JPH0770923B2 - 同期検波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、同期検波装置に関するものである。

従来の技術 同期検波装置は、振幅変調された被測定周波数信号の振
幅変調信号を検出するために、広く利用されている。従
来の同期検波装置の構成を第８図に示す。また、その動
作説明用の波形図を第９図に示す。以下、これについて
説明する。

被測定周波数信号源201は、特定の周波数を有し、その
振幅が変調された被測定周波数信号ａ′を発生する（第
９図（ａ））。基準周波数信号源202は、被測定周波数
信号ａ′と同じ周波数で、位相も同じ基準周波数信号
ｂ′を発生している（第９図（ｂ）。整形器203は、基
準周波数信号ｂ′を波形整形し、整形信号ｃ′を作って
いる（第９図（ｃ））。乗算器204は、被測定周波数信
号ａ′と整形信号ｃ′を乗算し、乗算信号ｄ′を得てい
る（第９図（ｄ））。ローパスフィルタ205は、乗算信
号ｄ′のリップル分を低減・除去し、検波信号ｅ′を得
ている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の同期検波装置では、乗算器204を使っ
ているために、乗算信号ｄ′に非常に大きなリップルが
生じる。従って、検波信号ｅ′のリップルを小さくする
ためには、ローパスフィルタ205にかなり低い折点周波
数で高次のフィルタ特性を持たせる必要がある。しか
し、ローパスフィルタ205を高次にすると検波信号ｅ′
の周波数特性の悪化するために、フィルタ特性によるリ
ップルの低減には限界があった。すなわち、ローパスフ
ィルタ205によって十分に低減できず、検波信号ｅ′に
残留するリップルが大きかった。

本発明は、このような点を考慮し、乗算器を使用しない
構成のリップルの非常に小さい同期検波装置を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段 本発明の同期検波装置では、検出すべき被測定周波数信
号を発生する被測定周波数信号発生手段と、前記被測定
周波数信号と周波数が等しく、かつ、位相が90度異なる
基準周波数信号を発生する基準周波数信号発生手段と、
前記基準周波数信号の立ち上がり零クロス時点において
前記被測定周波数信号の第一の極性の振幅をサンプリン
グし、次のサンプリング時点までサンプリング値をホー
ルドする第一のサンプルホールド手段と、前記基準周波
数信号の立ち下がりの零クロス時点において前記測定周
波数信号の第二の極性の振幅をサンプリングし、次のサ
ンプリング時点までサンプリング値をホールドする第二
のサンプルホールド手段と、前記第一のサンプルホール
ド手段の出力信号と前記第二のサンプルホールド手段の
出力信号を減算合成または加算合成する合成手段とを具
備することによって、上記の目的を達成したものであ
る。

作 用 本発明は上記の構成にすることによって、検波信号（合
成手段の出力信号）のリップルを大幅に小さくしたもの
である。また、等価的なサンプリング周波数を高くし
て、検波信号の周波数特性も良くしている。

実 施 例 第１図に本発明の実施例を表わす構成を示す。また、第
７図にその動作説明図の波形図を示す。第１図におい
て、被測定周波数信号発生器11は振幅変調された所定周
波数の被測定周波数信号ａを発生する（第７図
（ａ））。基準周波数信号発生器12は、被測定周波数信
号ａの周波数と同じ周波数で、位相が90度もしくは略90
度異なる基準周波数信号ｂを発生する（第７図
（ｂ））。

零クロス検出器13は基準周波数信号ｂを入力され、基準
周波数信号ｂの立ち上がりの零クロス時点において短時
間“H"（高電位状態）になる第一のサンプルパルスｃ
と、基準周波数信号ｂの立ち下がり時点において短時間
“H"になる第二のサンプルパルスｄを作り出している
（第７図（ｃ），（ｄ））。

第２図に零クロス検出器13の具体的な構成を示し、第６
図にその動作説明用の波形図を示す。コンパレータ31
は、基準周波数信号ｄを零クロス時点において波形整形
し、第一のコンパレート信号ｊを作る（第６図（ａ），
（ｂ））。また、コンパレータ33,34と基準電圧源35,36
とアンド回路37からなるウィンド・コンパレータ回路32
によって、基準周波数信号ｂと基準電圧源35,36の電圧
値を比較し、第二のコンパレート信号ｋを得ている（第
６図（ｃ））。第二のコンパレート信号ｋは、基準周波
数信号ｂが零を含む所定の範囲内にある時に“H"（高電
位状態）となり、基準周波数信号ｂが所定の範囲外にな
ると“L"（低電位状態）になる。第一のコンパレート信
号ｊはデータ入力型のエッジトリガ・フリップフロップ
38のデーラ入力端子Ｄに入力され、第二のコンパレート
信号ｋはフリップフロップ38のクロックパルス入力端子
CKに入力されている。フリップフロップ38は、第二のコ
ンパレート信号ｋの立ち上がりエッジにおける第一のコ
ンパレート信号ｊの状態を入力して出力信号ｌにし、そ
の状態を第二のコンパレート信号Ｋの次の立ち上がりエ
ッジの到来時点まで保持する（第６図（ｄ））。アンド
回路41によって、第一のコンパレート信号ｊとフリップ
フロップ38の出力信号１の論理積をとることにより、第
一のサンプルパルスｃを作り出している（第６図
（ｅ））。第一のサンプルパルスｃは、基準周波数信号
ｂの立ち上がりの零クロス時点に対応している。また、
インバータ回路39,40とアンド回路42によって、第一の
コンパレート信号ｊとフリップフロップ38の出力信号１
から第二のサンプルパルスｄを作り出している（第６図
（ｆ））。第二のサンプルパルスｄは、基準周波数信号
ｂの立ち下がりの零クロス時点に対応している。

零クロス検出器13の第一のサンプルパルスｃは第一のサ
ンプルホールド器14に入力され、第一のサンプルパルス
ｃが“H"になった時点の被測定周波数信号ａをサンプリ
ングし、その値を第一のサンプルホールド信号ｅとして
出力し、次のサンプリング時点までホールドする（第７
図（ｅ））。第３図に第一のサンプルホールド器14の具
体的な構成を示す。第一のサンプルホールド器14は演算
増幅器51,54とアナログスイッチ52とコンデンサ53から
なっている。被測定周波数信号ａは演算増幅器51の非反
転入力端子に入力される。アナログスイッチ52は、第一
のサンプルパルスＣが“L"の時に開放状態にあり、第一
のサンプルパルスｃが“H"になると短絡状態になる。ア
ナログスイッチ52が短絡状態になると、演算増幅器51が
バッファ回路として動作し、コンデンサ53は演算増幅器
51によって充電もしくは放電され、コンデンサ53の端子
電圧はそのときの被測定周波数信号ａの電圧値に等しく
もしくは略等しくなる。また、アナログスイッチ52が開
放状態になると、そのときのコンデンサ53の電荷および
電圧が保持される。そして、コンデンサ53の電圧は、演
算増幅器54によるバッファ回路を介して第一のサンプル
ホールド信号ｅとして出力される。

零クロス検出器13の第二のサンプルパルスｄは第二のサ
ンプルホールド器15に入力され、第二のサンプルパルス
ｄが“H"になった時点の被測定周波数信号ａをサンプリ
ングし、その値を第二のサンプルホールド信号ｆとして
出力し、次のサンプリング時点までホールドする（第７
図（ｆ））。第４図に第二のサンプルホールド器15の具
体的な構成を示す。第二のサンプルホールド器15は演算
増幅器61,64とアナログスイッチ62とコンデンサ63から
なっている。被測定周波数信号ａは演算増幅器61の非反
転入力端子に入力される。アナログスイッチ62は、第二
のサンプルパルスｄが“L"の時に開放状態になり、第二
のサンプルパルスｄが“H"になると短絡状態になる。ア
ナログスイッチ62が短絡状態になると、演算増幅器61が
バッファ回路として動作し、コンデンサ63は演算増幅器
61によって充電もしくは放電され、コンデンサ63の端子
電圧はそのときの被測定周波数信号ａの電圧値に等しく
もしくは略等しくなる。また、アナログスイッチ62が開
放状態になると、そのときのコンデンサ63の電荷および
電圧が保持される。そして、コンデンサ63の電圧は、演
算増幅器64によるバッファ回路を介して第二のサンプル
ホールド信号ｆとして出力される。

第一のサンプルホールド器14の第一のサンプルホールド
信号ｅと第二のサンプルホールド器15の第二のサンプル
ホールド信号ｆは、合成器16に入力される。合成器16
は、第一のサンプルホールド信号ｅと第二のサンプルホ
ールド信号ｆを減算合成し、検波信号ｇを出力している
（第７図（ｇ））。第５図に合成器16の具体的な構成を
示す。合成器16は、演算増幅器71と抵抗72,73,74,75か
らなる差動増幅回路によって構成され、第一のサンプル
ホールド信号ｅと第二のサンプルホールド信号ｆを減算
して出力する。

本実施例に示すように、サンプルホールド器を用いるな
らば、検波信号ｇのリップルは大幅に小さくなる。従っ
て、本同期検波装置にはローパルフィルタは不要とな
る。また、ローパスフィルタがないので、検波信号ｇの
周波数特性も良くなる。さらに、第一のサンプルホール
ド器の出力信号と第二のサンプルホールド器の出力信号
を合成して検波信号ｇを得ているので、等価的なサンプ
リング周波数が高くなる。すなわち、検波信号ｇの周波
数特性がさらに良くなるという効果もある（高周波まで
検出可能）。

前述の実施例では、第一のサンプルホールド信号と第二
のサンプルホールド信号を減算合成したが、本発明はそ
のような場合に限らない。たとえば、第二のサンプルホ
ールド器において被測定周波数信号の反転信号を第二の
サンプルパルスによってサンプリングし、次のサンプリ
ングまでホールドするようにし、かつ、合成器において
第一のサンプルホールド信号と第二のサンプルホールド
信号を加算合成するようにしてもよく、本発明に含まれ
ることはいうまでもない。

その他、本発明の主旨を変えずして種々の変更が可能で
ある。

発明の効果 以上のように、本発明の同期検波装置は、第一，第二の
サンプルホールド手段により被測定周波数信号の正側の
振幅と負側の振幅を直接検出し、各検出振幅を合成する
ことにより、被測定周波数信号の振幅を正確に検出する
ことが可能となり、これにより乗算器やローパルフィル
タを用いずに、サンプルホールド手段によって被測定周
波数信号の振幅を検出し、検波信号（合成手段の出力信
号）のリップルを大幅に小さく抑えている。従って、本
発明に基き、各種信号の同期検波装置を構成するなら
ば、非常に良好な同期検波が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による同期検波装置のブロッ
ク図、第２図は第１図の零クロス検出器の具体的な構成
を表わすブロック図、第３図は第１図の第一のサンプル
ホールド器の具体的な構成を表わすブロック図、第４図
は第１図の第二のサンプルホールド器の具体的な構成を
表わすブロック図、第５図は第１図の合成器の具体的な
構成を表わすブロック図、第６図は第２図の零クロス検
出器の動作説明用の波形図、第７図は本発明の同期検波
装置の動作説明用の波形図、第８図は従来の同期検波装
置を表わす構成図、第９図は第８図の従来の同期検波装
置の動作説明用の波形図である。 11……被測定周波数信号発生器、12……基準周波数信号
発生器、13……零クロス検出器、14……第一のサンプル
ホールド器、15……第二のサンプルホールド器、16……
合成器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出すべき被測定周波数信号を発生する被
   測定周波数信号発生手段と、前記被測定周波数信号と周
   波数が等しく、かつ、位相が90度異なる基準周波数信号
   を発生する基準周波数信号発生手段と、前記基準周波数
   信号の立ち上がり零クロス時点において前記被測定周波
   数信号の第一の極性の振幅をサンプリングし、次のサン
   プリング時点までサンプリング値をホールドする第一の
   サンプルホールド手段と、前記基準周波数信号の立ち下
   がり零クロス時点において前記被測定周波数信号の第二
   の極性の振幅をサンプリングし、次のサンプリング時点
   までサンプリング値をホールドする第二のサンプルホー
   ルド手段と、前記第一のサンプルホールド手段の出力信
   号と前記第二のサンプルホールド手段の出力信号を減算
   合成または加算合成する合成手段とを具備する同期検波
   装置。