JPS633399B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、被測定対象、例えば、水温、水圧、
塩分濃度等のアナログ量を周波数変換し、更に周
波数電圧変換を行つて測定しようとする場合のサ
ンプルホールド回路に関するものである。

（背景技術） 科学技術における種々のデータの計測、特に自
然現象にかかわるデータの計測においては、その
測定地点において、得られたデータを解析したり
処理したりすることが困難な場合が多い。例え
ば、上空における気温や気圧の計測であるとか海
中の水温、水圧や塩分濃度等の計測がそのような
例である。このような場合、測定点にはセンサー
及びその付属回路のみを置き得られたデータは遠
隔地へ伝送する必要を生ずる。

しかし、測定されたデータを、真近かに見るこ
とができるような形で遠隔地へ伝送することは不
可能であるので多くの場合種々の形の電気信号に
変換したうえで伝送される。

本件発明も、このような例の１つを契機として
なされたものである。すなわち、海底に設置され
る波高計用送受波器に、水温、水圧、塩分濃度等
を測定するセンサーを併設して、得られたデータ
を波高計用の海底ケーブルを通じて陸上へ伝送
し、ここで解析、処理を行うという方法がとられ
ている。

（従来技術と問題点） 従来用いられている技術は、水温、水圧、塩分
濃度等のデータによつて伝送用交流信号を周波数
変調してFM信号とし波高データを伝送するケー
ブルと同じケーブルに乗せて伝送し、陸上ではこ
れを周波数電圧変換器にかけて電圧信号として取
り出す方法が用いられている。

第１図は従来技術における主要部分の動作波形
を示す図である。図ａは一定周期で繰り返えされ
る送信パルス波形である。一方、水温、水圧およ
び塩分濃度等を測定しているセンサーからは連続
的なFM信号が発せられてているのであるが、送
信パルス発生時の強い信号の影響を受けて、セン
サー自体の出力信号が送信パルス直後には周波数
も振幅も一旦低く落ち込みそれから除々に回復し
て正常な信号を送出するようになる。このため伝
送ケーブルを経て来た信号を増幅してみると第１
図ｂのような波形になつている。この信号を周波
数電圧変換器にかけるためにその前処理として高
利得飽和増幅器により第１図ｃの波形のように矩
形波に整形する。同図ｃの信号を周波数電圧変換
器に入力すると同図ｄの如き出力信号が得られ
る。この信号は入力信号の周波数の変化によつて
振幅が変化する。従つて、この電圧を測定するこ
とによつて水温や水圧等を知ることができるので
あるが、周波数電圧変換器の出力電圧波形は同図
ｄにみるように送信パルスの影響を受けて一旦低
く落ち込みその後除々に回復して所定の値に安定
するのである。このため電圧値の測定は、充分安
定した時点で行う必要がある。更に、波高データ
が第１図ａのｔで示される時間範囲に現われるも
のとすれば、同一ケーブルで伝送している関係上
ｔなる時間範囲での電圧測定は避けざるを得な
い。このため、送信パルスから、第１図ｄの電圧
が安定となり且つｔなる時間範囲にかからぬよう
な一定時間だけ遅延させた第１図ｅの如きサンプ
リングパルスで電圧をサンプルすることにより測
定している。

しかるに第１図ｄの電圧波形には、周波数電圧
変換器で平滑し切れなかつた同図ｃの波形の周波
数成分による残留リツプルが存在する。そして、
このリツプルは同図ｃの各周期のFM信号の周波
数成分および位相に一致しているためFM信号の
周波数や位相が変化すればリツプルの周波数や位
相も変化する。一方サンプリングパルスのタイミ
ングは第１図ｃの周波数や位相とは無関係に送信
パルスから一定時間遅れた位置にあるからこのよ
うなサンプリングパルスで第１図ｄの電圧波形を
サンプリングすると繰り返し毎にリツプル波形の
異なつた点の電圧をサンプルすることになる。こ
の関係を図示すると、第１図ｅとｆの関係のよう
になる。第１図ｆは同図ｄの波形のサンプル点の
リツプル波形を振幅、時間軸ともに拡大した図で
ある。この第１図ｆから明らかなようにサンプリ
ングの位置が繰り返し毎に異なつてくるのであ
る。このためサンプルホールドした電圧値にもリ
ツプルを含有するという欠点がある。

尢もこのリツプルを小さくするということだけ
に着服すれば周波数電圧変換器の出力端に遮断周
波数の低い低域フイルターを挿入して更に平滑す
ればよいのであるが、回路の時定数が大きくな
り、本来の信号の時間的変化に応答し切れなくな
るので、そのようなフイルターを用いないでリツ
プルの影響を極力小さく抑える手段が要望され
る。

（発明の目的） 本発明は、従来技術の以上に述べた欠点に鑑
み、本来の信号に対する時間応答の低下の原因と
なる低域フイルターを用いないで周波数電圧変換
器の出力のリツプルの影響を極力抑圧する手段を
提供しようとするものである。

（発明の構成） 以上の目的を達成するため本発明は次のような
構成を有する。すなわち、被測定対象のアナログ
量の変化を、該変化に応じて周波数が変化する交
流信号として取り出し該信号を周波数電圧変換器
に加えて電圧に変換し、その値を一定範囲の周期
のサンプリングパルスでとり出すサンプルホール
ド回路であつて、各周期毎に前記交流信号を基準
としてサンプリングパルスを発生する回路を有
し、該サンプリングパルスの時間的位置が各周期
毎に前記交流信号の位相の特定位置と一致してい
るサンプルホールド回路である。

（発明の実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例の説明を
行う。

第２図は、本発明の実施例の構成を示すブロツ
ク図である。

１は伝送されて来たFM信号の入力端子、２は
増幅器、３は波形整形用トランジスタ、４は周波
数電圧変換器、５は第１の単安定マルチバイブレ
ータ、６は第２の単安定マルチバイブレータ、７
は第３の単安定マルチバイブレータ、８はＤ型フ
リツプフロツプ回路、９はアンド回路、１０は挾
義のサンプリングホールド回路、１１は出力端
子、１２は、送信起動トリガー入力端子である。

第３図は第２図のブロツク図の各部分の波形を
示したものである。第３図ａは送信起動トリガ
ー、同図ｂは入力端子１に入力されたFM信号が
増幅器２で増幅され、トランジスタ３で整形され
該トランジスタのコレクタに現われた波形、同図
ｃは、同図ｂの波形の時間軸を拡大してみた波形
である。

以下、同図ｊまでの波形は拡大してみた時の波
形を示す。

まず、第２図の送信起動トリガー入力端子１２
に第３図ａの送信起動トリガーが入力すると第１
の単安定マルチバイブレータ５が動作し、その端
子Ｑに第３図ｄの如き電圧波形を出力する。該波
形の幅Ｔは、周波数電圧変換器の出力電圧が、送
信パルスの影響から脱し、充分落ち着いた時間で
且つ波高データ伝送の時間範囲にかからぬような
時間に対応するよう設定される。この出力信号
は、第２の単安定マルチバイブレータ６に加えら
れる。該マルチバイブレータ６は第３図ｄの波形
の立ち下り部分によつて起動され第３図ｅの如き
波形の信号を出力し、Ｄ型フリツプフロツプ回路
の端子Ｄに加えられる。一方第３図ｃの波形の信
号は、第３の単安定マルチバイブレータ７に加え
られる。該マルチバイブレータは第３図ｃの波形
の立ち上り部分によつて起動され、端子Ｑには第
３図ｆの如き波形の信号を、また端子には第３
図ｇの如き波形の信号を出力する。そして第３図
ｇの信号は、Ｄ型フリツプフロツプ回路８のクロ
ツク（CLK）端子に加えられる。これにより、
Ｄ型フリツプフロツプ回路８は第３図ｇの波形の
立ち上りによつて第３図ｅの波形を貫くことにな
るためＱ端子には第３図ｈの如き波形の出力が得
られる。この出力と第３図ｆの波形をアンド回路
９に加え反転すると第３図ｉの如きパルスが得ら
れる。そして第３図ｉのサンプリングパルスは挾
義のサンプリングホールド回路１０に加えられ、
一方トランジスタ３の出力はコンデンサを通して
周波数電圧変換器４に加えられ、周波数の変化が
電圧の変化に変換された後その出力が挾義のサン
プリングホールド回路１０に加えられサンプルホ
ールドされる。ここで第３図ｉで示されるサンプ
リングパルスのタイミングの位置を考えてみる
と、第３図ｃのFM信号の波形を基にして生成さ
れたものであるから第３図ｃの波形と第３図ｉの
パルス波形のタイミング関係は同一的な関係にあ
ることが分かる。

そして、周波数電圧変換器４の出力電圧波形の
残留リツプルの周波数や位相も第３図ｃの交流信
号分に起因するものであるため同一的な関係にあ
る。

従つて、第３図ｉの如きサンプリングパルス
で、第３図ｊに示される如き残留リツプルを有す
る周波数電圧変換器４の出力電圧を挾義のサンプ
リング回路１０でサンプリングする場合、リツプ
ル波形の一定の場所の値をサンプリングすること
になる。すなわち、第３図ｃで示される如き周波
数電圧変換器４へのFM入力信号が繰り返し周期
毎に周波数が変化しても、また各周期毎の位相が
変化しても、第３図ｊのリツプルと第３図ｉのパ
ルスに同じように変化をもたらすために第３図ｉ
のパルスと第３図ｊのリツプル波形との間には時
間や位相の相対的変化は起らないということであ
る。かくして、従来のように単に送信起動トリガ
ーと同期して一定時間遅れているパルスをサンプ
リングパルスとして用いる場合よりもサンプルさ
れる電圧の変動が少なくなることが分かる。

（発明の効果） 以上説明したように、本件発明では、サンプリ
ングパルスを、送信起動の各繰り返し周期毎に、
入力FM信号を基準として生成しているため、周
波数電圧変換器の出力の残留リツプル波形上のサ
ンプリングポイントが不確定に変動せずとり出し
電圧の変動をフイルタを用いないで抑圧すること
ができるという利点がある。

例えば、周波数5KHzの信号を周波数電圧変換
した場合、2Vの出力に対して約30mVppのリツ
プルが発生するが、これを従来のサンプルホール
ド回路を通じてとり出すと最大約30mVのランダ
ムな変動が残存することになるが、本件発明のサ
ンプルホールド回路によれば3mVpp以下に抑圧
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサンプルホールド回路における
波形の説明図、第２図は本件発明の１実施例の回
路構成を示すブロツク図、第３図は第２図の実施
例における各部の信号波形を示す図である。 １……FM信号入力端子、２……増幅器、３…
…波形整形用トランジスタ、４……周波数電圧変
換器、５……第１の単安定マルチバイブレータ、
６……第２の単安定マルチバイブレータ、７……
第３の単安定マルチバイブレータ、８……Ｄ型フ
リツプフロツプ回路、９……アンド回路、１０…
…挾義のサンプリングホールド回路、１１……出
力端子、１２……送信起動トリガー入力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定対象のアナログ量の変化を、該変化に
   応じて周波数が変化する交流信号として取り出し
   該信号を周波数電圧変換器に加えて電圧に変換
   し、その値を一定範囲の周期のサンプリングパル
   スでとり出すサンプルホールド回路であつて、各
   周期毎に前記交流信号を基準としてサンプリング
   パルスを発生する回路を有し、該サンプリングパ
   ルスの時間的位置が各周期毎に前記交流信号の位
   相の特定位置と一致していることを特徴とするサ
   ンプルホールド回路。