JPS5937897Y2 - 実効値演算回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、掛算器と積分器を使用して入力信号の実効値
を演算により直流電圧に変換する実効値演算回路に関す
るもので、その目的は入力零付近の特性を改善したもの
である。

第１図は掛算器と積分器を使用した従来の実効値演算回
路の回路図である。

第１図において、Ｍは掛算器、■Ｇは積分器で、掛算器
Ｍはこれに与えられる信号をＸｌ 、Ｘ２ 、Ｙｌ 、
Ｙ２とすると（ＸＩ Ｘ２）Ｘ（Ｙ１＋Ｙ２）＝ −
（Ｘ、２−Ｙ２２）で表わされる信号２を出力し、積分
器ＩＧはこの２信号を積分するようになっている。

Ｅｉは被変換の入力信号、Ｅｏは積分器ＩＧの出力電圧
、■ＶはＥｏの極性を反転するゲインが１の反転増幅器
である。

このような構成の実効値演算回路においては、掛算器Ｍ
の出力電圧２は−（Ｅｉ２−Ｅｏ”）となり、この電圧
２が積分器ＩＧで積分される。

積分器ＩＧは交流成分を充分減衰させる時定数を持って
いるので、出力電圧Ｅｏは入力電圧２のうちの直流成分
の積分値となる。

したがってＥ。はＥ ｉ２およびＥｏ のうちの直流成
分が異なる間は変化し続け、−（Ｅｉ２−ＥＯ”）＝０
になったときに変化をとめ、安定となる。

安定状態においてはＥＯ＝±ｐ （１） となり、出力電圧ＥＯは入力信号Ｅｉの実効値に応じた
直流電圧となる。

ところで、上式から明らかなように、ＥＯを求める解が
士の両方出て来るが、実際の製品回路においてはこのう
ちの一方の根は虚根として出力しないようにする必要が
ある。

第１図の回路においては、積分器ＩＧの人、出力端子間
に接続したダイオードＤ１により負極性の積分器出力、
即ち第（１）式に示す一方の根−Ｅｏ＞ｏをクランプし
て出力しないようにしている。

しかし、ダイオードＤ１の順方向電圧降下はほぼ−０，
４Ｖあるため、第１図の回路においては入力信号Ｅｉが
Ｏｖのときにおいても積分器ＩＧは一〇、４■の電圧を
出力し、これが出力電圧Ｅｏとなって現われる。

本考案はこの点にかんがみてなされたもので、クランプ
用ダイオードＤ１の電圧降下が出力に現われないように
したものである。

第２図は本考案の実効値演算回路の一実施例を示す回路
図である。

第２図において、Ｍは掛算器ＩＧは積分器、■■は反転
増幅器で、積分器ＩＧの構成以外は第１図の回路と同じ
である。

第２図の積分器ＩＧにおいて、Ｕは高ゲインの直流増幅
器、Ｒ１は入力抵抗、Ｃは積分キャパシタ、Ｄｌは片方
の極性の出力をクランプするダイオード、Ｄ２はクラン
プ用ダイオードの順方向電圧降下の影響を打消すために
設けた補償用ダイオード、Ｒ２は補償用ダイオードのバ
イアス抵抗である。

増幅器Ｕの反転入力端（へ）は抵抗Ｒ１を介して掛算器
Ｍの出力端に接続され、非反転入力端（→はコモンに接
続されている。

キャパシタＣの一端とダイオードＤ１のアノードは増幅
器Ｕの←）入力端に接続されている。

キャパシタＣの他端はダイオードＤ２のアノードに接続
され、Ｄ２０カンードとダイオードＤ１０カソードは増
幅器Ｕの出力端子１に接続されている。

＋ＶＣＣは正の電源で、この電源は抵抗Ｒ２を介してキ
ャパシタＣとダイオードＤ２の接続点２に接続され、ま
たこの接続点２は掛算器ＭのＹ２入力端に接続され、更
に反転増幅器ＩＶを介してＸ２入力端に接続されるとと
もに、出力端子Ｔｏに接続されている。

このような構成の積分器ＩＧをもつ第２図回路において
も掛算器Ｍは−（Ｅｉ２−Ｅｏ２）で表わす電圧Ｚを出
し、この電圧が積分器ＩＣに加えられる。

積分器ＩＧに与えられる電圧Ｚが（へ）〜Ｏの場合には
、ダイオードＤ１は逆バイアスされてカントオフになっ
ている。

一方、ダイオードＤ２はバイアス用の抵抗Ｒ２を介して
電源電圧＋ＶＣＣにより順方向にバイアスされている。

このため、電圧ｚ１即ち、入力信号ＥｉはＲ１５Ｃで定
まる時定数で積分され、その積分出力ＥＯは入力信号Ｅ
ｉの実効値に対応した直流電圧として出力端子Ｔｏより
取出される。

掛算器Ｍの出力Ｚが０〜（ト）の場合、ダイオードＤ！
は順方向にバイアスされる。

このため直流増幅器Ｕの出力端子１の電圧はダイオード
Ｄ１の順方向電圧降下分だけＯＶより下がる。

しか１−、ダイオードＤ２も順方向にバイアスされてい
るので、接続点２の電圧は増幅器Ｕの出力よりダイオー
ドＤ２の順方向電圧降下ぶんだけ高いものとなる。

したがって、ＤｌとＤ２の順方向電圧降下の値が等しけ
れば、Ｄｌの順方向電圧降下はダイオードＤ２の順方向
電圧によって打消され、接続点２の電圧ＥＯ％即ち出力
端子Ｔｏの電圧はＯｖとなる。

このように第２図の回路における積分器ＩＧにおいては
、負極性の積分器出力をクランプするクランプ用ダイオ
ードＤ１の順方向電圧降下を補償用ダイオードＤ２の順
方向電圧降下で補償するように構成したので、積分器Ｉ
Ｇの入力、即ち入力信号ＥｉがＯの場合には積分器ＩＧ
の出力もＯとなり、このため本考案によれば極めて信頼
性の高い実効値演算回路を得ることができる。

なお、第２図の回路において入力信号Ｅｉが小さくなり
、積分器ＩＧのループゲインが見かけ上減少した場合に
は積分器ＩＧにおいてダイオードＤ１の順方向電圧降下
を打消すだけの帰還がかからなくなる可能性がある。

綿３図はこの点を改良したものである。

なお、第３図において、第２図と相違するところは積分
器ＩＧのみであり、その積分器が第２図の積分器と相違
するところは第２図の積分器にダイオードＤ３と抵抗Ｒ
３及び負電源−Ｖｃｃを付加した点にある。

付加した抵抗Ｒ３の一端はダイオードＤ１ｓＤ２の接続
点１に接続され、他端は負電源−ＶＣＣに接続されてい
る。

ダイオードＤ３はそのアノード電極が直流増幅器Ｕの出
力端に接続され、カソードは接続点１に接続されている
。

このような構成の積分器ＩＧを持つ第３図の回路におい
ては、積分器ＩＧの入力ＺｆＪ′−に）〜Ｏの場合、第
１図及び第２図で説明した如く出力電圧Ｅｏは入力信号
Ｅｉの実効値に対応した直流信号となる。

一方、ｚｂ：ｏ〜（利の場合には接続点１はＯｖよりダ
イオードＤ１の電圧降下ぷんだけ下がった電圧となる。

ダイオードＤ１とＤ３の電圧降下が等しい場合、増幅器
Ｕの出力電圧はＯｖとなる。

ターイオードＤ２は電源上ＶＣＣによって順方向向にバ
イアスされているので、接続点２の電圧は接続点１より
ダイオードＤ２の順方向電圧降下分だけ高くなる。

したがってターイオードＤ２の順方向電圧降下の値がＤ
ｌのそれと等しくなるように合わせれば、接続点２の電
圧、即ち出力ＥｏをＯＶにすることができる。

ダイオードＤ２の順方向電圧は例えば抵抗Ｒ３の値によ
り任意に可変することができる。

このように、（直流増幅器の出力）コ（積分器の出力）
になるように構成した積分器ＩＧをもつ第３図の回路に
おいては、直流増幅器Ｕのループゲインに頼らずにクラ
ンプ用ダイオードＤＩの順方向電圧が出力におよぼす影
響を除去することができる。

以上説明した如く、本考案によれば簡単な構成により入
力零付近の特性が改善された実効値演算回路が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の実効値演算回路の一例の回路図、第２図
及び第３図はそれぞれ本考案の積分器の実施例の回路図
である。 Ｍ・・・・・・掛算器、ＩＶ・・・・・・反転増幅器、
ＩＧ・・・・・・積分器、Ｕ・・・・・・直流増幅器、
Ｃ・・・・・・積分キャパシタ、Ｒ１−Ｒ３・・・・・
・抵抗、Ｄ１〜Ｄ３・・・・・・ダイオード、±Ｖｃｃ
・・・・・・電源。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）人、出力端子間に片極性クランプ用のダイオード
   が接続されると共に積分キャパシタと順方向にバイアス
   されている補償用ダイオードの直列回路が接続された直
   流増幅器より構成され前記積分キャパシタと補償用ダイ
   オードの接続点より出力電圧を取り出すようにした積分
   器と、入力信号と前記積分器の出力電圧の和を１つの入
   力とし、入力信号と積分器の出力電圧の差を他の入力と
   する掛算器と、 を具備し、この掛算器の出力を前記積分器で積分し、こ
   の積分器の出力電圧を入力信号の実効値に対応した直流
   電圧として得るようにした実効値演算回路。
2. （２）前記クランプ用のダイオードの一端と、積分キャ
   パシタと補償用ダイオードよりなる直列回路の一端とを
   第３のダイオードを介して前記積分器を構成する直流増
   幅器の出力端子に接続すると共に、前記補償用夕”イオ
   ードを正、負の電源電圧により順方向にバイアスしてな
   る実用新案登録請求範囲第（１）項記載の実効値演算回
   路。