JP3627200B2

JP3627200B2 - Circuit that approximates a curve with a combination of straight lines

Info

Publication number: JP3627200B2
Application number: JP34737595A
Authority: JP
Inventors: 和夫河野
Original assignee: 和夫河野
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: JPH09167194A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は曲線を直線の組み合わせで近似させる回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近液晶表示器を使った応用製品が多く市場に出ている。その表示器を見やすくするために裏面に放電管、ＥＬ板などのバックライトを配置している。そのバックライトは、外部の温度、明るさ等々により最適な状態にするために直線もしくは近似曲線的に電圧電流を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
外部変化要素に対し、出力を直線的もしくは近似曲線的に制御する電子回路は、直線の場合、容易に出力を設定できるが、曲線となるとかなり回路が複雑となり調整要素が多くなる。
本発明は上記問題点を解決することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、入力信号（Ｅｉ）が所定範囲内で変化するとき設定基準電圧ＥＲと同一の値の直線の出力信号（Ｅｏ）を出力ライン（２０）から出力し、前記入力信号（Ｅｉ）が前記所定範囲を上限及び下限方向に越えるとそれぞれ前記入力信号（Ｅｉ）に比例した直線の出力信号（Ｅｏ）を出力し、これら直線出力信号（Ｅｏ）の組み合わせで出力特性を曲線に近似させる回路において前記出力ライン（２０）と接続し前記入力信号（Ｅｉ）が入力される入力ライン（１６）と、反転端子（−）と非反転端子（＋）を有し該反転端子（−）が前記入力ライン（１６）に接続し非反転端子（＋）に前記設定基準電圧（ＥＲ）が入力され前記入力信号（Ｅｉ）が前記設定基準電圧（ＥＲ）より小さいとき前記出力ライン（２０）の出力信号（Ｅｏ）を前記設定基準電圧（ＥＲ）と等しい値に制御する差動回路と、前記反転端子（−）に入力される入力信号（Ｅｉ）が前記設定基準電圧（ＥＲ）より大きくなると前記差動回路の出力側を不導通とし前記出力ライン（２０）から前記差動回路を切り離すための前記差動回路の出力側に接続されたダイオード（１０）と、前記差動回路の出力側の電位（Ｅｘ）が所定の値を越えないように該電位（Ｅｘ）を所定の値に固定する前記差動回路の出力側に設けられた上限リミッタ回路とを備えたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
２，４は入力回路が差動増幅で構成されるオペアンプであり、各オペアンプ２，４の非反転端子（＋）に下限設定基準電圧Ｅｍ、上限基準電圧ＥＲがそれぞれ印加されている。前記オペアンプ４の出力端子はダイオード６を含むフィードバック回路を介して該オペアンプ４の反転端子（−）に接続されている。
【０００６】
前記ダイオード６のアノード側はオペアンプ４の反転端子（−）側に接続し、カソード側はオペアンプ４の出力端子側に接続している。前記オペアンプ２の出力端は抵抗８、ダイオード１０、抵抗１２，１４を介して入力ライン１６に接続している。前記抵抗１２と１４の中間点１８は、フィードバック回路を介してオペアンプ２の反転端子（−）に接続し、且つ前記中間点１８は出力ライン２０に接続している。前記ダイオード１０と抵抗１２の中間点２２は前記ダイオード６のアノード側に接続している。
【０００７】
前記ダイオード１０のアノード側は抵抗８を介してオペアンプ２の出力端子に接続している。前記抵抗１４の他端側は、Ｅｉ入力ライン１６に接続され、この入力ライン１６に温度信号電圧である入力信号Ｅｉが印加されるように構成されている。前記上限設定基準電圧ＥＲは、５０度Ｃの時の温度信号電圧Ｅｉと等しく設定されている。また下限設定基準電圧Ｅｍは、１０℃のときの温度信号電圧Ｅｉがオペアンプ２の反転端子（−）に印加されたときの、ダイオード１０のカソード側の電位Ｅｘと等しい値に設定されている。
【０００８】
次に本実施形態の作用について説明する。
温度が５０度Ｃ以上の時で、サーミスタなどの温度信号電圧Ｅｉが、基準電圧ＥＲよりも大きい時、１Ｃのバイアス電流、ダイオードのリーク電流はゼロとして考えると、回路は、オペアンプ２により、Ｅｏ＝ＥＲになろうとする。そのためには、オペアンプ２の出力はＥｉよりもマイナスにならなければならないが、ダイオード１０が逆方向に成っているため、オペアンプ２のフィードバック回路は機能せず、オペアンプ２の出力端はマイナス方向に全出力状態となる。
【０００９】
この状態ではダイオード１０に電流が流れないため、図２に示すようにオペアンプ２の回路（点線で示す）が存在しない回路と等価となる。更にこの等価回路は、Ｅｍ＞Ｅｉの関係になっている。図２において、オペアンプ４は入力間電位が等しくなろうとして、その出力はＥｍよりプラス側になるが、ダイオード６が逆方向になっているため、入力間電位を等しくすることができない。そのため、オペアンプ４の出力はプラス方向に全出力状態に固定され、ダイオード６は逆方向なので、このダイオード６には電流が流れない。即ち、ダイオード６はオフ状態を保持する。
【００１０】
以上のように、ダイオード６，１０とも電流が流れないことは、抵抗１２，１４にも電流が流れないことを意味する。これは、オペアンプ４、抵抗１２，１４も存在しない回路と等価となる。抵抗１４に流れる電流が存在しないということは、抵抗１４による電圧降下が存しないことであり、結局、図１に示す回路は、図３に示す回路と等価となり、無条件にＥｏ＝Ｅｉになる。
ＥＲ＞Ｅｉの時（５０℃〜１０℃）
このときは、ダイオード１０が順方向になるため、オペアンプ２により出力ライン２０の出力Ｅｏは、Ｅｏ＝ＥＲとなるように制御される。
【００１１】
しかしながら、温度信号電圧Ｅｉがどんどん低下していくと、Ｅｘがどんどん上昇し、いずれＥｘ＝Ｅｍとなり制御限界をむかえる。即ち、この限界値が１０℃の値となる。また、Ｅｘ＜Ｅｍの間（５０℃〜１０℃）は、オペアンプ４側のダイオード６はＯＦＦ状態となっているため、オペアンプ４部分の回路は等価的に存在しないことになる。従って、５０℃〜１０℃時の本発明の回路の等価回路は図４のようになる。
【００１２】
図４の回路は、Ｅｉ（特定範囲）に無関係にＥｏ＝ＥＲである。
Ｅｏ＝ＥＲの制御上限値はＥｉ＝ＥＲである。
また、制御下限値はＥｍ＝Ｅｘ，Ｅｏ＝ＥＲのときである。
以上のことから制御下限値におけるＥｉを求めると次の通りである。
【００１３】

【００１４】
次に、温度が１０℃以下で入力信号Ｅｉが上限設定基準ＥＲよりもかなり小さくなった状態について説明する。
上記Ｅｉが制御下限値以下になるとオペアンプ２によりＥｏ＝ＥＲになろうとして、オペアンプ２の出力は増大するが、Ｅｘはオペアンプ４によりＥｍ値に固定される。即ちオペアンプ４とダイオード６から成る回路は上限リミッタ回路を構成する。このときオペアンプ２の出力は、プラス側に全出力状態となったままである。従って１０℃以下のときの本発明の回路の等価回路は図５のようになる。
【００１５】
図５において、Ｅｘ＝Ｅｍである。
ＥｉとＥｏの関係は、（Ｅｍ−Ｅｏ）／Ｒ１５＝（Ｅｏ−Ｅｉ）／Ｒ１６＝ｉであるから、

但し、ｉは抵抗１２，１４を流れる電流値、
Ｋ１＝Ｒ１６／（Ｒ１５＋Ｒ１６），Ｋ２＝Ｒ１５／（Ｒ１５＋Ｒ１６）とする。
【００１６】
上記した作用の説明をグラフ化すると図６に示すようになる。
ｄＶ２，Ｋ２，Ｋ１，Ｅｍの求め方は、ｄｉ１がｄＶ１と比例し、ｄｉ２がｄＶ２と比例することを条件とすると、
ｄＶ２＝（ｄｉ２／ｄｉ１）・ｄＶ１（１）式
またＥｏ＝Ｋ１・Ｅｍ＋Ｋ２・Ｅｉ（２）式
によりｄＶ２＝Ｋ２・ｄＶ２ｉは明らかである。ゆえに、
Ｋ２＝（ｄｉ２／ｄｉ１）・（ｄＶ１ｉ／ｄＶ２ｉ）（３）式
が成立する。なぜなら、ｄＶ１＝ｄＶ１ｉであるからである。
【００１７】
Ｅｍｉｎ＝ＥＲ−ｄＶ２は明らかでＫ１＝１−Ｋ２であるから（２）式より、Ｅｏ＝Ｋ１・Ｅｍ＋Ｋ２・Ｅｉは、Ｅｍｉｎ＝（１−Ｋ２）・Ｅｍ＋Ｋ２・Ｅｉ（ｍｉｎ）ＥＲ−ｄＶ２＝（１−Ｋ２）・Ｅｍ＋Ｋ２・Ｅｉ（ｍｉｎ）ゆえにＥｍ＝ＥＲ−ｄＶ２−Ｋ２・Ｅｉ（ｍｉｎ）／（１−Ｋ２）が成立する。
【００１８】
前記曲線に近似させた折れ線出力Ｅｏは、バックライト用放電管の電源電圧・電流制御信号として用いられる。尚、図７に示すように、バッファ２４を介して反転回路２６を出力ライン２０に追加すれば、図６に示す右上がりの出力特性を、逆に右下がりの出力特性とすることが可能である。
【００１９】
尚、上記した本発明の実施の形態は、図６に示すように折れ線点が２点であるが、この折れ線点は何点でも、回路段数を増せば、増加させることができ、要求する曲線特性変化に近い出力が得られるものである。また、上記実施形態は、温度変化を例として説明したが、外部変化要素は温度変化に特に限定されるものではない。本回路の応用分野は多岐にわたるが、特に液晶表示装置を用いたテレビ、パソコン、カーナビゲーション等々に利用できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成したので、少ない部品点数で曲線近似出力特性を有する回路を構成することができる効果が存する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を示す回路図である。
【図２】入力信号が上限設定基準電圧より大きいときの本発明回路の等価回路図である。
【図３】同等価回路図である。
【図４】入力信号の値が所定範囲内にあるときの本発明回路の等価回路図である。
【図５】入力信号の値が所定範囲内を下限方向に越えたときの本発明回路の等価回路図である。
【図６】本発明の回路の出力特性を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
２オペアンプ
４オペアンプ
６ダイオード
８抵抗
１０ダイオード
１２抵抗
１４抵抗
１６入力ライン
１８中間点
２０出力ライン
２２中間点
２４バッファ
２６反転回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit that approximates a curve by a combination of straight lines.
[0002]
[Prior art]
Recently, many application products using liquid crystal displays are on the market. In order to make the display easier to see, a backlight such as a discharge tube or an EL plate is disposed on the back surface. The backlight controls the voltage / current linearly or in an approximate curve in order to obtain an optimum state depending on the external temperature, brightness, and the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of an electronic circuit that controls the output linearly or in an approximate curve with respect to the external change element, the output can be easily set in the case of a straight line. However, if the curve becomes a curve, the circuit becomes considerably complicated and adjustment elements increase.
The present invention aims to solve the above problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention outputs a linear output signal (Eo) having the same value as the set reference voltage ER from the output line (20) when the input signal (Ei) changes within a predetermined range, When the input signal (Ei) exceeds the predetermined range in the upper limit and lower limit directions, a linear output signal (Eo) proportional to the input signal (Ei) is output, and a combination of these linear output signals (Eo) is output. In a circuit that approximates a characteristic to a curve, the circuit has an input line (16) that is connected to the output line (20) and receives the input signal (Ei), an inverting terminal (−), and a non-inverting terminal (+). The inverting terminal (−) is connected to the input line (16), the set reference voltage (ER) is input to the non-inverting terminal (+), and the input signal (Ei) is smaller than the set reference voltage (ER). Output line ( 0) and the input signal (Ei) input to the inverting terminal (-) is the set reference voltage (ER). A diode (10) connected to the output side of the differential circuit for making the output side of the differential circuit non-conductive when it becomes larger and disconnecting the differential circuit from the output line (20); And an upper limiter circuit provided on the output side of the differential circuit for fixing the potential (Ex) to a predetermined value so that the potential (Ex) on the output side does not exceed a predetermined value. .
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
Reference numerals 2 and 4 denote operational amplifiers whose input circuits are configured by differential amplification. A lower limit reference voltage Em and an upper limit reference voltage ER are applied to the non-inverting terminals (+) of the operational amplifiers 2 and 4, respectively. The output terminal of the operational amplifier 4 is connected to the inverting terminal (−) of the operational amplifier 4 through a feedback circuit including a diode 6.
[0006]
The anode side of the diode 6 is connected to the inverting terminal (−) side of the operational amplifier 4, and the cathode side is connected to the output terminal side of the operational amplifier 4. The output terminal of the operational amplifier 2 is connected to the input line 16 via a resistor 8, a diode 10, and

resistors

12 and 14. The intermediate point 18 between the

resistors

12 and 14 is connected to the inverting terminal (−) of the operational amplifier 2 through a feedback circuit, and the intermediate point 18 is connected to the output line 20. An intermediate point 22 between the diode 10 and the resistor 12 is connected to the anode side of the diode 6.
[0007]
The anode side of the diode 10 is connected to the output terminal of the operational amplifier 2 through a resistor 8. The other end of the resistor 14 is connected to an Ei input line 16, and an input signal Ei that is a temperature signal voltage is applied to the input line 16. The upper limit setting reference voltage ER is set equal to the temperature signal voltage Ei at 50 degrees C. The lower limit setting reference voltage Em is set to a value equal to the potential Ex on the cathode side of the diode 10 when the temperature signal voltage Ei at 10 ° C. is applied to the inverting terminal (−) of the operational amplifier 2.
[0008]
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the temperature signal voltage Ei of the thermistor or the like is larger than the reference voltage ER when the temperature is 50 ° C. or higher, assuming that the bias current of 1C and the leakage current of the diode are zero, the circuit is operated by the operational amplifier 2 to = Trying to be ER. For this purpose, the output of the operational amplifier 2 must be more negative than Ei. However, since the diode 10 is in the reverse direction, the feedback circuit of the operational amplifier 2 does not function and the output terminal of the operational amplifier 2 is in the negative direction. Full output state.
[0009]
In this state, since no current flows through the diode 10, it is equivalent to a circuit in which the circuit of the operational amplifier 2 (shown by a dotted line) does not exist as shown in FIG. Furthermore, this equivalent circuit has a relationship of Em> Ei. In FIG. 2, the operational amplifier 4 tries to equalize the input potential, and its output is on the plus side of Em. However, since the diode 6 is in the opposite direction, the input potential cannot be equalized. For this reason, the output of the operational amplifier 4 is fixed to the full output state in the positive direction, and the diode 6 is in the reverse direction, so that no current flows through the diode 6. That is, the diode 6 is kept off.
[0010]
As described above, the fact that no current flows through the

diodes

6 and 10 means that no current flows through the

resistors

12 and 14. This is equivalent to a circuit in which the operational amplifier 4 and the

resistors

12 and 14 do not exist. The fact that there is no current flowing through the resistor 14 means that there is no voltage drop due to the resistor 14. As a result, the circuit shown in FIG. 1 is equivalent to the circuit shown in FIG. 3, and Eo = Ei unconditionally. .
When ER> Ei (50 ° C to 10 ° C)
At this time, since the diode 10 is in the forward direction, the output Eo of the output line 20 is controlled by the operational amplifier 2 so that Eo = ER.
[0011]
However, as the temperature signal voltage Ei gradually decreases, Ex increases steadily, and eventually Ex = Em and the control limit is reached. That is, this limit value is 10 ° C. In addition, during Ex <Em (50 ° C. to 10 ° C.), the diode 6 on the operational amplifier 4 side is in an OFF state, and therefore the circuit of the operational amplifier 4 portion does not exist equivalently. Therefore, an equivalent circuit of the circuit of the present invention at 50 ° C. to 10 ° C. is as shown in FIG.
[0012]
In the circuit of FIG. 4, Eo = ER regardless of Ei (specific range).
The control upper limit value of Eo = ER is Ei = ER.
The control lower limit value is when Em = Ex and Eo = ER.
From the above, the Ei at the control lower limit value is obtained as follows.
[0013]

[0014]
Next, a state where the temperature is 10 ° C. or less and the input signal Ei is considerably smaller than the upper limit setting reference ER will be described.
When Ei becomes equal to or lower than the control lower limit value, the operational amplifier 2 tries to become Eo = ER, and the output of the operational amplifier 2 increases, but Ex is fixed to the Em value by the operational amplifier 4. That is, the circuit composed of the operational amplifier 4 and the diode 6 constitutes an upper limiter circuit. At this time, the output of the operational amplifier 2 remains in the full output state on the plus side. Therefore, the equivalent circuit of the circuit of the present invention at 10 ° C. or lower is as shown in FIG.
[0015]
In FIG. 5, Ex = Em.
Since the relationship between Ei and Eo is (Em−Eo) / R15 = (Eo−Ei) / R16 = i,

Where i is the value of the current flowing through the

resistors

12 and 14,
It is assumed that K1 = R16 / (R15 + R16) and K2 = R15 / (R15 + R16).
[0016]
FIG. 6 is a graph illustrating the above-described operation.
dV2, K2, K1, and Em can be obtained on condition that di1 is proportional to dV1 and di2 is proportional to dV2.
dV2 = (di2 / di1) · dV1 (1) and Eo = K1 · Em + K2 · Ei (2), dV2 = K2 · dV2i is clear. therefore,
K2 = (di2 / di1) · (dV1i / dV2i) Equation (3) is established. This is because dV1 = dV1i.
[0017]
Since Emin = ER−dV2 is clear and K1 = 1−K2, Eo = K1 · Em + K2 · Ei is obtained from the equation (2) as follows: Emin = (1−K2) · Em + K2 · Ei (min) 1−K2) · Em + K2 · Ei (min) Therefore, Em = ER−dV2−K2 · Ei (min) / (1−K2) is established.
[0018]
The polygonal line output Eo approximated to the curve is used as a power supply voltage / current control signal for the backlight discharge tube. As shown in FIG. 7, if an inverting circuit 26 is added to the output line 20 via the buffer 24, the output characteristic that rises to the right shown in FIG. 6 can be changed to the output characteristic that falls to the right. is there.
[0019]
In the embodiment of the present invention described above, there are two broken line points as shown in FIG. 6. However, any number of broken line points can be increased by increasing the number of circuit stages, and the required curve. An output close to the characteristic change can be obtained. Moreover, although the said embodiment demonstrated temperature change as an example, an external change element is not specifically limited to temperature change. Although the application field of this circuit is wide-ranging, it can be used particularly for televisions, personal computers, car navigation systems, etc. using liquid crystal display devices.
[0020]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, there is an effect that a circuit having a curve approximation output characteristic can be configured with a small number of parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing the basic principle of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the circuit of the present invention when the input signal is larger than the upper limit setting reference voltage.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the same.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the circuit of the present invention when the value of the input signal is within a predetermined range.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the circuit of the present invention when the value of the input signal exceeds a predetermined range in the lower limit direction.
FIG. 6 is a graph showing output characteristics of the circuit of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 operational amplifier 4 operational amplifier 6 diode 8 resistor 10 diode 12 resistor 14 resistor 16 input line 18 intermediate point 20 output line 22 intermediate point 24 buffer 26 inverting circuit

Claims

When the input signal (Ei) changes within a predetermined range, a linear output signal (Eo) having the same value as the set reference voltage ER is output from the output line (20), and the input signal (Ei) is within the predetermined range. In the circuit that outputs a linear output signal (Eo) proportional to the input signal (Ei) when exceeding the upper limit and lower limit directions, and approximates the output characteristics to a curve by a combination of these linear output signals (Eo), the output line (20) connected to the input line (16) to which the input signal (Ei) is input, and has an inverting terminal (-) and a non-inverting terminal (+), and the inverting terminal (-) is the input line (16). ) And the non-inverting terminal (+) is inputted with the set reference voltage (ER) and the input signal (Ei) is smaller than the set reference voltage (ER), the output signal (Eo) of the output line (20) The above setting A differential circuit that controls to a value equal to the quasi-voltage (ER) and an output signal of the differential circuit when the input signal (Ei) input to the inverting terminal (−) becomes larger than the set reference voltage (ER). A diode (10) connected to the output side of the differential circuit for disconnecting the differential circuit from the output line (20) and a potential (Ex) on the output side of the differential circuit are predetermined. A circuit for approximating a curve by a combination of straight lines, comprising an upper limiter circuit provided on the output side of the differential circuit for fixing the potential (Ex) to a predetermined value so as not to exceed the value .