JPS60109304A

JPS60109304A - 周波数比較回路

Info

Publication number: JPS60109304A
Application number: JP21671183A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 明山口; Hiroshi Mokoto; 茂言　宏; Hidemi Izeki; 伊関　秀美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1983-11-17
Publication date: 1985-06-14

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】〔発明の技術分野〕この発明は、少なくとも２つの信号の周波数のずれを検
出する周波数比較回路に関する。

〔発明の技術的背景　その問題点〕

最近、ディジタル技術を用いて音声合成を行なう装置が
開発、実用化されている。この装置ではたとえば、イン
ノ４ルスや白色雑音を音源として用いて、この音源ηλ
らの信号をいくつかのディジタル・フィルタ回路を通過
させることによってアナログ音声信号を得るようにして
いる。

そして、上記各ディジタル・フィルタ回路における条件
設定は、そのときに得るべきアナログ音声信号に対応し
て行なわれる。また上記ディジタル音声合成装置におけ
る各ディジタル・フィルタ回路の条件設定は、実際の音
声を分析し認識した結果に基づいて行なわれる。

第１図は上記音声認識を行なう音声認識回路の一般的な
構成を示す回路図である。第１図において、１はマイク
アンプである。このマイクアンプ１は、図示しないマイ
クロフォンによって変換されたアナログ信号を増幅する
ためのものである。上記マイクアンプ１の出力はたとえ
ハ４　個’７）バンドＡ？スフイルタ回路（ＢＰＦ）　
２　Ａ　。

２Ｂ、２Ｃ，２Ｄに並列的に供給される。さらニ上記バ
ンドパスフィルタ回路２に、２Ｂ。

２Ｃ，２Ｄｆ通過した信号は４個の検出回路（ＤＥＴ）
　ＪＡ　、　、９Ｂ　、　ＪＣ、ＪＤそれぞれによって
検出され、各検出信号は４個の各ローＡ’スフィルタ回
路（ＬＰＦ）４Ａ、４Ｂ＃　４Ｃｓ　４Ｄに供給される
。

上記ローノぐスフィルタ回路４１．４Ｂ、４Ｃ。

４Ｄを通過した信号はマルチプレクサ（ＭＰＸ）　、５
を介してアナログ／ディジタル交換回路（Ａ／Ｄ　）６
に選択的に供給される。そして上記アナログ／ディジタ
ル交換回路６からのディジタル出力が前記マイクロフォ
ンからの入力音声に対する認識結果となる。

ところで、最近の音声認識回路では、スイッチドキャパ
シタ・フイルク技術を用いることによって回路の高集積
度化および高精度化か図られるようになってきておシ、
前記マイクアンプ１、パントノやスフィルタ回路２およ
びローノヤスフィルタ回路４はすべてスイッチドキャノ
４シタ回路を用いて構成されている。このスイッチドキ
ャ／ｆシタ回路を用いた回路では、各スイッチドキャパ
シタ回路を制御するために、発振回路と、この発振回路
の出力から種々のクロックＡ？ルスの形成するためのク
ロック発生回路が必要となシ、各スイ、チドキャノ！シ
タ回路ひいては音声認識回路の精度はこのクロックＩ？
ルスの精度に依存している。

ところで、上記発振回路における正確な発振周波数がめ
られた場合に、その正確な発振周波数に対する実際の発
振周波数の大小関係、ずれもしくは画周波数の比を正確
に知ることができれば、実際の発振周波数を正確なもの
に一致させることができる。しかしながら、従来では上
記周波数の大小関係、ずれもしくは周波数比全正確に検
出する手段が存在していないため正確な発振周波数を得
ることができず、上記スイ、チドキャパシタ回路自体ひ
いては音声認識回路の精度を悪化させている。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事イＨを考慮してなされたもの
であシ、その目的は、少なくとも２つの信号の周波数の
ずれを高精度に検出することができる周波数比較回路を
提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明による周波数比較回路は、基準周波数と比較す
べき周波数に応じてその抵抗値が設定され、負の等価抵
抗を有する負性のスイ、チドキャパシタ回路および上記
基準周波数に応じてその抵抗値が設定され、正の等価抵
抗を有する正性のスイッチドキャノぐシタ回路が設けら
れ、上記２個のスイッチドキャノ９シタ回路の各一端に
は一定の直流電圧が並列的に供給され、上記２個のスイ
ッチドキャノ平シタ回路の出力電流の合成値を得るよう
にその各他端が共通接続され、この共通接続点に流れる
合成電流の値を得る回路が設けられている。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第２図
はこの発明の周波数比較回路の一実施例に係る構成を示
す回路図である。図において１０はキャパシタ１１と４
個のスイッチ１２ないし１５とを有し、その周波数を比
較すべき一方の信号たとえば発振回路からの発振信号Ｓ
８の周波数ｆｎに応じて抵抗値が設定されかつ負の等価
抵抗を持つスイ、チドキャノ２シタ回路である。上記ス
イ、チドキャパシタ回路１０において、キャノぐシタ１
ノの一端にけスイッチ１２および１３の各一端が接続さ
れており、さらにスイッチ１２の他端は了−ス点に接続
されている。上記キャ／やシタ１ノの他端Ｋｕスイッチ
Ｊ４および１５の各一端が接続されており、さらにスイ
ッチ１４の他端はアース点に接続されている。そして上
記４個のスイッチ１２な−し１５のうちそれぞれ２個ず
つのスイッチ１２゜１５および１３．　Ｚ　４が、信号
Ｓｇに応じて交互にオン状態にされる。２０はキャパシ
タ２１と４個のスイッチ２２ないし２５とを有し、周波
数が一足した基準信号Ｓｃのその周波数ｆｃに応じて抵
抗値が設定されかつ正の等価抵抗を持つスイ、チドキャ
パシタ回路である。このスイッチドキャパシタ回路２０
において、キャノぐシタ；ｊｌｔｉ）一端にはスイッチ
２２お工び２３の各一端が接続されており、さらにスイ
ッチ２３の他端は了−ス点に接続されている。上記キャ
パシタ２１の他端にはスイッチ２４および２５の各一端
が接゛続されており、さらにスイッチ２５の他端はアー
ス点に接続されている。そして上記４個のスイッチ２２
な因し２５のうちそれぞれ２個ずつのスイッチ２２．２
４および２３゜２５が、信号５ｅｌＣ応じて交互にオン
状態にされる、上記一方のスイ、チドキャノぞシタ回路１０内のスイッ
チ１３の他端と他方のスイッチドキャパシタ回路２０内
のスイッチ２２の他端とが共通接続され、この接続点ａ
には直流電源Ｖの正極側が接続されている。上記直流電
源Ｖの負極側はアース点に接続されている。また上記一
方のスイッチドキャパシタ回路１０円のスイッチ１５の
他端と他方のスイッチドキャノ（シタ回路２０内のスイ
ッチ２４の他端とが共通接続され、この接続点すには電
流検出回路３０の入力端が接続されている。この電流検
出回路３０は、反転入力端子、非反転入力端子および出
力端子を有する差動増幅回路３１と２個の抵抗３２゜３
３を備えておシ、一方の抵抗３２は差動増幅回路３１の
反転入力端子と出力端子との間Ｋｍ続され、他方の抵抗
３３は差動増幅回ｗＳ３１の出力端子とアース点との間
に接続され、また差動増幅回路３）の非反転入力端子は
アース点に接続されている。また上記差動増幅回路３ノ
は正極性の電源電圧ｖＤＤと負性の電源電圧■８１ｉと
の間の電圧で動作するようになっており、前記アース点
の電位目上記両電圧ｖＤＤとｖ８Ｂの中間電位たとえば
ＯＶに設定されている。そしてこの電流検出回路３０で
は、差動増幅回路３ノの反転入力端子が上記入力端とし
て用いられ、また出力端子と抵抗３２一端との間の経路
に前記２つの周波数ｆｓとｆｃのずれに対応した電流が
得られるようになっている。

このような構Ｊ戊において、一方のスイ、チドキャパシ
タ回路（以下ＳＣｌ路と略称する）１０の等価抵抗値Ｒ
１は、キャパシタ１ノの値をＣＩとすると次式で与えら
れる。

Ｒ１＝□□　・・・（１）ＣＩ−ｆＩ！同様に他方のＳＣ回路２００等価抵抗値Ｒ２は、キャノ
母シタ２ノの値をＣ３とすると次式で与えられる。

いま２個のＳＣ回路１０．２０の各一端すなわちスイッ
チ１３，２２の他端は８点を介して直流電源Ｖの正極側
に共通接続されているので、各ＳＣ回路１０．２０には
直流電源Ｖから正極性のバイアスが供給され、それぞれ
に所定の血流電流が流される。ここで、一方のＳＣ回路
１０は負の等価抵抗値Ｒ１ｋ持つためにその電流Ｉ、の
向きは第２図中左方向となる。また、他方のＳＣ回路２
０は正の等価抵抗値Ｒ２に持つためにその′醒流■２の
向きは第２図中右方向となる。すなわち、電流１１と１
．の方向は互いに逆方向となる。ここで電流検出回路３
０では、前記２個のＳＣ回路１０．２０における等価抵
抗の並列抵抗値−Ｒ１・Ｒ２／　（Ｒｚ　Ｒｔ　）に応
じて決定される増幅率によって電圧Ｖが１：：ｒｉ幅さ
れ、この増幅された電圧が抵抗３２の一端に与えられる
。

ところで上記抵抗３２の他端すなわち差動増幅回路３１
の反転入力端子は仮想的にアース点の電位にされている
ので、この抵抗３２には上記電圧と抵抗３２の抵抗値に
応じた電流が流れる。ここで、一方のＳＣ回路１０内の
キャノクシタ１ノの値Ｃｌ　と他方のＳＣ回路２０内の
キャノソシタ２ノの値Ｃ２とが等価に設定されているな
らば、この電流増幅回路３０では２つの周波数ｆ８とｆ
ｃのずれに比例した電流を得ることができる。

しかも２個のＳＣ回路１０．２０における等価抵抗値Ｒ
１＊Ｒ２は前記（１１、ｆ２）式に示すように、Ｃ１ｖ
Ｃ２の値がそれぞれ一定であれば周波数ｆｓ、ｆｃのみ
によって決定され、キャパシタ１１゜２１の値ｅｌ＊ｃ
２は抵抗等に比べてはるかに高い精度で設定することが
できるので、各周波数ｆｔ、、、ｆｃは面精度で抵抗Ｒ
１＃Ｒ２に変換される。このため、２つの周波数ｆＢ、
ｆｃのずれを高精度に電流の形に変換することができる
。

このようにこの実施例によれば、発振回路からの発振信
号Ｓ８の周波１７　ｆｓと基準信号ＳｃのＭｂ７シ数ｆ
ｃとを比較してそのずれラミ流の形で高石１度に変換す
ることができる。このため、このずれに相当する電流を
用いて、周波数ｆｓを井慈周波数ｆｃに高精度に一致さ
せることが可能である。

またこの実施例において、２個のＳＣ回路１０゜２０内
のキャパシタ１１．２１の値Ｃ１ｅＣ２の設定を変える
ことにエリ、基準信号Ｓｃの見力１け上の周波数を実際
の値ｆＣと異ならせることも可能である。たとえば、Ｃ
ｉ　＝　２　ｃ２ノ１ｍ係ｉ満たすようにキヤ・ぞシタ
１１．２１の値全設定すれば、この回路では２・ｆｅと
ｆｓのずれが比較検出される。

第３図はこの発明の周波数比較回路の他の実施例に係る
構成を示す回路図である。この実施例回路が上記第２図
回路と異なるところは、電流検出回路３００代りに、前
記す点の電流全電圧に変換して出力する電流−電圧変換
回路３５が設けられている点にある。この電流−電圧変
換回路３５は前記差動増幅回路３ノとこの差動増幅回路
３ノの反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗
３６とで構成され、差動増幅回路３ノの出力端子から前
記す点の電流に比例した電圧Ｖが出力される。なお、こ
の電圧の極性は、電流Ｉ２の方向の極性を正とすると、
５点の電流の極性と逆の関係となる。

第４図１．・よび第５図はそれぞれ前記各実施例回路で
用いられている２個のＳＣ回路１０．２０それぞれを具
体的に示す回路図である。なお、第４図および第５図に
おいて、前記第２図もしくは第３図と対応する箇所には
同一符号を付しで説明する。また前記信号Ｓｓ　＋　Ｓ
ｃとして実際には、第６図のタイミングチャートに示す
ように互いに位相が異なる２相の信号８１！１１　ｅ　
８８２もしくは”ｃｌ　ｗ　Ｓｃ２が用いられる。

負の等価抵抗値を有する一方のＳＣ回路１０内のスイッ
チ１２ないし１５は第４図に示すように、ＮチャネルＭ
Ｏ８ＦＥＴ　４１ないし４４それぞれとＰチャネルＭＯ
８ＦＥＴ　４５ないし４８それぞれとを並列接続してな
るＣＭＯＳスイッチ５２ないし５５で構成されている。

そして上記ＮチャネルＭＯ８ＦＥＩＴ　４１　、４４　
ノｒ−トｖｒ−ｎ汀ｔ６図中のイへ号３ｇ１が、Ｐチャ
ネルＭＯ８ＦＥＴ　４５　、４８のデートにＦｉ、ｃＭ
Ｏｓインバータ４９を弁して上記信号Ｓｓ１がそれぞれ
供給され、上記ＮチャネルＭＯ８ＦＥＴ４２　、４　Ｊ
のデートには第６図中の信Ｎ５８２が、ＰチャネルＭＯ
８ＦＥＴ４６　、４７のダートにはＣＭＯＳインバータ
５０を介して上記信号Ｓｓ２がそれぞれ供給されている
。

このような構成において、いまＣＭＯＳスイッチ５３の
他端に直流電圧Ｖ１に供給し、ＣＭＯＳスイ、チ５５の
他端にはアース電位全供給した状態で各ＣＭＯＳスイッ
チ５２ないし５５全信号５８１−８ｓ２に応じてスイッ
チ制御した場合について説明する。いま、信号５ＩＩ２
が高レベルのときにはＣ■Ｓスイッチ５　、？　、　５
４がオン状態にされる。

コノトキ、キャノ９シタ１ノの他端（第４図の０点）に
は−Ｃ１・Ｖ、の電荷が蓄ｆａされる。次に信号Ｓｓｌ
が高レベルのときにはＣＭＯＳスイッチ５２．５５がオ
ン状態にされる。このとき、上記Ｃ点には予め蓄積され
ている負の電荷を打消すように、アース点からｃｖｏｓ
スイ、チ５５を介して正の電荷＋ＣＩ　・ｖｌが供給さ
れる。この工うな動作が１秒間当りｆｓ回繰シ返される
ので、０点からＣＭＯＳスイッチ５５を介してアース点
に流れる電流の向きを正とした場合にこのＳＣ回路に流
れる電流の値■は次式で与えられる。

Ｉ　＝Ｃｔ　’　Ｖｔ　−ｆｓ　・・−（３）このＳＣ
ｌ路における等価抵抗Ｒの値は、供給電圧ｖ１を上記電
流Ｉで割ったものであるので、このＲは次式で与えられ
る。

この（４）式の右辺は前記（１）式の右辺と同じであり
、第４図のＳＣ回路が周波数ｆ８に応じた負の等価抵抗
を持つ回路であることがわかる＠正の等価抵抗値を有する他方のＳＣ回路２０内のスイッ
チ２２ないし２５は第５図に示すように、ＮチャネルＭ
Ｏ８ＦＥＴ１５７ないし６４それぞれとＰチャネルＭＯ
８ＦＥＴ６５々いし６８それぞれとｆａ：並列接続して
なるＣＭＯＳスイッチ７２な（八し７５で構成されてい
る。そして上記ＮチャネルＭＯ８ＦＥＴ　６７　、６．
９のデートには第６図中の信号Ｓｃｌが、ＰチャネルＭ
Ｏ８ＦＥＴ６５　、６７のデートＩＣはＣＭＯＳインバ
ータ６９を介して上記信号Ｓ０１がそれぞれ供給され、
上記ＮチャネルＭ、０８ＦＥＴ６２．６４のデートには
第６図中の信号Ｓｃ２が、ＰチャネルＭＯ８ＦＥＴ　６
６　、６８　）ｒ−トにはＣＭＯＳインバータ７０を介
して上記信号３ｃ２がそれぞれ供給されている。

このような構成において、ｂまＣＭＯＳスイ・・チア２
の他端に直流電圧ｖ２を供給し、ＣＭＯＳスイッチ７４
の他端にはアース電位全供給した状態で各ＣＭＯＳスイ
ッチ７２ないし７５ケ信号Ｓｃｌ　ｅＳｃ２に応じてス
イッチ制御した場合について説明する。いま信号Ｓｃｌ
が高レベルのときにはＣＭＯＳスイ、チア２，７４がオ
ン状態にされる。

このとき、キャパシタ２１にはＣ２・ｖ２なる電荷が蓄
積される。次に信号Ｓａｇが品レベルになると、今度は
ＣＭＯＳスイッチ７．９　、７５がオン状態にされ、い
捷１でキャｉ４シタ２ノに蓄えられていた電荷はアース
点に放出される。このようなルｊノ作が１秒間当シｆｃ
回繰シ返されるので、キャノクシタ２ノの他端（第５図
のｄ点）からＣＭ）Ｓスイッチ７４會介してアース点に
流れる電流の向へを正とした場合にこのＳＣ回路に流れ
る電流の値Ｉは次式で与えられる。

Ｉ　＝Ｃ２・Ｖ２　・ｆｃ　−（５）またこのＳＣｌ路における等価抵抗Ｒの値は、供給電圧
Ｖｚｋ−ヒ記電流Ｉで割ったものであるので、とのＲは
次式で与えられる。

この（６）式の右辺は前記（２）式の右辺と同じであり
、第５図のＳＣ回路が周波数ｆｃＶＣ応じた正の等価抵
抗ケ持つ回路であることがわかる。

第７図がいし第１１図はこの発明の他の種々の実姉例の
構成を示す回路図である。第７図の実施例回路は、前記
２個のＳＣ回路１０，２０の出力電流の合成電流でコイ
ル８０ｆ励磁することによシ、前記２つの周波数ｆｃ−
ｆｓのずれ全磁束の形で検出するようにしたものである
。

第８図の実施例回路は、前記２個のＳＣ回路１０．２０
の出力電流の合成電流でランｆ８１゜８２を駆動するこ
とにより、前記２つのＪ＋’ｉｌ波Σダｆｃ、ｆａのず
れをランｆＲ１，８２の光量の形で検出するようにした
ものである。なお、上記ラング８１．８２に対して直列
に接続されているダイオード＆　、？　、　８４は、ｂ
点の玉流の極性に応じて点灯すべきラング全選択する／
こめのものである。

第９図の実施例回路は、前記２個のＳＣ回路１０．２０
の出力電流の合成電流を抵抗８５゜８６に流すことによ
って、前記２つの周波数ｆＣ。

ｆａのずれを抵抗８５．８６における発熱量の形で検出
するようにしたものである。

第１０図の実施例回路は、前記２個のＳＣ回路１θ、２
０の出力電流の合成電流全ブザー８７゜８８に供給する
ことによって、前記２つの周波数ｆｔ、ｆ１１のずれを
ブザーｇ７，８Ｂにおける音量の形で検量す、７１．ｒ
、うにしたものである。

上記第７図ないし第１０図の各実施例回路のように、２
つの周ｅ数ｆｃ、ｆｓのずれケミ流、電圧以外の物理冶
に変換することによって、前記したような音声認識技術
以外の種々の分野にもし用が可能となる。

第１１図はこの発明の変形例の構成を示す回路図である
。上＠１−１各矩施例回路はいずれも、２個のＳＣ回路
１０．２０ｆｆ：設けて、２つの周波数ｆｃとｆｓのず
れ音検出する回路である。ところがこのｗ形例回路では
、それぞれ負の等価抵抗値を有する複数のＳＣｌ路１０
１　□１０　ｍを像数の周波数ｆ１１−１１ｍで制御し
かつこれらの出力′電流をｂ１点で加算し、それぞれ正
の等価抵抗値を有する複数のＳＣ回路２０１〜２０ｎｆ
複数の周波数ｆｚｓ〜ｆ２ｎで制御しかつこれらの出力
電流ｋ　ｂ　２点で加算し、さらに上記ｂ１点で得られ
る図中左方向の電流と上記ｂ２点で得られる図中右方向
の電流の合成電流に応じた′電流をｂ３点で得るように
したものである。この変形例回路によれば、上記周波数
ｆｘｘ−ｆ＋ｍの和と周波数ｆ２１〜ｆｚｎの和のずれ
に応じた電流ｔｂｓ点に得ることができる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものでは種
々の変形が可能である。たとえば上記第２図および第３
図の各実施例回路で如゛２個のＳＣ回路１０．２０に直
流電流分流すために共通の直流電源ｖ’２用いる場合に
ついて説明したが、これは異なる直流電源を用いるよう
にしてもより０そして異なる直流電源ケ用いた場合にそ
の゛電圧値ケ異ならせることに工って、キャノＪ？シタ
１ノと２１の値を異ならせたときと同様に基準信号Ｓｃ
の見かけ上の周波数を実際の値ｆｃと異ならせることも
できる。また、上記各実施例回路では、負の等価抵抗値
を持つ一方のＳＣｌ路１０を基準信号Ｓｃで制御し、正
の等価抵抗値を持つ他方のＳＣ回路２０′ｆｔ：信号Ｓ
ｓで制御する場合につｈて説明したが、これは互いに他
方の信号で制御するように構成しでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、少なくとも２つ
の信号の周波数のずれを高精度に検出することができる
周波数比較ｌａｌ路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は音声認識回路の一般的な構成を示す回路図、第
２図はこの発明に係る周波数比較回路の一実施例の手、
゛す成を示す回路図、第３図はこの発明の他の実施例の
構成を示す回路図、第４図および第５図はそれぞれ上記
第２図回路および第３図回路で用いられているスイッチ
ドキャ・ぐシタ回路を具体的に示す回路図、第６図は第
４図および第５図の回路で用いられる＝＋ｇ−号のタイ
ミングチャート、第７図ないし第１０図はそれぞれこの
発明の他の種々の実施例のイｒｉ成を示す回路図、第１
１図はこの発明の変形例の構成を示す回路図である。１０．２Ｑ・・・スイッチドキャｉＲシタ回路（ＳＣｌ
路）、ノ１，２ノ・・・キャパシタ、１２〜１５゜２２
〜２５・・・スイッチ、３０・・・電流積Ｕ（ｌｆ：１
１路、３）・―・差動増幅回路％５２〜５５．７２〜７
５〜ＣＭＯＳスイッチ０出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第７図、１００第９図、１０第８図１．０第１０図０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）信号周波数に応じてその抵抗値が変化し負の等価
抵抗？有する少なくとも１つの第１の手段と、信号周波
数に応じてその抵抗値が変化し、正の等価抵抗を有する
少なくとも１つの第２の手段と、上記各相１、第２の手
段に直流バイアスを供給してそれぞれ直流電流を流す第
３の手段と、上ＮＱ　第１　、第２の手段の各出力電流
の合成ｆ［（流値に応じた物理′ｆ＃、を得る第４の手
段とを具幽したことを特徴とする周波数比較回路。
（２）前記第１％第２の手段が、キャノ臂シタと複数の
スイッチを含むスイ、チドキャパシタ回路でそれぞれ構
成されている特許請求の範囲第１項に記載の周波数比較
回路。
（３）前記第３の手段が、前記第１、第２の手段に一足
の直流電圧を供給する直流電圧源で構成されてｈる特許
請求の範囲第１項に記載の周波数比較回路。
（４）前記第４の手段は、前記第１、第２の手段の各出
力電流の合成電流値を得るように構成されている特許請
求の範囲第１項に記載の周波数比較回路。色）前記第４の手段は、前記第１、第２の手段の各出力
電流の合成電流値に応じた電圧を得るように構成されて
いる特許請求の範囲第１項に記載の周波数比較回路。