TWI505810B - 電壓－頻率變換電路及血壓測定裝置 - Google Patents

電壓－頻率變換電路及血壓測定裝置 Download PDF

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Description

電壓-頻率變換電路及血壓測定裝置
本發明係關於一種電壓-頻率變換電路，尤其係關於RC振盪電路。
以往，在測量電壓或電流、靜電電容等之類比量之時，係利用變換為類比值及數位值(A/D變換)之方式。此方式有積分型、逐次比較型、AΣ型等各種方式，選擇最適於作為對象的類比量的變換方式。又，此等電路由各公司製品化為積體之IC。
然而，此等IC之成本高昂，且必須有軟體進行控制。
更進一步，當為了進行高精度的測量以提高分解能時，會有此部分之成本變高的問題。
在實用上，可作最確實且精度高的測量者當屬頻率，使用頻率，即可進行成本低廉且高精度的A/D變換。
例如，在日本特開平9-113310號公報中，揭示有壓電電阻型感測器裝置，揭示有校正補償感測器之誤差及變換成頻率的方式。
又，在日本特開平10-104292號公報中，揭示有靜電電容型感測器裝置，在該文獻中並揭示有將隨著壓力變化的電容成分變換為頻率的電路。
先前技術文獻 [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平9-113310號公報
[專利文獻2]日本特開平10-104292號公報
然而，在專利文獻1記載的壓電電阻型感測器裝置中，雖然揭示有使用CR振盪電路的方式，卻採用從2個CR振盪電路算出振盪的振盪頻率之周期時間差等的複雜變換方式，而有耗費成本的問題。又，上述專利文獻2所載靜電電容型感測器裝置有容易受到溫度特性之影響且成本高的問題。
本發明之目的在於利用簡易方式提供一種高精電壓-頻率變換電路及具備此電路之血壓測定裝置。
本發明相關之電壓-頻率變換電路具備有：包含電容成分及電阻成分的RC振盪電路。RC振盪電路包含有：輸入端子，將輸入電壓輸入；第1電阻元件，連接於輸入端子與第1內部節點之間；第1電容器，一方電極與第1內部節點連接，另一方電極與第2內部節點連接；第2電阻元件，與第1電容器並聯且一方導通端子與第1內部節點連接；第1邏輯電路，連接至第2電阻元件之另一方導通端子，藉由第2電阻元件而連接於第1內部節點與第2內部節點之間；第2邏輯電路，與第2內部節點連接而輸出因應於第1邏輯電路之輸出信號的振盪信號；第1開關元 件，因應第2內部節點之電壓位準，將與一方電極連接的第1內部節點和固定電壓電連接，用來將第1電容器充電或放電。
較佳為，輸入電壓係相當於壓電電阻式感測器之輸出電壓。
較佳為，第1開關元件在第2內部節點之電壓位準為閾值以上之時導通，將與一方電極連接的第1內部節點和固定電壓電連接以將第1電容器放電。第1開關元件，在第2內部節點之電壓位準為未滿閾值之時為不導通，與一方電極連接的第1內部節點和輸入電壓連接以將第1電容器充電。
較佳為，包含有：第3電阻元件，連接於輸入端子與第3內部節點之間；第2電容器，一方電極與第3內部節點連接，另一方電極與第4內部節點連接；及第4電阻元件，與第2電容器並聯且一方導通端子與第3內部節點連接。第1邏輯電路具有：第1反相電路，連接至第4電阻元件的另一方導通端子；互斥或電路(exclusive OR circuit)，接受第1反相電路之輸出端子及第4電阻元件之另一方導通端子的輸入而輸出到第2內部節點。第2邏輯電路具有：第2反相電路，連接於第2內部節點與第4內部節點之間；及第3反相電路，與第4內部節點連接。更包含有第2開關元件，因應第4內部節點之電壓位準，將與一方電極連接的第3內部節點和固定電壓電連接，而用於將第2電容 器放電。
本發明相關之血壓測定裝置具備：腕帶，捲繞於被測定者之預定測定部位；及壓力檢測手段，用於檢測腕帶內之壓力。壓力檢測手段包含有：壓電電阻式感測器，產生因應腕帶內之壓力的電壓；及RC振盪電路，含有電容成分、電阻成分。RC振盪電路包含有：輸入端子，用於輸入輸入電壓；第1電阻元件，連接於輸入端子與第1內部節點之間；第1電容器，一方電極與第1內部節點連接，另一方電極與第2內部節點連接；第2電阻元件，與第1電容器並聯，一方導通端子與第1內部節點連接；第1邏輯電路，連接至第2電阻元件之另一方導通端子，藉由第2電阻元件而連接於第1內部節點與第2內部節點之間；第2邏輯電路，與第2內部節點連接而輸出因應第1邏輯電路之輸出信號之振盪信號；第1開關元件，因應第2內部節點之電壓位準，將與一方電極連接的第1內部節點和固定電壓電連接以用於將第1電容器充電或放電。
本發明相關之電壓-頻率變換電路及血壓測定裝置，具備有：包含電容成分及電阻成分的RC振盪電路。RC振盪電路包含有：輸入端子，用於輸入輸入電壓；第1電阻元件，連接於輸入端子與第1內部節點之間；第1電容器，一方電極與第1內部節點連接，另一方電極與第2內部節點連接；第2電阻元件，與第1電容器並聯且一方導通端 子與第1內部節點連接；第1邏輯電路，連接至第2電阻元件之另一方導通端子，藉由第2電阻元件而連接於第1內部節點與第2內部節點之間；第2邏輯電路，與第2內部節點連接而輸出因應第1邏輯電路之輸出信號之振盪信號；第1開關元件，因應第2內部節點之電壓位準，將與一方電極連接的第1內部節點和固定電壓電連接以用於將第1電容器充電或放電。
利用該構成，因應於第1邏輯電路之輸入信號，第1開關元件將第1電容器充電或放電。由於第1電容器之充電時間依照輸入到輸入端子的輸入電壓而變化，因此能以簡易的方式調整振盪信號之頻率。
以下，本發明之實施形態將參照圖式詳細地說明。此外，圖中相同或相當之部分，賦予相同符號而不再重複其說明。
<關於外觀及構成>
首先，針對本發明之實施形態相關的血壓測定裝置(以下稱為「血壓計」)1之外觀及構成進行說明。
(關於外觀)
第1圖為本發明之實施形態相關的血壓計1之外觀立體圖。
參照第1圖，血壓計1具備本體部10及可捲繞在被測定者之手腕之腕帶20。本體部10安裝在腕帶20上。在本 體部10之表面配置有例如由液晶等構成的顯示部40及用於接受來自使用者(代表性為被測定者)之指示的操作部41。操作部41例如包含複數個開關。
(關於硬體構成)
第2圖係顯示本發明之實施形態相關的血壓計1之硬體構成之方塊圖。
參照第2圖，血壓計1之腕帶20包含空氣袋21。空氣袋21藉由空氣管31連接至空氣系30。
本體部10除了上述顯示部40及操作部41以外，尚包含：空氣系30；CPU(中央處理單元)100，集中控制各部，用於進行各種運算處理；記憶體部42，用於儲存在CPU100上進行預定之動作的程式或各種資訊；非揮發性記憶體(例如快閃記憶體)43，用於儲存被測定之血壓值；電源44，用於供給電力至CPU100；計時部45，進行計時動作；資料輸入出部46，用於自外部接收資料的輸入；及蜂鳴器62，用於發出警告音等。
操作部41具有電源開關41A，用於接受為了對電源進行ON或OFF之指示的輸入；測定開關41B，用於接受測定開始之指示；停止開關41C，用於接受測定停止之指示；記憶體開關41D，用於接受讀出儲存在快閃記憶體43之血壓等的資訊之指示。此外，操作部41亦可更具有ID開關(未圖示)，用於輸入識別被測定者之ID(識別)資訊而操作。藉此，可作出每一被測定者之測定資料的記錄及讀出。
空氣系30包含有：壓力感測器32，用於檢測空氣袋21內之壓力(腕帶壓)；泵51，用於供給空氣到空氣袋21；及閥52，為了排出或封入空氣袋21之空氣而開閉。
本體部10與上述空氣系30有關，更包含放大器33、電壓-頻率變換電路(振盪電路)34、泵驅動電路53及閥驅動電路54。
壓力感測器32在本例中例如作成壓電電阻式壓力感測器。放大器33將壓力感測器32之輸出電壓放大且輸出到電壓-頻率變換電路34。電壓-頻率變換電路34藉由放大器33，將因應壓力感測器32之輸出電壓的振盪頻率輸出至CPU100。關於電壓-頻率變換電路34，將在後面敘述。此外，放大器33係因來自壓力感測器32之輸出信號的電壓位準差(振幅)小，為了放大此差而設置，但是在來自壓力感測器32之輸出信號的電壓位準差(振幅)大之情況下並無特別設置的需要，可作成與壓力感測器32直接連接的構成。
CPU100將從電壓-頻率變換電路34獲得的振盪頻率轉換為壓力並檢測此壓力。泵驅動電路53根據從CPU100所賦予的控制信號而控制泵51的驅動。閥驅動電路54根據CPU100所給控制信號而進行閥52之開閉控制。
泵51、閥52、泵驅動電路53及閥驅動電路54構成用於調整腕帶壓的調整機構50。此外，用於調整腕帶壓的裝置並不限定於此等。
資料輸入出部46例如作成從可裝卸的記錄媒體132讀出及寫入程式或資料。或者，資料輸入出部46亦可從外部之未圖示的電腦，藉由通信迴線達成程式或資料之發受信。
又，本實施形態之血壓計1，如第1圖所示，雖然作成本體部10安裝於腕帶20之形態，但是亦可採用如上腕式之血壓計般，本體部10與腕帶20藉空氣管(第2圖中的空氣管31)而連接的形態者。
此外，雖然作成空氣袋21包含於腕帶20，但是供給至腕帶20的流體並不限於空氣，例如亦可為液體或膠體。或者，不限定為流體，亦可為微小珠等之均勻微粒。
又，在本實施形態中，雖然預定之測定部位係手腕，但是不限定於此，亦可為上腕等其他之部位。
第3圖係說明依照本發明之實施形態的壓電電阻式之壓力感測器32之圖式。
參照第3圖，壓力感測器32包含並聯地連接於電源電壓Vd與屬於固定電壓的接地電壓GND之間的電阻元件Rp1及Rp2、電阻元件Rp3,Rp4。其後，電阻元件Rp1與Rp2之間的連接節點與輸出端子(+)側連接。又，電阻元件Rp3與Rp4之間的連接節點與輸出端子(-)側連接。該壓電電阻式之壓力感測器，隨著各電阻元件之電阻值響應壓力而改變，在輸出端子產生電位差。壓力感測器32藉由放大器33，將在該輸出端子產生的電位差輸出到電壓-頻率 變換電路34。
首先，將說明先前技術的RC振盪電路。
第4圖為說明先前技術之RC振盪電路的圖。
參照第4(a)圖，先前技術之RC振盪電路包含電阻元件13、NOR電路11A~11C及電容器14。
電阻元件13設於節點NA與節點NB之間。電阻元件12設於節點NA與NOR電路11A之輸入節點的一方側之間。
電容器14之一方電極與節點NA連接，另一方電極與節點NC連接。NOR電路11A之輸入節點的一方側藉由電阻元件12，與節點NA連接，另一方側與屬於固定電壓的接地電壓GND連接，互斥NOR邏輯運算結果被輸出到NOR電路11B之輸入節點的一方側。
NOR電路11B之輸入節點的一方側與NOR電路11A之輸入節點連接，NOR電路11B之輸入節點的另一方側與屬於固定電壓的接地電壓GND連接，互斥NOR邏輯運算結果被傳輸到NOR電路11C之節點NC。
NOR電路11C之輸入節點的一方側與節點NC連接，另一方側與屬固定電壓的接地電壓GND連接，互斥NOR邏輯運算結果被傳遞到輸出節點NB。
此外，NOR電路11A,11B,11C之另一方的節點與接地電壓GND連接。因而，該NOR電路11A,11B,11C發揮反相電路的功能，將個別輸入信號反轉而輸出。
將針對該RC振盪電路之動作加以說明。
RC振盪電路利用電阻13及電容器14之時間常數電路，按照到達NOR電路11A之閾值之前的時間設定振盪頻率。
具體而言，當NOR電路11A之輸入節點被設定為「L」位準，NOR電路11A之輸出被設定為「H」位準時，亦藉由NOR電路11B,11C節點NB，設定為「H」位準。
其後，當電容器14被充電而使節點NA的電壓位準成為「H」位準時，NOR電路11A之一方的輸入節點也成為「H」位準，NOR電路11A之輸出位準產生變化。隨此，藉由使NOR電路11A之輸出位準從「H」位準設定為「L」位準，亦藉由NOR電路11B,11C節點NB，設定為「L」位準。
其後，當下次蓄積於電容器14的電荷被放電，使節點NA之電壓位準成為「L」位準時，為了使NOR電路11A之一方的輸入節點也成為「L」位準，NOR電路11A之輸出位準從「L」位準變化為「H」位準。其後，亦藉由NOR電路11B,11C節點NB，設定為「H」位準。
藉由重複該充電動作及放電動作，節點NB之電壓交互地輸出「L」位準、「H」位準而進行振盪動作。
第5圖為說明先前技術之RC振盪電路的各節點之電壓位準之圖式。
參照第5圖，在此顯示節點NA,NB,NC之電壓波形。
在此，將說明充電動作及放電動作之期間。
第4(b)圖係說明以電阻R及電容器C構成的一般之時間常數電路之充電動作之圖式。
即，電阻R相當於第4(a)圖之電阻13，而電容器C相當於第4(a)圖之電容器14。
該時間常數電路之電壓Vo以下式表示。
為了算出積分常數A，初期條件在t=0時將電壓作成Vo=0之時，電壓Vo以下式表示。
另一方面，第4(a)圖所示之RC振盪電路之充電動作的初期條件係放電動作之電壓達到Vth之後開始充電動作。即，在時刻t=0之時，節點NA之電壓Vo為Vth-Vd。
因而，將初期條件代入(1)式時，變成下式。
以此解t時，變成為下式。
當該電壓Vo傳遞至NOR電路11A之輸入節點而到達NOR電路11A之閾值Vth時，NOR電路11A之輸出位準產生變化，而被設定為「L」位準。即，達到NOR閘之閾值Vth之時間變成Vo=Vth之時間。又，NOR閘之閾值Vth一般係電源電壓Vd之1/2，因而當代入上式時，以下式表示。
其後，此上述充電動作所耗費時間tc以下式表示。
其次，考慮放電動作。
第4(c)圖係說明以電阻R及電容器C構成的一般之時間常數電路之放電動作之圖式。
即，電阻R相當於第4(a)圖之電阻13，而電容器C相當於第4(a)圖之電容器14。
該時間常數電路之電壓Vo以下式表示。
第4(a)圖所示之RC振盪電路之放電動作的初期條件係充電動作之電壓達到Vth之後即開始放電動作。即，在時刻t=0之時，節點NA之電壓Vo為Vth+Vd。
因而，將初期條件代入(7)式時，變成下式。
以此解t時，變為下式。
達到NOR閘之閾值Vth之時間變成Vo=Vth之時間。又，NOR閘之閾值Vth一般係電源電壓Vd之1/2，因而當代入上式時，以下式表示。
其後，此上述放電動作所耗費時間td以下式表示。
因而，第4(a)圖所示之RC振盪電路因有時間tc=td的關係而可獲得能率50%之脈衝波形。
如上述，充電動作所耗費時間tc及放電動作所耗費時間td的合計時間為1周期。
因而，如從上式(6),(11)可清楚了解，藉由改變電阻成分或電容成分等可改變振盪頻率。
在先前技術的靜電電容型感測器裝置中，係採用：使用該RC振盪電路改變電容器電容而改變振盪頻率的方式。
第6圖為說明依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34之圖式。
參照第6圖，依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34包含有電阻元件12,13,16、NOR電路11A~11C、電容器14、及開關元件15。
電阻元件16設於輸入端子與節點N0之間。又，開關元件15設於節點N0與作為固定電壓的接地電壓GND之間，因應於節點NC之電壓位準而導通。又，電阻元件13設於節點N0與節點NA之間。電阻元件12設於節點NA與NOR電路11A之輸入節點的一方側之間。
電容器14之一方電極與節點NA連接，另一方電極與節點NC連接。NOR電路11A之輸入節點的一方側藉由電阻元件12，與節點NA連接，另一方側與屬於固定電壓的接地電壓GND連接，互斥NOR邏輯運算結果被輸出到NOR電路11B之輸入節點的一方側。
NOR電路11B之輸入節點的一方側與NOR電路11A之 輸入節點連接，NOR電路11B之輸入節點的另一方側與屬於固定電壓的接地電壓GND連接，互斥NOR邏輯運算結果被傳遞到NOR電路11C之節點NC。
NOR電路11C之輸入節點的一方側與節點NC連接，另一方側與屬於固定電壓的接地電壓GND連接，互斥NOR邏輯運算結果被傳遞到輸出節點NB。
在本例中RC振盪電路亦同樣地，利用電阻13,16及電容器14之時間常數電路，按照到達NOR電路11A之閾值之前的時間，設定振盪頻率。
具體而言，當NOR電路11A之輸入節點設定為「L」位準時，其輸出信號設定為「H」位準。隨此，NOR電路11B之輸出信號設定為「L」位準，而NOR電路11C之輸出信號則設定為「H」位準。
由於節點NC的電壓位準為「L」位準，且電容器14的一方電極藉由電阻13,16，與輸入端子連接，因此藉由電阻13,16及電容器14構成之時間常數電路，節點NA之電壓利用充電動作以下式表示。即，如上述使用式(1)輸入RC振盪電路之充電動作的初期條件。
初期條件在時刻t=0之時，節點NA之電壓Vo為Vth-Vd。
t =0之時、Vo =Vth-Vd
∴Vth-Vd =Vi-B
B =Vi +Vd-Vth
以此解t時，變為下式。
達到NOR閘之閾值Vth之時間變成Vo=Vth之時間。又，NOR閘之閾值Vth一般係電源電壓Vd之1/2，因而當代入上式時，以下式表示。
其後，此上述放電動作所耗費時間te以下式表示。
其後，當該充電電壓被傳遞至NOR電路11A之輸入節點而到達NOR電路11A之閾值Vth時，NOR電路11A之輸出位準產生變化，而設定為「L」位準。隨此，NOR電路11B之輸出信號從「L」位準設定為「H」位準，其後，NOR電路11C之輸出信號從「H」位準設定為「L」位準。
隨著NOR電路11B之輸出信號設定為「H」位準，因應於節點NC之電壓位準(「H」位準)，開關元件15導通(ON)。藉此，屬於固定電壓的接地電壓GND與節點N0電連接。隨此，利用電阻13及電容器14構成之時間常數電路，節點NB之電壓利用放電動作以下式表示。
即，與上述(11)式為相同。
當該充電電壓被傳遞至NOR電路11A之輸入節點而未滿NOR電路11A之閾值Vth時，NOR電路11A之輸出位準產生變化，從「L」位準設定為「H」位準，其後，NOR電路11B之輸出信號從「H」位準設定為「L」位準。又，NOR電路11C之輸出信號從「L」位準設定為「H」位準。
隨著NOR電路11B之輸出信號設定為「L」位準，因應節點NC之電壓位準(「L」位準)，開關元件15不導通(OFF)。藉此，屬於固定電壓的接地電壓GND與節點N0電性切離。隨此，藉由電阻13,16電容器14之一方電極，與輸入端子連接，因而得以實行上述的充電動作。
即，依照上述之充電動作及放電動作，NOR電路11C之輸出信號將「L」位準、「H」位準、「L」位準...及振盪頻率輸出。
在依本實施形態之電壓-頻率變換電路34中，電容器14及電阻元件12,13,16之電容成分及電阻成分係固定之值，輸入至輸入端子的輸入電壓產生變化。如上述，輸入至輸入端子的輸入電壓係從壓力感測器因應壓力而輸出的輸出電壓。
第7圖為說明依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34的各節點之電壓位準之圖式。
參照第7圖，在此顯示節點NA及節點NB之電壓位準。
在依本實施形態的構成，即在從輸入端子輸入的輸入電壓變化的構成中，如式(15)所表示，充電時間te變化。此外，放電時間由於電容器14及電阻元件12,13,16之電容成分及電阻成分係固定之故而未變化。此外，式(15)中之電阻R係相當於第6圖之電阻13,16之合計值。電容器C相當於第6圖之電容器14。
由於到達NOR電路11A之閾值之前的充電時間係隨輸入電壓而變，因此振盪信號之周期產生變化，可使振盪頻率變化。
即，利用依本實施形態之電壓-頻率變換電路34，將因應壓力感測器32之輸出電壓的振盪頻率之信號輸出至CPU100，CPU100可將振盪頻率變換為壓力且檢測壓力。
因而，利用簡易的方式可實現成本便宜且精度高的電壓-頻率變換電路。又，可實現使用其之血壓測定裝置。
此外，雖然在第6圖中針對一方之輸入節點與屬於固定電壓的接地電壓GND(「L」位準)連接之NOR電路的構成進行說明，但是藉作成一方之輸入節點與電源電壓Vd(「H」位準)連接之構成，可作成使用NAND電路取代NOR電路的構成。
又，雖然在第6圖之構成中針對使用NOR電路11A~11C之構成而說明，但是各輸入節點為了與屬於固定電壓的接地電壓GND(「L」位準)連接而作為輸入信號之邏輯位準加以反轉的反相電路之功能。因而，可作成將NOR電路11A~11C置換為反相電路之構成。藉該構造，可減少電路之構成元件數，縮小電路之佈局。
(實施之形態的變形例)
第8圖為說明依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34#的圖式。
參照第8圖，依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34#，與第6圖中已說明的電壓-頻率變換電路34比較，不同點在於更具備有NOR電路11D、電阻元件17,20,21、開關元件18、電容器19。
具體而言，電阻元件17設於輸入端子與節點N1之間。又，開關元件18設於節點N1與固定電壓之間，因應於節點NB之電壓位準而導通/不導通。電阻元件20設於節點NE與節點N1之間。電容器19係其一方電極與節點NE連接，另一方電極與節點NB連接。NOR電路11B係一方之輸入節點與節點NB連接，另一方與固定電壓連接，互斥NOR邏輯運算結果被傳遞到節點ND。電阻元件21之一方導通端子與節點NE連接，另一方導通端子與NOR電路11B之輸入節點連接。
NOR電路11B接收NOR電路11A之輸出信號及來自於藉由電阻元件21之節點NE的信號，將互斥NOR邏輯運算結果傳遞到節點NC。
雖然在依上述實施形態之構成中針對充電時間依照輸入電壓被調整以使振盪信號之「H」位準的期間被調整的方式加以說明，但是在依本實施形態之變形例的構成中，更進一步針對使振盪信號之「L」位準的期間被調整的方式加以說明。
具體而言，當NOR電路11A之輸入節點設定為「L」位準時，如上述NOR電路11C之輸出信號設定為「H」位準。隨此，NOR電路11B之輸出信號設定為「L」位準，而NOR電路11C之輸出信號設定為「H」位準。又，NOR電路11D之輸出信號設定為「L」位準。
在此情況下，由於節點NC係為「L」位準，因此開關元件15為不導通。另一方面，由於節點NB係為「H」位準，因此開關元件18為導通。因而，屬於固定電壓的接地電壓GND與節點N1作電性結合。即，藉由NOR電路11B之電阻元件20,21輸入的輸入節點設定為「L」位準。因而，NOR電路11B由於一方之輸入節點為「L」位準，因而發揮反相電路之功能。
其次，由於節點NC之電壓位準為「L」位準，且如上述，電容器14之一方電極藉由電阻13,16，與輸入端子連接，故充電動作得以實行。其後，當利用充電動作使節點NA 之電壓被傳遞至NOR電路11A之輸入節點而到達NOR電路11A之閾值Vth時，NOR電路11A之輸出位準產生變化，而設定為「L」位準。隨此，NOR電路11B之輸出信號從「L」位準設定為「H」位準，其後，NOR電路11C之輸出信號從「H」位準設定為「L」位準。其後，NOR電路11D之輸出信號從「L」位準設定為「H」位準。
隨著NOR電路11B之輸出信號設定為「H」位準，因應於節點NC之電壓位準(「H」位準)，開關元件15導通(ON)。藉此，屬於固定電壓的接地電壓GND與節點N0電連接。隨此，得以實行放電動作。此時，由於NOR電路11C之輸出信號從「H」位準設定為「L」位準，因此開關元件15不導通(OFF)。另一方面，NOR電路11B由於一方之輸入節點為「L」位準，因而發揮反相電路之功能。
其次，NOR電路11C之輸出信號為「L」位準，由於NOR電路11B之電壓位準為「L」位準，且電容器19之一方電極藉由電阻17,20，與輸入端子連接，因而得以實行充電動作。其後，當利用充電動作使節點NE之電壓被傳遞至NOR電路11B之輸入節點而到達NOR電路11B之閾值Vth時，NOR電路11B之輸出位準產生變化，而設定為「L」位準。藉此，開關元件15不導通(OFF)。因而，屬於固定電壓的接地電壓GND與節點N0作電性切離。隨此，藉由電阻13,16電容器14之一方電極與輸入端子連接，因而得以實行上述的充電動作。
又，隨著NOR電路11B之輸出位準設定為「L」位準，NOR電路11C之輸出位準從「L」位準設定為「H」位準。由於NOR電路11C之輸出信號為「H」位準，故開關元件18導通。隨此，節點N1與接地電壓GND連接。隨此，得以實行放電動作。
即，依照上述已說明之充電動作及放電動作，NOR電路11D之輸出信號將「H」位準、「L」位準、「H」位準、「L」位準...及振盪頻率輸出。
此外，依本實施形態之電壓-頻率變換電路34#以電阻17,20及電容器19所構成的時間常數電路使節點NE到達NOR電路11B之閾值Vth的充電時間，比由電阻13及電容器14構成的時間常數電路使節點NA成為NOR電路11A之閾值Vth以下的放電時間更短的方式，設定電阻成分及電容成分。
在依本實施形態之電壓-頻率變換電路34#中，電容器14,19及電阻12,13,16,17,20,21之電容成分及電阻成分係固定之值，輸入至輸入端子的輸入電壓產生變化。如上述，輸入至輸入端子的輸入電壓係因應於壓力感測器之壓力而輸出的輸出電壓。
第9圖為說明依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34#的各節點之電壓位準之圖式。
參照第9(a)圖，在此顯示節點NA及節點NE之電壓位準。
在依本實施形態的變形例的構成中，即在從輸入端子輸入的輸入電壓變化的構成中，節點NA之充電時間tf及節點NE之充電時間tg產生變化。此外，放電時間因電容器14,19及電阻12,13,16,17,20,21之電容成分及電阻成分係固定而未變化。
以下，將針對節點NA之充電時間及節點NE之充電時間加以說明。首先將說明節點NE。
充電時的初期條件，在時刻t=0之時，Vo為0-Vd。
因而，將初期條件代入(1)式時，節點NE之電壓如下式所表示。
以此解t時，變成為下式。
達到NOR閘之閾值Vth之時間變成Vo=Vth之時間。因而，此上述充電動作所耗費時間tg以下式表示。
此外，式(19)中之電阻R相當於第8圖之電阻17,20之合計值，而電容器C相當於第8圖之電容器19。
其次，考慮節點NA。
首先，節點NA之放電時的初期條件，在時刻t=0之時，Vo為Vth+Vd。
因而，關於節點NA，放電時之節點NA如上述已說明，以上式(8)獲得。
另一方面，如上述，依本實施形態之電壓-頻率變換電路34#以電阻17,20及電容器19構成的時間常數電路使節點NE到達NOR電路11B之閾值Vth的充電時間，比由電阻13及電容器14構成的時間常數電路使節點NA成為NOR電路11A之閾值Vth以下的放電時間更短的方式，來設定電阻成分及電容成分。
因而，在節點NE到達NOR電路11B之閾值Vth時，如第9圖所示，節點NA設定為比閾值Vth更高的預定電壓。
因此，首先，求出節點NE到達NOR電路11B之閾值Vth之時的電壓。
具體上，將NE到達Vth之時間tg代入上式(8)。
該電壓係節點NE之電壓成為Vth之時節點NA的電壓。
節點NA之充電動作時的初期條件，在時刻t=0之時，Vo為K-Vd。因此，將此初期條件代入(1)式時，節點NA之電壓如下式所表示。
以此解t時，上述充電動作所耗費時間tf以下式表示。
此外，式(22)中之電阻R相當於第8圖之電阻13,16之合計值，而電容器C則相當於第8圖之電容器14。
由於到達NOR電路11A及NOR電路11B之閾值之前的充電時間隨輸入電壓而變，因此，振盪信號之周期產生變化，可使振盪頻率變化。
即，利用依本實施形態之電壓-頻率變換電路34#，將因應壓力感測器32之輸出電壓的振盪頻率之信號輸出至CPU100，CPU100可將振盪頻率變換為壓力且檢測壓力。
因而，利用簡易的方式可實現成本便宜且精度高的電壓-頻率變換電路。又，可實現使用其之血壓測定裝置。
又，在依本實施形態之變形例的構成中，藉由以電阻13,16及電容器14構成的時間常數電路，充電時間依照輸入電壓而調整，調整振盪信號之節點NB的「H」位準之期間，同時藉由以電阻17,20及電容器19構成的時間常數電路，依照輸入電壓，調整充電時間，調整振盪信號之節點NB的「L」位準之期間。
藉此，得以調整將節點NB之反轉信號輸出的NOR電路11D之振盪信號的振盪頻率。
此外，雖然在第8圖之構成中，針對一方之輸入節點與屬固定電壓的接地電壓GND(「L」位準)連接之NOR電路11A,11C,11D的構成加以說明，但是藉作成一方之輸入節點與電源電壓Vd(「H」位準)連接之構成，可作成使用NAND電路取代NOR電路的構成。
又，雖然在第8圖之構成中，針對使用NOR電路11A,11C,11D之構成加以說明，但是亦可作成將NOR電路11A,11C,11D之構成分別置換為將輸入信號之邏輯位準加以反轉的反相電路之構成。藉由該構成，可削減電路的構成元件數，可將電路之佈局作成很小。
利用依本實施形態之變形例的構成，可依照輸入電壓調整振盪信號之「H」位準的期間及「L」位準的期間，因此可作成寬廣的動態範圍，可實現精度更高的電壓-頻率變換電路。又，可實現使用其之血壓測定裝置。
應認為在此揭示的實施形態所有點均為例示而並非限制性。本發明之範圍並非上述之說明，應包含申請專利範圍所表示、與申請專利範圍均等之意義及範圍內所有的變更。
1．．．電子血壓計
10．．．本體部
20．．．腕帶
21．．．空氣袋
30．．．空氣系
31．．．空氣管
32．．．壓力感測器
33．．．放大器
34,34#．．．電壓-頻率變換電路
40．．．顯示部
41．．．操作部
41A．．．電源開關
41B．．．測定開關
41C．．．停止開關
41D．．．記憶體開關
42．．．記憶體部
43．．．快閃記憶體
44．．．電源
45．．．計時部
46．．．資料輸入出部
50．．．腕帶壓調整機構
51．．．泵
52．．．閥
53．．．泵驅動電路
54．．．閥驅動電路
62．．．蜂鳴器
100．．．CPU
132．．．記錄媒體
第1圖為本發明之實施形態相關的血壓計1之外觀立體圖。
第2圖係顯示本發明之實施形態相關的血壓計1之硬體構成之方塊圖。
第3圖係說明依照本發明之實施形態的壓電電阻式之壓力感測器32之圖。
第4(a)(b)(c)圖為說明先前技術之RC振盪電路的圖。
第5(a)(b)圖為說明先前技術之RC振盪電路的各節點之電壓位準之圖。
第6圖為說明依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34之圖。
第7(a)(b)圖為說明依照本發明之實施形態的電壓-頻率變換電路34的各節點之電壓位準之圖。
第8圖為說明依照本發明之實施形態的變形例的電壓-頻率變換電路34的圖。
第9(a)(b)圖為說明依照本發明之實施形態的變形例的電壓-頻率變換電路34#的各節點之電壓位準之圖。
NA,NB,NC,N0‧‧‧節點
12,13,16‧‧‧電阻元件
14‧‧‧電容器
15‧‧‧開關元件
11A,11B,11C‧‧‧NOR電路
34‧‧‧電壓-頻率變換電路

Claims (4)

  1. 一種電壓-頻率變換電路，具備：包含電容成分、及電阻成分的RC振盪電路，該RC振盪電路包含：輸入端子，用於輸入輸入電壓；第1電阻元件，連接於該輸入端子與第1內部節點之間；第1電容器，其一個電極與該第1內部節點連接，另一個電極與第2內部節點連接；第2電阻元件，與該第1電容器並聯且其一個導通端子與該第1內部節點連接；第1邏輯電路，連接至該第2電阻元件之另一個導通端子，藉由該第2電阻元件連接於該第1內部節點與該第2內部節點之間；第2邏輯電路，與該第2內部節點連接而輸出因應該第1邏輯電路之輸出信號之振盪信號；及第1開關元件，用於因應該第2內部節點之電壓位準，將與該一個電極連接的該第1內部節點和固定電壓電連接，以將該第1電容器放電；該電壓-頻率變換電路更包含：第3電阻元件，連接於該輸入端子與第3內部節點之間；第2電容器，其一個電極與該第3內部節點連接， 另一個電極與第4內部節點連接；及第4電阻元件，與該第2電容器並聯且其一個導通端子與該第3內部節點連接，該第1邏輯電路具有：第1反相電路，連接至該第4電阻元件的另一個導通端子；互斥或電路(exclusive OR circuit)，接受該第1反相電路之輸出端子及該第4電阻元件之另一個導通端子的輸入而輸出到該第2內部節點；該第2邏輯電路具有：第2反相電路，連接於該第2內部節點與該第4內部節點之間；及第3反相電路，與該第4內部節點連接；更包含有：第2開關元件，用於因應該第4內部節點之電壓位準，將與該一個電極連接的該第3內部節點和固定電壓作電連接，而將該第2電容器放電。
  2. 如申請專利範圍第1項之電壓-頻率變換電路，其中該輸入電壓相當於壓電電阻式感測器之輸出電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項之電壓-頻率變換電路，其中該第1開關元件，在該第2內部節點之電壓位準為閾值以上之時導通，將與該一個電極連接的該第1內部節點和固定電壓電連接以將該第1電容器放電，該第1開關元件，在該第2內部節點之電壓位準為未滿閾值之時為不導通，與該一個電極連接的該第1內 部節點和該輸入電壓連接以將該第1電容器充電。
  4. 一種血壓測定裝置，具備：腕帶，用於捲繞於被測定者之預定的測定部位；及壓力檢測手段，用於檢測腕帶內之壓力，該壓力檢測手段包含：壓電電阻式感測器，產生因應該腕帶內之壓力的電壓；及RC振盪電路，含有電容成分、及電阻成分，該RC振盪電路包含：輸入端子，輸入有輸入電壓；第1電阻元件，連接於該輸入端子與第1內部節點之間；第1電容器，其一個電極與該第1內部節點連接，另一個電極與第2內部節點連接；第2電阻元件，與該第1電容器並聯，且其一個導通端子與該第1內部節點連接；第1邏輯電路，連接至該第2電阻元件之另一個導通端子，藉由該第2電阻元件而連接於該第1內部節點與該第2內部節點之間；第2邏輯電路，與該第2內部節點連接而輸出因應於該第1邏輯電路之輸出信號的振盪信號；第1開關元件，用於因應該第2內部節點之電壓位準，將與該一個電極連接的該第1內部節點和固定電壓電連接以將該第1電容器放電， 該血壓測定裝置更包含：第3電阻元件，連接於該輸入端子與第3內部節點之間；第2電容器，其一個電極與該第3內部節點連接，另一個電極與第4內部節點連接；及第4電阻元件，與該第2電容器並聯且其一個導通端子與第3內部節點連接，該第1邏輯電路具有：第1反相電路，連接至該第4電阻元件的另一個導通端子；互斥或電路(exclusive OR circuit)，接受該第1反相電路之輸出端子及該第4電阻元件之另一個導通端子的輸入而輸出到該第2內部節點；該第2邏輯電路具有：第2反相電路，連接於該第2內部節點與該第4內部節點之間；及第3反相電路，與該第4內部節點連接；更包含有：第2開關元件，用於因應該第4內部節點之電壓位準，將與該一個電極連接的該第3內部節點和固定電壓作電連接，而將該第2電容器放電。
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