JPH1048265A - 絶対値回路、平均値回路および実効値／直流電圧変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 いずれか一方の極性の入力信号に偏って発生
する誤差電圧を低減可能な絶対値回路を提供することを
主目的とする。 【解決手段】 所定周波数のパルス信号を発振する発振
回路５と、パルス信号に同期して入力信号の極性を連続
的かつ交互に反転および非反転させる極性反転回路７
と、極性反転回路の出力信号を全波整流する全波整流回
路８とを備え、入力信号をその近似絶対値に対応する直
流電圧に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧計、電流計お
よび電力計などの計測器などに好適に用いられ、入力さ
れた入力信号をその近似絶対値に対応する直流電圧に変
換する絶対値回路、並びにその絶対値回路を用いた平均
値回路および実効値／直流電圧変換回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の絶対値回路を用いた平均値回路
および実効値／直流電圧変換回路として、図８および９
に示すものが従来から知られている。

【０００３】図８に示す平均値回路３１は、入力信号Ｓ
_INをその近似絶対値に対応する直流電圧に変換する絶対
値回路３２と、絶対値回路３２の出力信号を平滑する平
滑回路３３とを備えている。なお、平均値回路３１を計
測器に使用する場合、計測器側からは、正負いずれの極
性の入力信号Ｓ_INが入力されるかは不明である。したが
って、いずれの極性の入力信号Ｓ_INが入力されたとして
もその平均値を計測可能なように、入力側に絶対値回路
３２が配置されている。絶対値回路３２としては、図１
０に示すように、オペアンプとダイオードとを組み合わ
せた回路が一般的に用いられている。具体的には、絶対
値回路３２は、２つのオペアンプ５１，５２と、２つの
ダイオード５３，５４と、抵抗５５〜５９とを備えて構
成されている。この場合、抵抗５５〜５９の抵抗値をそ
れぞれＲ５５〜Ｒ５９とすると、以下の関係を満足する
ように規定されている。 Ｒ５６／Ｒ５５＝Ｒ５７／（２×Ｒ５８）・・・式 また、平滑回路３３としては、一般的に、ダイオードと
コンデンサの組合せによる平滑回路が採用されている。

【０００４】この平均値回路３１では、例えば、測定用
プローブを介して信号源Ｓの入力信号Ｓ_INが入力される
と、まず、絶対値回路３２が、入力信号Ｓ_INの電圧値Ｖ
_INの絶対値に対応する直流電圧に変換する。具体的に
は、絶対値回路３２は、図６（ａ）に示すように、直流
分が正極性の入力信号Ｓ_INが入力された場合には、ほぼ
そのまま出力する。一方、同図（ｃ）に示すように、直
流分が負極性の入力信号Ｓ_INが入力された場合には、絶
対値回路３２は、入力信号Ｓ_INの極性を反転して、同図
（ｄ）に示す信号波形Ｓ_W31 の信号を出力する。なお、
同図（ａ），（ｃ）において破線で示す電圧は、入力信
号Ｓ_INの真の平均値電圧Ｖ_AVE を示している。次いで、
平滑回路３３が、絶対値回路３２の出力信号を平滑し、
直流分が正極性の入力信号Ｓ_INの場合には、同図（ｂ）
に示す直流電圧Ｖ_OUT を、直流分が負極性の入力信号Ｓ
_INの場合には、同図（ｅ）に示す直流電圧Ｖ_OUT をそれ
ぞれ出力する。これにより、入力信号Ｓ_INは、その近似
平均値に対応する直流電圧Ｖ_OUT に変換される。

【０００５】一方、図９に示す実効値／直流変換回路４
１は、前述した理由と同様の理由から入力側に絶対値回
路３２を備えると共に、絶対値回路３２から出力された
出力信号の二乗値を求める二乗回路４２と、二乗回路４
２の出力信号の積分値を求める積分回路４３と、積分回
路４３の出力信号の開平値を求める開平回路４４とを備
えている。この場合、二乗回路４２としては、乗算回路
などが用いられ、積分回路４３としては、オペアンプと
コンデンサを用いた回路や平滑回路などが用いられ、開
平回路４４としては、オペアンプによる差動増幅回路の
入力抵抗をダイオードで置換した回路や除算回路などが
用いられている。

【０００６】この実効値／直流変換回路４１では、入力
信号Ｓ_INが入力されると、まず、絶対値回路３２が、前
述したのと同様にして、その電圧値Ｖ_INの絶対値に対応
する直流電圧に変換する。具体的には、図７（ａ）に示
すように、直流分が正極性の入力信号Ｓ_INが入力された
場合には、ほぼそのまま出力する。一方、同図（ｄ）に
示すように、直流分が負極性の入力信号Ｓ_INが入力され
た場合には、絶対値回路３２は、同図（ｅ）に示すよう
に、その極性を反転させて、実線で示す信号波形ＳＷ₄₁
の信号を出力する。次いで、二乗回路４２が、絶対値回
路３２の出力信号を二乗し、入力信号Ｓ_INが正極性の場
合には、同図（ｂ）に示す直流電圧Ｖ₁₁に、入力信号Ｓ
_INが負極性の場合には、同図（ｆ）に示す直流電圧Ｖ₁₂
にそれぞれ変換し、積分回路４３が、二乗回路４２の出
力信号を積分する。次いで、開平回路４４が、積分回路
４３の出力信号を開平し、入力信号Ｓ_INが正極性の場合
には、同図（ｃ）に示す直流電圧Ｖ_OUT を、入力信号Ｓ
_INが負極性の場合には、同図（ｇ）に示す直流電圧Ｖ
_OUT を出力する。これにより、入力信号Ｓ_INは、その近
似実効値に対応する直流電圧Ｖ_OUT に変換される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来の平均値回路３１および実効値／直流変換回路４１に
は、以下の共通する問題点がある。すなわち、両回路３
１，４１において、負極性の入力信号Ｓ_INは、まず絶対
値回路３２によって、その極性が正極性に反転される。
この場合、絶対値回路３２では、一般的に、正極性の入
力信号Ｓ_INを極性反転しないでそのまま出力する場合
と、負極性の入力信号Ｓ_INを極性反転して出力する場合
とでは、入力信号Ｓ_INの電圧値Ｖ_INの絶対値が互いに等
しいときであっても、出力される直流電圧Ｖ_OUT の電圧
値は等しくならない。具体的には、平均値回路３１の場
合には、図６（ｄ）に示すように、絶対値回路３２によ
って近似絶対値に変換された出力信号は、例えば、入力
信号Ｓ_INの真の絶対値よりも誤差電圧Ｖ_E31 分低下す
る。このため、正極性の入力信号Ｓ_INの平均値を直流電
圧に変換した場合には誤差電圧が生じないか少ないのに
対し、負極性の入力信号Ｓ_INを極性反転して出力した場
合には、同図（ｅ）に示すように、平滑回路３３から出
力される直流電圧Ｖ_OUT と真の平均値電圧Ｖ_AVE との間
に誤差電圧Ｖ_E31 が生じてしまう。

【０００８】また、同様にして、実効値／直流変換回路
４１の場合には、図７（ｅ）に示すように、絶対値回路
３２によって近似絶対値に変換された出力信号は、例え
ば、入力信号Ｓ_INの真の絶対値よりも誤差電圧Ｖ_E41 分
低下する。このため、正極性の入力信号Ｓ_INの実効値に
対応する直流電圧に変換した場合には誤差電圧が生じな
いか少ないのに対し、負極性の入力信号Ｓ_INを極性反転
して出力した場合には、同図（ｇ）に示すように、開平
回路４４から出力される直流電圧Ｖ_OUT と真の実効値電
圧Ｖ_RMS との間に誤差電圧Ｖ_E41 が生じてしまう。

【０００９】このような一方の極性の入力信号Ｓ_INに対
してのみ偏った誤差電圧（以下、極性の反転に起因して
生じる誤差を、「リバース誤差」ともいう）が生じる理
由としては、オペアンプ５１，５２がオフセット電圧を
有していること、および抵抗５５〜５８が上記した式
の関係を満足しないためなどが考えられ、製造段階でボ
リュームなどで合わせ込むことなどによって一時的に誤
差電圧が生じないようにすることも考えられる。しか
し、長期に亘って安定して正確に作動させることは極め
て困難である。一方、誤差電圧は、入力信号Ｓ_INのいず
れの極性に対して、どの位生じるのかを予測できない。
このため、正極性および負極性のいずれの入力信号Ｓ_IN
に対しても絶対値などを共通的に測定可能な回路構成を
採用する場合には、その誤差電圧を補正することはでき
ない。したがって、これらの回路を計測器に用いた場合
には、いずれか一方の極性の入力信号に対してのみ誤差
電圧が大きくなるため、測定器の測定値に対する信頼性
が極めて低下してしまうという問題点がある。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、いずれか一方の極性の入力信号に偏って発
生する誤差電圧を低減可能な絶対値回路、平均値回路お
よび実効値／直流電圧変換回路を提供することを主目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の絶対値回路は、所定周波数のパルス信号を
発振する発振回路と、パルス信号に同期して入力信号の
極性を連続的かつ交互に反転および非反転させる極性反
転回路と、極性反転回路の出力信号を全波整流する全波
整流回路とを備え、入力信号をその近似絶対値に対応す
る直流電圧に変換することを特徴とする。この場合、全
波整流回路は、ダイオードブリッジで構成された回路
や、オペアンプとダイオードとで構成された回路などす
べての全波整流回路を用いることができる。

【００１２】この絶対値回路では、入力信号は、例え
ば、パルス信号のハイレベルおよびロウレベルのいずれ
か一方、またはパルス信号の立ち上がりや立ち下がりな
どに従い、その極性が極性反転回路によって連続的かつ
交互に反転および非反転させられる。つまり、例えば、
入力信号が定電圧の場合には、両極ＮＲＺ（Non-Return
-to-Zero）符号と同じ様に、正負の極性がパルス信号に
同期して反転する信号波形となる。このため、入力信号
が正極性および負極性のいずれの場合であっても、その
極性がパルス信号に同期して反転・非反転を繰り返す。
したがって、全波整流回路として、図１０における絶対
値回路３２などを用いた場合であっても、誤差電圧分が
入力信号の極性に無関係で一定となり、その補正が可能
になる。

【００１３】請求項２記載の絶対値回路は、請求項１記
載の絶対値回路において、変換した直流電圧の電圧値を
補正する補正回路をさらに備えていることを特徴とす
る。この場合、補正回路として、オペアンプによる差動
増幅回路や、トランジスタで構成された回路など、利得
を調整できるすべての増幅回路を用いることができる。

【００１４】請求項１記載の絶対値回路では、入力信号
の真の絶対値との間で若干の誤差電圧が生じるが、その
誤差電圧分は、入力信号の極性に無関係で一定となって
いる。したがって、例えば、経年変化などにより正極性
の入力信号と負極性の入力信号との間で偏った誤差電圧
が生じた場合に、正負両極性の直流を出力可能な基準電
源などを用いて、絶対値が等しい両方の極性の入力信号
に対して、それぞれ同一の直流電圧が出力されるように
校正すれば、常に、絶対値回路から出力された直流電圧
を真の絶対値と等しくさせることが可能になる。

【００１５】請求項３記載の平均値回路は、請求項１お
よび２のいずれかに記載の絶対値回路と、絶対値回路の
出力信号を平滑する平滑回路とを備え、入力信号をその
近似平均値に対応する直流電圧に変換することを特徴と
する。この場合、平滑回路として、ダイオードブリッジ
とコンデンサで構成された回路や、オペアンプ、ダイオ
ードおよびコンデンサなどで構成された回路などすべて
の平滑回路を用いることができる。なお、補正回路は、
必ずしも絶対値回路内に配置する必要はなく、平滑回路
の後ろなど、その配置位置を適宜変更することが可能で
ある。

【００１６】この平均値回路では、請求項１記載の絶対
値回路と同様にして、絶対値回路が、絶対値に近似した
直流電圧を出力する際に、誤差電圧分が入力信号の極性
に無関係で一定となる。一方、平滑回路が、絶対値回路
の出力信号を平滑することによって入力信号を、その近
似平均値に対応する直流電圧に変換する。これにより、
入力信号の極性に関係なく、入力信号を、誤差電圧が一
定の近似平均値に対応する直流電圧に変換することがで
きる。また、補正回路によって補正することにより、常
に、出力する直流電圧を真の平均値に対応する電圧と等
しくすることが可能になる。

【００１７】請求項４記載の実効値／直流電圧変換回路
は、請求項１および２のいずれかに記載の絶対値回路
と、絶対値回路から出力された出力信号の二乗値を求め
る二乗回路と、二乗回路の出力信号の積分値を求める積
分回路と、積分回路の出力信号の開平値を求める開平回
路とを備え、入力信号をその近似実効値に対応する直流
電圧に変換することを特徴とする。この場合、二乗回路
として、乗算回路や、複数のオペアンプを組み合わせて
構成した関数発生器などを用いることができ、積分回路
として、オペアンプとコンデンサを用いた回路や、平滑
回路などを用いることができ、開平回路として、オペア
ンプによる差動増幅回路の入力抵抗をダイオードで置換
した回路や、除算回路などを用いることができる。ま
た、補正回路は、必ずしも絶対値回路内に配置する必要
はなく、二乗回路や積分回路の後ろなど、その配置位置
を適宜変更することが可能である。

【００１８】この実効値／直流電圧変換回路では、請求
項１記載の絶対値回路と同様にして、絶対値回路が、絶
対値に近似した直流電圧を出力する際に、誤差電圧分が
入力信号の入力信号の極性に無関係で一定となる。一
方、二乗回路が、絶対値回路から出力された出力信号の
二乗値を求めると共に、積分回路が、二乗回路の出力信
号の積分値を求め、次いで、開平回路が、積分回路の出
力信号の開平値を求めることによって、入力信号を、そ
の近似実効値に対応する直流電圧に変換する。これによ
り、入力信号の極性に関係なく、入力信号を、誤差電圧
が一定の近似実効値に対応する直流電圧に変換すること
ができる。また、補正回路によって補正することによ
り、常に、出力する直流電圧を真の実効値に対応する電
圧と等しくすることが可能になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る絶対値回路、平均値回路および実効値／直流電
圧変換回路の実施の形態について説明する。

【００２０】図１は、平均値回路１の回路図を示してい
る。同図に示す平均値回路１は、電圧計、電流計、漏れ
電流計、電力計およびテスターなどの計測器などに好適
に用いられるものであって、図示しないプローブを介し
て入力された信号源Ｓの入力信号Ｓ_INを、その平均値に
対応する直流電圧に変換する。

【００２１】平均値回路１は、入力信号Ｓ_INをその近似
絶対値に対応する直流電圧に変換する絶対値回路２と、
絶対値回路２の出力信号を平滑する平滑回路３と、例え
ば、ボリュームなどで利得を調整することによって、平
滑回路３の出力信号を入力信号Ｓ_INの真の絶対値に対応
する直流電圧Ｖ_OUT に補正可能な補正回路４とを備えて
いる。

【００２２】絶対値回路２は、発振回路５、スイッチ制
御回路６、極性反転回路７および全波整流回路８を備え
ている。

【００２３】発振回路５は、例えば、ゲート回路で構成
された公知回路であって、例えば、デューティ比が０．
５のパルス信号（図３（ｂ）参照）を発振する。スイッ
チ制御回路６は、発振回路５から出力されるパルス信号
がハイレベルのときに、極性反転回路７内のスイッチ１
１ａ，１１ｂの可動接点を反転側に連動させて切り替
え、パルス信号がロウレベルのときに、スイッチ１１
ａ，１１ｂの可動接点を非反転側に連動させて切り替え
る。

【００２４】極性反転回路７は、上述したスイッチ１１
ａ，１１ｂと、スイッチ１１ａ，１１ｂを介して入力し
た入力信号Ｓ_INを増幅するオペアンプ１２と、抵抗１３
〜１６とを備えている。オペアンプ１２は、スイッチ１
１ａ，１１ｂの可動接点が非反転側に切り替えられてい
るときには、抵抗１４を介して入力した入力信号Ｓ_INを
非反転増幅する。一方、スイッチ１１ａ，１１ｂの可動
接点が反転側に切り替えられているときには、オペアン
プ１２は、抵抗１３を介して入力した入力信号Ｓ_INを反
転増幅する。この場合、抵抗１３および抵抗１４の抵抗
値を互いにそれぞれ等しく、かつ抵抗１５および抵抗１
６の抵抗値を互いにそれぞれ等しくすることによって、
オペアンプ１２は、非反転増幅時および反転増幅時の両
時において、その利得が抵抗１３の抵抗値を抵抗１５の
抵抗値で除算した値でそれぞれ増幅する。なお、極性反
転回路７は、パルス信号の立ち上がりまたは立ち下がり
に同期して、入力信号Ｓ_INの極性を連続的かつ交互に反
転および非反転を繰り返すように構成してもよい。この
場合、発振回路５のパルス信号はデューティ比が０．５
である必要はなく、その周期が一定であればよい。

【００２５】全波整流回路８は、特に限定されないが、
従来の平均値回路３１における絶対値回路３２と同じ構
成が用いられており、オペアンプ１２の出力信号を全波
整流することによって、入力信号Ｓ_INの近似絶対値に対
応する直流電圧を出力する。

【００２６】次に、平均値回路１の動作について図３，
４を参照して説明する。

【００２７】まず、図３（ａ）に示す正極性の入力信号
Ｓ_INが入力された場合について説明する。なお、同図に
示す破線は、入力信号Ｓ_INの真の平均値電圧Ｖ_AVE を示
している。極性反転回路７は、発振回路５から出力され
たパルス信号Ｓ_P （同図（ｂ）参照）がハイレベルのと
きには、スイッチ１１ａ，１１ｂを反転側に切り替える
と共に入力信号Ｓ_INを反転増幅し、パルス信号Ｓ_P がロ
ーレベルのときには、スイッチ１１ａ，１１ｂを非反転
側に切り替えると共に入力信号Ｓ_INを非反転増幅し、こ
れにより、同図（ｃ）に示すように、正負の極性がパル
ス信号Ｓ_P に位相同期して反転・非反転を繰り返す信号
波形Ｓ_W1の信号を生成する。次いで、全波整流回路８
は、極性反転回路７の出力信号を全波整流することによ
って、同図（ｄ）の実線で示す信号波形Ｓ_W2の信号を出
力する。なお、同図に示すように、信号波形Ｓ_W2の電圧
値は、破線で示す入力信号Ｓ_INの真の絶対値の信号波形
Ｓ_W3とは、パルス信号Ｓ_P がハイレベルのときに極性が
反転させられた部分において、全波整流回路８のリバー
ス誤差電圧に起因する誤差電圧Ｖ_E1が生じている。

【００２８】次に、平滑回路３が全波整流回路８の出力
信号を平滑することによって、同図（ｅ）の実線で示す
信号波形Ｓ_W4の信号を出力する。この場合、全波整流回
路８の出力信号の電圧値は、同図の破線で示す入力信号
Ｓ_INの真の平均値電圧Ｖ_AVEとは、誤差電圧Ｖ_E1に起因
する誤差電圧Ｖ_E2分低下している。次いで、補正回路４
は、誤差電圧Ｖ_E2を補償するように増幅することによっ
て、入力信号Ｓ_INの真の平均値電圧Ｖ_AVE と等しい電圧
値の直流信号を出力する。なお、補正回路４による補正
では、例えば、経年変化などにより正極性の入力信号Ｓ
_INと負極性の入力信号Ｓ_INとの間で偏った誤差電圧が生
じた場合に、正負両極性の直流を出力可能な基準電源を
用いて、絶対値が等しい両方の極性の入力信号Ｓ_INに対
して、それぞれ同一の直流電圧Ｖ_OUT が出力されるよう
にボリュームなどで校正すれば、常に、絶対値回路２か
ら出力された直流電圧Ｖ_OUT を真の絶対値と等しくさせ
ることができる。

【００２９】また、同じようにして、図４（ａ）に示す
負極性の入力信号Ｓ_INが入力された場合には、極性反転
回路７は、パルス信号Ｓ_P （同図（ｂ）参照）のレベル
に応じて、スイッチ１１ａ，１１ｂを切り替えると共に
入力信号Ｓ_INを増幅し、これにより、同図（ｃ）に示す
ように、正負の極性がパルス信号Ｓ_P に位相同期して反
転・非反転を繰り返す信号波形Ｓ_W11 の信号を生成す
る。次いで、全波整流回路８は、極性反転回路７の出力
信号を全波整流することによって、同図（ｄ）の実線で
示す信号波形Ｓ_W12 の信号を出力する。なお、この場合
にも、同図に示すように、信号波形Ｓ_W12 の電圧値は、
破線で示す入力信号Ｓ_INの真の絶対値の信号波形Ｓ_W13
とは、パルス信号Ｓ_P がローレベルのときに極性が反転
させられた部分において、全波整流回路８のリバース誤
差電圧に起因する誤差電圧Ｖ_E11 が生じている。

【００３０】次に、平滑回路３が全波整流回路８の出力
信号を平滑することによって、同図（ｅ）の実線で示す
信号波形Ｓ_W14 の信号を出力する。この場合にも、全波
整流回路８の出力信号の電圧値は、同図の破線で示す入
力信号Ｓ_INの真の平均値電圧Ｖ_AVE とは、誤差電圧Ｖ
_E11 に起因する誤差電圧Ｖ_E12 分低下している。次い
で、補正回路４は、誤差電圧Ｖ_E12 を補償するように増
幅することによって、入力信号Ｓ_INの真の平均値電圧Ｖ
_AVE と等しい電圧値の直流電圧Ｖ_OUT を出力する。

【００３１】このように、この平均値回路１によれば、
極性反転回路７がパルス信号Ｓ_P のレベルに応じて入力
信号Ｓ_INの極性を反転させると共に全波整流回路８が極
性反転回路７の出力信号を全波整流することにより、入
力信号Ｓ_INが正負いずれの極性のときであっても、全波
整流回路８の整流時におけるリバース誤差に起因して生
じる入力信号Ｓ_INの真の絶対値Ｖ_AVE との偏った誤差電
圧を平均化する。また、平滑回路６が全波整流回路８の
出力信号を平滑することにより、全波整流回路８のリバ
ース誤差に起因して生じる誤差電圧を、入力信号Ｓ_INが
正負いずれの極性のときであっても同じ値に平均化す
る。この結果、補正回路４が平滑回路３の出力信号を補
正することにより、入力信号Ｓ_INが正負いずれの極性の
ときであっても、その極性に影響されずに、入力信号Ｓ
_INを、その真の平均値電圧Ｖ_AVE に変換することができ
る。

【００３２】次に、図２に示す実効値／直流電圧変換回
路２１について説明する。なお、上述した平均値回路１
における構成要素と同一のものについては、同一の符号
を使用してその詳細説明は省略する。

【００３３】同図に示す実効値／直流電圧変換回路２１
は、平均値回路１と同じように、各種の計測器などに好
適に用いられるものであって、図示しないプローブを介
して入力された入力信号Ｓ_INを、その実効値に対応する
直流電圧に変換する。

【００３４】実効値／直流電圧変換回路２１は、上述し
た絶対値回路２と、絶対値回路２の出力信号を二乗する
二乗回路２２と、二乗回路２２の出力信号を積分する積
分回路２３と、積分回路の出力信号を開平する開平回路
２４と、開平回路２４の出力信号を補正する補正回路４
とを備えている。

【００３５】二乗回路２２は、例えば、乗算器で構成さ
れ、積分回路２３は、オペアンプとコンデンサを用いた
回路で構成され、開平回路２４は、オペアンプによる差
動増幅回路の入力抵抗をダイオードで置換した回路で構
成されている。

【００３６】次に、実効値／直流電圧変換回路２１の動
作について図５を参照して説明する。

【００３７】まず、図５（ａ）に示す正極性の入力信号
Ｓ_INが入力された場合について説明する。絶対値回路２
内の極性反転回路７は、発振回路５から出力されたパル
ス信号Ｓ_P （同図（ｂ）参照）がハイレベルのときに
は、スイッチ１１ａ，１１ｂを反転側に切り替えると共
に入力信号Ｓ_INを反転増幅し、パルス信号Ｓ_P がローレ
ベルのときには、スイッチ１１ａ，１１ｂを非反転側に
切り替えると共に入力信号Ｓ_INを非反転増幅し、これに
より、同図（ｃ）に示すように、正負の極性がパルス信
号Ｓ_P に位相同期して反転・非反転を繰り返す信号波形
Ｓ_W21 の信号を生成する。次いで、全波整流回路８は、
極性反転回路７の出力信号を全波整流することによっ
て、同図（ｄ）の実線で示す信号波形Ｓ_W22 の信号を出
力する。なお、同図に示すように、信号波形Ｓ_W22 の電
圧値は、破線で示す入力信号Ｓ_INの真の絶対値の信号波
形Ｓ_W23 とは、パルス信号Ｓ_P がハイレベルのときに極
性が反転させられた部分において、全波整流回路８のリ
バース誤差電圧に起因する誤差電圧Ｖ_E21 が生じてい
る。

【００３８】次に、二乗回路２２が絶対値回路２の出力
信号を二乗することによって、同図（ｅ）の実線で示す
信号波形Ｓ_W24 の信号を出力する。この場合、二乗回路
２２の出力信号の電圧値は、同図の破線で示す入力信号
Ｓ_INの真の二乗値電圧Ｖ_S とは、誤差電圧Ｖ_E21 に起因
する誤差電圧Ｖ_E22 分低下している。次いで、積分回路
２３が二乗回路２２の出力信号を積分することによっ
て、同図（ｆ）に示す信号波形Ｓ_W25 の信号を出力し、
開平回路２４が、積分回路２２の出力信号を開平するこ
とによって、同図（ｇ）の実線で示す信号波形Ｓ_W26 の
信号を出力する。この場合、信号波形Ｓ_W26 の電圧値
は、同図の破線で示す入力信号Ｓ_INの真の実効値電圧Ｖ
_RMS とは、パルス信号Ｓ_P がハイレベルのときに極性が
反転させられた部分において、全波整流回路８のリバー
ス誤差に起因する誤差電圧Ｖ_E21 に基づく誤差電圧Ｖ
_E23 分低下している。次いで、補正回路４は、前述した
のと同じ方法で、誤差電圧Ｖ_E23 を補償するように増幅
することによって、入力信号Ｓ_INの真の実効値電圧Ｖ
_RMS と等しい電圧値の直流電圧Ｖ_OUT を出力する。

【００３９】また、同じようにして、負極性の入力信号
Ｓ_INが入力された場合にも、実効値／直流電圧変換回路
２１は、入力信号Ｓ_INを真の実効値電圧Ｖ_RMS と等しい
電圧値の直流電圧Ｖ_OUT を出力する。

【００４０】この実効値／直流電圧変換回路２１によれ
ば、極性反転回路７がパルス信号Ｓ_P のレベルに応じて
入力信号Ｓ_INの極性を反転させると共に全波整流回路８
が極性反転回路７の出力信号を全波整流することによ
り、入力信号Ｓ_INが正負いずれの極性のときであって
も、全波整流回路８の整流時におけるリバース誤差電圧
に起因して生じる入力信号Ｓ_INの真の実効値との偏った
誤差電圧を平均化する。また、積分回路２３が二乗回路
２２の出力信号を平滑することにより、全波整流回路８
のリバース誤差に起因して生じる誤差電圧を、入力信号
Ｓ_INが正負いずれの極性のときであっても同じ電圧値に
平均化する。さらに、補正回路４が開平回路２４の出力
信号を補正することにより、入力信号Ｓ_INが正負いずれ
の極性のときであっても、入力信号Ｓ_INを、その真の実
効値電圧Ｖ_RMS に変換することができる。

【００４１】また、上記した実施形態における平均値回
路１および実効値／直流電圧変換回路２１によれば、ボ
リュームなどによる煩雑な調整作業を行うことなく、入
力信号の極性の正負がいずれの場合であっても、いずれ
か一方の極性の入力信号に偏って発生する誤差電圧をな
くすことができる。この結果、計測器に用いた場合、計
測器の測定値に対する信頼性を向上させることができる
と共に、装置のコストダウンを図ることができる。

【００４２】なお、本実施形態では、リバース誤差に起
因して絶対値回路２から出力される信号電圧が真の平均
値または実効値よりも低下する場合について説明した
が、平均値回路１および実効値／直流電圧変換回路２１
は、絶対値回路２から出力される直流電圧が真の平均値
Ｖ_AVE または真の実効値Ｖ_RMS に対して上昇する場合
や、絶対値回路２において非反転増幅の際にのみ誤差電
圧が生じる場合でも、それぞれ同じ作用によって、真の
平均値_AVE および実効値Ｖ_RMS と等しい直流電圧Ｖ_{OU T}
を出力することができる。

【００４３】また、本実施形態では、絶対値回路２を平
均値回路１および実効値／直流電圧変換回路２１に適用
する例について説明したが、これに限定されず、本発明
に係る絶対値回路２は、単独で使用したり、他の回路内
に用いることができる。

【００４４】さらに、本発明における絶対値回路２、平
均値回路２および実効値／直流電圧変換回路２１の各構
成要素は、本実施形態において説明した各種回路に限定
されず、用途に応じて他の公知回路を適宜用いることが
できる。また、必要に応じて、各回路を、ＤＳＰ（Digi
tal Signal Processor）などのディジタル回路を用いて
もよい。しかし、ＤＳＰなどで入力信号Ｓ_INをサンプリ
ングしてから平均値などを求める場合には、サンプリン
グダイオードを記憶させるためのメモリが大容量化する
など、本実施形態に係る平均値回路１や実効値／直流電
圧変換回路２１と比較して、不利な点もあることに考慮
すべきである。

【００４５】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の絶対値回路
によれば、入力信号は、その極性が極性反転回路によっ
て連続的かつ交互に、パルス信号に同期して反転および
非反転させられるため、入力信号が正極性および負極性
のいずれの場合であっても、誤差電圧分が入力信号の極
性に無関係で一定となる。

【００４６】また、請求項２記載の絶対値回路によれ
ば、補正回路が直流電圧の電圧値を補正することによっ
て、常に、絶対値回路から出力された直流電圧を真の絶
対値と等しくすることができる。

【００４７】さらに、請求項３記載の平均値回路によれ
ば、絶対値回路が、絶対値に近似した直流電圧を出力す
る際に、誤差電圧分が入力信号の入力信号の極性に無関
係で一定となるため、入力信号の極性に関係なく、その
近似平均値に対応する直流電圧に変換することができ
る。さらに、補正回路が絶対値回路から出力された直流
電圧の電圧値を補正することによって、常に、入力信号
を真の平均値と等しい電圧値の直流電圧に変換すること
ができる。

【００４８】また、請求項４記載の実効値／直流電圧変
換回路によれば、絶対値回路が、絶対値に近似した直流
電圧を出力する際に、誤差電圧分が入力信号の入力信号
の極性に無関係で一定となるため、入力信号の極性に関
係なく、その近似実効値に対応する直流電圧に変換する
ことができる。さらに、補正回路が絶対値回路から出力
された直流電圧の電圧値を補正することによって、常
に、入力信号を真の実効値と等しい電圧値の直流電圧に
変換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る平均値回路の回路図
である。

【図２】本発明の実施の形態に係る実効値／直流電圧変
換回路のブロック図である。

【図３】（ａ）は平均値回路に入力する入力信号が正極
性のときの信号波形図であり、（ｂ）はパルス信号の信
号波形図であり、（ｃ）は極性反転回路の出力信号の信
号波形図であり、（ｄ）は全波整流回路の出力信号の信
号波形図であり、（ｅ）は平滑回路および補正回路のそ
れぞれの出力信号の信号波形図である。

【図４】（ａ）は平均値回路に入力する入力信号が負極
性のときの信号波形図であり、（ｂ）はパルス信号の信
号波形図であり、（ｃ）は極性反転回路の出力信号の信
号波形図であり、（ｄ）は全波整流回路の出力信号の信
号波形図であり、（ｅ）は平滑回路および補正回路のそ
れぞれの出力信号の信号波形図である。

【図５】（ａ）は実効値／直流電圧変換回路に入力する
入力信号が正極性のときの信号波形図であり、（ｂ）は
パルス信号の信号波形図であり、（ｃ）は極性反転回路
の出力信号の信号波形図であり、（ｄ）は全波整流回路
の出力信号の信号波形図であり、（ｅ）は二乗回路の出
力信号の信号波形図であり、（ｆ）は積分回路の出力信
号の信号波形図であり、（ｇ）は開平回路および補正回
路のそれぞれの出力信号の信号波形図である。

【図６】（ａ）は従来の平均値回路に入力する入力信号
が正極性のときの信号波形図であり、（ｂ）は平滑回路
の出力信号の信号波形図であり、（ｃ）は従来の平均値
回路に入力する入力信号が負極性のときの信号波形図で
あり、（ｄ）は絶対値回路の出力信号の信号波形図であ
り、（ｅ）は平滑回路の出力信号の信号波形図である。

【図７】（ａ）は従来の実効値／直流電圧変換回路に入
力する入力信号が正極性のときの信号波形図であり、
（ｂ）は二乗回路の出力信号の信号波形図であり、
（ｃ）は開平回路の出力信号の信号波形図であり、
（ｄ）は従来の実効値／直流電圧変換回路に入力する入
力信号が負極性のときの信号波形図であり、（ｅ）は絶
対値回路の出力信号の信号波形図であり、（ｆ）は二乗
回路の出力信号の信号波形図であり、（ｇ）は開平回路
の出力信号の信号波形図である。

【図８】従来の平均値回路のブロック図である。

【図９】従来の実効値／直流電圧変換回路のブロック図
である。

【図１０】従来の平均値回路および実効値／直流電圧変
換回路における絶対値回路の回路図である。

【符号の説明】

１ 平均値回路 ２ 絶対値回路 ３ 平滑回路 ４ 補正回路 ５ 発振回路 ７ 極性反転回路 ８ 全波整流回路 ２１ 実効値／直流電圧変換回路 ２２ 二乗回路 ２３ 積分回路 ２４ 開平回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定周波数のパルス信号を発振する発振
   回路と、前記パルス信号に同期して入力信号の極性を連
   続的かつ交互に反転および非反転させる極性反転回路
   と、当該極性反転回路の出力信号を全波整流する全波整
   流回路とを備え、前記入力信号をその近似絶対値に対応
   する直流電圧に変換することを特徴とする絶対値回路。
2. 【請求項２】 前記変換した直流電圧の電圧値を補正す
   るための補正回路をさらに備えていることを特徴とする
   請求項１記載の絶対値回路。
3. 【請求項３】 請求項１および２のいずれかに記載の絶
   対値回路と、当該絶対値回路の出力信号を平滑する平滑
   回路とを備え、前記入力信号をその近似平均値に対応す
   る直流電圧に変換することを特徴とする平均値回路。
4. 【請求項４】 請求項１および２のいずれかに記載の絶
   対値回路と、当該絶対値回路から出力された出力信号の
   二乗値を求める二乗回路と、当該二乗回路の出力信号の
   積分値を求める積分回路と、当該積分回路の出力信号の
   開平値を求める開平回路とを備え、前記入力信号をその
   近似実効値に対応する直流電圧に変換することを特徴と
   する実効値／直流電圧変換回路。