JPS5841364A - 電圧比測定回路 - Google Patents
電圧比測定回路Info
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- JPS5841364A JPS5841364A JP13931581A JP13931581A JPS5841364A JP S5841364 A JPS5841364 A JP S5841364A JP 13931581 A JP13931581 A JP 13931581A JP 13931581 A JP13931581 A JP 13931581A JP S5841364 A JPS5841364 A JP S5841364A
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- Japan
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- output
- input voltage
- analog switch
- voltage signal
- signal
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、二つの入力電圧信号の比に比例した出力信号
を得ることのできる電圧比測定回路に関するものである
。
を得ることのできる電圧比測定回路に関するものである
。
アナログ信号の除算を実施したい場合は、各種計測器等
においてしばし暢遭遇するところである。もし、それが
デジタル化された情報であれば、論理演算回路を通して
簡単かつ正確に行なえるのだが、時々刻々連続的に変化
する入力信号をリアルタイムで処理するには不向きであ
り、特にそのような用途ではアナログ信号そのものの除
算回路が必要である。ところが、このようなアナログ信
号そのものの除算は、かなり面倒である。従来技術によ
れば、除算すべき二つのアナログ信号を、それぞれ対数
アンプを通した後、減算回路によってそれらの差をとっ
てから、逆対数アンプを通すことによって演算するのが
一般的である。しかし、対数アンプや逆対数アンプには
半導体の対数特性（例えばトランジスタのコレクタ電流
に対するベース・エミッタ間電圧特性）が利用されてい
るため温度依存性があり、これを無（するためには温度
補償回路等、様々な付加回路が必要となるが、そのよう
な対策を施したとしても必ずしも完全ではない。現在、
この対数アンプ、逆対数アンプが組込まれたＩＣが市販
されているが、精度のよいものは大変高価であるし、低
コストの部品で回路を組み動作させたのでは安定性が悪
（精度も良くないのである。
においてしばし暢遭遇するところである。もし、それが
デジタル化された情報であれば、論理演算回路を通して
簡単かつ正確に行なえるのだが、時々刻々連続的に変化
する入力信号をリアルタイムで処理するには不向きであ
り、特にそのような用途ではアナログ信号そのものの除
算回路が必要である。ところが、このようなアナログ信
号そのものの除算は、かなり面倒である。従来技術によ
れば、除算すべき二つのアナログ信号を、それぞれ対数
アンプを通した後、減算回路によってそれらの差をとっ
てから、逆対数アンプを通すことによって演算するのが
一般的である。しかし、対数アンプや逆対数アンプには
半導体の対数特性（例えばトランジスタのコレクタ電流
に対するベース・エミッタ間電圧特性）が利用されてい
るため温度依存性があり、これを無（するためには温度
補償回路等、様々な付加回路が必要となるが、そのよう
な対策を施したとしても必ずしも完全ではない。現在、
この対数アンプ、逆対数アンプが組込まれたＩＣが市販
されているが、精度のよいものは大変高価であるし、低
コストの部品で回路を組み動作させたのでは安定性が悪
（精度も良くないのである。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
少数のありふれた部品の組合せで高安定性、高精度、低
コストの全く新しいユニークな回路構成の電圧比測定回
路を提供することにある。
少数のありふれた部品の組合せで高安定性、高精度、低
コストの全く新しいユニークな回路構成の電圧比測定回
路を提供することにある。
かかる目的を達成するよう工夫された本発明は、アナロ
グスイッチを備えた反転増幅器と、積分器と、比較器と
からなる簡単な回路構成である。すなわち、矛１の入力
電圧信号を入力とし、アナログスイッチを有してりて、
該アナログスイッチの動作により出力をオフにしうる反
転増幅器と；該反転増幅器の出力と、矛１の入力電圧信
号と、矛２の入力電圧信号とを入力とする３人力の積分
器と：該積分回路の出力とスロープをもった一定周波数
の基準信号とを比較してその出力で前記アナログスイッ
チをオン・オフする比較器とから構成され、矛１の入力
電圧信号と矛２の入力電圧信号との比に比例した出力信
号を前記比較器出力から得るようになっている。
グスイッチを備えた反転増幅器と、積分器と、比較器と
からなる簡単な回路構成である。すなわち、矛１の入力
電圧信号を入力とし、アナログスイッチを有してりて、
該アナログスイッチの動作により出力をオフにしうる反
転増幅器と；該反転増幅器の出力と、矛１の入力電圧信
号と、矛２の入力電圧信号とを入力とする３人力の積分
器と：該積分回路の出力とスロープをもった一定周波数
の基準信号とを比較してその出力で前記アナログスイッ
チをオン・オフする比較器とから構成され、矛１の入力
電圧信号と矛２の入力電圧信号との比に比例した出力信
号を前記比較器出力から得るようになっている。
以下、図面に基づき本発明について詳述する。
矛１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
矛１の入力電圧信号Ｅ、は、アナログスイッチ１を介し
て増幅度１０反転増幅器２に供給される。
て増幅度１０反転増幅器２に供給される。
アナログスイッチ１の他方の入力端はグランド電位に接
続されているから、該アナログスイッチ１の動作によっ
て反転増幅器２の出力は−Ｅ１と０とに切換わる。この
反転増幅器２の出力と、前記矛１の入力電圧信号Ｂ＋と
、矛２の入力電圧信号Ｅ２は、それぞれ積分器３０入力
抵抗几Ｏ１，ＲＩ、 Ｒ２に供給される。その積分器３
の出力は、比較器４の反転入力端に印加され、他方の非
反転入力端にはスロープをもった一定周波数の基準信号
ｅが送られる。両者の比較結果を示す比較器４出力信号
が本回路の出力であり、同時にこの信号は前記アナログ
スイッチ１をスイッチングする制御信号となる。ここで
基準信号ｅは、立上りおよび／または立下りに安定した
スロープを有する一定周波数あ信号であれば、どのよう
な波形でもよ（、例えば正弦波、三角波１台形波、鋸波
などを用いることができるが、矩形波はスローピを持た
ないため使用できない。
続されているから、該アナログスイッチ１の動作によっ
て反転増幅器２の出力は−Ｅ１と０とに切換わる。この
反転増幅器２の出力と、前記矛１の入力電圧信号Ｂ＋と
、矛２の入力電圧信号Ｅ２は、それぞれ積分器３０入力
抵抗几Ｏ１，ＲＩ、 Ｒ２に供給される。その積分器３
の出力は、比較器４の反転入力端に印加され、他方の非
反転入力端にはスロープをもった一定周波数の基準信号
ｅが送られる。両者の比較結果を示す比較器４出力信号
が本回路の出力であり、同時にこの信号は前記アナログ
スイッチ１をスイッチングする制御信号となる。ここで
基準信号ｅは、立上りおよび／または立下りに安定した
スロープを有する一定周波数あ信号であれば、どのよう
な波形でもよ（、例えば正弦波、三角波１台形波、鋸波
などを用いることができるが、矩形波はスローピを持た
ないため使用できない。
ところで、牙２図に示すようＫ、比較器４の基準信号ｅ
に三角波を使用したとき、積分器３の出力ｖ８と基準信
号ｅとの一致点で比較器４が動作しアナログスイッチ１
が切換えられ（、＞ｖ８のときアナログスイッチＯＮ・
・・反転増幅器の出力は−Ｅ１、ｅ （ＶＢのときアナ
ログスイッチＯＦＦ’・・・反転増幅器の出力は０）、
それＫよって積分器３の出力のスロープは交互に（＋）
、（−１に変化する。入力信号の電圧Ｅ ＋ ＊ Ｂ
２が印加された瞬間、積分器出力波形のどの位置（例え
ばａ、ｂ、ｃ点）で比較器４が動作しても、Ｅｌ、Ｒ２
が変化しないかぎり（＋ｌスロープと（＝）スロープは
一定であり、その結果、Ｃ＋）スロープの変化量と（−
）スロープの変化量が一致した一定波形に収束する。こ
れは、矛３図に示すように、比較器４の基準信号ｅが正
弦波の場合でも同様である。本発明は、こりよ５に僅か
数サイクルで積分器３の出力波形が収束することを巧み
に利用しているのである。
に三角波を使用したとき、積分器３の出力ｖ８と基準信
号ｅとの一致点で比較器４が動作しアナログスイッチ１
が切換えられ（、＞ｖ８のときアナログスイッチＯＮ・
・・反転増幅器の出力は−Ｅ１、ｅ （ＶＢのときアナ
ログスイッチＯＦＦ’・・・反転増幅器の出力は０）、
それＫよって積分器３の出力のスロープは交互に（＋）
、（−１に変化する。入力信号の電圧Ｅ ＋ ＊ Ｂ
２が印加された瞬間、積分器出力波形のどの位置（例え
ばａ、ｂ、ｃ点）で比較器４が動作しても、Ｅｌ、Ｒ２
が変化しないかぎり（＋ｌスロープと（＝）スロープは
一定であり、その結果、Ｃ＋）スロープの変化量と（−
）スロープの変化量が一致した一定波形に収束する。こ
れは、矛３図に示すように、比較器４の基準信号ｅが正
弦波の場合でも同様である。本発明は、こりよ５に僅か
数サイクルで積分器３の出力波形が収束することを巧み
に利用しているのである。
次に、矛１図に示したような回路によって、二つの入力
電圧の比に比例した信号を得ることができるかについて
、数式を用いて説明する。
電圧の比に比例した信号を得ることができるかについて
、数式を用いて説明する。
なお、この説明は、矛２図、矛３°図に示されているよ
うに、積分器３の出力が一定波形に収−束した後の状態
についてのものである。
うに、積分器３の出力が一定波形に収−束した後の状態
についてのものである。
まず、矛２の入力電圧信号Ｅ２が零のときについて検討
する。アナログスイッチ１０オン時間なｔ。、基準信号
ｅの周期をｔとする。反転増幅器２の出力は−Ｅ、だか
らそれによる積分器の出力ｅｏは、 Ｅｌ ｔｏ Ｂｅｔ。
する。アナログスイッチ１０オン時間なｔ。、基準信号
ｅの周期をｔとする。反転増幅器２の出力は−Ｅ、だか
らそれによる積分器の出力ｅｏは、 Ｅｌ ｔｏ Ｂｅｔ。
□。。 □。。 −°−＝−ｉｌ＋一定期間ｔの
間の矛１の入力電圧信号Ｂ＋による（反転増幅器を通ら
ない）積分器の出力ｅ、は、積分器の出力が収束したと
きは、（＋）スロープの変化量（〜）と（−）スロープ
の変化量（ｅ、）の代数和が零であるから、 ｅｏ＋ｅ、＝＝０ 、 ６ｏ： −８，°°°−−−
−−− （３１従って、ｔｌ） 、 ＋２）を代入する
と、故に、 （４）式からも判るように、矛２の入力電圧信号が零（
Ｒ２＝ Ｏ）のとき、１（アナログスイッチのオン時間
）は矛１の入力電圧信号Ｅ、に無関係でｔ（基準信号ｅ
の周期）が変らないかぎり一定値である。
間の矛１の入力電圧信号Ｂ＋による（反転増幅器を通ら
ない）積分器の出力ｅ、は、積分器の出力が収束したと
きは、（＋）スロープの変化量（〜）と（−）スロープ
の変化量（ｅ、）の代数和が零であるから、 ｅｏ＋ｅ、＝＝０ 、 ６ｏ： −８，°°°−−−
−−− （３１従って、ｔｌ） 、 ＋２）を代入する
と、故に、 （４）式からも判るように、矛２の入力電圧信号が零（
Ｒ２＝ Ｏ）のとき、１（アナログスイッチのオン時間
）は矛１の入力電圧信号Ｅ、に無関係でｔ（基準信号ｅ
の周期）が変らないかぎり一定値である。
さて、次に、】プ２の入力電圧信号が零でないときにつ
いて検討する。アナログスイッチ１０オン時間をｔＸと
すると、このときの反転増幅器２の出力−Ｅ、による積
分器出力ｄＯ′は、一定周期ｔの間の牙２の入力電圧信
号Ｅ２による積分器出力は、 但し、ＫはＲ２とＥ、との比（Ｋ ＝ Ｅ２／ ＥＴ
）である。
いて検討する。アナログスイッチ１０オン時間をｔＸと
すると、このときの反転増幅器２の出力−Ｅ、による積
分器出力ｄＯ′は、一定周期ｔの間の牙２の入力電圧信
号Ｅ２による積分器出力は、 但し、ＫはＲ２とＥ、との比（Ｋ ＝ Ｅ２／ ＥＴ
）である。
積分器の出力が収束した状態では、（→〜）スロープの
変化量（ｅｏつと（−）スロープの変化量（ｅ１＋ｅ２
）の代数和が零であるから、 ｅＯ’＋ｅ＋＋ｅ２＝Ｏ＋ ｅｏ’＝−ｅｌ−ｅ２
−−−（７）これに（５１、（２） 、 （６）を代入
すると、（９）式に（４）式を代入すると、 故に、 較−ｔｏ＝■Ｋｔ ・・・・・・・・・
０υまたは、 Ｒ２ｔｚ ｉ。
変化量（ｅｏつと（−）スロープの変化量（ｅ１＋ｅ２
）の代数和が零であるから、 ｅＯ’＋ｅ＋＋ｅ２＝Ｏ＋ ｅｏ’＝−ｅｌ−ｅ２
−−−（７）これに（５１、（２） 、 （６）を代入
すると、（９）式に（４）式を代入すると、 故に、 較−ｔｏ＝■Ｋｔ ・・・・・・・・・
０υまたは、 Ｒ２ｔｚ ｉ。
Ｋ＝−・□ ・・・・・・・・・α２ｏ
ｔ これら０９式、０２式から判るように、時間ｔ、−ｔ。
ｔ これら０９式、０２式から判るように、時間ｔ、−ｔ。
は、二つの入力電圧信号Ｅ２．シの比Ｋ（＝Ｅ２／Ｅ＋
）に比例したものとなるから、このｔｘ−ｔｏの時間を
測定するか、またはｔＸ−ｔｏに比例した直流を発生さ
せ、その直流を電圧計で指示させる等の手段により、電
圧比にの測定が可能である（矛４図参照）。以上の説明
で、本発明回路の動作を充分理解しえたであろう。
）に比例したものとなるから、このｔｘ−ｔｏの時間を
測定するか、またはｔＸ−ｔｏに比例した直流を発生さ
せ、その直流を電圧計で指示させる等の手段により、電
圧比にの測定が可能である（矛４図参照）。以上の説明
で、本発明回路の動作を充分理解しえたであろう。
前述のように、積分器出力が比較器の基準信号の如何な
る位置から印加されようが、僅か数サイクルで一定波形
に収束するから、応答性能はかなりすぐれたものと言え
る。また、０乃式から判るように、測定に影響を与える
因子は、抵抗値ＲＯ，Ｒ２と基準信号ｅの周期ｔである
が、基準信号の周波数を一定に保つのは容易であるし、
抵抗として経年変化が小さく、温度係数の小さな安定し
たものを用いることによって、精度のよい測定が可能で
ある。なお、本実施例では増幅度１０反転増幅器を用い
ているが、増幅度１以外のものであってもかまわない。
る位置から印加されようが、僅か数サイクルで一定波形
に収束するから、応答性能はかなりすぐれたものと言え
る。また、０乃式から判るように、測定に影響を与える
因子は、抵抗値ＲＯ，Ｒ２と基準信号ｅの周期ｔである
が、基準信号の周波数を一定に保つのは容易であるし、
抵抗として経年変化が小さく、温度係数の小さな安定し
たものを用いることによって、精度のよい測定が可能で
ある。なお、本実施例では増幅度１０反転増幅器を用い
ているが、増幅度１以外のものであってもかまわない。
その場合には、増幅度に関連した因子が０１）、０２式
で比例定数として表われることになる。
で比例定数として表われることになる。
牙５図は、アナログスイッチ１を備えた反転増幅器２の
他の実施例を示すものである。つまり、アナログスイッ
チ１を反転増幅器の帰還ル−プ内に挿入したもので、こ
のようにすると、アナログスイッチのオン抵抗（通常、
少なくとも数十〜百数十Ωある）の増幅度への影響を避
けることができ（増幅度は外部抵抗のみによって決まる
）、それ故、より好ましいものとなる。
他の実施例を示すものである。つまり、アナログスイッ
チ１を反転増幅器の帰還ル−プ内に挿入したもので、こ
のようにすると、アナログスイッチのオン抵抗（通常、
少なくとも数十〜百数十Ωある）の増幅度への影響を避
けることができ（増幅度は外部抵抗のみによって決まる
）、それ故、より好ましいものとなる。
動作の基本は矛１図のものと同様と考えてよい。
本発明は、上記のように構成されているから、少数のあ
りふれた部品（抵抗、コンデンサ、演算増幅器、アナロ
グスイッチ等）の組合せでよく、低価格であり、しかも
精度ならびに安定性にすぐれ、応答性も良好な電圧比測
定回路を得ることができる甚だすぐれたものである。
りふれた部品（抵抗、コンデンサ、演算増幅器、アナロ
グスイッチ等）の組合せでよく、低価格であり、しかも
精度ならびに安定性にすぐれ、応答性も良好な電圧比測
定回路を得ることができる甚だすぐれたものである。
矛１図は本発明の一実施例を示す回路図、矛２図、矛３
図はそれぞれ本発明回路の動作を説明するための波形図
、矛４図は比較器の出力波形図、矛５図は他の実施例の
部分回路図である。 １・・・アナログスイッチ、２・・・反転増幅器、３・
・・積分器、４・・・比較器。 特許出願人 國洋電機工業株式会社代理人 尾 股
行 雄 同 茂 見 穣同
荒 木 友 之 助第１図 １１２図 １！３図 Ｑ １１４図
図はそれぞれ本発明回路の動作を説明するための波形図
、矛４図は比較器の出力波形図、矛５図は他の実施例の
部分回路図である。 １・・・アナログスイッチ、２・・・反転増幅器、３・
・・積分器、４・・・比較器。 特許出願人 國洋電機工業株式会社代理人 尾 股
行 雄 同 茂 見 穣同
荒 木 友 之 助第１図 １１２図 １！３図 Ｑ １１４図
Claims (1)
- １、 矛１の入力電圧信号と矛２の入力電圧信号との比
に比例した出力信号を得る回路であって、矛１の入力電
圧信号を入力とし、アナログスイッチを有していて、該
アナログスイッチの動作により出力をオフにしうる反転
増幅器と：該反転増幅器の出力と、牙１の入力電圧信号
と、牙２の入力電圧信号とを入力とする３人力の積分器
と；該積分回路の出力とスロープをもった一定周波数の
基準信号とを比較してその出力で前記アナログスイッチ
をオン・オフする比較器とからなる電圧比測定回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13931581A JPS5841364A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 電圧比測定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13931581A JPS5841364A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 電圧比測定回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5841364A true JPS5841364A (ja) | 1983-03-10 |
| JPH0119546B2 JPH0119546B2 (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=15242439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13931581A Granted JPS5841364A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 電圧比測定回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841364A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0470310U (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-22 | ||
| JP2009101583A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Sekisui Seikei Ltd | 広幅の形状保持シートの製造方法 |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP13931581A patent/JPS5841364A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0470310U (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-22 | ||
| JP2009101583A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Sekisui Seikei Ltd | 広幅の形状保持シートの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0119546B2 (ja) | 1989-04-12 |
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