JPS63204144A - 信号変換装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は交流電圧印加タイプである抵抗型センサー等か
ら出力する交流方形波電圧信号を直流電圧信号に変換す
る信号変換装置に関するものである。

従来の技術 ２　・ 近年、各種半導体センサ技術の発達は目ざましいものが
あるが、そのセンサの中で一般の湿度センサは分極作用
があるため交流電圧を印加して、湿度変化に応じて得た
交流電圧信号を直流電圧信号に変換して湿度値を得てい
るが、最近高精度に測定するため、脈流を含まない平滑
な前記直流電圧信号に変換する信号変換装置の要望が高
まりつ＼ある。

従来、この種の信号変換装置は第４図に示すような構成
であった。ナなけち演算増幅器４０１の非反転入力端子
４０２と反転入力端子４０３に基準電圧入力端子４０４
から直流基準電圧を高抵抗４０６・４０６を介して印加
し、また非反転入力端子４０２にコンデンサ４０７の一
端を接続し、コンデンサ４０７の他端を信号入力端子４
０８に接続する演算増幅器４０１の出力端子４０９には
接地間にコンデンサ４１０を接続し、出力端子４０９よ
多出力される信号を他の機器に送信する接続用の信号出
力端子４１１を有していた。

以上のような構成において次に動作を説明する。

３　・− 信号入力端子４０８に交流方形波電圧信号を加え、基準
電圧入力端子４０４に基準電圧を加えると、非反転入力
端子４０２には第５図ａのような方形波電圧信号が加わ
り、出力端子４０９よシ出力される電圧信号はコンデン
サ４１００作用によって、第５図すのような脈流を含む
直流電圧信号に変換され信号出力端子４１１より出力さ
れていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の構成では、得られる信
号は第５図すの様に脈流分を含んだものになシ、完全な
直流電圧信号が得られないため測定精度が低いという問
題点を有していた。

本発明は前記のような問題点を解決するもので、入力さ
れる交流方形波電圧信号を平滑な直流電圧信号に変換す
る信号変換装置を提供することを目的とするものである
。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するために本発明の信号変換装置は、
入力された交流方形波電圧信号に応じた、互いに逆位相
の２つの方形波電流信号を発生し、定電流出力する演算
増幅部と、前記演算増幅部から出力する前記２つの方形
波電流信号を入力とし、内部に有する切換回路によって
前記２つの方形波電流信号を交互に切り換え出力抵抗と
、電流信号減算回路に出力して、前記交流方形波電圧信
号の振幅に応じた直流電圧信号を出力する信号変換部と
で構成したものである。

作　　用 前記構成により、演算増幅部の非反転入力端子に交流方
形波電圧信号と、直流基準電圧を印加し、反転入力端子
に直流基準電圧を印加することにより、直流基準電圧を
基準値とした振幅の方形波電圧信号が入力される。その
結果、演算増幅部で互いに逆位相の２つの方形波電流信
号を発生し、定電流で出力される。

出力された前記２つの方形波電流信号は、信号変換部の
切換回路に入力され、順次交互に方形波電流信号を切換
えて出力抵抗に流し、平滑な直流電圧信号として出力す
る。

一方出力抵抗に並列に接続された電流信号減算５−、− 回路には、前記基準電圧によって生じるゼロレベルよシ
最低振幅値迄の前記２つの方形波電流信号の一定直流部
分が分流される。従って定電流出力された２つの方形波
電流信号はこ＼で減算され、演算増幅部に入力された交
流方形波電圧信号に応じた平滑な直流電圧信号を出力抵
抗に得ることとなる〇 実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図にもとづき説
明する。

第１図は本発明の一実施例による信号変換装置の構成図
である。第１図において演算増幅部１０１は演算増幅器
１０２、抵抗１０３　、１０４とコンデンサー１０５よ
り成り、演算増幅器１０２の非反転入力端子１０６と反
転入力端子１０７にはそれぞれ抵抗１０３　、１０４を
介して基準電圧入力端子１０８から直流基準電圧を印加
し、また非反転入力端子１０６にコンデンサー１０５の
一端が接続され、その他端には交流方形波電圧信号が入
力される入力端子１０９に接続している。捷た演算増幅
器１０２は入力端子１０９に入力された交流方形波電圧
信号の振幅に応じて、一定の基準電流を中心として変化
し、互いに逆位相の２つの方形波電流信号を発生し、正
相電流出力端子１１０と逆相電流出力端子１１１０両出
力端子より、定電流で出力するよう構成している。

信号変換部１１２は、切換回路１３１、電流信号減算回
路１３２、とコンデンサ１２８、出力抵抗１１４よシ成
り、前記演算増＠器１０２の正相電流出力端子１１０、
逆相電流出力端子１１１をそれぞれ切換回路１３１の入
力端子１１５，１１６に接続し、この切換回路１３１を
介して出力する方形波電流信号が、演算増幅器１０２に
入力される交流方形波電圧信号の振幅に応じた直流電圧
信号を出力端子１１７に得るようゼロレベルより最低振
＠値迄の直流電流を減算する電流信号減算回路１３２お
よび、それに並列に直流電圧信号出力用のコンデンサ１
２８、出力抵抗１１４、外部に出力して利用するための
出力端子１１７のそれぞれを接続している。

７へ一ン 前記のような構成において次に動作を説明する。

入力端子１０９に交流方形波電圧信号が入力印加され、
演算増幅部１０１内の基準電圧入力端子１０８に、直流
基準電圧が印加されると、演算増幅器１０２の反転入力
端子１０７には抵抗１０４を介して直流基準電圧が印加
され、非反転入力端子１０６には抵抗１０３と、入力コ
ンデンサ１０６を介して直流基準電圧を基準値とした振
幅の第３図ａに示した方形波電圧信号が印加される。

演算増幅器１ｏ２は前記の電圧の入力により正相電流出
力端子１１０よシ第３図すに示す波形の正相方形波電流
信号が、逆相電流出力端子１１１からは第３図Ｃ示す波
形の逆相方形波電流信号がそれぞれ出力され信号変換部
１１２に有する切換回路１３１の入力端子１１５，１１
６に入力される０ 切換回路１３１は前記の入力された２つの方形波電流信
号を、順次交互に切換えて出力抵抗１１４に定電流を流
す。−力出力抵抗１１４に並列に接続された電流信号減
算回路１３２には一定電流が分流され、演算増幅器１０
２に印加された基準電圧によって生ずるゼロレベルよシ
最低振幅値迄の直流電流を減算する。従って出力端子１
１７には演算増幅部１０１に入力された交流方形波電圧
信号の振幅に応じた平滑な直流電圧信号が出力される。

第２図は第１図に示した信号変換部１１２内の切換回路
１３１および電流信号減算回路１３２についての詳細な
回路構成を示すものである。

第２図において、切換回路１３１の入力端子１１５に入
力された第３図すに示す波形の正相方形波電流信号Ｉａ
は、ＰＮＰ　トランジスタ１１８゜１１９の双方のエミ
ッタを互いに接続した接続点に入りエミッタに流入する
。

入力端子１１６に入力された第３図Ｃに示す波形の逆相
方形波電流Ｉｂは前述と同じ（ＰＮＰ）ランジスタ１２
０　、１２１双方のエミッタを互いに接続した接続点に
入りエミッタに流入する。

前記ＰＮＰ　トランジスタ１１９，１２０は双方のベー
スが互いに接続され、その接続点から抵抗９　Ａ−’、
’ １２７を介して基準電圧端子１３０が設けてあシ、この
端子に基準電圧ＶＣを印加する。また前記ＰＮＰトラン
ジスタ１１８，１２１双方のベースは前述と同じく互い
に接続され、その接続点から抵抗１２６を介してスイッ
チ信号入力端子１２９を設けこの端子にさきに記述した
基準電圧■ｃを基準値とし、第３図Ｃとタイミングが同
様な方形波電圧信号であるスイッチ電圧信号■ＳＷを印
加する。切替回路１３１に入力された正相方形波電流Ｉ
ａと逆相方形波電流ＩｂがＩ　ａ＞Ｉ　ｂ　”　（！：
　キ、スイッチ信号入力端子１２９に印刀ｎした電圧ｖ
８ｗと基準電圧端子１３０に印加した基準電圧ｖｃの関
係は、■ｃ〉７８ｗとなシ、ＰＮＰ　）ランジスタ１１
８．１２１のエミッタからスイッチ信号入力端子１２９
の方向に抵抗１２６を介してエミッタ電流が流れトラン
ジスタはＯＮする。

？’ＪＰ　）ランジスタ１１８とＮＰＮ）ランジスタ１
２４とは双方のコレクタを互いに接続し、その接続点か
らコンデンサ１２８および出力抵抗１１４の一端を接続
し、他端はアースとする。

またこの接続線には、直流電圧信号の出力端子１１７も
接続している。電流信号減算回路１３２はＮＰＮトラン
ジスタ１２４　、１２５の双方のベースを互いに接続し
ＮＰＮ）ランジスタ１２５のコレクタとベース間は直結
してカレントミラー回路を形成している。したがってＰ
ＮＰ）ランジスタ１１８，１２１のエミッタからコレク
タを通りＮＰＮトランジスタ１２４，１２５のコレクタ
からエミッタに流れる電流は双方とも同じ減算値である
。

この信号変換装置から出力する直流電圧信号は方形波電
圧信号がＰＮＰ　）ランジスタ１１８のコレクタを通シ
接続されたコンデンサ１２８に充電し、出力抵抗１１４
にＩ　ａ　−Ｉ　ｂの減算した電流が流れて直流電圧信
号が出力端子１１７に出力される。

前述したと同様な接続の回路構成を以下に述べる。ＰＮ
Ｐ　トランジスタ１２０とＮＰＮ）ランジスタ１２３の
双方のコレクタを互いに接続し、この接続線にも前述し
たコンデンサ１２８、出力抵抗１１４、直流電圧信号の
出力端子１１７を接続している。ＰＮＰ　トランジスタ
１１９とＮＰＮ）ランジスタ１２２の双方のコレクタは
互いに接続し、ＮＰＮトランジスタ１２２はコレクタと
ペースは連結し、ＮＰＮ　）ランジスタ１２２，１２３
はベースを互いに接続してカレントミラー回路を形成し
ている。

上記の如く構成しているため、切換回路１３１に入力さ
れた２つの方形波電流信号Ｉａ、ＩｂがＩａ）Ｉｂに変
化したときスイッチ信月入力端子１２９と基準電圧端子
１３０に加わる電圧の関係はｖｃ〈７８ｗとなり、ＰＮ
Ｐトランジスタ１１９゜１２０のエミッタから抵抗１２
７を介して基準電圧端子１３０にエミッタ電流が流れト
ランジスタはＯＮＬ、コレクタに電流が流れる。ＮＰＮ
トランジスタ１２２と１２３とでカレントミラー回路を
形成しているので前述したと同様に双方とも流れる電流
は同じ減算値となる。また出力抵抗１１４にはＩｂ−Ｉ
ａの減算した電流が流れる。演算増幅器より出力される
電流は定電流出力であるから、Ｉａ＞ＩｂのときのＩａ
−Ｉｂの電流と、Ｉａ（ＩｂのときのＩｂ−Ｉａの電流
と同じ値である。

その結果、出力抵抗１１４に流れる電流は演算増幅部１
０１に入力された交流方形波電圧信号の振幅に応じた定
電流が流れる。

従って直流電圧信号の出力端子１１７には演算増幅部１
０１に入力された交流方形波電圧信号のの振幅に応じ、
かつ平滑な、第３図ｄに示した直流電圧信号が得られる
。

発明の効果 以」−のように本発明によれば、入力された交流方形波
電圧信号を演算増幅器により互いに逆位相の２つの方形
波電流信号に変え定電流出力し、この電流を信号変換部
の切換回路で順次交互に切換え、出力抵抗に流；〜で脈
流分のない平滑な直流電圧信号を得、丑だ電流信号減算
回路で余分な信号を除去しているので、入力された交流
方形波電圧信号に応じた高精度の直流電圧信号を出力す
ることができる。従ってこの信号変換装置を用いれば、
湿度センサ等で検知した測定値を、高確度で表示等に利
用することができ、夫用土大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による信号変換装置を示す構
成図、第２図は信号変換部の詳細な回路図、第３図は同
信号変換装置の入出力信号波形図、第４図は従来の信号
変換装置を示す構成図、第５図は同信号変換装置の入出
力信号波形図である。 １０１・・・・・・演算増幅部、１１２・・・・・・信
号変換部、１１４・・・・・・出力抵抗、１３１・・・
・・・切換回路、１３２・・・・電流信号減算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力された交流方形波電圧信号に応じた、互いに逆位相
   の２つの方形波電流信号を発生し、定電流出力する演算
   増幅部と、前記演算増幅部から出力する前記２つの方形
   波電流信号を入力とし、内部に有する切換回路によって
   前記２つの方形波電流信号を交互に切り換え出力抵抗と
   電流信号減算回路に出力し、前記交流方形波電圧信号の
   振幅に応じた直流電圧信号を出力する信号変換部とで構
   成してなる信号変換装置。