JPS5919383B2 - analog signal processing device - Google Patents

analog signal processing device

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Publication number
JPS5919383B2
JPS5919383B2 JP7176577A JP7176577A JPS5919383B2 JP S5919383 B2 JPS5919383 B2 JP S5919383B2 JP 7176577 A JP7176577 A JP 7176577A JP 7176577 A JP7176577 A JP 7176577A JP S5919383 B2 JPS5919383 B2 JP S5919383B2
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JP
Japan
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signal
switch
time
integrator
output
Prior art date
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Expired
Application number
JP7176577A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS546755A (en
Inventor
栄寿 松本
芳克 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
Priority to JP7176577A priority Critical patent/JPS5919383B2/en
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Publication of JPS5919383B2 publication Critical patent/JPS5919383B2/en
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  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非線形トランスデユーサからのアナログ信号
を線形化する場合等に用いられるアナログ信号処理装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog signal processing device used when linearizing an analog signal from a nonlinear transducer.

本発明は、周波数が時間とともに変化するクロック信号
を用い、アナログ信号にクロック信号の周波性特性に応
じた演算処理を施すようにした新規なアナログ信号の処
理装置を提供するものである。
The present invention provides a novel analog signal processing device that uses a clock signal whose frequency changes over time and performs arithmetic processing on the analog signal in accordance with the frequency characteristics of the clock signal.

第1図は本発明の一実施例を示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

図において、1は温度、流量等の測定量Mをアナログの
作号電圧Eiに変換するトランスデユーサで、例えば第
3図イに示すようにEiの増加率がMの増加とともに上
昇する如き非線形特性を有している。
In the figure, 1 is a transducer that converts a measured quantity M such as temperature, flow rate, etc. into an analog signal voltage Ei. It has characteristics.

2は積分器で、抵抗R1、コンデンサC1、演算増幅器
OP、およびリセント用スイッチS1 で構成されてい
る。
2 is an integrator, which is composed of a resistor R1, a capacitor C1, an operational amplifier OP, and a resent switch S1.

積分器20人力にはスイッチS2を介して前記信号電圧
Eiが、まだスイッチS3 を介して基準電圧Es1が
加えられる。
The signal voltage Ei is applied to the integrator 20 through the switch S2, and the reference voltage Es1 is applied through the switch S3.

3は比較器で、スイッチS4を介して加わる積分器出力
E2 と零電位とを比較し、その比較給米に応じてスイ
ッチS、を駆動するものである。
A comparator 3 compares the integrator output E2 applied via the switch S4 with zero potential, and drives the switch S in accordance with the comparison result.

4はフィルタ回路で、抵抗R2とコンデンサC2からな
っており、その入力には基準電圧Es2がスイッチS5
を介して加えられ、出力端子OUTに出力信号電圧E
4 is a filter circuit consisting of a resistor R2 and a capacitor C2, and the reference voltage Es2 is connected to the input of the switch S5.
is applied to the output terminal OUT via the output signal voltage E
.

を生ずるものである。5はマイクロコンピュータ等のプ
ロセッサで、プログラムにしたがって前記スイッチS1
.S2.S3.S4を第2図に示す如く周期的に駆動す
る信号cp1゜CP2.CP3.CP4を発生するもの
である。
It gives rise to 5 is a processor such as a microcomputer, which operates the switch S1 according to a program.
.. S2. S3. A signal cp1°CP2 .S4 is periodically driven as shown in FIG. CP3. It generates CP4.

すなわちプロセッサ5は、まずスイッチS1 を1駆動
するパルス信号CP1を発生した後、スイッチS2を駆
動するクロック信号CP2を一定時間発生し、引続いて
スイッチS3を駆動するクロック信号CP3を一定時間
発生するとともにスイッチS4を駆動する信号CP4を
発生する。
That is, the processor 5 first generates a pulse signal CP1 that drives the switch S1 by 1, then generates a clock signal CP2 that drives the switch S2 for a certain period of time, and then generates a clock signal CP3 that drives the switch S3 for a certain period of time. At the same time, a signal CP4 for driving switch S4 is generated.

特にCP、はパルス幅およびパルス間隔が共に一定で繰
り返し周波数が一定なりロック信号であり、CP3はパ
ルス幅は一定であるが、パルス間隔が時間とともに変化
し、繰り返し周波数frが時間とともにfl s f2
s f3・・・f と変化するクロック信号である。
In particular, CP is a lock signal in which both the pulse width and pulse interval are constant and the repetition frequency is constant, while CP3 is a lock signal in which the pulse width is constant but the pulse interval changes with time, and the repetition frequency fr changes with time.
This is a clock signal that changes as s f3...f.

そして0230周波数特性はプロセンサ5のプログラム
メモリに与えるデータによって自由に選択でき、本実施
例では第3図口に示す如く周波数の増加率を時間ととも
に上昇させ、1/frをトランスデユーサ1の特性の逆
関数の特性に選んである。
The 0230 frequency characteristic can be freely selected by the data provided to the program memory of the transducer 5. In this embodiment, the rate of increase in frequency is increased over time as shown at the beginning of FIG. It was chosen as a characteristic of the inverse function of .

なお、スイッチ81〜S5には、高速、高精度な電子式
スイッチが好適である。
Note that high-speed, high-precision electronic switches are suitable for the switches 81 to S5.

このように構成した本発明装置の動作を第2図のタイム
チャートを参照して以下に説明する。
The operation of the apparatus of the present invention constructed in this way will be explained below with reference to the time chart of FIG.

まず、プロセッサ5ばCPlによってスイッチS1を駆
動して積分器2をリセットした後、C20によってスイ
ッチS2 を一定時間ts1だげ駆動し積分器2にアナ
ログ信号Eiを積分させる。
First, the processor 5, CPl, drives the switch S1 to reset the integrator 2, and then the processor C20 drives the switch S2 for a predetermined time ts1, causing the integrator 2 to integrate the analog signal Ei.

このときスイッチS2ばC20の一定周波数f。At this time, the constant frequency f of switch S2 and C20.

に同期してオンオフするため、積分器2の出力E2は第
2図イに示す如く階段的に上昇する。
2, the output E2 of the integrator 2 rises stepwise as shown in FIG. 2A.

そして一定時間ts1経過後の積分器2の出力電圧E2
は積分器20時定数なτ(−C1R1)とし、クロック
信号CP2の1クロツクパルスでスイッチS2がオンと
なっている時間をΔtとすると、次式で示す如くなる。
Then, the output voltage E2 of the integrator 2 after a certain period of time ts1 has elapsed.
Let τ (-C1R1) be the time constant of the integrator 20, and let Δt be the time during which the switch S2 is on for one clock pulse of the clock signal CP2, as shown in the following equation.

なお、tslを入力信号Eiに含まれるノイズ周期の整
数倍に設定することによって、ノイズの影響を有効に除
去できる。
Note that by setting tsl to an integral multiple of the noise period included in the input signal Ei, the influence of noise can be effectively removed.

続いて、プロセッサ5はスイッチS3.S4をCF2.
CF2で一定時間ts2だげ駆動し、積分器2に基準電
圧Es1を積分させるとともに、比較器3の出力を反転
させスイッチS5 をオンにする。
Subsequently, the processor 5 switches the switch S3. S4 to CF2.
CF2 is driven for a certain period of time ts2, the integrator 2 is made to integrate the reference voltage Es1, the output of the comparator 3 is inverted, and the switch S5 is turned on.

このとき、スイッチS3はCF2の時間とともに変化す
る周波数f1 z f2 x f3・・・fnに同期し
てオンオフするため、積分器2の出力E2は第2図イに
示す如くCF2の周波数に応じて階段的に下降し、やが
て零電位に達する。
At this time, the switch S3 turns on and off in synchronization with the frequency f1 z f2 x f3...fn that changes with time of CF2, so the output E2 of the integrator 2 changes according to the frequency of CF2 as shown in Figure 2A. It descends stepwise and eventually reaches zero potential.

積分器出力E2が零になると比較器3の出力が反転し、
スイッチS5をオフにする。
When the integrator output E2 becomes zero, the output of the comparator 3 is inverted,
Turn off switch S5.

なお積分器2はその出力E2が零に達した後も一定時間
ts2を経過するまで基準電圧Es1の積分を続ける。
Note that even after the output E2 reaches zero, the integrator 2 continues to integrate the reference voltage Es1 until a certain period of time ts2 has elapsed.

積分器出力E2が零になるまでの間における基準電圧E
81の積分値E8は、E8□の積分を開始してからR2
が零になるまでの時間をtm、クロック信号CP3の周
波数をfrとすると次式で与えられる。
Reference voltage E until integrator output E2 becomes zero
The integral value E8 of 81 is R2 after starting the integration of E8□.
Letting tm be the time it takes for CP3 to become zero, and fr be the frequency of the clock signal CP3, it is given by the following equation.

(2)式において、積分値E8は(1)式における積分
器出力E2 と等しいので、(1)式と(2)式から時
間tmは、 となる。
In equation (2), the integral value E8 is equal to the integrator output E2 in equation (1), so from equations (1) and (2), the time tm is as follows.

この時間tmは比較器3によりパルス幅m 信号−(ただし、T=ts1+ts2)として取り出さ
れ、スイッチS、を駆動する。
This time tm is taken out by the comparator 3 as a pulse width m signal - (where T=ts1+ts2), and drives the switch S.

その結果フィルタ回路4の出力端OUTには、 なる出力電圧E。As a result, at the output terminal OUT of the filter circuit 4, The output voltage E.

が生ずる。(4)式において、j81gf o p T
y ES1* Es2は一定値であるから、Eiに−
の特性で決る演算処理を施した出力電圧EOr ■ を得ることができる。
occurs. In equation (4), j81gf o p T
y ES1* Since Es2 is a constant value, −
It is possible to obtain an output voltage EOr (2) which has been subjected to arithmetic processing determined by the characteristics of .

そして−はプロセンサ5のfr プログラムメモリに与えるデータによる種々の特■ 性を持たせることができ、本実施例のように一r の特性をトランスデユーサ1の特性の逆関数の特性にな
るように決めれば、アナログ信号電子Eiを線形化して
測定量Mに比例した出力電圧Eoを得ることができる。
- can have various characteristics depending on the data given to the fr program memory of the pro-sensor 5, and as in this embodiment, the characteristics of -r can be made to be an inverse function of the characteristics of the transducer 1. If it is determined that the analog signal electron Ei is linearized, an output voltage Eo proportional to the measured quantity M can be obtained.

このようにプロセッサ5が発生するクロック信号CP3
の周波数frを選択することによって、アナログ信号E
iに所望の演算処理を施した出力信号Eoを容易に得る
ことかできる。
The clock signal CP3 generated by the processor 5 in this way
By selecting the frequency fr of the analog signal E
It is possible to easily obtain an output signal Eo obtained by performing desired arithmetic processing on i.

なお上述では、クロック信号CP3の周波数が時間とと
もに変化する場合を例示したが、(3)式から明らかな
ようにクロック信号CP2O周波数を時間とともに変化
させCP30周波数を一定にしでもよく、寸だC20,
CF2の周波数をともに変化させるようにしてもよい。
In the above, the case where the frequency of the clock signal CP3 changes with time is illustrated, but as is clear from equation (3), the frequency of the clock signal CP2O may be changed with time and the frequency of CP30 is kept constant;
The frequency of CF2 may also be changed.

例えばCF2の周■ 波数特性を=がトランスデユーサ1の逆関数のfr 特性になるように決め、C20の周波数特性を−f。For example, around CF2 The wave number characteristic = fr of the inverse function of transducer 1 The frequency characteristics of C20 are set to -f.

が時間に比例するようにすれば、アナログ信号Eiを線
形化するとともに測定量Mの平方根に比例した出力電圧
EOを得ることができる。
By making it proportional to time, it is possible to linearize the analog signal Ei and obtain an output voltage EO proportional to the square root of the measured quantity M.

なおC20,CF2の周波数が一定の場合には、周波数
を零にしてスイッチS2またはS3を一定時間オンのま
まにしてもよい。
Note that when the frequencies of C20 and CF2 are constant, the frequencies may be set to zero and the switch S2 or S3 may be left on for a certain period of time.

まだ基準電圧Es1とEs2とを共通に用いるようにす
れば、出力電圧EOは(4)式から明らかなように基準
電圧の変動にによる影響を受けない。
If the reference voltages Es1 and Es2 are still used in common, the output voltage EO will not be affected by fluctuations in the reference voltage, as is clear from equation (4).

また基準電圧Es1として出力電圧E。Also, the output voltage E is used as the reference voltage Es1.

を用いれば、出力電圧E。は入力型圧Eiに−の特性で
決る演算処理を施した値の平r 根に比例する。
If you use , the output voltage E. is proportional to the root r of the value obtained by performing arithmetic processing determined by the characteristic of - on the input type pressure Ei.

さらに基準電圧Es1として第4図に示すようにトラン
スデユーサ1′からの電圧E・′を用いれば、E、□i
/に関連した出力電圧Eoを1 得ることができる。
Furthermore, if the voltage E・' from the transducer 1' is used as the reference voltage Es1 as shown in FIG. 4, then E, □i
An output voltage Eo associated with / can be obtained.

この場合−−の特性をそれ序、f。In this case, the property of -- is ordinal, f.

トランスデユーサ1,1′の特性の逆関数になるように
決めれば、出力電圧Eoは測定量M、M’の比M /M
’に比例する。
If it is determined to be an inverse function of the characteristics of transducers 1 and 1', the output voltage Eo will be the ratio M /M of the measured quantities M and M'.
' is proportional to '.

またスイッチs5としてフォートカブラ等を用いること
によって、入出力絶縁を容易に行うことができる。
Furthermore, by using a Fort Cobra or the like as the switch s5, input/output insulation can be easily achieved.

さらに上述では、周波数が時間とともに変化するクロッ
ク信号をプロセッサを用いて発生する場合を例示しだが
、その他の手段を用いて発生させるようにしてもよい。
Further, in the above description, a case has been exemplified in which a processor is used to generate a clock signal whose frequency changes over time, but the clock signal may be generated using other means.

ただし、プロセッサを用いる場合には、最近のディジタ
ル回路技術の進歩によって、マイクロコンピュータ等の
プロセッサが小形化され、かつ安価に入手できるため、
全体構成を簡単で安価にできる利点がある。
However, when using a processor, due to recent advances in digital circuit technology, processors such as microcomputers have become smaller and can be obtained at low cost.
This has the advantage that the overall configuration can be made simple and inexpensive.

さらにプロセッサは並列に多数の入出力ポートを持って
いるので、複数の入力信号を同時に演算処理することが
できる利点もある。
Furthermore, since the processor has many input/output ports in parallel, it has the advantage of being able to process multiple input signals simultaneously.

以上説明したように本発明によれば、周波数が時間とと
もに変化するクロック信号を用い、その周波数特性で決
る演算をアナログ信号に施すようKしているので、全体
構成の簡単なアナログ信号処理装置が得られる。
As explained above, according to the present invention, since a clock signal whose frequency changes over time is used and an operation determined by the frequency characteristics is applied to the analog signal, an analog signal processing device with a simple overall configuration can be obtained. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック線図、第2図
および第3図はその動作を説明するだめのタイムチャー
トおよび特性線図、第4図は本発明の他の実施例を示す
ブロック線図である。 1・・・トランスデユーサ、2・・・積分器、3・・・
比較器、4・・・フィルタ、5・・・プロセンサ、81
〜S5・・・スイッチ、Ei・・・入力信号電圧、Eo
−・・出力信号電圧、E8・・・基準電圧。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are time charts and characteristic diagrams for explaining its operation, and FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 1...Transducer, 2...Integrator, 3...
Comparator, 4... Filter, 5... Pro sensor, 81
~S5...Switch, Ei...Input signal voltage, Eo
-...Output signal voltage, E8...Reference voltage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アナログの入力信号を第1のスイッチを介して一定
時間積分した後この人力信号とは逆極性の基準信号を第
2のスイッチを介して積分する積分器と、この積分器の
出力が零になるまでの基準信号の積分時間を比較器で検
出して前記入力信号に対応したパルス幅信号に変換する
手段と、この比較器よりのパルス幅信号をアナログ信号
に変換して出力する手段と、前記第1のスイッチおよび
第2のスイッチのいずれか一方まだは両者を周波数が時
間とともに変化するクロック信号で駆動する手段とを具
備し、前記入力信号に前記クロック信号の周波数特性に
応じた演算処理を施すようにしたことを特徴とするアナ
ログ信号処理装置。
1. An integrator that integrates an analog input signal for a certain period of time via a first switch and then integrates a reference signal of opposite polarity to this human input signal via a second switch, and the output of this integrator becomes zero. means for detecting the integration time of the reference signal until the input signal is reached by a comparator and converting it into a pulse width signal corresponding to the input signal; and means for converting the pulse width signal from the comparator into an analog signal and outputting it; means for driving one or both of the first switch and the second switch with a clock signal whose frequency changes over time, and performing arithmetic processing on the input signal according to the frequency characteristics of the clock signal. An analog signal processing device characterized in that it performs.
JP7176577A 1977-06-17 1977-06-17 analog signal processing device Expired JPS5919383B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7176577A JPS5919383B2 (en) 1977-06-17 1977-06-17 analog signal processing device

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JP7176577A JPS5919383B2 (en) 1977-06-17 1977-06-17 analog signal processing device

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Publication Number Publication Date
JPS546755A JPS546755A (en) 1979-01-19
JPS5919383B2 true JPS5919383B2 (en) 1984-05-04

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ID=13469955

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JP7176577A Expired JPS5919383B2 (en) 1977-06-17 1977-06-17 analog signal processing device

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JP (1) JPS5919383B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623785U (en) * 1985-06-24 1987-01-10

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623785U (en) * 1985-06-24 1987-01-10

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JPS546755A (en) 1979-01-19

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