JPH0146830B2 - - Google Patents
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- JPH0146830B2 JPH0146830B2 JP2289879A JP2289879A JPH0146830B2 JP H0146830 B2 JPH0146830 B2 JP H0146830B2 JP 2289879 A JP2289879 A JP 2289879A JP 2289879 A JP2289879 A JP 2289879A JP H0146830 B2 JPH0146830 B2 JP H0146830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- effective value
- current
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
本発明は、対数特性を有する半導体素子を用い
交流信号をその実効値に対応した直流信号に変換
する対数変換方式を用いた実効値変換回路に関す
るものである。 交流信号入力をその実効値又は実効値の対数に
変換し、所望によりいずれか一方を選択出力する
ような場合がある。このような場合、部品点数を
減らし、小形軽量化及び価格の低下を図るために
実効値を得る回路と実効値の対数を得る回路とを
共用にする場合が多く、従来よりこの種のものと
しては、例えばアナログ・デバイス社の製造する
IC AD236形などのIC化された変換器があつた。
しかしながら、このようなIC化された変換器は、
リニア出力と対数出力とに共用するためには多く
の部品で構成された外付回路を必要とし、IC化
した利点が活きてこない。また、変換の精度は
ICで決つてしまい容易に高精度にすることがで
きないなどの欠点があつた。 一方、高精度で交流信号を実効値の対数に変換
するこの種の回路を本願出願人は既に提案してい
る。第１図にその原理回路を示す。図において、
ABは入力の交流信号Ｖの絶対値Vab（＝｜Ｖ｜）
を得る絶対値回路、LCは対数変換回路で、帰還
路に対数特性を有する一対の半導体素子、例えば
ログ・トランジスタＱ１，Ｑ２を有した演算増幅
器OP１と入力抵抗Ｒ１よりなり、入力電流Iinの
対数に対応した電圧V1を得ることのできるもの
である。補正回路CMPは対数変換回路LCの一対
のログ・トランジスタＱ１，Ｑ２と実質的に同じ
特性を有する一対のログ・トランジスタＱ３，Ｑ
４とコンデンサＣと定電流源Irefより構成され、
ログ・トランジスタＱ１，Ｑ２の逆飽和電流を補
正すると共に電圧V1を平均化する。なお、ロ
グ・トランジスタＱ３，Ｑ４の共通接続点はコン
デンサＣを介してコモンラインに接続され、トラ
ンジスタＱ３には定電流源Irefより電流I0が流れ
込んでいる。 増幅器APM１は、トランジスタＱ３のコレク
タとコモンライン間の電圧（補正回路CMPの出
力電圧）Ｖ３を増幅して出力する。 このような構成において、常温近傍でダイオー
ド接続の一対のログ・トランジスタＱ１，Ｑ２に
流れる入力電流Iinがそのエミツタ逆飽和電流Is
よりも十分大きければ、対数変換回路LCの出力
電圧Ｖ１は、 V1＝−２kT／ｑ・lnIin／Is＝−kT／ｑ・ln（Iin／Is
）2 となる。ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対
温度、ｑは電子の電荷である。 次に、トランジスタＱ４を流れる電流Ｉは交流
成分iacと直流成分を合成したものであるが、
コンデンサＣの静電容量が十分大きい場合には、
交流電流iacはコンデンサＣに流れ、直流電流
はトランジスタＱ３に流れる。この場合、トラン
ジスタＱ４のベース電位V2は、実質上直流電位
とみなすことができる。 したがつて、トランジスタＱ４に流れる直流電
流は次のように表わされる。 また、トランジスタＱ３に流れる電流は、 ＝Is・expqV3／kT・exp−qV2／kT である。なお、直流電流は基準電流I0に等し
い。したがつて、上記３つの式より次式が成立す
る。 上式において、
交流信号をその実効値に対応した直流信号に変換
する対数変換方式を用いた実効値変換回路に関す
るものである。 交流信号入力をその実効値又は実効値の対数に
変換し、所望によりいずれか一方を選択出力する
ような場合がある。このような場合、部品点数を
減らし、小形軽量化及び価格の低下を図るために
実効値を得る回路と実効値の対数を得る回路とを
共用にする場合が多く、従来よりこの種のものと
しては、例えばアナログ・デバイス社の製造する
IC AD236形などのIC化された変換器があつた。
しかしながら、このようなIC化された変換器は、
リニア出力と対数出力とに共用するためには多く
の部品で構成された外付回路を必要とし、IC化
した利点が活きてこない。また、変換の精度は
ICで決つてしまい容易に高精度にすることがで
きないなどの欠点があつた。 一方、高精度で交流信号を実効値の対数に変換
するこの種の回路を本願出願人は既に提案してい
る。第１図にその原理回路を示す。図において、
ABは入力の交流信号Ｖの絶対値Vab（＝｜Ｖ｜）
を得る絶対値回路、LCは対数変換回路で、帰還
路に対数特性を有する一対の半導体素子、例えば
ログ・トランジスタＱ１，Ｑ２を有した演算増幅
器OP１と入力抵抗Ｒ１よりなり、入力電流Iinの
対数に対応した電圧V1を得ることのできるもの
である。補正回路CMPは対数変換回路LCの一対
のログ・トランジスタＱ１，Ｑ２と実質的に同じ
特性を有する一対のログ・トランジスタＱ３，Ｑ
４とコンデンサＣと定電流源Irefより構成され、
ログ・トランジスタＱ１，Ｑ２の逆飽和電流を補
正すると共に電圧V1を平均化する。なお、ロ
グ・トランジスタＱ３，Ｑ４の共通接続点はコン
デンサＣを介してコモンラインに接続され、トラ
ンジスタＱ３には定電流源Irefより電流I0が流れ
込んでいる。 増幅器APM１は、トランジスタＱ３のコレク
タとコモンライン間の電圧（補正回路CMPの出
力電圧）Ｖ３を増幅して出力する。 このような構成において、常温近傍でダイオー
ド接続の一対のログ・トランジスタＱ１，Ｑ２に
流れる入力電流Iinがそのエミツタ逆飽和電流Is
よりも十分大きければ、対数変換回路LCの出力
電圧Ｖ１は、 V1＝−２kT／ｑ・lnIin／Is＝−kT／ｑ・ln（Iin／Is
）2 となる。ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対
温度、ｑは電子の電荷である。 次に、トランジスタＱ４を流れる電流Ｉは交流
成分iacと直流成分を合成したものであるが、
コンデンサＣの静電容量が十分大きい場合には、
交流電流iacはコンデンサＣに流れ、直流電流
はトランジスタＱ３に流れる。この場合、トラン
ジスタＱ４のベース電位V2は、実質上直流電位
とみなすことができる。 したがつて、トランジスタＱ４に流れる直流電
流は次のように表わされる。 また、トランジスタＱ３に流れる電流は、 ＝Is・expqV3／kT・exp−qV2／kT である。なお、直流電流は基準電流I0に等し
い。したがつて、上記３つの式より次式が成立す
る。 上式において、
【式】は入力電流Iioの２
乗平均すなわち実効値（Iio）rnsと書き表す）を表
わす。また、I0は正の一定電流であるから、√
（I0）2＝I0と表わせる。したがつて、電圧V3は V3＝−2kT／ｑ・ln（Iio）rms／Io (1) ただし、Ioは定電流源Irefの定電流である。と
なり、増幅器APM１によつて増幅され次式で表
わされる電圧Voが得られる。 Vo＝−２（R2＋R3）／R3・kT／ｑ・ln（Iio）rns／Io 上式における（Iio）rmsは入力の交流信号ｖの
実効値に対応しているので、このようにして入力
の交流信号ｖの実効値の対数に対応した直流電圧
Voを得ることができる。 この変換回路は構成が簡単で実質上充分な精度
が得られるので、この回路を応用し交流信号ｖの
実効値を得る変換回路があれば、共用型として極
めて好適である。 本発明の目的は、このような点に鑑み、対数特
性を有する半導体素子を用い、交流信号をその実
効値に変換する、対数変換方式を用いた実効値変
換回路を提供することにある。 本発明の他の目的は、簡単な接続切換えにより
交流信号の実効値の対数が得られる対数変換方式
を用いた実行値変換回路を提供することにある。 以下実施例につき本発明を詳細に説明する。第
２図は本発明に係る対数変換方式を用いた実効値
変換回路の一実施例を示す接続図である。第２図
において、第１図と同等部分には同一符号を付し
その説明を省略する。INTは積分器で、帰還路
にコンデンサＣ１を有する差動増幅器OP２１と
抵抗Ｒ２１より構成されている。差動増幅器OP
２１の逆相入力端は抵抗Ｒ２１を介してコモンラ
インに接続され、またその正相入力端は補正回路
CMPのログ・トランジスタＱ３のコレクタに接
続されている。Ｖ１は電圧・電流変換器で、入力
電圧に逆比例した電流を出力するものである。こ
の電圧・電流変換器Ｖ１の入力端は積分器INT
の出力端に、またその出力端は積分器INTの正
相入力端にそれぞれ接続されている。 このような構成の本発明の変換回路の動作を次
に説明する。入力信号例えば交流電圧ｖが入力さ
れると、ログ・トランジスタＱ３のコレクタの電
位V3は前記(1)式で表わされ、この電圧V3は積分
器INTに与えられる。このとき、トランジスタ
Ｑ３を流れる電流Ioが大きく電圧V3が正に増大
すると積分器INTの出力電圧Vo1は負から正方向
に変化する。これにより電圧・電流変換器Ｖ１の
出力電流Ioは入力電圧と逆比例して減少し、その
結果として前記電圧V3を減少させる。この場合、
積分器INTの直流ゲインが充分高ければ、電圧
V3が零となるように電流Ioが制御され、このと
き積分器INTの出力は一定値となる。電圧V3が
零となつたときは、(1)式よりIo＝（Iio）rmsであ
り、一方積分器INTの出力電圧Vo1は電流Ioに比
例するので、積分器INTの出力電圧Vo1は入力の
交流信号の実効値に対応した電圧となる。 なお、ログ・トランジスタＱ１〜Ｑ４を実施例
とは逆の方向に接続して構成したような場合には
出力電圧Vo1の極性が変るのみで、その外の動作
は前述の動作と同じである。 第３図に示すものは、本発明の変換回路に簡単
な接続切換え機構を付加することによつて入力の
交流信号の実効値の対数が得られるようにした一
実施例を示す接続図である。すなわち、スイツチ
Ｓ１により増幅器OP２１の出力端をコンデンサ
Ｃ１又は抵抗Ｒ３１に切換接続すると共に、この
スイツチＳ１と連動するスイツチＳ２により電
圧・電流変換器Ｖ１の入力端を増幅器OP２１の
出力端又は基準電圧Esの与えられる端子にそれぞ
れ切換接続されるようになつている。したがつ
て、スイツチＳ１，Ｓ２が上側の接点に接続され
た場合は第２図と同じ回路構成となり出力電圧
Vo1は入力の交流信号ｖの実効値に対応した電圧
となる。一方、スイツチＳ１，Ｓ２が下側の接点
に接続した場合には、差動増幅器OP２１と抵抗
Ｒ３１，Ｒ２１は単なる増幅器を構成し、また電
圧・電流変換器VIは一定の基準電圧Esに対応す
る定電流Ioをログ・トランジスタＱ３に与えるこ
とになるので、出力電圧Vo1は第１図で説明した
ように入力の交流電圧ｖの実効値の対数に対応し
た電圧となる。このように簡単な切換え機構によ
り、実効値又は実効値の対数を任意に得ることが
できる。 なお、実施例における電圧・電流変換器VIを
第４図に示すような構成としてもよい。すなわ
ち、差動増幅器OP４１は入力抵抗Ｒ４１及び帰
還抵抗Ｒ４２を有すると共に、その出力端は抵抗
Ｒ４３と抵抗Ｒ４４を介してコモンラインに接続
されている。また、差動増幅器OP４１の正相入
力端は抵抗Ｒ４３とＲ４４の共通接続点ａに接続
されている。このような構成においては入力電圧
Ｖに逆比例した電流Ioを得ることができる。 以上説明したように、本発明の対数変換方式を
用いた実効値変換回路によれば、対数特性を有す
る一対の半導体素子を用いて入力の交流信号の実
効値に対応した電圧信号が得られ、また、簡単
な、回路接続切換の機構を付加することにより容
易に交流信号の実効値の対数に対応した電圧信号
を得ることができ、交流信号の実効値又は実効値
の対数を任意に切換えて得る場合の共用形の実効
値変換回路として極めて好適である。
わす。また、I0は正の一定電流であるから、√
（I0）2＝I0と表わせる。したがつて、電圧V3は V3＝−2kT／ｑ・ln（Iio）rms／Io (1) ただし、Ioは定電流源Irefの定電流である。と
なり、増幅器APM１によつて増幅され次式で表
わされる電圧Voが得られる。 Vo＝−２（R2＋R3）／R3・kT／ｑ・ln（Iio）rns／Io 上式における（Iio）rmsは入力の交流信号ｖの
実効値に対応しているので、このようにして入力
の交流信号ｖの実効値の対数に対応した直流電圧
Voを得ることができる。 この変換回路は構成が簡単で実質上充分な精度
が得られるので、この回路を応用し交流信号ｖの
実効値を得る変換回路があれば、共用型として極
めて好適である。 本発明の目的は、このような点に鑑み、対数特
性を有する半導体素子を用い、交流信号をその実
効値に変換する、対数変換方式を用いた実効値変
換回路を提供することにある。 本発明の他の目的は、簡単な接続切換えにより
交流信号の実効値の対数が得られる対数変換方式
を用いた実行値変換回路を提供することにある。 以下実施例につき本発明を詳細に説明する。第
２図は本発明に係る対数変換方式を用いた実効値
変換回路の一実施例を示す接続図である。第２図
において、第１図と同等部分には同一符号を付し
その説明を省略する。INTは積分器で、帰還路
にコンデンサＣ１を有する差動増幅器OP２１と
抵抗Ｒ２１より構成されている。差動増幅器OP
２１の逆相入力端は抵抗Ｒ２１を介してコモンラ
インに接続され、またその正相入力端は補正回路
CMPのログ・トランジスタＱ３のコレクタに接
続されている。Ｖ１は電圧・電流変換器で、入力
電圧に逆比例した電流を出力するものである。こ
の電圧・電流変換器Ｖ１の入力端は積分器INT
の出力端に、またその出力端は積分器INTの正
相入力端にそれぞれ接続されている。 このような構成の本発明の変換回路の動作を次
に説明する。入力信号例えば交流電圧ｖが入力さ
れると、ログ・トランジスタＱ３のコレクタの電
位V3は前記(1)式で表わされ、この電圧V3は積分
器INTに与えられる。このとき、トランジスタ
Ｑ３を流れる電流Ioが大きく電圧V3が正に増大
すると積分器INTの出力電圧Vo1は負から正方向
に変化する。これにより電圧・電流変換器Ｖ１の
出力電流Ioは入力電圧と逆比例して減少し、その
結果として前記電圧V3を減少させる。この場合、
積分器INTの直流ゲインが充分高ければ、電圧
V3が零となるように電流Ioが制御され、このと
き積分器INTの出力は一定値となる。電圧V3が
零となつたときは、(1)式よりIo＝（Iio）rmsであ
り、一方積分器INTの出力電圧Vo1は電流Ioに比
例するので、積分器INTの出力電圧Vo1は入力の
交流信号の実効値に対応した電圧となる。 なお、ログ・トランジスタＱ１〜Ｑ４を実施例
とは逆の方向に接続して構成したような場合には
出力電圧Vo1の極性が変るのみで、その外の動作
は前述の動作と同じである。 第３図に示すものは、本発明の変換回路に簡単
な接続切換え機構を付加することによつて入力の
交流信号の実効値の対数が得られるようにした一
実施例を示す接続図である。すなわち、スイツチ
Ｓ１により増幅器OP２１の出力端をコンデンサ
Ｃ１又は抵抗Ｒ３１に切換接続すると共に、この
スイツチＳ１と連動するスイツチＳ２により電
圧・電流変換器Ｖ１の入力端を増幅器OP２１の
出力端又は基準電圧Esの与えられる端子にそれぞ
れ切換接続されるようになつている。したがつ
て、スイツチＳ１，Ｓ２が上側の接点に接続され
た場合は第２図と同じ回路構成となり出力電圧
Vo1は入力の交流信号ｖの実効値に対応した電圧
となる。一方、スイツチＳ１，Ｓ２が下側の接点
に接続した場合には、差動増幅器OP２１と抵抗
Ｒ３１，Ｒ２１は単なる増幅器を構成し、また電
圧・電流変換器VIは一定の基準電圧Esに対応す
る定電流Ioをログ・トランジスタＱ３に与えるこ
とになるので、出力電圧Vo1は第１図で説明した
ように入力の交流電圧ｖの実効値の対数に対応し
た電圧となる。このように簡単な切換え機構によ
り、実効値又は実効値の対数を任意に得ることが
できる。 なお、実施例における電圧・電流変換器VIを
第４図に示すような構成としてもよい。すなわ
ち、差動増幅器OP４１は入力抵抗Ｒ４１及び帰
還抵抗Ｒ４２を有すると共に、その出力端は抵抗
Ｒ４３と抵抗Ｒ４４を介してコモンラインに接続
されている。また、差動増幅器OP４１の正相入
力端は抵抗Ｒ４３とＲ４４の共通接続点ａに接続
されている。このような構成においては入力電圧
Ｖに逆比例した電流Ioを得ることができる。 以上説明したように、本発明の対数変換方式を
用いた実効値変換回路によれば、対数特性を有す
る一対の半導体素子を用いて入力の交流信号の実
効値に対応した電圧信号が得られ、また、簡単
な、回路接続切換の機構を付加することにより容
易に交流信号の実効値の対数に対応した電圧信号
を得ることができ、交流信号の実効値又は実効値
の対数を任意に切換えて得る場合の共用形の実効
値変換回路として極めて好適である。
第１図は入力信号の実効値の対数に対応した電
圧信号を得る変換回路の原理回路、第２図は本発
明に係る対数変換方式を用いた実効値変換回路の
一実施例を示す接続図、第３図は本発明を応用し
た変換回路の一実施例、第４図は第２図及び第３
図の電圧・電流変換器の一具体例を示す図であ
る。 AB……絶対値回路、LC……対数変換回路、
OP１……増幅器、CMP……補正回路、INT……
積分器、VI……電圧・電流変換器、Ｑ１，Ｑ２，
Ｑ３，Ｑ４……ログ・トランジスタ、Ｃ，Ｃ１…
…コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２１……抵抗、OP２１
……差動増幅器。
圧信号を得る変換回路の原理回路、第２図は本発
明に係る対数変換方式を用いた実効値変換回路の
一実施例を示す接続図、第３図は本発明を応用し
た変換回路の一実施例、第４図は第２図及び第３
図の電圧・電流変換器の一具体例を示す図であ
る。 AB……絶対値回路、LC……対数変換回路、
OP１……増幅器、CMP……補正回路、INT……
積分器、VI……電圧・電流変換器、Ｑ１，Ｑ２，
Ｑ３，Ｑ４……ログ・トランジスタ、Ｃ，Ｃ１…
…コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２１……抵抗、OP２１
……差動増幅器。
Claims (1)
- １ 入力信号を絶対値化する絶対値回路と、実質
的に同一の対数特性を有する半導体素子を増幅器
の帰還路に挿入接続してなり入力信号の対数に対
応した電圧信号を得る対数変換回路と、前記半導
体素子と実質的に同一の特性を有する一対の半導
体素子及びこの一対の半導体素子の共通接続点と
コモンライン間に接続されたコンデンサよりなり
前記対数変換回路の出力を入力信号とする補正回
路と、該補正回路の出力を積分する積分器と、該
積分器の出力電圧に対応した電流を前記補正回路
に供給する電圧・電流変換器を具備した対数変換
方式を用いた実効値変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289879A JPS55114959A (en) | 1979-02-27 | 1979-02-27 | Effective value conversion circuit using logarithmic conversion system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289879A JPS55114959A (en) | 1979-02-27 | 1979-02-27 | Effective value conversion circuit using logarithmic conversion system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55114959A JPS55114959A (en) | 1980-09-04 |
| JPH0146830B2 true JPH0146830B2 (ja) | 1989-10-11 |
Family
ID=12095457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289879A Granted JPS55114959A (en) | 1979-02-27 | 1979-02-27 | Effective value conversion circuit using logarithmic conversion system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55114959A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152227A (ja) * | 1984-01-14 | 1985-08-10 | ロ−ム株式会社 | 整流回路 |
-
1979
- 1979-02-27 JP JP2289879A patent/JPS55114959A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55114959A (en) | 1980-09-04 |
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