JPS6234300Y2 - - Google Patents

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JPS6234300Y2
JPS6234300Y2 JP15077379U JP15077379U JPS6234300Y2 JP S6234300 Y2 JPS6234300 Y2 JP S6234300Y2 JP 15077379 U JP15077379 U JP 15077379U JP 15077379 U JP15077379 U JP 15077379U JP S6234300 Y2 JPS6234300 Y2 JP S6234300Y2
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output
deviation
operational amplifier
circuit
amplifier
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Description

【考案の詳細な説明】 本案は高性能の演算増巾器を複数個収容されて
いるワンチツプ集積回路を使用した制御用調節
計、特に偏差(目標値と制御量の差)をリニア増
巾し、得られる増巾された偏差信号に比例した二
位置出力を発生する調節動作回路をもつ調節計に
関するものである。
[Detailed explanation of the invention] This invention is a control controller that uses a one-chip integrated circuit that accommodates multiple high-performance operational amplifiers, especially for linearly amplifying the deviation (difference between the target value and the controlled variable). , a controller having an adjusting operation circuit that generates a two-position output proportional to the resulting amplified deviation signal.

従来の調節計においては、リニア増巾用の演算
増巾器及び二位置出力の調節動作回路の演算増巾
器はそれぞれ別々の集積回路として備えているの
がほとんどである。
In most conventional controllers, the operational amplifier for linear amplification and the operational amplifier for the two-position output adjustment operation circuit are each provided as separate integrated circuits.

しかしながら、調節計において最近の傾向とし
ては高性能、小型化が要求され、さらに使用目的
の多様化に起因して付加機能の増加も要求される
ようになつてきた。
However, recent trends in controllers include demands for high performance and miniaturization, and furthermore, due to diversification of purposes of use, an increase in additional functions is also required.

上述の小型化と付加機能の増加は共存する事が
容易でない要件であつて、この両目的を達するた
めには、調節計の部品点数の減少と電気回路の簡
単化が必要となる。その手段の一つとして、複数
個の演算増巾器を内蔵する上述のワンチツプ集積
回路を採用することがまず提案される。
The above-mentioned miniaturization and increase in additional functions are requirements that are not easy to coexist, and in order to achieve both objectives, it is necessary to reduce the number of parts of the controller and simplify the electric circuit. As one of the means for achieving this, it is first proposed to employ the above-mentioned one-chip integrated circuit containing a plurality of operational amplifiers.

しかしながら現在開発されているこの種のワン
チツプ集積回路において、その内の1個の演算増
巾器をリニア増巾用に供し、他のもう1個の演算
増巾器を比較器のように二位置出力(すなわち飽
和出力)の増巾器として使用すると、集積回路自
身の内部インピータンスや集積回路のパターン構
成等により二位置出力の増巾器の出力が反転する
たびにリニア増巾器の出力が変化し、精度の良い
増巾器を得ることが不可能であつた。
However, in this type of one-chip integrated circuit currently being developed, one operational amplifier is used for linear amplification, and the other operational amplifier is used as a two-position amplifier like a comparator. When used as an output (i.e., saturated output) amplifier, the output of the linear amplifier will change every time the output of the two-position output amplifier is reversed due to the internal impedance of the integrated circuit itself, the pattern configuration of the integrated circuit, etc. It was impossible to obtain a highly accurate amplifier.

そこで本案は抵抗とコンデンサで構成された簡
単な付加回路を提供し、上述のように従来不可能
であつた演算増巾器(複数個内蔵されているワン
チツプ集積回路において、1個の演算増巾器をリ
ニア増巾器として、また他の1個を二位置出力の
増巾器としての使用)を可能にしたものである。
即ち、二位置出力の増巾器の出力から他のリニア
増巾器の入力に抵抗とコンデンサで構成する帰還
回路を設けたものである。以下図について本案を
説明する。
Therefore, this proposal provides a simple additional circuit consisting of a resistor and a capacitor, and as mentioned above, it is possible to create an operational amplifier (in a one-chip integrated circuit with multiple built-in amplifiers, it is impossible to implement a single operational amplifier). This makes it possible to use one unit as a linear amplifier and the other as a two-position output amplifier.
That is, a feedback circuit consisting of a resistor and a capacitor is provided from the output of a two-position output amplifier to the input of another linear amplifier. The main idea will be explained below with reference to the figures.

第1図は本案を利用した調節計の1実施例であ
る、図において左方のEiは制御量の測定値の信
号(以下単に測定値ともいう、他の場合もこれに
準ずる)、Esは制御Q目標値、EDは測定値Ei
目標値Esとの差即ち偏差である。EAは偏差ED
の増巾された出力、EBは本調節計の出力である
が、その出力は二位置の飽和出力である。OP(A)
は偏差EDの増巾用演算増巾器(以下単にOP(A)と
も呼ぶ)、OP(B)は以下説明するようにOP(A)の出
力EAを受け、調節用操作信号EBを発生する演算
増巾器(以下単にOP(B)とも呼ぶ)である。OPは
演算増巾器OP(A)とOP(B)を内蔵したワンチツプ集
積回路である。+Vと−VはOPの電源すなわち演
算増巾器OP(A)とOP(B)の共通電源、更にMは偏差
指示計である。R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7
A,RB,RCは、それぞれ抵抗、C1,CAはコ
ンデンサである。
Figure 1 shows an example of a controller using the present invention. E i on the left side of the figure is a signal of the measured value of the controlled variable (hereinafter also simply referred to as measured value, the same applies to other cases), E s is the control Q target value, and E D is the difference or deviation between the measured value E i and the target value E s . E A is the deviation E D
The amplified output of E B is the output of the present controller, which is a two-position saturated output. OP(A)
is an operational amplifier for amplifying the deviation E D (hereinafter simply referred to as OP(A)), and OP(B) receives the output E A of OP(A) as explained below, and receives the adjustment operation signal E B This is an operational amplifier (hereinafter simply referred to as OP(B)) that generates . OP is a one-chip integrated circuit with built-in operational amplifiers OP(A) and OP(B). +V and -V are power supplies for OP, that is, common power supplies for operational amplifiers OP(A) and OP(B), and M is a deviation indicator. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 ,
R A , R B , and RC are resistors, and C 1 and C A are capacitors.

演算増巾器OP(A)の+側入力端子には、測定値
iと目標値Esとの偏差EDが加えられる。また
側入力端子にはOP(A)の出力EAが抵抗R1及び
R2により分圧されて帰還されている。演算増巾
器OP(B)の側入力端子には演算増巾器OP(A)の出
力EAが抵抗R3を介して加えられると共に、演算
増巾器OP(B)の出力EBが抵抗R4を介して帰還され
ている。また演算増巾器OP(B)の側入力端子に
は、出力EBから抵抗R5,R6,R7及びC1からなる
一次遅れ要素を持たせた回路を介して帰還されて
いる。
The deviation E D between the measured value E i and the target value E s is added to the + side input terminal of the operational amplifier OP(A). In addition, the output E A of OP(A) is connected to the resistor R 1 and the side input terminal.
The voltage is divided by R2 and fed back. The output E A of the operational amplifier OP (A) is applied to the side input terminal of the operational amplifier OP (B) via the resistor R 3 , and the output E B of the operational amplifier OP (B) is applied to the side input terminal of the operational amplifier OP (B). It is fed back through resistor R4 . Further, the output E B is fed back to the side input terminal of the operational amplifier OP(B) via a circuit provided with a first-order delay element consisting of resistors R 5 , R 6 , R 7 and C 1 .

次に説明の便宜上、第1図において点線で囲ま
れたCの部分を第2図に示すように独立させて説
明する。演算増巾器OP(A)は測定値Eiと目標値Es
との低レベルの偏差EDをK(K=1+R/R)倍
に 増巾した出力EAのいわゆるリニア増巾であり、
この偏差値はOP(A)の出力に接続された偏差指示
計Mにより表示される。
Next, for convenience of explanation, a portion C surrounded by a dotted line in FIG. 1 will be explained separately as shown in FIG. 2. The operational amplifier OP(A) uses the measured value E i and the target value E s
This is a so - called linear amplification of the output E A in which the low level deviation E D from the
This deviation value is displayed by a deviation indicator M connected to the output of OP(A).

演算増巾器OP(B)は側入力端子に演算増巾器
OP(A)の出力EAが抵抗R3を介して加わり、同時に
出力EBが抵抗R4を介して正帰還され、その正帰
還量をEMとすれば2EMというヒステリシス巾
(不感帯)が発生する。また演算増巾器OP(B)の
側入力端子には出力EBから抵抗R5,R6,R7及び
コンデンサC1からなる一次遅れ要素を持たせた
回路を介して負帰還される。この時C1をはずし
た時の抵抗R5,R6,R7からなる負帰還量をEN
し、EN>EMという条件を満たすように抵抗
R3,R4,R5,R6,R7の値を決めておき、OP(A)の
出力EAが抵抗R3を介してOP(B)の側入力端子に
加わる量をEA′とすればEA′が|EN−EM|の範
囲内であれば、演算増巾器OP(B)は自励振動を起
し、出力EBはEA′に比例したパルスの二位置出
力となる、すなわち演算増巾器OP(B)の出力EB
演算増巾器OP(A)の出力EA(偏差信号)に比例し
たパルス巾変調の二位置出力となり、いわゆる時
間比例動作の調節計となる。
Operational amplifier OP (B) has an operational amplifier at the side input terminal.
The output E A of OP(A) is applied via the resistor R 3 , and at the same time the output E B is fed back positively via the resistor R 4. If the amount of positive feedback is E M , then there is a hysteresis width (dead band) of 2E M. occurs. Further, negative feedback is provided from the output E B to the side input terminal of the operational amplifier OP(B) via a circuit provided with a first-order lag element consisting of resistors R 5 , R 6 , R 7 and a capacitor C 1 . At this time, let E N be the amount of negative feedback consisting of resistors R 5 , R 6 , and R 7 when C 1 is removed, and adjust the resistance so that the condition E N > E M is satisfied.
Determine the values of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 , and calculate the amount by which the output E A of OP(A) is applied to the side input terminal of OP(B) via the resistor R 3 by E A, if E A ′ is within the range |E N −E M It becomes a two-position output, that is, the output E B of the operational amplifier OP(B) becomes a two-position output of pulse width modulation proportional to the output E A (deviation signal) of the operational amplifier OP(A), so-called time It becomes a proportional action controller.

第3図はEi=Esすなわち偏差信号EDが0の
場合の各個所の動作を示している。同図aはOP
(B)の出力EBでマイナス極性かプラスの極性の飽
和した二位置の出力を持つ鋭敏な立上りのパルス
出力である。同図bはOP(A)の出力EAである。本
来EAはEDがK倍されただけの出力であるのでE
D=0のときはEA=0となるはずであるが第2図
に示す回路のみでは、ワンチツプ集積回路OP自
身の内部インピーダンスや集積回路のパターン構
成等により第3図bのような波形、すなわち図a
のt1,t2に対し△tだけ遅れた特性の+△EA,−
△EAだけ変動した出力となり、EA=0とはなら
ず偏差の誤差となり、従つてOP(B)の時間比例動
作そのものが不正常となり、正常な調節動作を行
なわせることは不可能である。
FIG. 3 shows the operation of each part when E i =E s , that is, the deviation signal E D is 0. Figure a is OP
Output E B of (B) is a sharp rising pulse output with two saturated outputs of either negative or positive polarity. Figure b is the output E A of OP(A). Originally, E A is the output of E D multiplied by K, so E
When D = 0, E A = 0, but with only the circuit shown in Figure 2, the waveform as shown in Figure 3b, due to the internal impedance of the one-chip integrated circuit OP itself, the pattern configuration of the integrated circuit, etc. That is, figure a
+△E A , - of the characteristics delayed by △t with respect to t 1 , t 2 of
The output fluctuates by △E A , and E A does not become 0, resulting in a deviation error. Therefore, the time proportional operation of OP(B) itself becomes abnormal, and it is impossible to perform normal adjustment operation. be.

そこで本考案の要旨は、第1図に示す様に第1
図点線枠外の回路を付加する事により上記欠点を
除かんとするもので、以下その原理を説明する。
Therefore, the gist of this invention is as shown in Figure 1.
The above-mentioned drawbacks are attempted to be eliminated by adding circuits outside the dotted line frame in the figure, and the principle thereof will be explained below.

演算増巾器OP(A)の出力EAの変動による誤差±
△EAをOP(A)の入力値±δEAに換算すると ±δEA=±△E/Kとなる(KはOP(A)の閉ルー プゲイン) 従つて出力EAの変動と同期して、±δEAと等し
い値をOP(A)の入力に帰還する事により上記の誤
差±△EAを除くことができる。
Error due to fluctuation of output E A of operational amplifier OP(A) ±
When △E A is converted to the input value ±δE A of OP(A), it becomes ±δE A = ±△E A /K (K is the closed loop gain of OP(A)). Therefore, it is synchronized with the fluctuation of the output E A By feeding back a value equal to ±δE A to the input of OP(A), the above error ±ΔE A can be eliminated.

第1図は本考案を使用した調節計の実施例であ
る。第1図において(点線で囲まれたCの部分
は、)第2図とまつたく同じであるがこれに演算
増巾器OP(B)の出力から抵抗RA,RB,RCコンデ
ンサCAによりOP(A)の側入力端子に帰還させる
回路を付加することによつて上記の目的を達成す
るものである。
FIG. 1 shows an embodiment of a controller using the present invention. In Fig. 1 (the part C surrounded by the dotted line) is exactly the same as in Fig. 2, but in addition to this, the output of the operational amplifier OP(B) is connected to the resistors R A , R B , R C capacitor C The above objective is achieved by adding a circuit for feeding back A to the side input terminal of OP(A).

すなわち、演算増巾器OP(B)の出力EBの抵抗R
A,RB,RC,R1で分圧しその値をEfとすれば ±Ef=±δEA となるように分圧比を決めておけばEfがOP(A)の
側入力端子に入るので EA=±△EA−K(±Ef)=0
(ただしEi=Esの時) となる。第3図のcのイ波形がそのEfの動作図
である。しかしながら実際に±△EAは、t1,t2
出力EBの立上り点より△tだけ遅れて発生する
ため、第3図のdのイの波形のように、出力EA
は動作の過渡期に大きなパルス状の波形が発生す
る。
In other words, the resistance R of the output E B of the operational amplifier OP(B)
If the voltage is divided by A , R B , R C , R 1 and the value is E f , then if the voltage division ratio is determined so that ±E f = ±δE A , then E f is the input terminal on the OP(A) side. Therefore, E A =±△E A −K(±E f )=0
(However, when E i =E s ). The waveform A in c of FIG. 3 is a diagram of the operation of E f . However, in reality, ±△E A occurs with a delay of △t from the rising point of the output E B at t 1 and t 2 , so the output E A
A large pulse-like waveform is generated during the transition period of operation.

上記の動作は帰還回路にコンデンサCAを設け
ていない場合を仮定しての説明であるが、上記の
パルス状の波形が動作上悪影響を与える場合に
は、第1図のように帰還回路にコンデンサCA
設け、帰還値Efに△tだけ遅延特性をもたせる
と、Efは、第3図のcのロの点線で示したよう
な波形になり、その結果出力EAは同図dのロの
点線で示した波形になり、ほぼ正常に近い形で出
力EAが得られる。この時の(このCR回路)時定
数Tの値は、T=CA・R・R/R+R(RA
BC) になる式で与えられ、T=△tとすればよく、ま
たEfのレベル調整としてRBとRCの間に可変抵
抗器を使用すると多量生産時に使利である。
The above operation is explained assuming that the capacitor C A is not provided in the feedback circuit. However, if the above pulse-like waveform has an adverse effect on the operation, the feedback circuit should be changed as shown in Figure 1. If a capacitor C A is provided and the feedback value E f has a delay characteristic of △t, E f will have a waveform as shown by the dotted line in c in Fig. 3, and as a result, the output E A will be as shown in the figure. The waveform becomes as shown by the dotted line in d, and the output E A is obtained in a nearly normal form. The value of the time constant T at this time (this CR circuit) is T=C A・R B・R C /R B +R C (R A
It is given by the formula R B R C ), and it is sufficient to set T=Δt. Also, it is useful in mass production to use a variable resistor between R B and R C to adjust the level of E f .

以上説明したように、本案調節計は回路素子数
の減少とともに計器の小形化、故障率の低減、生
産時間の短縮など信頼性の高い調節計を低廉に供
給し得るものである。
As explained above, the present controller can provide a highly reliable controller at a low cost by reducing the number of circuit elements, downsizing the instrument, reducing failure rate, and shortening production time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本案調節計の回路図、第2図は第1図
のcの部分を取り出して示す説明用回路図、第3
図は本案回路の各部の動作電圧を示す説明図であ
る。
Figure 1 is a circuit diagram of the proposed controller, Figure 2 is an explanatory circuit diagram showing part c in Figure 1, and Figure 3 is an explanatory circuit diagram of the controller according to the present invention.
The figure is an explanatory diagram showing the operating voltages of each part of the proposed circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 2個または2個以上の演算増巾器を内蔵したワ
ンチツプ集積回路を用い、その内の1個の演算増
幅器を制御の目標値と制御量の測定値との偏差を
増巾するリニア増巾器として使用し、他の1個の
演算増巾器をこの偏差に比例した制御用の二位置
出力を発生せしめる調節動作回路に使用した調節
計においてこの調節動作回路の有する二位置飽和
特性による出力を、抵抗及びコンデンサを有する
時定数回路を介して、上記の偏差を増巾するリニ
ア増巾器の入力に帰還せしめたことを特徴とする
調節計。
A linear amplifier that uses a one-chip integrated circuit containing two or more operational amplifiers, and uses one of the operational amplifiers to amplify the deviation between the control target value and the measured value of the controlled variable. In a controller in which one operational amplifier is used as an adjustment operation circuit that generates a two-position output for control proportional to this deviation, the output due to the two-position saturation characteristic of this adjustment operation circuit is A controller characterized in that the above deviation is fed back to the input of a linear amplifier that amplifies it via a time constant circuit having a resistor and a capacitor.
JP15077379U 1979-10-30 1979-10-30 Expired JPS6234300Y2 (en)

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JPS5668175U JPS5668175U (en) 1981-06-06
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