JPH0632061B2 - アナログ乗算・平均回路及び該回路を使用した電力計回路 - Google Patents
アナログ乗算・平均回路及び該回路を使用した電力計回路Info
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- JPH0632061B2 JPH0632061B2 JP2224671A JP22467190A JPH0632061B2 JP H0632061 B2 JPH0632061 B2 JP H0632061B2 JP 2224671 A JP2224671 A JP 2224671A JP 22467190 A JP22467190 A JP 22467190A JP H0632061 B2 JPH0632061 B2 JP H0632061B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
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-
- G—PHYSICS
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- G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアナログ乗算・平均回路及び該回路を使用した
電力計回路に関し、さらに詳しくは広帯域で、微小な平
均電力の検出にも好適するアナログ乗算・平均回路及び
該回路を使用した電力計回路に関するものである。
電力計回路に関し、さらに詳しくは広帯域で、微小な平
均電力の検出にも好適するアナログ乗算・平均回路及び
該回路を使用した電力計回路に関するものである。
[従来の技術] 例えば、交流の平均電力の計測には2入力v(t),i
(t)の乗算が欠かせない。従来は、電流力計電力計が
あるが、固定コイルと可動コイルとから成っており、メ
カニカルな乗算作用をする上にこの電力計内部のリアク
タンスのために誤差が生じ、それが負荷の力率や周波数
によって変化するので小形、広帯域のものは到底得られ
ない。
(t)の乗算が欠かせない。従来は、電流力計電力計が
あるが、固定コイルと可動コイルとから成っており、メ
カニカルな乗算作用をする上にこの電力計内部のリアク
タンスのために誤差が生じ、それが負荷の力率や周波数
によって変化するので小形、広帯域のものは到底得られ
ない。
また従来は、所謂アナログ乗算器ICなるものを使用し
てv(t)×i(t)に対応する瞬時電圧e(t)を出
力するものがあるが、回路が複雑、高価となる上に平均
電圧P=|V||I|cosθを知りたいときは外部で
別途に、 の演算を行わなくてならない。
てv(t)×i(t)に対応する瞬時電圧e(t)を出
力するものがあるが、回路が複雑、高価となる上に平均
電圧P=|V||I|cosθを知りたいときは外部で
別途に、 の演算を行わなくてならない。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の電力計測は以上のように行われ、広
帯域で、微小検出ができ、小形で簡便に平均電力が得ら
る回路はなかった。
帯域で、微小検出ができ、小形で簡便に平均電力が得ら
る回路はなかった。
この発明はかかる課題を解決するためになされたもの
で、広帯域で、微小検出ができ、小型で簡便に2入力の
乗算・平均が得らるアナログ乗算・平均回路及び該回路
を使用した電力計回路の提供を目的としている。
で、広帯域で、微小検出ができ、小型で簡便に2入力の
乗算・平均が得らるアナログ乗算・平均回路及び該回路
を使用した電力計回路の提供を目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明のアナログ乗算・平均回路は上記の目的を達成す
るために、差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベ
ースに第1の電圧信号かつそのコレクタに第2の電圧信
号を入力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレク
タとを信号的に接地するよう構成したことをその概要と
する。
るために、差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベ
ースに第1の電圧信号かつそのコレクタに第2の電圧信
号を入力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレク
タとを信号的に接地するよう構成したことをその概要と
する。
また本発明の電力計回路は上記の目的を達成するため
に、差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベースに
第1の電圧信号かつそのコレクタに第2の電圧信号を入
力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレクタとを
信号的に接地するよう構成したアナログ乗算・平均回路
と、差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベースを
信号的に接地しかつそのコレクタに前記第2の電圧信号
を入力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレクタ
とを信号的に接地するよう構成した打消電圧発生回路
と、前記アナログ乗算・平均回路及び打消電圧発生回路
の各他方のトランジスタ回路のコレクタ電圧の差分に比
例した信号を取り出す出力取出回路とを備えることをそ
の概要とする。
に、差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベースに
第1の電圧信号かつそのコレクタに第2の電圧信号を入
力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレクタとを
信号的に接地するよう構成したアナログ乗算・平均回路
と、差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベースを
信号的に接地しかつそのコレクタに前記第2の電圧信号
を入力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレクタ
とを信号的に接地するよう構成した打消電圧発生回路
と、前記アナログ乗算・平均回路及び打消電圧発生回路
の各他方のトランジスタ回路のコレクタ電圧の差分に比
例した信号を取り出す出力取出回路とを備えることをそ
の概要とする。
[作 用] この発明におけるアナログ乗算・平均回路は、差動増幅
回路の一方のトランジスタ回路のベースに第1の電圧信
号かつそのコレクタに第2の電圧信号を入力することで
該コレクタに前記2入力信号の乗算・平均に相当する電
力を供給し、また他方のトランジスタ回路のベースとコ
レクタとを信号的に接地するよう構成したことで前記一
方のトランジスタ回路と他方のトランジスタ回路との間
に接合温度差を生ぜしめ、この接合温度差に対応するD
Cコレクタ電圧を他方のトランジスタ回路のコレクタか
ら取り出すものである。
回路の一方のトランジスタ回路のベースに第1の電圧信
号かつそのコレクタに第2の電圧信号を入力することで
該コレクタに前記2入力信号の乗算・平均に相当する電
力を供給し、また他方のトランジスタ回路のベースとコ
レクタとを信号的に接地するよう構成したことで前記一
方のトランジスタ回路と他方のトランジスタ回路との間
に接合温度差を生ぜしめ、この接合温度差に対応するD
Cコレクタ電圧を他方のトランジスタ回路のコレクタか
ら取り出すものである。
またこの発明における電力計回路において、アナログ乗
算・平均回路はその一方のトランジスタ回路のコレクタ
に{|V||I|cosθ+f(|V|)}の形の平均
電力を供給して該一方のトランジスタ回路と他方のトラ
ンジスタ回路との間に生じた接合温度差に対応するDC
コレクタ電圧を該他方のトランジスタ回路のコレクタか
ら取り出すとともに、打消電圧発生回路はその一方のト
ランジスタ回路のコレクタに{f(|V|)}の形の平
均電力を供給して該一方のトランジスタ回路と他方のト
ランジスタ回路との間に生じた接合温度差に対応するD
Cコレクタ電圧を該他方のトランジスタ回路のコレクタ
から取り出し、そして出力取出回路は前記取り出した両
DCコレクタ電圧の差分を増幅することで両供給電力の
差分{|V||I|cosθ}に比例したDC電圧信号
を取り出すものである。
算・平均回路はその一方のトランジスタ回路のコレクタ
に{|V||I|cosθ+f(|V|)}の形の平均
電力を供給して該一方のトランジスタ回路と他方のトラ
ンジスタ回路との間に生じた接合温度差に対応するDC
コレクタ電圧を該他方のトランジスタ回路のコレクタか
ら取り出すとともに、打消電圧発生回路はその一方のト
ランジスタ回路のコレクタに{f(|V|)}の形の平
均電力を供給して該一方のトランジスタ回路と他方のト
ランジスタ回路との間に生じた接合温度差に対応するD
Cコレクタ電圧を該他方のトランジスタ回路のコレクタ
から取り出し、そして出力取出回路は前記取り出した両
DCコレクタ電圧の差分を増幅することで両供給電力の
差分{|V||I|cosθ}に比例したDC電圧信号
を取り出すものである。
[実施例の説明] 以下、添付図面に従つて本発明をバイポーラトランジス
タに応用した実施例を詳細に説明する。
タに応用した実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明による実施例の電力計回路の回路図で、
図においてi(t)は被測定電力の電流又はこれに比例
した電流、v(t)は同じく被測定電力の電圧又はこれ
に比例した電圧、1は入力電流i(t)を電圧源{−R
fi(t)}に変換する電流電圧変換回路(CVC)、
2は入力電圧v(t)と同一の電圧源v(t)を出力す
るボルテージフォロア(VF)、3はトランジスタT1
のベースb1に電圧源{−Rfi(t)}の信号かつそ
のコレクタc1に電圧源v(t)の信号を夫々入力し、
かつトランジスタT2のベースb2とコレクタc2とを
信号的に接地するよう構成したコレクタ乗算回路(アナ
ログ乗算・平均回路)、4はトランジスタT4のベース
b4を信号的に接地しかつそのコレクタc4に電圧源v
(t)の信号を入力し、かつトランジスタT5のベース
b5とコレクタc5とを信号的に接地するよう構成した
打消電圧発生回路、5はコレクタ乗算回路3及び打消電
圧発生回路4の各トランジスタT2,T5のDCコレク
タ電圧Vc2,Vc5の差分に比例したDC電圧信号Vpを取
り出す出力取出回路である。
図においてi(t)は被測定電力の電流又はこれに比例
した電流、v(t)は同じく被測定電力の電圧又はこれ
に比例した電圧、1は入力電流i(t)を電圧源{−R
fi(t)}に変換する電流電圧変換回路(CVC)、
2は入力電圧v(t)と同一の電圧源v(t)を出力す
るボルテージフォロア(VF)、3はトランジスタT1
のベースb1に電圧源{−Rfi(t)}の信号かつそ
のコレクタc1に電圧源v(t)の信号を夫々入力し、
かつトランジスタT2のベースb2とコレクタc2とを
信号的に接地するよう構成したコレクタ乗算回路(アナ
ログ乗算・平均回路)、4はトランジスタT4のベース
b4を信号的に接地しかつそのコレクタc4に電圧源v
(t)の信号を入力し、かつトランジスタT5のベース
b5とコレクタc5とを信号的に接地するよう構成した
打消電圧発生回路、5はコレクタ乗算回路3及び打消電
圧発生回路4の各トランジスタT2,T5のDCコレク
タ電圧Vc2,Vc5の差分に比例したDC電圧信号Vpを取
り出す出力取出回路である。
なお、このようなトランジスタ回路T1〜T6は例えば
シリコンの同一ICチップ上に構成されて電気的にも熱
的にも同一特性を有することが好ましい。
シリコンの同一ICチップ上に構成されて電気的にも熱
的にも同一特性を有することが好ましい。
第2図はコレクタ乗算回路3の差動分等価回路を示す
図、第12図及び第13図は第2図の導出を説明する図
で、以下に第2図の差動分等価回路の導出を説明する。
まず、第1図のCcは結合コンデンサ、Cbはバイパス
コンデンサで、これらは信号に対して短絡とみなせ、従
つてT1のベースb1には信号電圧{−Rfi
(t)}、コレクタc1には信号電圧v(t)が夫々印
加され、またT2のベースb2及びコレクタc2は信号
的に接地電位である。
図、第12図及び第13図は第2図の導出を説明する図
で、以下に第2図の差動分等価回路の導出を説明する。
まず、第1図のCcは結合コンデンサ、Cbはバイパス
コンデンサで、これらは信号に対して短絡とみなせ、従
つてT1のベースb1には信号電圧{−Rfi
(t)}、コレクタc1には信号電圧v(t)が夫々印
加され、またT2のベースb2及びコレクタc2は信号
的に接地電位である。
次にこれをhパラメータで表すとともに、α=1,hrb
=0とすると第12図の等価回路が得られ、ここでRe
はT3のエミッタ回路が示す高抵抗である。ところで、
第12図{−Rfi(t)}は電圧源であるから、図の
点線の部分にも同一の電圧源{Rfi(t)}があると
考えて良く、従つてこの回路は図の×印の部分で切り離
せる。
=0とすると第12図の等価回路が得られ、ここでRe
はT3のエミッタ回路が示す高抵抗である。ところで、
第12図{−Rfi(t)}は電圧源であるから、図の
点線の部分にも同一の電圧源{Rfi(t)}があると
考えて良く、従つてこの回路は図の×印の部分で切り離
せる。
そこで、第12図の一点鎖線で囲まれた部分を切り出し
てこれを書き直すと第13図の等価回路が得られるが、
ここで電圧源{Rfi(t)}と電圧源{αie1/
hob}の大きさを比較すると、まず第12図においてhib
≪Reより、ie1=−Rfi(t)/2hibであるか
ら、 の関係が成り立つ。ところで、このhobhibは実際上例え
ば10-4程度と極めて小さいオーダであるから、結局、
第13図の電圧源{Rfi(t)}は電圧源{αie1/
hob}に比べて極めて小さいことになり、これを無視で
きる。
てこれを書き直すと第13図の等価回路が得られるが、
ここで電圧源{Rfi(t)}と電圧源{αie1/
hob}の大きさを比較すると、まず第12図においてhib
≪Reより、ie1=−Rfi(t)/2hibであるか
ら、 の関係が成り立つ。ところで、このhobhibは実際上例え
ば10-4程度と極めて小さいオーダであるから、結局、
第13図の電圧源{Rfi(t)}は電圧源{αie1/
hob}に比べて極めて小さいことになり、これを無視で
きる。
そこで、第13図の電圧源{Rfi(t)}を無視して
これを書き直すと第2図のT1のコレクタc1の部分の
等価回路が得られる。
これを書き直すと第2図のT1のコレクタc1の部分の
等価回路が得られる。
なお、i(t)=0のときは{Rfi(t)}=0であ
るから当然に第2図のT1のコレクタc1の部分の等価
回路が成り立つ。
るから当然に第2図のT1のコレクタc1の部分の等価
回路が成り立つ。
さらに、ベース端子b1,b2の各入力電圧Vb1,Vb2に
ついては、一般にこれらを同相分と差動分との和、 で表せるが、同相分は高抵抗Reのため増幅されないと
して良いから、差動分のみを考えて、 とすれば良い。
ついては、一般にこれらを同相分と差動分との和、 で表せるが、同相分は高抵抗Reのため増幅されないと
して良いから、差動分のみを考えて、 とすれば良い。
さらに、第12図の高抵抗Reについては、差動分に関
しては短絡とみせるから、以上によって第2図の差動分
等価回路が得られる。
しては短絡とみせるから、以上によって第2図の差動分
等価回路が得られる。
次に第2図の差動分等価回路に基づきT1におけるコレ
クタ乗算作用を説明する。図においてVb1=−1/2Rfi
(t)によりT1のエミッタe1には信号電流id=−
Rfi(t)/2hibが流れ、またα=1としたので、
T1のコレクタc1からは同一の電流idが引き込まれ
る。一方、T1のコレクタc1には信号電圧v(t)が
印加されており、従つてT1のコレクタc1に供給され
る瞬時電力pc1(t)は、 である。かくして(1)式の右辺第1項によりT1にお
けるコレクタ乗算作用が示された。なお、右辺第2項に
ついては余分なので後述の打消電圧発生回路4において
同一の電力損失を発生せしめ、第2項の分を打ち消すこ
とにする。一方、T2のコレクタc2には信号電圧v
(t)が印加されていないのでT2のコレクタc2に供
給される瞬時電力pc2(t)=0である。
クタ乗算作用を説明する。図においてVb1=−1/2Rfi
(t)によりT1のエミッタe1には信号電流id=−
Rfi(t)/2hibが流れ、またα=1としたので、
T1のコレクタc1からは同一の電流idが引き込まれ
る。一方、T1のコレクタc1には信号電圧v(t)が
印加されており、従つてT1のコレクタc1に供給され
る瞬時電力pc1(t)は、 である。かくして(1)式の右辺第1項によりT1にお
けるコレクタ乗算作用が示された。なお、右辺第2項に
ついては余分なので後述の打消電圧発生回路4において
同一の電力損失を発生せしめ、第2項の分を打ち消すこ
とにする。一方、T2のコレクタc2には信号電圧v
(t)が印加されていないのでT2のコレクタc2に供
給される瞬時電力pc2(t)=0である。
ここで、各入力信号をv(t)=Vmcosωt、i
(t)=Imcos(ωt+θ)で表すと、 となり、さらにこれを三角公式で整理すると、 が得られる。この(3)式の右辺第1行の項はDC成分
であるからT1のコレクタに平均電力を与えるが、第2
行の項は2ω成分であるので平均としてはT1のコレク
タに電力を与えない。
(t)=Imcos(ωt+θ)で表すと、 となり、さらにこれを三角公式で整理すると、 が得られる。この(3)式の右辺第1行の項はDC成分
であるからT1のコレクタに平均電力を与えるが、第2
行の項は2ω成分であるので平均としてはT1のコレク
タに電力を与えない。
第3図は打消電圧発生回路4の差動分等価回路を示す図
で、第1図よりT4,T5の各ベース入力は共に接地電
位であるから、第3図において差動入力=0であり、従
つて信号電流idに係る部分も0である。一方、T4の
コレクタc4には信号電圧v(t)が印加されているか
らT4のコレクタc4に供給される瞬時電力pc4(t)
は、 pc4(t)=hobv(t)2 (4) である。またT5のコレクタc5には信号電圧v(t)
が印加されていないのでT5のコレクタc5に供給され
る瞬時電力pc5(t)=0である。
で、第1図よりT4,T5の各ベース入力は共に接地電
位であるから、第3図において差動入力=0であり、従
つて信号電流idに係る部分も0である。一方、T4の
コレクタc4には信号電圧v(t)が印加されているか
らT4のコレクタc4に供給される瞬時電力pc4(t)
は、 pc4(t)=hobv(t)2 (4) である。またT5のコレクタc5には信号電圧v(t)
が印加されていないのでT5のコレクタc5に供給され
る瞬時電力pc5(t)=0である。
さらに上記と同様にして、入力信号をv(t)=Vmc
osωtで表し、整理をすると、 と表せ、(5)式の右辺第1項はDC成分であるからT
4のコレクタに平均電力を与えるが、第2項は2ω成分
であるから平均としてはT4のコレクタに電力を与えな
い。
osωtで表し、整理をすると、 と表せ、(5)式の右辺第1項はDC成分であるからT
4のコレクタに平均電力を与えるが、第2項は2ω成分
であるから平均としてはT4のコレクタに電力を与えな
い。
かくして、(3)式によりT1のコレクタc1には信号
(平均)電力△Pc1、 が供給され、また(5)式によりT4のコレクタc4に
は信号(平均)電力△Pc4、 が供給される。そして、この信号電力△Pc1により
T1,T2の接合温度が変化化し、T1,T2間の電力
損失の差による熱の流れが発生し、この接合温度の変化
に対応するるDCコレクタ電圧Vc2がT2のコレクタc
2に現れる。また同様にして信号電力△Pc4よりT4,
T5の接合温度が変化し、T4,T5間の電力損失の差
による熱の流れが発生し、この接合温度の変化に対応す
るDCコレクタ電圧Vc5がT5のコレクタc5に現れ
る。そこで、Vc2とVc5の差分を検出することで△Pc1と
△Pc4の差分に対応する真の平均電力を知ることがで
き、以下にこの過程を説明する。
(平均)電力△Pc1、 が供給され、また(5)式によりT4のコレクタc4に
は信号(平均)電力△Pc4、 が供給される。そして、この信号電力△Pc1により
T1,T2の接合温度が変化化し、T1,T2間の電力
損失の差による熱の流れが発生し、この接合温度の変化
に対応するるDCコレクタ電圧Vc2がT2のコレクタc
2に現れる。また同様にして信号電力△Pc4よりT4,
T5の接合温度が変化し、T4,T5間の電力損失の差
による熱の流れが発生し、この接合温度の変化に対応す
るDCコレクタ電圧Vc5がT5のコレクタc5に現れ
る。そこで、Vc2とVc5の差分を検出することで△Pc1と
△Pc4の差分に対応する真の平均電力を知ることがで
き、以下にこの過程を説明する。
第4図はT1,T2の熱等価回路を示す図で、図におい
て△Pc1,△Pc2は信号電力、△Tj1,△Tj2は信号電力に
よる接合温度の変化分、θmは接合間の熱抵抗、θja
は接合と周囲間の熱抵抗である。上記により△Pc2=0
であるから、信号電力の同相分は△Pc1/2、差動分は
±△Pc1/2で表せ、これにより第4図の熱等価回路は
第5図の同相分熱等価回路と第6図の差動分熱等価回路
とに分けて考えられる。
て△Pc1,△Pc2は信号電力、△Tj1,△Tj2は信号電力に
よる接合温度の変化分、θmは接合間の熱抵抗、θja
は接合と周囲間の熱抵抗である。上記により△Pc2=0
であるから、信号電力の同相分は△Pc1/2、差動分は
±△Pc1/2で表せ、これにより第4図の熱等価回路は
第5図の同相分熱等価回路と第6図の差動分熱等価回路
とに分けて考えられる。
第5図の同相分熱等価回路を解くと接合温度の変化分△
Tjaは、 であり、第6図の差動分熱等価回路を解くと接合温度の
変化分△Tjd/22は、 である。
Tjaは、 であり、第6図の差動分熱等価回路を解くと接合温度の
変化分△Tjd/22は、 である。
そこで、(9)式の△Pc1に(6)式を代入して整理を
するとT1,T2間の接合温度差△Tjdは、 で表せる。
するとT1,T2間の接合温度差△Tjdは、 で表せる。
第11図はT1,T2の接合の位置と接合温度の関係を
示すグラフ図で、図においてTaは周囲温度、Tjoは無
信号時の接合温度で、 Tjo=Ta+θjaPc Pc:無信号時のコレクタ損失 で表される。これに信号電力による接合温度の変化が加
わるから、T1,T2の接合温度Tj1,Tj2は、 で表せる。
示すグラフ図で、図においてTaは周囲温度、Tjoは無
信号時の接合温度で、 Tjo=Ta+θjaPc Pc:無信号時のコレクタ損失 で表される。これに信号電力による接合温度の変化が加
わるから、T1,T2の接合温度Tj1,Tj2は、 で表せる。
かくして、T1,T2の接合温度が変化するとT1,T
2のベース−エミッタ電圧が変化し、これに対応するT
2のDCコレクタ電圧Vc2を求める過程を以下に説明す
る。
2のベース−エミッタ電圧が変化し、これに対応するT
2のDCコレクタ電圧Vc2を求める過程を以下に説明す
る。
第7図は実施例の電力計回路の直流動作を示す図で、図
においてIE,IB,ICは直流電流、VEはエミッタ
電圧、VBEはベース−エミッタ間の電圧である。
においてIE,IB,ICは直流電流、VEはエミッタ
電圧、VBEはベース−エミッタ間の電圧である。
まず、第7図のコレクタ乗算回路3よりT2のコレクタ
電位Vc2は、 Vc2=Vcc−RcIc2−Rc△Ic2 (13) で与えられ、この△Ic2は接合温度変化によるT2のコ
レクタ電流の変化分であり、以下のように求められる。
電位Vc2は、 Vc2=Vcc−RcIc2−Rc△Ic2 (13) で与えられ、この△Ic2は接合温度変化によるT2のコ
レクタ電流の変化分であり、以下のように求められる。
一般にトランジスタのベース−エミッタ電圧は接合温
度、エミッタ電流、ベース−コレクタ電圧の関数である
から、 VBE1=f1(Tj1,IE1,VCB1) VBE2=f2(Tj2,IE2,VCB2) の関係があり、その変化分に着目すると、近似的に、 で表せる。ここではT1,T2の特性が同一であること
により、 とおくと、(14)式から、 △VBE1−△VBE2=κ(△Tj1−△Tj2)+hib(△IE1−△IE2) (16) の関係が得られ、これはT1,T2の温度特性を記述し
ている。
度、エミッタ電流、ベース−コレクタ電圧の関数である
から、 VBE1=f1(Tj1,IE1,VCB1) VBE2=f2(Tj2,IE2,VCB2) の関係があり、その変化分に着目すると、近似的に、 で表せる。ここではT1,T2の特性が同一であること
により、 とおくと、(14)式から、 △VBE1−△VBE2=κ(△Tj1−△Tj2)+hib(△IE1−△IE2) (16) の関係が得られ、これはT1,T2の温度特性を記述し
ている。
一方、第7図のコレクタ乗算回路3では、 VBE1=−RbIB1−VE VBE2=−RbIB2−VE (17) の関係が成り立ち、この(17)式から、 VBE1−VBE2=−Rb(IB1−IB2) (18) の関係が得られ、その変化分に着目すると、 △VBE1−△VBE2=−Rb(△IB1−△IB2) (19) の関係が得られる。これを(16)式に代入すると、 -Rb(△IB1−△IB2)=κ(△Tj1−△Tj2)+hib(△IE1−△IE2) (20) の関係が得られ、これはコレクタ乗算回路3の温度依存
性を記述している。
性を記述している。
さらに、T1,T2には夫々、 △IB1=△IC1/hFE △IB2=△IC2/hFE の関係があり、またα=1としており、かつICBO=0,
hob=0とすれば、夫々△Ic1=△IE1,△Ic2=△IE2と
みなせるから、これらを(20)式に適用して(△Ic1
−△Ic2)について解くと、 が得られる。
hob=0とすれば、夫々△Ic1=△IE1,△Ic2=△IE2と
みなせるから、これらを(20)式に適用して(△Ic1
−△Ic2)について解くと、 が得られる。
さらに、△Tj1−△Tj2=△Tjd、またT3の十分な定電
流動作により△Ic1=−△Ic2であるから、T2のコレク
タ電流の変化分△Ic2は、 で表せる。
流動作により△Ic1=−△Ic2であるから、T2のコレク
タ電流の変化分△Ic2は、 で表せる。
さらに被測定電力すなわち平均電力を、 とおき、(22)式の△Tjdに(10)式を代入する
と、 で表せる。
と、 で表せる。
一方、第7図の打消電圧発生回路4よりT5のコレクタ
電位Vc5は、 Vc5=Vcc−RcIc5−Rc△Ic5 (25) で与えられ、またT4に供給される信号電力は(7)式
となるから、上記と同様にして△Ic5は、 で表せる。
電位Vc5は、 Vc5=Vcc−RcIc5−Rc△Ic5 (25) で与えられ、またT4に供給される信号電力は(7)式
となるから、上記と同様にして△Ic5は、 で表せる。
次に出力取出回路5はVc2とVc5を差動増幅し、その出力
電圧Vpは、 で与えられる。またT1〜T6の特性は同一に選んであ
るからIc2=Ic5であり、よって、 となる。そこで、この(28)式に(24),(26)
式を代入すると、 と表せる。さらに感度Sを、 と定義すると、出力DC電圧VPは、 と表せ、出力DC電圧VPは被測定電力Pに比例するこ
とが明瞭になる。
電圧Vpは、 で与えられる。またT1〜T6の特性は同一に選んであ
るからIc2=Ic5であり、よって、 となる。そこで、この(28)式に(24),(26)
式を代入すると、 と表せる。さらに感度Sを、 と定義すると、出力DC電圧VPは、 と表せ、出力DC電圧VPは被測定電力Pに比例するこ
とが明瞭になる。
第8図は入力AC電圧対出力DC電圧を示すグラフ図、
第9図は入力AC電流対出力DC電圧を示すグラフ図
で、図において|V|,|I|は実効値である。両図よ
り、入力AC電圧|V|は5V以下、入力AC電流|I
|は15μA以下で入出力特性はほぼ直線とみなせ、そ
の傾斜より感度Sを求めると表1,表2のようになる。
第9図は入力AC電流対出力DC電圧を示すグラフ図
で、図において|V|,|I|は実効値である。両図よ
り、入力AC電圧|V|は5V以下、入力AC電流|I
|は15μA以下で入出力特性はほぼ直線とみなせ、そ
の傾斜より感度Sを求めると表1,表2のようになる。
表1,表2より感度Sの値はどの場合でもほぼ一致して
おり、感度Sの実測値は0.139mV/μWである。
おり、感度Sの実測値は0.139mV/μWである。
第10図は|V|,|I|の位相差対出力DC電圧を示
すグラフ図で、|V|,|I|の位相差についてもVP
=100cosθ[mV]の形で表すことができ、出力
DC電圧VPはcosθに比例している。従つて、この
電力計回路は位相差計測、力率計測にも利用できる。
すグラフ図で、|V|,|I|の位相差についてもVP
=100cosθ[mV]の形で表すことができ、出力
DC電圧VPはcosθに比例している。従つて、この
電力計回路は位相差計測、力率計測にも利用できる。
なお、上述実施例ではコレクタ乗算回路3及び打消電圧
発生回路4が同一の条件で動作しているのでトランジス
タ特性の非直線領域においてもかなりの打ち消し効果が
見られた。
発生回路4が同一の条件で動作しているのでトランジス
タ特性の非直線領域においてもかなりの打ち消し効果が
見られた。
また上述実施例では信号i(t)の検出に電流電圧変換
回路(CVC)1を採用しているので、その入力インピ
ーダンスは0(0.1Ω以下)とみなせ、極めて微小な
負荷電流でも正確に検出できる効果がある。
回路(CVC)1を採用しているので、その入力インピ
ーダンスは0(0.1Ω以下)とみなせ、極めて微小な
負荷電流でも正確に検出できる効果がある。
また上述実施例では信号v(t)の検出にボルテージフ
ォロア(VF)2を採用しているので、その入力インピ
ーダンスは例えば109Ωと極めて大きく、負荷に影響
を与えることなく電圧を正確に検出できる効果がある。
ォロア(VF)2を採用しているので、その入力インピ
ーダンスは例えば109Ωと極めて大きく、負荷に影響
を与えることなく電圧を正確に検出できる効果がある。
なお、上述実施例では入力信号としてi(t),v
(t)を採用したが、他のどのような種類の信号であっ
ても電圧源に変換すれば本発明を適用できる。
(t)を採用したが、他のどのような種類の信号であっ
ても電圧源に変換すれば本発明を適用できる。
[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、差動増幅回路の一方の
トランジスタ回路のベースに第1の電圧信号かつそのコ
レクタに第2の電圧信号を入力し、他方のトランジスタ
回路のベースとコレクタとを信号的に接地するよう構成
したので、前記一方のトランジスタ回路のコレクタでは
2入力の乗算作用が得られるとともに、前記他方のトラ
ンジスタ回路のコレクタからは乗算・平均に対応するD
C電圧が連続的に取り出せる効果があり、よって広帯域
で、微小検出ができ、小形で簡便なアナログ乗算・平均
回路を提供できる。
トランジスタ回路のベースに第1の電圧信号かつそのコ
レクタに第2の電圧信号を入力し、他方のトランジスタ
回路のベースとコレクタとを信号的に接地するよう構成
したので、前記一方のトランジスタ回路のコレクタでは
2入力の乗算作用が得られるとともに、前記他方のトラ
ンジスタ回路のコレクタからは乗算・平均に対応するD
C電圧が連続的に取り出せる効果があり、よって広帯域
で、微小検出ができ、小形で簡便なアナログ乗算・平均
回路を提供できる。
また本発明によれば、アナログ乗算・平均回路はその一
方のトランジスタ回路のコレクタに{|V||I|co
sθ+f(|V|)}の形の平均電力を供給して該一方
のトランジスタ回路と他方のトランジスタ回路との間に
生じた接合温度差に対応するDCコレクタ電圧を該他方
のトランジスタ回路のコレクタから取り出すとともに、
打消電圧発生回路はその一方のトランジスタ回路のコレ
クタに{f(|V|)}の形の平均電力を供給して該一
方のトランジスタ回路と他方のトランジスタ回路との間
に生じた接合温度差に対応するDCコレクタ電圧を該他
方のトランジスタ回路のコレクタから取り出し、そして
出力取出回路は前記取り出した両DCコレクタ電圧の差
分を増幅することで両供給電力の{|V||I|cos
θ}に比例したDC電圧信号を取り出すので、広帯域
で、微小検出ができ、小形で精密な電力計を安価に提供
できる効果がある。
方のトランジスタ回路のコレクタに{|V||I|co
sθ+f(|V|)}の形の平均電力を供給して該一方
のトランジスタ回路と他方のトランジスタ回路との間に
生じた接合温度差に対応するDCコレクタ電圧を該他方
のトランジスタ回路のコレクタから取り出すとともに、
打消電圧発生回路はその一方のトランジスタ回路のコレ
クタに{f(|V|)}の形の平均電力を供給して該一
方のトランジスタ回路と他方のトランジスタ回路との間
に生じた接合温度差に対応するDCコレクタ電圧を該他
方のトランジスタ回路のコレクタから取り出し、そして
出力取出回路は前記取り出した両DCコレクタ電圧の差
分を増幅することで両供給電力の{|V||I|cos
θ}に比例したDC電圧信号を取り出すので、広帯域
で、微小検出ができ、小形で精密な電力計を安価に提供
できる効果がある。
第1図は本発明による実施例の電力計回路の回路図、第
2図はコレクタ乗算回路3の差動分等価回路を示す図、
第3図は打消電圧発生回路4の差動分等価回路を示す
図、第4図はT1,T2の熱等価回路を示す図、第5図
はT1,T2の同相分熱等価回路を示す図、第6図はT
1,T2の差動分熱等価回路を示す図、第7図は電力計
回路の直流動作を示す図、第8図は入力AC電圧対出力
DC電圧を示すグラフ図、第9図は入力AC電流対出力
DC電圧を示すグラフ図、第10図は|V|,|I|の
位相差対出力DC電圧を示すグラフ図、第11図は
T1,T2の接合の位置と接合温度の関係を示すグラフ
図、第12図及び第13図は第2図の差動分等価回路の
導出を説明する図である。 図中、1……電流電圧変換回路(CVC)、2……ボル
テージフォロア(VF)、3……コレクタ乗算回路(ア
ナログ乗算・平均回路)、4……打消電圧発生回路、5
……出力取出回路である。
2図はコレクタ乗算回路3の差動分等価回路を示す図、
第3図は打消電圧発生回路4の差動分等価回路を示す
図、第4図はT1,T2の熱等価回路を示す図、第5図
はT1,T2の同相分熱等価回路を示す図、第6図はT
1,T2の差動分熱等価回路を示す図、第7図は電力計
回路の直流動作を示す図、第8図は入力AC電圧対出力
DC電圧を示すグラフ図、第9図は入力AC電流対出力
DC電圧を示すグラフ図、第10図は|V|,|I|の
位相差対出力DC電圧を示すグラフ図、第11図は
T1,T2の接合の位置と接合温度の関係を示すグラフ
図、第12図及び第13図は第2図の差動分等価回路の
導出を説明する図である。 図中、1……電流電圧変換回路(CVC)、2……ボル
テージフォロア(VF)、3……コレクタ乗算回路(ア
ナログ乗算・平均回路)、4……打消電圧発生回路、5
……出力取出回路である。
Claims (2)
- 【請求項1】差動増幅回路の一方のトランジスタ回路の
ベースに第1の電圧信号かつそのコレクタに第2の電圧
信号を入力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレ
クタとを信号的に接地するよう構成したことを特徴とす
るアナログ乗算・平均回路。 - 【請求項2】差動増幅回路の一方のトランジスタ回路の
ベースに第1の電圧信号かつそのコレクタに第2の電圧
信号を入力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレ
クタとを信号的に接地するよう構成したアナログ乗算・
平均回路と、 差動増幅回路の一方のトランジスタ回路のベースを信号
的に接地しかつそのコレクタに前記第2の電圧信号を入
力し、他方のトランジスタ回路のベースとコレクタとを
信号的に接地するよう構成した打消電圧発生回路と、 前記アナログ乗算・平均回路及び打消電圧発生回路の各
他方のトランジスタ回路のコレクタ電圧の差分に比例し
た信号を取り出す出力取出回路と、 を備えることを特徴とする電力計回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224671A JPH0632061B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | アナログ乗算・平均回路及び該回路を使用した電力計回路 |
| PCT/JP1990/001114 WO1992003742A1 (fr) | 1990-08-27 | 1990-08-31 | Circuit analogique de multiplication-calcul de moyenne et circuit de wattmetre utilisant ce circuit analogique |
| AU62820/90A AU6282090A (en) | 1990-08-27 | 1990-08-31 | Analog multiplying-averaging circuit and wattmeter circuit using the circuit |
| US08/353,951 US5465044A (en) | 1990-08-27 | 1994-12-12 | Analog multiplying-averaging circuit and wattmeter circuit using the circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224671A JPH0632061B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | アナログ乗算・平均回路及び該回路を使用した電力計回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106677A JPH04106677A (ja) | 1992-04-08 |
| JPH0632061B2 true JPH0632061B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=16817394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224671A Expired - Lifetime JPH0632061B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | アナログ乗算・平均回路及び該回路を使用した電力計回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5465044A (ja) |
| JP (1) | JPH0632061B2 (ja) |
| AU (1) | AU6282090A (ja) |
| WO (1) | WO1992003742A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960014199B1 (ko) * | 1993-07-28 | 1996-10-14 | 한국전기통신공사 | 아날로그 곱셈기 회로 |
| EP0900387A1 (en) * | 1996-05-07 | 1999-03-10 | Firmaet Arkitekt Jorn Blinkenberg Willadsen | Method and apparatus for measuring of electrical power and use thereof |
| DE19620033C1 (de) * | 1996-05-17 | 1997-12-11 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Parametereinstellung |
| KR19990024431A (ko) * | 1997-09-02 | 1999-04-06 | 윤종용 | 아날로그 신호 곱셈장치 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4156283A (en) * | 1972-05-30 | 1979-05-22 | Tektronix, Inc. | Multiplier circuit |
| JPS5340738U (ja) * | 1976-09-10 | 1978-04-08 | ||
| JPS5340738A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-13 | Ube Ind Ltd | Preparation of aromatic isocyanate |
| JPS5567660A (en) * | 1978-11-17 | 1980-05-21 | Hitachi Ltd | Power maker circuit |
| US4454433A (en) * | 1981-08-17 | 1984-06-12 | Dbx, Inc. | Multiplier circuit |
| JPH062342B2 (ja) * | 1985-07-03 | 1994-01-12 | 株式会社クボタ | 繊維強化発泡フェノール樹脂板の製造方法 |
| JPH0721526B2 (ja) * | 1987-08-18 | 1995-03-08 | ソニ−・テクトロニクス株式会社 | 素子測定装置 |
| JPH0821049B2 (ja) * | 1987-09-24 | 1996-03-04 | 株式会社東芝 | 乗算器 |
| US5017860A (en) * | 1988-12-02 | 1991-05-21 | General Electric Company | Electronic meter digital phase compensation |
| DE3917714A1 (de) * | 1989-05-31 | 1990-12-06 | Siemens Ag | Multiplizierschaltung |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2224671A patent/JPH0632061B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-31 WO PCT/JP1990/001114 patent/WO1992003742A1/ja not_active Ceased
- 1990-08-31 AU AU62820/90A patent/AU6282090A/en not_active Abandoned
-
1994
- 1994-12-12 US US08/353,951 patent/US5465044A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1992003742A1 (fr) | 1992-03-05 |
| US5465044A (en) | 1995-11-07 |
| AU6282090A (en) | 1992-03-17 |
| JPH04106677A (ja) | 1992-04-08 |
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