JPH1048267A

JPH1048267A - ピーク検出回路

Info

Publication number: JPH1048267A
Application number: JP8203774A
Authority: JP
Inventors: Takaya Chiba; 孝也千葉
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】例えば、光通信システムで使用するピーク検
出回路に関し、入力信号の先頭部分にオーバ・シュート
が発生している場合、オーバ・シュートを回避して入力
信号のピークを高速に検出できるピーク検出回路の提供
を図ること目的とする。【解決手段】先頭部分にオーバ・シュートが発生して
いる高速信号のピークを検出するピーク検出回路におい
て、信号入力時から所定時間経過迄と、該所定時間経過
後とで、ピーク検出速度を切り替えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、光通信シ
ステムで使用するピーク検出回路に関するものである。

【０００２】電気通信システム／光通信システムへの搭
載を目的とした回路設計において、入力信号のピークを
瞬時に検出し、検出したピークを保持する為のピーク検
出回路が様々な部分に用いられている。

【０００３】ここで、無入力状態から信号が入力された
直後の状態について考える。・近年の集積化の流れでは、様々なブロックが多様に組
み合わされている。・無入力状態では、全ての回路がオフしている状態にあ
り、信号が入力された直後は、全ての回路が一斉に動作
し始めるため、入力信号に同期したノイズが最も発生し
やすい。・集積化により、漏話等の影響を考慮する必要がある
が、ノイズの最も発生し易い信号入力直後は、特に漏話
に対しては充分な考慮が必要となる。

【０００４】ここで、上記の入力信号に同期したノイズ
のうち、信号成分に影響を及ぼし、正常なピークより、
高いピークを示した信号波形が見られる場合がある。以
下では、この様な信号波形をオーバ・シュートした波形
として説明する。

【０００５】さて、ピーク検出回路の入力信号にオーバ
・シュートがある場合、ピーク検出回路はオーバ・シュ
ートを検出してしまう為、誤差を保持し、高精度なピー
ク検出動作が困難となる。

【０００６】そこで、入力信号の先頭部分にオーバ・シ
ュートが発生している場合、オーバ・シュートを回避し
て入力信号のピークを高速に検出できるピーク検出回路
の提供を図ることが必要である。

【０００７】

【従来の技術】図８は従来例のピーク検出回路の要部構
成図、図９は図８の応答波形説明図（その１）、図10は
図８の応答波形説明図（その２）を示す。

【０００８】以下、図９、図10を用いて、図８の動作を
説明するが、図中のは入力信号の波形、は出力信号
の波形をそれぞれ示す。先ず、図８の入力端子に印加し
た、先頭部分にオーバ・シュートを有する信号が、ボル
テージ・フォロワ形式で構成された差動増幅器41, ダイ
オード42を介して容量C₀のコンデンサ43を充電する。こ
の時、コンデンサ43をｖだけ充電する時間、即ち、ピー
ク検出回路の検出速度ｔは周知の様に下記の式で示され
る。

【０００９】t=( C₀・ｖ)/Ｉここで、ｔは検出速度、ｖは出力電圧、I はダイオード
がオンした時のダイオード電流( 充電電流) である。

【００１０】また、検出速度ｔは、上記の様に、差動増
幅器の駆動能力(Iの大きさ) と容量C₀の組合せで決定さ
れるが、ここでの検出速度は入力信号がない時のレベル
から、オーバ・シュートのない正常な波高値までの振幅
の90% を出力信号がこえるまでの時間として以後は説明
する。

【００１１】一般に、瞬時検出するピーク検出回路は、
差動増幅器の駆動能力を充分確保する（即ち、差動増幅
器から大きな電流Ｉを流せる様にする）と共に、コンデ
ンサ43の容量C₀をピークが保持できる範囲まで小さくす
る。

【００１２】これにより、検出速度ｔを小さくし、広い
ダイナミックレンジに対しても高速なピーク検出が可能
となるが、この場合は信号入力直後のオーバ・シュート
を検出してしまう。

【００１３】即ち、図９の左側に示す様に、コンデンサ
43の容量C₀をピークが保持できる程度まで小さくしてダ
イナミックレンジを広げた為、入力信号の先頭部分で
発生したオーバ・シュートを検出し、出力信号として
出力する。これにより、高精度なピーク検出動作が困難
となる。

【００１４】そこで、入力信号の先頭部分で発生したオ
ーバ・シュートを検出しない様にする為にはピーク検出
速度を遅くする方法が効果的である。しかし、差動増幅
器を大振幅で使用する場合、スルーレートの影響が大き
くなって帯域が制限され、検出速度が遅くなる。

【００１５】即ち、検出速度は入力振幅が大きい時は遅
く、小さい時は速くなる。そこで、入力振幅が小さい時
にオーバ・シュートを検出しない様にする為には遅い検
出速度とする必要がある。

【００１６】この時、大きな入力振幅に対しては検出速
度が遅すぎることになり、ピーク検出の瞬時検出は困難
となる。例えば、図８中のコンデンサC₀の値を大きくし
て小入力振幅に対して遅い検出速度とした場合、図10
(a) に示す様に、入力信号の先頭部分（a₁時点) で出力
信号のレベルが上がり始め、a₂時点で入力信号のピーク
に対応するレベルの信号を出力信号として送出する。検
出時間として(a₂−a₁) となる。

【００１７】一方、図10(b) の場合、入力信号の振幅が
大きい為に演算増幅器の持つスルーレートの影響が大き
くなる。例えば、入力信号の先頭部分（b₁時点) で出
力信号のレベルが上がり始め、b₂時点で入力信号のピー
クに対応するレベルを出力信号として送出するが、検
出時間が長過ぎてピーク検出の瞬時検出には適さない。

【００１８】つまり、上記のピーク検出で入力信号のオ
ーバ・シュートを検出しない様にするには検出速度を遅
くするしか手段はないが、入力信号の振幅が大きい場合
の検出速度が遅くなり過ぎる為、広いダイナミック・レ
ンジに対応するのは困難である。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記の様に、入力信号
の先頭部分にオーバ・シュートが発生している場合、従
来のピーク検出回路では検出速度を速くしようとすると
オーバ・シュートを検出し、遅くしようとすると広いダ
イナミック・レンジに対応するのが困難と云う問題を生
じていた。

【００２０】本発明は、入力信号の先頭部分に発生して
いるオーバ・シュートを回避して高速検出可能なピーク
検出回路の提供を図ること目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、先頭部
分にオーバ・シュートが発生している入力信号に対し
て、オーバ・シュートを回避して信号のピークを検出す
る際、信号入力時から所定時間経過迄と該所定時間経過
後で、信号のピークを検出する検出速度を切り替える構
成にした。

【００２２】第２の本発明は、請求項１の検出速度を、
信号入力時から所定時間経過迄は、該オーバ・シュート
の検出が回避できる様な遅い第１の検出速度に、該所定
時間経過後は入力信号のピークを高速に検出できる第２
の検出速度に設定する様にした。

【００２３】第３の本発明は、上記の入力信号を、差動
増幅器、ダイオードを介してピーク保持用コンデンサに
加えて充電し、充電電圧を出力信号として送出すると共
に、該差動増幅器の入力側に戻す様に構成され、入力信
号の正側ピーク、或いは負側ピークを検出するピーク検
出回路において、上記の検出速度を、該出力信号のレベ
ルが予め設定された正側しきい値よりも高い、或いは負
側しきい値よりも低いことを検出した時に上記第１の検
出速度に切り替えさせ、正側しきい値よりも低い、或い
は負側しきい値よりも高いことを検出した時に上記第２
の検出速度に切り替えさせる比較出力を送出する比較器
と、入力する比較出力に対応して、ピーク検出回路の検
出速度を切り替える速度制御回路を設ける。

【００２４】これにより、オーバ・シュートを回避し
て、入力信号のピークを検出することができる。第４の
本発明は、上記出力信号のレベルをシフトするレベル・
シフト回路と、入力信号のレベルが、該レベル・シフト
回路の出力信号のレベルよりも低く、或いは高くなって
いる時間に対応する幅と所定極性を持つパルスを生成す
るが、生成したパルスを所定時間だけ遅延して比較・遅
延出力として送出する比較・遅延回路と、該比較・遅延
出力が入力した時、ピーク検出回路の検出速度を第１の
検出速度から第２の検出速度に切り替える速度制御回路
を設ける。

【００２５】これにより、オーバ・シュートを回避し
て、入力信号のピークを検出することができる。第５の
本発明は、上記レベル・シフト回路、速度制御回路の他
に、入力信号の基底レベルとレベル・シフトした出力信
号のレベルの大小を比較し、入力信号の基底レベルがレ
ベル・シフトした出力信号のレベルよりも低い、或いは
高いことを検出した時、検出速度を第１の検出速度から
第２の検出速度に切り替える比較出力を送出する比較器
を設ける。

【００２６】これにより、オーバ・シュートを回避し
て、入力信号のピークを検出することができる。つま
り、信号入力前の無信号部分では検出速度の遅いピーク
検出回路を動作させておき、信号入力直後も遅いピーク
検出回路で動作させる。

【００２７】遅いピーク検出でオーバ・シュートを回避
した後、検出速度の速いピーク検出に切り換えることで
瞬時検出を行える様にした。これにより、入力信号の先
頭部分でオーバ・シュートが発生している場合でも、オ
ーバ・シュートを回避して高速検出可能なピーク検出回
路の提供を図ることが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は第１〜第３の本発明の実施
例の要部構成図、図２は図１中の速度制御回路の構成図
の一例で、(a) は抵抗器を用いた場合、(b) はコンデン
サを用いた場合、図３は図１の応答波形説明図である。

【００２９】図４は第４の本発明の実施例の要部構成
図、図５は図４の応答波形説明図、図６は第５の本発明
の実施例の要部構成図、図７は図６の応答波形説明図で
ある。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。

【００３０】以下、図１〜図７の説明を行うが、上記で
詳細に説明した部分については概略説明し、本発明の部
分について詳細に説明する。図２、図３を用いて第１の
本発明の実施例の動作を説明する。

【００３１】図１において、ボルテージ・フォロワ形式
で構成される差動増幅器21の出力側にダイオード22と、
ピーク保持用コンデンサ23が付加された速度制御回路24
を従属接続すると共に、出力端子から送出する出力信号
のレベルとしきい値電圧26との大小を比較して、比較結
果に対応して速度制御回路内の構成要素をオン／オフす
る比較器25から構成されている。

【００３２】なお、速度制御回路の一例として、図２
(a),(b) の場合があるが、機能的には同じであるので、
(a) に示す様にスイッチ付きの抵抗器で構成されている
場合について説明する。

【００３３】さて、図３- に示す様に、比較器25に印
加するしきい値電圧を、信号が入力する前の無信号状態
で、ピーク検出よりも高い電圧v₀に設定しておく。ま
た、速度制御回路内のスイッチSWは、無信号状態では比
較回路の出力でオフ状態となり、差動増幅器21の出力側
とコンデンサ23との間に抵抗241 が挿入された状態とな
っている。

【００３４】これにより、差動増幅器21からの出力電流
が制限され、差動増幅器は駆動能力が低下した状態とな
り、ピーク検出回路としては検出速度の遅い動作をする
ことになるが、この回路は上記の様にボルテージ・フォ
ロワで構成されているので、入出力信号のレベルは一致
する様に動作している。

【００３５】ここで、図３- に示す様な信号が入力す
ると、上記の様に出力信号のレベルがしきい値を越える
迄は速度制御回路24内のスイッチSWはオフ状態にあり、
第１の検出速度になっている。

【００３６】この為、ピーク検出回路は遅い応答しかで
きず、図３- の(a₁-a₂) 間に示す様に出力信号のレベ
ルは僅かしか上昇しない。これにより、オーバ・シュー
トを回避できる（図３- 左側参照) 。

【００３７】しかし、僅かづつ上昇した出力信号のレベ
ルがしきい値を越えると比較器25の出力が反転し、速度
制御回路24内のスイッチSWがオン状態となるので、抵抗
241が短絡状態となって差動増幅器の駆動能力が高くな
る( 図３- の中程参照) 。

【００３８】そこで、図３- のa₂に示す様にピーク検
出回路の動作が速くなり( 第２の検出速度に切り替わ
る）、入力信号のピーク値を瞬時に検出することができ
る。以上の動作により、信号入力直後のオーバ・シュー
ト部分ではピーク検出回路はオーバ・シュートを検出せ
ず、且つ、その後の正常なピークを瞬時検出可能であ
る。

【００３９】なお、速度制御回路に図２(b) に示す回路
を用いた場合、無信号状態でスイッチSWをオン状態にす
ることで図２(a) と全く同様な効果が得られる。また、
図３- の速度切替時間（変化点の位置）は、検出速度
が遅い時のピーク検出速度としきい値電圧の設定で決ま
るので、しきい値電圧を高く設定しておけば、速度切替
時間は長くなり（変化点の位置が右側にずれる）、逆に
しきい値を低く設定すれば速度切替時間は短くする( 変
化点の位置が左にずれる) ことができる。

【００４０】そこで、しきい値電圧を可変にすれば入力
信号のオーバ・シュートを回避することができ、オーバ
・シュートがなくなった時間に正常なピークを瞬時に検
出することができる。

【００４１】この様に速度切替機能により、１つの遅い
検出速度のピーク検出回路のみを用いる従来例より、速
い時間で正確なピークを検出することが可能となる。図
４、図５を用いて第２の本発明の実施例の動作を説明す
る。

【００４２】図４中の速度制御回路24は図１中の速度制
御回路と同一であり、抵抗R₁と定電流源321 とからなる
レベル・シフト回路32は、バッファ31が出力する出力信
号のレベルをシフトして比較器33の第１の入力端子に加
える。なお、比較器22の第２の入力端子には入力信号が
印加している。

【００４３】そこで、比較器33は、比較出力を遅延回路
34を介して速度制御回路24に印加し、速度制御回路24の
構成要素であるスィッチを制御する様にした。即ち、上
記と同様に、無信号状態及び信号入力直後は、入力信号
のレベルがレベル・シフト電圧よりも高い為、速度制御
回路内の図示しないスイッチはオフ状態となっており、
ピーク検出回路としては検出速度の遅いピーク検出動作
が行われている。

【００４４】例えば、図５に示した様に、入力信号が無
信号状態から見て両側に振れる双極性信号の場合、入力
した直後の入力信号はまず、無信号レベルから見て上側
に振れるが、この時は抵抗は短絡されず遅いピーク検出
動作が行われているのでオーバ・シュートを回避する
（図５- 〜参照) 。

【００４５】次に、入力信号が下側に振れるが、比較器
の入力側端子に印加している入力信号のレベルがレベル
・シフト電圧よりも下がった時点a₁で、比較器の出力が
"L"→"H" に変化する。

【００４６】この時、入力信号が、再度、上側に振れ
て、比較器の入力側端子に印加している入力信号のレベ
ルがレベル・シフト電圧よりも上がった時点で、元の遅
いピーク検出動作に戻る。

【００４７】そこで、比較器の出力側に遅延回路を挿入
して、比較出力を遅延させることで、ピーク検出を瞬時
検出させたい所に速度変化点をシフトさせることが設定
できる。つまり、遅延回路出力が"H" の時、検出速度の
速い第２の検出速度に切り替わる。

【００４８】この時、比較出力及び遅延回路出力の信号
はロジック的信号である為、入力信号の様なアナログ信
号に比べ、遅延の操作は容易に実現できる。なお、図５
では入力信号が双極性信号の場合で説明したが、無信号
状態からみて片側にしか振れない単極性信号の場合も遅
延を適切に与えることで、双極性信号と同様の効果が得
られる。

【００４９】図６、図７を用いて第３の本発明の実施例
の動作を説明する。第３の本発明では比較器の第１の入
力端子にレベル・シフト回路32の出力を、第２の入力端
子にボトム検出回路36が検出した入力信号の基底レベル
をそれぞれ印加する。

【００５０】なお、ボトム検出回路は図８に示す回路と
比較するとダイオードの極性が逆になっている点を除け
ば同じ構成で、入力信号の基底レベルを検出する様にな
っている。また、第１、第２の実施例同様、信号入力直
後は第１の検出速度になっている為、遅いピーク検出で
動作している。

【００５１】さて、無信号状態から見て入力信号の振幅
が下側に振れると、ボトム検出回路が動作し、レベル・
シフト回路出力と交差する為、比較器出力が変化し、検
出速度の速いピーク検出が動作可能となる（図７- ,
参照) 。

【００５２】また、図４に示す様に、比較器の出力を遅
延回路を介して取り出すことにより、ピーク検出回路の
速度変化点の設定を自由に行うことができる。以上まで
の説明では、入力信号の"H" 側、即ち、正側を検出する
ピーク検出回路で説明したが、入力信号が反転している
信号を扱う（負側のピークを検出する）ボトム検出回路
の場合には下記の様に接続を変更すればよい。即ち、図
１の場合は、ダイオード22の向きを逆にすると共に、し
きい値V₀を低い方の値に変更する。

【００５３】図４の場合は、ダイオード22の向きを逆に
すると共に、バッファ31の出力側に定電流源321 の一端
を、他端を抵抗R₁を介して接地し、前記の他端を比較器
33の第１の入力端子に加える。

【００５４】図６の場合は、レベルシフト回路の接続を
上記図４の場合と同じにするが、ボトム検出回路36の中
のダイオート362 の向きを逆にして接続する。これによ
り、負側ピークの検出が可能となり、正側ピークの場合
と同様な効果が得られる。

【００５５】また、無信号状態の直流レベルとピーク検
出出力を一致させる為に、リセット回路あるいは容量C₁
の電荷を放電する為のリーク回路等の放電回路を付加す
ることて、より高精度なピーク検出が可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明によれ
ば、入力信号の先頭部分にオーバ・シュートが発生して
いる場合、オーバ・シュートを回避して入力信号のピー
クを高速に検出できるピーク検出回路の提供を図ること
ができると云う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３の本発明の実施例の要部構成図であ
る。

【図２】図１中の速度制御回路の構成図の一例で、(a)
は抵抗器を用いた場合、(b) はコンデンサを用いた場合
である。

【図３】図１の応答波形説明図である。

【図４】第４の本発明の実施例の要部構成図である。

【図５】図４の応答波形説明図である。

【図６】第５の本発明の実施例の要部構成図である。

【図７】図６の応答波形説明図である。

【図８】従来例のピーク検出回路の要部構成図を示す。

【図９】図８の応答波形説明図（その１）を示す。

【図１０】図８の応答波形説明図（その２）を示す。

【符号の説明】

２１，４１差動増幅器２２，４２ダイオード２３，４３コンデンサ２４速度制御回路２５，３３，３５比較器２６しきい値電圧３１バッファ３２レベル・シフト回路３４遅延回路３６ボトム検出回路２４１抵抗２４２コンデンサ３２１定電流源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先頭部分にオーバ・シュートが発生して
いる入力信号に対して、オーバ・シュートを回避して信
号のピークを検出する際、信号入力時から所定時間経過迄と該所定時間経過後で、
信号のピークを検出する検出速度を切り替える構成にし
たことを特徴とするピーク検出回路。
【請求項２】請求項１の検出速度を、信号入力時から所定時間経過迄は、該オーバ・シュート
の検出が回避できる様な遅い第１の検出速度に、該所定
時間経過後は入力信号のピークを高速に検出できる第２
の検出速度に設定することを特徴とするピーク検出回
路。
【請求項３】上記の入力信号を、差動増幅器、ダイオ
ードを介してピーク保持用コンデンサに加えて充電し、
充電電圧を出力信号として送出すると共に、該差動増幅
器の入力側に戻す様に構成され、入力信号の正側ピー
ク、或いは負側ピークを検出するピーク検出回路におい
て、上記の検出速度を、該出力信号のレベルが予め設定され
た正側しきい値よりも高い、或いは負側しきい値よりも
低いことを検出した時に上記第１の検出速度に切り替え
させ、正側しきい値よりも低い、或いは負側しきい値よ
りも高いことを検出した時に上記第２の検出速度に切り
替えさせる比較出力を送出する比較器と、入力する比較出力に対応して、ピーク検出回路の検出速
度を切り替える速度制御回路を設け、オーバ・シュートを回避して、入力信号のピークを検出
する構成にしたことを特徴とする請求項２記載のピーク
検出回路。
【請求項４】上記出力信号のレベルをシフトするレベ
ル・シフト回路と、入力信号のレベルが、該レベル・シフト回路の出力信号
のレベルよりも低く、或いは高くなっている時間に対応
する幅と所定極性を持つパルスを生成するが、生成した
パルスを所定時間だけ遅延して比較・遅延出力として送
出する比較・遅延回路と、該比較・遅延出力が入力した時、ピーク検出回路の検出
速度を第１の検出速度から第２の検出速度に切り替える
速度制御回路を設け、オーバ・シュートを回避して、入力信号のピークを検出
する構成にしたことを特徴とする請求項３記載のピーク
検出回路。
【請求項５】上記レベル・シフト回路、速度制御回路
の他に、入力信号の基底レベルとレベル・シフトした出力信号の
レベルの大小を比較し、入力信号の基底レベルがレベル
・シフトした出力信号のレベルよりも低い、或いは高い
ことを検出した時、検出速度を第１の検出速度から第２の検出速度に切り替
える比較出力を送出する比較器を設け、オーバ・シュートを回避して、入力信号のピークを検出
する構成にしたことを特徴とする請求項３、４記載のピ
ーク検出回路。