JPH0241766B2 - - Google Patents

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JPH0241766B2
JPH0241766B2 JP59071975A JP7197584A JPH0241766B2 JP H0241766 B2 JPH0241766 B2 JP H0241766B2 JP 59071975 A JP59071975 A JP 59071975A JP 7197584 A JP7197584 A JP 7197584A JP H0241766 B2 JPH0241766 B2 JP H0241766B2
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/64Digital differential analysers, i.e. computing devices for differentiation, integration or solving differential or integral equations, using pulses representing increments; Other incremental computing devices for solving difference equations

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  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は2進数の入力デイジタル信号に比例積
分特性を付加した出力デイジタル信号を得るデイ
ジタル式比例積分回路に関するものである。
従来例の構成とその問題点 第1図はアナログ式比例積分回路の従来例を示
す電気的結線図、第2図はその動作説明に供する
波形図である。
アナログ式比例積分回路の構成要素は、オペア
ンプ1、入力抵抗2、帰還コンデンサ3、帰還抵
抗4である。今、入力電圧E1,E2に電位差が生
じると入力抵抗2に電流が流れ、帰還コンデンサ
3に電荷が充電されて出力電圧E0が変化する。
出力電圧E0は第2図に示すように、E1>E2のと
き電位が下降(〜t1、t4〜t5)し、E1=E2のとき
電位が停止(t1〜t2、t3〜t4、t5〜)し、E1<E2
とき電位が上昇(t2〜t3)する動作をする。この
回路の伝達関数G(s)は、 G(s)=1+sT2/sT1 ……(1) となる。但し、T1=CR1、T2=CR2、Cは帰還
コンデンサ3の容量値、R1は入力抵抗2の抵抗
値、R2は帰還抵抗4の抵抗値、sはラプラス演
算子である。(1)式を展開すると、 G(s)=1/sT1+T2/T1 ……(2) となる。即ち、積分と比例の比例積分特性を有し
ている。なお、入力抵抗2に流れる電流の大きさ
は、入力電圧E1,E2の電位差に比例するため、
帰還コンデンサ3の電荷の充放電を電位差に比例
する。しかるに、第2図に示す出力電圧E0の電
位の傾きは、E1,E2の電位差に比例して変化す
る。
係る比例積分回路を集積回路(ic)化する場合
には、入出力用のピン3個と外付けのCR部品を
必要とし、ic化による外付け部品の消減及びピン
数削減の妨げとなつていた。また、CR部品のバ
ラツキや電源電圧の変化、温度変化、経時変化等
を受け易いものであつた。さらに、モード指令信
号によりその周波数特性を多モードに切換えたい
場合は、より多くの外付け部品を必要とする等々
の問題があつた。
発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解消するもので、
全ての構成要素をデイジタル化し、かつモード指
令信号による周波数特性の切換えを可能にしたデ
イジタル式比例積分回路を提供するものである。
発明の構成 本発明は、モード指令信号によりクロツクパル
スの分周比を切換える可変分周手段と、入力デイ
ジタル信号が所定値のときに前記可変分周手段の
出力を禁止するゲート手段と、前記入力デイジタ
ル信号の最上位の少なくとも1ビツトをアツプダ
ウン信号入力とし、前記ゲート手段の出力をクロ
ツク入力とするアツプダウンカウンタと、前記モ
ード指令信号により前記入力デイジタル信号に乗
じる係数を切換える可変乗算手段と、前記アツプ
ダウンカウンタの出力と前記可変乗算手段の出力
とを加算または減算する加算または減算手段とを
具備し、前記加算または減算手段より前記モード
指令信号に対応した出力デイジタル信号を得るデ
イジタル式比例積分回路であり、全ての構成要素
をデイジタル化すると共にモード指令信号により
低周波領域のゲイン及び高周波領域のゲイン、即
ち周波数特性を切換え可能としたものである。ま
た、本発明は前記ゲート手段の代わりに比例分周
手段を用いる構成とし、前記比例分周手段におい
て前記可変分周手段の出力を入力デイジタル信号
と所定値との差の絶対値に比列した周波数に分周
する構成とし、この出力をアツプダウンカウンタ
のクロツクとして用いれば、比例積分回路の性能
を高めることができる。
実施例の説明 第3図は本発明の1実施例を示すブロツク図で
あり、第4図はその動作波形図、第5図は比例積
分特性を示す周波数特性曲線である。
第3図において、5は可変分周手段、6はゲー
ト手段、7はアツプダウンカウンタ、8は可変乗
算手段、9は加算手段であり、D1は2進数の入
力デイジタル信号、D2はアツプダウンカウンタ
の出力、D3は可変乗算手段の出力、D4は出力デ
イジタル信号、s1はクロツクパルス、s2は可
変分周手段の出力、s3はゲート出段の出力であ
る。
クロツクパルスs1は可変分周手段5において
モード指令信号に応じた所定の分周比で分周さ
れ、その分周出力s2をゲート手段6の入力とす
る。ゲート手段6では入力デイジタル信号D1
所定値D0と等しい(D1=D0)とき分周出力s2
を禁止し、等しくない(D1≠D0)とき分周出力
s2をゲート出力s3とし、アツプダウンカウン
タ7のクロツク入力とする。一方、アツプダウン
カウンタ7には入力デイジタル信号D1の最上位
の少なくとも1ビツトアツプダウン信号として入
力し、ゲート出力s3をアツプまたはダウンカウ
ントする。そして、アツプダウンカウンタ7より
入力デイジタル信号D1を積分した出力信号D2
得る。また、入力デイジタル信号D1は可変乗算
手段8に入力し、前記モード指令信号に応じた係
数Kを乗じる。そして、加算手段9においてアツ
プダウンカウンタ7の出力D2と可変乗算手段8
の出力D3とを加算し、加算出力D4を出力デイジ
タル信号として得る構成にしている。
第4図により第3図の動作を説明すれば、入力
デイジタル信号D1が所定値より大か小かにより
アツプダウンカウンタ7の動作をアツプかダウン
(またはダウンかアツプ)に切換えている。即ち、
出力D2はD1とD0の関係が、D1>D0(またはD1
D0)のときアツプカウント(t2〜t3)し、D1=D0
のときカウント停止(t1〜t2、t3〜t4、t5〜)、D1
<D0(またはD1>D0)のときダウンカウント(〜
t1、t4〜t5)させる構成にしている。
ここで、D1>D0かD1<D0かの検出は、入力デ
イジタル信号D1の最上位の少なくとも1ビツト
を利用すればよい。即ち、入力デイジタル信号
D1が6ビツトで、所定値D0が100000の場合(こ
れは最上位の1ビツトが1で下位ビツトが全て0
の場合である)を例にとり、D1の最上位の1ビ
ツトが1のときD1>D0とし、0のときD1<D0
すれば簡単に大か小かの検出が可能である。この
場合、所定値D0を011111としても同様の検出が
可能である。
上記の例は、所定値D0を入力デイジタル信号
D1の1/2の値に設定する場合であるが、1/4、3/4
の値に設定することも可能であり、この場合は最
上位の2ビツトをアツプダウン信号として用いれ
ばよく、検出のための論理回路(デコーダ)が必
要である。
一方、ゲート手段6では入力デイジタル信号
D1をデコードし、D1=D0のとき禁止信号を得て
分周出力s2のゲート出力禁止を行なう。
ここで、(2)式の時定数T1は、 T1=1/CK ……(3) として求めることができる。但し、CKはアツプ
ダウンカウンタ7に入力されるクロツクパルスの
周波数である。このクロツク周波数CKはクロツ
クパルスs1を可変分周手段5でモード指令信号
に応じて分周した分周出力s2の周波数である。
可変分周手段5、ゲート手段6、アツプダウン
カウンタ7で成る積分回路の出力D2と入力デイ
ジタル信号D1に係数Kを乗じた可変乗算手段8
の出力D3とを加算手段9において加算すれば、
(2)式の比例要素T2/T1を付加することができる。
即ち、 T2/T1=K ……(4) となる。
以上により比例積分回路を全デイジタル化でき
ると共に、可変分周手段5の分周比をモード指令
信号に応じて切換え、分周出力s2の周波数が
1a1b1c…の2π倍となるように分周し、可変
乗算手段8で乗じる係数をKa、Kb、Kc…とすれ
ば、第5図に示すように本発明の目的とする比例
積分回路の低周波領域のゲイン、高周波領域のゲ
イン、即ち、周波数特性を切換えることができ
る。
ここで、(3)、(4)式より T2=1/CK ……(5) となるから、第5図に示すように例えばモード指
令信号によらず、T2による折点周波数2を一定
にする場合は、クロツク周波数CKに比例して係
数Kを切換えればよい。即ち、周波数1a1b
1c…に対する係数をKa、Kb、Kc…とすればそれ
が実現できる。なお、これは折点周波数2を一定
とする1例であり、モード指令信号によるクロツ
ク周波数CK、係数Kの切換えは所望の値に選べ
ることは言うまでもない。
なお、アツプダウンカウンタ7の動作を、D1
>D0のときダウンカウント、D1<D0のときアツ
プカウントする構成とするときは、加算手段9を
減算手段とし、アツプダウンカウンタ7の出力
D2から可変乗算手段8の出力D3を減算すること
で、入力デイジタル信号D1に対する出力デイジ
タル信号D4を負極性とすることができる。
次に、第6図は本発明の第2の実施例を示すブ
ロツク図であり、第3図の実施例と異なるのは、
第3図のゲート手段6の代わりに比例分周手段1
0を用いた点である。D0は所定値、s4は比例
分周手段10の出力である。比例分周手段10は
可変分周手段5の分周出力s2を受け、入力デイ
ジタル信号D1と所定値D0との差の絶対値に比例
した周波数に分周し、その分周出力s4をアツプ
ダウンカウンタ7のクロツク入力とする。これに
より、入力デイジタル信号D1と所定値D0との差
の絶対値|D1−D0|に比例したアツプカウント、
ダウンカウントが可能である。これは、丁度第1
図の従来例で入力の電位差に比例して帰還コンデ
ンサの充放電を行なうのをデイジタル的に具現し
たものである。ここで、(3)式のクロツク周波数
CKは比例分周手段10の出力s4の最低周波数、
即ち、|D1−D0|=1のときの周波数である。
以上説明した第1、第2実施例のアツプダウン
カウンタ7には、計数出力D2をデコードしてD2
が最大値及び最小値のときに入力されるクロツク
s3,s4の入力を禁止すると共に最大値を検出
したときは次のダウン指令で、最小値を検出した
ときは次のアツプ指令でクロツク入力禁止を解除
する機能を付加する。これにより、アツプダウン
カウンタ7のオーバーフロー及びアンダーフロー
を防止できる。
また、必要な複数のクロツクパルスが用意され
ている場合は、可変分周手段5の代わりにモード
指令信号によるクロツク選択手段を用いても同様
の目的に供し得ることは言うまでもない。
発明の効果 以上の説明で明らかな如く、全ての構成要素を
デイジタル化し、モード指令信号に応じて比例積
分回路の低周波領域のゲイン、高周波領域のゲイ
ンを個々に切換える、即ち周波数特性を所望とす
特性に切換えることができ、かつic化に好適で、
その実用的効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図はアナログ式比例積分回路の従来構成を
示す電気的結線図、第2図はその動作波形図、第
3図は本発明のデイジタル式比例積分回路の1実
施例のブロツク図、第4図はその動作波形図、第
5図はその周波数特性曲線図、第6図は本発明の
他の実施例のブロツク図である。 5……可変分周手段、6……ゲート手段、7…
…アツプダウンカウンタ、8……可変乗算手段、
9……加算または減算手段、10……比例分周手
段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 モード指令信号によりクロツクパルスの分周
    比を切換える可変分周手段と、入力デイジタル信
    号が所定値のときに前記可変分周手段の出力を禁
    止するゲート手段と、前記入力デイジタル信号の
    最上位の少なくとも1ビツトをアツプダウン信号
    入力とし、前記ゲート手段の出力をクロツク入力
    とするアツプダウンカウンタと、前記モード指令
    信号により前記入力デイジタル信号に乗じる係数
    を切換える可変乗算手段と、前記アツプダウンカ
    ウンタの出力と前記可変乗算手段の出力とを加算
    または減算する加算または減算手段とを具備し、
    前記加算または減算手段より前記モード指令信号
    に対応した出力デイジタル信号を得ることを特徴
    とするデイジタル式比例積分回路。 2 モード指令信号によりクロツクパルスの分周
    比を切換える可変分周手段と、前記可変分周手段
    の出力を入力デイジタル信号と所定値との差の絶
    対値に比例した周波数に分周する比例分周手段
    と、前記入力デイジタル信号の最上位の少なくと
    も1ビツトをアツプダウン信号入力とし、前記比
    例分周手段の出力をクロツク入力とするアツプダ
    ウンカウンタと、前記モード指令信号により前記
    入力デイジタル信号に乗じる係数を切換える可変
    乗算手段と、前記アツプダウンカウンタの出力と
    前記可変乗算手段の出力とを加算または減算する
    加算または減算手段とを具備し、前記加算または
    減算手段より前記モード指令信号に対応した出力
    デイジタル信号を得ることを特徴とするデイジタ
    ル式比例積分回路。
JP59071975A 1984-04-11 1984-04-11 デイジタル式比例積分回路 Granted JPS60215240A (ja)

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JPS60215240A JPS60215240A (ja) 1985-10-28
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