JPH0628513B2 - 交流電圧歪除去回路 - Google Patents

交流電圧歪除去回路

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JPH0628513B2
JPH0628513B2 JP57138917A JP13891782A JPH0628513B2 JP H0628513 B2 JPH0628513 B2 JP H0628513B2 JP 57138917 A JP57138917 A JP 57138917A JP 13891782 A JP13891782 A JP 13891782A JP H0628513 B2 JPH0628513 B2 JP H0628513B2
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    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
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    • H02M5/22—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • H02M5/257—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば商用交流電圧から雑音等による正弦
波形の歪を除去する交流電圧歪除去回路に関する。
一般に、アンプ、チューナあるいはカセットデッキ等の
オーデイオ機器は、商用交流電圧(AC100V)をその
まま整流および平滑して直流電圧を生成し、この直流電
圧を用いて機器各部の回路を動作させている。したがつ
て、商用交流電圧が、その電圧の変動、周波数の時間的
ゆらぎ、あるいは他の電子機器(または電気機器等)が
発生する雑音等によつて歪むと、前記直流電圧あるい
は、この直流電圧に対応する接地電位が変動し、これに
よつてオーデイオ信号中に歪あるいは雑音が発生してし
まうという問題がある。この問題は、特にオーデイオ信
号を直接増幅するアンプ等では無視することができず、
例えば、マニアの間では周囲が寝静まつた深夜に最も良
質の音が得られるとか、あるいは、使用時間帯で音質に
変化があると言われている。
このような問題を解決する手段としては、商用交流電圧
そのものを、例えば鉄共振を利用した交流定電圧回路を
用いて定電圧化することが考えられるが、このような手
段では、装置が大掛かりになるから家庭用のオーデイオ
機器等には不向きであり、またコストも高く、かつ共振
音も無視することができないという問題がある。
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、交流電圧から雑音等による波形の
歪を極めて効果的に除去することができ、しかも回路構
成が簡単であつて安価な交流電圧歪除去回路を提供する
ことにある。そしてこの発明の特徴は、入力される交流
電圧の波形を矩形波に変換する矩形波生成手段および前
記矩形波を正弦波にする正弦波生成手段からなり前記交
流電圧に同期した一定波形の同期信号を出力する同期信
号発生手段と、前記交流電圧と前記同期信号とを比較し
て前記交流信号に含まれる歪成分を検出する歪検出手段
と、前記交流電圧に前記歪検出手段の検出出力を加算し
てこの歪成分を相殺するようにしたものである。
以下、この発明を、商用交流電圧の歪を除去する回路に
適用した場合について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
第1図は、この実施例の構成を示す回路図である。この
図において、1a,1bは歪を含んだ商用交流電圧(例
えばAC100V)が入力される入力端子を示し、2はこ
の交流電圧の周波数に同期した歪のない正弦波(同期信
号)を発生する同期信号発生回路(同期信号発生手段)
を示し、また、一点鎖線で囲む3は前記交流電圧の歪成
分を検出すると共に、同交流電圧にこの歪成分を加算し
て歪を除去する歪除去回路(歪検出手段および加算手
段)を示し、4a,4bは歪の除去された交流電圧が出
力される出力端子を示している。以下、これら各部の接
続を詳述すると、入力端子1aは同期信号発生回路2の
一方の入力端子2aに接続されると共に、出力端子4a
に接続され、入力端子1bは同期信号発生回路2の他方
の入力端子2bに接続されると共に、直流電圧源5a
(電圧はE)の負側端子と直流電圧源5b(電圧はE)
の正側端子とに各々接続されている。前記同期信号発生
回路2は、入力端子2a,2b間に供給される交流電圧
に周波数および位相が同期した歪のない正弦波の同期信
号を発生し、この同期信号を出力端子2cから出力する
もので、この出力端子2cは抵抗6(値R1)を介して
増幅器7の反転入力端子に接続されている。この増幅器
7の反転入力端子と同増幅器8の出力端子との間には、
抵抗8(値R2)が介挿され、同出力端子は出力端子4
bに接続されている。一方、前記入力端子1a,1bの
間には、抵抗9(値R3)と抵抗10(値R4)が順次
直列に接続され、これら両抵抗9,10の接続点は、増
幅器7の非反転入力端子に接続されている。そして、同
期信号発生回路2の正負電源端子2d,2eおよび増幅
器7の正負電源端子7a,7bには直流電圧源5aの正
側端子と直流電圧源5bの負側端子から各々電源電圧+
E,−Eが供給されるようになつている。
次に、以上の構成におけるこの実施例の動作を、入力端
子1bにおける電圧を基準にして説明する。
まず、入力端子1a,1b間に供給される商用交流電圧
を、歪を含まない電圧Vと歪電圧d(歪成分)との和に
よつて表わす。この場合、同期信号発生回路2の出力端
子2cには、電圧Vに周波数および位相が同期した歪の
ない正弦波の電圧k・V(ただしkは定数)が得られ
る。一方、入力端子1aから増幅器7の出力端子までの
間の伝達特性A1は、入力端子1bの電位と同期信号発
生回路2の出力端子2cの電位とが等しいとすれば、 であり、また同期信号発生回路2の出力端子2cから増
幅器7の出力端子までの間の伝達特性A2は、入力端子
1bの電位と入力端子1aの電位とが等しいとすれば、 である。したがつて、増幅器7の出力端子に得られる電
圧VXは、これら伝達特性に重ね合せの理が成立するの
で、 となる。
ここで、R1=R4,R2=R3と設定すれば、(3)式は、 となる。したがつてR1,R2を更に となるように各々設定すれば、(4)式は、 VX=d ……(5) となる。すなわち、R1〜R4をR1=R4,R2=R3, となるように各々設定すれば、出力端子4bの電圧はd
になるから、出力端子4a,4b間に得られる電圧は、
歪電圧dが相殺されて、Vだけになることが解る。
なお、この第1図に示す実施例において、定数kが「1/
20」であるとして、R1およびR4を1KΩ、またR2
およびR3を20KΩに各々設定した場合、入力される
交流電圧(V+d)がAC100Vであれば、増幅器7の
各入力端子の電圧は±7Vを越えることはないから、直
流電圧源5a,5bの電圧Eは、各々10V程度で充分
であり、したがつて出力端子4a,4b間に流す負荷電
流が大きくても、前記歪除去回路3(特に増幅器7)に
おける損失は極めて少ない。例えば、この損失は前記負
荷電流が1A程度の時、最大で20〜30W程度であ
る。
次に第2図は、第1図に示した実施例の具体回路の一例
を示し、この図において第1図の各部に対応する部分に
は各々同一の符号が付してある。
第2図において、直流電圧源5は、トランス11と、こ
のトランス11の2次巻線11aの出力を整流するブリ
ツジ形の整流回路12と、この整流回路12の正負整流
出力を各々平滑する平滑用のコンデンサ13a,13b
とを有してなるもので、端子14aに電圧+Eが、また
端子14bには電圧−Eが各々得られるようになつてい
る。また増幅器7は、抵抗6,8の接続点の電位と、抵
抗9,10の接続点の電位とを差動増幅する差動増幅部
15(歪検出手段)と、この差動増幅部15の出力にバ
イアス電圧を付与するバイアス部16と、このバイアス
部16によつてバイアスが付与された前記差動増幅部1
5の出力によつて駆動させる電圧増幅部17(加算手
段)とから構成されている。
次に、第3図は、第1図に示した実施例における同期信
号発生回路2の具体回路の一例を示す回路図である。
この図において、18は入力端子2aに入力される交流
電圧を入力端子2bの電位と比較する第1の比較器であ
り、19はこの比較器18の出力電圧をツエナーダイオ
ード20のツエナー電圧VZによつて電圧+VZと電圧
−VZとを上下限値として制限する第1のリミツタ回路
である。また、21はこのリミツタ回路19の出力を積
分する第1のミラー積分回路、22はこの第1のミラー
積分回路21の出力電圧を入力端子2bの電位と比較す
る第2の比較器である。さらに、23はこの第2の比較
器22の出力電圧をツエナーダイオード24のツエナー
電圧VZ′によつて+VZ′と−VZ′とを各々上下限値
として制限する第2のリツタ回路であり、また25はこ
の第2のリミツタ回路23の出力を積分する第2のミラ
ー積分回路であり、またサインシエーパ26はこの第2
のミラー積分回路25の出力(この出力は三角波であ
る)を正弦波に変換する回路である。なお、この図にお
いて、比較器18,22は、オープンコレクタ出力とな
つているため、これら各出力端子には、正電圧を供給す
るための抵抗と、正負の出力特性を調整するためのダイ
オードが各々接続されている。
この第3図に示す回路によれば、入力端子2a,2b間
に第4図(イ)に示すような交流電圧(この交流電圧には
通常歪が含まれている)が印加されると、この交流電圧
は比較器18によつて入力端子2bの電位と比較され、
かつこの比較器18の比較出力はリミツタ回路19によ
つて上下限値が制限されるから、リミツタ回路19の出
力端には、同図(ロ)に示すような位相が反転した矩形波
が得られる。そしてこの第4図(ロ)の信号は、ミラー積
分回路21によつて積分されるから、このミラー積分回
路21の出力端には、同図(ハ)に示すような三角波が得
られる。次に、この三角波は、比較器22によつて、入
力端子2bの電位と比較され、かつこの比較出力はリミ
ツタ回路23によつて上下限値が制限されるから、この
リミツタ回路23の出力端には、第4図(ニ)に示すよう
な矩形波が得られる。そして、この矩形波は、ミラー積
分回路25によつて積分されるから、このミラー積分回
路25の出力端には第4図(ホ)に示すような三角波、す
なわち前記入力端子2aに印加された交流電圧と周波数
および位相が完全に同期した三角波が得られる。この三
角波は、サインシエーパ26によつて正弦波(第4図
(ヘ))に変換された後、出力端子2cから出力される。
次に、第5図は、第4図に示した同期信号発生回路2に
おけるサインシエーパ26の具体回路の一例を示す回路
図である。
この図に示すサインシエーパ26は、入力端子26aに
供給される三角波の電圧(ミラー積分回路25の出力)
と、基準となる電位(入力端子2bの電位)とを比較す
る比較器27と、この比較器27の出力端子と基準電位
との間に順次直列に接続された分圧用の抵抗28−1〜
28−nと、これら抵抗28−1〜28−nの各接続点
に得られる電圧V-1〜V-(n-1)と前記入力端子26aの
電位とを各々比較する比較器29−1〜29-(n-1)と、
これら比較器29−1〜29-(n-1)の各出力端子と出力
端子26bとの間に各々介挿される抵抗30−1(値γ
-1)〜抵抗30-(n-1)(値γ-(n-1))と、入力端子26
aと出力端子26bとの間に介挿された抵抗31(値γ
-0)とを有して構成されたものである。この場合、比較
器27は、その入力端子の電位が入力端子の電位よ
り高ければその出力端子から正の所定電圧を出力し、ま
たこの逆の入力条件においては、同出力端子から負の所
定電圧を出力する。また、各比較器29−1〜29
-(n-1)は、入力端子の電位が入力端子の電位より高
ければ出力端子が基準電位に対して低インピーダンスと
なり、またこの逆の入力条件においては同出力端子が高
インピーダンスになる。
しかして、この第5図に示すサインシエーパ26によれ
ば、n=4とし、かつ抵抗28−1〜28-4の各抵抗値
を比較器27の出力電圧の各分圧電圧V1〜V3(または
電圧-V1〜-V3)が各々第6図に示すような電圧レベル
になるように設定すれば、同図に示すように三角波の電
圧Vaが入力端子26aに供給された場合、同電圧Va
がOAから電圧V3に到達するまでは、比較器29−1
〜29−3の出力端子は全て高インピーダンスであるか
ら、出力端子26bの電圧Vbは電圧Vaに等しくな
り、また電圧Vaが電圧V3を越え電圧V2に到達する
までは比較器29−3の出力端子だけが低インピーダン
スとなつて同出力端子が基準電位になるから、電圧Vb
は に従つて緩やかに上昇し、また電圧Vaが電圧V2を越
えて電圧V1に到達するまでは、比較器29−2,29
−3の各出力端子が共に基準電位になるから、電圧Vb
は に従つてより緩やかに上昇し、また電圧Vaが電圧V1
を越えて上限値に到達するまでは、比較器29−1〜2
9−3の各出力端子が全て基準電位になるから、電圧V
bは に従つて更に緩やかに上昇する。なお、電圧Vaが上限
値から下限値まで下降する間、および同電圧Vaが下限
値からOVに上昇するまでの間においても上述した動作
原理に基づいて電圧Vbが変化する。
しかして、この第6図に示すようなサインシエーパ26
によれば、nとして適切な値を選択すれば、入力される
三角波の電圧Vaを、極めて正弦波に近い電圧Vbに変
換することができる。
以上の説明から明らかなように、この発明による交流電
圧歪除去回路は、入力される交流電圧の波形を矩形波に
変換する矩形波生成手段および前記矩形波を正弦波にす
る正弦波生成手段からなり前記交流電圧に同期した一定
波形の同期信号を出力する同期信号発生手段と、前記交
流電圧と前記同期信号とを比較して前記交流信号に含ま
れる歪成分を検出する歪検出手段と、前記交流電圧に前
記歪検出手段の検出出力を加算して同歪成分を相殺する
ようにしたので、以下の効果を奏することができる。
歪を含んだ商用交流電圧を一旦矩形波にしてからサイ
ン波にしているので、周波数および位相が完全に同期し
た基準信号が得られる。したがって、歪成分を高精度に
抽出して打ち消すことができる。
また、新たにサイン波を生成するようにしているの
で、基準信号は常に正確なサイン波となる。この場合
に、生成されるサイン波は、入力交流電圧の電圧値の変
動の影響を受けないから、電圧変動成分も良好に検出す
ることができる。
さらに、歪成分だけを用いて歪を除去するから、必要
とされる電力は極めて少なく、しかも回路構成が簡単で
あるから安価に提供することが可能であり、過程用のオ
ーディオ機器等に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第2
図は同実施例の具体回路の一例を示す回路図、第3図は
同実施例における同期信号発生回路2の具体回路の一例
を示す回路図、第4図は同具体回路の動作を説明するた
めの波形図、第5図は第4図に示す回路におけるサイン
シエーパ26の具体回路の一例を示す回路図、第6図は
同具体回路の動作を説明するための波形図である。 1a,1b……入力端子、2……同期信号発生手段(同
期信号発生回路)、3……歪検出手段および加算手段
(歪除去回路)、4a,4b……出力端子、5,5a,
5b……直流電圧源、6,8,9,10……抵抗、7…
…増幅器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力される交流電圧の波形を矩形波に変換
    する矩形波生成手段および前記矩形波を正弦波にする正
    弦波生成手段からなり前記交流電圧に同期した一定波形
    の同期信号を出力する同期信号発生手段と、 前記交流電圧と前記同期信号とを比較して前記交流信号
    に含まれる歪成分を検出する歪検出手段と、 前記交流電圧に前記歪検出手段の検出出力を加算する加
    算手段とを具備してなる交流電圧歪除去回路。
JP57138917A 1982-08-10 1982-08-10 交流電圧歪除去回路 Expired - Lifetime JPH0628513B2 (ja)

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