JPS6314496Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案はパルス信号の整形回路、特に直流バイ
ヤス分を含むパルス信号の整形回路に関する。 例えば容量式流量計の発信器は測定せる流量に
比例する繰返し数（周波数）のパルス信号を出力
する。この出力信号は第１図に示す如く波高値
V_Pのパルス波に直流バイヤスV_Bが重畳されてい
る脈動波信号である。このうち直流バイアス分は
発信器の形式によつてまちまちである。この発振
器から入来する信号を受信する場合は入来波のパ
ルス成分を検出するために受信回路の基準電位点
に対し入来波を検出するに適するしきい値V_THを
設定し、しきい値に対する入来波の瞬時値の大小
をシユミツト回路によつて弁別し入来波に含まれ
ているパルス波成分を整形する方法が採られてい
た。第２図ａはこの方法による入来波整形回路の
一例を示す。この方法では発信器の形式その他測
定条件に応じ整形回路のしきい値V_THを適当に設
定しなければならない不便がある。また直流分を
含むパルス波信号から直流分を除くために第３図
ａに示すようなコンデンサＣと抵抗Ｒとで構成さ
れているＬ形CR高域通過波器（以下これをCR
波器と略称する）を使用する方法もあるが、こ
の方法ではCR波器の時定数に対する信号波の
パルス幅t_w、パルスの繰返し周期Tr、パルスの
衝撃係数等の時間的関係から、パルスの周波数
（１／Tr）が変化すると出力波形が変化し（第３
図ｄ参照）、また衝撃係数tw／Trが変化すると
波器出力の基準レベル（Ｏ・Ｖ）が変動する（第
３図ｂ，ｃ参照）等の欠点がある。本考案は上述
の諸欠点を除去するためになされたもので、入力
回路にCR波器の改良回路を使用するとともに
入力回路の出力をヒステリシス特性の電圧比較回
路に与え、該回路の出力に入力信号のパルス周波
数、衝撃係数に関係なく入力信号のパルス成分波
を整形せるパルス列信号を得ることのできるパル
ス整形回路を提供することを目的とする。以下、
図面を参照して本考案を説明する。 第４図は本考案実施例の原理的な構成を示す。
図において鎖線で囲む部分ICは入力回路である。
この入力回路において、１，２は一対の入力端子
でその内１は入力信号端子、２は基準電位点側端
子である。入力信号端子１には基準電位に対する
入力信号（電圧）V_INが印加される（以下の説明
において各点の電圧は特に記載しないかぎり基準
電位点との間の電圧を意味する）。Ｃはコンデン
サ、Ｒは抵抗素子でＣとＲとでＬ形高域通過波
器が形成される。D₁，D₂はともに整流素子であ
る。D₁は第１、D₂を第２の整流子と名付ける。
SW₁，SW₂はそれぞれ第１，第２のスイツチ素子
である。第１，第２の整流素子D₁とD₂はSW₁と
SW₂が交互に閉成するとき、抵抗素子Ｒと並列に
接続される。入力信号端子１に印かされる入力信
号V_INの変化によりコンデンサを通過して矢印方
向に流れる電流ｉをＣの充電電流としその反対方
向の電流を放電電流とする。スイツチ素子SW₁が
閉成せる状態においては充電電流と同じ方向の電
流は第１整流素子の順方向抵抗を通して流れる。
また、SW₂が閉成せる状態においては放電電流と
同方向の電流が第２整流素子の順方向抵抗を通し
て流れる。 COMはそのブロツク図内に付記するごとくヒ
ステリシス特性の電圧比較回路である。すなわち
この回路はその構成条件によつて定まる特定の大
きさの正負極性の電圧の上下限閾値±Ｅをもち、
比較回路の出力が一定の低レベル例えば−Ｖボル
トの状態にあるときCOMの入力電圧V₁が上限閾
値＋Ｅ以下の範囲にある間は出力は低レベル例え
ば−Ｖボルトの状態を保ち、V₁が上限値＋Ｅに
転ずれは出力はこれに対応して一定の高レベル例
えば＋Ｖに転する。またCOMの出力が高レベル
の状態にあり、入力電圧V₁が下限閾値−Ｅより
大きい間は出力は高レベルの状態を保ち、V₁＜
−Ｅに転ずればはじめて低レベル例えは−Ｖに転
ずる。COMの出力信号V₂は高レベル（＋Ｖ）と
低レベル（−Ｖ）の２値に変化するデジタル信号
であるからこれを２値符号の〔１〕と

〔０〕とに
対応させて以下の説明においては高レベル信号を
〔１〕、低レベル信号を

〔０〕で表わす、SDは比
較回路の出力信号V₂に制御されて第１，第２の
各スイツチを開閉するスイツチ駆動回路である。 COMの出力信号V₂が

〔０〕のとき図示の如く
駆動回路SDにより第１スイツチ素子SW₁はOFF
（開放）、第２スイツチ素子SW₂はON（閉成）に
駆動され、出力信号V₂が〔１〕のときSW₁は
ON、SW₂はOFFに転ずる。 第５図は第４図に示す実施例において入力信号
に対し基準電位点と主な接続点との間に発生する
電圧波形図を示す。１は入力端子１に与えられる
入力信号の波形、２は入力回路のCR波器のＲ
の一端３に発生する電圧V₁の波形、３は比較回
路COMの出力、すなわちこの整流回路の出力５
に発生する出力波、４は比較回路の出力信号V₂
の

〔０〕，〔１〕に対するSW₁，SW₂のOFF，ON
の状態を表わす。入力端子１に与えられる入力信
号V_INによりコンデンサＣに流入する充電電流に
含まれる直流分はＣによつて遮断され変化分のみ
がＣを通過して矢印ｉ方向に流れる。第１スイツ
チ素子SW₁がONの状態にあるとき、第１整流素
子D₁はこれを流れる充電電流に対し低い値の順
方向抵抗R_fとして作用し、放電電流に対し高い
値の逆方向抵抗R_rとして作用する。またSW₂が
ONの状態にあるとき第２整流素子D₂は放電電流
に対し低い値の順方向抵抗R_fとして、充電電流
に対し高い値の逆方向抵抗R_rとして作用する。
CR波器の抵抗素子Ｒの値はD₁，D₂の逆方向抵
抗値R_rより充分小さく、順方向抵抗値R_fより充
分大きい値に選定されている。したがつて、SW₁
がOFF、SW₂がONの状態においていコンデンサ
Ｃを通過する充電電流の大部分は抵抗素子Ｒを通
り、逆に放電電流の大部分は第２整流素子D₂を
流れる。また、SW₁がON、SW₂がOFFの状態に
おいては、放電電流の大部分は抵抗素子Ｒを通
り、逆に充電電流の大部分は第１整流素子D₁を
流れる。また、第５図１に示す入力波のパルス成
分の立上り時間t_r、立下り時間t₂に対し、CR波
器の時定数CRは充分大きく選定されているもの
とする。いま、比較回路の出力のレベルは

〔０〕
であり、したがつてSW₁はOFF、SW₂はONの状
態にあるとき、入力端子１に第５図１にます入力
信号が与えられるとそのパルス成分の立上り時に
おいて抵抗素子Ｒの一端には同図２に示す如く
V_INの立上りと同形の波があらわれる。この点
の電圧V₁がCOMの上限閾値＋Ｅを越えるとこれ
に速応してCOMの出力レベルは

〔０〕から〔１〕
に転じ、SW₁はON、SW₂はOFFに転じ、コンデ
ンサＣはD₁の順方向抵抗R_fを通して充電される。
したがつて点の電圧V₁は２に示す如くV_INのパ
ルス成分の瞬時値がCOMの上限閾値＋Ｅに達す
ると同時に０ボルト近くまで急減しその後短時間
で０ボルトに収れんする。また、入力信号のパル
ス成分の立下り始めには放電電流の大部分は抵抗
素子Ｒを通り点の電圧V₁は立下り部分の波形
に従つて０から負の方向に変化しその電圧が
COMの下限閾値−Ｅを横切るとCOMの出力レベ
ルは再び

〔０〕に反転し、SW₁はOFF、SW₂は
ONに転ずるのでV₁は−ＥからOV近くまで急変
する。かくして、出力端５には同図３に示すよう
な入力信号のパルス成分を整形せる矩形波パルス
列信号が生ずる。なお、第５図２において、VD₁
はパルス成分波の立上り時において充電電流の大
部分がD₁を順方向に流れ、D₁の順方向抵抗R_fに
よつて点に発生する電圧を示し、VD₂はパルス
波の立下り時にSW₂がONとなりD₂を順方向に流
れる放電電流により点に発生する電圧を示す。 第６図は本考案実施例の具体的な回路構成を示
す。図においては第１，第２のスイツチ素子とし
てトランジスタスイツチを使用し、このトランジ
スタスイツチの開閉を比較回路の出力信号によつ
て直接制御する構成になつている。比較回路
COMは演算増幅器OPの出力端を抵抗R₁とR₂の
直列回路を介して基準電位点に接続し、R₁とR₂
の接続点をOPの＋入力に帰還接続し、OPの−入
力にCR波器の出力電圧V₁を与える。比較回路
COMはV₁に対し、OPの出力レベと抵抗R₁，R₂
とで定まる一定の正負の電圧±Ｅを上下限閾値と
するヒステリシス特性をもつ。第６図の実施例は
第４図の実施例と比較し第１，第２の整流素子
D₁，D₂は第４図のD₁，D₂に対応しつ第１，第２
のトランジスタは第４図の第１，第２のスイツチ
素子に対応し、第１トランジスタ、SW₁のコレク
タ・エミツタ間はCOMの出力の〔１〕，

〔０〕に
よつてOFFとONとに制御され、第２トランジス
タSW₂のコレクタ・エミツタ間はCOMの出力
〔１〕，

〔０〕によつてONとOFFとに制御される。
そしてCOMの入力信号V₁が変化し予定されてい
るCOMの上下限閾値±Ｅを横切るときに出力レ
ベルは反転する。入力信号V_INに対する回路各点
の応答動作は第４図の実施例のそれと同様であ
り、V_INに対する各部に発生する電圧波は第５図
に示す通りである。 本考案の整形回路はその回路構成が簡単であ
り、かつ下記の特長を有する。 (i) 入力信号波のパルス成分の立上り時間tr、立
下り時間t_fに対しCR波器の時定数CRを充分
大きく選定すればパルス成分の立上り部分、立
下り部分の波形が鈍化していても入力信号波は
パルス成分の瞬時値が０ボルトからCOMの上
限閾値＋Ｅまで上昇せる時点で立上り、ピーク
値から下限閾値−Ｅまで下降せる時点で立下る
矩形波パルスに整形される。 (ii) 上下限閾値を適当の値に選定せるヒステリシ
ス特性の比較回路を利用することにより入力信
号に含まれる雑音電圧を除去せる出力信号を得
ることができる。 (iii) 第１，第２スイツチ素子SW₁，SW₂がONに
転じた後はCR波器の充または放電時定数は
実質的にゼロになるので短時間でコンデンサの
充または放電が完了しパルス成分のパルス幅や
衝撃係数が変化しても整形された出力信号の直
流レベルの変動が生じない。 (iv) 比較回路が入力信号に応答して出力レベルが
反転するヒステリシス上下限閾値±Ｅを入力信
号で予想されるパルス成分波高値（ｐ−ｐ振
幅）の最小値を対象に選定しておけば、入力信
号V_INの直流成分やパルス成分の波形が異なる
場合でも調整個所のない装置で入力信号波を矩
形波パルスに整形せる出力信号が得られる。 前述せる如く、パルス流量計発振器の出力信号
は、発振器の種類によつて信号に含まれている直
流成分が相違しており、また測定流量の値によつ
てパルス成分の繰返し数（周波数）、衝撃係数が
変化する。さらに発受信器間の伝送距離によつて
受信信号の波高値および波形が変化し、また周囲
からの雑音を含む。本考案はこのようなパルス流
量計発信器信号を受信し質のよいパルス列信号に
整形するために利用して大なる効果をおさめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の作用を説明するための入力信
号の波形図を例示する。第２図は従来のパルス信
号検出回路の一例を示す。第３図は従来公知の
CR高域通過波器、およびその出力波形図を示
す。第４図は本考案実施例の原理的な構成を示
す。第５図は本考案実施例の作用を説明する信号
波形図である。第６図は本考案実施例の具体的な
回路構成をなす。 第４図および第６図において、Ｃ……コンデン
サ、６……抵抗素子、D₁，D₂……第１，第２の
整流素子、SW₁，SW₂……第１，第２のスイツチ
素子、COM……電圧比較回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 入力回路と信号電圧比較回路とを具備し、前
   記入力回路は信号入力端と基準電位端との一対
   の入力端子、前記信号入力端に一方の電極を接
   続するコンデンサと該コンデンサの他方の電極
   と前記基準電位端との間に挿入されている抵抗
   素子とから成るCR高域通過波器、第１スイ
   ツチ素子を介して前記抵抗素子と並列に接続す
   る第１整流素子、第２スイツチ素子を介して前
   記抵抗素子と並列に接続する第２整流素子を具
   備し、前記第１整流素子は前記第１スイツチ素
   子の閉成状態において前記コンデンサの充電電
   流を該第１整流素子の順方向抵抗を通して導通
   せしめ、前記第２整流素子は前記第２スイツチ
   素子の閉成状態において前記コンデンサの放電
   電流を該第２整流素子の順方向抵抗を通して導
   通せしめ、前記電圧比較回路は相異なる特定の
   上下限閾値をもつヒステリシス特性の比較回路
   にして前記入力回路の抵抗素子間に発生する電
   圧V₁を前記上下限閾値±Ｅと比較し、該電圧
   V₁がV₁＜Ｅの範囲からV₁＞Ｅの範囲に移動す
   るとき比較回路出力信号は〔０〕から〔１〕の
   デイジタル値に転じ、該電圧V₁がV₁＞−Ｅの
   範囲からV₁＜−Ｅの範囲に転ずるとき該出力
   信号は〔１〕から〔０〕のデジタル値に転じ、
   前記第１スイツチ素子および第２スイツチ素子
   は前記比較回路の出力信号によつて開閉を制御
   され該出力信号の〔１〕のデジタル値に応答し
   第１スイツチ素子は開放し第２スイツチ素子は
   閉成し、該出力信号の〔０〕のデジタル値に応
   答し第１スイツチ素子は閉成し第２スイツチ素
   子は開放するように構成されて成るパルス整形
   回路。 (2) 前記第１，第２のスイツチ素子はトランジス
   タスイツチ素子で構成されて成る前記実用新案
   登録請求範囲第１項記載のパルス整形回路。