JPH067140B2 - 2つの電圧の差を入力とするウインド・コンパレ−タ - Google Patents

2つの電圧の差を入力とするウインド・コンパレ−タ

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JPH067140B2
JPH067140B2 JP24108785A JP24108785A JPH067140B2 JP H067140 B2 JPH067140 B2 JP H067140B2 JP 24108785 A JP24108785 A JP 24108785A JP 24108785 A JP24108785 A JP 24108785A JP H067140 B2 JPH067140 B2 JP H067140B2
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照夫 佐藤
彰 伊藤
治久 古石
利武 柳川
武二 西野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、2つの電気信号の大きさの差が所定の範囲内
にあるかどうかを比較する2つの電圧の差を入力とする
ウィンド・コンパレータに関するものである。
従来の技術 近年、各種の制御機器において、電気信号が所定の範囲
内にあるかどうかを識別するウィンド・コンパレータが
多数使用されてきている。この目的を達成するために、
従来は、2つのコンパレータと、上限値および下限値の
2つの基準電圧が必要であった。(例えば、横井与次郎
「リニアIC実用回路マニュアル」,(昭52.7.2
5),ラジオ技術社,P132〜133) 以下、図面を参照しながら、上述したような従来のウィ
ンド・コンパレータを用いて、2つの電気信号の大きさ
の差が所定の範囲内にあるかどうかを比較する回路につ
いて説明を行なう。
第3図は、従来のウィンド・コンパレータによって、2
つの入力の差が所定の範囲内にあるかどうかを識別する
回路の構成を示すものである。第3図において、1aお
よび1bはそれぞれ入力信号源、11は入力I1および
入力I2の差を求めるための差動増幅器、50は従来の
ウィンド・コンパレータであり、51および52はそれ
ぞれ上限レベルおよび下限レベルを定める基準電圧源、
53および54はともにオープンコレクタ形のコンパレ
ータ、9はコンパレータ53および54の共通負荷抵
抗、60は出力である。
以上のように構成された従来例の動作について説明す
る。
先ず、2つの入力I1およびI2は差動増幅器11によっ
て差動出力I2−I1に変換され、ウィンド・コンパレー
タ50の入力となる。ウィンド・コンパレータ50の内
部においては、コンパレータ53の逆相入力端子および
コンパレータ54の正相入力端子が共通に接続され、前
記差動出力I2−I1を供給される。一方、コンパレータ
53の正相入力端子に上限レベル(Vrefu)が、またコン
パレータ54の逆相入力端子に下限レベル(VrefL)が供
給されているので、 I2−I1>VrefHの時はコンパレータ53の出力が“Lo
w”,I2−I1<VrefLの時はコンパレータ54の出力が
“Low”,となり、VerfL<I2−I1<VerfHの時ウィン
ド・コンパレータ50の出力60が“High”となる。こ
の結果、2つの入力I1およびI2の差が所定の範囲内に
あるかどうかを識別できることになる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第3図においては、2つの基準電圧源、
2つのコンパレータおよび差動増幅器を必要とし、精度
の高い比較回路を構成しようとすると高価になるという
問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、より簡単な構成で安価な2
つの電圧の差を入力とするウィンド・コンパレータを提
供するものである。
問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、2つの抵抗と、一方の電気
信号が一方の抵抗を介して一方の入力端子に、他方の電
気信号が他方の抵抗を介して他方の入力端子に与えられ
るコンパレータと、定電流源と、前記定電流源からの定
電流が前記2つの抵抗を交互に流れるように切り替える
スイッチ手段と、前記スイッチ手段の切替信号に対応し
て前記コンパレータの出力を識別する論理回路部とから
なり、前記コンパレータは、前記スイッチ手段の切替信
号が一方の場合に、前記一方の電気信号と前記他方の電
気信号の大きさの差が、前記定電流の大きさとそれが流
れる抵抗の大きさとによって定められる第1の所定値よ
りも小さいか否かを判定し、前記スイッチ手段の切替信
号が他方の場合に、前記一方の電気信号と前記他方の電
気信号の大きさの差が、前記定電流の大きさとそれが流
れる抵抗の大きさとにって定められる第2の所定値より
も大きいか否かを判定する構成であり、かつ論理回路部
は、前記コンパレータからの出力信号と前記スイッチ手
段の切替信号に基ずいて2つの電気信号の大きさの差
が、前記第1の所定値よりも小さくかつ前記第2の所定
値よりも大きいか否かを判定するように構成されてい
る。
作用 この構成によれば、コンパレータの一方の入力端子に接
続された抵抗の両端に定電流による電圧降下が生じ、そ
の降下分だけバイアスされた一方の入力と他方の入力が
コンパレータで比較されることにより、2つの入力の差
が前記の電圧降下分を超えたかどうかの判定ができる。
電圧降下を受ける入力端子が、正相であるか逆相である
かによってコンパレータの出力論理が反転するため、定
電流の切替えに対応して論理回路部によってコンパレー
タの出力を識別することにより、ウィンド・コンパレー
タが構成されることがわかる。この結果、従来例におけ
る差動増幅器と2つのコンパレータが、本発明の実施例
では1つのコンパレータに、また2つの基準電源が1つ
の定電流源になるなど、簡単な構成で目的とする機能を
果していることになる、 実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
第1図は本発明の一実施例における2つの電圧の差を入
力とするウィンド・コンパレータの構成を示すものであ
る。第1図において、1aおよび1bはそれぞれ入力信
号源、2aおよび2bともに抵抗であり、それぞれ入力
信号源とコンパレータ5の入力端子との間に接続されて
いる。3はスイッチ手段であり、抵抗2aおよび抵抗2
bを流れる定電流を切替えるものである。5はコンパレ
ータ、6は定電流源である。7は論理回路部であり、ス
イッチ手段3の切替信号8に対応してコンパレータ5の
出力を識別する。8はスイッチ手段3の切替え信号であ
り、互いに逆位相の1対の信号から構成される。9はコ
ンパレータ5の負荷抵抗である。
以上のように構成された2つの電圧の差を入力とするウ
ィンド・コンパレータについて、以下その動作について
説明する。
まず、切替信号8およびスイッチ手段3により、入力信
号源1aおよびコンパレータ5の正相入力端子との間に
接続された抵抗2aに、定電流源6により定電流が流さ
れる。これにより抵抗2aの両端に電圧降下が生じ、入
力信号源1aから供給される入力電圧は前記の電圧降下
分だけバイアスされて、コンパレータ5の正相入力端子
へ供給される。一方抵抗2bには電流が流れないため、
入力信号源1bから供給される入力電圧は、そのままコ
ンパレータ5の逆相入力端子へ導かれる。入力信号源1
aおよび1bから供給される入力電圧の大きさをそれぞ
れIaおよびIbとし、前記の電圧降下分の大きさをVr
efaとすると、 i)Ia−Verfa>IbすなわちIa−Ib> Vrefaの時コンパレータ5の出力は“High”となり、 ii)Ia−Verfa<IbすなわちIa−Ib< Vrefaの時コンパレータ5の出力は“Low”となる。
この結果、2つの入力電圧の差Ia−IbがVrefaを超
えているかどうかが判断できる。
次に、切替信号8が切替り、抵抗2bに定電流が流され
る。この時抵抗2bの両端に生ずる電圧降下の大きさを
Vrefbとすると、コンパレータ5の出力は、 iii)Ia>Ib−VrefbすなわちIa−Ib> −Vrefbの時“High”となり、 iv)Ia<Ib−VerfbすなわちIa−Ib< −Vrefbの時“Low”となる。
以上の結果前式ii)およびiii)より−Vrefb<Ia−I
b<Vrefaの範囲においてコンパレータ5の出力は、切
替信号8の状態に対応して“High”または“Low”とな
ることがわかる。
論理回路部7は、切替信号8の状態に対応してコンパレ
ータ5の出力を識別するものである。以下この動作を説
明する。抵抗2aにVrefaなる電圧降下が生ずる状態で
は、切替信号8のうち、右側が“Low”、左側が“Hig
h”となっている。このためANDゲートG1は閉じられ
てANDゲートG2が開かれる。この結果コンパレータ
5の出力が“Low”の時のみG2およびORゲートを通し
て出力60が“High”になる。これは前式ii)に対応す
る。
次に、抵抗2bにVrefbなる電圧降下が生じている状態
では、切替信号8のうち、右側が“High”、左側が“Lo
w”となっている。このためANDゲートG2は閉じら
れ、G1が開かれている。この結果コンパレータ5の出
力が“High”の時のみ、G1およびORゲートを通して
出力60が“High”になる。これは前式iii)に対応す
る。以上の結果を総合すると、−Vrefb<Ia−Ib<V
refaの時、出力60が“High”となり、2つの入力の差
がウィンド・コンパレータで比較されていることがわか
る。
以上のように本実施例によれば、入力信号源とコンパレ
ータの入力端子の間を抵抗を介して接続したことによ
り、直流成分を含む2つの入力電圧の差が、許容限界内
かどうかを簡単な構成で検知することができる。
さらに本発明の他の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
第2図は本発明の他の実施例における2つの電圧の差を
入力とするウィンド・コンパレータの構成を示すもので
ある。第2図において、1aおよび1bはそれぞれ入力
信号源であり、交流信号またはパルス信号を発生する。
2aおよび2bはともに抵抗であり、それぞれコンパレ
ータ5のコモンモード電圧源から他の抵抗を介して入力
端子に接続されている。10aおよび10bはともにコ
ンデンサであり、入力信号の直流成分を阻止する。その
他の部分は、第1図と同様な構成であり、また同様な機
能を果しているので同一番号を付けその説明を省略す
る。
以上のように構成された2つの電圧の差を入力とするウ
ィンド・コンパレータについて、以下その動作を説明す
る。
まず、切替信号8およびスイッチ手段3により、抵抗2
aに、定電流源6から定電流が流される。これにより抵
抗2aの両端に電圧降下が生じ、入力信号源1aから供
給される入力電圧は、前記の電圧降下分だけコモンモー
ド電圧に直流分が重畳されて、コンパレータ5の正相入
力端子へ供給される。一方、抵抗2bには電流が流れな
いため、入力信号源1bから供給される入力電圧はその
ままコモンモード電圧に重畳され、コンパレータ5の逆
相入力端子に導かれる。入力信号源1aおよび1bから
入力信号のピーク値をそれぞれImaおよびImbとし、抵
抗2aの両端の電圧降下をVrefaとすると、 i)Ima−Vrefa>ImbすなわちIma−Imb>Vrefaの時
コンパレータ5の出力は“High”となり、 ii)Ima−Vrefa<ImbすなわちIma−Imb<Vrefaの時
コンパレータ5の出力は“Low”となる。
この結果、2つの入力信号のピーク値の差Ima−Imbが
Vrefaを超えているかどうかが判断できる。
次に、切替信号8が切替ると、抵抗2bに定電流が流さ
れる。この時抵抗2bの両端に生ずる電圧降下の大きさ
をVrefbとすると、コンパレータ5の出力は iii)Ima>Imb−VrefaすなわちIma−Imb>−Vrefa
の時“High”なり、 iv)Ima<Imb−VrefbすなわちIma−Imb<−Vrefの
時“Low”となる。
以上の結果、前式ii)およびiii)より、−Vrefb<Ima
−Imb<Vrefaの範囲において、コンパレータ5の出力
は、切替信号8の状態に対応して“High”または“Lo
w”となることがわかる。論理回路部7の構成および機
能は、第1図の場合と同一であり、この結果−Vrefb<
Ima−Imb<Vrefaの時出力60が“High”となり、2
つの入力信号のピーク値の差が、ウィンド・コンパレー
タで比較されていることがわかる。
以上のように本実施例によれば、入力信号をコンデンサ
を介してコンパレータに供給したので、2つの交流入力
信号のピーク値の差が、許容限界内にあるかどうかを、
簡単な構成で検知することができる。
なお、第1図および第2図において用いられた論理回路
7は、主として別の目的に用いられたマイクロコンピュ
ータにその機能を果させることができ、その場合は構成
がさらに簡単になる。また、これまでの説明において
は、コンパレータの入力端子の極性を固定して説明した
が、これに限定されるものではない。
発明の効果 このように本発明は、2つの入力信号の一方に基準電圧
を重畳させ、他方の入力信号とコンパレータで比較する
ことにより、簡単な構成で安価なウィンド・コンパレー
タを構成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示す図、第2図は本
発明の他の実施例の構成を示す図、第3図は従来のウィ
ンド・コンパレータによって2つの入力の差が所定の範
囲内にあるかどうかを識別する回路の構成を示す図であ
る。 1a……入力信号源、1b……入力信号源、2a……抵
抗、2b……抵抗、3……スイッチ手段、5……コンパ
レータ、6……定電流源、7……論理回路部、8……切
替信号、9……コンパレータ負荷抵抗、10a……コン
デンサ、10b……コンデンサ、11……差動増幅器、
50……ウィンド・コンパレータ、51……上限レベ
ル、52……下限レベル、53コンパレータ、54……
コンパレータ。
フロントページの続き (72)発明者 古石 治久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柳川 利武 神奈川県横須賀市武1丁目2356番地 日本 電信電話株式会社複合通信研究所内 (72)発明者 西野 武二 神奈川県横須賀市武1丁目2356番地 日本 電信電話株式会社複合通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−111116(JP,A) 特公 昭41−007318(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの抵抗と、 一方の電気信号が一方の抵抗を介して一方の入力端子
    に、他方の電気信号が他方の抵抗を介して他方の入力端
    子に与えられるコンパレータと、 定電流源と、 前記定電流源からの定電流が前記2つの抵抗を交互に流
    れるように切り替えるスイッチ手段と、 前記スイッチ手段の切替信号に対応して前記コンパレー
    タの出力を識別する論理回路部を有し、 前記コンパレータは、 前記スイッチ手段の切替信号が一方の場合に、前記一方
    の電気信号と前記他方の電気信号の大きさの差が、前記
    定電流の大きさとそれが流れる抵抗の大きさとによって
    定められる第1の所定値よりも小さいか否かを判定し、 前記スイッチ手段の切替信号が他方の場合に、前記一方
    の電気信号と前記他方の電気信号の大きさの差が、前記
    定電流の大きさとそれが流れる抵抗の大きさとによって
    定められる第2の所定値よりも大きいか否かを判定する
    構成であり、 かつ論理回路部は、前記コンパレータからの出力信号と
    前記スイッチ手段の切替信号に基ずいて2つの電気信号
    の大きさの差が、前記第1の所定値よりも小さくかつ前
    記第2の所定値よりも大きいか否かを判定する構成とし
    た2つの電圧の差を入力とするウィンド・コンパレー
    タ。
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