JPS63240121A - ゼロクロス検出回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば電灯線搬送り式の家電機器用ロード
サーベイメータにおけるインターフェース等として使用
されるゼロクロス検出回路に関する。

（従来の技術） 電灯線搬送方式の家電機器用のロードサーベイメータは
、データ回収時に宅内への立入りが不要となるという利
点を有している。このようなロードサーベイメータのイ
ンターフェース等として使用される従来のゼロクロス検
出回路としては、例えば第４図および第５図に示すよう
なものがある。

第４図中、１１は信号の入力端子、１２はオペアンプ、
１３は出力端子であり、オペアンプ１２の出力端子１３
と非反転入力端子（＋）との間には、２個の抵抗Ｒａ１
Ｒｂで構成されたポジティブのフィードバック回路が接
続されている。ゼロクロス検出回路は、このフィードバ
ック回路を設けたことにより、その出力特性にヒステリ
シスを有している。

そして、いまオペアンプ１２が（＋）Ｖｏ　ｏと（−）
Ｖｌ）Ｄの正負対象の１１！源で駆動されているものと
すると、ゼロクロス検出回路はその出力特性に次式で示
されるようなヒステリシス電圧ｖｈを持ち、 Ｖｈ＝　（Ｒａ／Ｒｂ）−Ｖｏｏ　　　　−（＋）第５
図（ａ）に示すような波形の入力信号に対し、この入力
信号がゼロクロスしたタイミングから、ヒステリシス電
圧ｖｈに比例した位相だけ遅れたタイミングで、出力端
子１３から第５図（ｂ）に示すような方形波の出力信号
が得られる。

このように、ゼロクロス検出回路は、その出力特性にヒ
ステリシスを持たせることにより、入力信号中に含まれ
るノイズ１４による出力の再反転を防止して、対ノイズ
耐性が高められている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、電灯線搬送方式のロードサーベイメータは、
電灯線が搬送線路とされるので、電源スイッチングによ
るサージ性雑音等の高域性雑音が信号中に含まれ易い。

このため、このようなロードサーベイメータのインター
フェース等として使用されるゼロクロス検出回路は、ノ
イズに強い特性を有するとともにデータ回収率を一ヒげ
るため検出時間に遅れのないものが求められる。

しかしながら、従来のゼロクロス検出回路にあっては、
出力特性にヒステリシス特性を持たせることによって対
ノイズ耐性を高めているため、そのヒステリシス電圧に
比例した位相弁だけ検出時間に遅れが生じてしまうとい
う問題点があった。

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、高い対
イノ°ズ耐性を有するとともに、検出時間に遅れのない
ゼロクロス検出回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するために、入力信号中の
高域ノイズ成分を除去するフィルタを備えるとともに当
該入力信号と同相の信号を出力するオペアンプと、該オ
ペアンプの出力信号を被比較信号として入力するととも
に出力端子と基準電圧の端子との間に前記被比較信号が
ゼロクロスする時には基準電圧をゼロレベルとする時定
数を有するフィードバック回路が設けられたコンパレー
タとを有することを要旨と（る。

（作用） 前段側のオペアンプに備えられたフィルタにより、入力
信号中の高域ノイズ成分が除去されるとともに、このオ
ペアンプから入力信号と同相の信号が取出されて、これ
が後段側のコンパレータに被比較信号として入力される
。

コンパレータでは、被比較信号がゼロクロスする時には
基準電圧がゼロレベルとなるので、その出力端子からは
入力信号との間に位相ずれのない方形波信号電圧が出力
される。ゼロレベルの検出後は、その出力電圧が基準電
圧の端子に直ちにフィードバックされて、基準電圧は所
定レベルまで上昇するので、出力の再反転が確実に防止
されて、対ノイズ耐性が一層高められる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。、 第１図および第２図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。

まず、ゼロクロス検出回路の構成を説明すると、第１図
中、１は前段側の第１のオペアンプ、２は後段側の第２
のオペアンプであり、第１のオペアンプ１の非反転入力
端子（＋）に入力信号の入力端子３が接続されている。

また第１のオペアンプ１の出力端子と反転入力端子（−
）との間には抵抗Ｒ１が接続され、反転入力端子（−）
はコンデンサＣ１を介して接地されている。抵抗Ｒ１と
コンデンサＣ１とで、第１のオペアンプ１の出力中から
高域ノイズ成分を除去するためのフィルタが構成されて
いる。抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１の８値により、そ
のフィルタの時定数が決定される。

第１のオペアンプ１は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との
接続中点、即ち反転入力端子（−）が入力信号と同相の
信号を取出すための出力点とされ、この出力点が第２の
オペアンプ２の反転入力端子（〜）に接続されている。

第２のオペアンプ２は、反転入力端子（−）を被比較信
号の入力端子、非反転入力端子〈＋）をＭ　ｑｔ＋電圧
の端子、出力端子４を比較出力の出力端子とするコンパ
レータとして構成されている。

そして、出力端子４と基準電圧の端子、即ち非反転入力
端子（＋）との間にコンデンサＣ２および抵抗Ｒ２が接
続され、非反転入力端子〈＋）は他の抵抗Ｒ３を介して
接地されている。上記のコンデンサＣ２および２個の抵
抗Ｒ２、Ｒ３により、被比較信号がゼロクロスする時に
は基準電圧をゼロレベルに設定する時定数０２　・（Ｒ
２＋Ｒ３）を有するフィードバック回路が構成されてい
る。

而して、第２のオペアンプ２は、被比較信号のゼロク［
］スを検出するゼロクロス検出用のコンパレータとして
機能する。

次に、第２図の（ａ）〜（ｆ）を用いて作用を説明する
。

第２図の（ａ）〜（ｆ）の各信号波形は、第１図の回路
中に記入した（ａ）〜（ｆ）点の各信号波形を示してい
る。

第１のオペアンプ１における抵抗Ｒ１およびコンデンサ
Ｃ＋からなるフィルタは、第１のオペアンプ１からこれ
をみたとき、積分回路として機能する。またコンパレー
タとなる第２のオペアンプ２の非反転入力端子、即ち基
準電圧の端子は、抵抗Ｒ３を介して接地に通じており、
作動当初はゼロレベルに設定されている。

入力−子３から第２図は）に示すような高域ノイズ成分
５を含むｓｉｎ波形の信号が第１のオペアンプ１の非反
転入力端子（＋）に入力されると、その出力端子には、
入力信号と同相の波形の信号がアンプされて出力Ｊれる
が、前述したように抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１の回
路からなる積分別能により、その波形信号が積分されて
、第１のオペアンプ１の出力端子（ｂ）点には、入力信
号の波形（第２図（ａ））よりも９０°位相の進んだＣ
ＯＳ波形の信号が出力される（第２図（ｂ＞）。

（ｂ）点の出力信号は、抵抗Ｒ１を介して、第１のオペ
アンプ１の反転入力端子（−）にフィードバックされ、
（Ｃ）点ではコンデンサＣ＋　により逆に９０°位相が
遅れてこの＜Ｃ＞点には第２図＜Ｃ＞に示すように入力
信号（第２図（ａ））と同相の波形の信号が現われる。

即ち、反転入力端子（−）には、オペアンプのイマジナ
リショートの作用により、入力信号（第２図（ａ））と
同相で且つ同一振幅の信号が現われる。また（Ｃ）点に
現われ１＝信号は、抵抗Ｒ＋およびコンデンサＣ１から
なる高域ノイズ成分除去用のフィルタの作用により、高
域ノイズ成分５はコンデンサＣ１を通じて接地に逃がさ
れるので、高域ノイズ成分５の除去された信号となる。

そして（Ｃ）から、高域ノイズ成分５が除去され、且つ
゛入力信号と同相の信号（第２図（Ｃ））が、コンパレ
ータとして機能する第２のオペアンプ２の反転入力端子
（−）に被比較信号として入力される。

前述のようにコンパレータは、その作動当初、基準電圧
はゼロレベルに設定されているので、被比較信号が第２
図中、（イ）で示されるようにゼロクロスすると、この
ゼロクロスのタイミングと同一のタイミングで出力端子
４の出力信号が反転し、出力端子４には方形波の出力信
号（第２図（ｆ））が現われて入力信号のゼロクロスが
検出される。

次いで出力端子４に方形波の信号が出力されると、この
方形波の出力信＠（第２図（ｆ））は、フィードバック
回路を介して基準電圧の端子である非反転入力端子（＋
）にフィードバックされる。このとき、そのフィードバ
ック電圧は第２図（ｆ）に示すように−ＶＤＤから＋Ｖ
ｏｏまで変化するのでコンデンサＣ２の充電電圧、即ち
（ｅ）点の波形は（＋）２Ｖｏｏまでスイングする（第
２図（０））。

このスイング電圧２ｖＤＤが、第２のオペアンプ２の非
反転入力端子〈＋〉に加えられると、オぺアンプ２は電
圧破壊の生じるおそれがある。しかしこのスイング電圧
２Ｖｏｏは、２個の抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧され、コ
ンパレータには適切な値の基＃＝雷電圧加えられる。

このよう、にして、コンパレータは、入力信号のゼロク
ロスの検出直後に、この出力電圧のフィードバックによ
り基準電圧が所定レベルまで上昇するので出力の再反転
が確実に防止され、耐ノイズ耐性が一層高められる。

そして、ゼロクロスの検出直後に所定レベルに設定され
たＭ準電圧は、入力信号が次にゼロクロスする時には、
フィードバック回路の時定数Ｃ２・（Ｒ１＋Ｒ２に）に
よりピロレベルまで減衰される（第２図（ｄ））。した
がって出力特性にヒステリシスを持たないゼロクロス検
出が行なわれて検出時間に遅れの生じることのないゼロ
クロス検出回路が実現される。

ノイズに対する出力の再反転防止の強さは、ゼロクロス
検出直後の第２図■の波高により規定されるものであり
、この波高値は、２個の抵抗ＲＩＮＲ２’による分圧比
を適宜に選択することにより決定される。

次いで、第３図にはこの発明の他の実施例を示す。

この実施例は、高域ノイズ成分のフィルタを構成する抵
抗Ｒ１およびコンデンサＣ１からなる回路における抵抗
Ｒ１の部分に、さらにコンデンサＣ３を並列接続して、
フィルタの？＆域除去帯域を狭くしたものである。

このように、入力信号の周波数帯域およびこれに含まれ
るノイズの周波数帯域によっては、これに応じてフィル
タの構成を変形し、高域ノイズ除去帯域を適宜に設定す
ることによりノイズ成分を適切に除去することができる
。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、前段側のオペ
アンプに備えられたフィルタにより入力信号中の高域ノ
イズ成分が除去されるとともに、後段側のコンパレータ
ではゼロクロスの検出後にその出力電圧が基準電圧の端
子に直ちにフィードバックされてＭ準電圧が所定レベル
まで上昇するので、出力の再反転が確実に防止され、耐
ノイズ耐性が顕箸に高められる。また、オペアンプから
は入力信号と同相の信号が取出されて、これが被比較信
号としてコンパレータに入力され、コンパレータではそ
の被比較信号がゼロクロスする時には基準電圧がゼロレ
ベルとなるので、入力信号とコンパレータからの出力信
号との間には位相ずれが発生せず検出時間に遅れの生じ
ることがないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るゼロクロス検出回路の一実施例
を示す回路図、第２図は同上一実施例の作用を説明する
ためのタイミングチャート、第３図はこの発明の他の実
施例を示寸回路図、第４図は従来のゼロクロス検出回路
の回路図、第５図は同上従来例の作用を説明するための
タイミングチャー１〜である。 １：第１のオペアンプ、 ２：コンパレータを構成する第２のオペアンプ、３：入
力端子、　　　　　　４：出力端子、’Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３：抵抗、 Ｃ＋　、Ｃ３：抵抗Ｒ１とともにフィルタを構成するコ
ンデンサ、 Ｃ２：抵抗Ｒ２、Ｒ３とともにフィードバック回路を構
成するコンデンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号中の高域ノイズ成分を除去するフィルタ
   を備えるとともに当該入力信号と同相の信号を出力する
   オペアンプと、該オペアンプの出力信号を被比較信号と
   して入力するとともに出力端子と基準電圧の端子との間
   に前記被比較信号がゼロクロスする時には基準電圧をゼ
   ロレベルとする時定数を有するフィードバック回路が設
   けられたコンパレータとを有することを特徴とするゼロ
   クロス検出回路。
2. （２）前記フィルタは前記オペアンプの出力端子と反転
   入力端子との間に接続された抵抗と、前記反転入力端子
   と接地との間に接続されたコンデンサとで構成され、前
   記入力信号と同相の信号は前記反転入力端子から取出さ
   れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のゼロクロス検出回路。
3. （３）前記フィードバック回路は、前記コンパレータの
   出力端子と前記基準電圧の端子との間に当該出力端子側
   から順次接続されたコンデンサおよび抵抗と、前記基準
   電圧の端子と接地との間に接続された他の抵抗とで構成
   されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載のゼロクロス検出回路。