JPS5833562B2 - 変化率制限器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力信号に追従した出力信号を得る変化率制限
器に係り、特に入力信号の変化（増減）率が所定値を越
えると出力信号を所定の変化率に抑制することができる
変化率制限器に関するものである。

従来のこの種の変化率制限器を第１図に示し説明すると
１図において、ＩＮは人力信号ｅｉが印加される入力端
子、ＯＵＴは出力端子、ＯＰｌは一方５の入力端（→を
入力端子ＩＮに接続し、他方の入力端（１）を出力端子
ＯＵＴに接続した第１の演算増幅器で、その出力端はト
ランジスタからなるスイッチＳ１およびＳ２に接続され
ている。

Ｏ２０は一方の入力端（→を抵抗Ｒを介してスイッチＳ
１．Ｓ２に接続し、他方の入力端（ト）を接地した第２
の演算増幅器で、その出力端はコンデンサＣを介して入
力端（→に接続されると共に、出力端子ＯＵＴに接続さ
れている。

＋Ｅｓ、−Ｅｓは傾斜設定用の基準電圧で、基準電圧＋
ＥｓはスイッチＳ１に供給され、基準電圧−Ｅｓはスイ
ッチＳ２に供給されるように構成されている。

このような構成の変化率制限器において、入力端子ＩＮ
に印加された入力信号ｅｉは第１の演算増幅器ＯＰ１に
おいて出力信号ｅｏと比較され、第１の演算増幅器ＯＰ
１の出力にはその比較結果に対応して正または負の飽和
電圧が得られる。

そしてこの電圧はスイッチＳ１．Ｓ２を構成するトラン
ジスタのオン・オフによって制御され、入力信号ｅｌの
変化率が傾斜設定用の基準電圧＋Ｅｓ。

−Ｅｓで設定された変化率より大きいときには出力信号
ｅ。

、は設定された変化率により変化し、その出力は抵抗Ｒ
とコンデンサＣおよび第２の演算増幅器ＯＰ２からなる
積分回路を通して出力端子ＯＵＴに得られる。

しかしながら、このような変化率制限器においては、ス
イッチＳ１．Ｓ２を構成するトランジスタがオン時の飽
和電圧などの電圧降下のため、外部からの傾斜設定用の
基準電圧＋Ｅｓ、−Ｅｓの値を小さくとれないという欠
点があった。

また、基準電圧＋Ｅｓ、−Ｅｓの値が小さいときにはス
イッチＳ１． Ｓ２を構成するトランジスタのバラツキ
が変化率の設定値に影響するという欠点を有している。

本発明は以上の点に鑑み、このような欠点を除去すべく
なされたもので、その目的は所定の変化率が外部から印
加される直流電圧で設定でき、極めて小さな変化率の設
定が精度よくかつ容易にでき、また、傾斜設定用の基準
電圧の値を小さくしても変化率の設定値に影響を受ける
ことがないと共に、積分回路の時定数を大きくとること
なく変化率を小さく設定することができる変化率制限器
を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明はブリッジ状
に接続された整流素子からなるスイッチ回路の出力信号
と基準電圧との差入力をとるようになし、このスイッチ
回路と第１．第２の電圧フォロア回路の巧みな（単なる
追加的な組合せでなく、合成的あるいは重合的）組合せ
の簡単な構成によって入力信号の変化率が設定された変
化率より小さければ出力信号は入力信号に追従し、設定
された変化率より太きいときは出力信号は設定された変
化率により変化し、出力信号を所定の変化率に抑制する
ようにしたものである。

以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明による変化率制限器の一実施例を示す回
路構成図である。

第２図において第１図と同一符号のものは相当部分を示
し、Ａ１は入力信号ｅ１と出力信号ｅ。

を比較し、その比較結果に対応して正または負の飽和電
圧を出力する高利得の増幅器で、この増幅器Ａ１は比較
器ＣＯＭＰを構成している。

ＳＷはブリッジ状に接続した第１゜第２．第３．第４の
整流素子（ダイオード）Ｄｌ。

Ｄ２．Ｄ、、Ｄ４からなり第１と第２の整流素子Ｄ１゜
Ｄ２の接続点に与えられる比較器ＣＯＭＰの出力によっ
て制御され第３と第４の整流素子Ｄ３． Ｄ４の接続点
から出力信号を送出するスイッチ回路、ＩＮＴは抵抗Ｒ
ＴとコンデンサＣＴおよび直流増幅器Ａ２によって構成
された積分回路、ＶＦｌはブリッジ状に接続した４個の
ダイオードのうち第３ダイオードＤ３を帰還路にした第
１の電圧フォロア回路で、直流増幅器Ａ３とその出力端
に接続された抵抗Ｒ１によって構成されている。

■Ｆ２はブリッジ状に接続した４個のダイオードのうち
第４ダイオードＤ４を帰還路にした第２の電圧フォロア
回路で、直流増幅器Ａ４と抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４によっ
て構成されている。

ｖｓＤ、ＶｓＵはそれぞれ負極側を接地した傾斜設定用
の基準直流電圧源で、この直流電圧はその電圧設定値を
任意に可変できるように構成されている。

そして、比較器ＣＯＭＰを構成する高利得の増幅器Ａ１
の一方の入力端に）は入力端子ＩＮに接続され、他方の
入力端（１）は出力端子ＯＵＴに接続され、出力端はブ
リッジ状に接続した４個のダイオードのうちの第１ダイ
オードＤ１と第２ダイオードＤ２との接続点に接続され
ている。

また、積分回路ＩＮＴを構成する直流増幅器Ａ２の一方
の入力端（→は抵抗ＲＴを介してブリフジ状に接続した
４個のダイオードのうちの第３ダイオードＤ３と第４ダ
イオードＤ４との接続点Ｃに接続され、他方の入力端（
１）は接地され、出力端はコンデンサＣＴを介して入力
端（→に接続されると共に、出力端子ＯＵＴに接続され
ている。

処方、第１の電圧フォロア回路ＶＦ１を構成する直流増
幅器Ａ３の一方の入力端（−＋−）は直流電圧源ＶＳＤ
の正極側に接続され、他方の入力端（→は前記接続点Ｃ
に接続され、出力端は抵抗Ｒ１を介してブリッジ状に接
続した４個のダイオードのうちの第１ダイオードＤ１と
第３ダイオードＤ３との接続点ａに接続されている。

そして、この第１の電圧フォロア回路ＶＦ１は、第１の
基準電圧である直流電圧源ＶＳＤと前記スイッチ回路Ｓ
Ｗの出力信号とを差動的に受け、この入力信号の差に対
応した出力信号を前記第１と第３ダイオードＤ１．Ｄ３
の接続点に与える直流増幅器Ａ３を有し、前記ブリッジ
状に接続した４個のダイオードＤ１〜Ｄ４のうち第３ダ
イオードＤ３をその帰還路にもち、この帰還路が導通し
たとき前記スイッチ回路ＳＷの出力信号が前記第１の基
準電圧に追従するように構成されている。

また、第２の電圧フォロア回路ｖＦ２を構成する直流増
幅器Ａ４の一方の入力端に）は抵抗鵬を介して直流電圧
源ＶＳＵの正極側に接続されると共に、抵抗Ｒ３を介し
て前記接続点Ｃに接続され、他方の入力端（田は抵抗Ｒ
５を介して接地され、出力端は抵抗Ｒ４を介してブリッ
ジ状に接続した４個のダイオードのうちの第２ダイオー
ドＤ２と第４ダイオードＤ４との接続点すに接続されて
いる。

そして、この第２の電圧フォロア回路ｖＦ２は、第２の
基準電圧である直流電圧源ＶＳＵと前記スイッチ回路Ｓ
Ｗの出力信号とを差動的に受け。

この入力信号の差に対応した出力信号を前記第２と第４
ダイオードＤ２．Ｄ４の接続点に与える直流増幅器Ａ４
を有し前記ブリッジ状に接続した４個のダイオードＤ１
〜Ｄ４のうち第４ダイオードＤ４をその帰還路にもち、
この帰還路が導通したとき前記スイッチ回路ＳＷの出力
信号が前記第２の基準電圧に追従するように構成されて
いる。

第３図は第２図における第２の電圧フォロア回路■Ｆ２
の他の実施例の概略を示す構成図で、直流電圧源ＶＳＵ
としてマイナス（負）電圧源を用いた場合を示すもので
ある。

第３図において第２図と同一符号のものは相当部分を示
し、直流増幅器Ａ４の一方の入力端に）は前記接続点Ｃ
に接続され。

他方の入力端（力は正極側を接地した直流電圧源ＶＳＵ
の負極側に接続され、出力端は抵抗Ｒ４を介してブリッ
ジ状に接続した４個のダイオードのうちの第２ダイオー
ドＤ２と第４ダイオードＤ４との接続点に接続されてい
る。

第４図は横軸に時間ｔ、縦軸に電圧Ｖをとって表わした
第２図の動作説明図を示し、実線の特性は入力信号ｅｉ
（入力電圧ＶＩＮ ）を示したものであり、破線の特性
は出力信号ｅ。

（出力電圧Ｖｏ ）を示したものである。

そして、ＡＶは変化電圧、ＪＴは変化時間を示し、設定
された変化率Ｖ は−で表わされる。

Ｔ つぎに第２図に示す実施例の動作を説明する。

まず、比較器ＣＯＭＰは入力信号ｅｉと出力信号ｅ と
を比較し、ｅｉ＜ｅｏのとき比較器ＣＯＭＰの出力は正
の飽和電圧を、ｅｉ＞ｅｏのとき負の飽和電圧をそれぞ
れ出力する。

一方、第１の電圧フォロア回路■Ｆ１は第３ダイオード
Ｄ３が導通のとき直流電圧ＶＳＤを出力し、また、第２
の電圧フォロア回路■Ｆ２は第４ダイオードＤ４ が導
通したとき反転直流電圧−ＶＳＵを出力する。

そして、比較器ＣＯＭＰの出力電圧が正の飽和電圧のと
き第２ダイオードＤ２が導通になり、接続点すの電圧Ｖ
Ｂはほぼ比較器ＣＯＭＰの出力電圧に等しくなって第４
ダイオードＤ４は非導通となる。

また、第１ダイオードＤ１は非導通になり、第３ダイオ
ードＤ３が導通し、接続点Ｃの電圧■ｃは直流電圧ＶＳ
Ｄと等しくなる。

ただし、この場合比較器Ｃ０ＮＰの出力電圧は直流電圧
ＶＳＤ、ＶＳＵよりも大きい。

また、比較器ＣＯＭＰの出力電圧が負の飽和電圧のとき
は、上記とは逆に第１および第４ダイオードＤ１．Ｄ４
が導通、第２および第３ダイオードＤ２．Ｄ３が非導通
となってＣ点の電圧■ｃは直流電圧−ＶＳＵと等しくな
る。

つぎに、この変化率制限器の動作を第４図を参照して詳
細に説明する。

まず、時間０−Ｔ□間における動作を説明すると、入力
信号ｅｉの変化が小ｄｖＯｄＶＩＮ さい場合にはｍ−となり、ＶＩＮ”ＶＯ ｄｔ ｄｔ で、出力信号ｅ□は入力信号ｅｉに追従する。

なんとなれば入力電圧ＶＩＮが出力電圧■ｏより大きく
なると、比較器ＣＯＭＰの出力は負の飽和電圧になり、
第１ダイオードＤ１は導通、第２ダイオードＤ２は非導
通となってＣ点の電圧■ｃ、すなわち積分回路ＩＮＴの
入力電圧は負の電圧−ＶＳＵが印加され、出力端子ＯＵ
Ｔにおける出力電圧ｖｏは上昇する。

しかし、入力電圧ＶＩＮの変化と出力電圧Ｖ。

の変化では出力電圧■。の方が大きいので、Ｖ ＩＮ＜
Ｖ、となる。

■、Ｎく■ｏとなると、今度は逆に比較器ＣＯＭＰの出
力は正の飽和電圧になり、第２ダイオードＤ２は導通、
第１ダイオードＤ１は非導通となってＣ点の電圧■ｃに
は正の電圧＋Ｖ Ｂ ７３印加され、出力電圧■ｏは下
降する。

そして、ｖＩＮ〉■ｏになると、前述した状態と同様と
なり、これらの動作が繰返されて出力電圧■。

は入力端子ＶＩＮに素速く追従し、実質的にはＶＯ−Ｖ
ＩＮが成立しつつ変化する。

つぎに１時間Ｔ１−Ｔ２間において、入力電圧■□、が
出力電圧ｖｏより大きく、かつ設定された上昇変化率よ
り大きく上昇していくと、常にｖＩＮ〉ｖｏとなるので
、比較器ＣＯＭＰの出力は負の飽和電圧になり、Ｃ点の
電圧■ｃ、すなわち積分回路ＩＮＴの入力電圧には負の
電圧−ＶＳＵが連続して印加される。

したがって、出力電圧ｖｏは５Ｕ ＶＱ＝ Ｔの一定変化率で上昇していく。

ＴＲＴ つぎに１時間Ｔ２−Ｔ４間においては、入力電圧ＶＩＮ
の変化率は小さいが、ｖＩＮ＞ｖｏなので出力電圧■ｏ
は上記時間Ｔ１−Ｔ２間の場合と同じ一定変化率で上昇
していく。

つぎに、時間Ｔ４−Ｔ、間において、入力電圧ＶＩＮが
出力電圧ｖｏより小さく、かつ設定された下降変化率よ
り大きく下降していくと、常にｖＩＮ＜ｖｏとなるので
、比較器ＣＯＭＰの出力は正の飽和電圧になり、Ｃ点の
電圧ｖｏには正の設定電圧ＶＳＤが連続的に印加される
。

したがって。ＶＳＤ 出力電圧Ｖｏはｖｏ−Ｔの一定変化率で下ＴＲＴ 降していく。

つぎに、時間Ｔ５−Ｔ６間においては、入力電圧ＶＩＮ
の変化率は小さいが、ｖＩＮ＜ｖｏなので、出力電圧Ｖ
ｏは上記時間Ｔ４−Ｔ、間の場合と同じ一定変化率で下
降していく。

つぎに、Ｔ６以降の場合には、時間Ｔ６においてＶＩＮ
＝ＶＯとなり、時間Ｔ６以降は上記時間０−Ｔ１間の場
合と同じ動作をして出力電圧ｖｏは入力電圧ＶＩＮに追
従して下降していく。

以上本発明を上昇変化率、下降変化率を別々に設定した
場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、直流電圧源、ＶＳＤとＶＳＵを同一の
直流電圧にすることにより、上昇および下降変化率を同
じにすることもできる。

また、直流電圧源ＶＳＤ、ＶＳＵとしては、外部から直
流電圧を入力することにより変化率の外部設定を行うこ
とが簡単にできる。

なお、第３および第４ダイオードＤ３．Ｄ４は導通時、
順方向飽和電圧■Ｆ１例えば０．７■を有するが、電圧
フォロア回路の構成によりＣ点の電圧Ｖｏには順方向飽
和電圧ＶＦの影響がなく、所要の直流電圧源ＶＳＤＩ
ＶＳＵの電圧が得られる。

したがって、直流電圧源ｖｓｎ、ｖｓｕを１Ｖ以下の小
さな値にすることもでき、積分回路ＩＮＴの時定数を大
きくとることなく変化率を小さく設定することができる
。

しかして、本発明による変化率制限器は、ある現象が急
激に変っても、それに影響を受ける他の現象が即応して
急変することが好ましくなく、影響を受ける速度に許容
される速度範囲が必要である用途に用いられ、この種の
分野に用いて顕著な効果を発揮する。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複雑
な手段を用いることなく、ブリッジ状に接続された整流
素子からなるスイッチ回路の出力信号と基準電圧との差
入力をとるようになし、このスイッチ回路と第１．第２
の電圧フォロア回路の巧みな（単なる追加的な組合せで
なく１合成的あるいは重合的）組合せによる簡単な構成
によって、所定の変化率が外部から印加される直流電圧
で設定でき、極めて小さな変化率の設定が精度よくかつ
容易にできるので、実用上の効果は極めて犬である。

また、積分回路の時定数を大きくとることなく変化率を
小さく設定することができると共に、傾斜設定用の基準
電圧の値を小さくしても変化率の設定値に影響を受ける
ことがないという点においても極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の変化率制限器の一例を示す構成図、第２
図は本発明による変化率制限器の一実施例を示す回路構
成図、第３図は第２図における電圧フォロア回路に係る
部分の他の実施例の概略を示す構成図、第４図は第２図
の動作説明図である。 ＣＯＭＰ−・・・・・比較器、ＳＷ・・・・・・スイッ
チ回路、ＩＮＴ・・・・・・積分回路、ＶＦｌ、 ＶＦ
２・・・・・・電圧フオＰア回路、Ｄ１〜Ｄ４・・・・
・・整流素子、ＲＴ・・・・・・抵抗。 ＣＴ・・・・・・コンデンサ、Ａ、〜Ａ４・・・・・・
直流増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 人力信号と出力信号を比較しその比較結果に対応し
   て正または負の飽和電圧を出力する比較器と、ブリッジ
   状に接続された第１、第２、第３、第４の整流素子から
   なり前記第１と第２の整流素子の相接続点に与えられる
   前記比較器の出力によって制御され前記第３と第４の整
   流素子の相接続点から出力信号を送出するスイッチ回路
   と、このスイッチ回路の出力を入力としかつ抵抗とコン
   デンサおよび前記抵抗を入力端に接続し前記コンデンサ
   を出力端と入力端間に接続した直流増幅器からなる積分
   回路と、第１の基準電圧と前記スイッチ回路の出力信号
   とを差動的に受けこの入力信号の差に対応した出力信号
   を前記第１と第３の整流素子の相接続点に与える直流増
   幅器を有し前記ブリッジ状に接続した４個の整流素子の
   うち第３の整流素子をその帰還路にもちこの帰還路が導
   通したとき前記スイッチ回路の出力信号が前記第１の基
   準電圧に追従する第１の電圧フォロア回路と、第２の基
   準電圧と前記スイッチ回路の出力信号とを差動的に受け
   この入力信号の差に対応した出力信号を前記第２と第４
   の整流素子の相接続点に与える直流増幅器を有し前記ブ
   リッジ状に接続した４個の整流素子のうち第４の整流素
   子をその帰還路にもちこの帰還路が導通したとき前記ス
   イッチ回路の出力信号が前記第２の基準電圧に追従する
   第２の電圧フォロア回路とを具備し、入力信号の変化率
   が所定値を越えると出力信号を所定の変化率に抑制する
   ようにしたことを特徴とする変化率制限器。