JPH028350B2 - - Google Patents

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JPH028350B2
JPH028350B2 JP13145982A JP13145982A JPH028350B2 JP H028350 B2 JPH028350 B2 JP H028350B2 JP 13145982 A JP13145982 A JP 13145982A JP 13145982 A JP13145982 A JP 13145982A JP H028350 B2 JPH028350 B2 JP H028350B2
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JP
Japan
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circuit
smoothing circuit
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voltage
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JP13145982A
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Hiroshi Sada
Hisashi Kawai
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/16Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Software Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力信号を逆数に変換して出力する逆
数関数発生回路に関するものである。
上記回路は演算装置あるいは制御装置中に組込
まれて広範囲に使用されており、自動車関係では
車速表示装置あるいはグロープラグの電力制御装
置等に使用される。従来の逆数関数発生回路とし
ては除算回路を利用するもの、あるいは鋸歯状波
をコンパレータで基準電圧と比較し、入力電圧と
コンパレータの出力パルス幅とが逆数の関係にな
ることを利用するもの等があるが、いずれも回路
構成が複雑である。
本発明は抵抗とコンデンサを直列に接続した第
1の平滑回路と所定のヒステリシスを有するコン
パレータと、コンパレータの出力信号にて上記第
1の平滑回路の充放電を行なうアナログスイツチ
とにより入力信号の大きさに反比例したデユーテ
イ比を有する矩形パルス信号を発生し、このパル
ス信号を第2の平滑回路で平滑することにより入
力信号の逆数信号を発生するようにしたもので、
従来回路に比して極めて簡単な回路構成で逆数関
数発生回路を実現したものである。
以下本発明を図示の実施例により説明する。
第1図は本発明の逆数関数発生回路を車速表示
装置に利用した例を示すもので、1は所定間隔で
スリツトを形成した円板であり、車輪の回転軸に
取り付けてある。2は上記スリツトを通過した光
を検出して電気信号を出力する光式回転検出器
で、一定時間内に通過するスリツト数に等しいパ
ルス信号を出力する。3は波形整形回路、4は積
分回路、5はピーク値ホールド回路、6は本発明
の逆数関数発生回路、7はスピードメータであ
る。回転検出器2の出力パルスは波形整形回路3
で矩形パルス3aに波形整形され(第2図A)、
積分回路4にてこの矩形パルス3aの周期T1
T2に比例した波高V1、V2を有する三角波4aに
交換される(第2図B)。上記三角波4aの波高
V1、V2はピーク値ホールド回路5にて、次の新
たなパルス3aが出力されるまでホールドされ
(第2図C)、このホールド信号5aが逆数関数発
生回路6にて逆数信号に交換されてスピードメー
タ7に入力される。
上記逆数信号は矩形パルス3aの周期T1、T2
の逆数になつており、パルス3aの周波数すなわ
ち単位時間当りのパルス3aの発生数に比例して
いるから、車輪の回転数たる車速を示している。
この方式の車速表示装置は光式回転検出器2の
出力パルスを直接カウントする従来方式と比較す
ると、単位時間毎に出力パルスをサンプルする回
路、パルスをカウントする回路、D/A交換回路
等が不要で装置回路が簡単になり、さらに出力パ
ルス数が少くなる低速時に車速表示が不正確にな
るという上記従来方式における欠点もない。
さて、第3図に本発明の逆数関数発生回路6の
回路例を示す。図中R1,R2,R3は抵抗、C1,C2
はコンデンサ、63は所定電圧△Ve1のヒステリ
シスを有するコンパレータ、64a,64b,6
4c,64dはアナログスイツチで該スイツチ6
4a〜64dの端子Gに高レベルを入力すると端
子S、D間が導通する。また65はインバータで
ある。上記抵抗R1,R2とコンデンサC1,C2はそ
れぞれ直列に接続されて、第1の平滑回路61、
第2の平滑回路62を構成している。コンパレー
タ63の一方の比較入力部たる非反転入力端子
(+)は第1の定電圧源Vr1に接続され、他方の
比較入力部たる反転入力端子(−)は上記第1の
平滑回路61の出力部61bと接続してある。抵
抗R3はコンパレータ63のヒステリシス電圧△
Ve1の調整用で、抵抗R3の値が大きいと上記電圧
△Ve1は小さくなる。コンパレータ63は非反転
入力端子(+)への入力電圧Vr1が反転入力端子
(−)への入力たる上記平滑回路61の出力電圧
Vc1より大きい場合に高レベル信号を出力する。
上記コンパレータ63の出力信号はアナログス
イツチ64a,64cの端子Gに入力されるとと
もに、インバータ65でそのレベルを反転せしめ
られてアナログスイツチ64b,64dの端子G
に入力される。上記アナログスイツチ64a,6
4bは直列に接続されて第1の平滑回路61の入
力部61aを選択的に入力信号端子65aおよび
アースに導通せしめる第1のスイツチ回路を構成
しており、上記アナログスイツチ64c,64d
は直列に接続されて第2の平滑回路の入力部62
aを選択的に第2の定電圧源Vr1およびアースに
導通せしめる第2のスイツチ回路を構成してい
る。
上記の如き構成を有する逆数関数発生回路6の
作動を以下に述べる。
上記発生回路6の作動初期には第1の平滑回路
61の出力電圧Vc1より定電圧Vr1のほうが大き
いから、コンパレータ63より高レベル信号が出
力され、第1のアナログスイツチ64aの端子
S、D間が導通する。入力信号端子65aにピー
ク値ホールド回路5(第1図参照)の出力信号5
a(第2図参照)が入力されると、第1の平滑回
路61のコンデンサC1は抵抗R1を通して充電さ
れ、その両端電圧すなわち平滑回路61の出力電
圧Vc1が定電圧Vc1が上昇する。この出力電圧
Vc1が定電圧Vr1より大きく、正確にはヒステリ
シスを考慮に入れて(Vr1+△Ve1/2)より大きく なるとコンパレータ63の出力は低レベル信号に
変わるから、第1のアナログスイツチ64は非導
通となり、代わつて第2のアナログスイツチ64
bの端子S、D間が導通する。この結果コンデン
サC1に蓄えられた電荷は抵抗R1を通して放電し、
コンデンサC1の両端電圧すなわち平滑回路61
の出力電圧Vc1が低下する。この出力電圧Vc1
定電圧Vr1より小さく、正確にはヒステリシスを
考慮に入れて(Vr1−△Ve1/2)より小さくなると コンパレータ63の出力が再び高レベル信号に変
わり、再びコンデンサC1が充電され、その両端
電圧すなわち平滑回路61の出力電圧Vc1が上昇
する。
以上の作動を繰り返すことにより、コンパレー
タ63の出力信号63aは一定周期で発振する。
これを第4図Dに示す。また上記第1の平滑回路
61の出力電圧Vc1の時間変化を同図Eに示す。
図に示す如く上記平滑回路61の出力電圧Vc1
定電圧Vr1を中心にコンパレータ63のヒステリ
シス電圧△Ve1の幅で上昇下降を繰り返し、出力
電圧Vc1の上昇時はコンデンサC1の充電時に、下
降時はコンデンサC1の放電時にそれぞれ対応し
ている。また上記出力電圧Vc1の上昇時にはコン
パレータ63の出力信号63aは高レベルであ
り、出力電圧Vc1の下降時には低レベルである。
上記コンパレータ63の出力信号63aが高レベ
ルとなつている時間をTc、高レベルとなる周期
をTとして、以下出力信号63aのデユーテイ比
To/Tを算出する。
定電圧Vr1を逆数関数発生回路6への入力信号
すなわちピーク値ホールド回路5の出力信号5a
の電圧V1より低い値に設定し、かつコンパレー
タ63のヒステリシス電圧△Ve1を充分に小さく
しておくと、コンデンサC1への充電電流i11は次
式(1)で与えられる i11=V1−Vr1/R1 ……(1) したがつて時間To中のコンデンサC1への充電
電荷△Q11は △Q11=i11To ……(2) または △Q11=C1△Ve1 ……(3) で表わされる。
上式(1)、(2)、(3)より △Ve1=To/C1R1(V1−Vr1) ……(4) 次にコンデンサC1の放電電流をi12とすると i12B=Vr1/R1) ……(5) 放電電荷△Q12は △Q12=i12(T−To) ……(6) 放電電荷△Q12と充電電荷△Q11は等しいから
上式(3)、(5)、(6)より △Ve1=(T−To)/C1R1)Vr1 ……(7) したがつて、(4)式、(7)式より To/T=Vr1/V1 ……(8) (8)式においてVr1は一定であるから、上記コン
パレータ63の出力信号63aのデユーテイ比
To/Tは逆数関数発生回路6への入力信号すなわち ピーク値ホールド回路5の出力信号5a(第2図
参照)の電圧V1の逆数に比例している。
一方、上記コンパレータ63の出力信号63a
はアナログスイツチ64c,64dの各端子Gに
も入力されるから、上記スイツチ64cはスイツ
チ64aと同時に作動し、スイツチ64dはスイ
ツチ64bと同時に作動する。スイツチ64cの
導通時には定電圧源Vr2より第2の平滑回路62
の抵抗R2を通してコンデンサC2が充電され、ス
イツチ64dの導通時には反対に上記コンデンサ
C2が抵抗R2を通して放電する。そして、上記ス
イツチ64cの導通時間はスイツチ64aと同様
Toであり、スイツチ64dの導通時間はスイツ
チ64bと同様(T−To)であるから、コンデ
ンサC2の両端電圧すなわち第2の平滑回路62
の出力電圧Vc2は充電電荷△Q21と放電電荷△Q22
が等しくなるような平均電圧Voを中心に微少な
電圧幅△Voで脈動する。以下、上記平均電圧Vo
を計算する。
コンデンサC2への充電電流i21は i21=Vr2−Vo/R2 ……(9) この時の充電電荷△Q21は △Q21=i21To ……(10) または △Q21=C2△Vo ……(11) 上式(9)、(10)、(11)より △Vo=Vr2−Vo/C2R2To ……(12) 次にコンデンサC2の放電電流i22は i22=Vo/R2) ……(13) この時の放電電荷△Q22は △Q22=i22(T−To) ……(14) 放電電荷△Q22と△Q21は等しいから上式(11)、
(13)、(14)より △Vo=Vo/C2R2(T−TO) ……(15) したがつて上式(12)、(15)より第2の平滑回路
の平均出力電圧Voは Vo=To/TVr2 ……(16) (8)式を(16)式に代入すると Vo=Vr1、Vr2/V1 ……(17) (17)式においてVr1、Vr2は一定であるから、
第2の平滑回路の平均出力電圧Voすなわち逆数
関数発生回路6の平均出力電圧はピーク値ホール
ド回路5の出力信号5aの電圧V1すなわち逆数
関数発生回路6の入力信号電圧の逆数となる。上
記の関係式は各平滑回路61,62の充放電時の
時定数が等しいことを前提としている。実際のア
ナログスイツチは数百Ωの抵抗値をもつているた
め誤差の許容範囲内でアナログスイツチ64a,
64bおよびアナログスイツチ64c,64dは
それぞれ通電抵抗のほぼ等しいものを使用する必
要がある。アナログスイツチ4個の入つたC−
MOS1Cたとえば東芝製To4066BPを使用すれば
同一チツプで抵抗値のバラツキが少ないため誤差
を少くすることができる。
ここで、上記第2の平滑回路の出力電圧Vc2
脈動電圧幅△Voを小さくするには第1の平滑回
路61のCR時定数を小さくしてコンパレータ6
3の出力信号63aの発振周波数を高くするとと
もに、第2の平滑回路62の時定数を大きくする
必要がある。
発明者らの実験ではコンパレータ63、インバ
ータ2、スイツチ64a,64bの遅れ時間によ
り上記発振周波数の上限は50KHz程度であり、
この状態で第2の平滑回路62のCR時定数を適
当に大きくすることにより上記脈動電圧幅△Vo
は実用上問題のない程度に小さくできる。
以上の如く、本発明は平滑回路と、コンパレー
タと、アナログスイツチにより極めて簡単な構成
で、安価かつ精度の良い逆数関数発生回路を実現
したもので、演算装置、制御装置に組込んで広く
利用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の逆数関数発生回路を使用した
車速表示装置の構成を示す図、第2図は波形整形
回路、積分回路、ピーク値ホールド回路の出力信
号波形を示す図、第3図は本発明の逆数関数発生
回路の回路例を示す図、第4図はコンパレータ、
第1の平滑回路の出力信号波形を示す図である。 6……逆数関数発生回路、61……第1の平滑
回路、62……第2の平滑回路、63……コンパ
レータ、64a,64b,64c,64d……ア
ナログスイツチ(第1のスイツチ回路および第2
のスイツチ回路)、Vr1,Vr2……定電圧源、65
a……入力信号端子、65b……出力信号端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力信号端子に入力した入力信号を逆数に変
    換して出力信号端子に出力する逆数関数発生回路
    において、抵抗とコンデンサを直列に接続した第
    1の平滑回路および第2の平滑回路と、ヒステリ
    シスを有するコンパレータと、定電圧源と、上記
    第1の平滑回路の入力部を上記入力信号端子およ
    びアースに選択的に導通せしめる第1のスイツチ
    回路と、上記第2の平滑回路の入力部を上記定電
    圧源およびアースに選択的に導通せしめる第2の
    スイツチ回路とを設け、上記コンパレータの一方
    の比較入力部は上記定電圧源に接続するとともに
    他方の比較入力部は上記第1の平滑回路の出力部
    と接続し、また上記第2の平滑回路の出力部は上
    記出力端子に接続して、上記第1の平滑回路の出
    力電圧が上記定電圧源の電圧よりも高くなつた場
    合には上記コンパレータの出力信号により上記第
    1のスイツチ回路および第2のスイツチ回路を作
    動せしめて上記第1の平滑回路および第2の平滑
    回路の各入力部をそれぞれアースに導通せしめる
    ようになしたことを特徴とする逆数関数発生回
    路。
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JP5841375B2 (ja) * 2011-08-10 2016-01-13 ローム株式会社 降圧dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた照明機器

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