JPS589282Y2 - 位相補償回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は位相補償回路に関し、その目的は位相補償フィ
ルタの次段に増幅器を接続するに際し、その効果的な増
幅器の接続の仕方を提供することである。

一般にフィードバック制御方式を用いた制御系では、系
の安定をはかるため、閉ループ内に位相補償用のフィル
タ（以下単にフィルタと略す）を挿入している。

第１図はモータの位相同期制御回路の各要素をラプラス
変換し、ブロック線図として表わしたものである。

基準信号Ｘ（Ｓ）と出力信号Ｙ （Ｓ）との位相を位相
比較回路Ｋｓ（Ｓ）で位相比較し、得られた誤差電圧Ｖ
を増幅器ＫＡ（ｅで増幅する。

増幅された誤産電圧Ｖは適当な制御方法に応じてモータ
Ｍ（Ｓｔに加えられ、回転数変化Ｈ２として取り出され
る。

該回転数の変化は位相出力Ｙ（Ｓ）となり、再び入力側
にフィードバックされる。

第１図はフィードバック制御の簡単な一例を示したもの
であるが、実際にはこのような系は不安定であるため、
第２図に示すように閉ループ内に位相補償用のフィルタ
Ｆ（Ｓ）を付加しなければならない。

な１第２図において第１図と同じ記号のものは同一のも
のを表わす。

前記フィルタは例えば第３図ａに示すようなものである
。

該フィルタの入力端子ｅｉと出力電圧ｅｏとの比、すな
わち伝達関数のゲイン特性は第３図すのようになる。

横軸に角周波数ωを、縦軸にゲインをデシベルで示しで
ある。

第３図に示すフィルタは角周波数が零の時のゲイン、す
なわち直流ゲインは０ＣｄＢ）であるため、このような
フィルタを第２図に示すＦＳの部分に挿入しても閉ルー
プの直流ゲインは伺ら変化しない。

しかしモータの種類、もしくは制御方法などによりフィ
ルタは第４図ａに示すような位相進み特性をもったフィ
ルタを用いなければならない時がある。

該フィルタの伝達関数Ｆ（Ｑは 進み位相角ψは 今ωＣをぜ定とし、角周波数ω釦よびｎを変数として位
相角ψを計算すると第５図に示すようになる。

この図より明らか渣ように位相補償角を大きくとろうと
すればｎを太きくしなければならない。

しかしく１）式もしくは第４図すより明らかなようにｎ
を大きくすると直流ゲインの減少も大きくなる。

ｎは位相補償角をいくらにするかにより決定されるが、
例えばｎ＝１０とすると直流ゲイン１／１０となる。

フィルタを理論通りに動作させるには、その前段に接続
される要素の出力インピーダンスはできるだけ小さく、
また後段に接続される要素の入力インピーダンスはでき
るだけ大きいことが必要であり、通常この目的のために
は第６図に示まようなエミッタホロワ回路が用いられる
。

しかしこのような回路接続によると、例えばｎ ＝ １
０の時、入力電圧ｅｉが１０〔■であっても出力電圧ｅ
ｏは１ ［Ｖｌであり、トランジスタＴｒ２ のペー
ス・エミッタ間で０．７（Ｖ）のロスを生じると実際の
出力端子２にはＯ０３〔Ｖ〕の出力電圧しか出ないこと
になる。

これはダイナミックレンジの狭くなることを意味してい
る。

例えば第２図に示される位相比較回路が第７図で示され
るような台形波を用いた回路で行なわれている場合を例
にとる。

第７図にかいて６は基準信号より作られた台形波であり
、７はモータの回転位置検出装置より得られたサンプル
パルスである。

台形波６とサンプルパルスＩをサンプルホールド回路を
通すと、その時得られた信号が誤差電型となる。

サンプルパルスの位置が３から５まで移動した時、第６
図に釦けるｅｉがＯＣＶＩから１０ ［Ｖｌ−ｉで変化
するように途中の回路を構成して釦くと、前述の説明で
明らかなように出力端子２には０．３〔Ｖ：ｌの電圧変
化しか得られない。

これはとりもな訃さず第７図に示すサンプルパルス位置
の３から４までの部分が消却せられ、４から５の部分の
位置変化分しか出力されないことを意味している。

従って出力端子２から得られる信号を以後どのように増
幅しようとも、ダイナミックレンジは狭くなったま１で
ある。

この問題を解決するため第８図のようなバイアス回路が
考えられる。

第８図においてトランジスタＴｒ２ の入力電圧ｅ′ｏ
は トランジスタＴｒ２ のペース・エミッタ間でロスと
なる電圧の分だけバイアスしようとすれば、例えばＶｃ
ｃ＝１２（Ｖｌ 、Ｒ２＝２ 〔ｍ３とすると、ＲＳは
フィルタに影響のない程度に大きく選ぶ必要があり、例
えば２０００ＣＱＩとすると、Ｒ５は１０〔心力となる
。

しかしこのような抵抗分割によるバイアス方法はフィル
タの出力電圧ｅｏが抵抗Ｒ５で減衰されるばかりでなく
、温度変化によりバイアス値が変化する欠点があった。

本考案は上記欠点をさらに改善しようとするものであり
、直流ゲインが零ｄＢより小なる伝達関数を持つ受動素
子で構成された位相補償用のフィルタと次段の増幅回路
とを接続する際の次段増幅回路のバイアス電圧を、前記
フィルタの出力端と電源との間にダイオードと抵抗とを
接続して、前記フィルタを構成する抵抗の一部と前記ダ
イオードと前記抵抗との直列回路より得るようになし、
前記ダイオードと前記抵抗との接続点に前記次段の増幅
回路を接続して構成することにより所期の目的を達成す
るものである。

以下その一実施例を図面に基づいて説明する。

第９図に釦いて、第８図の抵抗Ｒ５をトランジスタＴ
ｒ ３ で置き換えることにより、Ｒ５の値を零に近
づけることができるため、フィルタの出力電圧の変化分
は殆んど減衰することなくトランジスタＴｒ２ のペ
ースに加えられる。

しかもトランジスタＴｒ２ のペース・エミッタ間で
減衰する電圧外はトランジスタＴｒ３ のペース・エ
ミッタ間で補償しているため、出力端子２にはフィルタ
の出力電圧ｅｏがそのま１反転増幅されることになり、
位相比較回路におけるダイナミックレンジを狭くするこ
とはない。

さらにトランジスタＴｒ３はトランジスタＴｒ２ の
温度補償をも兼ねることになる。

また本考案は第１０図、第１１図に示すように第９図の
トランジスタＴｒ３ の部分をＰＮＰ）ランジスタＴ
ｒ４ や、ダイオードＤで置き換えても同様の効果が
得られることは言う昔でもない。

な釦、ここでは、ダイオードとして用いるトランジスタ
も含めてダイオードと称することにする。

また本実施例では第４図に示す位相進み補償回路につい
てのみ述べたが、第１２固転よび第１３図に示すような
直流ゲインが１ ／ ｎになるようなフィルタであれば
前記バイアス方法はすべて用いることができる。

以上本考案によれば、直流ゲインが零ｄＢよりも小なる
伝達関数をもった位相補償回路と次段増幅回路とを接続
する際に、次段増幅回路に効果的なバイアス電圧を与え
ることができ、これにより、位相補償用フィルタを挿入
することから、生じる直流ケインの減少を、ダイナミッ
クレンジヲ狭りすることなく増幅でき、しかも温度補償
をも兼ねた状態で行なうことができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィードバック制御系の一例を示すブロック図
、第２図は第１図に位相補償回路を付加したブロック図
、第８図ａ、ｂおよび第４図ａ。 ｂはそれぞれ位相補償用フィルタの一例を示す回路図お
よび特性図、第５図は第４図に示すフィルタの位相特性
を示す特性図、第６図は位相補償回路図、第７図は位相
比較回路における波形図、第８図は抵抗バイアス法によ
る位相補償回路図、第９図は本考案の一実施例を示す位
相補償回路図、第１０固転よび第１１図は他の実施例を
示す位相補償回路図、第１２図ａ、ｂおよび第１３図ａ
。 ｂはそれぞれ位相補償用フィルタの他の例を示す回路図
および特性図である。 Ｆ（Ｓ）・・・・・・位相補償用フィルタ←およびその
伝達関数）、Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１，Ｃ２・・・・・・フィ
ルタ、Ｔｒ３゜Ｔｒ４．Ｄ・・・・・・バイアス用半導
体素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流ゲインが零ｄＢより小なる伝達関数を持つ受動素子
   で構成された位相補償用のフィルタを用いる制御回路に
   おいて、前記位相補償用のフィルタと次段の増幅回路と
   を接続する際の次段増幅回路のバイアス電圧を、前記フ
   ィルタの出力端と電源との間にダイオードと抵抗とを接
   続して、前記フィルタを構成する抵抗の一部と前記ダイ
   オードと前記抵抗との直列回路より得るようになし、前
   記ダイオードと抵抗との接続点に前記次段の増幅回路を
   接続したことを特徴とする位相補償回路。