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JPS581469B2 - signal generator - Google Patents
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JPS581469B2 - signal generator - Google Patents

signal generator

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Publication number
JPS581469B2
JPS581469B2 JP14370176A JP14370176A JPS581469B2 JP S581469 B2 JPS581469 B2 JP S581469B2 JP 14370176 A JP14370176 A JP 14370176A JP 14370176 A JP14370176 A JP 14370176A JP S581469 B2 JPS581469 B2 JP S581469B2
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JP
Japan
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capacitor
signal
semiconductor device
signal generating
generating device
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JP14370176A
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Inventor
山口珪紀
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Works Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンデンサと半導体装置とで構成した双曲線
関数信号あるいは双曲線関数の対数に比例した信号を発
生する信号発生装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a signal generating device that generates a hyperbolic function signal or a signal proportional to the logarithm of a hyperbolic function, which is constructed of a capacitor and a semiconductor device.

従来よりコンデンサと抵抗とを使用し、時間とともに直
線的、あるいは対数的に変化する信号を発生する回路は
広く実用化されているが、時間の双曲線あるいは双曲線
の対数に比例した信号を発生する精度の高い回路は適当
なものがなかった。
Conventionally, circuits that use capacitors and resistors to generate signals that change linearly or logarithmically over time have been widely put into practical use, but the accuracy of generating signals that are proportional to the hyperbola of time or the logarithm of the hyperbola is There was no suitable circuit with a high value.

本発明は、コンデンサおよび接合を有する半導体装置の
もつ特性を巧みに利用して双曲線関数信号あるいは双曲
線関数の対数に比例した信号を得られるようにしたもの
であって、その原理図を第1図に示す。
The present invention makes it possible to obtain a hyperbolic function signal or a signal proportional to the logarithm of a hyperbolic function by skillfully utilizing the characteristics of a semiconductor device having a capacitor and a junction. Shown below.

第1図において、1はコンデンサ、2はこのコンデンサ
1に接続された半導体装置で、ここではトランジスタを
ダイオード接続したものを例示する。
In FIG. 1, 1 is a capacitor, and 2 is a semiconductor device connected to the capacitor 1. Here, a diode-connected transistor is shown as an example.

この回路において、コンデンサ1と半導体装置2とは、
コンデンサ1の電位差eと半導体装置2の電位差とが等
しくなるように、また、コンデンサ1に流れる電流に比
例した電流が半導体装置に流れるように接続されている
In this circuit, the capacitor 1 and the semiconductor device 2 are
The capacitor 1 is connected so that the potential difference e of the capacitor 1 is equal to the potential difference of the semiconductor device 2, and so that a current proportional to the current flowing through the capacitor 1 flows through the semiconductor device.

いま、コンデンサ1にスイッチSを介して直流電圧Es
を与えた後Sを開いた場合、コンデンサ1に流れる電流
(ここでは半導体装置2に流れる電流と同一)iと、半
導体装置2に加わる電圧(ここではコンデンサ1の電位
差と同一)eは、それぞれ(1)式および(2)式で表
わされる。
Now, a DC voltage Es is applied to the capacitor 1 via the switch S.
When S is opened after applying , the current i flowing through the capacitor 1 (here the same as the current flowing through the semiconductor device 2) and the voltage e applied to the semiconductor device 2 (here the same as the potential difference of the capacitor 1) are respectively It is expressed by equations (1) and (2).

ただし、C:コンデンサ1の静電容量 k:ボルツマン定数 T:半導体装置の接合面温度 g:電子電荷 Ieo:半導体装置の逆方向電流 (1)式および(2)式からeを消去すると(3)式が
得られる。
However, C: Capacitance of capacitor 1 k: Boltzmann constant T: Junction surface temperature of semiconductor device g: Electronic charge Ieo: Reverse current of semiconductor device Eliminating e from equations (1) and (2) gives (3 ) formula is obtained.

(3)式において、i (o)= i oとすれば、こ
の特異解は(4)式の通りとなる。
In equation (3), if i (o)=io, this singular solution is as shown in equation (4).

(4)式において、kTC/qおよびkTC/qioは
いずれも一定な値であるから、コンデンサーに流れる電
流iは、第2図に示すように時間tに対して双曲線関数
となる。
In equation (4), since kTC/q and kTC/qio are both constant values, the current i flowing through the capacitor becomes a hyperbolic function with respect to time t, as shown in FIG.

また、半導体装置2に加わる電圧eは、(4)式を(2
)式に代入すれば明らかなように双曲線関数の対数に比
例した信号となる。
In addition, the voltage e applied to the semiconductor device 2 can be calculated by converting equation (4) into (2
), it becomes clear that the signal is proportional to the logarithm of the hyperbolic function.

第3図は第1図に示す信号発生装置を周波数信号を電圧
信号に変換する回路に適用した場合の接線図である。
FIG. 3 is a tangent diagram when the signal generator shown in FIG. 1 is applied to a circuit that converts a frequency signal into a voltage signal.

図において、30はたとえば第4図イに示すような変換
すべき周波数fのパルス列信号sfが印加される端子、
M1はこのパルス列信号sfでトリガされる単安定マル
チバイブレータで、第4図口に示すようなサンプリング
パルスPS1を発生する。
In the figure, 30 is a terminal to which a pulse train signal sf of frequency f to be converted is applied, as shown in FIG. 4A, for example;
M1 is a monostable multivibrator triggered by this pulse train signal sf, which generates a sampling pulse PS1 as shown at the beginning of FIG.

M2はPS1でトリガされる単安定マルチバイブレータ
で、第4図ハに示すようなスイッチSを駆動する周波数
fの駆動パルスPS2を発生する。
M2 is a monostable multivibrator triggered by PS1, which generates a drive pulse PS2 of frequency f for driving switch S as shown in FIG. 4C.

スイッチSが、駆動パルスPS2によって△t(△tは
単安定マルチバイブレータM2の回路定数で決まる)の
間駆動されると、コンデンサ1にはこの間、第4図ニに
示すような充電電流が流れる。
When the switch S is driven by the driving pulse PS2 for a period of Δt (Δt is determined by the circuit constant of the monostable multivibrator M2), a charging current as shown in FIG. 4D flows through the capacitor 1 during this period. .

スイッチSがオフとなると、コンデンサ1に流れる電流
、すなわち、半導体装置2に流れる電流iは、(4)式
で示されるような双曲線関数信号となる(第4図ニの波
形参照)。
When the switch S is turned off, the current flowing through the capacitor 1, that is, the current i flowing through the semiconductor device 2, becomes a hyperbolic function signal as shown in equation (4) (see the waveform in FIG. 4D).

この信号は、帰還抵抗Rfを有する演算増幅器OPの入
力端に与えられ、その出力端から(5)式で示されるよ
うな信号eyを得ることができる。
This signal is applied to the input end of an operational amplifier OP having a feedback resistor Rf, and a signal ey as shown in equation (5) can be obtained from its output end.

ただし、Rf:帰還抵抗Rfの抵抗値 T0:変換すべきパルス信号の周期 (5)式において、スイッチSがオンとなる時間△tお
よびまたはi0を 式の通りとなる。
However, Rf: resistance value of the feedback resistor Rf T0: period of the pulse signal to be converted In equation (5), the time Δt and/or i0 for which the switch S is turned on is as shown in the equation.

(6)式から明らかなように、演算増幅器opの出力信
号eyは、変換すべき周波数fに比例した値となる。
As is clear from equation (6), the output signal ey of the operational amplifier op has a value proportional to the frequency f to be converted.

サンプルホールド回路SH1は、この信号eyを次の入
力パルスと同期したサンプリングパルスPs1によって
サンプリングし、出力端子31に、パルス間隔T0の逆
数すなわち、周波数fに比例した第4図二の破線e0に
示すような電圧信号を出力する。
The sample and hold circuit SH1 samples this signal ey with a sampling pulse Ps1 synchronized with the next input pulse, and outputs a signal to the output terminal 31 as shown by the broken line e0 in FIG. 4, which is proportional to the inverse of the pulse interval T0, that is, the frequency f. Outputs a voltage signal like this.

また、サンプルホールド回路SH2は、コンデンサ1の
電位差をサンプリングし、出力端子32に周波数fの対
数に比例した信号を出力する。
Further, the sample and hold circuit SH2 samples the potential difference of the capacitor 1 and outputs a signal proportional to the logarithm of the frequency f to the output terminal 32.

従来、周波数信号を電圧信号に変換する回路に例えば特
公昭51−14393号公報記載のような、コンデンサ
の定電流充電と短絡放電によって得られる三角波信号を
利用したものがあるが、このような回路においては、周
波数に比例した信号を得るために、逆数変換演算を行な
わなければならない。
Conventionally, there is a circuit that converts a frequency signal into a voltage signal using a triangular wave signal obtained by constant current charging and short-circuit discharging of a capacitor, such as the one described in Japanese Patent Publication No. 14393/1983. In order to obtain a signal proportional to frequency, a reciprocal conversion operation must be performed.

本発明に係る信号発生装置を使用した第3図回路によれ
ば、逆数変換演算を行なうことなしに周波数に比例した
信号を瞬時に得ることができる。
According to the circuit shown in FIG. 3 using the signal generating device according to the present invention, a signal proportional to frequency can be instantaneously obtained without performing reciprocal conversion operations.

第5図〜第9図は本発明装置の他の実施例を示す接続図
である。
5 to 9 are connection diagrams showing other embodiments of the device of the present invention.

第5図の装置は、半導体装置2としてダイオードを用い
たもの。
The device shown in FIG. 5 uses a diode as the semiconductor device 2.

第6図の装置は、半導体装置2としてベース接地したト
ランジスタを用い、コンデンサ1とこのトランジスタを
演算増幅器OP0の入出力端間に接続したもの。
The device shown in FIG. 6 uses a transistor whose base is grounded as a semiconductor device 2, and a capacitor 1 and this transistor are connected between the input and output terminals of an operational amplifier OP0.

第7図の装置は、半導体装置としてトランジスタのベー
ス・エミツタ接合を用い、ここを流れる電流iのβ倍の
電流をコレクタ電流iとして取り出すようにしたもの。
The device shown in FIG. 7 uses a base-emitter junction of a transistor as a semiconductor device, and extracts a current β times the current i flowing therethrough as a collector current i.

第8図の装置は、半導体装置としてFETのゲート・ソ
ース間接合を用い、電圧Vのgm倍の電流i′をドレイ
ン電流として取り出すようにしたもの。
The device shown in FIG. 8 uses a gate-source junction of an FET as a semiconductor device, and extracts a current i' which is gm times the voltage V as a drain current.

この場合、ドレイン電流i′は双曲線関数の対数に比例
した信号となる。
In this case, the drain current i' becomes a signal proportional to the logarithm of the hyperbolic function.

第9図の装置は、半導体装置としてダイオード接続した
トランジスタを用いるとともに、コンデンサ1を演算増
幅器OP0の入出力端間に接続し、演算増幅器OPoの
出力電圧、すなわち、コンデンサ1の電圧を可変抵抗R
v1 によって1/n1にし、この電圧v/n1を半導
体装置2に与え、また、半導体装置2に流れる電流iを
可変抵抗Rv2 によって1/n2にし、この電流i
/ n 2をコンデンサ1に流すようにしたものである
The device shown in FIG. 9 uses a diode-connected transistor as a semiconductor device, connects a capacitor 1 between the input and output terminals of an operational amplifier OP0, and sets the output voltage of the operational amplifier OPo, that is, the voltage of the capacitor 1, to a variable resistor
v1 is set to 1/n1, and this voltage v/n1 is applied to the semiconductor device 2. Also, the current i flowing through the semiconductor device 2 is set to 1/n2 by variable resistor Rv2, and this current i
/n2 is made to flow into capacitor 1.

以上説明したように、本発明によれば、極めて簡単な回
路構成で、双曲線関数信号あるいは双曲線関数の対数に
比例した信号を高精度で得ることのできる装置が実現で
きる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a device that can obtain a hyperbolic function signal or a signal proportional to the logarithm of a hyperbolic function with high accuracy using an extremely simple circuit configuration.

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

第1図は本発明装置の一実施例を示す接続図、第2図は
第1図装置の動作説明図、第3図は本発明に係る装置を
周波数信号電圧信号変換器に適用した場合の接続図、第
4図は第3図回路の動作説明図、第5図〜第9図は本発
明装置の他の実施例を示す接続図である。 1・・・・・・コンデンサ、2・・・・・・半導体装置
、S・・・・・・スイッチ手段、SH1,SH2・・・
・・・サンプルホールド手段、M1 , M2・・・・
・・単安定マルチバイブレータ。
FIG. 1 is a connection diagram showing one embodiment of the device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the device of FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the circuit shown in FIG. 3, and FIGS. 5 to 9 are connection diagrams showing other embodiments of the device of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Capacitor, 2... Semiconductor device, S... Switch means, SH1, SH2...
...Sample hold means, M1, M2...
... Monostable multivibrator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 コンデンサと、このコンデンサに少なくとも一端が
接続された接合を有する半導体装置と、前記コンデンサ
に一定電圧を与えるスイッチ手段と、このスイッチ手段
によって前記コンデンサに一定電圧を所定時間与えた後
前記半導体装置に流れる電流およびまたは前記コンデン
サの電位差に関連した信号を取り出す信号取り出し回路
とを具備し、前記信号取り出し回路から双極線関数信号
又は双極線関数の対数に比例した信号を得るようにした
信号発生装置。 2 半導体装置としてダイオードを用い、このダイオー
ドをコンデンサに並列接続させた特許請求の範囲第1項
記載の信号発生装置。 3 半導体装置としてベース接地したトランジスタを用
い、このトランジスタに並列にコンデンサを接続した特
許請求の範囲第1項載の信号発生装置。 4 半導体装置としてトランジスタのベース・エミツタ
接合を用い、ベース・エミツタ間にコンデンサを接続さ
せた特許請求の範囲第1項記載の信号発生装置。 5 半導体装置としてFETのゲート・ソース間接合を
用い、ゲート・ソース間にコンデンサを接続させた特許
請求の範囲第1項記載の信号発生装置。 6 半導体装置としてダイオード接続したトランジスタ
を用いた特許請求の範囲第1項記載の信号発生装置。 7 コンデンサと、このコンデンサに少なくとも一端が
接続された接合を有する半導体装置と、前記コンデンサ
に入力パルスごとに一定電圧を与えるスイッチ手段と、
このスイッチ手段によって前記コンデンサに一定電圧を
所定時間与えた後前記半導体装置に流れる電流およびま
たは前記コンデンサの電位差に関連した信号を取り出す
信号取り出し回路と、この信号取り出し回路の出力信号
を前記入力パルスに同期してサンプリングするサンプル
ホールド手段とを具備し、前記サンプルホールド手段の
出力端から前記入力パルスのパルス間隔の逆数およびま
たはパルス間隔の逆数の対数に比例した信号を得るよう
にした信号発生装置。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor device having a capacitor, a junction having at least one end connected to the capacitor, a switch means for applying a constant voltage to the capacitor, and a semiconductor device for applying a constant voltage to the capacitor for a predetermined time by the switch means. and a signal extraction circuit for extracting a signal related to a current flowing through the semiconductor device and/or a potential difference between the capacitors, and a bipolar line function signal or a signal proportional to the logarithm of the bipolar line function is obtained from the signal extraction circuit. signal generator. 2. The signal generating device according to claim 1, wherein a diode is used as the semiconductor device, and the diode is connected in parallel to a capacitor. 3. The signal generating device according to claim 1, wherein a transistor whose base is grounded is used as the semiconductor device, and a capacitor is connected in parallel to this transistor. 4. The signal generating device according to claim 1, wherein a base-emitter junction of a transistor is used as the semiconductor device, and a capacitor is connected between the base and emitter. 5. The signal generating device according to claim 1, wherein a gate-source junction of an FET is used as the semiconductor device, and a capacitor is connected between the gate and source. 6. The signal generating device according to claim 1, which uses a diode-connected transistor as the semiconductor device. 7. A semiconductor device having a capacitor, a junction having at least one end connected to the capacitor, and a switch means for applying a constant voltage to the capacitor for each input pulse;
a signal extraction circuit that extracts a signal related to the current flowing through the semiconductor device and/or the potential difference of the capacitor after applying a constant voltage to the capacitor for a predetermined period of time by the switch means; A signal generating device comprising sample and hold means for sampling in synchronization, and obtaining a signal proportional to the reciprocal of the pulse interval of the input pulse and/or the logarithm of the reciprocal of the pulse interval from the output end of the sample and hold means.
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