JPH03189569A - Voltage measuring device - Google Patents

Voltage measuring device

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Publication number
JPH03189569A
JPH03189569A JP33017989A JP33017989A JPH03189569A JP H03189569 A JPH03189569 A JP H03189569A JP 33017989 A JP33017989 A JP 33017989A JP 33017989 A JP33017989 A JP 33017989A JP H03189569 A JPH03189569 A JP H03189569A
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JP
Japan
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signal
peak
zero
voltage
rectified
Prior art date
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Pending
Application number
JP33017989A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Shirakawa
洋 白川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable an accurate measurement for the voltage of AC signal in a short time by detecting a zerocross point of the AC source signal, starting the operation in response to the detected signal, and holding the peak voltage of rectified signal from a rectification means. CONSTITUTION:The AC signal 101 which is the object to be measured, is inputted to a rectification circuit 1 and the rectified signal 104 outputted therefrom is inputted to a peak hold circuit 6. The operation of circuit 6 is started at the rise of a zerocross point detecting signal 109 from a zerocross point detecting circuit 7. The start of operation for this circuit 6 is made with synchronizing to the zerocross point of AC source signal 107. Then, the peak voltage of first rectified signal 104 after the start of operation is held by the circuit 6. This held peak voltage is subjected to make an A/D conversion 3 as the output signal of circuit 6 and outputted to a microcomputer 4. The digital data are recognized as the voltage measuring value of AC signal 101 by the microcomputer 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、交流信号の電圧を/111定する装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a device for determining the voltage of an alternating current signal by /111.

(従来の技術) 従来のこの種の装置は、第3図に示すように、被測定交
流信号10]を整流回路1で整流した後、平滑回路2に
通し、A/Dコンバータ3によりデジタル信号に変換し
て測定を行っている。ところで、交流信号101には通
常、第4図Aに示すように交流電源波形(ハム)102
が重畳しており、正確な測定の妨害となる。そこで、こ
のハムの影響を除去するため、同期回路5により電源波
形のゼロクロス点に同期して測定を行うようにしている
(Prior Art) As shown in FIG. 3, in a conventional device of this type, an AC signal to be measured 10 is rectified by a rectifier circuit 1, passed through a smoothing circuit 2, and converted into a digital signal by an A/D converter 3. The measurement is performed by converting it to . By the way, the AC signal 101 usually has an AC power waveform (HAM) 102 as shown in FIG. 4A.
are superimposed, interfering with accurate measurement. Therefore, in order to eliminate the influence of this hum, the measurement is performed in synchronization with the zero-crossing point of the power supply waveform using the synchronization circuit 5.

(発明が解決しようとする課題) この従来の装置では交流信号101を整流回路1及び平
滑回路2に通して直流平滑信号103に変換しているた
め、直流信号103が定常状態になるまでに成る程度の
時間がかかる。これを、第4図Bの波形図で説明すると
、実線で表される直流平滑信号103は、交流信号10
1の入力開始時点toから徐々に立ち上がり、時刻tl
にて破線で表される定常波形に達する。このため、断続
する交流信号の測定では、もし第4図Bのb点で測定が
行われれば測定値は正確であるが、a点で行われれば不
正確となるため、1回だけのn1定では正確な測定値が
得られたかどうか分からず、複数回測定を繰り返すこと
となるため、短時間で測定を完了することが難しい。
(Problem to be Solved by the Invention) In this conventional device, the AC signal 101 is passed through the rectifier circuit 1 and the smoothing circuit 2 to be converted into the DC smoothed signal 103, so that the DC signal 103 reaches a steady state. It takes some time. To explain this using the waveform diagram in FIG. 4B, the DC smoothed signal 103 represented by the solid line is the AC signal 10
1 gradually rises from the input start time to, and reaches time tl.
The steady waveform shown by the dashed line is reached at . Therefore, in the measurement of intermittent AC signals, if the measurement is performed at point b in Figure 4B, the measured value will be accurate, but if it is performed at point a, it will be inaccurate. However, it is difficult to complete measurements in a short period of time because it is not known whether accurate measurement values have been obtained and measurements must be repeated multiple times.

従って、本発明の目的は、断続する交流信号の電圧測定
を短時間に且つ正確に行えるようにすることにある。
Therefore, an object of the present invention is to enable accurate voltage measurement of intermittent alternating current signals in a short time.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、被測定交流信号を受け、この被測定交流信号
を整流した整流信号を出力する整流手段と、被測定交流
信号に重畳されているハムの原因である交流電源信号を
受け、この交流電源信号のゼロクロス点を検出してゼロ
クロス点検出信号を発するゼロクロス点検出手段と、ゼ
ロクロス点検出信号に応答して作動開始し、整流手段か
らの整流信号のピーク電圧をホールドするピークホール
ド手段と、ピークホールド手段によりホールドされたピ
ーク電圧から被測定交流信号の電圧測定値を決定する測
定値決定手段とを有する電圧測定装置を提供する。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a rectifier that receives an AC signal to be measured and outputs a rectified signal obtained by rectifying the AC signal to be measured, and a rectifier that rectifies the AC signal to be measured and rectifies the AC signal to be measured. Zero-crossing point detection means receives a certain AC power signal, detects the zero-crossing point of this AC power signal, and issues a zero-crossing point detection signal; A voltage measuring device is provided that has a peak hold means for holding a voltage and a measured value determining means for determining a voltage measurement value of an AC signal to be measured from the peak voltage held by the peak hold means.

(作 用) 上記構成によれば、交流電源信号のゼロクロス点の後の
最初の整流信号のピーク電圧がホールドされ、このピー
ク電圧から被測定交流信号の電圧測定値が決定される。
(Function) According to the above configuration, the peak voltage of the first rectified signal after the zero-crossing point of the AC power signal is held, and the voltage measurement value of the AC signal to be measured is determined from this peak voltage.

(実施例) 以下、実施例により説明する。(Example) Examples will be explained below.

第1図は、本発明に係る電圧測定装置の一実施例の構成
を示すブロック図、第2図はこの実施例の主要部分の信
号波形図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a voltage measuring device according to the present invention, and FIG. 2 is a signal waveform diagram of the main parts of this embodiment.

第1図において、測定対象たる交流信号101(第2図
A)は整流回路1に入力され、ここから出力される整流
信号104(第2図B)はピークホールド回路6に入力
される。ピークホールド回路6はゼロクロス点検出回路
7からのゼロクロス点検出信号109の立上がりで作動
を開始する。
In FIG. 1, an AC signal 101 (FIG. 2A) to be measured is input to a rectifier circuit 1, and a rectified signal 104 (FIG. 2B) output from the rectifier circuit 1 is input to a peak hold circuit 6. The peak hold circuit 6 starts operating at the rise of the zero cross point detection signal 109 from the zero cross point detection circuit 7.

後述のように、このピークホールド回路6の作動開始は
交流電源信号107(第2図E)のゼロクロス点に同期
してなされる。すると、ピークホールド回路6は作動開
始後最初の整流信号104(第2図B)のピーク電圧を
ホールドする。ホールドされた上記ピーク電圧は、ピー
クホールド回路6の出力信号111としてA/Dコンバ
ータ3に送られ、ここでデジタルデータに変換されて、
交流信号101の電圧測定値としてマイクロコンピュー
タ4に入力される。
As will be described later, the peak hold circuit 6 starts operating in synchronization with the zero cross point of the AC power signal 107 (FIG. 2E). Then, the peak hold circuit 6 holds the peak voltage of the first rectified signal 104 (FIG. 2B) after the start of operation. The held peak voltage is sent to the A/D converter 3 as an output signal 111 of the peak hold circuit 6, where it is converted into digital data.
It is input to the microcomputer 4 as a voltage measurement value of the AC signal 101.

以下、この実施例をより詳しく説明する。This example will be explained in more detail below.

ゼロクロス点検出回路7は、交流電源信号107(第2
図E)を入力信号とするホトカプラ8と、このホトカブ
ラ8の出力信号108(第2図F)をクロックパルス端
子Cpに受けるD−フリップフロップ9とを有する。
The zero cross point detection circuit 7 receives the AC power signal 107 (second
It has a photocoupler 8 which receives the input signal (E) in FIG.

ホトカブラ8は、交流電源信号107により駆動される
逆並列接続されたベアの発光ダイオード(図示せず)と
、これにホト結合されたホトトランジスタ(図示せず)
とを有する。上記ペアの発光ダイオードは交流電源信号
107(第2図E)のゼロクロス点毎に発光を停止する
ため、ホトトランジスタはゼロクロス点毎にパルス信号
108(第2図F)を発生する。このパルス信号108
はD−フリップフロップ9にクロックパルスとして加え
られる。つまり、フリップフロップ9は交流電源信号1
07のゼロクロス点毎にクロックパルス108を受ける
(第2図E、F)。
The photocoupler 8 includes bare light emitting diodes (not shown) connected in antiparallel and driven by an AC power signal 107, and a phototransistor (not shown) photocoupled thereto.
and has. Since the light emitting diodes of the pair stop emitting light at every zero-crossing point of the AC power signal 107 (FIG. 2E), the phototransistor generates a pulse signal 108 (FIG. 2F) at every zero-crossing point. This pulse signal 108
is applied to the D-flip-flop 9 as a clock pulse. In other words, the flip-flop 9 receives the AC power signal 1
A clock pulse 108 is received every 0.07 zero crossing points (FIG. 2E, F).

このフリップフロップ9は、そのリセット端子RにNO
R回路10の出力信号を受けており、このNOR回路1
0の入力信号はマイクロコンピュータ4からの測定要求
信号105(第2図C)と、コンパレータ11からの信
号有り信号106(第2図D)である。従って、この両
信号105及び106が共にハイレベルである時、フリ
ップフロップ9はリセット端子Rにハイレベル信号を受
けてリセット状態を解除され、上記クロックパルス10
8(第2図F)に応答して動作する。
This flip-flop 9 has NO on its reset terminal R.
It receives the output signal of the R circuit 10, and this NOR circuit 1
The 0 input signals are the measurement request signal 105 (FIG. 2C) from the microcomputer 4 and the signal presence signal 106 (FIG. 2D) from the comparator 11. Therefore, when both signals 105 and 106 are at high level, the flip-flop 9 receives a high level signal at the reset terminal R and is released from the reset state, and the clock pulse 10
8 (FIG. 2F).

ここで、測定要求信号105(第2図C)はマイクロコ
ンピュータ4よりDI定の実行が要求されている間ハイ
レベルにされる。一方、信号有り信号106(第2図D
)は、コンパレータ11に入力される整流信号104(
第2図B)の電圧レベルが所定の基準電圧V refよ
り高くなった時(第2図時点t1)、つまり有意な電圧
レベルを持つ交流信号101の入力が開始された時にハ
イレベルにされる。従って、マイクロコンピュータ4か
ら測定実行要求がなされ且つ有意な交流信号101人力
が開始された時(第2図の時点tl)に、フリップフロ
ップ9はリセット状態を解除される。
Here, the measurement request signal 105 (FIG. 2C) is kept at a high level while the microcomputer 4 requests execution of the DI determination. On the other hand, there is a signal 106 (Fig. 2D
) is the rectified signal 104 (
When the voltage level in FIG. 2B) becomes higher than the predetermined reference voltage V ref (time t1 in FIG. 2), that is, when input of the AC signal 101 having a significant voltage level starts, it is set to high level. . Therefore, when a measurement execution request is issued from the microcomputer 4 and a significant AC signal 101 is started (time tl in FIG. 2), the flip-flop 9 is released from the reset state.

ところで、信号有り信号106は、ハイレベルの時、整
流信号104の脈動により一時的にローレベルに落ちる
ことがある。そこで、このようなレベル変動を除去し信
号有り信号106を安定にハイレベルに維持するため、
抵抗RとコンデンサCより成る積分回路12がコンパレ
ータ11とNOR回路10間に挿入されている。尚、積
分回路12とコンパレータ11の位置を入れ替えてもよ
い。
By the way, when the signal present signal 106 is at a high level, it may temporarily drop to a low level due to the pulsation of the rectified signal 104. Therefore, in order to remove such level fluctuations and maintain the signal present signal 106 at a stable high level,
An integrating circuit 12 consisting of a resistor R and a capacitor C is inserted between the comparator 11 and the NOR circuit 10. Note that the positions of the integrating circuit 12 and the comparator 11 may be exchanged.

上述のように、マイクロコンピュータ4から測定実行要
求がなされ且つ有意な交流信号101人力が開始された
時(第2図時点tl)、D−フリップフロップ9のリセ
ット状態が解除される。すると、フリップフロップ9は
リセット解除後最初のホトカプラ8からのクロックパル
ス108の立上がり(第2図時点t2)に同期して、デ
ータ端子りの論理レベルを出力端子Qに出力する。デー
タ端子りにはハイレベルの電圧Vccが加えられている
から、フロップフロップ9の出力信号109は上記クロ
ックパルス108の立上がりでローレベルからハイレベ
ルに立ち上がる。つまり、リセット状態解除後最初の交
流電源信号102のゼロクロス点(第2図X点)にほぼ
同期して、フリップフロップ9の出力信号109はハイ
レベルに立ち上がる。このハイレベルに立上がった信号
109は前記ゼロクロス点検出信号としてピークホール
ド回路6内のD−フリップフロップ13のリセット端子
Rに加えられそのリセット状態を解除する。
As described above, when a measurement execution request is issued from the microcomputer 4 and a significant AC signal 101 is started (time tl in FIG. 2), the reset state of the D-flip-flop 9 is released. Then, the flip-flop 9 outputs the logic level of the data terminal to the output terminal Q in synchronization with the first rise of the clock pulse 108 from the photocoupler 8 after the reset is released (time t2 in FIG. 2). Since a high-level voltage Vcc is applied to the data terminal, the output signal 109 of the flop-flop 9 rises from a low level to a high level at the rise of the clock pulse 108. That is, the output signal 109 of the flip-flop 9 rises to a high level almost in synchronization with the first zero-crossing point of the AC power signal 102 after the reset state is released (point X in FIG. 2). This signal 109 rising to a high level is applied as the zero-cross point detection signal to the reset terminal R of the D-flip-flop 13 in the peak hold circuit 6 to release the reset state.

ピークホールド回路6内では、サンプルホールド回路1
4の入力信号たる整流信号104(第2図B)とサンプ
ルホールド回路14の出力信号111とがコンパレータ
15で比較されている。
In the peak hold circuit 6, the sample hold circuit 1
A comparator 15 compares the rectified signal 104 (FIG. 2B), which is the input signal of the sample-and-hold circuit 14, with the output signal 111 of the sample-and-hold circuit 14.

サンプルホールド回路14は、そのサンプルパルス端子
Spのレベルがローレベルの時はサンプル状態にある。
The sample hold circuit 14 is in a sample state when the level of its sample pulse terminal Sp is low level.

この状態では、整流信号104(第2図B)はサンプル
ホールド回路14を通過して出力信号111に現れてい
る。しかし、その通過に要する時間だけ、出力信号11
1は整流信号104より住かに遅延する。そのため、整
流信号104のレベル上昇時には、出力信号111は整
流信号104より僅かにレベルが低く、レベル下降時に
は僅かにレベルが高くなる。従って、コンパレータ15
の出力信号112は、整流信号104(第2図B)のレ
ベル上昇時はローレベルであり、上昇から下降に転じる
ピーク時にローレベルからハイレベルに立ち上がる。こ
のピーク時に立上がる信号112はD−フリップフロッ
プ13のクロックパルス端子Cpに加えられる。
In this state, the rectified signal 104 (FIG. 2B) passes through the sample and hold circuit 14 and appears as the output signal 111. However, the output signal 11
1 is slightly delayed from the rectified signal 104. Therefore, when the level of the rectified signal 104 increases, the output signal 111 has a slightly lower level than the rectified signal 104, and when the level decreases, the output signal 111 has a slightly higher level. Therefore, comparator 15
The output signal 112 is at a low level when the level of the rectified signal 104 (FIG. 2B) rises, and rises from a low level to a high level at the peak when the rise changes to a fall. The signal 112 rising at this peak is applied to the clock pulse terminal Cp of the D-flip-flop 13.

上述したように、フロップフロップ13のリセット解除
は、マイクロコンピュータ4から測定実行の要求がなさ
れ且つ有意な交流信号101人力が開始された後の最初
の交流電源信号107のゼロクロス点(第2図EのX点
)にほぼ同期して行われる。このリセット解除後、最初
の整流信号104のピーク時(第2図BのY点)に、コ
ンパレータ15の出力信号112がローレベルからハイ
レベルに立上がり、これに応答してフロップフロップ1
3はデータ端子りに加えられているハイレベル信号V 
を出力端子Qから出力する。このC ハイレベル信号110はサンプルホールド回路14のサ
ンプリングパルス端子Spに加えられ、このサンプルホ
ールド回路14をサンプル状態からホールド状態に切り
替える。
As described above, the reset release of the flop flop 13 occurs at the zero cross point of the first AC power signal 107 (FIG. 2E X point). After this reset is released, at the first peak of the rectified signal 104 (point Y in FIG. 2B), the output signal 112 of the comparator 15 rises from low level to high level, and in response, the flop 1
3 is a high level signal V applied to the data terminal
is output from output terminal Q. This C high level signal 110 is applied to the sampling pulse terminal Sp of the sample and hold circuit 14, and this sample and hold circuit 14 is switched from the sample state to the hold state.

この結果、サンプルホールド回路14は上記ゼロクロス
点(第2図EのX点)後の最初の整流信号104のピー
ク電圧(第2図BのY点)をホールドすることになり、
このホールドされたピーク電圧はA/Dコンバータ3に
よりデジタルデータに変換されマイクロコンピュータ4
に送られる。
As a result, the sample and hold circuit 14 holds the first peak voltage of the rectified signal 104 (point Y in FIG. 2B) after the zero-crossing point (point X in FIG. 2E).
This held peak voltage is converted into digital data by the A/D converter 3 and is converted into digital data by the microcomputer 4.
sent to.

上記ハイレベル信号110はまたマイクロコンピュータ
4にも加えられ、これに応答してマイクロコンピュータ
4はA/Dコンバータ3からの上記ピーク電圧のデジタ
ルデータを取り込み、このデータを交流信号101の電
圧測定値として認識する。
The high level signal 110 is also applied to the microcomputer 4, and in response, the microcomputer 4 takes in the digital data of the peak voltage from the A/D converter 3 and converts this data into the voltage measurement value of the AC signal 101. recognized as

以上のようにして、交流電源信号のゼロクロス点直後の
ピーク電圧が測定されるため、/1ムの影響を殆ど受け
ずに正確に交流信号電圧を1l11定することができる
。また、平滑回路のような過渡応答の長い回路は使用せ
ず、サンプルホールド回路、フリップフロップ、コンパ
レータといった応答の速い回路により構成しているため
、交流信号の入力開始直後から正確な測定が可能であり
、従って断続する交流信号の測定も短時間で行える。
As described above, since the peak voltage immediately after the zero-crossing point of the AC power signal is measured, the AC signal voltage can be accurately determined with almost no influence from /1m. In addition, it does not use circuits with long transient responses such as smoothing circuits, but instead consists of circuits with fast responses such as sample-and-hold circuits, flip-flops, and comparators, so accurate measurements can be made immediately after starting input of AC signals. Therefore, it is possible to measure intermittent AC signals in a short time.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、交流信号の電圧
を短時間に且つ正確に測定できる。
As described above, according to the present invention, the voltage of an AC signal can be measured accurately in a short time.

測定装置の構成を示すブロック線図、第4図は第3図の
従来装置の主要部の電圧波形図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the measuring device, and FIG. 4 is a voltage waveform diagram of the main parts of the conventional device shown in FIG.

1・・・整流回路、3・・・A/Dコンバータ、4・・
・マイクロコンピュータ、6・・・サンプルホールド回
路、7・・・ゼロクロス点検出回路、8・・・ホトカブ
ラ、9.13・・・D−フリップフロップ、10・・・
NOR回路、ICl3・・・コンパレータ、12・・・
積分回路、101・・・交流信号、107・・・交流電
源信号。
1... Rectifier circuit, 3... A/D converter, 4...
- Microcomputer, 6... Sample hold circuit, 7... Zero cross point detection circuit, 8... Photocoupler, 9.13... D-flip-flop, 10...
NOR circuit, ICl3... comparator, 12...
Integrating circuit, 101... AC signal, 107... AC power signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被測定交流信号を受け、この被測定交流信号を整流
した整流信号を出力する整流手段と、前記被測定交流信
号に重畳されているハムの原因である交流電源信号を受
け、この交流電源信号のゼロクロス点を検出してゼロク
ロス点検出信号を発するゼロクロス点検出手段と、 前記ゼロクロス点検出信号に応答して作動開始し、前記
整流手段からの整流信号のピーク電圧をホールドするピ
ークホールド手段と、 前記ピークホールド手段によりホールドされた前記ピー
ク電圧から前記被測定交流信号の電圧測定値を決定する
測定値決定手段とを有する電圧測定装置。 2、請求項1記載の装置において、 前記ゼロクロス点検出手段は、 前記交流電源信号のゼロクロス点に同期してパルス信号
を発生するパルス発生手段と、 前記パルス信号に応答して出力信号の論理レベルを変化
させる第1のフリップフロップ手段とを有し、 前記第1のフリップフロップ手段の出力信号が前記ゼロ
クロス点検出信号として前記ピークホールド手段に与え
られ、 前記ピークホールド手段は、 前記整流信号が入力され、サンプル状態では前記整流信
号を通過させ、サンプル状態からホールド状態に切り替
わると、この切り替わり時点での前記整流信号の電圧を
ホールドするサンプルホールド手段と、 前記サンプルホールド手段の入力信号レベルと出力信号
レベルとを比較することにより、前記整流信号のピーク
に同期して論理レベルが変化するピーク検出信号を形成
するコンパレート手段と、前記第1のD−フリップフロ
ップ手段からの前記ゼロクロス点検出信号の論理レベル
変化に応答して作動開始し、前記コンパレート手段から
のピーク検出信号の論理レベル変化に応答して所定論理
レベルの信号を出力する第2のフリップフロップ手段と
を有し、 前記サンプルホールド手段は、前記第2のフリップフロ
ップ手段からの前記所定論理レベルの信号を受けて前記
サンプル状態から前記ホールド状態に切り替わることに
より、前記ゼロクロス点後の最初の前記整流信号のピー
ク電圧をホールドすることを特徴とする電圧測定装置。
[Claims] 1. A rectifier that receives an AC signal to be measured and outputs a rectified signal obtained by rectifying the AC signal to be measured, and an AC power supply signal that is a cause of hum superimposed on the AC signal to be measured. a zero-crossing point detection means that detects the zero-crossing point of the AC power signal and issues a zero-crossing point detection signal; A voltage measuring device comprising: a peak hold means for holding; and a measured value determining means for determining a voltage measurement value of the AC signal to be measured from the peak voltage held by the peak hold means. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the zero-cross point detection means includes: pulse generation means that generates a pulse signal in synchronization with the zero-cross point of the AC power signal; and a logic level of the output signal in response to the pulse signal. a first flip-flop means for changing the signal, an output signal of the first flip-flop means is given to the peak hold means as the zero-crossing point detection signal, and the peak hold means receives the rectified signal as input. sample and hold means that passes the rectified signal in the sample state and holds the voltage of the rectified signal at the time of switching from the sample state to the hold state; and the input signal level and output signal of the sample and hold means. comparator means for forming a peak detection signal whose logic level changes in synchronization with the peak of the rectified signal by comparing the level of the zero-cross point detection signal from the first D-flip-flop means; a second flip-flop means that starts operating in response to a change in logic level and outputs a signal at a predetermined logic level in response to a change in logic level of the peak detection signal from the comparator means; The means is configured to hold the first peak voltage of the rectified signal after the zero-crossing point by switching from the sample state to the hold state in response to the signal of the predetermined logic level from the second flip-flop means. A voltage measuring device featuring:
JP33017989A 1989-12-20 1989-12-20 Voltage measuring device Pending JPH03189569A (en)

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Cited By (6)

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