JPH0241954Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は入力電圧信号を周波数信号に変換する
電圧−周波数変換回路に関するものである。

背景技術 近年、電子技術の発達に伴なつて各種装置にマ
イクロコンピユータが使用されている。この場
合、マイクロコンピユータはデイジタル処理であ
るために、各種物理量の変化を検出するセンサか
らのアナログ信号を扱う場合には、アナログ信号
をデイジタル信号に変換してマイクロコンピユー
タに供給しなければならない。例えば温度センサ
等から発生される電圧信号は、電圧−周波数変換
回路に於いて電圧信号のレベルに応じた周波数信
号に変換した後にマイクロコンピユータに供給し
ている。

この場合、従来一般に用いられている電圧−周
波数変換回路は、電圧制御発振回路を用いて入力
電圧信号に応じた周波数信号を発振させ、この発
振出力信号を変換信号として出力するものが用い
られている。

しかしながら、上記構成による電圧−周波数変
換回路は、電圧制御発振回路を利用したものであ
るために、回路が複残で高価なものとなつてしま
う。また、上記構成に於いては、発振回路を利用
しているために、制御範囲および出力範囲が狭い
ものとなつてしまう等の種々の問題を有してい
る。

考案の開示 従つて、本考案による目的は、簡単な構成であ
りながら入力電圧のレンジが広くかつ出力周波数
のダイナミツクレンズが広い電圧−周波数変換回
路を提供することである。

このような目的を達成するために本考案は、負
荷抵抗を介して電源とアース間に接続されたトラ
ンジスタのベース電流によつてコンデンサを充電
し、この充電電流に応じて変化する前記負荷抵抗
の両端電圧と入力信号電圧をコンパレータに於い
て比較することにより入力電圧信号が前記負荷抵
抗の両端電圧を越えた時に出力を反転させて前記
コンデンサを急速放電させるとともに、このコン
パレータの出力が上述した反転状態となる毎にフ
リツプフロツプ回路をトリガしてセツト・リセツ
トを繰り返させることにより、このフリツプフロ
ツプ回路から入力電圧信号に応じた周波数の信号
を発生させるものである。

このように構成された電圧−周波数変換回路に
於いては、電圧制御発振回路を用いないことか
ら、回路構成が簡単で安価なものとなる。また、
上記構成に於いては、零ボルトから電源電圧まで
の入力電圧信号を扱うことが出来、これに伴なつ
て入力電圧信号のレンジが極めて広くなる。更に
上記構成に於いては、発振回路を用いていないた
めに回路動作の不安定化が防止され、これに伴な
つて出力周波数のダイナミツクレンジを広くする
ことが出来る等の種々優れた効果を有する。

考案を実施するための最良の形態 第１図は本考案による電圧−周波数変換回路の
一実施例を示す回路図である。同図に於いて１は
トランジスタであつて、エミツタが電源Vccに接
続され、コレクタが負荷用の抵抗２を介してアー
スに接続されている。３はトランジスタ１のベー
スとアース間に接続されたコンデンサ、４はコン
デンサ３に対して並列に接続された放電用のトラ
ンジスタ、５はコンパレータであつて、入力電圧
信号Vinを正極入力とし、抵抗２の両端電圧を負
極入力としている。６はコンパレータ５の出力端
とトランジスタ４のベースとの間に接続された抵
抗、７はＤタイプのフリツプフロツプ回路であつ
て、コンパレータ５の出力信号をセツト入力Ｄと
するとともに、リセツト出力をクロツク入力
CKとし、かつセツト出力Ｑを出力周波数信号Fo
としている。

このように構成された電圧−周波数変換回路に
於いて、通常時はトランジスタ１のベース電流に
よつてコンデンサ３がほぼ電源Vccのレベルに充
電を完了している。従つて、トランジスタ１はオ
フとなつているために、コンパレータ５の負極入
力は零となつている。この状態に於いて、例えば
第２図ａに示すような入力電圧信号Vinがコンパ
レータ５の正極入力端に供給されると、コンパレ
ータ５の出力は“Ｈ”に反転する。コンパレータ
５の出力が“Ｈ”になると、トランジスタ４がオ
ンされ、これに伴なつてコンデンサ３の充電電荷
を急速放電させる。この場合、トランジスタ４が
オンされると、トランジスタ１のベース電流が最
大値となることから、トランジスタ１が完全にオ
ン状態となつて抵抗２の両端電圧が電源電圧Vcc
となる。この結果、コンパレータ５の負極入力が
第２図ｂに時点t₁で示すように零から電源Vccに
急上昇する。負極入力が電源Vccに急上昇する
と、この負極入力が入力電圧信号Vinを越えるこ
とから、コンパレータ５の出力が“Ｌ”に反転す
る。つまり、入力電圧信号Vinが供給されると、
コンパレータ５の出力が第２図ｃに時点t₁で示す
ように一瞬のみ“Ｈ”となる。そして、このコン
パレータ５の出力信号が“Ｈ”となる一瞬の期間
のみトランジスタ４がオンとなつてコンデンサ３
の急速放電を実行する。次にトランジスタ４がオ
ンからオフになると、トランジスタ１のベース電
流はすべてコンデンサ３に充電されることにな
り、充電電圧の上昇に伴なつてトランジスタ１の
ベース電流が減少し、これに応じて抵抗２の両端
電圧も減少する。つまり、トランジスタ１のエミ
ツタ・ベース間はダイオード特性を有する関係
上、トランジスタ１からコンデンサ３に流れるベ
ース電流I_Bは次式に示すようになる。ただし、K₁
は定数。

I_B＝K₁／ｔ …(1) この結果、抵抗２の値をＲとすると、コンパレ
ータ５の負極入力端に供給される抵抗２の両端電
圧Ｖは、 Ｖ＝I_B・h_FE・Ｒ＝K₁／ｔ・h_FE．Ｒ …(2) となる。そして、この電圧Ｖが時間の経過ととも
に電源電圧Vccから第２図に期間t₁−t₂間で示す
ように双曲線特性を有して低下し、時点t₂に於い
て入力電圧信号Vinを越えて低下すると、コンパ
レータ５の出力が“Ｈ”となる。コンパレータ５
の出力が“Ｈ”になると、トランジスタ２がオン
となるために、前述した場合と同様にコンデンサ
３を急速放電するとともにトランジスタ１をオン
させる。トランジスタ１がオンされると、抵抗２
の両端に発生される電圧が急激に電源電圧Vccと
なるためにこのコンパレータ５の出力は“Ｌ”と
なつて、“Ｈ”期間は第２図ｂに時t₂で示すよう
に一瞬のみとなる。つまり、コンデンサ３の充電
に伴なつて双曲線特性を有して電源Vccから下降
する抵抗２の両端電圧が、第２図ｂに示すように
入力電圧信号Vinに達する毎にコンパレータ５の
出力が第２図ｃに示すように一瞬“Ｈ”となる。
この結果、コンパレータ５の出力が“Ｈ”となる
間隔は、第２図ｃに示すように入力電圧信号Vin
の上昇に応じて狭くなる。

このようにして発生されたコンパレータ５の出
力信号がフリツプフロツプ回路７の入力端Ｄに順
次供給されると、フリツプフロツプ回路Ｄはセツ
ト・リセツトを繰り返し、これに伴なつてセツト
出力端Ｑから第２図ｄに示すようにデユーテイー
がほぼ50％の周波数信号Foが発生される。この
場合、周波数信号Foは Fo＝２・Vin／h_FE・I_B・Ｒ・K₁ …(3) となる。ここで、２／h_FE・I_B・Ｒを定数K₂とす
ると、Fo＝K₂.Vinとなつて、入力電圧信号Vin
に応じた出力周波数信号Foが得られることにな
る。そして、このように構成された回路に於いて
は、発振回路を用いていないために、その動作範
囲が極めて広くなり、これに伴なつて入力電圧信
号のレンジおよび出力周波数のダイナミツクレン
ジが広くなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電圧−周波数変換回路の
一実施例を示す回路図、第２図ａ〜ｄは第１図に
示す回路の各部動作波形図である。 １，４……トランジスタ、２，６……抵抗、３
……コンデンサ、５……コンパレータ、７……フ
リツプフロツプ回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エミツタが電源の正極に接続され、コレクタが
   負荷抵抗を介してアースに接続された第１のトラ
   ンジスタと、前記第１のトランジスタにおけるベ
   ースとアース間に接続されて、該トランジスタの
   ベース電流によつて充電されることにより、双曲
   線特性を有して充電されるコンデンサと、入力信
   号電圧が前記負荷抵抗の両端電圧を越えた時に出
   力を反転するコンパレータと、このコンパレータ
   の反転出力によりオンとなつて前記コンデンサを
   急速放電させる第２のトランジスタと、前記コン
   パレータの出力反転時に順次トリガされてセツ
   ト・リセツトを繰り返すフリツプフロツプ回路と
   を備えたことを特徴とする電圧−周波数変換回
   路。