JPH06308009A - 信号変換回路 - Google Patents
信号変換回路Info
- Publication number
- JPH06308009A JPH06308009A JP5092981A JP9298193A JPH06308009A JP H06308009 A JPH06308009 A JP H06308009A JP 5092981 A JP5092981 A JP 5092981A JP 9298193 A JP9298193 A JP 9298193A JP H06308009 A JPH06308009 A JP H06308009A
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- JP
- Japan
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- frequency
- voltage
- circuit
- sensor element
- signal
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構造で安定に精度良く測定できるよう
に改良した信号変換回路を提供するにある。 【構成】 基準センサ素子に接続され基準周波数を発生
する基準発振回路と、測定センサ素子で検出される測定
値に対応する測定周波数を発生する測定発振回路と、先
の基準周波数と先の測定周波数とが入力されこれらの位
相差を演算して差周波数を出力する位相差検出回路と、
この差周波数と制御周波数とが入力されこれ等の位相差
に対応する差電圧を出力する位相比較回路と、この差電
圧を低域濾波して出力信号として出力するローパスフイ
ルタと、この出力信号と調整電圧とを加算して加算信号
を出力する加算回路と、この加算信号で制御されこれに
対応する先の制御周波数を出力する電圧制御発振器とを
具備するようにしたものである。
に改良した信号変換回路を提供するにある。 【構成】 基準センサ素子に接続され基準周波数を発生
する基準発振回路と、測定センサ素子で検出される測定
値に対応する測定周波数を発生する測定発振回路と、先
の基準周波数と先の測定周波数とが入力されこれらの位
相差を演算して差周波数を出力する位相差検出回路と、
この差周波数と制御周波数とが入力されこれ等の位相差
に対応する差電圧を出力する位相比較回路と、この差電
圧を低域濾波して出力信号として出力するローパスフイ
ルタと、この出力信号と調整電圧とを加算して加算信号
を出力する加算回路と、この加算信号で制御されこれに
対応する先の制御周波数を出力する電圧制御発振器とを
具備するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定センサ素子で匂い
などを周波数信号として検出しこれを電圧信号に変換す
る信号変換回路に係り、特に、簡単な構造で安定に精度
良く測定できるように改良した信号変換回路に関する。
などを周波数信号として検出しこれを電圧信号に変換す
る信号変換回路に係り、特に、簡単な構造で安定に精度
良く測定できるように改良した信号変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のこの種の信号変換回路の構
成を示すブロック図である。１０は水晶振動子形の測定
センサ素子、１１は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１２は
基準センサ素子、１３は基準センサ素子を収納する密閉
容器、１４は基準周波数を発振する基準発振回路、１５
は位相比較回路である。そして、これらの構成要素によ
り全体としてフエーズロックループを構成している。
成を示すブロック図である。１０は水晶振動子形の測定
センサ素子、１１は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１２は
基準センサ素子、１３は基準センサ素子を収納する密閉
容器、１４は基準周波数を発振する基準発振回路、１５
は位相比較回路である。そして、これらの構成要素によ
り全体としてフエーズロックループを構成している。
【０００３】測定センサ素子１０は、例えば匂などを検
出するものであり、水晶振動子の表面に匂い感応膜が塗
布されて構成されており、匂いが感応膜に接するとその
質量が増加し水晶振動子の発振周波数が低下することに
より匂いを検出する。この発振周波数は測定周波数ｆM1
として出力されている。
出するものであり、水晶振動子の表面に匂い感応膜が塗
布されて構成されており、匂いが感応膜に接するとその
質量が増加し水晶振動子の発振周波数が低下することに
より匂いを検出する。この発振周波数は測定周波数ｆM1
として出力されている。
【０００４】一方、基準センサ素子１２は、測定センサ
素子１０と同一の形状・寸法に作られて密閉容器１３の
中に収納されており、この密閉容器１３の中は匂いのな
い空気が封入されている。そして、この基準センサ素子
１２は基準発振回路１４で駆動されてその出力端に基準
周波数ｆS1を出力している。
素子１０と同一の形状・寸法に作られて密閉容器１３の
中に収納されており、この密閉容器１３の中は匂いのな
い空気が封入されている。そして、この基準センサ素子
１２は基準発振回路１４で駆動されてその出力端に基準
周波数ｆS1を出力している。
【０００５】電圧制御発振器１１には、測定周波数ｆM1
が入力され、その制御端Ｃに印加される制御電圧ＶC1に
より制御されてその出力端Ｏ1に対応する周波数信号ｆ
M2を出力する。測定センサ素子１０は高い共振周波数で
発振するので、電圧制御発振器１１も高い周波数に対応
するものが採用される。
が入力され、その制御端Ｃに印加される制御電圧ＶC1に
より制御されてその出力端Ｏ1に対応する周波数信号ｆ
M2を出力する。測定センサ素子１０は高い共振周波数で
発振するので、電圧制御発振器１１も高い周波数に対応
するものが採用される。
【０００６】位相比較回路１５は、基準周波数ｆS1と周
波数信号ｆM2との位相差に対応する制御電圧ＶC1をその
出力端Ｏ2を介して電圧制御発振器１１の制御端Ｃに出
力する。
波数信号ｆM2との位相差に対応する制御電圧ＶC1をその
出力端Ｏ2を介して電圧制御発振器１１の制御端Ｃに出
力する。
【０００７】以上のようにして、制御端Ｃに接続された
出力端子Ｔ1には、測定センサ素子１０の匂いなどによ
る発振周波数の変化に対応する制御電圧ＶC1を得ること
ができる。
出力端子Ｔ1には、測定センサ素子１０の匂いなどによ
る発振周波数の変化に対応する制御電圧ＶC1を得ること
ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような信号変換回路は電圧制御発振器１１の周波数安定
性、或いはリニアリテイが悪いので、測定センサ素子１
０の微少な共振周波数の変化を正確に測定出来ない上
に、測定センサ素子１０と基準センサ素子１２の形状・
寸法などを全く同一に構成しなければゼロ点がズレると
いう問題がある。
ような信号変換回路は電圧制御発振器１１の周波数安定
性、或いはリニアリテイが悪いので、測定センサ素子１
０の微少な共振周波数の変化を正確に測定出来ない上
に、測定センサ素子１０と基準センサ素子１２の形状・
寸法などを全く同一に構成しなければゼロ点がズレると
いう問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、基準センサ素子に接続
され基準周波数を発生する基準発振回路と、測定センサ
素子で検出される測定値に対応する測定周波数を発生す
る測定発振回路と、先の基準周波数と先の測定周波数と
が入力されこれらの位相差を演算して差周波数を出力す
る位相差検出回路と、この差周波数と制御周波数とが入
力されこれ等の位相差に対応する差電圧を出力する位相
比較回路と、この差電圧を低域濾波して出力信号として
出力するローパスフイルタと、この出力信号と調整電圧
とを加算して加算信号を出力する加算回路と、この加算
信号で制御されこれに対応する先の制御周波数を出力す
る電圧制御発振器とを具備するようにしたものである。
解決するための主な構成として、基準センサ素子に接続
され基準周波数を発生する基準発振回路と、測定センサ
素子で検出される測定値に対応する測定周波数を発生す
る測定発振回路と、先の基準周波数と先の測定周波数と
が入力されこれらの位相差を演算して差周波数を出力す
る位相差検出回路と、この差周波数と制御周波数とが入
力されこれ等の位相差に対応する差電圧を出力する位相
比較回路と、この差電圧を低域濾波して出力信号として
出力するローパスフイルタと、この出力信号と調整電圧
とを加算して加算信号を出力する加算回路と、この加算
信号で制御されこれに対応する先の制御周波数を出力す
る電圧制御発振器とを具備するようにしたものである。
【００１０】
【作 用】基準発振回路は基準センサ素子に接続され基
準周波数を発生する。測定発振回路は測定センサ素子で
検出される測定値に対応する測定周波数を発生する。そ
して、位相差検出回路は先の基準周波数と先の測定周波
数とが入力されこれらの位相差を演算して差周波数を出
力する。
準周波数を発生する。測定発振回路は測定センサ素子で
検出される測定値に対応する測定周波数を発生する。そ
して、位相差検出回路は先の基準周波数と先の測定周波
数とが入力されこれらの位相差を演算して差周波数を出
力する。
【００１１】位相比較回路はこの差周波数と制御周波数
とが入力されこれ等の位相差に対応する差電圧を出力す
る。また、ローパスフイルタはこの差電圧を低域濾波し
て出力信号として出力する。
とが入力されこれ等の位相差に対応する差電圧を出力す
る。また、ローパスフイルタはこの差電圧を低域濾波し
て出力信号として出力する。
【００１２】加算回路はこの出力信号と調整電圧とを加
算して加算信号を出力する。そして、電圧制御発振器は
この加算信号で制御されこれに対応する先の制御周波数
を出力する。
算して加算信号を出力する。そして、電圧制御発振器は
この加算信号で制御されこれに対応する先の制御周波数
を出力する。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図３に示す従来の信号変換回路と同一
の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜にその
説明を省略する。
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図３に示す従来の信号変換回路と同一
の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜にその
説明を省略する。
【００１４】測定センサ素子１６は、測定センサ素子１
０と同様な構成の例えば匂などを検出するものであり、
水晶振動子の表面に匂い感応膜が塗布されて構成されて
いるが、基準センサ素子１２と寸法・形状などが同一で
はなく、近似した構成となっている
０と同様な構成の例えば匂などを検出するものであり、
水晶振動子の表面に匂い感応膜が塗布されて構成されて
いるが、基準センサ素子１２と寸法・形状などが同一で
はなく、近似した構成となっている
【００１５】この測定センサ素子１６は、測定発振回路
１７により駆動され、匂いが感応膜に接するとその質量
が増加し水晶振動子の発振周波数が低下するので、これ
が発振回路１７の出力に測定周波数ｆM3として出力され
ている。
１７により駆動され、匂いが感応膜に接するとその質量
が増加し水晶振動子の発振周波数が低下するので、これ
が発振回路１７の出力に測定周波数ｆM3として出力され
ている。
【００１６】位相比較回路１８には、測定発振回路１７
からの測定周波数ｆM3と基準発振回路１４からの基準周
波数ｆS1とが入力され、これ等の位相差を演算してその
出力端に周波数信号ｆP1を出力する。
からの測定周波数ｆM3と基準発振回路１４からの基準周
波数ｆS1とが入力され、これ等の位相差を演算してその
出力端に周波数信号ｆP1を出力する。
【００１７】具体的には、測定周波数ｆM3と基準周波数
ｆS1との積を演算すると差と和の信号が得られるが、こ
れらのうち低周波成分の位相差に対応する周波数を周波
数信号ｆP1として出力する。
ｆS1との積を演算すると差と和の信号が得られるが、こ
れらのうち低周波成分の位相差に対応する周波数を周波
数信号ｆP1として出力する。
【００１８】位相比較回路１９は、その一方の入力端に
周波数信号ｆP1が、他方の入力端に電圧制御発振器２０
から出力される発振周波数ｆV1が入力され、これらの位
相差を演算して電圧信号ＶC2を出力する。
周波数信号ｆP1が、他方の入力端に電圧制御発振器２０
から出力される発振周波数ｆV1が入力され、これらの位
相差を演算して電圧信号ＶC2を出力する。
【００１９】ローパスフイルタ２１は、位相比較回路１
９からの電圧信号ＶC2が入力されこれを低域濾波して出
力端Ｔ2に出力電圧ＶC3として出力すると共に加算回路
２２に出力する。
９からの電圧信号ＶC2が入力されこれを低域濾波して出
力端Ｔ2に出力電圧ＶC3として出力すると共に加算回路
２２に出力する。
【００２０】加算回路２２は、出力電圧ＶC3が入力され
ると共に端子Ｔ3からゼロ調電圧ＶZが入力されるので、
これ等を加算して加算電圧ＶAとして低周波で発振する
電圧制御発振器１９の制御端Ｃに出力する。
ると共に端子Ｔ3からゼロ調電圧ＶZが入力されるので、
これ等を加算して加算電圧ＶAとして低周波で発振する
電圧制御発振器１９の制御端Ｃに出力する。
【００２１】これらの位相比較回路１９、ローパスフイ
ルタ２１、加算回路２２、電圧制御発振器２０などは、
全体としてフエーズロックループ（ＰＬＬ）を構成して
いる。次に、以上のように構成された信号変換回路の動
作について説明する。
ルタ２１、加算回路２２、電圧制御発振器２０などは、
全体としてフエーズロックループ（ＰＬＬ）を構成して
いる。次に、以上のように構成された信号変換回路の動
作について説明する。
【００２２】基準センサ素子１２は、匂いのない密閉容
器１３の中に収納されて発振回路１４により駆動され一
定の周波数で発振し、その出力端に基準周波数ｆS1を出
力している。
器１３の中に収納されて発振回路１４により駆動され一
定の周波数で発振し、その出力端に基準周波数ｆS1を出
力している。
【００２３】一方、測定センサ素子１６は、例えば匂い
などを検出するものであり、水晶振動子の表面に匂い感
応膜が塗布されているので、匂いが感応膜に接するとそ
の質量が増加して水晶振動子の発振周波数が低下し、測
定発振回路１７の出力端に測定周波数ｆM3として出力さ
れる。
などを検出するものであり、水晶振動子の表面に匂い感
応膜が塗布されているので、匂いが感応膜に接するとそ
の質量が増加して水晶振動子の発振周波数が低下し、測
定発振回路１７の出力端に測定周波数ｆM3として出力さ
れる。
【００２４】したがって、匂いの程度に応じて測定周波
数ｆM3が基準周波数ｆS1に対して低下するので、この差
を位相比較回路１８で検出して周波数信号ｆP1として出
力する。
数ｆM3が基準周波数ｆS1に対して低下するので、この差
を位相比較回路１８で検出して周波数信号ｆP1として出
力する。
【００２５】位相比較回路１９はこの周波数信号ｆP1と
電圧制御発振器２０から出力される発振周波数ｆV1とが
入力され、これ等の周波数差（位相遅れ）に比例した電
圧信号ＶC2をローパスフイルタ２１に出力する。
電圧制御発振器２０から出力される発振周波数ｆV1とが
入力され、これ等の周波数差（位相遅れ）に比例した電
圧信号ＶC2をローパスフイルタ２１に出力する。
【００２６】この場合に、電圧制御発振器２０は、加算
回路２２からゼロ調電圧ＶZが出力電圧ＶC3に加算され
た電圧で制御されるので、このゼロ調電圧ＶZを調整す
ることにより、測定センサ素子１６と基準センサ素子１
２との共振周波数を基準状態で一致させて、ゼロ点を調
整することができる。
回路２２からゼロ調電圧ＶZが出力電圧ＶC3に加算され
た電圧で制御されるので、このゼロ調電圧ＶZを調整す
ることにより、測定センサ素子１６と基準センサ素子１
２との共振周波数を基準状態で一致させて、ゼロ点を調
整することができる。
【００２７】このため、これらのセンサ素子の形状・寸
法を同一にする必要がない。なお、このゼロ調電圧ＶZ
を調整することにより任意の点を動作点として動作させ
ることもできる。
法を同一にする必要がない。なお、このゼロ調電圧ＶZ
を調整することにより任意の点を動作点として動作させ
ることもできる。
【００２８】また、水晶振動子を用いた電圧制御発振器
１１の代わりに安定性の良い水晶振動子を用いる測定発
振回路１７と基準発振回路１４と、リニアリテイの良い
低周波用の電圧制御発振器２０を用いる構成としたの
で、センサ素子１６の微少な共振周波数の変化を精度良
く測定することができる。
１１の代わりに安定性の良い水晶振動子を用いる測定発
振回路１７と基準発振回路１４と、リニアリテイの良い
低周波用の電圧制御発振器２０を用いる構成としたの
で、センサ素子１６の微少な共振周波数の変化を精度良
く測定することができる。
【００２９】図２は本発明の第２の実施例の構成を示す
ブロック図である。この実施例は図１では電圧制御発振
器２０をループの中に取り込んだ構成としたのに対し
て、これをオープンループ構成としたものである。
ブロック図である。この実施例は図１では電圧制御発振
器２０をループの中に取り込んだ構成としたのに対し
て、これをオープンループ構成としたものである。
【００３０】電圧制御発振器２０は、端子Ｔ3からゼロ
調電圧ＶZが入力され、これに対応する発振周波数ｆV2
を位相比較回路１９に出力する。位相比較回路１９は周
波数信号ｆP1と発振周波数ｆV2との周波数差に比例した
電圧信号ＶC4をローパスフイルタ２１に出力する。
調電圧ＶZが入力され、これに対応する発振周波数ｆV2
を位相比較回路１９に出力する。位相比較回路１９は周
波数信号ｆP1と発振周波数ｆV2との周波数差に比例した
電圧信号ＶC4をローパスフイルタ２１に出力する。
【００３１】ローパスフイルタ２１はこの電圧信号ＶC4
を低域濾波して出力端Ｔ2に出力電圧ＶC5として出力す
る。この場合も、ゼロ調電圧ＶZによりゼロ点の調整を
することができる。
を低域濾波して出力端Ｔ2に出力電圧ＶC5として出力す
る。この場合も、ゼロ調電圧ＶZによりゼロ点の調整を
することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、第１請求項、第２請求項共に、水
晶振動子を用いた従来の電圧制御発振器の代わりに安定
性の良い水晶振動子を用いる測定発振回路と基準発振回
路及びリニアリテイの良い低周波用の電圧制御発振器２
０を用いる構成としたので、センサ素子の微少な共振周
波数の変化を精度良く測定することができる。
うに本発明によれば、第１請求項、第２請求項共に、水
晶振動子を用いた従来の電圧制御発振器の代わりに安定
性の良い水晶振動子を用いる測定発振回路と基準発振回
路及びリニアリテイの良い低周波用の電圧制御発振器２
０を用いる構成としたので、センサ素子の微少な共振周
波数の変化を精度良く測定することができる。
【００３３】また、本発明によれば、ゼロ調電圧を電圧
制御発振器に印加する構成としたので、測定センサ素子
の形状・寸法を基準センサ素子と同一にする必要がなく
なり、コストの低減に寄与する。
制御発振器に印加する構成としたので、測定センサ素子
の形状・寸法を基準センサ素子と同一にする必要がなく
なり、コストの低減に寄与する。
【図１】本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】従来の信号変換回路の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １０、１６ 測定センサ素子 １１、２０ 電圧制御発振器 １２ 基準センサ素子 １３ 密閉容器 １４、１７ 発振回路 １５１９ 位相比較回路 ２１ ローパスフイルタ ２２ 加算回路
Claims (2)
- 【請求項１】基準センサ素子に接続され基準周波数を発
生する基準発振回路と、測定センサ素子で検出される測
定値に対応する測定周波数を発生する測定発振回路と、
前記基準周波数と前記測定周波数とが入力されこれらの
位相差を演算して差周波数を出力する位相差検出回路
と、この差周波数と制御周波数とが入力されこれ等の位
相差に対応する差電圧を出力する位相比較回路と、この
差電圧を低域濾波して出力信号として出力するローパス
フイルタと、この出力信号と調整電圧とを加算して加算
信号を出力する加算回路と、この加算信号で制御されこ
れに対応する前記制御周波数を出力する電圧制御発振器
とを具備することを特徴とする信号変換回路。 - 【請求項２】基準センサ素子に接続され基準周波数を発
生する基準発振回路と、測定センサ素子で検出される測
定値に対応する測定周波数を発生する測定発振回路と、
前記基準周波数と前記測定周波数とが入力されこれらの
位相差を演算して差周波数を出力する位相差検出回路
と、この差周波数と制御周波数とが入力されこれ等の位
相差に対応する差電圧を出力する位相比較回路と、この
差電圧を低域濾波して出力信号として出力するローパス
フイルタと、調整電圧が入力されこれに対応する前記制
御周波数を出力する電圧制御発振器とを具備することを
特徴とする信号変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05092981A JP3139656B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 信号変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05092981A JP3139656B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 信号変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308009A true JPH06308009A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3139656B2 JP3139656B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=14069566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05092981A Expired - Fee Related JP3139656B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 信号変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139656B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081542A1 (ja) | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Seiko Epson Corporation | 測定方法及び測定信号出力回路並びに測定装置 |
| WO2004085976A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Seiko Epson Corporation | 質量測定方法および質量測定用圧電振動片の励振回路並びに質量測定装置 |
| WO2006016721A1 (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd | 感知装置 |
| JP2013036880A (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Toyota Central R&D Labs Inc | 人体部位位置測定装置および電子機器システム |
| JP2014137347A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | 無線通信装置および無線通信方法 |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP05092981A patent/JP3139656B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7165452B2 (en) | 2003-03-14 | 2007-01-23 | Seiko Epson Corporation | Measuring method, measurement-signal output circuit, and measuring apparatus |
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