JPS6029903B2 - 周波数偏差検出器 - Google Patents

周波数偏差検出器

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JPS6029903B2
JPS6029903B2 JP15648180A JP15648180A JPS6029903B2 JP S6029903 B2 JPS6029903 B2 JP S6029903B2 JP 15648180 A JP15648180 A JP 15648180A JP 15648180 A JP15648180 A JP 15648180A JP S6029903 B2 JPS6029903 B2 JP S6029903B2
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JP
Japan
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signal
frequency
circuit
integrator
output
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JP15648180A
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正博 沢里
紘一 石田
典久 上杉
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/15—Indicating that frequency of pulses is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values, by making use of non-linear or digital elements (indicating that pulse width is above or below a certain limit)

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、入力信号の周波数と設定周波数との偏差に
依存した直流出力を生じる周波数偏差検出器に関するも
のである。
一般に、周波数偏差検出器は、回転体の回転速度の自動
制御用として、回転速度の実際値と設定値の偏差を周波
数偏差として取り出し、この周波数偏差が零になるよう
に操作部を作動させる調節装置の入力要素として使用さ
れる。
このため、この種の周波数偏差検出器は、比較的高い検
出精度を有し、しかも応答速度を損うことなく、リプル
を最小限に抑制し得ることが望まれる。従来、この種の
周波数偏差検出器として、第1図に示す回路構成からな
るものが知られている。
すなわち、第1図に示す回路は、入力端子10と出力端
子12とを備え、これらの端了‐間に波形整形回路14
,制御回路!6,給電回路18,フィルタ増幅器20,
スイッチ22,23および反転増幅器24を接続配置し
た構成からなる。なお、前記制御回路16は、フリップ
フロップ26と、基準発信器28と、ゲート30と、デ
ィジタルカウンタ32とから構成されている。しかるに
、このように構成された従来の周波数偏差検出器の動作
は次の通りである。今、入力端子10‘こ禾知の周波数
fからなる入力信号が導入されると、この入力信号は波
形整形回路14により、第2図aに示されるような周期
1/fを有するパルス列に変換される。次いで、波形整
形回路14で得られる出力パルスは、制御回路16のフ
リップフロップ26を最初セット状態(F,側がオン状
態)にし、この結果フリツプフロツプ26のF,側端子
から導出される制御信号〔第2図b参照〕により一方の
スイッチ22を閉路して給電回路18から前記スイッチ
22を介してフィルタ増幅器20の入力端子に正電圧十
Vが供給される〔第2図d参′照〕。これと同時に、制
御回路16のゲート30のロック状態が解除され、ディ
ジタルカウンタ32は前記ゲート30を介して基準発振
器28から出力されるパルスfoを予め設定された計数
内容Nに達するまでカウントする。そして、前記ディジ
タルカウンタ32は、所定の計数内容Nをカウントする
と出力信号を発生して、この出力信号によりフリップフ
ロッブ26をリセット状態(F2側がオン状態)にする
と共にディジタルカウンタ32の計数内容を零にリセッ
トする。このフリップフロップ26の反転動作により〔
第2図c参照〕、スイッチ22を関路すると共にスイッ
チ23を開路し、フィルタ増幅器20の入力機には給電
回路18から反転増幅器24および前記スイッチ23を
介して負電圧−Vが供給される〔第2図d参照〕。以下
、周期1′fのパルス列が波形整形回路14から制御回
路16のフリップフロツプ26に供給される度に前記動
作が繰返されて、フィルタ増幅器20の入力端には、第
2図dに示すような波形を有する電圧が入力されること
になる。従ってフィルタ増幅器20の出力端、すなわち
出力端子12では、入力信号の周波数fと設定周波数と
の偏差に依存した極性と大きさとを有する直流出力Eo
が取り出される。しかしながら、このように構成される
従来の周波数偏差検出器は、第2図dに示すような矩形
波電圧をフィルタ増幅器を介して出力しているため、そ
の直流出力には必ずリプルが存在し、しかもこのリプル
をできるだけ小さくしようとすると応答速度を蟻性にし
なければならないという欠点があった。
そこで、本発明者等は、前述した従来の周波数偏差検出
器の問題点を全て克服すべく種々検討を重ねた結果、従
来の周波数偏差検出器におけるフィルタ増幅器に代えて
、2組の積分器とこれらの積分器と対応するアナログス
イッチとサンプルホ−ルド回路とを設け、各積分器にお
いて入力信号の所定周期毎にそれぞれ交互に積分動作お
よびその積分値の保持とりセットとを行い、そして各ア
ナログスイッチを介してサンプルホールド回路で各積分
器の出力をサンプリングし保持して出力するよう構成す
ることにより、入力信号の周期毎にその周波数と設定周
波数の偏差に依存した極性と大きさとを有し、しかもリ
プルを全く含まない直流出力を得ることができ、前記問
題点を一挙に解消し得ることを突き止めた。
従って、本発明の目的は、応答速度を損うことなく、し
かもリプルを全く含まない高精度の周波数偏差検出器を
提供するにある。
前記目的を達成するため、本発明においては、未知の周
波数を有する入力信号を、それと同じ周波数で一周期が
一定時間幅の所定極性パルス期間と残り時間幅の他方磁
性パルス期間とからなっているパルス信号に変換し、そ
のパルス信号から入力信号の周波数と設定周波数との偏
差に依存した極性と大きさとを有する直流信号を得るよ
う構成した周波数偏差検出器において、前記パルス信号
と同期して交互のサイクルでそのパルス信号を積分する
2つの積分器と、一方の積分器の積分動作サイクル中に
おける前記所定磁性パルス期間内で他方の積分器のりセ
ットを行なう前に当該積分器の出力をサンプリングし保
持して前記直流信号として出力するサンプルホールド回
路と、前記2つの積分器とサンプルホールド回路との間
に各積分器と対応させてパルス周期毎に発生する正電圧
と負電圧との所定時間幅を規定する信号に基づいて制御
するアナログスイッチとを設けたことを特徴とする。
次に、本発明に係る周波数偏差検出器の実施例につき添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
なお、説明の便宜上、第1図に示す従来の周波数偏差検
出器と同一の構成部分については同一の参照符号を付し
て詳細な説明を省略する。第3図は、本発明に係る周波
数偏差検出器の−実施例を示す回路図である。すなわち
、本実施例回路においては、制御回路16の出力信号を
J−Kフリツプフロップ34とAND回路36とを介し
てスイッチ22,23に供給するよう構成する。また、
直流出力回路としては、従来のフィルタ増幅器2川こ代
えて、一対の積分器38,40と、これらの積分器38
,40と対応するアナログスイッチ42,44と、これ
ら積分器38,40およびアナログスイッチ42,44
を制御する制御回路46と、サンプルホールド回路48
とを設けたものである。その他の回路構成は、第1図に
示す従来の回路を全く同一である。次に、このように構
成された本発明回路の動作につき、第4図に示す動作波
形図と共に説明する。
今、未知の周波数fからなる入力信号が入力端子10に
導入されると、この入力信号は波形整形回路14により
、第4図aに示されるような周期1′fを有するパルス
列に変換される。
次いで、波形整形回路14で得られる出力パルスは、制
御回路16のフリップフロップ26をセット状態(F,
側がオン状態)にし、このフリツプフロップ26のF,
側端子から導出される制御信号とJ−Kフリップフロツ
プ34の出力信号とのAND条件により、AND回路3
6から制御信号が出力され〔第4図b参照〕、一方のス
イッチ22を閉路して給電回路18から前記スイッチ2
2を介して一方の積分器38の入力端に正電圧十Vが供
給される。この場合、積分器38では、第4図dに示す
ように、予め設定された積分時定数にて入力電圧を負万
向に積分する。また、これと同時に、制御回路16のゲ
ート30のロック状態が解除され、ディジタルカウンタ
32は前記ゲート30を介して基準発信器28から出力
されるパルスfoを予め設定された計数内容Nに達する
までカウントする。そして、前記ディジタルカウンタ3
2は、所定の計数内容Nをカウントすると出力信号を発
生して、この出力信号によりフリツブフロツプ26をリ
セット状態(F2側がオン状態)にすると共にディジタ
ルカウン夕32の計数内容を零にリセットし、さらにJ
一Kフリツプフロツプ34の状態を反転させる。この結
果、AND回路36から出力される制御信号〔第4図c
参照〕は、一方のスイッチ22を関路すると共に他方の
スイッチ23を閉路し、前記積分器38の入力端には給
電回路18から増幅器1の反転増幅器24および前記ス
イッチ23を介して負電圧−Vが供給される。この場合
、積分器38では、第4図dに示すように、予め設定さ
れた積分時定数にて入力電圧を正方向に積分する。そし
て、この積分器38は、波形整形回路14より次のパル
スが出力されてフリップフロップ26がセット状態(F
,側がオン状態)になるまで積分を持続し、1′f周期
後にフリップフロップ26が反転して再びゲート30の
ロック状態が解除されディジタルカウンタ32が基準発
信器28から出力されるパルスfoを力ウントし始める
と同時にホールド状態を開始し、一定時間後にリセツト
する。このようにして、積分器38の出力がホールドさ
れた時点で、アナログスイッチ42はサンプリングを開
始すると共に積分器38の出力がリセットされるまでの
間にその状態をホールドし〔第4図f参照〕、この間に
サンプルホ−ルド回路48を介して直流出力Eoを出力
する〔第4図h参照〕。また、本実施例においては、波
形整形回路14より第2番目のパルスが出力されてフリ
ツプフロップ26がセット状態(F,側がオン状態)に
なると、前記と同様に他方の積分器40の入力端に給電
回路18から正電圧+Vおよび負電圧−Vが交互に供総
合されて積分動作すると共にその後積分器40の出力が
ホールドされ〔第4図e参照〕、アナログスイッチ44
がサンプリングを行い〔第4図g参照〕、そしてサンプ
ルホールド回路48を介して直流出力Eoが出力される
〔第4図h参照〕。
なお、前述した積分器38,40およびアナログスイッ
チ42,44の各動作点は、ANDゲート36からの制
御信号により制御回路46を介して制御される。
本実施例回路によれば、積分器38または40が積分動
作している間は、その出力は負方向および正万向に同じ
勾配で積分されるため、入力信号の未知の周波数fが予
め設定された周波数と異なる場合は、その差に比例した
値まで積分され、サンプルホールド回路48によってサ
ンプルホールドされる。
従って、出力端子12においては、入力信号の周波数f
と設定周波数の偏差に依存した極性と大きさとを有し、
しかもリプルを全く含まない直流出力Eoを取り出すこ
とができる。特に、本発明に係る周波数偏差検出器は、
従来のフィルタ増幅器に代えて、2組の積分器とこれと
対応するアナログスイッチおよびサンプルホ−ルド回路
を設けることにより、波形整形回路から出力されるパル
ス列の1周期1/f毎に各積分器で交互に積分、保持お
よびリセット動作して各積分器の出力を1周期1/f毎
に交互にサンプルホールドし、入力信号の周波数の周期
毎に周波数偏差を取り出すことができ、リプルを含まず
しかも応答特性の速い優れた特性を備える。従って、本
発明によれば、この種の周波数偏差検出器の精度と信額
性とを著しく向上することができる。以上、本発明の好
適な実施例につき説明したが、本発明の精神を逸脱しな
い範囲内において種々の設計変更をなし得ることは勿論
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の周波数偏差検出器の回路図、第2図a〜
dは第1図に示す回路の動作波形図、第3図は本発明に
係る周波数偏差検出器の回路図、第4図a〜h‘ま第3
図に示す回路の動作波形図である。 10・・・・・・入力端子、12・・・・・・出力端子
、14・・・波形整形回路、16・・・・・・制御回路
、18・…・・給電回路、20・・・・・・フィルタ増
幅器、22,23・・・・・・スイッチ、24・・・反
転増幅器、26・・・・・・フリップフロップ、28・
・・・・・基準発振器、30・・・・・・ゲート、32
……デイジタルカウンタ、34……J−Kフリツプフロ
ツプ、36・・…・AND回路、38,40…・・・積
分器、42,44・・・・・・アナログスイッチ、46
・・…・制御回路、48・・・・・・サンプルホールド
回路。 FIG.I FIG.2 FIG.3 FIG・ム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 未知の周波数を有する入力信号を、それと同じ周波
    数で一周期が一定時間幅の所定極性パルス期間と残り時
    間幅の他方極性パルス期間とからなつているパルス信号
    に変換し、そのパルス信号から入力信号の周波数と設定
    周波数との偏差に依存した極性と大きさとを有する直流
    信号を得るよう構成した周波数偏差検出器において、前
    記パルス信号と同期して交互のサイクルでそのパルス信
    号を積分する2つの積分器と、一方の積分器の積分動作
    サイクル中における前記所定極性パルス期間内で他方の
    積分器のリセツトを行なう前に当該積分器の出力をサン
    プリングし保持して前記直流信号として出力するサンプ
    ルホールド回路と、前記2つの積分器とサンプルホール
    ド回路との間に各積分器と対応させてパルス周期毎に発
    生する正電圧と負電圧との所定時間幅を規定する信号に
    基づいて制御するアナログスイツチとを設けることを特
    徴とする周波数偏差検出器。
JP15648180A 1980-11-08 1980-11-08 周波数偏差検出器 Expired JPS6029903B2 (ja)

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JPS5780566A JPS5780566A (en) 1982-05-20
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JPS61235760A (ja) * 1985-04-12 1986-10-21 Richo Seiki Kk 信号変換装置

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