JPS5922170A - 積分器の温度補償方式 - Google Patents
積分器の温度補償方式Info
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- JPS5922170A JPS5922170A JP57130335A JP13033582A JPS5922170A JP S5922170 A JPS5922170 A JP S5922170A JP 57130335 A JP57130335 A JP 57130335A JP 13033582 A JP13033582 A JP 13033582A JP S5922170 A JPS5922170 A JP S5922170A
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- time
- constant
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/18—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals
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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】
本発明は半導体集積回路に形成された積分器の温度補償
方式に関する。
方式に関する。
たとえば、電子式（ＬＳ Ｉ化）電力量計の精度を周囲
温度の変化（−２０−＋８５ ｔ：’ ）に対して所定
の範囲に保障しなければならない。本発明はこの目的を
実現する温度補償方式なるも、この技術はＬＳＩ中に構
成される複数個の同種の素子の温度特性がほぼ同一との
考え方に基づくものであり、他の一般的ＬＳＩの温度補
償技術としても有効。
温度の変化（−２０−＋８５ ｔ：’ ）に対して所定
の範囲に保障しなければならない。本発明はこの目的を
実現する温度補償方式なるも、この技術はＬＳＩ中に構
成される複数個の同種の素子の温度特性がほぼ同一との
考え方に基づくものであり、他の一般的ＬＳＩの温度補
償技術としても有効。
たとえば、積分器を用いる電子式電力量計は現在の各家
庭の亀力斂計がそうである様に屋外に設置される。従っ
て広い温度範囲に恒り所定の精度を保ちつ、動作せねば
ならない。本発明は広範囲の周囲温度に対しても厳しい
精度を達成することを可能とする温度補償方式を提供す
るものである。
庭の亀力斂計がそうである様に屋外に設置される。従っ
て広い温度範囲に恒り所定の精度を保ちつ、動作せねば
ならない。本発明は広範囲の周囲温度に対しても厳しい
精度を達成することを可能とする温度補償方式を提供す
るものである。
ＬＳＩ（％にアナログＬＳＩ）を広い１ＭＬ匿範囲の環
境に放置した場合、一般にその特性は特殊な温度補償を
せぬ限シ大幅に変動する。これに対して温度補償する基
本的考え方は何らかの手段で温度を検出（センス）シ、
その結果に基づいて処理系を制御する、というものであ
る。この考え方はいかなる場合にも共通である。本発明
はＬＳＩ中に構成される複数個の向ｉのコンポーネント
（抵抗又はコンデンサ等）の温度特性ははｌ１同−であ
るという考え方に従って、温度検出系とデータ処理系に
同種のコンポーネント回路を使用することによって最も
単純な手段でＬＳＩ処理系の温度補償を実現するもので
ある。
境に放置した場合、一般にその特性は特殊な温度補償を
せぬ限シ大幅に変動する。これに対して温度補償する基
本的考え方は何らかの手段で温度を検出（センス）シ、
その結果に基づいて処理系を制御する、というものであ
る。この考え方はいかなる場合にも共通である。本発明
はＬＳＩ中に構成される複数個の向ｉのコンポーネント
（抵抗又はコンデンサ等）の温度特性ははｌ１同−であ
るという考え方に従って、温度検出系とデータ処理系に
同種のコンポーネント回路を使用することによって最も
単純な手段でＬＳＩ処理系の温度補償を実現するもので
ある。
本発明の詳細な説明する前に本発明を適用せんとする電
子式（ＬＳＩ化）電力量計の基本方式を関を使って説明
する。尚、本基本方式は特許（％開昭５３−１０６０７
５がベースとなっている。
子式（ＬＳＩ化）電力量計の基本方式を関を使って説明
する。尚、本基本方式は特許（％開昭５３−１０６０７
５がベースとなっている。
第１図は電子式電力量計の基本構成図である。
同図は大別して２つのブロックに分けられる。
１つは三角波発生回路ブロック、他の１つは乗算（電流
と電圧の乗算）回路ブロックである乗算回路ブロックは
入力電圧ｅ７と入力電流ｅ、の積をアナログベースで実
行するものであり、その中には積分回路とｖ −ｆ変換
回路が含まれる。三角波発生回路ブロックの出力■には
抵抗Ｒ１％ コンデンサＣ８及び参照電圧上Ｖｎ＊ｂで
与えられる周波数の三角波が出力される。この三角波は
第２のブロックである乗算回路ブロックに導入される。
と電圧の乗算）回路ブロックである乗算回路ブロックは
入力電圧ｅ７と入力電流ｅ、の積をアナログベースで実
行するものであり、その中には積分回路とｖ −ｆ変換
回路が含まれる。三角波発生回路ブロックの出力■には
抵抗Ｒ１％ コンデンサＣ８及び参照電圧上Ｖｎ＊ｂで
与えられる周波数の三角波が出力される。この三角波は
第２のブロックである乗算回路ブロックに導入される。
乗算ブロック中では三角波は人力１圧ｅ７とコンパレー
タＣＰ２ ａで比較されその出力■には入力電圧ｅｖに
よりデユーティ変調されたパルス信号が得られる。
タＣＰ２ ａで比較されその出力■には入力電圧ｅｖに
よりデユーティ変調されたパルス信号が得られる。
ｅｖによυデユーティ変調された信号■によシミ流入力
スイッチＳＷ３が制御されると積分器Ａ、の出力■には
その時の電力ｅＩＸｅｖに比例した積分勾配を有した積
算電力が得られる。
スイッチＳＷ３が制御されると積分器Ａ、の出力■には
その時の電力ｅＩＸｅｖに比例した積分勾配を有した積
算電力が得られる。
コンパレータＣＰ３ａ、ＣＰ３ｂ ±ＶＲ＊ｂおよび
ＦＦ２は積分器Ａ！の出力を受けてｖｆ変換する回路で
ある。出力■には電力ｅ、Ｘｅ、に比例した同波数を有
するパルス列が得られる。
ＦＦ２は積分器Ａ！の出力を受けてｖｆ変換する回路で
ある。出力■には電力ｅ、Ｘｅ、に比例した同波数を有
するパルス列が得られる。
第２図は本電力量計方式の理解を更に深めるために第１
図中の各点■〜■の波形を示したものである。
図中の各点■〜■の波形を示したものである。
以上は本発明の前程となるＬＳＩ化電力量計の構成と動
作原理の説明であった。
作原理の説明であった。
さて、以下に本発明の詳細な説明を行なう。
第１図に示した電力計回路において周囲温度の変動によ
って出力電力値■に与える誤差原因の最大のものは積分
器の積分時定数を与えるＲ１゜Ｃ２の温度依存性である
。Ｒｔ 、ＣｔＯ値が高度によって変動するような動作
原理から明らかな様に積分時定数Ｒ，Ｃ，が変動して、
直接出力周波数■に影響する。ここで着脱したいことは
第１図に示した回路は全体が１つのＬＳＩチップ上に構
成されるため結果に対して誤差を与える几、。
って出力電力値■に与える誤差原因の最大のものは積分
器の積分時定数を与えるＲ１゜Ｃ２の温度依存性である
。Ｒｔ 、ＣｔＯ値が高度によって変動するような動作
原理から明らかな様に積分時定数Ｒ，Ｃ，が変動して、
直接出力周波数■に影響する。ここで着脱したいことは
第１図に示した回路は全体が１つのＬＳＩチップ上に構
成されるため結果に対して誤差を与える几、。
Ｃ２と三角波発生回路に用いられる旧＋ＣＩは極めて類
似の温度特性を有し、その絶対値は回路の最適条件から
異なる値をとるけれども、温度係数は鵬とｔ−ｔ、、Ｃ
，とＣ！につぃてほぼ同一の特性を有すると考えられる
ことである。周囲温度の変動によってＩｔ、 、 Ｃ，
が変動すると同様にＩ−Ｌ、 Ｃ，も同じ率（％〕で勧
化するのである。しかし、本方式の動作原理よシ明らか
な如く、三角波の周波数変動（）Ｌ、Ｃ，の変動に基づ
く）は系全体の特性にはほとんど影響を与えない。即ち
本一方式は三角波の周波数が変動しても系全体の精度は
保障される方式なのであシ、それだけ安定性のある優れ
た方式と云える。そこで、本発明の温度補償方式を次の
様に考える。
似の温度特性を有し、その絶対値は回路の最適条件から
異なる値をとるけれども、温度係数は鵬とｔ−ｔ、、Ｃ
，とＣ！につぃてほぼ同一の特性を有すると考えられる
ことである。周囲温度の変動によってＩｔ、 、 Ｃ，
が変動すると同様にＩ−Ｌ、 Ｃ，も同じ率（％〕で勧
化するのである。しかし、本方式の動作原理よシ明らか
な如く、三角波の周波数変動（）Ｌ、Ｃ，の変動に基づ
く）は系全体の特性にはほとんど影響を与えない。即ち
本一方式は三角波の周波数が変動しても系全体の精度は
保障される方式なのであシ、それだけ安定性のある優れ
た方式と云える。そこで、本発明の温度補償方式を次の
様に考える。
三角波の周波数ｆｗ、１）ｕｔｙ変調値Ｄ（％）及び積
分出力周波数（電カンｆ！は各々次式で表わされる。
分出力周波数（電カンｆ！は各々次式で表わされる。
ＣＩ とＣ２の温度係数およびＲ２とＲ２の温度係或は
同じと考えると、 ＣＩＲ＋”ＣｚＦＬ２６ｅｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｊ 、
、、、、、、、−、、、、、■が成立つ。
同じと考えると、 ＣＩＲ＋”ＣｚＦＬ２６ｅｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｊ 、
、、、、、、、−、、、、、■が成立つ。
上記００式よυ
を得る。即ぢｆ工／ｆ、を求めることにより０１凡、Ｃ
３石の温度依存性を含まない結果（＝ｅ７・ｅｔ）を得
る。
３石の温度依存性を含まない結果（＝ｅ７・ｅｔ）を得
る。
次に上述した考え方に基づく具体的な温度補償法につい
てのべる。
てのべる。
第１の方法は電力出力結果ｆｘを三角波周波数ｆΔで除
算を行ない結果を補正する方法である。
算を行ない結果を補正する方法である。
この説明を第３図を用いて行なう。室温又は一定温度状
態で三角波の周波数ｆ、が基準となる様な一定時間τを
計数する回路からτ毎にパルスを出力。
態で三角波の周波数ｆ、が基準となる様な一定時間τを
計数する回路からτ毎にパルスを出力。
一方ｆ６を一定時間τ毎にカウントする。正常時には７
時間のカウンタ値を正規化値１．０とする。
時間のカウンタ値を正規化値１．０とする。
同様に電力量に相当する出力パルスｆｘを別のカウンタ
で計数して毎に先のｆＡのカウント値と除算を実行して
補正値を得る。
で計数して毎に先のｆＡのカウント値と除算を実行して
補正値を得る。
第２の方法は除算回路を省略して回路の簡素化を図る方
式である。
式である。
即ちｆ′８＝ｆ、／ｆ、においてｆ、、ｆ、を別々に求
めて計算する代シにｔ、４７ｆ、時間の窓をハードウェ
ア的に作って、この窓の時間（１／ｆΔ）だけｆ８を計
数することによってｆ′ｘを求めることが出来る。ｆＡ
は周囲温度と共に変化するので計数窓幅ｔ、＝１／ｆΔ
は周囲温度と共に変化する。
めて計算する代シにｔ、４７ｆ、時間の窓をハードウェ
ア的に作って、この窓の時間（１／ｆΔ）だけｆ８を計
数することによってｆ′ｘを求めることが出来る。ｆＡ
は周囲温度と共に変化するので計数窓幅ｔ、＝１／ｆΔ
は周囲温度と共に変化する。
計数窓ｔ、＝１／ｆΔの作り方は簡単である。即ちの考
え方はｆ！を全時間の中Ｎ／ｆｔ、時間のみカラつて実
質的な温度補償ｆ／、＝ｆ、／ｆ、を求めようというも
のである。ＬＳＩ上の几、Ｃにより定まる時定数Ｈ，Ｘ
Ｃの温度特性は正の特性を有し、従って過度が高い程、
三角波ｆ４の周波数は高く、逆に低温はどｆＡは小とな
る。従ってＬＳＩの動作温度保障範囲が、仮に一４０ｔ
ｌｌ’−１−８０ｔ：と仮定するならば、−４０ｔＴに
おいてｆ４を一定数Ｎカウントするに要する時間をｆ８
計数の基本サイクル時間ＴＣとして上記の方法を用いて
ｆｘをＮ７１６時そしてこの操作をＴＣ時間毎に繰返し
行なえば温度補償された積算電力値が得られる。
え方はｆ！を全時間の中Ｎ／ｆｔ、時間のみカラつて実
質的な温度補償ｆ／、＝ｆ、／ｆ、を求めようというも
のである。ＬＳＩ上の几、Ｃにより定まる時定数Ｈ，Ｘ
Ｃの温度特性は正の特性を有し、従って過度が高い程、
三角波ｆ４の周波数は高く、逆に低温はどｆＡは小とな
る。従ってＬＳＩの動作温度保障範囲が、仮に一４０ｔ
ｌｌ’−１−８０ｔ：と仮定するならば、−４０ｔＴに
おいてｆ４を一定数Ｎカウントするに要する時間をｆ８
計数の基本サイクル時間ＴＣとして上記の方法を用いて
ｆｘをＮ７１６時そしてこの操作をＴＣ時間毎に繰返し
行なえば温度補償された積算電力値が得られる。
第４図は計数に関するタイミングチャートを用いて本方
式の原理を説明している。
式の原理を説明している。
■は温度補償を行なうための計数サイクル時間を示し、
ＬＳＩの動作保障温度範囲の最低温度Ｃ図（Ｄ場合ハ４
０ Ｃ） ＦＣオイ”Ｃｆ Δ（４０Ｕ）を定められる
。■はｆｘの計数窓を示しｆ ｔ−全Ｎパルス計数する
時間として与えられる。Ｉｔ？（−４０Ｃは必ず１．≦
ＴＣの関係を持つ。
ＬＳＩの動作保障温度範囲の最低温度Ｃ図（Ｄ場合ハ４
０ Ｃ） ＦＣオイ”Ｃｆ Δ（４０Ｕ）を定められる
。■はｆｘの計数窓を示しｆ ｔ−全Ｎパルス計数する
時間として与えられる。Ｉｔ？（−４０Ｃは必ず１．≦
ＴＣの関係を持つ。
ｆｘｆｆ、計数しない時間はｒｃ−ｔ、で与えられる。
次に０は三角波（図では短形波で示しである。）ｆＡの
パルス例を示しているとのｆ４をＮパルス計数して’＋
に作るのである。
パルス例を示しているとのｆ４をＮパルス計数して’＋
に作るのである。
■は温度補償しない電力パルス列ｆ工を示し、これに第
１図における出力量■の信号である。
１図における出力量■の信号である。
ｆ８は温度と共に変化し、一般に高温ではｆｘ→大とな
り低温ではｆ！→小となる。
り低温ではｆ！→小となる。
列ｆ８を眺めたｆ ／、パルス列であシ、温度補償され
た数の電力パルス列を示している。
た数の電力パルス列を示している。
第５図は温度補償を行なうためのハードウェア構成の１
例を示している。同図において減算カウンタ１はＴＣを
生成するためのカウンタである。
例を示している。同図において減算カウンタ１はＴＣを
生成するためのカウンタである。
温度変化に対して安定な基本クロックｆ６にてセットア
ツプ値Ｎｓ （Ｎｓ＝ＴＣｆ ｅ） を減算し出方二〇
の時、自分自身に再びＮ８をセットすると同時にカウン
タ２をリセットする。カウンタ２はＦ Ｆ’ １と共に
ｆ！の計数窓を作る回路でありカウンタ２の内容がａｌ
ｌＱとなった時ＦＦＩはセットされ、ｆＡを所定の数Ｎ
計数した時ＦＦＩをリセットする。ｆ８の計数窓を作る
ためのｆｏの計数値Ｎはハードウェアの規模を減らせる
ために２１の値をとることが好ましい。ＦＦＩの出力は
第４図における■を与えるであろう。次にＦＦ２．Ｇ３
はｆｘの計数窓をｆ８に同期化するための回路である。
ツプ値Ｎｓ （Ｎｓ＝ＴＣｆ ｅ） を減算し出方二〇
の時、自分自身に再びＮ８をセットすると同時にカウン
タ２をリセットする。カウンタ２はＦ Ｆ’ １と共に
ｆ！の計数窓を作る回路でありカウンタ２の内容がａｌ
ｌＱとなった時ＦＦＩはセットされ、ｆＡを所定の数Ｎ
計数した時ＦＦＩをリセットする。ｆ８の計数窓を作る
ためのｆｏの計数値Ｎはハードウェアの規模を減らせる
ために２１の値をとることが好ましい。ＦＦＩの出力は
第４図における■を与えるであろう。次にＦＦ２．Ｇ３
はｆｘの計数窓をｆ８に同期化するための回路である。
ｆＡとｆｘは基本的には非同期の信号であり、従ってｆ
６から作成される計数窓の立上シ、立下りタイミングは
ｆ８に対して原理的に非同期なるものである。従ってＦ
ＦＩの出力で直接ｆｘをマスクするならば、窓の開始点
と終了点においてｆ８の計数誤差を生じることになる。
６から作成される計数窓の立上シ、立下りタイミングは
ｆ８に対して原理的に非同期なるものである。従ってＦ
ＦＩの出力で直接ｆｘをマスクするならば、窓の開始点
と終了点においてｆ８の計数誤差を生じることになる。
Ｇ３．ＦＦ２計数窓（ＦＦＩ出力〕をｆ８に同期化させ
、ＦＦ２の出力、即ち’ｗｅ−ｍ実に眺める窓では窓の
立上シ、立下りタイミングはｆ８に同期化される。
、ＦＦ２の出力、即ち’ｗｅ−ｍ実に眺める窓では窓の
立上シ、立下りタイミングはｆ８に同期化される。
Ｇ４は計数窓とｆ！の論理積をとり、ｆ！に窓をかける
ための回路である。Ｇ４の出力は第４図におけｂＤを示
し、これが温度補償を行なったあとの電力パルス列とな
る。
ための回路である。Ｇ４の出力は第４図におけｂＤを示
し、これが温度補償を行なったあとの電力パルス列とな
る。
本発明は周囲温度変動によシ生じる電力量の誤差を補正
する方式に関するものである。１ケのＬＳＩに全回路が
内蔵されるために温度依存性の量も高いＲ２Ｃがそれぞ
れ複数個存在する場合にもそれぞれ、はぼ同一の温度特
性を有していることに注目して温度補償法を提供する。
する方式に関するものである。１ケのＬＳＩに全回路が
内蔵されるために温度依存性の量も高いＲ２Ｃがそれぞ
れ複数個存在する場合にもそれぞれ、はぼ同一の温度特
性を有していることに注目して温度補償法を提供する。
第５図に示した程度の簡単なｄｉｙｉｔａ１回路でほぼ
完全に温度変動に対する計数誤差の補償を可能とした。
完全に温度変動に対する計数誤差の補償を可能とした。
尚本発明は電子式ＣＬＳ Ｉ化）電力量計としてＧＥの
有する基本方式（この方式は主流になる可能性が犬）を
前程度として考案されたものである。
有する基本方式（この方式は主流になる可能性が犬）を
前程度として考案されたものである。
第１図はＬＳＩ化電力量計の基本方式の構成図、第２図
は第１図の動作原理を説明するための回路各点のタイミ
ング図、第３図は本発明の第１案を実現する構成図、第
４図は本発明の第２案′５ｃ説明するタイミングチャー
ト、第５図はその回路構成第 ７ 口 →笑洞幻 劫■ Ｉ３図 第 ５ 図 七ヅトアヅ７９直 第１頁の続き ■出 願 人 日立マイクロコンピュータエンジニアリ
ング株式会社 小平市上水本町１４７９番地
は第１図の動作原理を説明するための回路各点のタイミ
ング図、第３図は本発明の第１案を実現する構成図、第
４図は本発明の第２案′５ｃ説明するタイミングチャー
ト、第５図はその回路構成第 ７ 口 →笑洞幻 劫■ Ｉ３図 第 ５ 図 七ヅトアヅ７９直 第１頁の続き ■出 願 人 日立マイクロコンピュータエンジニアリ
ング株式会社 小平市上水本町１４７９番地
Claims (1)
- 同一チップ上に構成した複数個の１（、又はＣ等の個々
の温度特性が同一なることに看目し制御系における積分
回路の時定数Ｆ−＋ Ｃ＋ ’に基準として、演算系の
積分器時定数’ｔｉｔ Ｃ２ｋ正規化することにより、
温度変化に伴なう演算誤差を補正する温度補償方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57130335A JPS5922170A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 積分器の温度補償方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57130335A JPS5922170A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 積分器の温度補償方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5922170A true JPS5922170A (ja) | 1984-02-04 |
Family
ID=15031901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57130335A Pending JPS5922170A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 積分器の温度補償方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922170A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01118755A (ja) * | 1987-10-31 | 1989-05-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザ光線による塗膜劣化診断方法 |
| JP2009092381A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-30 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 地磁気センサ装置 |
-
1982
- 1982-07-28 JP JP57130335A patent/JPS5922170A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01118755A (ja) * | 1987-10-31 | 1989-05-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザ光線による塗膜劣化診断方法 |
| JP2009092381A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-30 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 地磁気センサ装置 |
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