JPS63233604A - 信号曲線変換回路 - 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〕 本発明は信号曲線変換回路に関し、例えば非直線的に変
化する人力信号を直線化する場合等に適用して好適なも
のである。

〔従来の技術〕

従来例えば熱式風速計等の測定器においては、いわゆる
キングの式に基づいて検出信号が風速の平方根に比例す
る関係が成り立つことが多い。

この明細書においては、このように、変数（すなわち風
速）が変化したとき電気的信号（すなわち検出信号）に
生ずる変化を信号曲線と呼ぶ。すなわち検出部から得ら
れる検出信号ｅ、は第５図において曲線Ｋｌで示すよう
に、風速Ｖが比較的小さい範囲ｖ１にあるとき風速Ｖの
変化に対しｔ傾斜が極端に大きくなり、続いて風速Ｖの
範囲が中間範囲ｖ２にあるとき立上り傾斜が中程度の値
に減少し、さらに風速Ｖが最も大きい範囲ｖ３にあると
き曲線に１の立上り傾斜が極端に小さくなるような変化
を呈する。

従って検出部から送出される検出信号ｅｉに基づいて風
速値Ｖを判定しようとする場合、検出すべき風速が大き
くなればなるほど検出信号ｅｉの変化率が小さくなるた
めに、風速が比較的大きい範囲における風速値の判定結
果に誤差が生じ易い問題がある。

この問題を解決する方法として従来第６図及び第７図に
示すような直線化回路１又は２を用いて、非直線的に変
化する信号曲線を有する入力信号を、直線的に変化する
信号曲線を有する出力信号に変換する方法が提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図は、ダイオードＤ、を折線素子として用いたダイ
オード折線近似回路構成の直線化回路１を示し、帰還抵
抗ＲＤ４を有する演算増幅回路ＡＭＤの反転入力端に、
抵抗ＲＤＩと直列抵抗Ｒ１１！及びＲｏを並列に接続し
てなる入力抵抗回路ＲＩＭが接続され、直列抵抗Ｒ１１
ｇ及びＲｏの接続中点ｐｉに順方向電圧Ｖ、のダイオー
ドＤ１を順方向に通じて直流電圧源ＥＤＩに接続されて
いる。

第６図の構成において入力端子ＴＩＮに与えられる入力
信号ｅ１が ｅｉ　≦Ｅ□＋Ｖ、　　　　　　　・・・・・・（１）
のように折線設定電圧ＥＤＩとダイオードＤ、の順方向
電圧Ｖ、との和の電圧より低いとき、ダイオードＤ、が
オフ動作することにより、演算増幅回路ＡＭＤの出力端
から出力端子Ｔ。ｕｒに送出される出力信号ｅ０は ・・・・・・（２） になる。

これに対して入力信号ｅ、の値が ｅｔ　＞ＥＤＩ＋ＶＦ　　　　　　　　”””　（３）
のように折線設定電圧ＥＤｌとダイオードＤ＋の順方向
電圧ｖ、との和の値より大きい範囲にあるときにはダイ
オードＤ１がオン動作することにより、直列抵抗Ｒ０及
びＲ１１３の接続中点ＰＬの電圧がＥＤｌ”ＶＦに固定
されることにより、　出力信号ｅ０は になる。

かくして第６図の直線化回路ｌは、電圧ＥＤｌ＋ｖＦを
境にして傾斜−ＲＤ４　（Ｒｏ＋＋Ｒｏ＊＋Ｒｏｓ）／
　Ｒｏ＋　（Ｒｏｚ＋　Ｒ１１４）でなる第１の折線部
と、傾斜−ＲＤ４／ＲＤＩの第２の折線部とでなる折線
特性を呈し、この折線特性を利用して入力信号ｆ３ｉを
直線化してなる出力信号ｅ０を得ることができる。

しかし第６図の従来の構成によると、折線素子としての
ダイオードＤ、の温度特性が大きいために、出力信号ｅ
０が温度によって変動する不都合がある。

また第７図の直線化回路２は、帰還抵抗Ｒ２，を有する
演算増幅回路ＡＭＷ２の反転入力端に接続される入力抵
抗回路ＲＩＭとして、抵抗Ｒｗｌに対して電圧比較器Ａ
ＭＷＩによってオンオフ制御されるスイッチ回路ＳＷを
介して抵抗Ｒｗ！を並列に接続する折線近僚ｒ：ｇＪ路
構成を有する。

第７図の直線化回路２の場合、入力信号ｅ、を折線設定
電圧Ｅｗ＋と比較することによりｅ　ｉ　＜　Ｅｗ＋　
　　　　　　　　　　””　（５）のように入力信号ｅ
、が折線設定電圧Ｅ　Ｗ　ｌより低いとき、電圧比較器
ＡＭＷＩの出力Ｓ１が論理「Ｌ」レベルになることによ
り、スイッチ回路ＳＷがオフ動作する。このとき出力信
号ｅ０はのように、傾斜−Ｒｗ３／Ｒｗ＋で直線的に変
化する。

これに対して入力信号ｅ、が １３五＞Ｅｗ＋　　　　　　　　　　　−−（７）の範
囲になると、電圧比較器ＡＭＷＩの出力ｓ１が論理「Ｉ
（」レベルに立ち上がってスイッチ回路ＳＷがオン動作
する。このとき出力信号ｅ０はＲｗｚ（Ｒｗｔ　＋　Ｒ
ｗｚ） のように、傾斜−Ｒｗｘ　（Ｒｗｔ　＋　Ｒｗｇ）　／
　Ｒｗｔ　Ｒｗｔで変化する。

かくして第７図の直線化回路２は、折線設定電圧ＥＷＩ
を境にして傾斜を異にする折線特性を呈し、この折線特
性を利用して入力信号ｅｌの非直線的変化を直線化して
なる出力信号ｅ０を得ることができる。

しかし第７図の構成によると、　折線設定電圧ＥＷＩに
おいてスイッチ回路ＳＷをオンオフ動作させるために、
出力信号ｅ０にいわゆるチャタリングノイズを生ずるこ
とを避は得ない問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、温度特性
が小さくかつノイズを発生させることなく入力信号の信
号曲線を変換し得る信号曲線変換回路を提案しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、入力信
号ｅ！を複数の直線増幅回路ＡＭＯ１ＡＭＩＳＡＭ２の
出力６ａＯ１ｅｌｌｌ、ｅ、！を加算出力回路２３によ
って加算して出力信号ｅ０として送出し、複数の直線増
幅回路ＡＭＯ１ＡＭＩ、ＡＭ２は入力信号ｅｉＯ値が所
定の範囲にあるとき飽和動作する直線増幅回路を含むよ
うにする。

〔作用〕

飽和動作をする直線増幅回路ＡＭＩ、ＡＭ２は、入力信
号ｅ、が所定の電圧を超えるまで飽和動作し、当該所定
の電圧を超えたとき初めて直線増幅動作をする。

かくして入力信号ｅｉが飽和動作する電圧を超えたか否
かによって入力信号ｅ、に対する増幅度が変化すること
により、入力信号ｅｉに対して折線曲線に沿うような増
幅動作を直線化回路２１が実行することになり、かくし
て直線化回路２１の入力端に非直線的な変化を呈する入
力信号６ｉが到来したとき、これを直線化した出力信号
ｅ０を出力端に送出し得る。

このようにして折線特性を得るにつき、本発明によれば
直線増幅回路の飽和特性を要するようにしたことにより
、温度特性が小さくかつチャタリング等のノイズが発生
しないようにしながら入力信号の信号曲線を変換し得る
信号曲線変換回路を容易に実現し得る。

〔実施例〕

以下図面について、本発明を、風速計において、非直線
的な信号曲線を有する入力信号を直線化するようにした
直線化回路に適用した一実施例を詳述する。

（１）第１実施例 第１図において、２１は全体として直線化回路を示し、
加算入力回路２２及び加算出力回路２３を有する。

加算入力回路２２は、それぞれ入力信号ｅ、を受ける複
数例えば３つの入力回路部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｇでな
り、入力回路部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｇは、帰還抵抗Ｒ
０いＲ１いＲｚｌを有する演算増幅回路構成の直線増幅
回路ＡＭＯ１ＡＭＩ、ＡＭ２の反転入力端に、それぞれ
入力抵抗Ｒ０゜、Ｒ１゜、Ｒ１゜を通じて入力信号ｅｉ
を受けると共に、演算出力信号ｅ、。、ｅ□、ｅｌをそ
れぞれ加算出力回路２３の加算入力抵抗Ｒ（１、Ｒ＋　
、Ｒｚを通じて帰還抵抗Ｒ３を有する演算増幅回路ＡＭ
Ｓの反転入力端に与える。

ここで演算増幅回路ＡＭＯ〜ＡＭ２及びＡＭＳは、第４
図に示すように、出力を反転入力端に接続する帰還抵抗
ＲＦ１１を有すると共に、第１の入力電圧ＥＩＮＩを入
力抵抗ＲＩ、ｌＩを介して反転入力端に入力し、かつ第
２の入力電圧ＥＩＬｔを入力抵抗Ｒ１□を介して非反転
入力端に受けるように構成されている。

かくして演算増幅回路ＡＭＮの出力端から次式で表され
る電圧出力信号Ｅ。ｕｔを得るようになされている。

直線増幅回路ＡＭＯ，ＡＭＩ、ＡＭ２及びＡＭＳには、
それぞれ共通の電源電圧−Ｅ及び十Ｅが供給されており
、　当該電源電圧＋Ｅ〜−Ｅと、非反転入力端に接続さ
れる設定電圧Ｅ　ａ　、Ｅ　＋、Ｅｔ及びＥ、とによっ
て決まる動作電圧の範囲においてリニアな演算動作をな
し得るようになされている。

これに加えて入力回路部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの直線
増幅回路ＡＭＯ１ＡＭＩ、ＡＭ２の設定電圧Ｅｏ　、Ｅ
ｔ　、Ｅｚは ＥＯ＜Ｅ、＜Ｅｔ　　　　　　　　・・・・・・（１０
）のように設定電圧Ｅ０よりＥ、の方が大きく、しかも
設定電圧ＥｌよりＥｔの方が大きいような関係に予め選
定されている。この実施例の場合設定電圧Ｅ、はアース
電位（０（Ｖ）　）に選定されている。

かくして入力信号ｅ、が第２図（Ａ）に示すように、電
圧０””ｅ＝ｗ＋ｘの範囲で変化すれば、直線増幅回路
ＡＭＯはこの変化範囲０〜ｅ、。においてリニアな増幅
動作をする。

これに対して、第２の直線増幅回路ＡＭＩは、入力信号
６ｉの変化範囲０〜ｅ　ｒＢ３のうち、比較的低い境界
電圧ｅｉｌｌより低い電圧範囲Ｏ〜ｅ、□において飽和
動作し、かつ電圧ｅ、□より高い電圧範囲Ｏｉｌｌ　〜
ｅ、。においてリニアな増幅動作をする。

また第３の直線増幅回路ＡＭ２は入力信号０、の変化範
囲０　”　ｅｉ１３のうち、　比較的高い境界電圧ｅｉ
ｌｔより低い電圧範囲０−ｅｉＢｔにおいて飽和動作し
、　かつ電圧ｅ　ｉｌｌより高い電圧範囲’３　！１２
〜１３　ｉ１３においてリニアな増幅動作をし得るよう
になされている。

かくして入力信号ｅ！が０　（Ｖ）から次第に大きくな
って行くとき、　比較的低い電圧範囲０〜ｅｉ□の範囲
にあるときには、直線増幅回路ＡＭｌ及びＡＭ２が飽和
状態になることにより直線増幅回路ＡＭＯのみがリニア
な増幅動作をする。

また人力信号１３ｉが境界電圧ｅ　ｉｌｌを超えると、
第２の直線増幅回路ＡＭＩがリニアな動作範囲０１□〜
ｅ、。に入ることにより、直線増幅回路ＡＭＯ及びＡＭ
Ｉがリニアな増幅動作をするのに対して直線増幅回路Ａ
Ｍ２が飽和動作を続ける。

さらに入力信号ｅｌが境界電圧ｅ！、２を超えると、第
３の直線増幅回路ＡＭ２が飽和状態を脱してリニアな増
幅動作をする。かくして直線増幅回路ＡＭＯ１ＡＭＩ、
ＡＭ２が同時にリニアな増幅動作をする状態になる。

かくして直線増幅回路ＡＭＯ１ＡＭＩ、ＡＭ２の出力端
に得られる演算出力信号ｅ、いｅｌ、ｅｌは、それぞれ
加算出力回路２３の加算入力抵抗Ｒｏ　、ＲＩ、Ｒｔを
介して加算用演算増幅回路ＡＭＳに与えられ、これによ
り次式 ８式％ のように演算出力信号ｅ、いｅｌ、ｅ、ｔの電圧和を表
す演算出力が加算用演算増幅回路ＡＭＳの出力端に得ら
れ、これが出力信号ｅ０として出力端子Ｔ。Ｕ？に送出
される。

なお（１１）式においてＧｏ　、Ｃｚ　、　Ｇｔはのよ
うに加算比率を表す。この実施例の場合加算入力抵抗Ｒ
ｏ　、ＲＩ　、Ｒｚの値は Ｒｅ　”ＲＩ　＝Ｒｚ　＝Ｒｓ　　　　　”・・”　（
１５）のように帰還抵抗Ｒ８の値と等しい値に選定され
ており、かくして加算出力回路２３の演算増幅回路ＡＭ
Ｓは Ｃｏ　　＝ｅ、。＋　ｅ１＋　ｅｓｆｆｉ　　　　　　
　＋＋ｍ　　（１６）で表されるように重み付けをせず
に加算するようになされている。

また入力回路部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの直線増幅回路
ＡＭＯ１ＡＭＩ、ＡＭ２がリニアな演算増幅動作をして
いるときその増幅度ＧＩＧ、Ｇｏ、Ｇ１１は になる。

これに対して入力回路部２２Ｂ、２２Ｃの直線増幅回路
ＡＭＩ、ＡＭ２が飽和状態になったときの演算出力信号
ｅ１、ｔ３ｅａｔは ｅ　１＝　Ｅ　Ｈ−−（２０） ｅ　、、＝　Ｅ　Ｈ・−−−−−（２１）のように同一
の飽和電圧ＥＨになる。

ここで第２の直線増幅回路ＡＭＩの飽和条件は次のよう
にして求められる。

すなわち直線増幅回路ＡＭＩの演算出力信号ｅ１は次式 ％式％（２２） として求めることができ、この演算出力信号ｅ１が ｅ１≧Ｅ、　　　　　　　　　　　　　　　−−−−−
・（２３）のように飽和電圧Ｅ、ｌより高くなったとき
直線増幅回路ＡＭＩが飽和動作する。従って（２３）式
に（２２）式を代入して入力信号＋３４について解けば
、（１＋ＣＩ　Ｉ　）　Ｅ　ｌ−Ｅイ ・・・・・・　（２４） で表されるような飽和条件式が求められる。か（して（
２４）式の右辺によって表される電圧は、第２図（Ａ）
の境界電圧ｅ、□を意味することになる。

また同様にして第３の直線増幅回路ＡＭ２の演算出力信
号ｅｍｌは ＝　　Ｇ＋ｇｅｔ＋（１＋Ｇ＋ｚ）Ｅｘ””（２５）に
なるので、 ｅ１≧Ｅ、　　　　　　　　　　　−−−−・−（２６
）のように飽和電圧Ｅ、ｌより高くなる条件を求めれば
、 （１＋　Ｇｅｔ）Ｅ！　　ＥＭ ・・・・・・　（２７） となり、この条件を満足する入力信号ｅ４が到来したと
き直線増幅回路ＡＭ２が飽和動作することになり、（２
７）式の右辺の値が第２図（Ａ）の境界電圧ｅ　！０を
意味することになる。

以上の構成において入力信号１３４が次式０式％（２８
） で表されるように、境界電圧ｅｉ、ｌより低い電圧範囲
０〜ｅ　ｉｌｌにあるときには、第２及び第３の直線増
幅回路ＡＭＩ及びＡＭ２は飽和動作して第１の直線増幅
回路ＡＭＯだけがリニアな増幅動作をする状態になるの
で、演算出力信号ｅ。Ｏｓ　ｅ□、ａｎｔは ｅ　−＋　＝　Ｅ　）Ｉ　　　　　　　　　　　　　　
　・””・　（３１）ｅｍｔ＝ＥＨ・・・・・・　（３
２） になり、これが加算出力回路２３の演算増幅回路ＡＭＳ
によって加算される。その結果直線化回路２１全体とし
ての出力信号ｅ０は ｅｏ　＝Ｇ＋ｏｅｔ−２Ｅｎ”２Ｅ３ ＝Ｇ１ｏｅｉ＋（２Ｅｓ　　２　Ｅ、）・・”・・（３
３）で表されるように、第１の直線増幅回路ＡＭＯの増
幅度Ｇ１゜の傾斜をもつ直線となる。

次に入力信号１３ｉが大きくなって、次式ｅ　１ｆｉｌ
　≦ｅ、≦８　ｔｓｔ　　　　　　−・＝　（３４）す
なわち のように第２図（Ａ）の電圧ｅ　１ｌｌｌ　〜”　ｔｓ
ｚの電圧範囲に入ると、第２の直線増幅回路ＡＭＩの飽
和条件が解除されることにより、直線増幅回路ＡＭｌが
リニアな増幅動作をする状態になる。

従って直線増幅回路ＡＭＯ，ＡＭＩ、ＡＭ２の演算出力
信号ｅ、。、ｅｌ、ｅａｔは ｅ　ｍｏ＝　　Ｇｏｏ　８　ｉ　　　　　　　　　−−
（３６）＝−ＧＩＩｅｔ＋（１＋Ｃ＋＋）Ｅｔ””’　
（３７）ｅｖａ２＝ＥＨ−・・・・・（３８） になり、その結果出力信号ｅ０は ｅ　　ｏ　　　＝　　Ｇ　ｌｏ　　ｅ　　＝　　＋　　
Ｇ　＋　ｔ　　ｅ　　ｉ　　　　（１＋　Ｇ　＋　＋　
）　　Ｅ　　＋ＥＨ＋２Ｅｓ ＝（Ｇ、。十Ｇ、、）ｅ。

＋　　（２ＢＳ−ＥＮ　　（１＋　Ｇ１１）　Ｅ　＋）
・・・・・・　（３９） のように第１及び第２の直線増幅回路ＡＭＯ及びＡＭＩ
の増幅度の和（ＣＩ　＋１　＋Ｇ　＋　＋　）の傾斜を
もつ直線になる。

入力信号ｅｌの電圧レベルがさらに上昇して第２図（Ａ
）の境界電圧ｅ　１ｍ！より高くなって、次式 ％式％（４０） になると、第３の演算増幅回路ＡＭ２が飽和状態を脱す
ることにより、′第１、第２、第３の直線増幅回路ＡＭ
Ｏ１ＡＭＩ、ＡＭ２が全てリニアな増幅動作をする状態
になる。

このとき直線増幅回路ＡＭＯ１ＡＭ１．．ＡＭ２の演算
出力信号ｅ、（、、ｅ□、ｅｓｔは＋３　、。＝　−Ｇ
　ｌｏ　ｅ　ｉ　　　　　　　　”””　（４２）８＠
１＝−Ｇｌｌｅｉ＋（１＋ＧＩｌ）Ｅｌ−−−−−（４
３）＝−Ｇ＋ｚｅ＝”［１＋Ｇ＋ｚ）Ｅｘ”””　（４
４）のように表される。従って直線化回路２Ｉ全体とし
ての出力信号ｅ０は （３ｏ　＝ＧＩｏｅ＝＋Ｇｚｅｉ　　（１＋Ｇｚ）Ｅ＋
＋Ｇ＋ｚｅｉ−（１＋　Ｇ＋ｚ）Ｅｚ＋２Ｅｓ””（Ｇ
ｏｏ　＋　Ｃ＋＋　＋　Ｇ＋ｚ）　ｅ　ｒ＋　（２Ｅｓ
−（１＋Ｃｒｌｌ）Ｅｌ −（１＋Ｇ＋ｚ）Ｅｄ−・・−・（４５）となり、結局
出力信号ｅ０は、直線増幅回路ＡＭＯ，ＡＭｉ　ＡＭ２
の増幅度Ｇ１゜、０１１％　ＧＨｚの和によって決まる
傾斜をもつ直線的な変化をする。

かくして入力信号ｅｉが境界電圧ｅＬ□及びｅ、。を通
り過ぎたとき、出力電圧ｅ０はそれぞれ次式 ％式％） で表される電圧ｅ０□及びｅ　ｏｌＫを折点Ｚｌｌ及び
Ｚ１２として傾斜が次第に大きくなるような折線曲線に
２１、Ｋ２２、Ｋ２３（第２図（Ｂ））に沿った変化を
呈することになる。

そこで折線曲線に２１、Ｋ２２、Ｋ２３の傾斜を、第２
図（Ａ）について上述したように、風速Ｖの変化に対し
て平方根曲線に沿って変化するような入力信号ｅ！につ
いて境界電圧ｅ　ｉｌｌ及び８４１２を境とする折線曲
線Ｋｌｌ、Ｋ１２、Ｋ１３と対応させてみれば、この折
線曲線Ｋｌｌ、Ｋ１２、Ｋ１３の傾斜の変化を補正する
ような傾斜の変化をもつ折線曲線に２１．に２２、Ｋ２
３を得ることができるように、直線化回路２１の回路定
数、すなわち直線増幅回路ＡＭＯ，ＡＭＩ、ＡＭ２の増
幅度や、　設定電圧Ｅ０、Ｅｌ、Ｅｔ、Ｅ、などを選定
するようにすれば、第２図（Ｃ）において直線に３に示
すように、風速Ｖに対して出力信号ｅ０を直線的に変化
させることができる。

かくして直線化回路２１の出力信号ｅ０を用いて風速Ｖ
に対応する検出信号を得るにつき、風速Ｖの測定範囲の
全体に亘ってほぼ均一な着痩で検出出力を得ることがで
きる。

かくするにつき入力信号ｅ、を折線近値によって直線化
する際に、直線増幅回路ＡＭＩ、ＡＭ２の飽和動作を利
用するようにしたことにより、出力信号ｅ０の温度依存
性を実用上無視し得る程度に低減し得ると共に、　折点
Ｚｌｌ及びＺ１２（第２図（Ｂ））に対応する境界電圧
ｅｏｌｌ及びｅ　ｏｌＫにおいてクリック雑音等の雑音
を生ずるおそれがない直線化回路を実現し得る。

（２）回路定数の求め方 次に本発明を熱式風速計に適用した場合に、第２図（Ａ
）について上述したように、風速Ｖを変数として非直線
的に変化する入力信号ｅ１が例えば実験によって既知で
ある場合に、これを直線化し得る回路定数の求め方を述
べる。

熱式風速計においては、風速Ｖと風速信号すなわち入力
信号ｅ！との間に ｅ　！　＝　Ｐ　＋　Ｑ　／”’；　　　　　　　　−
−（４Ｂ）に示すよう゛に、平方根関数の関係が成り立
つことが多い、なおＰ及びＱは定数である。

かかる関係に基づいて、風速Ｖを計測範囲Ｏ〜ｖ３まで
可変した場合（第２図（Ａ））に、傾斜が単調減少する
ような曲線ＫＯに沿って変化する入力信号ｅｉが得られ
たとしたとき、測定範囲０〜Ｖ、の間を風速Ｖ、及びｖ
２で分割することにより、入力信号ｅ、に境界電圧ｅ、
ｌｌＩ及びｅ　１８２を設定し、境界電圧ｅ、□及びｅ
ｉｌｇに折点Ｚ１及びＺ２を有する折線近似曲線を構成
する各直線に１１に１２、Ｋ１３をそれぞれ次式 ８式％（４９） によって表す。　ただしＡ１及びＢ＋、Ａｚ及びＢｚ　
、Ａ！及びＢ３は定数で Ａ：ｌ　＞　Ａｔ　＞　Ａ　＋　　　　　　　　　・・
・・・・（５２）Ｂ３　＜Ｂｔ　＜Ｂｌ　　　　　　　
　・・・・・・（５３）の関係にあるとする。この（５
２）式及び（５３）式の関係は、直線Ｋｌｌ、Ｋ１２、
Ｋ１３の傾斜がその順序で次第に小さくなって行くと共
に、順次折点Ｚ１、Ｚ２において直線Ｋｌｌ及びに１２
、Ｋ１２及びに１３が交わっていることを表している。

（４９）式及び（５０）式でなる連立方程式をＶについ
て解けば、直線Ｋｌｌ及びに１２が交わっている折点Ｚ
１における風速ｖ　（＝　ｖ　＋）を次式８式％ によって求めることができる。また同様にして直線に１
２及びに１３が交わる折点Ｚ２について（５０）式及び
（５１）式の連立方程式を■について解くことにより、
折点Ｚ２における風速Ｖ（＝Ｖｚ）を次式 として求めることができる。

ここで（５４）式及び（５５）式をそれぞれ（４９）式
及び（５０）式に代入すれば、折点Ｚ１及びＺ２におけ
る入力信号ｅ、の値ｅ、□及びｅ　、ａｚは・・・・・
・　（５６） ・・・・・・　（５７） になる。

かくして（５６）式の値を（２８）式について上述した
条件に当てはめて考えれば、入力信号ｅ、が・・・・・
・（５８） の条件にあるときの入力信号ｅ、は、（４９）式によっ
て示す直線になる。

また（５６）式及び（５７）式の値を（３４）式に当て
はめてみれば、入力信号ｅえが Ｂｔ−Ｂ。

の関係にあれば入力信号ｅ、は（５０）式で表される直
線になる。

さらに（５７）式の値を（４０）式に当てはめてみれば
、入力信号ｅｉが ・・・・・・（６０） の関係にあれば、入力信号ｅ、は（５１）式で表される
直線によって近似されると考えて良い。

このように考えたとき、風速Ｖについての検出信号ｅ、
を直線化回路２１を介して出力信号ｅ０として送出する
とき、　風速Ｖに対する出力信号ｅ０の変化を（４９）
式と同じ関係、すなわちｅｉ　　≦ｅｉ□　　　　　　
　　　　　　　　・・・・・・　（６１）の場合の直線
Ｋｌｌで表すとすれば（第２図（Ｃ））、この直線Ｋｌ
ｌが風速Ｖの全ての検出範囲について成り立つような直
線に３を得ることができるように計測範囲ｖ１〜ｖ２及
びｖ２”−＝ｖ３において動作する回路部分の回路定数
を選定すれば、結局第２図（Ｃ）に示すように、風速Ｖ
に対して直線に３に沿って直線的に変化する出力信号ｅ
０を得ることができることになる。

かかる観点から、実験的に求めた第２図（Ａ）に示すよ
うな曲！ＫＯに設定した折線Ｋｌｌ、ＫＩ２、Ｋ１３の
設定条件から、直線化回路２１の回路定数を決めること
ができる。

先ず第１の折点Ｚｌについて、 ｅｉ＝ｅｉｍｌ　　　　　　　　　　　・・・・・・（
６２）のとき、風速Ｖ封入力信号ｅ！の曲線上の点は（
５日）式の等号によって表されるのに対して、直線化回
路２Ｉの回路条件は（２９）式の等号によって表される
値になり、しかもその値は互いに等しいはずであるから Ｇ。

の関係が成り立つ。

同様にして折点Ｚ２について ｅ　＝　＝　ｅ　＝ｙｌｚ　　　　　　　　　　　＝・
”　（６４）のとき（４１）式及び（６０）式の等号の
値が互いに等しくなる条件から ＧＩ！ が成り立つ。

次に直線化回路２１の出力信号ｃ０として風速Ｖ対出力
信号ｅ０の関係が直線に３（第２図（Ｃ））と一致する
条件を求める。

先ず風速Ｖが ｖ＜ｖ。

（従って　ｅ６＜ｅｌ□）　　　　　・・・・・・（６
６）のように風速ｖ１より小さい範囲にあるときには、
入力信号ｅ、は（４９）式によって表される値になるか
ら、これを直線化回路２１の出力信号ｅ０の式すなわち
（３３）式に代入すれば ＋３．　＝ＧＩＯ（ＡＩ＋ＢＩＶ）＋（２Ｅｓ−２ＥＨ
）＝Ｂ＋Ｇ１ｏＶ＋（Ａ＋Ｇ＋ａ＋２Ｅｓ　　２Ｅｎ）
・・・・・・（６７） の関係が得られる。

また風速Ｖが Ｖ、　＜ｖ＜ｖ２ （従って　ｅ！□＜ｅｉ＜ａｌ。）　・・・・・・（６
８）のように風速ｖ１〜ｖｔの範囲にあるときには、入
力信号ｅ１は（５０）式で表される直線になるのに対し
て、直線化回路２１は（３９）式によって表されるよう
な動作をする。従、って（５０）式を（３９）式に代入
すれば ｅ、＝（Ｇ＋ｏ＋０１＋）（Ａｚ＋Ｂｔｖ）＋　（２Ｅ
ｓ　　ＥＨ−（１＋Ｃ＋＋）Ｅｌ）＝Ｂｔ（Ｇ＋ａ＋Ｃ
＋＋）Ｖ ＋　　（Ａ！（Ｃｔｌ。＋Ｇ＋＋）＋　２　Ｅｓ−Ｅ□
−（１＋ＧＩＩ）Ｅｌ）　　　　・・・・・・（６９）
の関係が得られる。

さらに風速■が Ｖ＞ｖ。

（従って　ｅ　ｔ　＞　ｅ　１ｓｚ）　　　　　・・・
・・・（７ｏ）のように、風速ｖ２より大きい範囲にあ
るときには、入力信号ｅ、は（５１）式によって表され
る値になるのに対して、直線化回路２１は（４５）式に
よって表されるような出力信号ｅ０を発生する。

従って（５１）式を（４５）式に代入すれば’３ｏ　＝
（Ｇ＋ｏ＋Ｇｚ＋Ｇｌｚ）（Ａ３＋Ｂ３ｖ）＋　（２Ｅ
ｓ　　（１＋Ｃ＋＋）Ｅｔ （１＋　Ｇ　＋□）Ｅ２） ＝　８３（ＣＩ６＋　Ｇｌｌ　＋　ＧＨｚ）　Ｖ”　（
Ａ：１（Ｇ１６＋　ＣＩＩ＋ＧＩ２）　＋　２　Ｅｓ−
（１＋Ｇ１１）Ｅｌ−（１＋Ｇ＋ｚ）Ｅｘ）・・・・・
・（７１） の関係が得られる。

ところがこのようにして求められた（６７）式、（６９
）式、（７１）式で表される出力信号ｅ０が風速Ｖの全
測定範囲０〜ｖ３について同一の直線に３上にあるため
には （６７）式＝　（６９）式ミ（７１）式　・・・・・・
（７２）のように全て等しくなることが必要である。

かかる条件が成り立つためには（６７）式、（６９）式
、（７１）式のうち、変数Ｖの項が互いに等しくなり、
かつ残る定数項が互いに等しくなる必要がある。

この関係から Ｂ　＋　Ｇ　ｒ。＝　Ｂ　ｚ（Ｇ　ｔｏ　＋　Ｃ＋　＋
）＝ＷＢ、（Ｇ、。＋Ｇ＋＋＋Ｇ＋ｚ）・・・・・・（
７３）Ａ＋Ｇｔｏ　＋　２　Ｅｓ　　２　Ｅ□＝Ａｚ（
Ｇ＋。十〇ｚ）＋　２　Ｅｓ　　Ｅ＋＋（１＋Ｃ＋＋）
Ｂ＋ ＝Ａｓ（Ｇ＋。＋Ｇ＋＋　＋　ＧＨｚ）　＋　２　Ｅｓ
（１＋Ｃ＋＋）Ｂ＋　　（１＋Ｇ＋ｚ）Ｅｚ・・・・・
・（７４） の関係が得られる。

（７３）式及び（７４）式から直線化回路２１の設定条
件Ｇ１゜〜ＧＩ！、Ｅｌ及びＥ２を次のようにして決め
ることができる。

先ず直線増幅回路ＡＭＯについてその増幅度Ｇ、。を適
宜の値例えば Ｇ１゜＝１　　　　　　　　　　　・・・・・・（７５
）のように設定する。

次に（７３）式の前半部の等式に（７５）式を代入して
直線増幅回路ＡＭＩの増幅度Ｇ１１を求めればになる。

また（７３）式の後半部の等式に（７５）式及び（７６
）式を代入して直線増幅回路ＡＭ２の増幅度Ｃ＋Ｚを求
めれば になる。

また（７４）式の前半部の等式に（７５）式及び（７６
）式を代入して直線増幅回路ＡＭＩの設定電圧Ｅ＋を求
めれば Ｂ＋ ・・・・・・（７８） になる。

また（７４）式の後半部の等式に（７５）式、（７６）
式、（７７）式、（７８）式を代入して直線増幅回路Ａ
Ｍ２の設定電圧Ｅ２を求めれば ・・・・・・（７９） となる。

なお（７８）弐及び（７９）式の関係は、上述の（６３
）式、（６５）式からも求めることができる。

このようにして求めた（７５）弐〜（７９）式は、第２
図（Ａ）について上述した風速Ｖ封入力信号ｅ、のグラ
フに基づいて設定した折線近似曲線に１１、に１２、Ｋ
１３についての特性係数を表す定数Ａ１〜Ａ、及びＢ、
−Ｂ２と、直線増幅回路ＡＭＩ及びＡＭ２の飽和条件に
よって決まる飽和電圧ＥＨとで表すことができ、かくし
て直線化回路２１として、第２図（Ａ）について上述し
たように非直線的な入力信号ｅ１が得られた場合、これ
を第２図（Ｃ）の直線に３の関係をもつ出力信号ｅ０に
直線化し得るような回路定数を容易に設定することがで
きる。

以上のようにすれば、変数に対して非直線的な変化をす
る入力信号を、変数に対して直線的に変化する出力信号
ｅ０に直線化することができるがかくするにつき、リニ
アな直線動作をする演算増幅回路の飽和動作を利用して
折線特性を得るようにしたことにより、温度依存性が小
さくかつ折点においてチャタリングノイズを生じるよう
なことがない直線化回路を容易に実現し得る。

（３）他の実施例 （３ａ）上述の実施例においては本発明を熱式風速計に
適用した場合の実施例について述べたが、本発明はこれ
に限らず、変数に対して非直線的な変化をする信号波形
を有する入力信号を直線化する場合に広く適用し得る。

（３ｂ）上述の実施例においては、加算入力回路２２に
おいて折線特性を呈する加算増幅回路として３つの直線
増幅回路ＡＭＯ１ＡＭｉ　ＡＭ２を用いた場合について
述べたが、これに限らずその数は増減させることができ
、かくしても上述の場合と同様の効果を得ることができ
る。

（３ｃ）第１図の実施例においては、直線増幅回路、　
　ＡＭＯの設定電圧Ｅ０をアースに選定した場合につい
て述べたが、これに代え任意の電圧に選定するようにし
ても良い。

（３ｄ）上述の実施例においては、加算出力回路２３を
構成する加算用演算増幅回路ＡＭＳを電圧加算回路とし
て動作させるために、入力抵抗Ｒ０、Ｒ１、Ｒｇを帰還
抵抗Ｒ５と等しい値に選定した場合について述べたが（
（１５）式）、抵抗Ｒ０〜Ｒ，の値を必要に応じて変更
することにより、増幅又は減衰させるようにしても上述
の場合の効果を得ることができる。

（３ｅ）　　また第１図の実施例の場合には、入力信号
ｅ、に対して同相の出力信号ｅ０を出力するようにした
場合について述べたが、これに代え第３図に示すように
、出力信号ｅ０の位相を入力信号ｅ、に対して逆相にす
るようにしても上述の場合と同様の効果を得ることがで
きる。

第３図において第１図との対応部分に同一符号を付して
示すように、直線増幅回路ＡＭＩ及びＡＭ２において入
力信号ｅＬを非反転入力端に受けると同時に、設定電圧
Ｅ、及びＥｔを反転入力端に受けることにより、入力信
号６４　と同相の演算出力信号ｅ、いｅｌ、ｅ＠ｚを得
るようになされている。

これに加えてこの実施例の場合には、入力信号ｅ８を直
接これと同相の演算出力信号ｅ、。とじて加算出力回路
２３に送出する。

第３図のように構成すれば、入力信号ｅ（に対する出力
信号ｅ０の位相が逆位相になることを除いて第１図の場
合と同様にして入力信号ｅムを直線化してなる出力信号
ｅ０を得ることができる。

（３ｒ）上述の実施例においては、加算出力回路２３の
演算増幅回路ＡＭＳをリニア′な増幅動作をさせるよう
に構成した場合について述べたが、これに代え、演算増
幅回路ＡＭＳの設定電圧Ｅ、を必要に応じて変更するこ
とにより、飽和動作をさせるように構成しても良い。

（３ｇ）上述の実施例においては、本発明を、非直線的
に変化するような信号曲線を有する入力信号を直線化す
る場合に適用した実施例を述べたが、本発明はこれに限
らず、直線的に変化するような信号曲線を有する入力信
号を非直線的に変化する信号曲線を有する出力信号に変
換する場合や、非直線的に変化する信号曲線を有する入
力信号を非直線的に変化する他の信号曲線に変換する場
合にも適用し得る。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、温度変化に対する安定度
が大きくかつ折線動作をする際にチャタリングノイズな
どを生じるおそれがない信号曲線変換回路を容易に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による信号曲線変換回路の一実施例を示
す接続図、第２図はその直線化動作の説明に供する曲線
図、第３図は本発明の他の実施例を示す接続図、第４図
は演算増幅回路の基本構成を示す接続図、第５図は直線
化回路の一般的な動作の説明に供する曲線図、第６図及
び第７図は従来の直線化回路の構成を示す接続図である
。 ２１・・・・・・直線化回路、２２・・・・・・加算入
力回路、２３・・・・・・加算出力回路、ＡＭ　Ｏ−Ａ
Ｍ　２・・・・・・直線増幅回路、ＡＭＳ・・・・・・
演算増幅回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号を複数の直線増幅回路に入力し、上記複数の直
   線増幅回路の出力を加算出力回路によつて加算して出力
   信号として送出し、上記複数の直線増幅回路は上記入力
   信号の値が所定の範囲にあるとき飽和動作する直線増幅
   回路を含んでいることを特徴とする信号曲線変換回路。