JPH03506107A - 変換回路 - 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】 変換回路 演算増幅器は高増幅度の直流電圧増幅器であり、その入力回路は差動増幅器とし て構成されている。演算増幅器を交流電圧増幅器として使用する場合、交流電圧 入力信号に重畳された直流電圧（ＤＣオフセットとも称する）が障害として作用 する。なぜなら、それにより出力側で電位ずれ位が生じ、これは所定の適用例、 例えば複数の演算増幅器を導電的に結合した場合、不所望の作用を及ぼし得るか らである。この電位ずれを容量性結合により除去したり、またＤＣオフセットが 既知で一定の場合、補償電圧を印加して除去することが公知である。

本発明の課題は、既知の振幅、未知のＤＣオフセットを有する入力交流電圧から 、２つの演算増幅器の導電的結合によって矩形電圧を導出するような回路を提供 することである。

この課題は本発明の請求項１に記載された特徴により解決される。本発明の有利 な構成が下位請求項に記載されている。

請求項１の回路を使用することにより、交流電圧増幅を行う第１の演算増幅器が 、第１の交流電圧最大値または最小値に達すると直ちにｖ＝１の直流電圧増幅度 が調整される。このことは逆並列に接続された、帰還路の２つのダイオードによ り達成される。２つのダイオードにより交流電圧帰還路の接続点にあるコンデン サが、帰還路抵抗の大きさに依存せずに、すなわち時定数なしで直ちに、入力側 の未知のＤＣオフセットの電位に充電される。増幅器出力側のＤＣオフセットの 値は入力側のＤＣオフセットと一致しているから、コンパレータとして動作する 第２の演算増幅器の入力側を直接この電位に接続することができる。第１演算増 幅器の出力側にて、増幅された交流電圧を入力電圧と比較することにより、ＤＣ オフセットなしで、または僅かな一定のＤＣオフセットのみで矩形信号を形成す ることができる。なぜなら、直流成分はコンパレータの両入力側でほぼ等しい大 きさだからである。

第１演算増幅器の出力側での、重畳され増幅された交流電圧の大きさは帰還路を 形成する抵抗の選定により定められる。交流電圧は、逆並列に接続されたダイオ ードの導通特電圧、例えば±０．７ｖよりも小さい。

そのためダイオードにより制限的な作用の生じることがない。第１演算増幅器の 出力側にて調整される直流電圧Ａに対しては、式Ａ＝ＵＣｔｈＵＦがあてはまる 。

ここでＵＣはコンデンサでの電圧、ＵＦはダイオードの導通電圧である。

本発明の回路は、小さな交流電圧を矩形電圧に変換するのに特に適している。そ の際、既知の一定の最大振幅を有する、第１演算増幅器の入力側に発生する交流 電圧に、値が未知である大きなりＣオフセット電圧が重畳されている。このよう な状況は、例えば磁界依存型センサ（例えば５ｏｎｙ社から磁気抵抗素子として 提供されている）を用いて、磁極を備えた回転子を曹する直流モータにおいて転 流時点を検出すべき場合に生じる。この種の直流モータは例えば磁気テープ記録 機のキャプスタンモータとして使用される。

以下、本発明を図面に基づき実施例で詳細に説明する。

図１は、磁界に依存するセンサ内で形成された、ＤＣオフセットを有する正弦波 交流電圧を矩形電圧に変換するための回路の回路図である。

図２は、図１の回路の種々異なる回路点での曲線経過を示す線図である。

図３は、図１の実施例による回路の発振および減衰過程を示す線図である。

図１は、磁界に依存するセンサ内で形成された、ＤＣオフセットを有する正弦波 交流電圧を矩形電圧に変換する回路を回路図に示す。磁界依存型センサＳ１と８ ２内で、磁極対Ｎ、Ｓを有する回転子Ｒにより、それが回転する際に正弦波状交 流電圧が形成されるゆセンサＳ１とＳ２は÷ＵＢと基準電位〈アース）との間に 直列に接続されている。形成される交流電圧は、２つのセンサの接続点Ｅで直流 電圧オフセットを有している。オフセットの大きさはセンサの直流抵抗と印加さ れる電圧子〇Ｂにより定められる。接続点Ｅに発生する、オフセットされた交流 電圧は、一方で増幅器として動作する演算増幅器ＯＰＩの非反転入力側に、他方 でコンパレータとして動作する演算増幅器○Ｐ２の反転入力側に供給される。Ｏ ＰＩでの交流電圧増幅度は、分圧器として構成された帰還結合回路により調整さ れる。帰還結合回路は、出力側Ａと反転入力側の間の高抵抗の抵抗Ｒ１、並びに 反転入力側に接続された抵抗Ｒ２とアースに接続されたコンデンサＣ１の並列回 路により形成される。

それ自体公知の帰還結合回路により、出力側Ａに発生した直流電圧成分がＯＰＩ の反転入力側に帰還供給される。作動電圧が印加される際、コンデンサＣＩは回 路に従い形成される時定数（Ｒ１，Ｒ２，ＣＩ）に相応して充電される。そのた め、時定数により設定される持続時間の経過後に初めて、出力側Ａに形成される 直流電圧が入力側Ｅに発生するＤＣオフセット電圧に大きさの点で相応するよう な状態が達成される。すなわち、センサＳｌ、Ｓ２内で形成された交流電圧が複 数回振動した後に初めて、直流増幅度ｖ＝１であるような状態が達成される。こ の不所望の経過過程を格段に短縮するために、ＣＩとＲ２の接続点が逆並２列に 接続された２つのダイオードを介して出力側Ａに接続される。これによりコンデ ンサＣ１は、交流電圧の最初の最大値が生じると直ちに、導通するダイオードの 内部抵抗を介してＤＣＣオフセラ・電圧に充電される。

その結果、減結合抵抗Ｒ４を介してコンパレータＯＰ２の非反転入力側に供給さ れる交流電圧は、投入接続後直ちにＤＣオフセットを冑する。このＤＣオフセッ トはその大きさについて、反転入力側に供給されるＤＣオフセットに相応する。

図１には、逆並列に接続されたダイオードＤＩ、Ｄ２と直列に抵抗Ｒ３が示され ている。この抵抗は、Ｃ１の充電過程に対する時定数に実質的な影響を及ぼさな いような小さな値に保持されている。この抵抗を省略することも可能である。Ｏ Ｆ２とその反転入力側との間の抵抗Ｒ５は線形化に用いる。この抵抗は回路の作 用に対しては重要でない。

投込接続後、コンパレータＯＰ２の出力側りには直ちに、入力交流電圧から変換 された矩形電圧が発生する。この矩形電圧は、回路の非精確度に起因して、僅か なしかし一定のＤＣオフセットを伴うことができる。

コンデンサＣ］に対する値を設定することにより、この矩形電圧の最終状態を所 定時間の間、蓄積することができる。それにより、間欠動作の場合、矩形電圧に より制御される電動機の転流を、例えばキャプスタンモータに対して正確な転流 フェーズでさらに導通牙ることができる。磁気抵抗素子を用いることにより、モ ータの静止状態でも、転流すべきコイルに対する磁極対の対応関係を静的に検出 することができる。

図２は、図１の回路の種々の回路点における曲線経過を示す。図２ａには、ＤＣ オフセットを有するすべての曲線が示されている。曲線Ｅは回路点Ｅでの入力交 流電圧を示す。曲線Ａは第１の演算増幅器ＯＰＩの出力側Ａでの出力交流電圧を 示す。曲線ＢはダイオードＤＩ、Ｄ２とＲ３との接続点における電圧経過を示す 。図２′ｒ３は曲線りにコンパレータＯＰ２の出力信号を示す。値が一定である 僅かなりＣオフセットは、完全には対称でない回路構成により調整される。そし て信号の後続処理に対しては重要でない。

図３は、図１の実施例による回路の発振過程および減衰過程を示す。投入接続後 、コンデンサＣ１での電圧である曲線Ｃの電圧が、出力電圧Ａの最初の最大値に 到達する際に正の振幅（左側にテされている）または負の振幅により時間Ｔｌ内 でＤＣＣオフセラ・値に調整される。すなわち、電圧入の最初の最大値に到達し た時から電圧Ｃは一定である。遮断の際には時間Ｔ２内で電圧Ｃは、入力交流電 圧Ｅの最後の振幅値に所属する値に調整される。これにより比較的長い時間にわ たり、コンデンサＣ１の充電によって、この値、すなわちセンサに対する対応関 係における磁極の位置が後の制御過程のために記憶される。

実施例の回路では以下の構成素子が使用される。

Ｓｌ、Ｓ２＝磁気抵抗素子ＤＭ　　１０６　　Ｂ、ソニー社、Ｒ１＝４７０に、 Ｒ２＝３３に、Ｒ３＝Ｏ，ＩＫ。

Ｒ４＝２２に、Ｒ５＝２７０に、Ｃ１＝４７μＦ、Ｄｌ、　　Ｄ２＝ｌＮ４１４ ８ 、ＵＢ Ｆｉｇ、２ｂ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．直流電圧−ＤＣオフセットーの重畳された正弦波交流電圧を矩形電圧に変換 するための変換回路であって、２つの演算増幅器を有している変換回路において 、 ａ）ＤＣオフセットを有する正弦波交流信号（Ｅ）が、増幅器として構成された 第１の演算増幅器（ＯＰ１）の非反転入力側、およびコンパレータとして構成さ れた第２の演算増幅器（ＯＰ２）の反転入力側に直接供給され、 ｂ）第１の演算増幅器（ＯＰ１）の増幅度が、帰還結合回路および２つのダイオ ード（Ｄ１、Ｄ２）により調整され、 ここで前記帰還結合回路は出力側（Ａ）と反転入力側との間に接続された第１の 抵抗（Ｒ１）と、第２の抵抗（Ｒ２）およびコンデンサ（Ｃ１）の直列回路とか らなり、前記第２の抵抗は反転入力側に接続されており、前記コンデンサは基準 電位（アース）に接続されており、前記２つのダイオードは第２の抵抗（Ｒ２） とコンデンサ（Ｃ１）の接続点に逆並列に接続され、かつ出力側（Ａ）に接続さ れており、 ｃ）第１の演算増幅器（ＯＰ１）の出力側（Ａ）は第２の演算増幅器（ＯＰ２） の非反転入力側と導電的に接続されていることを特徴とする変換用回路。
2. ２．第１の演算増幅器（ＯＰ１）における交流電圧増幅度は分圧抵抗（Ｒ１，Ｒ ２）の選定により、演算増幅器の出力側（Ａ）での交流電圧振幅が、ダイオード （Ｄ１，Ｄ２）の導通電圧の和とほぼ同じ大きさであるか、またはそれよりも小 さくなるように調整される請求項１記載の回路。
3. ３．回転磁極対による交流電圧は、静磁界を検出するセンサ（Ｓ１，Ｓ２）によ り形成され、形成された交流電圧は、ＤＣオフセット電圧よりも小さな値である 一定最大振幅を存している請求項１記載の回路。
4. ４．第２の演算増幅器（ＯＰ２）の出力側には矩形電圧が発生し、該電圧の最後 の状態が、磁極の運動が停止された際にも、抵抗に接続されたコンデンサ（Ｃ１ ）の時定数から定められる請求項３記載の方法。