JPS61277211A - 周波数変換装置 - Google Patents

周波数変換装置

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JPS61277211A
JPS61277211A JP60118778A JP11877885A JPS61277211A JP S61277211 A JPS61277211 A JP S61277211A JP 60118778 A JP60118778 A JP 60118778A JP 11877885 A JP11877885 A JP 11877885A JP S61277211 A JPS61277211 A JP S61277211A
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藤沢 敬夫
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    • HELECTRICITY
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/12Modulator circuits; Transmitter circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

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〕 本発明は入力電気量の瞬時値を周波数列に変換する電圧
/周波数変換装置(以下V/F変換回路と称す)に関す
る。
(発明、の技術的背景とその問題点〕 入力電気量の瞬時値に応じて搬送波を変調させ、遠隔地
点へ伝送する周波数変調方式では1例えば入力電気量の
瞬時値が大きい時には搬送波の周波数を高くシ、小さい
時には周波数を低くする様に構成されている。このよう
な周波数変調方式には従来種々の方式があり1図面を参
照して説明する。
第5図にその一構成例を、第6図にそのタイムチャート
を示す。
第5図において入力電気量alにバイアスebを加え、
J+ eb及び−(6i+eb)を第1の切替え部1に
与え、 また基準値にユtK2を第2の切替え部4に与
えておく、今、第1の切替え部1の出力がel+ el
の時、これを積分回路2にて積分し、この値が一方の基
準値に1に達するまで積分する。この時の積分値を81
とする。この積分値S1が基準値に1に達した時、比較
回路3の出力e0が11ルベルになり第1.及び第2の
切替え部1,4を切替える1次のタイ、ミングでは−(
6t+eb)の積分値が、基準値に2に達するまで積分
回路2にて積分が行なわれ、その積分値をS、とする、
この操作をS、 =S、、=S、 =・・・となる様に
続けると、出力e0は第6図に示す様な三角波となる。
この三角波を第5図には示されていない波形整形回路に
通すことにより、滑らかな周波数変調波形so’が得ら
れる。これら波形eoyecmeo′  は入力波形6
4の瞬時瞬時の大きさを周波数の疎密に変換したものと
なる。第4図は入力電気量を周波数列に変換する際の変
換特性を示したものである。即ち、入力が0の時には出
力周波数はf。(Hz)であり、入力が正のピーク値e
tmaXの時にはfn(llz)、  負のピーク値−
em&菫の時には、fL(Hz)となる、つまり出力周
波数はf o(Hz)を中心としてfo±Δf(H2)
(Δf =f H−f o=f o−f Lとする)だ
け変化することになる。
この様なV/F変換回路は一般にはリニアICを主体に
して構成されており、ドリフトが発生する場合がある。
ドリフトの発生は周囲環境のみならず経時的に増大する
場合もある。この様なドリフトはV/F変換出力として
は周波数ずれの現象で現われる。即ち入力がOであって
もドリフトの大きさに対応する周波数が出力として現わ
れることになる。この状態で入力が−ewaaKから+
ewsaXまで変化した場合には、出力周波数はf L
+ j” 1(Hz)からf H+ j” z (Hz
)まで変化することになる。ここでflとはドリフトの
大きさに対応する周波数である。ドリフトの発生により
入力電気量の大きさに対応した出力周波数が得られない
ことになり、データ伝送上問題となる0例えば送信デー
タを一定周波に対応した周波数列で伝送する場合、ドリ
フトによりこの送信出力周波数がずれた状態で送信され
るため、受信側では送信データを正しく認識できないと
いう問題点が発生する。なお、入力電気量にドリフトが
含まれている場合も同様に問題が生ずる。  V/F変
換回路出力は時々刻々周波数の変化する周波数列で表わ
されており、これをデータ処理してドリフトの補正を行
うことは、その補正回路を膨大にする。従って簡単な構
成でドリフトが補正できる補正回路の開発が望まれてい
た。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、V/F変換回路に生じたドリフトあるいは入力電気量
に含まれるドリフトを補正し、ドリフト分のない周波数
変換出力をシンプルな回路構成にて実現したV/F変換
装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、入力電気量をそ
の瞬時値に応じた周波数に変換するV/F変換手段と、
基準周波数を発振する基準周波数発振手段と、 このV
/F変換手段の出力周波数および前記基準周波数発振手
段より出力された基準周波数を夫々計数しその計数値の
差分を出力する計数手段と、前記計数手段の出力が所定
値を越えたことを条件にこの越えた値に応じた電気量を
出力するディジタル/アナログ変換手段と、このディジ
タル/アナログ変換手段の出力を用いてV/F変換手段
を制御するようにした周波数変換装置に関するものであ
る。
〔発明の実施例の構成〕
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
なお、以下に説明する各実施例において、同一構成個所
には同一符号を符して説明する。
第1図(a)は本発明の一実施例の構成図を示す。
入力電気量13iは加算回路(ADD) 5に導入され
、後述するドリフト補正値ejが加算される。この加算
回路5の出力はV/F変換回路(v/F) 6に導入さ
れ、周波数列に変換される。その出方が00であり、こ
れは第4図に示す様に三角波である。又V/F変換回路
6の出力としてecを用いれば矩形波出力が得られる。
基準クロック回路(CLK) 7の出力は分周回路8に
より周波数分周され第1のNAND回路10及びNOT
回路9に与えられる。第1 (7)NAND回路10は
V/F変換回路6の出力6eと分周回路8の出力との論
理奢り 積の反転の論鳳〜カウンタ12のカウントダウン端子り
に与えられる。更に基準クロック7の出力とNOT回路
9の出力とは第2のNAND回路11にて論理積の反転
の論理がとられ、カウンタ12のカウントアツプ端子U
に与えられる。カウンタ12はカウントダウン端子りに
論理信号%1′が印加されている条件下でカウントアツ
プ端子Uに1クロック与えられる毎にカウントアツプを
行ない、又カウントアツプ端子Uに論理信号11′が印
加されている条件下でカウントダウン端子りに1クロッ
ク与えられる毎にカウントダウンを行うように構成され
ている。そして、その出力はディジタル/アナログ変換
回路(以下D/A変換回路と称す)13に送られ、カウ
ント値に応じたアナログ電気量eJを出力する。その出
力e3は加算回路5に与えられ、前述したように入力電
気量elと加算された後V/F変換回路6に入力される
。入力電気量elがOの時のV/F変換回路6の出力周
波数f a(H2)と、基準クロック回路7の出力周波
数とはほぼ一致する様に設定されている。ただし、一致
させなくても分局あるいは逓倍したものを用いてもよい
、第1図(b)は同図(a)に示した加算回路旦の一例
を示す図である。演算増幅器ICIの入力端子に抵抗R
1を介し入力elを与え、抵抗R2を介し、補正入力6
4を与え、更に可変抵抗VRIによりバイアス量を与え
ている。
次に、本実施例の作用を第1図の構成図と、第2図のタ
イムチャートを用いて説明する。先ず、簡単のため入力
電気量61が零の時を考える。  V/F変換回路6に
ドリフトがない場合には第4図のV/F変換特性に示さ
れているように、入力電気量が零であるから一定周波数
fo(uz)の出方信号e0.ecがV/F変換回路6
より出力される。基準クロック回路7の出力を分周回路
8により分周しこの分局後の周波数一定期間(論理値″
′1′および10′の期間)におけるV/F変換回路6
の出力θ。との論理積の反転論理をNANDゲート10
にて得て、その出力を、カウンタ12のカウントダウン
端子りに与える。又前記分周回路8の出力の反転論理を
NOT回路9にて得、その出力と前記基準クロック回路
7の出力との論理積の反転論理をNANDゲート11に
て得る。その出力はカウンタ12のカウントアツプ端子
Uに与えられる。前述のようにカウンタ12はカウント
ダウン端子りに1クロツク入力される毎にカウントダウ
ンがおこなわれるので、第2図の1=1.からt=tユ
に至る期間がカウントダウンの期間となる。
一方、1=11から1=1.の期間にはNANDゲート
回路11の出力がカウンタ12のカウントアツプ端子U
に与えられるので、カウントアツプが行なわれる。
その結果t =i、の時点でのカウンタ12出力がV/
F変換回路6の出力ecと基準クロック回路7の出力と
の周波数差に対応した出力として得られることになる。
この動作をくり返すことにより上記2つのクロックの周
波数差に対応したカウント値がカウンタ12の出力とし
て得られる。なお、第2図のカウンタ12出力の(a)
はV/F変換回路6の出力s6と基準クロック出力との
周波数が一致している例であり、(b)はeeが基準ク
ロックより周波数が低くなった例、そして(o)は周波
数が高くなった例を示す0次段に設けたロlム変換回路
13はカウンタ12の出力のうち上位ビットのみを入力
としてカウント値に対応したディジタル値をアナログ値
に変換するもので、その出力64を加算回路5に与える
ものである1例えばカウンタ12を8ビツトカウンタと
し、D/A変換回路13を4ビツト入力とした時のカウ
ント値の関係を第3図に示す、  D/A変換回路13
の入力はカウンタ12の上位4ビツトを入力するように
しであるので、下位4ビツトまでしか変化しない周波数
差(V/F変換回路6と基準クロック回路7との周波数
差)に対してはD/A変換回路13出力はゼロのままで
ある。これは両クロック周波数の差がわずかなずれの場
合にはV/F変換回路6への補正入力を与えないように
するためである。第3図においてカウント値がB、Cの
領域の時にはD/ム変換回路13出力はゼロであり、A
、Dの領域になって初めて+1〜+7あるいは−1〜−
7の各カウント値に対応したアナログ出力ejがD/A
変換回路13より出力される。この出力θjは加算回路
5に与えられる。
第2図(b)の例ではV/F変換回路6の出力6Cの周
波数が基準クロックの周波数foより周波数が低い場合
を示している。これは第4図のV/F変換特性図から分
かる様にV/F変換回路6を含む前段までの回路にマイ
ナス側のドリフトが発生していることを意味する。カウ
ンタ12の出力設定をあらかじめ零からスタートする様
にしておけば、第2図(b)ではカウンタ12の出力は
プラス側に(+1〜+7)にカウントされることになり
D/ム変換回路13出力にはプラスのアナログ信号出力
6Jが現われ、これが加算回路旦にて入力電気量elと
加算される。前述のように入力電気量8iがマイナス側
のドリフトをもっているので、加算回路lの出力はドリ
フトの補正された出力となり次段のV/F変換回路6に
与えられる。又加算回路5あるいはV/F変換回路6が
ドリフトをもっていた場合にも本補正によりV/F変換
回路6出力e0及びecにはドリフト値に対応する周波
数はなくなる。
今までの例では入力電気量elが零の場合で説明したが
1次に、入力電気量θlが交流量であっても同様にドリ
フト補正が可能であることを説明する。
例えば入力電気量jlが正弦波形の場合にはV/F変換
回路6の出力は時々刻々変化する入力の大きさに対応し
た周波数が出力され、疎密の波形が得られるが、−周期
をとらえれば、その中に含まれているクロック数は入力
が零の時と同様になることは明白である。−例を示すと
、入力が零の時(ez;0)のV/F変換回路6の出力
周波数を1900Hzに設定すれば、50(Hz)の正
弦波の1周期に対応する20−期間内には、 1900
X0.02=38個のパルスが存在しており、入力が5
0(Hz)正弦波の場合(al#o)にはV/F変換回
路6の出力周波数は1900(llz)を中心周波数と
した疎密波となるが、この場合も傷−周期即ち20m期
間内のV/F変換回路6の出力のパルス数は38個とな
る。このことは入力波形を一肩期にわたり積分すれば零
になることに基因している。そして入力電気量e1に直
流的なドリフトが発生していた場合にはそのドリフトの
大きさに応じたパルス数に変化することになる。又−周
期間のパルス数に限定する必要はなく任意の周期をとら
えても同様な関係が成立する。更に特に周期にとられれ
ず長い期間(秒オーダあるいはそれ以上)で考えればそ
のパルス数は平均的に一定数と考えても特に支障はない
本実施例は9以上説明したような構成をなしているから
、V/F変換回路の出力周波数と、基準クロック周波数
との差に対応するカウント値をアナログ量の形で補正値
として取り出し、V/F変換回路を含む入力回路に発生
した直流ドリフト分を前記補正値にて補正をかけること
によりV/F変換回路出力にはドリフトに対応した周波
数の発生しない信号を得ることができる。したがって、
従来周波数変調によるデータ伝送を行う際送信部のドリ
フトにより、受信部にて正確なデータ認識ができなかっ
た問題点が本発明により解決される。又一定周波を送受
し合い伝送系の異常検出を行う適用の際に送信部のドリ
フト発生により従来は受信側で、搬送端局装置を含む伝
送系異常と見誤ってしまうおそれがあったが、このよう
な問題点も本発明を適用すると、一定周波を送受する場
合復調部で送信側のドリフトは再現されず伝送系異常検
出を正確に行なわしめるということになり、か\る問題
点も解決されることになる。
第7図は、本発明の他の実施例の構成図である。
上記第1の実施例(第1図参照)ではカウンタ12に対
してカウントアツプとカウントダウンを一定周期毎に切
替えて動作させる様にすなわち、ダウンカウントすると
きはアップ端子Uに論理信号11′を印加し、逆にアッ
プカウントするときはダウン端子りに論理信号′″11
を印加するようにしていたが、本実施例では前記カウン
タ12とは動作の異なるカウンタ14を用いてカウント
ダウン端子りにV/F変換回路6の出力8Qを、カウン
トアツプ端子Uに基準クロック7の出力を入力させ、ア
ップとダウンの各カウント期間を切替えることなく互に
自由にカウントを行なわせる様にしたものである。
上記第1の実施例では第2図に示すようにカウンタ出力
がプラスとマイナスのスロープを段1的にとっていたが
1本カウンタ14出力には常にアップ端子とダウン端子
に入力される2つの周波数の差が蓄積された形で常に出
力されるため、カウント途中の無用なカウンタ14出力
をD/A変換回路13に与えることもなくドリフト補正
が行なわれる。
又実施例では、カウンタ14のアップ端子UにNムND
IO出力を与え、ダウン端子りにNANDII出力を与
える構成とし、D/A変換回路13出力に反転アンプを
設け、極性を反転させた形で加算回路5に導入してもよ
い。
第8図は本発明のさらに他の実施例の構成図であり、カ
ウンタ12の出力にラッチ回路16を設は一定周期にて
カウンタ12の出力をラッチし、そのラッチ出力をD/
A変換回路13に与える構成としたものである。第9図
はそのタイムチャートであり、カウンタ12の出力のア
ップカウントが終了した時点でクロック発生回路15よ
りラッチ出力を出すものである。第9図のtl。et0
metL4の各タイミングは、ラッチ信号の立ち上り時
点であり、その時点でカウンタ12出力が、データラッ
チされ、次のラッチタイミングまでD/A変換回路13
への入力を保持するものである0本実施例によればカウ
ント途中のカウンタ12の出力は出ないため滑らかな補
正出力e3が得られることになる。
本実施例においてカウンタ12はカウントアツプとカウ
ントダウンを行うことのできるアップダウンカウンタと
して説明したが、一方向のみをカウントするカウンタを
用いる構成としてもよい、第10図は別の実施例の構成
図であり、本実施例では補正すべきドリフトの上限値を
あらかじめ定めておき、その値に対応する周波数をfj
とする。基準周波数f0との差fo−fjに対応するカ
ウント値をに6として第1のラッチ回路18に入力する
。クロック発生回路15より一定周期でラッチ信号L□
を与え、第1のラッチ回路18出力をカウンタ17に初
期値としてロードする。このロードされた値を初期値と
してカウンタ17はV/F変換回路6出力をカウントし
、一定期間後にクロック発生回路15からのラッチ信号
L3にてカウンタ17出力をラッチする第2のラッチ回
路16に与える。これによりラッチ回路16出力にはV
/F変換回路6出力と補正すべき上限値fJとの差分が
得られることになる。この出力はD/A変換回路13に
てアナログ量に変換され。
加算回路19に入力される。加算回路19の入力の一方
側には前記fjに対応するバイアス量に1を印加してお
く、従って加算回路19の出力ejは基準周波数f0と
V/F変換回路6の出力周波数fどの差分に対応する電
圧値となる。こわがドリフト補正値として加算回路5に
与えられ、入力量eiと加算されることになる。
ところで、上記各実施例においてカウンタ出力としては
1の補数表現(1’ s comple@ent) 、
  2の補数表IIL(2’ s complemen
t) 、  オフセットバイナリ表現どの方式をとって
も特に支障はない、第3図の表現は1の補数で表わした
ものだが、オフセットバイナリ方式とすればカウンタの
初期値は0からではなくカウンタのフルスケール値の1
/2付近にとっておくことになる。その中央値に対応す
る補正値が0となる様にD/A変換回路の符号形式を選
択すればよい。
また、上記実施例ではカウンタを8ビツト、 D/A変
換回路を4ビツトとして説明したがビット数は特に限定
されるものではない。
今までの各実施例の説明ではD/A変換回路出力ejを
入力量Jに加算することで補正をかける方式としたが、
  V/F変換回路6のバイアスを補正する構成として
もよい、  V/F変換は第4図に示すように入力el
が0の時に周波数fo(nz)が発生するように構成さ
れており、  V/F変換回路には常に一定バイアス量
が与えられている。このバイアス量を発生ドリフト値に
応じて可変させるものである。
第12図はこの一実施例を示したもので、カウンタ12
のカウント値に応じて固定抵抗R2〜R1をスイッチ素
子Sv1〜Sv、にて開閉を制御することによりの実施
例ではD/A変換器を省くことができる。 V/F変換
回路出力e0の波形は、三角波、のこぎり波。
正弦波、矩形波など特に限定されるものではない。
さらに、D/A変換回路出力を加算回路に与え。
入力量を補正すると同時に、D/A変換回路出力を監視
し、所定値をオーバーした時装置アラームとする構成と
してもよい。
又カウンタ出力が所定値に達した時にアラームを出す構
成としてもよい。
ところで、上記各実施例の説明ではディスクリートIC
で構成した例で説明したが第11図はマイクロコンピュ
ータ(MPU)20を用いて同様の処理をソフトウェア
に行なう例を示す、即ち、マイクロコンピュータ20に
V/F変換回路の出力e0を入力し、このクロック数を
所定期間計数し、その計数値とクロック発生回路15か
らの基準周波数foに対応するカウント数とを比較し、
その差を出力し。
D/A変換回路13に与えるものである。処理内容は今
までの説明をそのままソフトウェアにて置換すればよい
なお、上記実施例においてカウンタのカウントダウン端
子に基準クロックを、カウントアツプ端子にV/F変換
回時出力を与える構成とすることもできる。この時には
D/A変換回路出力の反転信号を入力電気量に加算する
様にすればよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように1本発明によれば、  V/F変換
回路を含む前段までの回路で発生したドリフト分を検出
し、そのドリフト分の大きさに応じた補正をかけるよう
にしたもので、実質的にV/F変換回路のドリフトをな
くすことができ、また、ドリフト分に対応したカウント
値はD/A変換回路にてアナログ量として補正値が出力
されるが、カウンタの上位ビットのみをD/A変換回路
に与えるように構成することによりトリプト補正をゆっ
くりと(秒あるいは分以上のオーダー)行うようにした
ので、入力の急変に対しても特に影響を受けることのな
い補正が行なわれるというすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図の
動作を説明するためのタイムチャート、第3図は第1図
のカウント出力を説明するための図、第4図はV/F変
換特性を説明するための図、第5図は従来のV/F変換
回路の構成図、第61!lは第3図のタイムチャート、
第7[、第8図、第10図、第11図、第12図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例の構成図、第9図は第8図の動
作を説明するためのタイムチャートである。 6・・・V/F変換回路  7・・・基準クロック回路
8・・・分周回路    12,14・・・カウンタ回
路13・・・D/A変換回路  16・・・ラッチ回路
20・・・マイクロコンピュータ 代理人 弁理士 猪股祥晃(ほか1名)、!56 @  1  図  (4) 第  1  図(b) ecJ″LrLI′LrL−−−−− JFI:+y77出7>  f「Uln「−−−−−第
  2  図 第  3  図 第  4  図 ?j!% 5 図 第 6 図 第  7  図 第  8  因 第  9  図 第  10  図 第11図 第12図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力電気量をその瞬時値に応じた周波数に変換す
    る電圧/周波数変換手段と、基準周波数を発振する基準
    周波数発振手段と、この電圧/周波数変換手段の出力周
    波数および前記基準周波数発振手段より出力された基準
    周波数を夫々計数しその計数値の差分を出力する計数手
    段と、前記計数手段の出力が所定値を越えたことを条件
    に、この越えた値に応じた電気量を出力するディジタル
    /アナログ変換手段と、このディジタル/アナログ変換
    手段の出力を用いて前記電圧/周波数変換手段を制御す
    るようにしたことを特徴とす周波数変換装置。
  2. (2)ディジタル/アナログ変換手段の出力を入力電気
    量に加算して電圧/周波数変換手段の入力としている特
    許請求の範囲第1項記載の周波数変換装置。
  3. (3)ディジタル/アナログ変換手段の出力に応じて電
    圧/周波数変換手段のバイアス量を可変するようにして
    いる特許請求の範囲第1項記載の周波数変換装置。
  4. (4)ディジタル/アナログ変換手段の出力が所定値を
    越えたときに出力を出すレベル変換手段を設けている特
    許請求の範囲第1項記載の周波数変換装置。
JP60118778A 1985-06-03 1985-06-03 周波数変換装置 Granted JPS61277211A (ja)

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JP60118778A JPS61277211A (ja) 1985-06-03 1985-06-03 周波数変換装置
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