JPH0410084B2 - - Google Patents

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JPH0410084B2
JPH0410084B2 JP57216803A JP21680382A JPH0410084B2 JP H0410084 B2 JPH0410084 B2 JP H0410084B2 JP 57216803 A JP57216803 A JP 57216803A JP 21680382 A JP21680382 A JP 21680382A JP H0410084 B2 JPH0410084 B2 JP H0410084B2
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transistor
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B21/00Systems involving sampling of the variable controlled
    • G05B21/02Systems involving sampling of the variable controlled electric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、モータの回転制御系などに好適なサ
ンプルホールド回路に関する。
〔従来技術〕 入力信号を順次サンプリングし、サンプリング
された信号を各サンプリング期間毎に保持する、
いわゆるサンプルホールド回路は、自動制御系な
どにおいて広く用いられている。
第1図はサンプルホールド回路を用いたモータ
の回転速度制御系の基本構成を示すブロツク図で
あつて、1はモータ、2は増幅回路、3は波形整
形回路、4はサンプルホールド回路、5は出力増
幅回路、6はモータ駆動回路、7はモータ制御回
路である。
同図において、サンプルホールド回路4は、波
形整形回路3、増幅回路5と共にモータ制御回路
7を構成している。
次に、この制御系の動作について説明する。
モータ1の回転速度は、適当な回転速度検出手
段によつて、その回転数に比例した周波数を有す
る信号として検出され、増幅回路2によつて増幅
された後、モータ制御回路7の波形整形回路3に
回転速度検出信号aとして入力され、適宜整形さ
れた後、サンプルホールド回路4に入力される。
サンプルホールド回路4は、入力された回転速
度検出信号aの周期を電圧値に変換し、これをサ
ンプルホールドすることにより、モータの回転速
度に逆比例したサンプルホールド信号eを形成
し、このサンプルホールド信号eは、出力増幅回
路5によつて増幅され、モータ制御信号gとして
モータ駆動回路6に加えられ、モータ1の定速回
転制御が行われる。
第2図は、第1図のサンプルホールド回路4の
一從来例を示す回路図であつて、8,9はスイツ
チ、10,11は定電流源、12はコンデンサ、
13はトランジスタ、14は抵抗、15は増幅回
路、16は抵抗、17はトランジスタ、18はコ
ンデンサ、19は定電圧電源であり、第1図に対
応する部分には同一符号をつけている。
第3図は第2図の各部の信号を示す波形図であ
つて、第2図に対応する信号には同一符号をつけ
ている。なお、第1図、第2図において、互いに
対応する信号にも同一符号をつけている。
第2図において、定電圧電源19には、定電流
源10とコンデンサ12とからなる直列回路が接
続されている。コンデンサ12には、トランジス
タ13が並列に接続され、そのベース端子は、抵
抗14を介して波形整形回路3に接続されてい
る。定電流源10とコンデンサ12との接続点に
は増幅回路15が接続され、その出力端子は、抵
抗16を介してトランジスタ17のベース端子
と、接地端子に接続されたスイツチ8とに接続さ
れている。トランジスタ17のコレクタ端子は定
電圧電源19に、また、エミツタ端子は、スイツ
チ9と定電流源11との直列回路、コンデンサ1
8、出力増幅回路5に夫々接続されている。
次に、この從来技術の動作について説明する。
第2図、第3図において、波形整形回路3は、
回転速度検出信号aの立上りと一致したサンプリ
ングパルスbと、これより若干遅れたリセツトパ
ルスcとを出力する。リセツトパルスcはトラン
ジスタ13のベース端子に入力され、その入力毎
にこれをオンさせて、各リセツトパルス周期の間
に充電されたコンデンサ12を放電させるので、
コンデンサ12の充電電圧は、リセツトパルスc
の周期でリセツトされる鋸歯状波信号dとなり、
その振幅は、リセツトパルスcの周期、すなわち
回転速度検出信号aの周期に比例したものとな
る。
一方、波形整形回路3より出力されたサンプリ
ングパルスbは、該パルスbの印加時にスイツチ
8をオフ状態にしてトランジスタ17のベース端
子を接地状態から開放し、同時に、スイツチ9を
オン状態にして、この間、鋸歯状波信号dが増幅
回路15、抵抗16を介してトランジスタ17の
ベース端子に入力信号fとして印加され、その印
加電圧に比例したトランジスタ17のエミツタ出
力に応じてコンデンサ18が充放電される。サン
プリングパルスbの印加期間が終ると、スイツチ
8,9はそれぞれオフ、オン状態に戻り、トラン
ジスタ17はオフ状態になるので、コンデンサ1
8の電圧は、次のサンプリングパルスの印加時ま
で保持される。
したがつて、鋸歯状波信号dは、サンプリング
パルスbの各入力期間毎に順次サンプリングさ
れ、コンデンサ18によつて保持されてサンプル
ホールド信号eとなり、出力増幅回路5を経てモ
ータ制御信号gとして出力される。
このようにして得られたモータ制御信号gは、
サンプリング時点での鋸歯状波信号dの振幅、す
なわち、回転速度検出信号aの周期に比例したも
のであつて、モータ1の回転速度とは逆比例して
いるので、このモータ制御信号gにより、モータ
1の回転が一定となるような制御を行い得る。
さて、このような從来技術において、例えばモ
ータの起動時のように負荷の大きい場合を考える
と、モータ1の回転速度が遅いので、回転速度検
出信号aの周期は長く、サンプルホールド信号e
の電圧はほゞその最高電圧まで上昇する。このと
きの電圧は、定電圧電源19の電圧をV1、トラ
ンジスタ17のベース・エミツタ間の順方向電圧
をVBEとすれば、ほぼ(V1−VBE)となり、これ
と等しい電圧がトランジスタ17のエミツタ端子
に与えられる。
そこで、スイツチ8がオン状態にある期間、す
なわち、非サンプリング期間には、トランジスタ
17のベース端子は接地電位にあるから、トラン
ジスタ17のベース・エミツタ間には最大(V1
−VBE)の逆方向電圧がかかることになる。
通常、トランジスタの逆耐圧電圧は規定されて
いるので、これをVBRとすれば、VBR(V1
VBE)でなければならない。すなわち、定電圧電
源19の電圧V1を(VBR+VBE)よりも大きくす
ることはできない。
もし、定電圧電源19の電圧V1を上げて使用
したいときには、VBRの大きなトランジスタを使
用するか、サンプルホールド回路の基本的構成を
変えなければならないが、いずれもその費用、手
間等を考えると得策ではない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記從来技微の欠点を解消
し、特に高い逆耐圧電圧を有するトランジスタを
用いることなく、また、できるたけ少ない回路素
子数の増加で、電源電圧を高くしても何等支障な
く動作するサンプルホールド回路を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、トラン
ジスタのベース端子に、抵抗を介してスイツチン
グ素子を接続するとともに、さらに、ダイオード
を介して基準電圧源を接続し、サンプリングパル
スの非印加期間、前記ベース端子は、前記抵抗お
よびスイツチング素子を介して接地されるととも
に、前記基準電圧源により一定の順方向電圧が与
えられるようにして、前記トランジスタのベー
ス・エミツタ間の逆方向電圧を減少させ、かつ、
サンプリングパルスの印加期間、前記トランジス
タのベース端子に供給される入力信号が、所定レ
ベル以上のとき、前記ダイオードがオフ状態とな
るようにし、前記基準電圧源がサンプリング動作
に影響を与えないようにした点に特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。
第4図は本発明によるサンプルホールド回路の
一実施例を示すブロツク図であつて、20は基準
電圧源、21はダイオード、22,23は抵抗で
あり、第2図に対応する部分には同一符号をつけ
て説明を一部省略する。
第5図は第4図の各部の信号を示す波形図であ
つて、第4図に対応する信号には同一符号をつけ
ている。
この実施例は、トランジスタ17のベース端子
が抵抗23を介してスイツチ8に接続され、かつ
抵抗22、ダイオード21を介して基準電圧源2
0に接続されている点、第2図の從来技術と相違
しているが、サンプリング動作については、第2
図に示した從来技術と原理には変わりない。
しかし、上記基準電圧源20、ダイオード2
1、抵抗22,23を付加したことにより、非サ
ンプリング期間にスイツチ8がオン状態となつて
も、トランジスタ17のベース端子の入力信号f
は、第5図に示すように、接地電位とはならず、
トランジスタ17のベース端子には一定の順方向
電圧が与えられる。すなわち、スイツチ8がオン
状態においては、基準電圧源20からダイオード
21、抵抗22,23、スイツチ8の経路で電流
が流れるので、トランジスタ17のベース電圧
VBは、基準電圧源20の電圧をV2、ダイオード
21の順方向電圧降下をVF、抵抗22,23の
低抗値をそれぞれR1、R2とすれば、VB=〔V2
VF〕・R2/(R1+R2)となる。したがつて、非
サンプリング期間にトランジスタ17のベース・
エミツタ間に発生する逆方向電圧は、第2図の從
来例に比してベース電圧VBだけ減少することに
なり、トランジスタ17の一定の逆耐圧電圧VBR
に対して、上記減少分だけ定電圧電源19の電圧
V1を高めることができる。
ところで、スイツチ8がオフ状態となるサンプ
リング期間においては、トランジスタ17には、
入力信号fとして、抵抗16,23を介した増幅
回路15の出力電圧、すなわち、回転速度検出信
号の周期にしたがつて変化する鋸歯状波信号dの
振幅に応じた電圧が印加されることになるが、こ
の電圧が基準電圧源20の電圧V2以下とならな
い限りダイオード21は逆バイアスとなつてオフ
状態にあるから、基準電圧源20はサンプルホー
ルド回路の動作に何等影響を与えることはない。
しかし、増幅回路15から印加される電圧が基
準電圧源20の電圧V2以下となれば、ダイオー
ド21はオン状態となり、トランジスタ17のベ
ース電圧VBはほぼ基準電圧源20の電圧V2によ
つて定められてしまうことになり、該ベース電圧
VBに依存するサンプルホールド信号eもほぼ一
定に固定されてしまう。
すなわち、第4図に示す実施例におけるサンプ
ルホールド回路4は、サンプリングされるべき信
号が所定レベルを越えるときにその出力がほぼ一
定となる非直線的な入出力特性をもつことにな
る。
しかし、一般に自動制御系においては、本来、
その入出力特性は所望の制御動作範囲において直
線性をもつていれば十分であるから、このような
自動制御系に用いられるサンプルホールド回路の
入出力特性も、その自動制御系で必要とされる所
望の制御動作範囲内で直線性を有するものであれ
ば何等支障はない。
モータ制御系は、通常、第6図に示すように、
f0をモータの所定の回転周波数とすると、f0±Δf
の範囲を制御可変範囲とし、この範囲を逸脱して
モータの回転数が高くなると、モータ制御回路7
(第1図)のモータ制御信号gは最低電位に、低
くなるとモータ制御信号gは最高電位に固定され
る。すなわち、回転速度検出信号aの周波数が、
f0±Δfの範囲内ではモータ制御信号gの電圧は回
転速度検出信号aの周波数に応じて変化するが、
上記範囲外では、モータ制御信号gの電圧が固定
され、このことにより、高感度で安定なモータ速
度制御が行なわれる。このために、第2図に示し
た從来技術においては、サンプルホールド回路の
出力信号eは、ほとんど定電圧電源19の電圧
V1の振幅をもつが、実際に使用される速度制御
範囲は(1/2V1±ΔV)である。以上の点に注
目し、本発明はスイツチ8のオン状態のとき、ト
ランジスタ7のベース電位を固定するようにした
ものである。
基準電圧源20がモータ速度制御可能範囲内に
影響を及ぼさないためには、 (1/2V1−ΔV)≧(V2−VF−VBE) を満足するように、基準電圧源20の電圧V2
設定すればよく、かかる電圧V2に対し、スイツ
チ8がオン状態になつたときに、コンデンサ18
によるトランジスタ17のエミツタ電圧が、最
大、 (V1−VBE) であるときの基準電圧源20によるトランジスタ
17のベース電圧が、 (V2−VF)・R2/R1+R2) であるから、 VBR≧(V1−VBE)−(V2−VF) ・R2/R1+R2 となるように、抵抗22,23の抵抗値R1、R2
を設定することにより、基準電圧源20による制
御可能範囲の影響なしに、定電圧電源19の電圧
V1を、(V2−VF)・R2/(R1+R2)だけ高くす
ることができ、基本構成を変えることなく、幅広
い電源電圧範囲で同一特性が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、特に高
い逆耐圧電圧を有するトランジスタを用いること
なく、また、從来のサンプルホールド回路の基本
的構成をかえることなく、単に基準電圧源とダイ
オードと抵抗とを付加するのみで、幅広い電源電
圧で支障なく動作し得、前記從来技術の欠点を除
いた優れたサンプルホールド回路を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はモータの回転速度制御系の基本構成を
示すブロツク図、第2図は第1図のサンプルホー
ルド回路の一從来例を示す回路図、第3図は第2
図の各部の信号を示す波形図、第4図は本発明に
よるサンプルホールド回路の一実施例を示す回路
図、第5図は第4図の各部の信号を示す波形図、
第6図はモータ回転速度制御系における制御可変
範囲を示す特性図である。 8……スイツチ、17……トランジスタ、18
……コンデンサ、20……基準電圧源、21……
ダイオード、22,23……抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 トランジスタのエミツタに第1のスイツチと
    定電流源の直列回路とコンデンサが並列に接続さ
    れ、前記トランジスタのベースに第2のスイツチ
    が接続されると共に入力信号が供給されて、前記
    第1、第2のスイツチがサンプリングパルスの有
    無によつてオン、オフするのに応動してオン、オ
    フする前記トランジスタのオンの時に前記入力信
    号を前記コンデンサに供給して前記入力信号に応
    じた電圧を前記コンデンサで保持するサンプルホ
    ールド回路において、 前記トランジスタのベースと前記第2のスイツ
    チとの間に第1の抵抗を接続すると共に前記トラ
    ンジスタのベースに第2の抵抗とダイオードと基
    準電圧源との直列回路を接続して、前記サンプリ
    ングパルスの無の時に前記トランジスタのベース
    に所定の順方向電圧を供給することを特徴とする
    サンプルホールド回路。
JP57216803A 1982-12-13 1982-12-13 サンプルホ−ルド回路 Granted JPS59108111A (ja)

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JP57216803A JPS59108111A (ja) 1982-12-13 1982-12-13 サンプルホ−ルド回路

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JP57216803A JPS59108111A (ja) 1982-12-13 1982-12-13 サンプルホ−ルド回路

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JPS59108111A JPS59108111A (ja) 1984-06-22
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JPS59108111A (ja) 1984-06-22

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