JPS6089897A - サンプルホ−ルド回路 - 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】 （技術分野） 本発明は、被測定対象、例えば、水温、水圧、塩分濃度
等のアナログ策を周波数変換し、更に周波数電圧変換を
行って測定しようとする場合のサンプルホールド回路に
関するものである。

（背景技術） 科学技術における種々のデータの計測、特に自然現象に
かかわるデータの計測において杜、その測定地点におい
て、得られたデータを解析した多処理したシすることが
困難な場合が多い。

例えば、上空における気温や気圧の計測であるとか海中
の水温、水圧や塩分濃度等の計測がそのような例である
。このような場合、測定点にはセンサー及びその付属回
路のみを置き得られたデータは遠隔地へ伝送する必要を
生ずる。

しかし、測定されたデータを、真近かに見ることができ
るような形で遠隔地へ伝送することは不可能であるので
多くの場合様々の形の電気信号に変換したうえで伝送さ
れる。

本件発明も、このような例の１つを契機としてなされた
ものである。すなわち、海底に設置される波高計用送受
波器に、水温、水圧、塩分濃度等を測定するセンサーを
併設して、得られたデータを波高計用の海底ケーブルを
通じて陸上へ伝送し、ここで解析、処理を行うという方
法がとられている。

（従来技術と問題点） 従来用いられている技術は、水温、水圧、塩分濃度等の
データによって伝送用交流信号を周波数変調してＦＭ信
号とし波高データを伝送するケーブルと同じケーブルに
乗せて伝送し、陸上ではこれを周波数電圧変換器にかけ
て電圧信号として取シ出す方法が用いられている。

第１図は従来技術における主要部分の動作波形を示す図
である。図（ａ）は一定周期で繰り返えされる送信パル
ス波形である。一方、水温、水圧および塩分濃度等を測
定しているセンサーからは連続的なＦＭ信号が発せられ
てているのであるが、送信パルス発生時の強い信号の影
響を受けて、センサー自体の出力信号が送信パルス直後
には周波数も振幅も一旦低く落ち込みそれから除々に回
復して正常な信号を送出するようになる。このため伝送
ケーブルを経て来た信号を増幅してみると第１図（ｂ）
のような波形になってい、る。この信号を周波数電圧変
換器にかけるためにその前処理として高利得飽和増幅器
により第１図（ｃ）の波形のように矩形波に整形する。

同図（ｅ）の信号を周波数電圧変換器に入力すると同図
（ｄ）の如き出力信号が得られる。この信号は入力信号
の周波数の変化によって振幅が変化する。従って、この
電圧を測定することによってうに送信パルスの影響を受
けて一旦低く落ち込みその後除々に回復して所定の値に
安定するのである。このため電圧値の測定は、充分安定
した時点で行う必要がある。更に、波高データが第１図
（ａ）のｔで示される時間範囲に現われるものとすれば
、同一ケーブルで伝送している関係上ｔなる時間範囲で
の電圧測定は避けざるを得ない。このため、送信パルス
から、第１図（ｄ）の電圧が安定となシ且つｔなる時間
範囲にかからぬような一定時間だけ遅延させた第１図（
ｅ）の如きサンプリングパルスで電圧をサンプルするこ
とによシ測定している。

しかるに第１図（ｄ）の電圧波形には、周波数電圧変換
器で平滑し切れなかった同図（ｅ）の波形の周婆数成分
による残留リップルが存在する。そして、このリップル
は同図（ｅ）の各周期のＦＭ信号の周波数成分および位
相に一致しているためＦＭ信号の周波数や位相が変化す
ればリップルの周波数や位相も変化する。一方サンプリ
ングパルスのタイミングは第１図（Ｃ）の周波数や位相
とは無関係に送信パルスから一定時間遅れた位置にある
からこのようなサンプリングパルスで第１図（（１）の
電圧波形をサンプリングすると繰シ返し毎にリップル波
形の異なった点の電圧をサンプルすることになる。この
関係を図示すると、第１図（ｅ）と（ｆ）の関係のよう
になる。第１図（ｆ）は同図（ｄ）の波形のサンプル点
のリップル波形を振幅、時間軸ともに拡大した図である
０この第１図（ｆ）から明らかなようにサンプリングの
位置が繰り返し毎に異なってくるのである０このためサ
ンプルホールドした電圧値にもリップルを含有するとい
う欠点がある。

尤もこのリップルを小さくするということだけに着眼す
れば周波数電圧変換器の出力端に遮断周波数の低い低域
フィルターを挿入して更に平滑すればよいのであるが、
回路の時定数か大きくなり、本来の信号の時間的変化に
応答し切れなくなるので、そのようなフィルターを用い
ないでリップルの影響を極力小さく抑える手段が要望さ
れる。、 （発明の目的） 本発明は、従来技術の以上に述べた欠点に鑑み、本来の
信号に対する時間応答の低下の原因と々る低域フィルタ
ーを用いないで周波数電圧変換器の出力のりツメルの影
響を極力抑圧する手段を提供しようとするものであるＯ （発明の構成） 以上の目的を達成するだめ本発明は次のような構成を有
する。すなわち、被測定対象のアナログ量の変化を、該
変化に応じて周波数か変化する交流信号として取シ出し
該信号を周波数電。

圧変換器に加えて電圧に変換し、その値を一定範囲の周
期のサンプリングパルスでとＤ出ｆサンプルホールド回
路であつ”Ｃ１各周期毎に前記交流信号を基準としてサ
ンプリングパルスを発生する回路を有し、該サンプリン
グパルスの時間的位置が各周期毎に前記交流信号の位相
の特定位置と一致しているサンプルボールド回路である
。

（発明の実施例） 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明を行う。

第２図は、本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

１は伝送されて来たＦＭ信号の入力端子、２は増幅器、
３社波形整形用トランジスタ、４は周波数電圧変換器、
５は第１の単安定マルチバイブレータ、６は第２の単安
定マルチバイブレータ、７は第３の単安定マルチバイブ
レータ、８はＤ型フリップフロップ回路、９はアンド回
路、１０は挾義のサンプリングホール）’回路、１１は
出力端子、１２は、送信起動トリガー入力端子である。

第３図は第２図のブロック図の各部分の波形を示したも
のである。第３図（ａ）は送信−起動トリガー、同図（
ｂ）は入力端子１に入力されたＦＭ信号が増幅器２で増
幅され、トランジスタ３で整形され該トランジスタのコ
レクタに現われた波形、同図（ｅ）は、同図（ｂ）の波
形の時間軸を拡大してみた波形である。

以下、同図（ｊ）までの波形は拡大してみた時の波形を
示す。

す まず、第２図の送信起動トリガー入力端子に第３図（ａ
）の送信儒起動トリガーが入力すると第１の単安定マル
チパイプレーク５が動作し、その端子Ｑに第３図（ｄ）
の如き電圧波形を出力する。

該波形の幅Ｔは、周波数電圧変換器の出力電圧が、送信
パルスの影響から脱し、充分落ち着いた時間で且つ波高
データ伝送の時間範囲にかからぬような時間に対応する
よう設定される。この出力信号は、第２の単安定マルチ
バイブレータ６に加えられる。該マルチバイブレータ６
は第３図（ｄ）の波形の立ち下シ部分によって起動され
第３図（ｅ）の如き波形の信号を出力し、Ｄ型フリップ
７０ツブ回路の端子りに加えられる。一方第３図（ｃ）
の波形の信号は、第３の単安定マルチバイブレータ７に
加えられる。該マルチバイブレータは第３図（ｅ）の波
形の立ち上シ部分によつ′″！！ニー起動、端子Ｑには
第３図（ｆ）の如き波形の信号を、また端子６には第３
図（ｇ）の如き波形の信号を出力する。そして第３図（
ｇ）の信号は、Ｄ型フリップフロップ回路８のクロック
（ＣＬＫ）端子に加えられる。これによシ、Ｄ型フリッ
プ７０ツブ回路８は第３図（ｇ）の波形の立ち上シによ
って第３図（ｅ）の波形を負くことになるためＱ端子に
は第３図（ｈ）の如き波形の出力が得られる１この出力
と第３図（ｆ）の波形をアンド回路９に加え反転すると
第３図（１）の如きパルスが得られる。。

そして第３図（ｉ）のサンプリングパルスは挾義のサン
プリングホールド回路１０に加えられ、一方トランジス
タ３の出力はコンデンサを通して周波数電圧変換器４に
加えられ、周波数の変化が電圧の変化に変換された後そ
の出力が挾義のサンプリングホールド回訴加えられサン
プルホールドされる。ここで第３図（ｉ）で示されるサ
ンプリングパルスのタイミングの位置を考えてみると、
第３図（Ｃ）のＦＭ信号の波形を基にして生成されたも
のであるから第３図（ｅ）の波形と第３図（ｉ）のパル
ス波形のタイミング関係は同−的な関係におることが分
かる。

そして、周波数電圧変換器４の出力電圧波形の残留リッ
プルの周波数や位相も第３図（ｅ）の交流信号分に起因
するものであるため同−的な関係にある。

従って、第３図（ｉ）の如きサンプリングツ；ルスで、
第３図（ｊ）に示される如き残留リップルを有する周波
数電圧変換器４の出力電圧を挾義のサンプリング回路１
０でサンプリングする場合、リップル波形の一定の場所
の値をサンプリングすることになる。すなわち、第３図
（Ｃ）で示される如き周波数電圧変換器４へのＦＭ入力
信号が繰シ返し周期毎に周波数が変化しても、また各周
期毎の位相が変化しても、ｐｒｙ、　３図（ｊ）のリッ
プルと第３図（ｉ）のパルスに同じように変化をもたら
すために第３図（１）″のパルスと第３図（ｊ）のリッ
プル波形との間には時間や位相の相対的変化は起らない
ということである。かくして、従来のように単に送信起
動トリガーと同期して一定時間遅れているパルスをサン
プリングパルスとして用いる場合よシもサンプルされる
電圧の変動が少なくなることが分かる。

（発明の効果） 以上説明したように、本件発明では、サンプリングパル
スを、送信起動の各繰シ返し周期毎に、入力ＦＭ信号を
基準として生成しているため、周波数電圧変換器の出力
の残留リップル波形上のサンプリングポイントが不確定
に変動せずとシ出し電圧の変動をフィルタを用いないで
抑圧することができるという利点がある。

例えば、周波数５　Ｋ　Ｈｚの信号を周波数電圧変換し
た場合、２ｖの出力に対して約３０ｍＶｐｐのリップル
が発生するが、これを従来のサンプルホールド回路を通
じてとり出すと最大約３０ｍＶのランダムな変動が残存
することになるか本件発明のサンプルホールド回路によ
れば３ｍＶ　ｐｐ　Ｄ）下に抑圧することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のｙ°ンプルホールド回路における波形の
説明図、第２図は本件発明の１実施例の回路構成を示す
ブロック図、第３図は第２図の実施例における各部の信
号波形を示す図である０ １・・・・・・・・・ＦＭ信号入力端子、２・・・・・
・・・・増幅器、３・・・・・・・・・波形整形用トラ
ンジスタ、４・・・・・・・・・周波数電圧変換器、５
・・・・・・・・・第１の単安定マルチノくイフ。 レータ、６・・・・・・・・・第２の単安定マルチノ（
イブレータ、７・・・・・・・・・第３の単安定マルチ
ノ（イブレータ、８・・・・・・・・・Ｄ型フリップフ
ロップ回路、９・・・・・・・・・アン代理人　弁理士
　八　幡　義　博 勢　ｌ　図 第３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定対象のアナログ量の変化を、該変化に応じて周波
   数が変化する交流信号として取シ出し該信号を周波数電
   圧変換器に加えて電圧に変換し、その値を一定範囲の周
   期のサンプリングパルスでとシ出すサンプルホールド回
   路であって、各周期毎に前記交流信号を基準としてサン
   プリングパルスを発生する回路を有し、該サンプリング
   パルスの時間的位置が各周期毎に前記交流信号の位相の
   特定位置と一致していることを特徴とするサンプルホー
   ルド回路。