような出力パ
ルス信号S3が与えられたとき、時定数回路R16C6により
定まるパルス幅Tを有するパルス信号(Q出力)SQ(第
3図(B))に変換されてコンデンサC5に与えられ、コ
ンデンサC5を充電してトランジスタTr1の可変抵抗値を
変える。出力パルス信号S3の周波数が高ければ、コンデ
ンサC5に単位時間当り与えられるパルス信号SQも多くな
り、かくして、トランジスタTr1の抵抗値が小さくなっ
て上限ピーク保持回路4の時定数を短くしている。逆
に、出力パルス信号S3の周波数が低ければ、パルス信号
SQも少なくなり、トランジスタTr1の抵抗値が大きくな
って時定数を早くしている。
下限ピーク保持回路5は上限ピーク保持回路4と同様
に、演算増幅器OP3,ダイオードD1,コンデンサC2,抵抗R
9,トランジスタTr2を具えてなり、このトランジスタTr2
の抵抗値を可変するため時定数変化回路8にトランジス
タTr1に対すると同様に抵抗R10,R11とコンデンサC4とが
設けられている。このコンデンサC4は第3図(C)に示
すように単安定マルチバイブレータMMの出力Sによ
り充放電される。
従って、下限ピーク保持回路5の時定数も出力パルス
信号S3の周波数が高くなれば短くなり、出力パルス信号
S3の周波数が低くなれば長くなるようになされている。
両ピーク保持回路4及び5の出力信号(出力電圧)は
抵抗値の等しい抵抗R7及びR8でなる平均回路6により分
圧平均されてスライスレベル信号S2として比較回路2に
与えられる。
比較回路2は演算増幅器OP2,抵抗R5,R6からなり、増
幅回路10から与えられる交流入力信号S1を非反転入力端
を受け、また、スライスレベル信号S2を反転入力端に受
け、交流入力信号S1がスライスレベル信号S2より大きい
とき論理「1」に立上がる出力パルス信号S3を送出す
る。
第6図における一点鎖線はこの回路によるピーク保持
信号S40,S50を示す。この図からも明らかなように、以
上の構成によれば出力パルス信号S3の周波数、すなわ
ち、交流入力信号S1の周波数に応じてピーク保持回路4,
5の時定数を最適に可変することができるのでスライス
レベル信号S20としてゆらぎに追従したものを得ること
ができ、出力パルス信号S3としてパルス欠落が生じない
安定なものを得ることができる。
なお、上述の実施例によれば、時定数変化回路8に対
する交流入力信号S1の周波数に関する情報を出力パルス
信号S3より得るものを示したが、他の部分より得るよう
にしても良い。
また、上述においては具体的回路例として演算増幅器
構成のものを示したが、この発明はこれに限られるもの
ではなく、要はピーク保持回路の時定数を周波数に応じ
て可変できる構成を有するものであれば良い。
[発明の効果] 以上のように、この発明では、上限ピーク保持回路及
び下限ピーク保持回路での時定数を交流入力信号の周波
数が高いときに短くし、交流入力信号の周波数が低いと
きに長くする時定数制御が時定数変化回路でなされるの
で、平均回路から比較回路へ出力されるスライスレベル
信号が交流入力信号の周波数のゆらぎ分に追従したもの
となる。従って、この発明によれば、周波数が振動する
交流入力信号を比較回路にパルス信号に変換して周波数
や周期を測定する場合に、周波数の変動によるパルス欠
落が発生するのを防止し得ることになり、測定誤差を可
及的に少くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はこの発明の一実施例による具体的回路を示す回路図、
第3図は第2図の回路の各部の信号波形図、第4図は従
来回路を示すブロック図、第5図はその各部の信号波形
図、第6図〜第8図は従来回路の欠点の説明に供する信
号波形図である。 2……比較回路、4……上限ピーク保持回路 5……下限ピーク保持回路 6……平均回路、8……時定数変化回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流入力信号の有する周波数または周期を
    測定するために該交流入力信号をパルス信号に変換する
    波形整形回路であって、 前記交流入力信号の上限ピークを保持する上限ピーク保
    持回路と、 前記交流入力信号の下限ピークを保持する下限ピーク保
    持回路と、 前記上限ピークと前記下限ピークとの中間値をスライス
    レベル信号として出力する平均回路と、 該平均回路からのスライスレベル信号により前記交流入
    力信号をパルス信号に波形整形して出力する比較回路
    と、 前記交流入力信号の周波数が高いときに前記上限ピーク
    保持回路及び前記下限ピーク保持回路での保持時定数を
    短くする一方、前記交流入力信号の周波数が低いときに
    前記上限ピーク保持回路及び前記下限ピーク保持回路で
    の保持時定数を長くする時定数制御信号を前記上限ピー
    ク保持回路及び前記下限ピーク保持回路へ出力する時定
    数変化回路と、を有することを特徴とする波形整形回
    路。
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