JPH0735793A - 位相検出回路 - Google Patents

位相検出回路

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JPH0735793A
JPH0735793A JP17950093A JP17950093A JPH0735793A JP H0735793 A JPH0735793 A JP H0735793A JP 17950093 A JP17950093 A JP 17950093A JP 17950093 A JP17950093 A JP 17950093A JP H0735793 A JPH0735793 A JP H0735793A
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誠一 中村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流波形の位相差をマイクロプロセッサに読
み込むに当り、回路規模を小さくして小型で安価な位相
検出回路を得る。 【構成】 二種の交流波形を高電圧正極性と低電圧正負
極性とに分ける第1、第2比較回路21,20と、その
大小比較を行なう第3、第4比較回路22,23とを有
し、積分回路24で位相差に当る積分値を、ピークホー
ルド回路26,27にて位相差や進み遅れのアナログ値
を得るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電圧・電流波形
等、交流波相互間の位相差をマイクロプロセッサへ読み
込むための位相検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来における位相検出回路としては、例
えば、図4、図5に示す回路がある。図4において、交
流電圧波形v及び交流電流波形iは、第1比較回路1
i,1vにより正負の小さな矩形波ID1 ,VD1 に整
形され、第2比較回路2i,2vにより正極のみ大きな
矩形波ID2 ,VD2 に整形される。このうち、第1比
較回路1iによるID1 と第2比較回路1vによるVD
2 とを第3比較回路3aにて交流波形v,iの位相に比
例した矩形波D1 とし、AND回路10aにてこの矩形
波D1 とクロック信号CLとのアンドを採って位相クロ
ック信号DCを作り、進みカウンタ11aにてこの信号
DCをカウントアップする。そして、立上り検出回路6
aにて矩形波VD2 の立上りにより作られたラッチ信号
LAによりカウンタ11aのカウント値をラッチする。
また、ラッチ信号LAを遅延回路13aにて遅延して得
たリセット信号REにてカウンタ11aをリセットして
いる。この一連の回路動作により交流電流波形iが交流
電圧波形vより進んでいる時、ラッチ回路12aには位
相差がクロック周波数に比例した精度でラッチされ、C
PU9により読み取ることができる。
【0003】図5(1)〜(7)までの波形は、交流i
がvより進んでいる状態で、矩形波ID1 ,VD2 を求
め、位相差D1 を求め、クロック信号CLとD1 とのA
NDをとり、クロックのカウントをラッチ信号LAにて
ラッチし、その後カウンタ11aをリセット信号REに
てリセットする各波形である。
【0004】ところが、交流波形iが交流波形vより遅
れている時にはカウント値が位相差より小さく、リセッ
ト信号の遅延時間により位相差がばらつくことになる。
このため、第1比較回路1vにてVD1 、第2比較回路
2iにてID2 を得て、第3比較回路3bにて位相差に
対応する波形を求め、AND回路10bにてクロック信
号のアンドを採り、遅れカウンタ11bによるカウン
ト、ラッチ回路12bによるラッチを行なっており、第
1、第2比較回路1v,2iが前述の回路1i,2vと
逆になって、遅れ信号の位相差を得ている。そして、進
みか遅れかの判定は、ラッチ回路12a,12bの大き
さの大きな方を採用して判定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く図4に示す
位相検出回路にあっては、クロック発生器やカウンタ1
1a,11b、あるいはラッチ回路12a,12bは、
それら自体規模が大きく、信号の大きさをA/D変換し
てCPU9に読み込みを行なう回路と共存するときに
は、装置が大型化しかつ高価となっている。
【0006】本発明は、上述の問題に鑑み、大型で高価
な装置とならないよう、信号の大きさをA/D変換して
CPUに読み込むと同様に位相差を検出できる位相検出
回路の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、二種の交流波形信号の一方を正極性時の
み直流高電圧を出力し負極性及び零時には零電圧を出力
する第1比較回路と、他方の交流波形信号を正負各極性
に応じて正負の直流低電圧を出力する第2比較回路と、
この第1比較回路と第2比較回路の各出力波形の大小を
比較する第3比較回路と、この第3比較回路の比較出力
のうち第2比較回路の出力の方が大きな場合の負電圧を
反転積分し正電圧にて放電する積分回路と、更に、上記
第3比較回路の立上りを検出して上記積分回路の出力電
圧をピークホールドするピークホールド回路と、このピ
ークホールド回路のアナログ出力をディジタルに変換す
るA/D変換器と、を有することを要旨とする。
【0008】また、本発明は、二種の交流波形信号の一
方を正極性時のみ直流高電圧を出力し負極性及び零時に
は零電圧を出力する第1比較回路と、他方の交流波形信
号を正負各極性に応じて正負の直流低電圧を出力する第
2比較回路と、この第2比較回路の出力が第1比較回路
の出力より大きい時直流正電圧を出力しその他の時には
零電圧を出力する第4比較回路と、上記第1比較回路又
は第2比較回路の立上りで得られるパルスにて上記第4
比較回路の出力電圧をピークホールドするピークホール
ド回路と、このピークホールド回路のアナログ出力をデ
ィジタルに変換するA/D変換器と、を有することを要
旨とする。
【0009】さらに、本発明は、第2比較回路の立上り
出力に対し第1比較回路の立上り出力をラッチすること
により二種の交流波形信号の進み又は遅れを検出する回
路を備えたことを要旨とする。また、本発明は、第4比
較回路の出力である正電圧を積分し、A/D変換する回
路を備えたことを要旨とする。
【0010】
【作用】二種の交流波形を高電圧正極性と低電圧正・負
極性とに分けて、その大小比較を行なうための回路とし
て全て比較回路を用い、更に積分、ピークホールドそれ
ぞれの回路にて位相差や進み遅れを取り出すことがで
き、A/D変換後マイクロプロセッサにて任意のタイミ
ングで容易に読み込むことができる。
【0011】
【実施例】ここで、図1〜図3を参照して本発明の実施
例を説明する。図1において、交流電流波形iが入力さ
れる第2比較回路20は、交流波形iを正負の低矩形波
IDに整形するものであり、交流電圧波形vが入力され
る第1比較回路21は、交流波形vを正の高矩形波VD
に整形するものである。
【0012】更に、比較回路22,23は、比較回路2
0,21の出力であるID,VDをそれぞれ入力して大
小比較を行なうものであり、第3比較回路22として
は、第2比較回路20の出力IDが第1比較回路21の
出力VDより大きい時のみ負電圧を出力するもので、正
負の矩形波DSを得る。
【0013】第4比較回路23としては、第2比較回路
20の出力波形である正負矩形波が第1比較回路21の
出力波形である正の矩形波より大きい時直流正電圧Dを
生じ、その他の時零電圧出力を得るものである。
【0014】積分回路24では、第3比較回路22の出
力DSを負電圧にて反転積分し、出力DSを正電圧時に
零電圧まで放電している。また、第3比較回路22の出
力DSの正の立上りを検出するため立上り検出回路25
が備えられ、この立上り検出回路25からホールド信号
SPが得られる。
【0015】ピークホールド回路26では、積分回路2
4の出力SDをホールド信号SPによりピークホールド
して、出力信号DHを得る。他方、第4比較回路23の
出力Dはピークホールド回路27にてホールドされ、出
力信号LDを得る。このときのホールド信号は、第2比
較回路20の正負矩形波IDの立上りを検出する立上り
検出回路28により得られる。
【0016】そして、ピークホールド回路26,27の
出力DH,LDは、A/D変換器28にて他のアナログ
信号lvと共にA/D変換されディジタル信号がCPU
30に入力される。なお、A/D変換器29は任意のタ
イミングで起動され、CPU30にディジタル値が読み
込まれる。
【0017】上述の図1に示す構成において、交流電流
波形iが、交流電圧波形vより30°進んでいる場合の
波形を図2に示す。波形(1)は原電流もしくは電圧波
形i,vであり、第2比較回路20の出力ID及び第1
比較回路21の出力VDが波形(2)である。波形
(3)は出力IDとVDとの大小比較を行なう第3比較
回路22の出力DSで、位相差に当る負電圧が出力され
る。波形(4)は積分回路24による負電圧の反転積分
値SDである。一方、波形(3)である出力DSの立上
りを検出してホールド信号SPを波形(5)にて示す。
この結果、位相差に当る波形(4)の信号SDのピーク
がホールドされ出力波形(6)である信号DHを得る。
すなわち、位相差DHを得る。
【0018】一方、第4比較回路23の出力電圧Dは、
波形(7)に示すように出力IDが出力VDより大きい
時のみ得られるため、ID進み出力Dを得ることにな
る。そして、この出力DをIDの立上り時点でのホール
ド信号IPにて波形(8)の如く求め、ピークホールド
信号LDを波形(9)の如く求める。
【0019】こうして、ピークホールド信号DHとLD
とのアナログ信号をA/D変換器29にてディジタル値
としてCPUに読み込まれ、この信号DHのディジタル
値は交流波形i,vの位相差に比例した値となり、また
信号LDのディジタル値は交流波形iがvより進んでい
るときの値で遅れている時は零カウントとなる。
【0020】次に、図3は交流電圧波形vが交流電流波
形iより進んでいる場合を示しており、波形(1)は波
形(2)のID,VDを得てID>VDの状態にて波形
(3)に示す負電圧DSが出力される。この後、積分回
路24による反転積分により波形(4)に示す出力SD
を得て、ホールド信号SPにより位相差に当るピークホ
ールド出力DH(波形(6))を得る。
【0021】他方、出力IDが出力VDより大きい時の
み得られる出力Dを第4比較回路23の出力として波形
(7)に示すように得るが、IDがVDより遅れている
ため波形(8)の出力IDの立上りIPが出力Dと異な
る時点となっており、波形(9)に示すピークホールド
回路27の出力は零電位のままである。
【0022】すなわち、位相差DHが得られると共に、
vに対してiが遅れてLDが零電位となる。これまでの
説明では交流波形相互の進み遅れをピークホールド出力
LDの有無で検出していたが、VDの立上り時点をとら
えてラッチすることにより検出する回路とすることもで
きる。また、出力DSの正負矩形波の反転積分を行なっ
ていたが、出力Dの正矩形波の積分による位相差のアナ
ログレベル化をする回路としても同じである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のようにクロック発生器、カウンタ、ラッチ回路等を
用いることなく交流波形ivの位相差や進み遅れを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】交流波形iが30°進んだ状態での波形図であ
る。
【図3】交流波形iが45°遅れた状態での波形図であ
る。
【図4】従来例のブロック図である。
【図5】従来例での波形図である。
【符号の説明】
20 第2比較回路 21 第1比較回路 22 第3比較回路 23 第4比較回路 24 積分回路 25,28 立上り検出回路 26,27 ピークホールド回路 29 A/D変換器 30 CPU

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二種の交流波形信号の一方を正極性時の
    み直流高電圧を出力し負極性及び零時には零電圧を出力
    する第1比較回路と、 他方の交流波形信号を正負各極性に応じて正負の直流低
    電圧を出力する第2比較回路と、 この第1比較回路と第2比較回路の各出力波形の大小を
    比較する第3比較回路と、 この第3比較回路の比較出力のうち第2比較回路の出力
    の方が大きな場合の負電圧を反転積分し正電圧にて放電
    する積分回路と、 更に、上記第3比較回路の立上りを検出して上記積分回
    路の出力電圧をピークホールドするピークホールド回路
    と、 このピークホールド回路のアナログ出力をディジタルに
    変換するA/D変換器と、 を有する位相検出回路。
  2. 【請求項2】 二種の交流波形信号の一方を正極性時の
    み直流高電圧を出力し負極性及び零時には零電圧を出力
    する第1比較回路と、 他方の交流波形信号を正負各極性に応じて正負の直流低
    電圧を出力する第2比較回路と、 この第2比較回路の出力が第1比較回路の出力より大き
    い時直流正電圧を出力しその他の時には零電圧を出力す
    る第4比較回路と、 上記第1比較回路又は第2比較回路の立上りで得られる
    パルスにて上記第4比較回路の出力電圧をピークホール
    ドするピークホールド回路と、 このピークホールド回路のアナログ出力をディジタルに
    変換するA/D変換器と、 を有する位相検出回路。
  3. 【請求項3】 第2比較回路の立上り出力に対し第1比
    較回路の立上り出力をラッチすることにより二種の交流
    波形信号の進み又は遅れを検出する回路を備えた請求項
    1記載の位相検出回路。
  4. 【請求項4】 第4比較回路の出力である正電圧を積分
    し、A/D変換する回路を備えた請求項2記載の位相検
    出回路。
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