JPH07200709A - An arithmetic unit that obtains an integral value or an average value - Google Patents

An arithmetic unit that obtains an integral value or an average value

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JPH07200709A
JPH07200709A JP33587093A JP33587093A JPH07200709A JP H07200709 A JPH07200709 A JP H07200709A JP 33587093 A JP33587093 A JP 33587093A JP 33587093 A JP33587093 A JP 33587093A JP H07200709 A JPH07200709 A JP H07200709A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のアナログ式およびデジタル式演算器に
比して誤差なく高精度のもとに入力信号の積分値または
平均値を得ることができ、かつ、純アナログ式のものに
比して安価な回路素子を用いて信号の絶縁およびホール
ドが可能な演算器を提供する。 【構成】 入力信号をコモン電圧を中心として反転させ
る入力反転回路2a、その入力反転回路2aの出力と入
力信号を選択的に積分回路4に供給するスイッチ3、積
分回路4の出力をコモン電圧から+および−側に同電位
だけ偏った高低2つの基準電圧でそれぞれ比較するたの
2つのコンパレータ5a,5b、その各コンパレータ5
a,5bの出力のいずれかが反転するごとにスイッチ3
を切り換えるスイッチ駆動回路6、およびコンパレータ
5a,5bの出力の反転と同期してカウント動作を行う
カウンタ12を備えた構成とする。
(57) [Abstract] [Purpose] Compared with conventional analog and digital arithmetic units, the integrated value or average value of the input signal can be obtained with high accuracy and without error, and the pure analog type (EN) Provided is an arithmetic unit capable of insulating and holding a signal by using a circuit element which is inexpensive as compared with ones. [Configuration] An input inverting circuit 2a for inverting an input signal with a common voltage as a center, a switch 3 for selectively supplying the output of the input inverting circuit 2a and the input signal to an integrating circuit 4, and an output of the integrating circuit 4 from a common voltage. Two comparators 5a and 5b, which are respectively compared with two high and low reference voltages biased by the same potential to the + and − sides, and their respective comparators 5
Switch 3 is switched every time either the output of a or 5b is inverted.
A switch drive circuit 6 for switching between and, and a counter 12 for performing a counting operation in synchronization with the inversion of the outputs of the comparators 5a and 5b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分析計や流量計をはじ
めとする各種検出器の検出信号の時間積分値もしくは時
間平均値を得るための演算器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arithmetic unit for obtaining a time integral value or a time average value of detection signals of various detectors such as an analyzer and a flow meter.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種検出器からの検出信号の時間積分値
または時間平均値を得る手法として、従来、アナログの
積分回路を用いた純アナログ的な方式と、検出信号をA
−D変換器によってデジタル化して積算するデジタル方
式とが広く採用されている。
2. Description of the Related Art As a method for obtaining the time integration value or time average value of detection signals from various detectors, conventionally, a pure analog method using an analog integrating circuit and a detection signal
A digital method of digitizing by a -D converter and integrating is widely adopted.

【0003】純アナログ的な方式においては、一般に、
入力信号に比例した電流を所定時間(例えば1時間平均
値を得る場合には1時間)だけコンデンサ等の電荷蓄積
素子に通電して積分電圧を得ている。一方、デジタル方
式では、A−D変換器で検出信号を刻々とデジタル化
し、そのデジタルデータをコンピュータに採り込んで同
じく所定時間分だけ積算している。
In a purely analog system, generally,
A current proportional to the input signal is supplied to a charge storage element such as a capacitor for a predetermined time (for example, 1 hour when obtaining an average value for 1 hour) to obtain an integrated voltage. On the other hand, in the digital method, the detection signal is digitized every moment by the A / D converter, and the digital data is taken into the computer and similarly integrated for a predetermined time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上の従来の各方式の
うち、純アナログ的方式においては、積分器を構成する
コンデンサ等の電荷蓄積素子は積分量に対応した大きな
静電容量を必要とする。ここで、コンデンサは大容量化
すればするほど漏れ電流が大きくなり、しかも静電容量
の温度係数が増大するという傾向があり、この点が純ア
ナログ方式における積分誤差の原因となり、精度向上の
ネックとなっていた。また、純アナログ式の演算器にお
いては、一般に、信号の絶縁およびホールドを必要とす
る場合、それぞれの機能を有するアナログアンプを内蔵
する必要があり、この点が低コスト化の阻害要因となっ
ている。
Among the above-mentioned conventional methods, in the pure analog method, the charge storage element such as a capacitor forming the integrator requires a large electrostatic capacity corresponding to the integration amount. . Here, there is a tendency that the larger the capacitance of a capacitor, the larger the leakage current, and moreover, the temperature coefficient of the capacitance increases, which causes an integration error in the pure analog system, which is a bottleneck for improving accuracy. It was. Further, in the case of a pure analog type arithmetic unit, generally, when signal isolation and hold are required, it is necessary to incorporate an analog amplifier having each function, which is an obstacle to cost reduction. There is.

【0005】一方、デジタル方式においては、A−D変
換に要する時間は、積分あるいは平均化のための所定時
間中ににおけるデータのない空白時間となり、この空白
時間の存在が演算結果に誤差を生じる原因となってい
る。また、データ採り込み周期(サンプリング周期)も
同じくデータなしの空白時間となり、同様の誤差を生じ
る原因となっていた。
On the other hand, in the digital system, the time required for A / D conversion is a blank time with no data in a predetermined time for integration or averaging, and the existence of this blank time causes an error in the calculation result. It is the cause. In addition, the data acquisition period (sampling period) is also a blank time without data, which causes a similar error.

【0006】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、高い分解能のもとに従来の各方式に比して誤差
なく入力信号の時間積分値または時間平均値を得ること
ができ、また、従来の純アナログ的な方式に比して安価
な回路素子を用いて信号の絶縁およびホールドを行うこ
とのできる、積分値または平均値を得る演算器の提供を
目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to obtain a time integrated value or a time average value of an input signal without error as compared with each of the conventional methods under a high resolution. It is another object of the present invention to provide an arithmetic unit that can insulate and hold a signal by using a circuit element that is less expensive than a conventional pure analog method and that obtains an integral value or an average value.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例図面である図1を参照しつつ説明す
ると、本発明の積分値または平均値を得る演算器は、入
力信号Vinをコモンラインの電圧Vc を中心として反転
させる入力反転回路2aと、その入力反転回路2aの出
力信号と入力信号Vinとを選択的に積分回路4に供給す
るスイッチ3と、その積分回路4の出力をそれぞれ入力
し、かつ、コモンラインの電圧Vc に対してプラス側お
よびマイナス側に同電位だけ偏った基準電圧(例えばV
c が0Vの場合は+Vref,−Vref )が設定された高低
2つのコンパレータ5a,5bと、その各コンパレータ
5a,5bの出力を入力し、当該各コンパレータ5a,
5bの出力のいずれかが反転するごとにスイッチ3を切
り換えるスイッチ駆動回路6と、各コンパレータ5a,
5bの出力の反転と同期してカウント動作を行うカウン
タ12を備え、そのカウンタ12の出力から入力信号V
inの時間積分値または時間平均値を得るよう構成されて
いることによって特徴づけられる。
A configuration for achieving the above object will be described with reference to FIG. 1 which is an embodiment drawing, and an arithmetic unit for obtaining an integrated value or an average value according to the present invention is an input signal. The input inverting circuit 2a for inverting Vin around the common line voltage Vc, the switch 3 for selectively supplying the output signal of the input inverting circuit 2a and the input signal Vin to the integrating circuit 4, and the integrating circuit 4 Outputs are input respectively, and a reference voltage (for example, V
When c is 0V, the high and low comparators 5a and 5b for which + Vref, −Vref) are set and the outputs of the respective comparators 5a and 5b are input, and the respective comparators 5a and 5b are input.
A switch drive circuit 6 that switches the switch 3 each time any of the outputs of 5b is inverted, and each comparator 5a,
The counter 12 that performs a counting operation in synchronization with the inversion of the output of 5b is provided, and the input signal V
Characterized by being configured to obtain the time integral or time average of in.

【0008】ここで、本発明におけるカウンタ12のカ
ウント動作として、単なるアップカウントのほか、各コ
ンパレータ5a,5bの出力とスイッチ3の切り換え状
態とから積分回路4の出力のコモン電圧に対する極性判
別を行い、その結果に応じてアップまたはダウンカウン
トしたり、同じくその結果に応じて任意の極性のみをカ
ウントする等の動作を含む。
Here, as the counting operation of the counter 12 in the present invention, in addition to simple up-counting, the polarity of the output of the integrating circuit 4 with respect to the common voltage is determined from the outputs of the comparators 5a and 5b and the switching state of the switch 3. , Counting up or down according to the result, and counting only an arbitrary polarity according to the result.

【0009】[0009]

【作用】入力信号またはそのコモン電圧に対する反転信
号(以下、単に反転信号と称する)は、積分回路4によ
ってコンパレータ5aまたは5bに設定されている高低
2種の基準電圧に到達するまで積分され、その到達ごと
にスイッチ3によって反対の信号に切り換えられる。つ
まり、コンパレータ5aおよび5bは、入力信号または
その反転信号の積分値がそれぞれコモン電圧から同電位
だけずれた基準電圧に到達するごと、換言すると単位積
分量に達するごとに反転する。この反転動作と同期して
カウント動作を行うカウンタ12は、従って、その1カ
ウントが単位積分量を表すことになり、この動作を所定
時間分(例えば1時間)だけ繰り返すことにより、単位
積分量を分解能とした入力信号の所定時間分の積分値ま
たは所定時間当たりの信号量(平均値)を得ることがで
きる。
The input signal or an inverted signal (hereinafter simply referred to as an inverted signal) with respect to the common voltage thereof is integrated by the integrating circuit 4 until it reaches two kinds of high and low reference voltages set in the comparator 5a or 5b. On arrival, switch 3 switches to the opposite signal. That is, the comparators 5a and 5b are inverted each time the integrated value of the input signal or its inverted signal reaches the reference voltage deviated from the common voltage by the same potential, that is, every time the unit integrated amount is reached. Therefore, the counter 12 that performs the counting operation in synchronization with this inversion operation, therefore, one count thereof represents the unit integration amount, and by repeating this operation for a predetermined time (for example, 1 hour), the unit integration amount is changed. It is possible to obtain the integral value of the input signal for the predetermined time or the signal amount (average value) per predetermined time as the resolution.

【0010】上記した極性判別を行う場合には、カウン
タ12は極性判別結果に応じて単位積分量ごとの加減算
を行うことになる。ここで、積分回路4は単位積分量を
積分すれば足りるから、そこに使われる電荷蓄積素子に
要求される静電容量は当該演算器の分解能分の容量があ
ればよいことになり、また、積分回路4はスイッチ3に
よって単位積分量の積分動作を行うごとに反対側への積
分に切り換わるものの、非動作時間はなく、積分ないし
は平均化すべき所定時間中での空白時間は生じない。更
に、積分値または平均値の出力は積分回路4の出力を用
いずにカウンタ12へのパルス供給によるデジタル方式
で行われるため、入力と出力との絶縁およびデータの保
持には特殊な回路素子を必要とせず、所期の目的を達成
できる。
When performing the above polarity determination, the counter 12 performs addition / subtraction for each unit integration amount according to the polarity determination result. Here, since the integrating circuit 4 only needs to integrate the unit integration amount, it is sufficient that the capacitance required for the charge storage element used therein has a capacitance corresponding to the resolution of the computing unit. The integration circuit 4 switches to the integration on the opposite side every time the integration operation of the unit integration amount is performed by the switch 3, but there is no non-operation time and no blank time in a predetermined time to be integrated or averaged. Furthermore, since the output of the integrated value or the average value is performed by a digital method by supplying a pulse to the counter 12 without using the output of the integrating circuit 4, a special circuit element is used for insulating the input from the output and retaining the data. Achieve the intended purpose without need.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明実施例の構成を示すブロック図
で、この例ではコモンラインの電圧をアースレベルであ
る0Vとした例を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In this example, the voltage of the common line is set to 0V which is the ground level.

【0012】信号入力端子1は、2つの演算増幅器M1
およびM2を用いた入力回路2に入力され、このうち一
方の演算増幅器M1はその正相入力が信号入力端子1に
接続され、その出力が逆相入力に帰還されているととも
に、他方の演算増幅器M2はその逆相入力が信号入力端
子1に接続され、入力抵抗rと同じ帰還抵抗rを用いて
その出力が入力に帰還され、かつ、正相入力は接地され
て5る。従って、演算増幅器M1は信号入力端子1に供
給される入力信号Vinと等しい信号を出力する一方、演
算増幅器M2は信号入力端子1に供給される入力信号V
inの極性を反転した信号−Vinを出力する入力反転回路
2aとして機能する。
The signal input terminal 1 has two operational amplifiers M1.
Input to the input circuit 2 using M2 and M2, one of the operational amplifiers M1 having its positive phase input connected to the signal input terminal 1 and its output being fed back to the negative phase input, and the other operational amplifier M1. The reverse phase input of M2 is connected to the signal input terminal 1, its output is fed back to the input using the same feedback resistance r as the input resistance r, and the positive phase input is grounded. Therefore, the operational amplifier M1 outputs a signal equal to the input signal Vin supplied to the signal input terminal 1, while the operational amplifier M2 outputs the input signal V supplied to the signal input terminal 1.
It functions as an input inverting circuit 2a that outputs a signal -Vin with the polarity of in inverted.

【0013】入力回路2からの入力信号Vinおよびその
反転信号−Vinは、スイッチ3を介してそのいずれかが
選択的に積分回路4の入力に供給される。積分回路4は
演算増幅器M3、入力抵抗RおよびコンデンサCからな
り、スイッチ3からの信号は演算増幅器M3の逆相入力
に供給され、その正相入力はアースされている。
Either the input signal Vin from the input circuit 2 or its inverted signal -Vin is selectively supplied to the input of the integrating circuit 4 via the switch 3. The integrating circuit 4 comprises an operational amplifier M3, an input resistor R and a capacitor C, the signal from the switch 3 is supplied to the negative phase input of the operational amplifier M3, and the positive phase input thereof is grounded.

【0014】積分回路4の出力は第1と第2のコンパレ
ータ5aと5bの双方に入力されている。この第1と第
2のコンパレータ5aと5bには、絶対値が同じで互い
に極性の異なる基準電圧+Vref と−Vref がそれぞれ
設定されており、積分回路4の出力はこれら高低2つの
電圧+Vref と−Vref と常に比較される。
The output of the integrating circuit 4 is input to both the first and second comparators 5a and 5b. Reference voltages + Vref and -Vref having the same absolute value and different polarities are set to the first and second comparators 5a and 5b, respectively, and the output of the integrating circuit 4 is these two high and low voltages + Vref and -Vref. Always compared to Vref.

【0015】各コンパレータ5aと5bの各出力は、前
記したスイッチ3の切り換え制御信号を供給するための
スイッチ駆動ロジック回路6と、後述するパルス発生ロ
ジック回路7、および単位積分量極性判別ロジック回路
8にそれぞれ入力される。
The outputs of the comparators 5a and 5b are provided with a switch drive logic circuit 6 for supplying the switching control signal of the switch 3, a pulse generation logic circuit 7 described later, and a unit integration amount polarity determination logic circuit 8 respectively. Are input respectively.

【0016】スイッチ駆動ロジック回路6は、第1と第
2のコンパレータ5aと5bのいずれか一方の出力がL
レベルからHレベルに反転した時点で、スイッチ3をそ
れまでの状態から反転させるように構成されている。す
なわち、スイッチ3は、積分回路4の出力(積分値)が
+Vref または−Vref に達するごとに、この積分回路
4への入力が入力信号Vinまたはその反転信号−Vinの
いずれか一方の信号から、他方の信号へと切り換わるよ
うに動作する。
The switch driving logic circuit 6 outputs an L signal from one of the first and second comparators 5a and 5b.
When the level is inverted to the H level, the switch 3 is inverted from the previous state. That is, in the switch 3, each time the output (integrated value) of the integrating circuit 4 reaches + Vref or -Vref, the input to the integrating circuit 4 is either the input signal Vin or its inverted signal -Vin. Operates to switch to the other signal.

【0017】このスイッチ駆動ロジック回路6からの制
御信号によるスイッチ3の動作と、各コンパレータ5a
と5b、並びに積分回路4の動作を具体的に述べると、
今、スイッチ3がa側にあり、入力信号Vinが正極性で
あるとすると、積分回路4の出力は積分量に比例して負
方向に変化していく。積分回路4の出力が−Vref に達
すると、第2のコンパレータ5bの出力はLレベルから
Hレベルに反転する。これを受けてスイッチ駆動ロジッ
ク回路6はスイッチ3を反転させてb側に切り換える。
この時点で積分回路4へは反転信号−Vinに切り換わ
り、積分出力は今度は正方向へと変化し、その値が+V
ref に達すると第1のコンパレータ5aの出力がLレベ
ルからHレベルに反転する。これを受けてスイッチ駆動
ロジック回路6はスイッチ3を再びa側に反転させる。
このようにして積分回路4は負方向と正方向に順次積分
動作を繰り返す。入力信号Vinが負極性の場合には、ス
イッチ3がa側にあるときは積分回路4の出力は正方向
に、同じくb側にあるときには負方向に変化して、上記
と同様にして順次積分を繰り返す。
The operation of the switch 3 by the control signal from the switch driving logic circuit 6 and each comparator 5a
And 5b and the operation of the integrating circuit 4 will be specifically described,
Now, assuming that the switch 3 is on the a side and the input signal Vin has a positive polarity, the output of the integrating circuit 4 changes in the negative direction in proportion to the integration amount. When the output of the integrating circuit 4 reaches -Vref, the output of the second comparator 5b is inverted from L level to H level. In response to this, the switch driving logic circuit 6 inverts the switch 3 to switch it to the b side.
At this point, the inversion signal −Vin is switched to the integration circuit 4, and the integration output changes to the positive direction this time, and the value is + V.
When it reaches ref, the output of the first comparator 5a is inverted from L level to H level. In response to this, the switch drive logic circuit 6 inverts the switch 3 to the a side again.
In this way, the integrating circuit 4 sequentially repeats the integrating operation in the negative direction and the positive direction. When the input signal Vin has a negative polarity, the output of the integrating circuit 4 changes in the positive direction when the switch 3 is on the a side, and changes in the negative direction when the switch 3 is on the b side, and the integration is sequentially performed in the same manner as above. repeat.

【0018】パルス発生ロジック回路7は、第1と第2
のコンパレータ5aと5bのいずれか一方の出力がHレ
ベルに反転するごとに1パルスを発生し、このパルス信
号はフォトカプラ9を経てカウンタ12に供給される。
このパルス発生ロジック回路7からは、従って、積分回
路4による入力信号Vinもしくはその反転信号−Vinの
積分結果の絶対値がVref 、つまり単位積分量に達する
ごとに1つのパルス信号が出力されることになる。
The pulse generation logic circuit 7 includes first and second pulse generation logic circuits.
One pulse is generated each time the output of either of the comparators 5a and 5b is inverted to the H level, and this pulse signal is supplied to the counter 12 via the photo coupler 9.
Therefore, one pulse signal is output from the pulse generation logic circuit 7 every time the absolute value of the integration result of the input signal Vin or its inverted signal -Vin by the integration circuit 4 reaches Vref, that is, the unit integration amount. become.

【0019】単位積分量極性判別ロジック回路8は、第
1および第2のコンパレータ5aおよび5bの出力のい
ずれかがHレベルに反転するごとに、スイッチ3の状態
信号(a側かb側か)によって単位積分量の極性を判別
する。この極性判別出力は、次にコンパレータ5aまた
は5bのいずれかの出力がHレベルに反転するまで自己
保持される。
The unit integration amount polarity determination logic circuit 8 outputs a state signal (a side or b side) of the switch 3 every time one of the outputs of the first and second comparators 5a and 5b is inverted to H level. The polarity of the unit integration amount is determined by. This polarity discrimination output is self-held until the output of either the comparator 5a or 5b is inverted to the H level next time.

【0020】スイッチ3の状態信号は、スイッチ駆動ロ
ジック回路6からのスイッチング制御信号を遅延回路1
1を介して採り込むことによって得ており、単位積分量
の極性判定時点においてはスイッチ3の反転前の状態に
ある。従って、コンパレータ5aまたは5bのいずれか
の出力がHレベルに反転するまでに至るスイッチ3の状
態が単位積分量極性判別ロジック回路8に採り込まれ、
その状態に基づいて単位積分量の極性判別が行われる。
表1にこの単位積分量極性判別ロジック回路8の真理値
表を示す。
As the status signal of the switch 3, the switching control signal from the switch driving logic circuit 6 is added to the delay circuit 1.
It is obtained by taking in via 1 and is in the state before the inversion of the switch 3 at the time of determining the polarity of the unit integration amount. Therefore, the state of the switch 3 until the output of either the comparator 5a or 5b is inverted to the H level is incorporated in the unit integration amount polarity determination logic circuit 8.
The polarity of the unit integration amount is determined based on the state.
Table 1 shows a truth table of the unit integration amount polarity determination logic circuit 8.

【0021】[0021]

【表1】 この表1と前記した積分回路4の積分動作等から明らか
なように、単位積分量極性判別ロジック回路8の出力は
信号入力端子1に供給されている入力信号Vinの極性と
一致する。
[Table 1] As is clear from Table 1 and the integration operation of the integration circuit 4 described above, the output of the unit integration amount polarity determination logic circuit 8 matches the polarity of the input signal Vin supplied to the signal input terminal 1.

【0022】単位積分量極性判別ロジック回路8の判別
出力はフォトカプラ10を介してカウンタ12に供給さ
れる。カウンタ12はカウントモード命令ロジック回路
13からの命令によってそのカウントモードが決定され
る。カウントモードは1)入力信号の正・負極性に応じて
加算・減算するモード、2)入力信号が正の場合のみ加算
するモード、3)同じく負の場合のみ加算するモード、お
よび4)入力信号の極性が正負いずれでも加算するモー
ド、の4つのモードをカウントモード命令外部入力によ
って選択可能となっており、例えば1)のモードを選択し
た場合には、カウンタ12は単位積分量極性判別ロジッ
ク回路8からの出力に基づき、単位積分量ごとに発生す
るパルスを入力信号の極性に応じて加減算する。この場
合、カウンタ12の所定時間(例えば1時間平均の場合
は1時間)分のカウント値は、入力信号の正・負の両極
性にわたる総積分値を、単位積分量を分解能として表す
ことになる。また、2)ないしは3)のモードを選択した場
合には、カウンタ12の所定時間分のカウント値は、入
力信号の正極性成分のみの積分値ないしは負極性成分の
みの積分値を表すことになる。更に、4)のモードを選択
すると、カウンタ12の同時間分のカウント値は、入力
信号の極性に関係なく、その絶対値の積分値を表すこと
になる。
The discrimination output of the unit integration amount polarity discrimination logic circuit 8 is supplied to the counter 12 via the photocoupler 10. The count mode of the counter 12 is determined by an instruction from the count mode instruction logic circuit 13. Count mode is 1) mode that adds / subtracts according to the positive or negative polarity of the input signal, 2) mode that adds only when the input signal is positive, 3) mode that adds only when the input signal is negative, and 4) input signal It is possible to select four modes, that is, a mode of adding positive or negative polarities, by a count mode command external input. For example, when the mode of 1) is selected, the counter 12 is a unit integration amount polarity determination logic circuit. Based on the output from 8, the pulse generated for each unit integration amount is added or subtracted according to the polarity of the input signal. In this case, the count value of the counter 12 for a predetermined time (for example, 1 hour in the case of 1-hour averaging) represents the total integrated value over both positive and negative polarities of the input signal, with the unit integrated amount as the resolution. . When the mode of 2) or 3) is selected, the count value for the predetermined time of the counter 12 represents the integrated value of only the positive polarity component of the input signal or the integrated value of only the negative polarity component. . Further, when the mode of 4) is selected, the count value for the same time of the counter 12 represents the integral value of the absolute value thereof regardless of the polarity of the input signal.

【0023】カウンタ12のカウント値はラッチ回路1
4に採り込まれ、外部から供給されるラッチ命令に従っ
て所定時間ごとに読み出される。このラッチ命令と同期
してカウンタ12は外部からのプリセット命令によって
プリセットされ、以後、次回の所定時間分のカウント動
作に入る。ここで、ラッチ回路14の出力をD−A変換
器15によりアナログ化すると、上記した各積分値のい
ずれかをアナログ出力信号として外部に出力することが
できる。
The count value of the counter 12 is the latch circuit 1
4 and read out at every predetermined time in accordance with a latch command supplied from the outside. In synchronization with this latch command, the counter 12 is preset by a preset command from the outside, and thereafter, the counting operation for the next predetermined time is started. Here, if the output of the latch circuit 14 is converted into an analog signal by the DA converter 15, any of the above integrated values can be output to the outside as an analog output signal.

【0024】以上の本発明実施例において特に注目すべ
き点は、積分回路4は単位積分量だけを積分する能力が
あればよく、従ってこの積分回路4に用いられる電荷蓄
積素子としてのコンデンサCの容量は、当該演算器の分
解能に相当する単位積分量を満足すれば足りる点であ
る。従って、分解能がフルスケールの1/1000とし
た場合には、コンデンサCの容量は従来のアナログ積分
回路を用いた方式の演算器に比して1/1000でよい
ことになり、漏れ電流および温度係数の小さな品種の選
定が容易となり、容易に精度を大幅に向上させることが
できる。
What is particularly noticeable in the above-described embodiment of the present invention is that the integrator circuit 4 is required to have the ability to integrate only the unit integration amount. Therefore, the capacitor C as a charge storage element used in the integrator circuit 4 is required. The capacity is sufficient if the unit integration amount corresponding to the resolution of the arithmetic unit is satisfied. Therefore, when the resolution is 1/1000 of the full scale, the capacity of the capacitor C is 1/1000 as compared with a conventional arithmetic unit using an analog integrator circuit. It becomes easy to select a product with a small coefficient, and it is possible to easily greatly improve accuracy.

【0025】また、以上の実施例において更に注目すべ
き点は、単位積分量の極性判別を、入力信号そのものの
極性判別を行うのではなく、単位積分量自体の極性判別
によって行う点である。これにより、入力信号そのもの
の極性判別による場合にはその判別時点における瞬間的
な入力信号の極性でもって単位積分量の極性を判別して
誤判別の可能性があるのに対し、上記した本発明実施例
の極性判別法では入力信号に含まれるノイズの吸収効果
が高く、単位積分量の極性判別の信頼性は非常に高いも
のとなる。そして、また、正負両極性の入力信号に対し
て整流回路を用いることなく、正負両極性の積分値を得
ることができ、それに対応した演算値を正負両極性で出
力することが可能であることから、一般例に見られる
「入力信号0〜1V、出力信号0〜1V」などと記され
ている従来のアナログ演算器と異なり、「入力信号0〜
±1V、出力信号0〜±1V」等、両極性の演算器を提
供し得る。
Further, a point to be further noted in the above-mentioned embodiments is that the polarity of the unit integral amount is judged not by the polarity of the input signal itself but by the polarity of the unit integral amount itself. As a result, when the polarity of the input signal itself is discriminated, the polarity of the unit integral amount may be discriminated by the instantaneous polarity of the input signal at the time of the discrimination. The polarity determination method of the embodiment has a high effect of absorbing noise included in the input signal, and the reliability of the polarity determination of the unit integration amount is very high. Further, it is possible to obtain an integrated value of both positive and negative polarities without using a rectifier circuit for an input signal of positive and negative polarities, and to output a calculated value corresponding to the integrated value in both positive and negative polarities. Therefore, unlike the conventional analog computing unit described as "input signal 0 to 1V, output signal 0 to 1V" and the like found in general examples, "input signal 0 to
It is possible to provide a bipolar computing unit such as ± 1 V, output signal 0 to ± 1 V ”.

【0026】更にまた、積分ないしは時間平均出力がカ
ウンタ12を介して行われるため、入力と出力との絶縁
はフォトカプラ9ないしは10によることができるとと
もに、データの保持についてもデジタル信号であるが故
に安価なラッチ回路14を用いて行うことができる。
Furthermore, since the integration or the time average output is performed via the counter 12, the input and the output can be insulated by the photocouplers 9 or 10, and the data retention is also a digital signal. This can be performed using the inexpensive latch circuit 14.

【0027】ここで、以上の実施例では、カウントモー
ド命令ロジック回路13によりカウンタ12のカウント
モードを1)〜4)のモードから自由に選択可能とした例に
ついて述べたが、演算器の用途によってはこれらのモー
ドのいずれかに固定してもよい場合があり、このような
場合、カウントモード命令ロジック回路13は不要であ
り、カウンタを要求されるモードで動作するように固定
すればよい。
Here, in the above embodiment, an example in which the count mode of the counter 12 can be freely selected from the modes 1) to 4) by the count mode instruction logic circuit 13 has been described. May be fixed in any of these modes, in which case the count mode instruction logic circuit 13 is not needed and the counter may be fixed to operate in the required mode.

【0028】また、この演算器に要求されるモードが、
前記した4)のモード、すなわち入力信号の極性に関係な
くその絶対値の積分値または時間平均値を求めるモード
のみである場合には、カウントモード命令ロジック回路
13に加えて単位積分量極性判別ロジック回路8も不要
となる。本発明はこれらの全てを含む。
The mode required for this arithmetic unit is
In the case of the mode of 4) described above, that is, the mode in which the integrated value or the time average value of the absolute value thereof is obtained regardless of the polarity of the input signal, in addition to the count mode instruction logic circuit 13, the unit integration amount polarity determination logic The circuit 8 is also unnecessary. The present invention includes all of these.

【0029】更に、以上の実施例では、コモンラインを
接地レベル、つまり電圧0Vとした場合について述べた
が、本発明はこれに限られることなく、任意の電圧をコ
モンラインとすることができる。すなわち、回路中に用
いる演算増幅器が片電源(例えば0Vと10V)の場
合、コモンラインは片電源の中間値(例えば5V)に設
定する。この場合、入力反転回路2aによる入力信号の
極性反転は、このコモンラインの電圧値を中心として反
転するとともに、第1および第2のコンパレータ5aお
よび5bの基準電圧は、同じくそのコモンラインの電圧
値を中心としてプラスおよびマイナス側に同電位だけ偏
った電圧とする。
Further, in the above embodiments, the case where the common line is set to the ground level, that is, the voltage of 0 V has been described, but the present invention is not limited to this, and any voltage can be used as the common line. That is, when the operational amplifier used in the circuit has one power supply (for example, 0 V and 10 V), the common line is set to an intermediate value of the one power supply (for example, 5 V). In this case, the polarity reversal of the input signal by the input inversion circuit 2a is inverted around the voltage value of this common line, and the reference voltage of the first and second comparators 5a and 5b is also the voltage value of that common line. The voltage is biased to the plus and minus sides by the same potential centered at.

【0030】更にまた、以上の実施例では、パルス発生
ロジック回路7によるパルス発生のタイミングを、高低
2つのコンパレータ5aおよび5bの出力のいずれかが
Hレベルに反転するごととしているが、これら2つのコ
ンパレータ5aおよび5bの出力が各1回ずつHレベル
に反転するごととしてもよい。この場合、単位積分量は
前記した実施例の2倍となる。
Furthermore, in the above embodiment, the timing of pulse generation by the pulse generation logic circuit 7 is set such that one of the outputs of the two high and low comparators 5a and 5b is inverted to the H level. The outputs of the comparators 5a and 5b may be inverted to the H level once each. In this case, the unit integration amount is twice that of the above-mentioned embodiment.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号をコモンラインの電圧を中心として反転させる
入力反転回路を設け、その入力反転回路の出力信号と入
力信号とをスイッチにより選択的に積分回路に供給する
とともに、その積分回路の出力を、コモンラインの電圧
に対してプラス側およびマイナス側に同電位だけ偏った
基準電圧が設定された高低2つのコンパレータによって
各基準電圧との大小を比較し、その各コンパレータの出
力のいずれかが反転するごとに上記スイッチ切り換え、
そして各コンパレータの出力の反転と同期してカウント
動作を行うカウンタを備えた構成としているから、積分
回路に用いる電荷蓄積素子に必要とされる静電容量は、
単位積分量分、つまり当該演算器の分解能相当分で足り
るから、従来の純アナログ式の演算器におけるそれの例
えば1/1000程度で済む結果、漏れ電流が少なく、
温度係数の小さいものを容易に選定して使用することが
可能となり、演算精度が飛躍的に向上する。
As described above, according to the present invention,
An input inverting circuit that inverts the input signal centered on the voltage of the common line is provided, and the output signal of the input inverting circuit and the input signal are selectively supplied to the integrating circuit by a switch, and the output of the integrating circuit is set to the common. Two comparators, high and low, with reference voltages that are biased to the positive and negative sides by the same potential with respect to the line voltage, are compared with each other, and each comparator output is inverted. Switch the above switch to
And since the configuration is provided with a counter that performs a counting operation in synchronization with the inversion of the output of each comparator, the capacitance required for the charge storage element used in the integration circuit is
Since the unit integration amount, that is, the resolution equivalent of the arithmetic unit is sufficient, it is only about 1/1000 of that of the conventional pure analog type arithmetic unit, resulting in less leakage current.
It becomes possible to easily select and use one with a small temperature coefficient, and the calculation accuracy is dramatically improved.

【0032】また、入力信号は積分回路によって単位積
分量ずつ刻々と逆方向へ積分されることから、従来のデ
ジタル方式のように積分ないしは平均化すべき所定時間
中に空白時間が生じず、それによる誤差も生じない。
Since the input signal is integrated by the integrating circuit in increments of unit increments in the opposite direction, a blank time does not occur during a predetermined time for integration or averaging as in the conventional digital system, which causes There is no error.

【0033】更に、入力信号の積分結果は単位積分量ご
とに離散的な量としてカウントされて出力となるから、
入力と出力の絶縁はフォトカプラ等の安価な素子を用い
て行うことができるとともに、出力データの保持につい
てもデジタル量での保持でよいことからラッチ回路等の
安価なICで行うことができる。また、CPUやRAM
等のコンピュータ機能を必要とせず、簡単なデジタルロ
ジックによって回路を構成できるという利点もある。
Furthermore, since the integration result of the input signal is counted as a discrete quantity for each unit integration quantity and becomes an output,
The input and the output can be insulated by using an inexpensive element such as a photocoupler, and the output data can be held in a digital amount, so that it can be performed by an inexpensive IC such as a latch circuit. Also, CPU and RAM
There is also an advantage that the circuit can be configured by a simple digital logic without requiring a computer function such as.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例の回路構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 信号入力端子 2 入力回路 2a 入力反転回路 3 スイッチ 4 積分回路 5a 第1のコンパレータ 5b 第2のコンパレータ 6 スイッチ駆動ロジック回路 7 パルス発生ロジック回路 8 単位積分量極性判別ロジック回路 9,10 フォトカプラ 11 遅延回路 12 カウンタ 13 カウントモード命令ロジック回路 14 ラッチ回路 15 D−A変換器 1 Signal Input Terminal 2 Input Circuit 2a Input Inversion Circuit 3 Switch 4 Integration Circuit 5a First Comparator 5b Second Comparator 6 Switch Drive Logic Circuit 7 Pulse Generation Logic Circuit 8 Unit Integration Amount Discrimination Logic Circuit 9, 10 Photocoupler 11 Delay circuit 12 Counter 13 Count mode instruction logic circuit 14 Latch circuit 15 DA converter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号をコモンラインの電圧を中心と
して反転させる入力反転回路と、その入力反転回路の出
力信号と上記入力信号とを選択的に積分回路に供給する
スイッチと、その積分回路の出力をそれぞれ入力し、か
つ、上記コモンラインの電圧に対してプラス側およびマ
イナス側に同電位だけ偏った基準電圧が設定された高低
2つのコンパレータと、その各コンパレータの出力を入
力し、当該各コンパレータの出力のいずれかが反転する
ごとに上記スイッチ切り換えるスイッチ駆動回路と、上
記各コンパレータの出力の反転と同期してカウント動作
を行うカウンタを備え、そのカウンタの出力から上記入
力信号の時間積分値または時間平均値を得るよう構成さ
れてなる、積分値または平均値を得る演算器。
1. An input inverting circuit for inverting an input signal centered on a voltage of a common line, a switch for selectively supplying an output signal of the input inverting circuit and the input signal to an integrating circuit, and an integrating circuit of the integrating circuit. Two high and low comparators, to which the outputs are respectively input, and reference voltages which are biased to the plus side and the minus side by the same potential with respect to the voltage of the common line are set, and the outputs of the respective comparators are input, and A switch drive circuit that switches the switch every time one of the outputs of the comparator is inverted, and a counter that performs a counting operation in synchronization with the inversion of the output of each comparator, and the time integrated value of the input signal from the output of the counter An arithmetic unit for obtaining an integrated value or an average value, which is configured to obtain a time average value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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