JPS598207Y2 - アナログコンパレ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は入力信号電圧が所定の目標値電圧に達したかど
うかを検出するためのアナログコンパレータに関するも
のである。

従来、アナログ信号用のコンパレータとしては一定のし
きい値を持ったものが使われている。

この場合には入力信号電圧の速度を大幅に変化させる用
途や温度変化あるいは経時変化などによる動作点の変動
が問題になる用途に対しては第１図に示すように、目標
点の検出誤差を生じる。

すなわち、目標値１に対して、斜線で示すしきい値２ｅ
ｔを持ったコンパレータに、変化速度の小さい入力信号
２と、変化速度の大きい入力信号３が入力された場合を
比較すると、前者はしきい値に入ってからｔｄ，で目標
値に到達し、後者はｔｄ２で目標値に到達する。

一方、コンパレー夕は入力信号がしきい値わ入ってから
一定時間ｔｄ経過後、一致信号を出力する。

言い換えれば゛、コンパレータの時間遅れｔｄがｔｄ１
あるいはｔｄ２に等しくなるようにしきい値を調整する
ことになる。

したがって、しきい値２ｅを、ｔｄ＝ｔｄ１となるよう
に調整した場合には、入力信号２に対しては正しく一致
信号が出力されるが、入力信号３に対しては一致信号の
出力が遅れ、目標値の検出誤差を生じる。

周囲温度の変化や経時変化によっては、しきい値が変化
するなどの動作点の変動が生じやはり、目標値の検出誤
差を生じる。

本考案は上記のような問題点を解決するために入力信号
電圧Ｅの速度変化や周囲温度の変化などに応じて、自動
的にしきい値を変化させるようにしたものであり、原理
を第２図により説明する。

すなわち入力信号の速度を変化させる場合には、コンパ
レータの時間遅れｔｄが、ｔｄ１あるいはｔｄ２に等し
くなるように、速度に応じたしきい値信号２ｅｔや２ｅ
１′を設定して、それによりコンパレー夕を動作させる
。

また温度変化などによりコンパレー夕の時間遅れや、し
きい値の変動がある場合には、それを補償するようなし
きい値信号を設定する。

すなわち、入力信号振幅Ｅに対して ｄＥ なる関係を満たすようにｅｔを（コ「）に関連させて変
化させる。

このｔｄは周囲温度により変化するた、周囲温度に合せ
て変化させることがより望ましい。

第３図は本考案の一実施例であり、任意に勾配を設定可
能なランプ関数が、所定の電圧に達したことを検出する
ためのアナログコンパレー夕て゛ある。

すなわちランプ関数発生回路７で発生されたランプ関数
１０が目標値１１に達したかどうかを、ランプ関数の勾
配や周囲温度に応じたしきい値を設定することのできる
しきい値設定回路８と、しきい値が可変な比較回路２７
により、検出するものである。

４は所定の目標値電圧１１を発生するための回路、５は
ランプ関数の勾配を指定する信号１２を発生する回路、
６は周囲温度を適時検出して温度を指定する信号９を発
生する回路である。

第４図は第３図を詳しく示したものである。

ランプ関数発生回路７は、ランプ関数の勾配を指定する
デジタル信号１２をアドレスとして速度に応じたデジタ
ル信号７４を発生するランダムアクセメモリ７１とそれ
をアナログ電圧７５に変換するＤＡ変換器７２およびア
ナログ電圧７５に対応した勾配を持つランプ関数１０を
発生するための積分器７３とから戒る。

またしきい値設定の回路８は、勾配を指定する信号１２
と温度を指定する信号９とをアドレスとしてしきい値に
応じたデジタル信号１４を発生するランダムアクセメモ
リ２１と、これをアナログ電圧１５に変換するＤＡ変換
器２２から戊る。

比較回路２７は、目標値１１とランプ関数１０の差信号
１３を得るための差動増幅器２０、逆極性のしきい値電
圧１６を得るためのインバータ２３、および差信号１３
が正負のしきい値電圧１５．１６の間に入ったかどうか
を判定するコンパレータ２４ ， ２５とから戊り、し
きい値内に入った場合には一致タイミング信号１９を出
力する。

この第４図においては、メモリ７１と２１のデータの書
込み線、およびデータ書込み制御線は省略されている。

第５図のタイムチャートを参照して動作を説明するとつ
ぎのようになる。

（１）勾配信号１２に応じたランプ関数１０、および目
標値１１が人力として与えられる。

このとき、差信号１３、正のしきい値電圧１５、負のし
きい値信号１６はそれぞれタイムチャート上では第５図
の１３，１５．１６のようになる。

（２）ランプ関数１０が目標値におけるしきい値の範囲
に入ったときは、差信号１３が正のしきい値電？１５の
負のしきい値電圧１６の範囲内に入る。

コンパレータ２４，２５の出力１７．１８は、時間遅れ
等を含んでおり第５図ａに示す検出信号１７．１８のよ
うになり、論理積ゲート２６によって、ランプ関数１０
が目標値１１に一致したタイミングをその立上りで示す
一致タイミング信号１９に変換される。

（３）ランプ関数１０の勾配が急になった場合には、勾
配信号１２を第５図ｂに示すように変更することにより
、しきいち電圧を１５’，１６’のｅｔ′，一ｅｔ′の
ように広げることにより、コンパレータの遅延時間の後
にランプ関数１０′が目標値１１′に一致したタイミン
グで一致タイミング信号１９′出力が立上る。

このように、ランプ関数の勾配の変化に応じて、勾配信
号１２を変化させることにより、一致タイミング信号を
正しく取り出すことが可能となる。

第６図は第４図の実施例において、ランプ関数の勾配や
周囲温度の変化によって、どのようにしきい値指定をす
るかを説明するためのものである。

（イ）まず、ランプ関数の勾配■と周囲温度とが変．化
した場合の回路のおくれも含まれた最適しきい値電圧ｅ
（ｖ，Ｔ）を、使用予定範囲に求めておく。

その結果を第７図に示す。

これをもとに、第７図○印に示したような最適しきい値
電圧のサンプル値の一覧表ｅ（Ｖｍ，Ｔｎ）を作る。

第７図の場合はｍが１から４まで、ｎが１から３までで
あり合計１２組のサンプル値となる。

対象とする速度又は温度が連続的に変化する場合には所
定の単位で、これを量子化し、それぞれをサンプル値と
すればよい。

（ロ）勾配と温度の組（ｍ ， ｎ ）をアドレス信号
とし、ｅ（ｖ，Ｔ．）をその内容とするしきい値指定用
ランダムアクセスメモリ２１を作る。

具体的にはランダムアクセスメモリ２１のアドレス入力
線１２にｍとｎを加え、テ゛一夕入力線４２にｅ（■，
Ｔｏ）を加えて、書込み許可端子４３をオンとすること
により、しきい値電圧の一覧表をランダムアクセスメモ
リ２１に書込む。

またｍをアドレス信号線１２により入力し、入力データ
線４４に■。

をのせて、書込み許可信号４５をオンすることにより勾
配指定用ランダムアクセスメモリ７１も同様にして作る
。

メモリ７１のアドレス入力線とメモリ２１のアドレス入
力線を共通した第６図の場合、このアドレス線の上位ビ
ットに対応する入力線のみでｍを入力し、これのみを？
モリ７１に入力し、下位ビットに対応する入力線により
ｎを入力し、この上位、下位両方の人力線をメモリ２１
に入力する。

第４図には、４２，４４，４３．４５は省略してある。

以上で使用するための準備が完了する。

（ハ）勾配や温度に応じたしきい値電圧を得るためには
、しきい値指定用ランダムアクセスメモリ２１のアドレ
ス入力線１２にそれぞれｍｎを人力すれば、出力端子１
４にしきい値電圧ｅ（ｖ，Ｔ．）をバイナリ信号で゛出
力することかで゛き、これをＤＡ変換器２２に入力すれ
ば、アナログのしきい値電圧ｅ（ｖ， Ｔｏ）を出力端
子１５に得ることができる。

一方勾配を指定する電圧は、勾配指定用ランダムアクセ
スメモリ７１のアドレス端子にアドレス入力線１２によ
りｍを入力することにより、出力端子４６に勾配に対応
した積分器入力をバイナリ信号で出力することができ、
これをＤＡ変換器７２に入力すれば、アナログの勾配指
定用電圧を出力端子７５に得ることができる。

この電圧は、ランプ関数発生用積分器７３の入力となり
、指定された勾配を持ったランプ関数が発生可能となる
。

このようにして、ランプ関数の勾配や周囲温度に応じて
、コンパレータのしきい値を容易に変えることか゛でき
る。

したがって、ランプ関数の勾配をひんぱんに変える場合
や、周囲温度の変化で素子の時間遅れが変る場合にも、
電気的にパラメータ（たとえば６図の説明におけるｍや
ｎ）を変えてやるだけでしきい値制御が可能であり、計
算機などを用いて容易に制御することができる。

回路の経時変化がある場合には、新たにｅ （ｖｍ，’
ｒ，）をランダムアクセスメモリ２１に書き直すことに
より、ハードウエアの変更なしで対処できる。

以上では、信号の速度変化はあらかじめ定められた値を
設定する場合について述べた。

しかし、一般には発生された関数から所定の速度を検出
して行なうことも可能である。

以上述べたごとく、本考案に係るアナログコンパレータ
を用いれば、入力信号の勾配の変化や周囲温度の変化あ
るいは経時変化等があっても、正確なレベル検出が可能
なアナログコンパレー夕を得ることが可能となり、具体
的用途としては、グラフィックディスプレイや描画装置
あるいは測定器への適用等があり、これらの高性能化に
役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の動作を示す図、第２図は本考案の原理
を説明するための図、第３図と第４図は本考案による実
施例を示す図、第５図は実施例の動作を示すタイムチャ
ート、第６図は実施例をさらに詳しく説明するための図
、第７図はしきい値と勾配や温度の関係を示す図である
。 ４：目標値設定回路、５：勾配信号発生回路、６：温度
信号発生回路、７：ランプ関数発生回路、８：しきい値
設定回路、２７：比較回路。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．時間的に変化し、かつ、その変化速度が異なる複数
   の被比較信号の一つを選択的に発生する手段と、該選択
   に同期して該選択された被比較信号の変化速度を表わす
   信号を発生する手段と、目標値と該選択された被比較信
   号のレベル差がしきい値に等しくなったときから所定の
   時間遅れをもって一致信号を出力する比較回路と、該選
   択された被比較信号のレベルが該目標値に等しくなった
   タイミングに該一致信号が出力されるように、該変化速
   度信号に依存した値を該しきい値として該比較回路に設
   定する手段とを有するアナログコンパレー夕。
2. ２．上記比較信号発生手段を、発生すべき被比較信号を
   規定する信号の送出手段およびこの規定信号に基づいて
   、所定の被比較信号を発生する信号発生手段から構或し
   、さらに、上記規定信号を上記変化速度信号として用い
   、上記規定信号として、発生すべき複数の被比較信号中
   の所定の被比較信号に対応したモード指定コード信号を
   用い、さらに上記被比較信号発生手段として、上記モー
   ド指定コード信号に対応して、そのモードにて発生すべ
   き被比較信号を発生させるための関数発生器を用い、さ
   らに、上記しきい値設定手段として上記モード信号に対
   応したアドレス位置に、上記モード信号により上記関数
   発生器で発生された関数の変化速度に対するしきい値を
   記憶したメモリを用いた実用新案登録請求の範囲第１項
   のアナログコンパレータ。
3. ３．実用新案登録請求の範囲第２項記載のアナログコン
   パレー夕において上記関数発生器を上記モード指定コー
   ドにより指定されるランプ関係の発生のための信号を、
   上記モード指定コードをアドレスとする位置に記憶した
   メモリと、このメモリ出力をアナログ信号に変換するＤ
   Ａ変換器と、この変換器出力を被積分信号とする積分回
   路とで構威したランプ関数発生器を用いたアナログコン
   パレー夕。
4. ４．実用新案登録請求の範囲第２項記載のアナログコン
   パレー夕において、上記比較回路の動作温度検出手段お
   よび上記検出温度をこの温度に対応したテ゛イジタル信
   号に変換する手段を設け、上記しきい値信号設定手段を
   、上記モード信号と上記テ゛イジタル信号をアドレスと
   する位置に、対応するしきい値信号を記憶したメモリよ
   り構或したアナログコンパレータ。