JPH01292910A - ゼロクロス検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、マイクロコンピュータ等の半導体集積回路に
内蔵され、外部から印加される交流信号のゼロクロス点
を検出する回路及び検出方法に関する。

（ロ）従来の技術 近年、ワンチップマイクロコンピュータがあらゆる機器
に使用されるに至り、デジタルデータのみならずアナロ
グ信号まで直接取り扱うことができるように、Ｄ−Ａま
たはＡ−Ｄ変換回路の内蔵されたものが開発されている
。また、交流信号を取り扱う機器に使用されるものにお
いては、交流信号のゼロクロス点を検出する機能が要求
されている。

従来、集積回路に内蔵されるゼロクロス検出回路は、第
３図に示す如く、入力端子に接続されたインバータ（１
）と、インバータ（１）の入力にバイアス電圧を与える
ために、入出力が接続されたインバータ（２）、及び、
抵抗（３）から構成され、交流信号はコンデンサ（４）
によって入力端子に印加される。このような、ゼロクロ
ス検出回路は、特開昭６０−１３０９１８号公報に記載
されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、第３図に示されたゼロクロス検出回路を
Ｄ−ＡあるいはＡ−Ｄ変換回路とともに集積回路内に構
成しようとすると、素子数の増加とチップ面積の増大と
なる欠点がある。また、コンデンサを外部接続しなけれ
ばならないので、外部接続部品点数の削減にならない。

さらに、コンデンサ（４）と抵抗（３）によって、交流
信号に位相ずれが発生し、正確なゼロクロス点を検出で
きない欠点があった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上述した点に鑑みて創作されたものであり、
複数ビットのデジタルデータを保持するレジスタと、該
レジスタに保持されたデジタルデータに基ずいてアナロ
グ電圧を発生するＤ−Ａ変換回路と、該Ｄ−Ａ変換回路
から出力される前記アナログ電圧が一方の入力に印加さ
れ、他方の入力に被検出信号が印加されたコンパレータ
とを備えたものである。

また、このゼロクロス検出回路において、任意の時間Ｔ
Ａで前記レジスタのデジタルデータを順次変化させて前
記被検出信号の電圧値に相当する特定デジタルデータを
求め、該特定デジタルデータを前記レジスタに保持した
状態で、前記被検出信号の電圧値が前記Ｄ−Ａ変換回路
から出力されるアナログ電圧値に一致する時間ＴＢを求
め、前記時間ＴＢ−ＴＡの１／２の時点ＴＰを前記被検
出信号のピーク点として認識し、前記ＴＰから被検出信
号の１／　４周期ずれた時点における前記被検出信号の
電圧値に相当するデジタルデータをゼロクロス点の値と
して前記レジスタに保持し、該デジタルデータに基ずい
て前記Ｄ−Ａ変換回路から出力されるアナログ電圧値に
よりゼロクロス点を検出する方法である。

（ホ）作用 上述の手段によれば、逐次比較型のＡ−Ｄ変換回路で使
用されるレジスタ、Ｄ−Ａ変換回路、及び、コンパレー
タを利用し、入力された交流信号を任意の時間にＡ−Ｄ
変換し、そのデジタル値をＤ−Ａ変換したアナログ電圧
に交流信号が一致する時間を求めることにより、ゼロク
ロス点が求められる。そして、ゼロクロス点の電圧値を
再度Ａ−Ｄ変換し、そのデジタル値に基ずくアナログ電
圧を基準として、コンパレータで比較することにより、
ゼロクロス点を検出できるので、専用のゼロクロス検出
回路を設ける必要がなくなり、コンデンサも必要無くな
る。

（へ）実施例 第１図は、本発明の実施例を示すブロック図であり、（
５）はレジスタ、（６）はＤ−Ａ変換回路、（７）はコ
ンパレータ、（８）は交流信号が印加される入力端子で
ある。レジスタ（５）はクロックパ／ＬスＣＰを計数す
る機能及びデータバス（９）を介して入力されたデータ
を保持する機能を有しており、４ビツトあるいは８ビツ
トで構成される。レジスタ（５）の出力は、Ｄ−Ａ変換
回路（６）に印加され、そのデータに応じたアナログ電
圧に変換される。Ｄ−Ａ変換回路（６）は、直列接続さ
れた抵抗で基準電圧を分割し、その電圧をデータに応じ
て選択出力するタイプ、あるいは、Ｒ−２Ｒの抵抗回路
網を用いたタイプが使用される。コンパレータ（７）は
、差動増幅回路、あるいは、チョッパ型コンパレータが
用いられ、一方の入力には交流信号電圧が印加され、他
方の入力にはＤ−Ａ変換回路（６）の出力が印加される
。このコンパレータ（７）の出力は、スイッチ（１０）
を介してレジスタ（５）に印加され、スイッチ（１０）
が閉じているときにレジスタ（５）の計数を停止させる
とともに、データバス（５）に供給される。

次に、第２図を参照して、交流信号電圧のゼロクロス検
出方法について述べる。

まず、スイッチ（６）を閉じて、Ａ−Ｄ変換動作を行う
。第２図の任意の時間ＴＡにおいて、レジスタ（５）に
タロツクＣＰを与え、計数値「０」から順次計数を行わ
せる。その結果、Ｄ−Ａ変換回路（６）のアナログ出力
が交流信号電圧と一致すると、コンパレータ（７）の出
力によりレジスタ（５）の計数が停止し、ＴＡにおける
デジタル値がレジスタ（５）に保持され、Ａ−Ｄ変換が
なされる。この動作と同時に、マイクロコンピュータの
内部タイマ（図示せず）をスタートさせる。

ソシテ、スイッチ（１ｏ）を開いて、レジスタ（５）に
保持されたデータにもとすいてＤ−Ａ変換回路（６）か
ら出力されているアナログ電圧と交流信号電圧が一致す
るのを待つ。時間１８点において、一致が検出されると
、その時の内部タイマで計時された時間ＴＢ−ＴＡをマ
イクロコンピュータに取り込みＴ　ａ　−Ｔ　Ａ／　２
の時間を計算する。

この時間は、時間ＴＡ点から交流信号のピークまでの時
間Ｔ２である。次に、内部タイマは動作したままにして
、レジスタ（５）に保持されたデータにもとすいてＤ−
Ａ変換回路（６）がら出力されているアナログ電圧と交
流信号電圧が一致するのを再び待つ。

時間Ｔｃ点において、交流信号との一致が検出されると
、この時点の内部タイマで計時された時間ＴＣをマイク
ロコンピュータに取り込み、Ｔｃ−ＴＡ／４を計算する
。即ち、交流信号の１／４周期の時間を求めるのである
。さらに、ＴＢ−ＴＡ／２　＋　Ｔ　ｃ　−Ｔ　Ａ／　
４を求め、この計算結果を内部タイマにセットして、タ
イマ動作をスタートさせる。従って、内部タイマがカウ
ントアツプする時点ＴＤは、交流信号のピークから１／
４周期ずれた時点、即ち、ゼロクロス点となる。

内部タイマがカウントアツプしたことに基ずいて、マイ
クロコンピュータは、スイッチ（１０）を閉じて、前述
と同様に、レジスタ（５）に「０」からクロックＣＰを
計数させ、交流信号のゼロクロス点の電圧をＡ−Ｄ変換
する。その結果、レジスタ（５）に保持されたデータを
そのままにしておくことにより、Ｄ−Ａ変換回路（６）
から出力されるアナログ電圧は、ゼロクロス点の電圧に
なる。以後、マイクロコンピュータは、スイッチ（ｌＯ
）を開いてコンパレータ（７）の−散出力を監視するこ
とにより、交流信号のゼロクロス点が検出できるのであ
る。

（ト）発明の効果 上述の如く、本発明によれば、外部接続するコンデンサ
が不要になるので、外付部品点数の削減が図れ、また、
Ｄ−ＡあるいはＡ−Ｄ変換回路とともにゼロクロス検出
回路を素子数の増加なく、マイクロコンピュータ内に内
蔵することができ、更に、正確なゼロクロス検出回路が
得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示すブロック図、ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数ビットのデジタルデータを保持するレジスタ
   と、該レジスタに保持されたデジタルデータに基ずいて
   アナログ電圧を発生するＤ−Ａ変換回路と、該Ｄ−Ａ変
   換回路から出力される前記アナログ電圧が一方の入力に
   印加され、他方の入力に被検出電圧が印加されたコンパ
   レータとを備え、前記Ｄ−Ａ変換回路から出力されるア
   ナログ電圧値を前記被検出電圧のゼロクロス値とするこ
   とを特徴とするゼロクロス検出回路。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記レジスタは
   、所定パルス信号を計数する機能を有し、前記コンパレ
   ータの出力で計数値を保持することにより、前記コンパ
   レータの他方の入力に印加された電圧値に相当するデジ
   タルデータを得ることを特徴とするゼロクロス検出回路
   。
3. （３）複数ビットのデジタルデータを保持するレジスタ
   と、該レジスタに保持されたデジタルデータに基ずいて
   アナログ電圧を発生するＤ−Ａ変換回路と、該Ｄ−Ａ変
   換回路から出力される前記アナログ電圧が一方の入力に
   印加され、他方の入力に被検出信号が印加されたコンパ
   レータとを備えたゼロクロス検出回路において、任意の
   時間Ｔ＿Ａで前記レジスタのデジタルデータを順次変化
   させて前記被検出信号の電圧値に相当する特定デジタル
   データを求め、該特定デジタルデータを前記レジスタに
   保持した状態で、前記被検出信号の電圧値が前記Ｄ−Ａ
   変換回路から出力されるアナログ電圧値に一致する時間
   Ｔ＿Ｂを求め、前記時間Ｔ＿Ｂ−Ｔ＿Ａの１／２の時点
   Ｔ＿Ｐを前記被検出信号のピーク点として認識し、前記
   Ｔ＿Ｐから被検出信号の１／４周期ずれた時点における
   前記被検出信号の電圧値に相当するデジタルデータをゼ
   ロクロス点の値として前記レジスタに保持し、該デジタ
   ルデータに基ずいて前記Ｄ−Ａ変換回路から出力される
   アナログ電圧値によりゼロクロス点を検出することを特
   徴とするゼロクロス検出方法。