JPS5922172A - 絶対値回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶対値回路、特に２人力信号の差の絶対値に
比例する電流出力を得る絶対値回路に関する。

絶対値回路は、入力信号の極性の如（”Ｊに拘らず入力
信号の絶対値に対応した単極性の出力信号を得る回路で
ある。第１図に従来の絶対値回路を示す。この回路は、
１入力信号の絶対値に対応する電圧を出力するものであ
る。演算増幅器０（）］は、ダイオード（９＋　、　（
１３１及び抵抗器＋６１　、　（７１と共に整流回路な
構成している。演算増幅器α印は、人力信号及び整流回
路の出力に対応して抵抗器（８）及び（１４：を流れる
電流を加算し、帰還抵抗を介して電圧に変換し出力する
加算器を構成している。入力端子（５）の入力電圧が正
の場合、ダイオード（９）は非導通、ダイオードｕ３）
は導通となり演算増幅器（１０１は反転増幅器として動
作し、Ｍ点に入力電圧と逆極性の負の電圧が現われる。

正の入力電圧及びＭ点における負の電圧は、加算器によ
り加算されて端子ｔ２２１に出力される。逆に入力端子
が負の場合、夕゛イオード（９）は４通ターイオードｕ
３１は非導通となり、Ｍ点は仮想接地電位に保持される
。従って、Ｍ点から加算器への入力は零となり、負の入
力電圧のみ有効となる。第１図に示す各抵抗器の抵抗値
を適当に足めれば、出力端子（２ｚには常に入力信号の
絶対値九対応する電圧が得られる。抵抗器（６）　、　
＋７１　、　（８）　、　（１４）の各抵抗値をそれぞ
れＲ６ｖ　Ｒ７＋　Ｒ８ｗ　”１４とすると、一般にＲ
７／Ｒ６＝　２Ｒ８／Ｒ１４のとき出力端子（２２）に
入力信号の絶対値に比例する信号が得られることが知ら
れ℃いる。

さて、原出願（特願昭５１−１２７７３５号）に開示さ
れた図形表示用のベクトル発生器においては、２人力信
号の差に比例する電流出力を得ることが要求される。２
人力信号の差の絶対値に比例する出力を得るためには、
従来の絶対値回路と共に差動増幅器を使用することが考
えられる。また、電流出力を得ようとする場合、上述の
絶対値回路の出力端子に更に電圧−電流変換回路を接続
して行な５ことができる。しかし、いずれの場合も回路
構成が複雑となるという問題があった。

従って、本発明の目的は、簡単な回路構成により電流出
力が得られる絶対値回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、２人力信号の差の絶対値に比例す
る出力信号が得られる絶対値回路を提供することＫある
。

第２図に１本発明による絶対値回路の一実施例を示す。

この回路は、演算増幅器（７す及び（７υと、整流ダイ
オード向及び１７５１と、抵抗器σ力、　ｆｆ８１　、
　（？坤及び団とを含んでいる。演算増幅器σ０）は、
反転入力端子が抵抗器（淘を介して第１の入力端子曽に
接続され、出力端子と反転入力端子との間にダイオード
（７Ｌ（７ω及び抵抗器畑からなる帰還回路網が接続さ
れ、更に非反転入力端子が第２の入力端子田に接続され
て整流回路を構成する。演算増幅器−の非反転入力端子
はそれぞれ抵抗器向及びＵを介して第１の入力端子（ハ
）及び整流回路の出力端子に接続され、反転入力端子は
第２の入力端子（ハ）に接続される。

トランジスタΦは、ベース及びコレクタがそれぞれ演算
増幅器（７Ｉ）の出力端子及び非反転入力端子に接続さ
れ、エミッタより出方電流を生ずる。演算増幅器συは
、トランジスタ（ト）と共に加算機能を有する電圧−電
流変換回路を構成する。この実施例においては、抵抗器
（７７）の値は抵抗器（７〜の値の２倍であり、抵抗器
σ榎及びＩＵＪＯ値は等しい。しがし、これら値の選定
は設計的事項である。すなわち、抵抗器（７η、　＋７
８１　、　（７９）　、回の各抵抗値をＲ７７＋　Ｒ７
８＊　”７９　＋１（ｇｏとするとき、Ｒ７９／Ｒ７８
＝　２Ｒ８０／Ｒ７７の関係を満足させれはよい。

次に、第２図の回路の動作を説明する。２つの入力電圧
ＶＲ及びＶＳがそれぞれ第１及び第２入力端子幻及び（
へ）に入力される。注目すべきことは、演算増幅器叫及
びｒＩＩＪの非反転入力端子及び反転入力端子がそれぞ
れ端子□□□に接続されているので、非反転入力端子が
接地されずに入力電圧ＶＳにフロートされることである
。従って、演算増＠器（陶の構成する整流回路は、２入
力電圧の差電圧を整流する。入力電圧ｖＲがＶｓより大
きい場合、ダイオード圓及び（ｌ均はそれぞれ導通、非
導通となり整流器の出力電圧はＶｓに保持される。演算
増幅器συは、その非反転入力端子の電圧が反転入力端
子の電圧ｖＢに等しくなるようトランジスタ端に電流を
流そうと動作する。よって、この場合、抵抗器σηを流
れる電流のみがトランジスタ（ト）のコレクタを流れる
ことになる。その電流値ｉＥは、（ＶＢ−ＶＢ）／Ｒで
ある。ただし、Ｒは抵抗器σ７）の抵抗値とする。逆に
入力電圧ＶｌがＶＳより小さい場合、ダイオードσ勺及
び儂はそれぞれ非導通、導通となり演算増幅器（ｉ’０
１は反転増幅器として働く。抵抗器（ン均を流れる電流
がそのまま抵抗器σ］を流れ、整流回路の出力端子には
Ｖｓより大なる電圧が生ずる。この実施例では抵抗器（
ｉ→及び初）の抵抗値は等しいので、抵抗器−には抵抗
器徹に流れる電流と等しい電流が流れる。その電流値は
２　（ＶＳ−ＶＲ）／Ｒである。ただし、抵抗器σ〜及
び■を流れる電流の方向は逆である。

一方、抵抗器σηには第１入力端子幻の方向に（Ｖｓ　
−ＶＲ）／Ｒなる電流が流れる。従って、この場合、ト
ランジスタ端のコレクタ電流ｔＢは２（Ｖｓ　−ＶＲ）
／Ｒ−（Ｖｓ　　Ｖｉｔ）／Ｒ＝　（ＶＳ　　ＶＲ）／
Ｒとなる。以上より、トランジスタ（９０Ｊのコレクタ
には常にＩＶＲ−Ｖｓｌ／Ｒすなわち２人力直圧の差の
絶対値に比例する電流が流れることが分かる。トランジ
スタ端のエミッタ電流＋６は、トランジスタの電流増幅
率αＦで除算した値に等しく、端子（９２１を介して外
部の回路に加えられる。

次に、本発明の絶対値回路の応用例を第３図に示す。第
３図は直線の長さ及び方向に拘らず一定速度でベクトル
を発生することができる図形表示用ベクトル発生器のブ
ロック図であり、第４図は関連する波形図である。

ベクトル発生器は、１対の入力端子（１）及び（２）と
、１対の出力端子（３）及び（４）と、本発明による１
対の絶対値回路（３＋）及び国と、１対の除算回路αυ
及びα２と、１対の積分回路（ｌω及び（Ｉ６）と、二
乗の和の平方根を求める回路（ＳＳＳ回路）α印とより
成り、各回路は１対の閉ループとして接続されている。

平面座標系のＸ及びＹ軸にそれぞれ対応するステップ電
圧信号ＶＳＸ及びＶｓｙは、同時に入力端子（１）及び
（２）に加わる。信号Ｖｓｘ及び■８．は、コノピユー
タ等より１対のデジタル−アナログ変換器を介して加え
られる。これらの信号■８ｘ及び■８．は、座標系の情
報の点を表わす。

第４図の時刻ｔｏは１対のステップ信号ｖ、ｘ及び■ｓ
、の始まりに対応し、信号ＶＳＸ及びｖｓｙは説明のた
めそれぞれＸｌ−Ｘ□＝＝＋５　（ボルト）及びＹｌ　
−ｙｏ＝５（ボルト）とする。値ＸＯ及びｙｏは、情報
の点位置に対応する任意の値でよい。新たな電圧値ＸＩ
及びｙｌは、それぞれ絶対値回路則及び（至）において
出力電圧値ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）との差の絶対値をとら
れて１対の電流信号ａ（ｔｅｘ）及びｂ（Ｉｃｙ）を発
生する。なお、Ｘｏ　＜　ｘ（ｔ）　＜　Ｘｉ及びｙｏ
＞ｙ（ｔ）　＞　ｙｌであり、電流信号ａ及びｂは、そ
れぞれ時刻１（、において＋５及び−５ボルトに変化し
、傾斜波電圧出力■ｒｘ及び■ｒ、が発生するので直線
的に戻り、時刻ｔｌにおいて再び零ボルトとなる。

電流信号ａ及びｂはＳＳＳ回路［１８）に加えられて、
信号Ｃを発生する。かかる信号Ｃは、時刻ｔｏにおいて
は＋７．０７ボルト（５＋５−５０の平方根）であり、
直線的に戻り、時Ｘ１ｌｔ１において再び零ボルトとな
る。

除算回路Ｉ及び（１つにはそれぞれ電圧イ直ｘ１及びｙ
ｌとｘ（ｔ）及びｙ（りと信号Ｃが加えられ、入出力信
号の差信号を信号Ｃで除算した値に比例する出力電流を
発生する。これらの値はほぼ一定であるので、積分回路
０５）及び０ｔｉ）に加わる電流ＩＣＸ及びＩｃｙはほ
ぼ一定となり、その結果、直線的な充電出力電圧ＶｒＸ
及びＶｒ））が発生する。時間差（ｔｌ　　ｔｏ）は、
回路内の電流ｉｘ（又はｉｙ）及び容量値Ｃ及び電圧差
（ｘｌ　　Ｘｏ）　（または（１）’ｏ））Ｋより決ま
る。

数学的には次式が成立する。

なお、ａ＝ｘ１−ｘ（ｔ）及びｔ）＝Ｙｔ−ＹＣｔ）で
あり、またＸ（’）＝Ｖｒｘ＋　　ｘｔ＝ｖｓｘ＋　　
）’（ｔ）＝Ｖｒｙ及びｙ１＝Ｖ、、であり、ｋは比例
定数である。

比較器迦）には電流信号Ｃが加えられ、電流信号Ｃを基
準電流ＩＲＥＦと比較する。比較器００１の出力信号は
端子Ｑυに発生し、他の回路にベクトルが描かれ又いる
ことを通知する。２個の情報の点を結ぶベクトルが完成
した後、ベクトル発生器には新たなステップ電圧ＶＳＸ
及びＶｓｙが加えられてもよい。

例えば、１本の直線を書込んだ後に新たな直線を書き始
めたい場合の如く、書込み手段をすばやく１つの点から
他の点に移動するために、高速モード回路（２）により
スイッチ接点（２４ａ　）及び（２４ｂ）を開く。この
動作はＳＳＳ回路（１〜からの電流を抑止し、積分回路
０５１及び（Ｉ６）のキャノ（シタを積分回路の出力能
力で決まる速度で充電する。よって、積分回路０９及び
（１υの出力は入力ステップ電圧の値に迅速に変化する
。このことは、数学的には式（１）及び（２）の分母を
零に近づけることで理解されよう。本質的にががる式は
、ディラック・デルタ関数である。

＼ 高速モード回路（ハ）は適尚なトランジスタ・スイッチ
又はリレー・スイッチでもよく、その動作はベクトル発
生器が動作するときの速度で決まる。高速モード回路（
２）への命令信号は、端子（２５）を介して加えられる
。

以上説明した如（、本発明によれば、斃流回路の後段に
直接電圧−電流変換回路を接続するようにしたので、従
来の絶対値回路とほぼ同数の回路素子により電流出力型
の絶対値回路が実現できる。

また、電流出力型なので第１及び第２演算増幅器の各々
の一方の入力端子に直接第２の入力電圧を供給すること
により、２入力端子の差の絶対値に比例する出力が得ら
れる。よって、差動増幅器は不要となる。従って、回路
構成が簡単となり且つ集積回路技術に適しているので安
価となる等、種種の実用上の効果が得られる。

なお、上述は本発明の好適な実施例を示したものである
が、当業者には、本発明の要旨を逸脱することなく多く
の変更及び変形をなし得ることが明らかであろう。例え
ば、トランジスタＢ（ｉｔは電界効果トランジスタと置
換してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶対値回路を示す略式回路図、第２図は
本発明の絶対値回路の一実施例を示す略式回路図、第３
図は本発明の絶対値回路を使用したベクトル発生器のブ
ロック図、第４図はその関連波形図である。 図中、（′削及びσυはそれぞれ第１及び第２の演算増
＠器、曽及び１８！１１）はそれぞれ第１及び第２入力
端子、（叫はトランジスタ、国は出力端子を示す。 ｉｇ−Ｉ １ｇ−２ １３−３ ｔｏイ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１及び第２入力端子にそれぞれ入力される２入力端子
   の差の絶対値に比例する出力電流を得る絶対値回路であ
   って、抵抗器及びダイオードから成る帰還回路網を入出
   力端間に有する第１演算増幅器により構成され、上記第
   １及び第２入力端子に接続された整流回路と、一方の入
   力端子がそれぞれ抵抗器を介して上記第１入力端子及び
   上記整流回路の出力端子に接続されると共に他方の入力
   端子が上記第２入力端子に接続された第２演算増幅器と
   、上記第２演算増幅器の上記一方の入力端子及び出力端
   子間に接続され出力電流を生じるトランジスタとを具え
   た絶対値回路。