WO2018235373A1 - ヒステリシス付きコンパレータ - Google Patents

ヒステリシス付きコンパレータ Download PDF

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WO2018235373A1
WO2018235373A1 PCT/JP2018/012267 JP2018012267W WO2018235373A1 WO 2018235373 A1 WO2018235373 A1 WO 2018235373A1 JP 2018012267 W JP2018012267 W JP 2018012267W WO 2018235373 A1 WO2018235373 A1 WO 2018235373A1
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threshold
comparator
threshold value
input signal
power
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PCT/JP2018/012267
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English (en)
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徹哉 近江
真宏 巻田
章人 佐々木
篤史 小林
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding

Definitions

  • the present disclosure relates to a comparator with hysteresis.
  • a comparator with hysteresis having two threshold values, a first threshold value and a second threshold value has been proposed, for example, in Patent Document 1.
  • the hysteresis is the first threshold-the second threshold.
  • the threshold of the comparator becomes either the first threshold, the second threshold, or the trend. Therefore, depending on the relationship between the input signal and the threshold value when the comparator rises after power-on, there are cases where the comparator operates properly and cases where it operates erroneously.
  • An object of the present disclosure is to provide a comparator with hysteresis that can correctly set a threshold at power-on.
  • the comparator with hysteresis alternately switches between the first threshold and the second threshold smaller than the first threshold according to the input signal, and the first threshold or the second threshold set by switching And an input signal, and a comparator that generates an output according to the comparison result.
  • the comparator with hysteresis includes a setting unit that sets one of the first threshold and the second threshold in the comparator when power is supplied to the comparator.
  • the setting unit sets an initial threshold between the first threshold and the second threshold to the comparator when the power is turned on, acquires a comparison result between the input signal in the comparator and the initial threshold, and the input signal is the initial threshold If smaller than the threshold, the threshold of the comparator is set to the first threshold, and if the input signal is larger than the initial threshold, the threshold of the comparator is set to the second threshold.
  • the setting unit selects an appropriate threshold according to the input signal based on the initial threshold when the power is turned on. Therefore, the threshold value can be correctly set in the comparator when the power is turned on.
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a comparator with hysteresis according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a diagram showing the contents of setting the threshold value in the comparator when the power is turned on.
  • FIG. 3 is a diagram showing the content in which the threshold value is incorrectly set as a comparative example.
  • the comparator with hysteresis 100 includes a comparator 110 and a setting unit 120.
  • the comparator 110 compares the threshold with the input signal and generates an output according to the comparison result.
  • the comparator 110 has two thresholds of a first threshold and a second threshold smaller than the first threshold.
  • the comparator 110 alternately switches between the first threshold and the second threshold according to the input signal, and compares the input signal with the first threshold or the second threshold set by the switching.
  • the setting unit 120 sets one of the first threshold and the second threshold in the comparator 110 when power is supplied to the comparator 110.
  • the setting unit 120 operates when the power to the comparator 110 is turned on, and does not operate after setting the threshold in the comparator 110.
  • the setting unit 120 includes a timer 121 and a logic circuit 122.
  • the timer 121 measures a fixed time when the power is turned on. Since the comparator with hysteresis 100 does not output for a fixed period of time after the power is turned on, the timer 121 counts the time for setting the threshold of the comparator 110 within the fixed period of time.
  • the logic circuit 122 performs a logic operation to set the threshold of the comparator 110 when the power is turned on.
  • the logic circuit 122 has an initial threshold between the first threshold and the second threshold.
  • the initial threshold is used when setting the threshold of the comparator 110 at power-on, and is not used in normal operation.
  • the initial threshold is predetermined in accordance with the input signal to the comparator 110. The above is the configuration of the comparator with hysteresis 100.
  • FIG. 2 it is assumed that an input signal is input to the comparator 110.
  • the timer 121 starts counting a fixed time.
  • the logic circuit 122 is released from the reset state. Also, the logic circuit 122 starts the logic operation after releasing the reset. Further, the horizontal axis shown in FIG. 2 indicates the position or movement amount of the detection target.
  • the logic circuit 122 sets an initial threshold in the comparator 110. Thereby, the comparator 110 compares the value of the current input signal with the initial threshold and outputs the comparison result. The logic circuit 122 obtains the comparison result.
  • the logic circuit 122 sets the threshold of the comparator 110 to the first threshold. On the other hand, if the input signal is greater than the initial threshold, the logic circuit 122 sets the threshold of the comparator 110 to the second threshold. Thus, the logic circuit 122 selects the first threshold or the second threshold from the magnitude relationship between the input signal and the initial threshold. The logic circuit 122 completes the setting of the first threshold or the second threshold while the timer 121 measures a predetermined time (for example, several milliseconds to several tens of milliseconds).
  • the comparator with hysteresis 100 outputs the comparison result of the first threshold or the second threshold set in the comparator 110 with the input signal as needed.
  • the comparator 110 switches the threshold from the second threshold to the first threshold when the input signal falls below the second threshold.
  • the comparator 110 switches the threshold from the first threshold to the second threshold when the input signal exceeds the first threshold. Since the appropriate threshold is set at the time of power on, there is no possibility of malfunction.
  • the output of the comparator 110 when the threshold at power on is set to the second threshold, the output of the comparator 110 should be Hi. However, if the first threshold is set to be set to the second threshold when the power is turned on, the output of the comparator 110 is Lo, and the threshold becomes the second threshold when the input signal exceeds the first threshold. Switch. Also, the horizontal axis shown in FIG. 3 indicates the position or movement amount of the detection target.
  • the output of the comparator 110 should be Lo. However, if the first threshold is set to be set to the first threshold when the power is turned on, the output of the comparator 110 is Hi, and the threshold becomes the second threshold when the input signal falls below the first threshold. Switch. As described above, if the threshold is not properly set at power on, the comparator 110 may malfunction.
  • the logic circuit 122 sets the initial threshold in the comparator 110, so that it is possible to select an appropriate threshold according to the input signal. . Therefore, the threshold value can be correctly set in the comparator 110 when the power is turned on. Therefore, the comparator 110 can be operated normally.
  • the configuration of the comparator with hysteresis 100 shown in each embodiment is an example, and is not limited to the configuration described above, and may be another configuration that can realize the present disclosure.
  • the circuit configuration of the logic circuit 122 may be another configuration capable of executing processing.
  • the comparator with hysteresis of the present disclosure can be used, for example, as a position sensor.
  • the comparator with hysteresis used in the position sensor has an initial threshold value, a first threshold value, and a second threshold value, and the signal to be compared input to the comparator at power-on is compared with the initial threshold value.
  • the first threshold or the second threshold is selected. According to this configuration, an erroneous determination of the position can be avoided when the power is turned on, and the detection range of the sensor can be increased.

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  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

ヒステリシス付きコンパレータは、入力信号に応じて第１閾値と第１閾値よりも小さい第２閾値とを交互に切り替え、切り替えによって設定された第１閾値または第２閾値と入力信号とを比較し、比較結果に応じた出力を発生させる比較器（１１０）と、比較器に対する電源投入時に比較器に第１閾値及び第２閾値のいずれか一方を設定する設定部（１２０）と、を備える。設定部は、電源投入時に比較器に対して第１閾値と第２閾値との間の初期閾値を設定し、比較器における入力信号と初期閾値との比較結果を取得し、入力信号が初期閾値よりも小さい場合は比較器の閾値を第１閾値に設定し、入力信号が初期閾値よりも大きい場合は比較器の閾値を第２閾値に設定する。

Description

ヒステリシス付きコンパレータ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年６月２１日に出願された日本国特許出願２０１７－１２１４４７号に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。
　本開示は、ヒステリシス付きコンパレータに関する。
　従来より、第１閾値と第２閾値との２つの閾値を持つヒステリシス付きコンパレータが、例えば特許文献１で提案されている。ヒステリシスは第１閾値－第２閾値となる。
ＪＰ２００８－１０３９９５　Ａ
　コンパレータに電源を投入した直後では、コンパレータの閾値が第１閾値、第２閾値、あるいは成り行きのいずれかになる。このため、電源投入後コンパレータが立ち上がる際の入力信号と閾値の関係によって、コンパレータが正常に動作する場合と、誤って動作する場合とがある。
　本開示は、電源投入時に閾値を正しく設定することができるヒステリシス付きコンパレータを提供することを目的とする。
　本開示の一態様によれば、ヒステリシス付きコンパレータは、入力信号に応じて第１閾値と第１閾値よりも小さい第２閾値とを交互に切り替え、切り替えによって設定された第１閾値または第２閾値と入力信号とを比較し、その比較結果に応じた出力を発生させる比較器を備えている。
　ヒステリシス付きコンパレータは、比較器に対する電源投入時に比較器に第１閾値及び第２閾値のいずれか一方を設定する設定部を備えている。
　設定部は、電源投入時に比較器に対して第１閾値と第２閾値との間の初期閾値を設定し、比較器における入力信号と初期閾値との比較結果を取得し、入力信号が初期閾値よりも小さい場合は比較器の閾値を第１閾値に設定し、入力信号が初期閾値よりも大きい場合は比較器の閾値を第２閾値に設定する。
　この構成によれば、設定部は、電源投入時に初期閾値に基づいて入力信号に応じた適切な閾値を選択する。したがって、電源投入時に比較器に閾値を正しく設定することができる。
　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付図面を参照した下記詳細な説明から、より明確になる。添付図面において、
図１は、本開示の一実施形態に係るヒステリシス付きコンパレータの回路構成を示した図であり、 図２は、電源投入時に比較器に閾値を設定する内容を示した図であり、 図３は、比較例として、閾値が誤って設定される内容を示した図である。
　以下、本開示の一実施形態について図を参照して説明する。図１に示されるように、ヒステリシス付きコンパレータ１００は、比較器１１０及び設定部１２０を備えている。
　比較器１１０は、閾値と入力信号とを比較し、その比較結果に応じた出力を発生させる。比較器１１０は、第１閾値と第１閾値よりも小さい第２閾値との２閾値を有している。比較器１１０は、入力信号に応じて第１閾値と第２閾値とを交互に切り替え、切り替えによって設定された第１閾値または第２閾値と入力信号とを比較する。
　設定部１２０は、比較器１１０に対する電源投入時に比較器１１０に第１閾値及び第２閾値のいずれか一方を設定する。設定部１２０は、比較器１１０に対する電源投入時に動作し、比較器１１０に閾値を設定した後は動作しない。
　設定部１２０は、タイマ１２１及びロジック回路１２２を有している。タイマ１２１は、電源投入時に一定時間を計る。電源投入後、一定時間、ヒステリシス付きコンパレータ１００は出力をしないので、タイマ１２１は一定時間内に比較器１１０の閾値を設定するための時間を計る。
　ロジック回路１２２は、電源投入時に比較器１１０の閾値を設定するためのロジック動作を行う。このため、ロジック回路１２２は、第１閾値と第２閾値との間の初期閾値を有している。初期閾値は、電源投入時の比較器１１０の閾値の設定時に用いられ、通常動作では用いられない。初期閾値は、比較器１１０への入力信号に応じて予め決められている。以上が、ヒステリシス付きコンパレータ１００の構成である。
　次に、ヒステリシス付きコンパレータ１００への電源投入時における閾値の設定方法について説明する。図２に示されるように、比較器１１０には入力信号が入力されるとする。ヒステリシス付きコンパレータ１００への電源投入時に、タイマ１２１は一定時間を計り始める。ロジック回路１２２は、リセット状態からリセット解除となる。また、ロジック回路１２２は、リセット解除後にロジック動作を開始する。また、図２に示す横軸は検出対象の位置、または移動量を示す。
　まず、ロジック回路１２２は、比較器１１０に初期閾値を設定する。これにより、比較器１１０は、現在の入力信号の値と初期閾値とを比較し、その比較結果を出力する。ロジック回路１２２は、比較結果を取得する。
　そして、入力信号が初期閾値よりも小さい場合、ロジック回路１２２は比較器１１０の閾値を第１閾値に設定する。一方、入力信号が初期閾値よりも大きい場合、ロジック回路１２２は比較器１１０の閾値を第２閾値に設定する。このように、ロジック回路１２２は、入力信号と初期閾値との大小関係から第１閾値または第２閾値を選択する。ロジック回路１２２は、タイマ１２１によって一定時間（例えば、数ミリ秒～数十ミリ秒）が計られる間に第１閾値または第２閾値の設定を完了させる。
　この後、ヒステリシス付きコンパレータ１００は比較器１１０に設定された第１閾値または第２閾値と入力信号との比較結果を随時出力する。比較器１１０は、入力信号が第２閾値を下回ったとき、閾値を第２閾値から第１閾値に切り替える。また、比較器１１０は、入力信号が第１閾値を上回ったとき、閾値を第１閾値から第２閾値に切り替える。電源投入時に適切な閾値が設定されているので、誤動作することはない。
　比較例として、図３に示されるように、電源投入時の閾値が第２閾値に設定される場合、比較器１１０の出力はＨｉとなるはずである。しかし、電源投入時に第２閾値に設定されるべきところに第１閾値が設定された場合、比較器１１０の出力はＬｏとなり、入力信号が第１閾値を上回ったときに閾値が第２閾値に切り替わる。また、図３に示す横軸は検出対象の位置、または移動量を示す。
　また、電源投入時の閾値が第１閾値に設定される場合、比較器１１０の出力はＬｏとなるはずである。しかし、電源投入時に第１閾値に設定されるべきところに第１閾値が設定された場合、比較器１１０の出力はＨｉとなり、入力信号が第１閾値を下回ったときに閾値が第２閾値に切り替わる。このように、電源投入時に閾値が適切に設定されないと、比較器１１０が誤動作を起こしてしまう。
　これに対し、本実施形態では、ヒステリシス付きコンパレータ１００への電源投入時に、ロジック回路１２２が比較器１１０に初期閾値を設定しているので、入力信号に応じた適切な閾値を選択することができる。このため、電源投入時に比較器１１０に閾値を正しく設定することができる。したがって、比較器１１０を正常に動作させることができる。
　（他の実施形態）
　各実施形態で示されたヒステリシス付きコンパレータ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本開示を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ロジック回路１２２の回路構成は処理を実行できる他の構成でも構わない。
　なお、本開示のヒステリシス付きコンパレータは、例えば、ポジションセンサに用いることができる。ポジションセンサに用いられるヒステリシス付きコンパレータにおいて、初期閾値と、第１閾値、第２閾値を持たせ、電源投入時にコンパレータに入力される比較対象の信号と初期閾値を比較し、両入力の大小関係で第１閾値または第２閾値を選択する。この構成によれば、電源投入時にポジションの誤判定を回避でき、センサの検出範囲を増やすことができる。
　以上、本開示の一態様に係るヒステリシス付きコンパレータの実施形態、構成、態様を例示したが、本開示に係る実施形態、構成、態様は、上述した各実施形態、各構成、各態様に限定されるものではない。例えば、異なる実施形態、構成、態様にそれぞれ開示された技術的部を適宜組み合わせて得られる実施形態、構成、態様についても本開示に係る実施形態、構成、態様の範囲に含まれる。

Claims (1)

  1. 　入力信号に応じて第１閾値と前記第１閾値よりも小さい第２閾値とを交互に切り替え、前記切り替えによって設定された前記第１閾値または前記第２閾値と前記入力信号とを比較し、比較結果に応じた出力を発生させる比較器（１１０）と、
    　前記比較器に対する電源投入時に前記比較器に前記第１閾値及び前記第２閾値のいずれか一方を設定する設定部（１２０）と、
    　を備え、
    　前記設定部は、前記電源投入時に前記比較器に対して前記第１閾値と前記第２閾値との間の初期閾値を設定し、前記比較器における前記入力信号と前記初期閾値との前記比較結果を取得し、前記入力信号が前記初期閾値よりも小さい場合は前記比較器の閾値を前記第１閾値に設定し、前記入力信号が初期閾値よりも大きい場合は前記比較器の閾値を前記第２閾値に設定するヒステリシス付きコンパレータ。
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