JPH079105Y2 - オ−トレンジ回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案はオートレンジ回路に関し、さらに詳しく言え
ば、計測器などによって被測定信号のレベルなどを測る
場合に、入力レベルの大小に応じて測定レンジが自動的
に切り替えられるオートレンジ回路に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

いくつかの測定レンジが設けられている計測器で、被測
定信号の電圧レベルや電流レベルを測る場合に、計測器
によっては、入力信号の大小に応じて自動的にレンジが
切り替えられるいわゆるオートレンジ回路を備えたもの
がある。

従来、この種のオートレンジ回路はシフトレジスタなど
で構成されている。すなわち、そのクロック入力端子に
レンジアップ信号もしくはレンジダウン信号が入力され
ると、それに応じて出力がシフトされてレンジ切り替え
が行なわれる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、そのシフトレジスタが例えば４ビットで
ある場合には、レンジの切替え段数を４つしかとれな
い。したがって、それを増やすには別途にシフトレジス
タを増設する必要があり、これに伴って回路構成が複雑
になるとともに、価格的にも高価なものとなる。

また、特開昭58−173910号公報によれば、増幅手段、同
増幅手段の増幅度を切替える切替手段およびレンジ制御
手段を有し、その増幅手段の出力が所定の閾値を上回る
かもしくは下回るとき、増幅手段の増幅度を１段ずつ切
替えるようにした増幅回路が示されている。この先行例
において、レンジ制御手段は２つのフリップフロップ回
路と、同回路の出力信号を理論的に組み合わせてレンジ
信号を形成する例えば３つのノア回路などの論理素子と
から構成されているが、上記シフトレジスタの場合と同
様に、切り替えるレンジ段数が多くなると、フリップフ
ロップ回路などの素子が大幅に増え、回路構成が複雑に
なるとともに、コストアップは免れない。

この考案は上記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、その目的は、カウンタ回路とフリップフロップ回
路などからなる構成が簡単で、しかも測定ファンクショ
ンなどに応じて切り替えるレンジの段数を簡単かつ任意
に設定することができるようにしたオートレンジ回路を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この考案は、信号源からレン
ジ設定回路２を介してA/Dコンバータ３に加えられる被
測定信号のレベルと上記A/Dコンバータ３にてディジタ
ル変換可能な被測定信号の許容上限レベルまたは許容下
限レベルとが比較され、上記入力された被測定信号のレ
ベルが上記上限レベルを越えたとき、または上記下限レ
ベルに達しないとき、上記A/Dコンバータ３からそれぞ
れ発せられる継続信号を計数用のクロック信号として選
択的に通過させる第１および第２のゲート回路6,8と、
上記上限レベルを越えたとき発せらる継続信号を受けて
アップ計数モード信号を出力し、上記下限レベルに達成
しないとき発せられる継続信号を受けてダウン計数モー
ド信号を出力するフリップフロップ回路７と、同フリッ
プフロップ回路７からのアップ計数モード信号により上
記上限レベルを越えたとき発せられる継続信号をアップ
カウントするとともに、上記フリップフロップ回路７か
らのダウン計数モード信号により上記下限レベルに達し
ないとき発せられる継続信号をダウンカウントしてレン
ジアップまたはレンジダウンの切換信号を上記レンジ設
定回路２へ送出するアップダウンカウンタ10と、同アッ
プダウンカウンタ10に所望とするレンジに対応する信号
を与えて上記レンジ設定回路２のレンジを任意に設定し
得るプリセット回路13と、上記第１および第２のゲート
回路6,8と上記アップダウンカウンタ10との出力側間に
それぞれ介装され、同アップダウンカウンタ10の出力に
より上記継続信号の第１ゲート通過をオン、オフ制御す
るナンドゲート回路11および上記断続信号の第２ゲート
通過をオン、オフ制御するオアゲート回路12とを備えて
いることを特徴としている。

〔実施例〕

以下、この考案を添付図面に示されている実施例により
詳細に説明する。第１図には、この考案によるオートレ
ンジ回路をディジタル計測器に適用した場合の一実施例
が示されている。

これによると、信号源１から発せられる被測定信号は例
えばレンジ設定回路２を介してA/Dコンバータ３に入力
され、ディジタル信号に変換された後、測定部４に送ら
れる。

この考案によるオートレンジ回路５は、上記レンジ設定
回路２に入力される被測定信号のレベルが設定レンジを
越えたとき、または設定レンジに達しないとき、上記A/
Dコンバータ３から発せられるレンジオーバー信号また
はレンジアンダー信号を受け、設定レンジ切替え用のレ
ンジアップ信号またはレンジダウン信号を形成して上記
レンジ設定回路２に送出する。

次に、このオートレンジ回路５の構成を説明する。ま
ず、上記A/Dコンバータ３から送出されるレンジオーバ
ー信号は、端子T1を介して例えばアンド回路６の一方の
入力端と、Ｄフリップフロップ回路（以下「Ｄ−FF」と
いう。）７のリセット端子Ｒに加えられる。上記A/Dコ
ンバータ３から送出されるレンジアンダ信号は、同様に
端子T2を介して例えばアンド回路８の一方の入力端と、
Ｄ−FF7のセット端子Ｓに加えられる。

この２つのアンド回路6,8の出力は、例えばオア回路９
に入力され、このオア回路９からの出力は、例えばアッ
プダウンカウンタ10のクロック入力端子CLKに加えられ
る。また、上記Ｄ−FF7から送出される出力は、アッ
プダウンカウンタ10のアップカウント／ダウンカウント
の計数モード切替端子U/Dに加えられるようになってい
る。

アップダウンカウンタ10に設けられている例えば４個の
出力端子Ao,Bo,Co,Doからは、上記レンジ設定回路２へ
４ビット構成のレンジアップ用信号またはレンジダウン
用信号が送出される。これら４個の出力端子AoないしDo
には、例えば４入力のナンド回路11とオア回路12が接続
されており、このナンド回路11とオア回路12の出力は、
それぞれ上記アンド回路６と８の他方の入力端に加えら
れる。

上記アップダウンカウンタ10に設けられているプリセッ
ト信号入力端子Ai,Bi,Ci,Diには、例えば４ビット構成
のプリセット回路13が接続されており、同プリセット回
路13により、手動にて所望とするレンジへの切り替えを
行なうことができるとともに、オートレンジ時における
切替えレンジの段数を設定することができるようになっ
ている。

すなわち、マニュアル操作などにより、プリセット回路
13から上記アップダウンカウンタ10のプリセット端子PR
に例えばレベル１の信号を加えると、アップダウンカウ
ンタ10の計数動作がクリヤされ、プリセット回路13から
の信号が入力可能となる。

そこで、このプリセット回路13から所望とするレンジに
対応する例えば（1010）なる４ビット信号を入力する
と、この信号がアップダウンカウンタ10を介してその出
力端子AoないしDoから上記レンジ設定回路２へ送出さ
れ、所望のレンジに切り替えられる。

この状態からオートレンジモードとすると、上記のよう
に手動にて設定された（1010）なる４ビット信号を初期
値として、それに対応するレンジからレンジアップもし
くはレンジダウンが行なわれる。ここで、レンジアップ
の場合について説明すると、そのフルカウントは（111
1）であるから、６レンジにわたっての切替えが可能と
なる。

切替え範囲を４レンジとする場合には、初期値を（110
0）とすれば良く、この例では４ビットであるから、そ
れをフルに利用して16レンジ切替え可能とするには、初
期値を（0000）とセットすれば良い。

次に、第２図を参照しながらこのオートレンジ回路の作
用を説明する。なお、第１図において、第２図に示され
た各信号（イ）ないし（ル）または（イ）′ないし
（ル）′が現れる箇所には同一の参照符号が付されてい
る。また、初期値は上記のようにプリセット回路13によ
り任意に設定することができる。

第２図（ａ）のレンジアップの場合について説明する
と、信号源１から同図（イ）に示されるような比較的高
いレベルの被測定アナログ信号が発せられると、同信号
はレンジ設定回路２を介してA/Dコンバータ３に加えら
れ、同A/Dコンバータ３において同図（ロ）に示される
ようにディジタル信号に変換された後、測定部４に送ら
れる。なお、被測定アナログ信号は例えば電流や電圧で
あっても良い。

A/Dコンバータ３においては、その被測定アナログ信号
のレベルが内蔵された基準値と比較され、そのレベルが
過大のときは同図（ハ）に示されるように、例えば毎回
のA/D変換ごとにレベル１のレンジオーバー信号が発せ
られ、端子T1を介してアンド回路６の一方の入力端とＤ
−FF7のリセット端子Ｒに加えられる。

これにより、Ｄ−FF7の出力は同図（ト）に示される
ようにレベル１となり、アップダウンカウンタ10はこの
出力をうけて計数モードがアップカウントにされる。
この場合、同アップダウンカウンタ10の４つのビット信
号がすべてレベル１になっていることは殆どなく、例え
ばその内１つでもレベル０のビット信号があれば、ナン
ド回路11から同図（ニ）に示されるようにレベル１の信
号が発せられ、上記アンド回路６の他方の入力端に加え
られる。

したがって、このアンド回路６の出力側には、上記レン
ジオーバー信号（ハ）と同様のレベル１の信号（ホ）が
現われ、オア回路９に入力される。この信号は（ヘ）に
示されるように、アップカウント用のクロック信号とし
て上記オア回路９からアップダウンカウンタ10に加えら
れる。

同アップダウンカウンタ10においては、上記信号（ヘ）
の計数が行なわれ、その計数ごとに出力端子Ao,Bo,Co,D
oから（チ）ないし（ル）に示されるような各ビット信
号が上記レンジ設定回路２に送出される。

すなわち、この実施例では初期値が（1000）とされてお
り、出力端子Ao,Bo,Co,Doから１計数ごとに（1001）（1
010）（1011）（1100）（1101）（1110）（1111）が出
力され、これらの信号はレンジ設定回路２内のデコーダ
にてバイナリー信号に変換され、その値に基づいて例え
ば抵抗などが切替えられる。もっとも、この切替え動作
時に適正レンジが選択された場合には、A/Dコンバータ
３からレンジオーバー信号（ハ）が送出されなくなるた
め、そのレンジに固定される。

このように、初期値を（1000）とした場合には、レンジ
を８段階に切替え可能となる。なお、アップダウンカウ
ンタ10がフルカウント（1111）となった場合には、例え
ばレンジ設定回路２からの信号によりリセットされる。

次に、第２図（ｂ）を参照しながら、レンジダウンの場
合について説明する。A/Dコンバータ３からレンジアン
ダー信号（ハ）′が発せられ、アンド回路８の一方の入
力端とＤ−FF7のセット端子Ｓに加えられる。この場
合、アップダウンカウンタ10の４つのビット信号がすべ
てレベル０になっていることは殆どなく、例えばその内
一つでもレベル１のビット信号があれば、オア回路12の
出力はレベル１となる。

このレベル１の信号が上記アンド回路８の他方の入力端
に加えられると、その出力側にはレンジアンダー信号
（ハ）′と同じ信号（ホ）′が現われ、オア回路９に入
力される。このオア回路９の出力側には上記信号
（ホ）′と同じ信号（ヘ）′が現われ、ダウンカウント
用のクロック信号としてアップダウンカウンタ10に加え
られる。

この場合、上記したようにＤ−FF7の端子Ｓにはレンジ
アンダー信号（ハ）′が加えられているから、その出
力は（ト）′に示されるようにレベル０の信号となり、
アップダウンカウンタ10はその計数モードがダウンカウ
ントにされる。

これにより、その出力端子Ao,Bo,Co,Doからはフルカウ
ント（0000）に向けて１計数ごとにレンジ切替え信号を
出力する。この例では、初期値が（1000）とされている
ため、（0111）（0110）（0101）（0100）（0011）（00
10）（0001）（0000）なる４ビットのレンジ切替え信号
がレンジ設定回路２に送出される。

レンジ設定回路２では、この信号をデコードして例えば
抵抗などを切替える。このようにして、適性レンジが選
択されると、レンジアンダー信号（ハ）′がなくなるた
め、そのレンジに固定される。

〔考案の効果〕 以上説明したように、この考案のオートレンジ回路は、
アップダウンカウンタ10と、その初期値をセットするプ
リセット回路13と、フリップフロップ回路７と、４つの
ゲート回路6,8,11,12とからなるため、構成が簡単で低
価格である。

しかも、回路構成を変更することなく、プリセット回路
13で所望とするレンジを設定することができ、また、オ
ートレンジモード時のレンジの切替え段数を任意に設定
できるため、デジタルマルチメータのようにファンクシ
ョン（測定項目）によりレンジ数が異なる多機能型の計
測器に対しても好適である。

さらには、このプリセット回路13を外部の制御バスなど
に接続すれば、外部からのリモート的なレンジ切替えも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るオートレンジ回路をディジタル
計測器に適用した場合の一実施例を示すブロック線図、
第２図（ａ）（ｂ）はレンジアップとレンジダウンの場
合の各信号のタイミングチャートである。 図中、１は信号源、２はレンジ設定回路、３はA/Dコン
バータ、５はオートレンジ回路、6,8はアンド回路、７
はフリップフロップ回路、9,12はオア回路、10はアップ
ダウンカウンタ、11はナンド回路である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】信号源からレンジ設定回路２を介してA/D
   コンバータ３に加えられる被測定信号のレベルと上記A/
   Dコンバータ３にてディジタル変換可能な被測定信号の
   許容上限レベルまたは許容下限レベルとが比較され、上
   記入力された被測定信号のレベルが上記上限レベルを越
   えたとき、または上記下限レベルに達しないとき、上記
   A/Dコンバータ３からそれぞれ発せられる断続信号を計
   数用のクロック信号として選択的に通過させる第１およ
   び第２のゲート回路6,8と、 上記上限レベルを越えたとき発せられる断続信号を受け
   てアップ計数モード信号を出力し、上記下限レベルに達
   しないとき発せられる断続信号を受けてダウン計数モー
   ド信号を出力するフリップフロップ回路７と、 同フリップフロップ回路７からのアップ計数モード信号
   により上記上限レベルを越えたとき発せられる断続信号
   をアップカウントするとともに、上記フリップフロップ
   回路７からのダウン計数モード信号により上記下限レベ
   ルに達しないとき発せられる断続信号をダウンカウント
   してレンジアップまたはレンジダウンの切替信号を上記
   レンジ設定回路２へ送出するアップダウンカウンタ10
   と、 同アップダウンカウンタ10に所望とするレンジに対応す
   る信号を与えて上記レンジ設定回路２のレンジを任意に
   設定し得るプリセット回路13と、 上記第１および第２のゲート回路6,8と上記アップダウ
   ンカウンタ10との出力側間にそれぞれ介装され、同アッ
   プダウンカウンタ10の出力により上記断続信号の第１ゲ
   ート通過をオン、オフ制御するナンドゲート回路11およ
   び上記断続信号の第２ゲート通過をオン、オフ制御する
   オアゲート回路12とを備えていることを特徴とするオー
   トレンジ回路。