JPS6336155A - 交流測定器のオ−トレンジ装置 - 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、交流入力信号の実効値又は平均値等を測定
する際、その人力レベルに応じて適正レンジが自動的に
設定される交流４１す定器のオートレンジ回路に関する
ものである。

〔発明の技術的な背景〕

従来から交流ル１す定器等に使用されているオー１へレ
ンジ装置の一例が第５図に示されている。すなわち、信
号ｇ２（ｌからの被測定信号は、例えば図示しないアッ
テネータを有する増幅器及び切換制御器等からなるオー
トレンジ回路２１を介して絶対値検波回路２２に加えら
れ、入力信号の電圧波形又は電流波形に沿ってその絶対
レベルが検出されるようになっている。この検出出力は
例えば絶対値／実効値変換回路２３において実効値に変
換されたのちＡ／Ｄコンバータ２４によりディジタル変
換され、図示しない測定・表示部などに送られて必要な
データ処理が施される。

この場合、上記Ａ／Ｄコンバータ２４のディジタル変換
データはコンパレータ２５にも送られ、基準値設定回路
２６から与えられる上限値データと下限値データの２つ
の基準値と比較されるようになっている。ここで、Ａ／
Ｄコンバータ２４からの人力データが上限基準値を越え
た場合にはコンパレータ２５から例えばレンジダウン（
ｉ号が発せられ、オー１〜ｌノンジ回路２１においては
切換制御器により図示しない上記アッテネータが１ステ
ップ絞られて増幅器の出力が減らされる。それでも」１
限基準値を越えるときは」二元レンジダウン信号がリセ
ットされず、アッテネータは更に次のステップへ絞られ
、上記入力データが上限基準値以下になるまで続けられ
る。入力データが下限基準値を下回る場合には例えばレ
ンジアップ信号が発せられ、オートレンジ回路２１は上
記と逆の動作を行う。また、入力データが」１限基準値
と下限基準値の間にあるときはレンジアップ信号もレン
ジダウン信号も発せられず、オー１−レンジ回路２１は
現状のままで動作を続ける。なお、レンジダウン信号に
よって例えば上記アッテネータが１７１０に絞られると
、図示しないａｌ’ｌ定・表示部の表示値が当然のこと
なから１桁上位に繰り上げられたり、又は小数点の位置
が下位に１桁移される。

この従来装置においては、被測定信号の入力レベルが装
置の許容入力範囲内であれば適正な入力レベル変換が自
動釣に行われ、使用者はレンジ固有の精度等にとられれ
ずに済むという利点がある。

しかしながら、被４Ｉす定信号の入力波形に例えば比較
的幅の狭い高レベルのピーク値があったような場合には
、これらが実効値又は平均値等に変換されても必ずしも
大きい値になるとは限らないので、コンパレータ２５に
おいてはＡ／Ｄコンバータ２４からのディジタル変換デ
ータを上、下、２つの基準値と比較した際、その間にあ
ると判断されてレンジダウン信号は発せられないことが
ある。このためオートレンジ回路２１内の増幅器や絶対
値検波回路２２などが正規のダイナミックレンジを越え
た範囲で作動し、非直線ひずみ等による精度悪化が生じ
ているにもかかわらずＡ／Ｄコンバータ２７Ｉの出力が
正常値とみなされて測定・表示部へ取り込まれるという
欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は
、被ｆｉｌ！Ｉ定入力信号のピーク値を検出する監視回
路を備え、そのピーク値が許容入力範囲を越えた場合に
は確実に適正レンジへ切換えられるようにしたオートレ
ンジ装置を提供することにある。

〔実　施　例〕

以下、この発明を添付図面に示されている実施例により
詳細に説明する。

第１図を参照すると、この実施例においては例えばアッ
テネータ内蔵の増幅器及び切換制御器からなるオートレ
ンジ回路１と、絶対値検波回路２、絶対値／実効値変換
回路３、Ａ／Ｄコンバータ４、コンパレータ５等が設け
られており、これらはそれぞれ上記従来装置におけろユ
ニットとほぼ同様の機能を備えている。この場合、上記
絶対値／実効値変換回路３は絶対値／平均値変換回路に
置き換えてもよい。

更に、この実施例においては、上記絶対値検波回′、ｉ
６２からの出力信号を受けてそのピーク値を検出するピ
ークホールド回路６と、このピークホールド回路６の出
力を基準値と比較するコンパレータ７と、このコンパレ
ータ７と上記コンパレータ５にそれぞれ所定の基準値を
与える基準値設定回路８．及びこれら２つのコンパレー
タからの比較出力を受け、上記オー１〜レンジ回路１が
適正レンジとなるようにレンジアップ信号又はレンジダ
ウン信号を選択的に送出するゲート回路９とを備えてい
る。

次に、第２図（Ａ）を参照しながら各部の動作を説明す
る。信号源２０から例えばｓｉｎ波形の被測定信号（イ
）が入力され、オートレンジ回路１を介して絶対値検波
回路２に加えられたものとすると、絶対値検波回路２か
らは、例えば０からπまでは入力信号と同極性で冗から
２７ｃまでは極性の反転した検波信号（ロ）が出力され
る。この検波信号（ロ）は絶対値／実効値変換回路３に
おいて（ハ）に示される一定レベルの実効値に変換され
、Ａ／Ｄコンバータ４によりディジタル変換されてコン
パレータ５に加えられる。この場合、被測定信号（イ）
の最大振幅レベルを例えば１とするとその実効値は０．
７０７となる。

コンパレータ５には基準値設定回路８からレベル比較用
の上限基準値と下限基準値とがディジタルデータで与え
られており、上記実効値信号（ハ）のディジタル変換値
はこれら２つの基準値とその大きさが比較されるが、こ
こでは説明をわかりやすくするため、上記２つの基準値
はそれぞれアナログ相当値Ｌ工Ｊ、Ｌ、Ｌで示されてい
る。上記実効値信号（ハ）がこの上限基ｊ′隼値Ｌ　、
　ｊを越えたり又は下限基準値Ｌ２′を下回ると、上記
従来例と同様にコンパレータ５からレンジダウン信号ｖ
１′又はレンジアップ信号Ｖ　２Ｉが送出されるように
なっている。

この実施例においては、上記したように絶対値検波出力
（ロ）はピークホールド回路６にも加えられ、そのホー
ルドされたレベル１のピーク値信号（ニ）はコンパレー
タに送られて基準値設定回路８から与えられた上限基準
値Ｌ１と比較されるようになっている。この場合、オー
トレンジ回路１からＡ／Ｄコンバータ４までの各部が所
定の精度で作動するダイナミックレンジを±Ｄ（幅は２
Ｄ）とすると、上記コンパレータ７は被測定信号の入力
レベルがこのダイナミックレンジ内にあるかどうかを監
視し、過大入力による波形ひずみの発生を防止するよう
になっている。すなわち、上記上限基準値Ｌ□は例えば
ダイナミックレンジの半値幅りとほぼ等しいか多少低い
レベルに設定されており、上記ピーク値信号（ニ）がこ
の上限基準値Ｌ工を越えるとレンジダウン信号Ｖ工が発
せられる。

ゲート回路９は第３図にその一例が示されているが、例
えばオア回路１０とナンド回路１］、及び２つの反転回
路１２．１３等を備え、上記コンパレータ７からレンジ
ダウン信号Ｖ工が入力されたときは、コンパレータ５か
らのレンジダウン信号■、′とのオア条件でオートレン
ジ回路１ヘレンジダウン信号■。□を送出する。もし、
コンパレータ５からレンジダウン信号■１′の代わりに
レンジアップ信号Ｖ、′が入力された場合には、それを
無視して上記レンジダウン信号■。、を送出するように
なっている。なお、コンパレータ７からレンジダウン信
号ｖ１が人力されない場合には、コンパレータ５からの
レンジダウン信号Ｖ　＋、　Ｌ又はレンジアップ信号Ｖ
２′によりレンジダウン信号Ｖ。１又はレンジアップ信
号■。２が送出されるようになっている。これらの動作
をわかりやすく整理すると次表のようになる。

（注、嘲印の入力は無視される。） このゲート回路９からの出力Ｖ。□又はＶ。２によりオ
ートレンジ回路１が適正レンジに切り換えられるとり七
ノｌ−信号が発せられ、ピークホールド回路６はリセッ
Ｉ−されてコンパレータ７からの人力■１がオフとなる
。

ここで再び第２図（Ａ）を参照し、上記実効値が０．７
０７で振幅の最大値が１であるようなｓｊｎ波形の被測
定信号（イ）に対して、回路のダイナミックレンジが例
えば１５％の余裕を見込みＤ　＝　１．１５に設定され
ているものとすると、絶対値検波出力（ロ）には波形ひ
ずみが発生しないから後段の測定・表示部しこおいては
実効値０．７０１を正確にｉ（Ｉす定することができる
。なお、同図においてはピーク値信号（ニ）のレベルが
コンパレータ７の基準値り、より下回っており、実効値
信号（ハ）のレベルはコンパレータ５の２つ基準値Ｌ　
ｉ’　＋　Ｌ　２　’の間にあるので、オー１−レンジ
回路１の！ノンジ切換えが終了して装置が正常の動作状
態に入っていることを示している。

第２図（Ｂ）には例えば上記第２図（Ａ）と等しい実効
値０．７０７を有する三角波形の被測定信号（ホ）が人
力された場合が示されている。三角波形の場合、実効値
は０．７０７であってもその最大振幅レベルは１．　、
２２５となるから、絶対値検波出力信号（へ）は一点鎖
線で示されるようにダイナミックレンジＤ（１，１５）
を越える部分がクリップされ、波形ひずみが発生する。

したがって、その実効値信号（ハ′）は被？１Ｉ１１定
信号（ホ）の真の実効値０．７０７を示す信号（ハ）と
一致しなくなる。この場合、上記実効値信号（ハ′）が
たまたまコンパレータ５の２つの基準値り、′とＬ２′
で指定された範囲内にあると、従来装置においてはレン
ジダウン信号Ｖ工′が発せられない。したがって、上記
信号（ハ′）のディジタル変換データには誤差が含まれ
ているにもかかわらず正規のデータと見なされ、後段の
測定・表示部に取り込まれる。この実施例においては被
測定信号（ホ）の最大値がコンパレータ７においてその
基準値Ｌ□と比較され、この値を越えているのでレンジ
ダウン信号Ｖ工が発せられる。これにより点線で示され
るように被測定信号の最大入力レベルがダイナミックレ
ンジＤ内まで低減され、三角波であっても波形ひずみが
発生することが無く、正確な実効値（ハ“）がｉｌｌ’
ｌ定される。この訓定値はレベル低減率と逆比例的に上
記（ハ）の値へ換算されることは言うまでもない。この
場合、コンパレータ５からレンジアップ信号ｖ２′が出
力されたとしても上記したようにそれは無視される。

第２図（Ｃ）を参照すると、被４１ｇ定信号として例え
ば方形波の例が示されている。この方形波の被８１１１
定信号（ト）の絶対値検波信号は（チ）で示されている
が、その実効値は（ハ）で示されるように方形波（ト）
の最大値、すなわち検波出力（チ）と等しくなる。この
例においては被測定信号（ト）の最大値とダイナミック
レンジＤとの間に余裕があり過ぎるが、実効値信号（ハ
）のレベルがコンパレータ５の２つの基準値Ｌ□′とＬ
２′の間にあるので、従来装置の場合にはレンジアップ
信号Ｖ　、　Ｌが発せられない。したがってＡ／Ｄコン
バータの比較的」１位ビットに１が立たなくなることが
あり、分解能の有効利用という点では好ましくない。こ
の実施例においては被測定信号（１−）の最大値が上記
コンパレータ７の上限基準値り、と常時比較されている
ので、コンパレータ５の基準値Ｌ１′とＬ２’を図示の
ようにＬ１″Ｔ、Ｌ２＃までダイナミックレンジＤを越
えない範囲で可変とすることができる。これによりコン
パレータ５からレンジアップ信号Ｖ　２／が発せられる
。被測定信号（ト）は一点鎖線で示されるように増幅さ
れ、その最大値、すなわち実効値信号（ハ）の増幅後の
レベル（ハ′）は高精度で測定される。

第４図にはマイクロコンピュータを利用したオートレン
ジ装置の他の実施例が示されている。すなわち」二元第
１図における２つのコンパレータ５゜７と、基準値設定
回路８及びゲート回路９などが例えばマイクロコンピュ
ータ１６とスイッチＳに置き換えられている。

この実施例においては、絶対値／実効値変換回路３から
の実効値信号（ハ）とピークホールド回路６からのピー
ク値信号（ニ）とが、上記マイクロコンピュータ１６に
より制御されるスイッチＳを介してＡ／Ｄコンバータ４
へ交互に切り換え入力され、そのディジタル変換データ
はマイクロコンピュータ１６の演算器１８において、そ
れぞれメモリ】９に格納されている基準値Ｌ！、’＋Ｌ
２′、及びＬｌと比較されるようになっている。以下、
上記第１図の場合と同様にしてオー１〜レンジ回路１ヘ
レンジダウン信号Ｖ。、又はレンジアップ信号Ｖ。２が
送出される。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、この発明によるオートレ
ンジ装置は、被ｄＩす定信号の実効値又は平均値を所定
の上限基準値及び下限基準値と比較してレンジダウン信
号又はレンジアップ信号を発する第１のレベル比較手段
と、被測定信号のピーク値を上記と異なる上限基準値と
比較してレンジダウン信号を発する第２のレベル比較手
段とを有し、これらのレンジダウン信号又はレンジアッ
プ信号から１つのレンジダウン信号若しくはレンジアッ
プ信号を選択してオートレンジ装置に加え、被測定信号
の入力レベルを切換えるレンジ切換信号発生手段を備え
ている。

したがってこのオートレンジ装置によれば、被測定信号
が高レベルであっても入力の段階ではダイナミックレン
ジ内の適正レベルに自動的に変換され、波形ひずみなど
を生じるおそれが無い。このため、使用者は被測定信号
のピーク値による誤差等を気にする必要が無く、高精度
で測定を行うことができる。また、被測定信号が低レベ
ルであっても適正レベルに変換してに入力されるから、
ディジタル変換時におけるＡ／Ｄコンバータの分解能を
効果的に利用して測定精度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明によるオートレンジ装置
の実施例に係り、第１図はその回路構成の一例を示すブ
ロック線図、第２図は動作説明用の波形図、第３図はグ
ー１−回路の内部構成の一例を示すブロック線図、第４
図はこのオートレンジ装置にマイクロコンピュータを利
用した場合の変形実施例を示すブロック線図、第５図は
従来装置のブロック線図である。 図中、１はオートレンジ回路、２は絶対値検波回路、３
は絶対値／実効値変換回路、４はＡ／Ｄコンバータ、５
，７はコンパレータ、６はピークホールド回路、８は基
準値設定回路、９はゲート回路、１６はマイクロコンピ
ュータ、２０は信号源である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定信号の入力レベルを切り換えるレンジ切換器と該
   レンジ切換器の制御手段とを有し、上記被測定信号の実
   効値又は平均値を測定する交流測定器のオートレンジ装
   置において、 上記制御手段は、上記実効値又は平均値を所定の上限基
   準値及び下限基準値と比較してレンジダウン信号又はレ
   ンジアップ信号を発する第１のレベル比較手段と、 上記被測定信号のピーク値を検出して所定の上限基準値
   と比較し、レンジダウン信号を発する第２のレベル比較
   手段と、 上記各信号中、上記第２のレベル比較手段の信号を優先
   的に選択して上記レンジ切換器に加え、該信号が発せら
   れない場合には上記第１のレベル比較手段からの信号を
   加えてその切換動作を制御するレンジ切換信号発生手段
   とを備えていることを特徴とする交流測定器のオートレ
   ンジ装置。