JPH037272B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ この発明は例えばデイジタル処理形スペクトラ
ムアナライザに応用して好適なピーク検出装置に
関し、特に被観測信号のピーク値を誤まりなく検
出することができるピーク検出装置を提供しよう
とするものである。

＜発明の背景＞ 従来一般にスペクトラムアナライザはアナログ
回路によつて構成され、被観測信号の例えば周波
数スペクトラムを陰極線管上に表示するようにし
ている。

アナログ回路方式による場合、被観測信号の表
示波形を記憶しておくことができない欠点があ
る。このため最近では被観測信号を高速Ａ−Ｄ変
換し、メモリに記憶できるデイジタル信号に変換
し、このデイジタル信号を再びＤ−Ａ変換して陰
極線管上に表示するデイジタル処理形スペクトラ
ムアナライザが主流となりつつある。

デイジタル処理形スペクトラムアナライザによ
れば上記したように波形を記憶できること、及び
演算処理が容易なため例えば複数の観測波形相互
の差或は和に対応した波形を即座に表示できる等
の利点が得られ利用価値の高いスペクトラムアナ
ライザを提供できる。

デイジタル処理形スペクトラムアナライザにお
いてＡ−Ｄ変換動作に関連してサンプリング回路
とホールド回路が設けられる。サンプリング回路
のサンプリング周波数はスペクトラムアナライザ
の掃引速度に関連して切換られるようになつてい
る。この切換によつて被観測信号を細かくサンプ
リングし少なくとも正と負のピークをもれなくサ
ンプリングできるようにしている。

被観測信号の周期と比較してサンプリング周期
が極く短かい周期の関係にある場合は、被観測信
号の正と負のピークをもれなくサンプリングし、
Ａ−Ｄ変換することができる。然し乍らサンプリ
ング周期と被観測信号の周期とが近ずいて来るに
伴なつて正及び負のピークを確実にとらえてサン
プリングすることがむずかしくなる。

このため一般にサンプリング回路の前段に正及
び負のピークホールド回路を設け、このピークホ
ールド回路により被観測信号のピークとボトムを
確実にとらえて取込む構造が採られている。この
部分を一般にピーク検出装置と呼んでいる。

＜従来技術の説明＞ 第１図に従来のピーク検出装置の構造を示す。
図中１０１は被観測信号１０２の入力端子を示
す。この入力端子１０１に与えられた被観測信号
１０２は正のピークホールド回路１０３と負のピ
ークホールド回路１０４の双方に入力される。正
及び負のピークホールド回路１０３，１０４の出
力は選択回路１０５により何れか一方を選択して
取出し、サンプルホールド回路１０６においてサ
ンプルホールドするようにしている。サンプルホ
ールド回路１０６の出力は出力端子１０７に送出
され、出力端子１０７から特に図示しないがＡ−
Ｄ変換器に供給される。

１０８は選択回路１０５を制御する制御回路を
示す。制御回路１０８は電圧比較器１０９と、こ
の電圧比較器１０９の比較出力を論理値として取
込むＤ形フリツプフロツプ回路１１１とにより構
成される。電圧比較器１０９はサンプルホールド
回路１０６の出力と被観測信号１０２の電圧の大
小関係を比較する。つまりサンプルホールド回路
１０６のホールド出力を反転入力端子に与え、被
観測信号１０２を非反転入力端子に入力する。Ｄ
形フリツプフロツプ１１１のクロツク端子CKに
は第２図Ｂに示すサンプリングパルス２０２を与
える。入力端子１０１に第２図Ａに示す被観測信
号１０２が入力されたとするとＤ形フリツプフロ
ツプ１１１の出力端子Ｑからは第２図Ｄに示す正
相矩形波信号２０４が出力される。この正相矩形
波信号２０４が選択回路１０５に与えられる。選
択回路１０５は正相矩形波信号２０４がＨ論理の
とき正のピークホールド回路１０３を選択し、Ｌ
論理のとき負のピークホールド回路１０４を選択
するように動作する。

１１２はゲート手段を示す。このゲート手段１
１２は二つのアンドゲート１１３と１１４とによ
つて構成され、一方のアンドゲート１１３にＤ形
フリツプフロツプ１１１の出力端子の逆相矩形
波信号２０４を与え、他方のアンドゲート１１４
にＤ形フリツプフロツプ１１１の出力端子Ｑの正
相矩形波信号２０４を与える。これらアンドゲー
ト１１３及び１１４の各他方の入力端子には第２
図Ｃに示すリセツトパルス２０３を与える。第２
図Ｅに示すパルス２０５はアンドゲート１１３か
ら出力されるリセツトパルスである。また第２図
Ｆに示すパルス２０６はアンドゲート１１４から
出力されるリセツトパルスである。アンドゲート
１１３の出力パルス２０５は正のピークホールド
回路１０３のリセツト端子Ｒに与えると共に、ア
ンドゲート１１４の出力パルス２０６は負のピー
クホールド回路１０４のリセツト端子Ｒに与え
る。

＜従来技術の動作説明＞ 上記した構造において、時点T₁でサンプリン
グパルス２０２ａが入力されると、この時点T₁
ではＤ形フリツプフロツプ１１１の出力端子Ｑの
出力信号２０４はＬ論理となつている。このため
選択回路１０５は負のピークホールド回路１０４
を選択し、サンプルホールド回路１０６は負のピ
ークホールド回路１０４がホールドしているホー
ルド電圧E₁をサンプルホールドする。

次に時点T₂においてサンプリングパルス２０
２ｂが与えられると、このときはＤ形フリツプフ
ロツプ１１１の出力信号２０４はＨ論理となつて
いるから選択回路１０５は正のピークホールド回
路１０３を選択する。従つてサンプルホールド回
路１０６は正のピークホールド回路１０３がホー
ルドしている電圧E₂をサンプルホールドする。

時点T₃においてサンプリングパルス２０２ｃ
が与えられると、このときはＤ形フリツプフロツ
プ１１１の出力信号２０４はＬ論理となつてい
る。このため選択回路１０５は負のピークホール
ド回路１０４を選択し、ホールド電圧E₃をサン
プルホールド回路１０６に取込む。

時点T₄においてサンプリングパルス２０２ｄ
が与えられるとこのときはＤ形フリツプフロツプ
１１１の出力信号２０４はＨ論理であるため選択
回路１０５は正のピークホールド回路１０３を選
択する。よつてサンプルホールド回路１０６は正
のピークホールド回路１０３がホールドしている
ホールド電圧E₄をサンプルホールドする。

時点T₅においてサンプリングパルス２０２ｅ
が与えられるとこのときはＤ形フリツプフロツプ
１１１の出力信号２０４はＬ論理であるから選択
回路１０５は負のピークホールド回路１０４を選
択する。よつてサンプルホールド回路１０６は負
のピークホールド回路１０４がホールドしている
電圧E₅をサンプルホールドする。

＜従来技術の欠点＞ こゝまでの説明は正常な動作を説明している。
つまりサンプルホールド回路１０６は時点T₁，
T₂，T₃，T₄，T₅において正及び負のピークホー
ルド回路１０３と１０４のホールド電圧E₁〜E₅
をサンプルホールドし、そのサンプルホールド電
圧をＡ−Ｄ変換器に供給するからＡ−Ｄ変換して
再びＤ−Ａ変換すると、第２図に点線で示す波形
２０７が再現され、スペクトラムの正と負のピー
ク値を正確に再現している。

従来の欠点は次のサンプル時点T₆において発
生する。つまり時点T₆においてサンプリングパ
ルス２０２ｆが与えられると、このときは信号２
０４はＨ論理となつてから選択回路１０５は正の
ピークホールド回路１０３を選択する。正のピー
クホールド回路１０３は時点T₄の直後に与えら
れたリセツトパルス２０３ａによりリセツトが掛
けられるが、そのリセツトによつて正のピークホ
ールド回路１０３は被観測信号の立下りの途中の
電圧E₆をホールドしてしまう。この結果次のサ
ンプリング時点T₆においてサンプルホールド回
路１０６は電圧E₆をサンプルホールドしてしま
う。このサンプルホールド動作直後に正のピーク
ホールド回路１０３はリセツトパルス２０５によ
つて電圧E₇にリセツトされる。

結局従来のピーク検出装置においては大きいピ
ーク値を持つスペクトラムの直後に虚偽のピーク
電圧E₆を出力し、陰極線管上には第２図に点線
で示すようなスペクトラムが表示される。第２図
は時間軸をかなり拡大して図示している。実際に
は第３図に示すような表示となり、真に大きいピ
ークスペクトラム３０１の次に虚偽のピークスペ
クトラム３０２が表示される欠点がある。

＜発明の目的＞ この発明は第２図に示した虚偽のピーク電圧
E₆を出力することのないピーク検出装置を提供
しようとするものである。

＜発明の概要＞ この発明では被観測信号の立上り区間と立下り
区間を判別するスロープ検出回路を設け、正のピ
ーク点においては負のピークホールド回路をリセ
ツトし、負のピーク点においては正のピークホー
ルド回路をリセツトするように構成したものであ
る。

このように構成することにより正のピークホー
ルド回路は少なくともピークホールド動作を行な
う直前の負のピーク点においてリセツト動作を行
ない、また負のピークホールド回路１０４はピー
クホールド動作を行なう直前の正のピーク点にお
いてリセツト動作を行なうから正及び負のピーク
ホールド回路１０３，１０４は虚偽のピーク電圧
を出力することがない。従つてこの発明のピーク
検出装置をデイジタル処理形スペクトラムアナラ
イザのＡ−Ｄ変換手段の前に設けることにより大
きいピーク値を持つ波形の直後に虚偽のピーク波
形が表示されるような不都合を解消することがで
きる。

＜発明の実施例＞ 第４図にこの発明の一実施例を示す。第４図に
おいて第１図と対応する部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略するが、この発明におい
てはスロープ検出器４００と、このスロープ検出
器４００の検出出力によりサンプリング直後の正
及び負のピーク点においてリセツトパルスを発生
するリセツトパルス発生手段４０１とを設け、こ
のリセツトパルス発生手段４０１から出力される
リセツトパルスに従来から用いているリセツトパ
ルスを加えて正及び負のピークホールド回路１０
３，１０４をリセツト動作させるように構成した
ものである。

従つてこの発明によれば、第２図で説明したリ
セツトパルス２０３によるリセツト動作に加えて
リセツトパルス発生手段４０１から出力されるサ
ンプリング動作直後の負のピーク点で出力される
パルスによつて正のピークホールド回路をリセツ
トし、サンプリング動作直後の正のピーク点で出
力されるパルスによつて負のピークホールド回路
をリセツトさせる。

このように構成することにより第５図に示すよ
うに仮に時点T₄において正のピークホールド回
路が虚偽の電圧E₆にリセツトされたとしても、
時点T₄′における正のピークホールド回路のホー
ルド電圧は負のピーク値にリセツトされる。よつ
て時点T₆において正のピークホールド回路１０
３は正規のピーク電圧E₁₀をホールドし、虚偽の
ピーク電圧をホールドすることはない。

以下にその詳細を説明する。第６図にスロープ
検出器４００とリセツトパルス発生手段４０１の
構造を示す。スロープ検出回路４００は前段側に
演算増幅器６０１が設けられる。演算増幅器６０
１の非反転入力端子に入力端子１０１から被観測
信号１０２を与える。演算増幅器６０１の反転入
力端子と共通電位点６０２との間に充放電用コン
デンサ６０３を接続する。また出力端子と反転入
力端子との間にダイオード６０４と６０５から成
る逆並列回路を接続する。

演算増幅器６０１の後段には演算増幅器によつ
て構成した電圧比較器６０６を設ける。この電圧
比較器６０６の一方の入力端子には演算増幅器６
０１の出力を与え、他方の入力端子には入力端子
１０１から被観測信号１０２を与える。尚電圧比
較器６０６の入力側に接続した回路６０７，６０
８は雑音除去用のフイルタとして動作する。

このスロープ検出回路４００の回路構成によれ
ば入力端子１０１に例えば第７図Ａに示すような
三角波状の被観測波１０２が与えられたとする
と、演算増幅器６０１の出力電圧は第７図Ａに点
線７０１で示すように変化する。つまり被観測信
号１０２が上昇スロープにあるときは演算増幅器
６０１はダイオード６０５を通じてコンデンサ６
０３を充電する。このため演算増幅器６０１の出
力電圧は第７図Ａに点線で示すように入力端子１
０１に供給される被観測信号１０２の電圧よりダ
イオード６０５の順方向電圧降下V_D1分だけ高く
なる。

一方、被観測信号１０２が下降スロープにある
ときは演算増幅器６０１はダイオード６０４を通
じてコンデンサ６０３に充電した電圧を吸引す
る。この結果演算増幅器６０１の出力端子の電圧
は第７図Ａに点線で示すように被観測信号１０２
の電圧よりダイオード６０４の順方向電圧降下
V_D2分だけ低くなる。

このように演算増幅器６０１の出力端子の電圧
は被観測信号１０２の上昇スロープと下降スロー
プにおいて被観測信号１０２より大きくなつたり
小さくなつたり変化するから、演算増幅器６０１
の出力と被観測信号１０２とを電圧比較器６０６
によつて比較することにより電圧比較器６０６か
らは第７図Ｂに示すように被観測信号１０２が上
昇スロープから下降スロープに移るとき及び下降
スロープから上昇スロープに移るときに転換する
矩形波７０２が得られる。つまりこの例では上昇
スロープのときＨ論理で、下降スロープのときＬ
論理となる矩形波を得るように構成した場合を示
す。

リセツトパルス発生手段４０１はインバータ６
０９と、オアゲート６１１、６１５と、Ｓ−Ｒフ
リツプフロツプ６１３，６１４と、オアゲート６
１５と、単安定マルチバイブレータ６１６とによ
り構成される。スロープ検出回路４００から出力
される矩形波７０２はインバータ６０９を通じて
オアゲート６１１の一方の入力端子に与えられ
る。また矩形波７０２はオアゲート６１２の一方
の入力端子に直接与える。オアゲート６１１の他
方の入力端子には第１図で説明した制御回路１０
８から出力される正相の矩形波信号２０４を与え
る。またオアゲート６１２の他方の入力端子には
制御回路１０８から出力される逆相矩形波信号２
０４を与える。

オアゲート６１１と、６１２の出力はＳ−Ｒフ
リツプフロツプ６１３と６１４の各セツト端子Ｓ
に供給する。Ｓ−Ｒフリツプフロツプ６１３のリ
セツト端子Ｒには制御回路１０８の逆相矩形波信
号を与える。またＳ−Ｒフリツプフロツプ６１４
のリセツト端子Ｒには制御回路１０８から正相矩
形波信号を与える。

Ｓ−Ｒフリツプフロツプ６１３，６１４の各出
力信号はオアゲート６１５を通じて単安定マルチ
バイブレータ６１６の入力端子に与える。単安定
マルチバイブレータ６１６において一定のパルス
幅を持つパルスに変換し、このパルスをオアゲー
ト４０２において従来のリセツトパルス２０３と
加え合せてゲート手段１１２に与える。

＜発明要部の動作説明＞ リセツトパルス発生手段４０１の動作は次の如
くである。スロープ検出器４００からは第５図Ｆ
に示すような矩形波信号７０２が出力される。こ
の矩形波信号７０２はインバータ６０９により極
性が反転されて信号７０２に変換されオアゲート
６１１に供給される。オアゲート６１１には制御
手段１０８から出力される正相矩形波信号２０４
が与えられている。よつてオアゲート６１１から
は第５図Ｈに示す矩形波信号５０１が出力され
る。

オアゲート６１２には矩形波信号７０２と２０
４が与えられる。よつてオアゲート６１２からは
第５図Ｉに示す矩形波５０２が出力されれる。

オアゲート６１１から出力される矩形波信号５
０１をＳ−Ｒフリツプフロツプ６１３のセツト端
子Ｓに与え、Ｓ−Ｒフリツプフロツプ６１３のリ
セツト端子Ｒには逆相矩形波２０４を与える。Ｓ
−Ｒフリツプフロツプ６１３はセツト端子Ｓに与
えられた矩形波信号５０１がＬ論理に立下るとセ
ツトされ、またリセツト端子Ｒに与えられた信号
２０４がＬ論理に立下るとリセツトされる。従つ
てＳ−Ｒフリツプフロツプ６１３の出力端子Ｑか
らは第５図Ｊに示す矩形波５０３が出力される。

一方、Ｓ−Ｒフリツプフロツプ６１４のセツト
端子Ｓに矩形波信号５０２が与えられ、リセツト
端子Ｒには正相矩形波信号２０４が与えられるか
ら、Ｓ−Ｒフリツプフロツプ６１４からは第５図
Ｋに示す矩形波信号５０４が出力される。

Ｓ−Ｒフリツプフロツプ６１３と６１４から出
力される矩形波５０３と５０４はオアゲート６１
５で論理和がとられ、第５図Ｌに示すような矩形
波信号５０５を得る。オアゲート６１５から出力
された矩形波信号５０５が単安定マルチバイブレ
ータ６１６の入力端子に与えられ、矩形波信号５
０５の立上り毎に単安定マルチバイブレータ６１
６をトリガし、その出力端子Ｑから第５図Ｍに示
すパルス５０６を得る。

単安定マルチバイブレータ６１６から出力され
たパルス５０６はサンプリング直後の正及び負の
ピーク点で得られたパルスである。尚サンプリン
グのタイミングが被観測信号１０２の正又は負の
ピーク点になつている部分とピークホールド中の
部分ではパルス５０６は出力されないようになつ
ている。このパルス除去動作をインバータ６０
９、オアゲート６１１，６１２、Ｓ−Ｒフリツプ
フロツプ６１３，６１４、オアゲート６１５、単
安定マルチバイブレータ６１６によつて構成され
る回路によつて実行している。

パルス５０６はオアゲート４０２において本来
のリセツトパルス２０３に加え合わせられ、パル
ス列信号５０７になつてゲート手段１１２に供給
される。

ゲート手段１１２では正相矩形波２０４と逆相
矩形波２０４によつてパルス列信号５０７を第５
図Ｏに示す正のピークホールド回路１０３用のリ
セツトパルス５０８と第５図Ｐに示す負のピーク
ホールド回路１０４用のリセツトパルス５０９に
振り分ける。

＜発明の作用効果＞ 以上説明したようにこの発明によればサンプリ
ングのタイミング直後における被観測信号１０２
の正及び負のピーク点においてリセツトパルス５
０６を得るようにし、このリセツトパルス５０６
を負のピーク点で得られたパルスを正のピークホ
ールド回路１０３のリセツトパルスとして利用
し、正のピーク点で得られたパルスを負のピーク
ホールド回路１０４のリセツトパルスとして利用
する。

このようにすることにより仮に第５図に示す時
点T₄のリセツト動作により大きいピーク波形の
途中の電圧E₆を正のピークホールド回路１０３
にホールドさせたとしても、これに続く負のピー
ク点T₄′においてリセツトパルス５０６が得られ、
このリセツトパルス５０６が正のピークホールド
回路１０３に与えられるから時点T₄′において正
のピークホールド回路１０３にホールドした虚偽
のホールド電圧E₆は負のピーク電圧E₈にリセツ
トされる。よつてこの時点T₄′から正のピークホ
ールド回路１０３の出力電圧が被観測信号１０２
のスロープに従つて上昇し、正のピーク値E₉を
ホールドし、更に次に来るピーク値E₁₀にホール
ド値を変更するから被観測信号１０２のピーク値
を正確にとらえることができる。

尚正のピーク点において負のピークホールド回
路１０４をリセツトするから負の方向に大きく偏
倚されるピーク信号が入力され、その負方向に大
きく偏倚されるピーク信号の直後においてそのピ
ーク信号の途中の電圧をホールドしたとしても、
次の正のピーク点において負のピークホールド回
路がリセツトされるから虚偽の電圧をサンプルホ
ールド回路１０６に出力することがない。

従つてこの発明によればサンプリング周期より
短かい周期を持つ被観測信号をＡ−Ｄ変換し、再
度Ｄ−Ａ変換してそのアナログ出力信号を陰極線
管に表示する例えばスペクトラムアナライザにこ
の発明を応用すれば第３図に示したような虚偽の
波形３０２が表われることがない。よつて誤つた
測定結果を表示する不都合を解消できるから信頼
性の高いスペクトラムアナライザを提供できる。

尚上述ではこの発明をスペクトラムアナライザ
に応用した例を説明したが、Ａ−Ｄ変換器を使う
その他の装置にもこの発明を応用できることは容
易に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のピーク検出装置を説明するため
のブロツク図、第２図及び第３図は従来のピーク
検出装置の動作を説明するための波形図、第４図
はこの発明によるピーク検出装置の概要を説明す
るためのブロツク図、第５図はこの発明の要部の
動作を説明するための波形図、第６図はこの発明
の要部の回路構成を説明するための接続図、第７
図はこの発明に用いたスロープ検出回路の動作を
説明するための波形図である。 １０３，１０４：正及び負のピークホールド回
路、１０５：選択回路、１０６：サンプルホール
ド回路、１０８：制御手段、１１２：ゲート手
段、４００：スロープ検出手段、４０１：リセツ
トパルス発生手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ 被観測信号の正及び負のピーク値をホー
   ルドする正及び負のピークホールド回路と、 Ｂ この一対のピークホールド回路の出力をサン
   プリング動作と連動して交互に取出す選択回路
   と、 Ｃ この選択回路で選択したホールド電圧を一定
   周期で取出すサンプルホールド回路と、 Ｄ 被観測信号の立上りと立下りを判別するスロ
   ープ検出手段と、 Ｅ このスロープ検出手段の判別出力によりサン
   プリング直後の正のピーク点において上記負の
   ピークホールド回路をリセツトするパルスと、
   サンプリング直後の負のピーク点において上記
   正のピークホールド回路をリセツトさせるパル
   スを発生するリセツトパルス発生手段と、 から成るピーク検出装置。