JPS61203711A - 折線近似回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非直線アナログ信号を直線アナログ信号に
折線近似させる折線近似回路に関するーものである。

〔従来の技術〕

熱電対および白金抵抗体などの温度測定に使用するセン
ナの出力信号は、温度に対して非直線特性を示すことか
ら、この出力信号をそのままｆｆ１１１定することは出
来ない。このために、非直線特性を示す信号は、温度に
比例した直線信号に変換した後に測定を行なっており、
この直線処理を行なうのにリニアライザが用いられてい
る。そして、このリニアライザに於ける主たる部分は、
折線近似回路によって構成されている。

第４図は、アナログの非直線信号を直線信号に折線近似
させる場合の原理を示す図である。同図に於いてＶＩＮ
は非直線アナログ入力信号であって、測定レンジに対し
て曲線を描いて変化する特性を有している。ｖｏは折線
近似回路の出力信号であつて、非直線アナログ入力信号
ＶＩＮがＶ、、Ｖ。

、ｖ３の折点電圧に於いて、直線■ｏ′に一致するよう
に曲線を直線に近似させて修正するように動作する。第
５図は上記第４図に示す折線近似により直線に修正する
折線近似回路の一例を示す回路図であって、ゲインと折
点との関係は第６図に示すように設定されている。ここ
で、第５図に示す折線近似回路に於いては、２個の反転
加算増幅回路１，２と、３個の理想ダイオード回路３〜
５と、入力端子６と、出力端子７と、折点設定端子８〜
１０およびゲイン切換端子１１〜１３とによって構成さ
れている。そして、この回路に於いては理想ダイオード
回路３〜５を３回路用いた場合を例としているが、直線
近似に対する精度を高めるには、この回路数を増加させ
て折点の設定数を増加させれば良い。すなわち、折線の
数は、理想ダイオード回路の数を変えることにより、変
更可能であり、これに応じてよゆ一層精度をあげること
が可能である。

ここで、入力端子６の電圧をｖＸＮ、出力端子７の電圧
をＶ。、折点設定端子８：９，１０の電圧を各々、ｖＩ
　、■２　、ｖ３、抵抗１４〜１９を同一抵抗Ｒ１抵抗
２０〜２５を同一抵抗Ｒ４、ゲイン調整抵抗２６〜２９
を各々、Ｒｏ　、Ｒ，、Ｒ２、Ｒ３とすると、第５図に
示す回路の入出力関係式、ゲインおよび出力折点電圧は
第６図に示す様になる。

このように、入力電圧が折点設定端子８，９゜１０に加
わる電圧の極性反転レベルと等しくなった点が折点とな
り、各折点および各折点間に於いて第６図に示す出力折
点電圧及び入出力関係式を満足する。従って、入力電圧
の正、負に関係なく、折点設定端子８．９，１０の電圧
を変えることにより、折点を自由に設定し、又、ゲイン
調整抵抗２６〜２９の抵抗値変化およびゲイン切換端子
の切換により、ゲイン及び出力折点電圧を自由に設定す
ることができ、これに伴なってリニアライブおよび簡易
関数発生器などに使用される融通性をもった折線近似が
可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の折線近似回路に於いては、第
６図にゲインを表わす式が示すように、任意の折点間の
ゲインがそれ以前の全ての折点間のゲインを含む関係式
となっている。つまり、任意の折点間のゲインを決定す
るゲイン調整抵抗がその折点間取外のゲインを決定する
項も含んでいることからゲイン計算、すなわち抵抗値計
算が極めて複雑なものとなってしまう。また、精度を調
整するためにある抵抗を調整すると、その影響があちこ
ちに出ることから、結局はとんどの抵抗に対する調整を
やり直さなければならず、これに伴なって調整作業が極
めて面倒なものとなってしまう。更に、任意の折点間の
ゲインをその一段前の折点間に於けるゲインと比較して
大とするか小とするかによってゲイン切換端子の切換設
定を行なわなければならない等の種々問題を有している
。

従って、この発明による折線近似回路は、上記問題を解
決するためになされたものであって、ゲイン計算、入出
力電圧計算などの抵抗値計算が簡単に行なえるとともに
、ゲイン切換端子等をなくして設定および調整作業を簡
単にし、かつ測定範囲の下限から上限に向うに伴なって
信号が負電圧方向に大となる特性を有する。非直線信号
を直線信号に折線近似させる折線近似回路を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題を解決するためにこの発明による折線近
似回路は、各折点間を信号リミッタ回路とインピーダン
ス変換器および減算回路とからなる一組の回路によって
構成するとともに、この各組の回路が折点間の各々に於
いて入力信号を変換し、この変換した各々の電圧を加算
増幅回路の各折点間のゲイン調整抵抗を可変してゲイン
を変えることにより行ない、最後にすべての折点間に於
ける電圧を加算することによって折線近似させるもので
ある。

〔作用〕

従って、上記構成による折線近似回路に於いては、任意
の折点間に於ける１つのゲインをゲイン調整抵抗によっ
て決定することが出来るために、この抵抗が任意の折点
間に於いてゲインを決定する以外は他に何ら影響を与え
ないようになる。また、ゲインの決定は、前段までの折
点間に於マるゲインに伺う関係することなくして、自由
に設定なことが可能になるものである。

〔実施例〕

第１図は、この発明による折線近似回路の一実施例を示
す回路図である。同図に於いて３０゜３１．３２は演算
増幅器３０ａ、３１ａ、３２ａとダイオード３０ｂ、３
１ｂ、３２ｂとによって構成される信号リミッタ回路で
あって、それぞれインピーダンス変換回路３３〜３６に
於けるインピーダンス変換器３３〜３５の正極入力端に
それぞれ接続されている。３７〜３９は隣接する各イン
ピーダンス変換器出力の差をそれぞれ求める減算回路で
あって、それぞれ演算増幅器３７８〜３９ａを有してい
る。４０は入力端子、４１は出力端子、４２．４３．４
４は各信号リミット回路３０〜３２にそれぞれ設けられ
ている折点設定端子、４５〜４８は入力端４０と各イン
ピーダンス変換器３３〜３６の正極入力端との間にそれ
ぞれ接続された電圧吸収抵抗、４９〜６０は減算回路３
７〜３９を構成する抵抗、６１は各減算回路３７〜３９
の出力を加算して出力端４１に供給する加算増幅回路で
あって、演算増幅回路６１ａを有している。６２〜６５
は加算増幅回路６１に設けられているゲイン調整抵抗、
６６は抵抗である。６７〜７０はインピーダンス変換器
３３〜３６の出力端、７１〜７３は減算回路３７〜３９
の出力端である。

この様に構成された折線近似回路に於いて、入力端子４
０の電圧をＶｓＮ、出力端子４１の電圧をｖｏ、折点設
定端子４２，４３．４４の電圧を各々ｖ１　、ｖ２　、
■１、抵抗４９〜６０を同一抵抗値Ｒ１抵抗６６の抵抗
をＲＧ、ゲイン切換抵抗６２．６３．６４．６５の抵抗
値を各々Ｒ１。

Ｒ，、Ｒ３、Ｒ，、インピーダンス変換器３３〜３６の
出力点６７．６８，６９．７０及び減算回路３７〜３９
の出力点７１，７２．７３の電圧を各々ｖ４　、ｖ、、
ｖ、、ｖ、、ｖｓ　、ｖ、、ｖ、。

とすると、 この回路を折線近似によるリニアライザに用いた場合の
入出力の関係は第２図に示すようになる。

第２図において、Ｖ■ｓは図示のように設定した測定レ
ンジに対し、曲線を描いて変化する特性を有する非線形
の入力電圧であり、ｖｏは入力が折点設定端子の電圧Ｖ
、、Ｖ、、Ｖ３で直線ｖｏ′に対して一致するように入
力電圧ＶＩＮを直線に近似させて得られた出力電圧であ
る。また、インピーダンス変換器３３〜３６の出力点６
７〜７０および減算回路３７〜３９の出力点７１〜７３
の電圧■４〜Ｖ！ｏは、 Ｖ、　、、、−６，＜Ｖ　Ｉ　Ｎ　　ｃｒ）時Ｖ７＝Ｖ
　！Ｎ■８・・・・・・Ｖ、＝Ｖ、　　Ｖ４・・・・・
・減算回路（９）の作用■、・・・・・・Ｖ、：Ｖ、　
　Ｖ５・・・・・・減算回路（１０）の作用ｖｌ０・・
・・・・ｖｌ。＝Ｖ、　　Ｖ６・・・・・・減算回路（
１１）の作用なる信号となる。ここで、Ｇ、、Ｇ２　、
Ｇ、。

Ｇ４を各々各折点間でインピーダンス変換器３３〜３６
の出力点の電圧ｖ４　、ｖｓ　、ｖ、、ｖｌ。

に対するゲイン、ｖｓ’　　、Ｖ、／　　、　ｖｓ１は
各々折点設定端子４２〜４４の電圧をｖ、、ｖ、、ｖｓ
に対する出力折点電圧であるとすると、 第１図、第２図から、 ０．２Ｖ　ｔ　Ｎ２ｖｌｆ）　時 アンプ出力点の電圧　ｖ４．ｖ、　、ｖ６．ｖ、は、Ｖ
４＝Ｖ５＝Ｖ６＝Ｖ、　＝Ｖ　Ｉ　Ｎ減算回路３７　ニ
ヨリＶＳ　＝Ｖ５−Ｖ４　＝Ｖ　ＩＮ−Ｖ　ｔ　ｐｉ＝
０＃　　３　ｆ３　　ｔｔ　　　Ｖ＠　＝Ｖ６−Ｖｓ＝
Ｖｔ　Ｎ−Ｖｔ　Ｎ＝＝Ｑｚ　　３ｇ　　ｚ　　Ｖ、、
＝Ｖ、−Ｖ、＝Ｖｒｓ−ＶｒＮ＝Ｑよって加算回路６１
により となる。ここで折点設定端子の電圧Ｖ１における出力折
点電圧Ｖ　＋　’は Ｖ、　≧Ｖ＋ｓ、−＝Ｖ、　（７）時 アンプ出力点の電圧ｖ、　、ｖｓ、ｖ６．ｖ、は、ｖ４
＝Ｖ。

Ｖ５＝＝Ｖ、　＝Ｖ７＝Ｖ＋ｓ 減’Ｘ回路３７ＶＣＬ’）　　Ｖ＋＋＝ｖｓ　　”４＝
”Ｎ　　’１＃３８１Ｖ９＝Ｖ６−Ｖ、　＝ＶＩＮ−Ｖ
ＩＮ＝Ｏｚ　　　　３ｇ　　　　ｙ　　　　　　■、ｏ
　＝Ｖ７　−Ｖ６　＝Ｖ＋５−ＶＩＮ＝０よって加算回
路６１により ゲインＧ２はＧ２−−二 ここで折点設定端子の電圧Ｖ２における出力折点電圧Ｖ
、／は ｙ、　／　＝Ｖｏ（ＶＩＮ　＝　”／２　）Ｖ２どＶＩ
ＮどＶ３の時 アンプ出力点の電圧ｖ４　、ｖｓ　、ｖ６　、ｖ、はｖ
４＝Ｖ。

■、＝ｖ２ Ｖ、　＝Ｖ、　＝ＶＩ　Ｎ ＭＩＥ回路３７に！　リＶＩＩ＝Ｖ５−ｖ４＝Ｖ２−Ｖ
。

ｓ　　３　Ｂ　　＃　　Ｖ＠　＝＝Ｖ、　−ｖｓ＝＝Ｖ
＋ｓ　−Ｖ２’　　３９　　’　　ＶＩａ　＝”７−Ｖ
６　：’ＶＩＮ−ＶＩＮ＝Ｑよって加算回路６１により ”　ｌ　　　　ｋＣ２”３ となる。ここで折点設定端子の電圧Ｖ３における出力折
点電圧Ｖ　３／は Ｖ３’　＝Ｖ。（ｖ＋Ｎ＝ｖ３　） Ｖ３２Ｖ　Ｉｐｉ　＋７）時 アンプ出力点の電圧ｖ４　、ｖｓ　、ｖ６　、ｖ、はＶ
４−Ｖ。

ｖ、　＝Ｖ２ ■６＝Ｖ３ Ｖ７＝ＶＩＮ 減［］路３７にヨ））Ｖ、　＝ｖ５−ｖ４＝ｖ２−ｖ。

＃　　３Ｂ　　＃　　Ｖ９＝：Ｖ６−Ｖ５＝Ｖ３−Ｖ２
ｚ　　３ｇ　　ｚ　　Ｖ　　＝Ｖ　　−Ｖ　　＝Ｖ＋ｐ
ｔ　−Ｖ３よって加算回路６１により ゲインＧ＝−一 となる。

なお、この回路における抵抗４５〜４８は信号リミッタ
回路が３０．３１．３２が働いた時にリミッタ電圧と入
力電圧の電圧差全吸収するだめのものである。この場合
の入出力特性、ゲイン、出力折点電圧の各式をまとめる
と第３図に示すようになる。第３図に示す式より、任意
の折点間のゲインは１つの任意のゲイン調整抵抗により
決定することができ、この抵抗が任意の折点間でゲイン
を決定する以外、なにも他に影響を与えることがないの
でゲイン計算および入出力電圧計算、すなわち抵抗値計
算が簡単になる。又、これに伴なって前段までの折点間
のゲインとの比較で、その大、小に関係なくゲインを決
定することが可能になる。

なお、第１図は、ＶＩＮ＜、０の時のみ折線近似回路と
して働くがＶ＋Ｎ２Ｑの時には、ダイオード３０ｂ、３
１ｂ、３２ｂの極性を反転すれば良い。

なお、上記実施例に於いては、電圧出力を取り出す場合
の回路例であるが、用途に応じて例えば電流出力回路と
しても良ｂ′１゜ 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明による折線近似回路に於
いては、折線近似のためのゲインを１つの抵抗によって
決定することが出来るために、ゲインおよび抵抗値の計
算が簡単になるとともに、調整も極めて容易になる優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による折線近似回路の一実施例を示す
回路図、第２図は第１図に示す回路に於ける入出力関係
を示す特性図、第３図は第１図に示す回路に於ける入出
力関係式、ゲインおよび出力折点電圧の関係を示す図、
第４図は従来の折線近似回路に於ける入出力関係を示す
図、第５図は従来の折線近似回路の一例を示す回路図、
第６図は第５図に示す回路に於ける人出力関係式、ゲイ
ンおよび出力折点電圧の関係を示す図である。 ３０〜３２は信号リミッタ回路、３３〜３６はイ？ピー
ダンヌ変換器、３７〜３９は減算回路、４０は入力端、
４１は出力端、４２〜４４は折点設定端子、６１は加算
増幅回路、６２〜６５・・ゲイン調整抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定範囲の下限から上限に向うに伴なつて信号が
   負電圧方向に大となる非直線特性を有する入力信号をそ
   れぞれ異なる値に設定されている折線設定電圧に達する
   と出力がその折線設定電圧で飽和する少なくとも２個以
   上の信号リミツタ回路と、前記折線設定電圧の低い順に
   配列された信号リミツタ回路の隣接する出力信号差をそ
   れぞれ求める減算回路と、前記折線設定電圧の最も低い
   信号リミツタ回路の出力および前記各減算回路の出力を
   各出力毎に所定の利得に増幅して加算することにより直
   線近似された信号を出力する加算増幅回路とを設けた折
   線近似回路。
2. （２）加算増幅回路に於ける各入力信号に対する利得設
   定は、抵抗加算に於ける加算抵抗値の設定によつて行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の折線近
   似回路。