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JPS5824976B2 - Binarization circuit - Google Patents
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JPS5824976B2 - Binarization circuit - Google Patents

Binarization circuit

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JPS5824976B2
JPS5824976B2 JP14780076A JP14780076A JPS5824976B2 JP S5824976 B2 JPS5824976 B2 JP S5824976B2 JP 14780076 A JP14780076 A JP 14780076A JP 14780076 A JP14780076 A JP 14780076A JP S5824976 B2 JPS5824976 B2 JP S5824976B2
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maximum
signal
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JP14780076A
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烏野武
江尻正員
上田博唯
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号を2値化する回路に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a circuit that binarizes a signal.

電気信号を処理する場合、処理回路を単純にすることな
どを目的として、この信号をある基準レベルより大きい
か小さいかによりII OIIかII I IIかの2
通りの状態しか取り得ない信号に変換、すなわち2値化
して取扱うことが多い。
When processing electrical signals, for the purpose of simplifying the processing circuit, the signal is classified into II, OII, II, II, and II depending on whether it is larger or smaller than a certain reference level.
It is often handled by converting it into a signal that can take only the normal state, that is, by converting it into a binary signal.

ところが、通常は電気信号は種々の要因により、その振
幅や零レベルの変動を生じるため、基準レベルを固定値
として2値化を行なう従来の方式では、正常に動作する
範囲(マージン)が極めて小さなものとなってしまう。
However, the amplitude and zero level of electrical signals usually fluctuate due to various factors, so with the conventional method of binarizing using a fixed reference level, the range (margin) in which it can operate normally is extremely small. It becomes a thing.

この状態を第1図により説明する。This state will be explained with reference to FIG.

同図において、上部には入力信号Vinと2値化基準レ
ベルの関係をa、b、03つの場合について示し、下部
にはそれぞれ2値化された出力信号Voutを示す。
In the figure, the upper part shows the relationship between the input signal Vin and the binarization reference level for three cases a, b, and 0, and the lower part shows the respective binarized output signals Vout.

すなわら、同図aは信号と2値化基準レベルの関係が適
正な場合、bは信号の零レベルが上昇した場合、Cは信
号の振幅が減少した場合である。
That is, in the figure, a shows a case where the relationship between the signal and the binarization reference level is appropriate, b shows a case where the zero level of the signal increases, and C shows a case where the signal amplitude decreases.

同図より明らかなように、基準レベルが不適当な場合に
は、II Q II 、 II II+であるべき信号
が、正しく“I □ II 、 II 1°1として出
力されなかったり、10“と°11°゛の比率が変化し
たりする。
As is clear from the figure, if the reference level is inappropriate, the signals that should be II Q II, II II+ may not be output correctly as "I □ II, II 1°1", or may be output as "10" and ° The ratio of 11° may change.

このため、装置全体が正常に動作しないようになってし
まう。
As a result, the entire device does not operate properly.

本発明は、このような問題に対処するものとして発明さ
れた第2図に示す回路方式(特願昭50−11303号
「2値化回路方式」)に、さらに改善を加えたものであ
る。
The present invention is a further improvement of the circuit system shown in FIG. 2 (Japanese Patent Application No. 11303/1983 "Binarization circuit system"), which was invented to deal with such problems.

まず、第2図の回路について説明する。First, the circuit shown in FIG. 2 will be explained.

この回路は入力信号中の最大値と最小値を求め、これら
の間で演算を行ない、最適な2値化基準レベルを定める
ことによって入力信号を正しく2値化するものである。
This circuit correctly binarizes the input signal by finding the maximum and minimum values in the input signal, performing calculations between them, and determining the optimum binarization reference level.

第2図において、1は最大値検出回路、2は最小値検出
回路であり、それぞれ入力信号Vin中の最大値VwL
と最小値Vmmを検出する。
In FIG. 2, 1 is a maximum value detection circuit, and 2 is a minimum value detection circuit, each of which has a maximum value VwL in the input signal Vin.
and the minimum value Vmm is detected.

3はしきい値計算回路であり、この最大値V−最小値V
朋に対して、たとえば次のような演算を行ない、しきい
イ直Vθを出力する。
3 is a threshold calculation circuit, which calculates the maximum value V−minimum value V
For example, the following calculation is performed on my friend, and the threshold value Vθ is output.

■θ=α■鼠+(1−α)■朋 (1)ここに、
0くα〈1 このようにして得られたしきい値Vθは、保持回路4で
一定期間保持する。
■θ=α■mouse+(1-α)■tomo (1) Here,
0 α<1 The threshold value Vθ obtained in this way is held in the holding circuit 4 for a certain period of time.

次いで比較器5において、後述する遅延回路7を通して
加えられた入力信号Vinは、保持回路4から加えられ
たしきい値Vθより大きいときはII I II1小さ
いときはII () IIというようにして2値化され
る。
Next, in the comparator 5, the input signal Vin applied through the delay circuit 7, which will be described later, is expressed as II I II II when it is larger than the threshold value Vθ added from the holding circuit 4, and II () II when it is smaller. Valued.

この場合。II () II 、 II I IIは逆
としてもよい。
in this case. II () II and II I II may be reversed.

また、タイミング発生回路6は、各回路に適切な動作タ
イミングを与えるために設けたものである。
Further, the timing generation circuit 6 is provided to provide appropriate operation timing to each circuit.

すなわら、信号Tは最大値検出回路1と最小値検出回路
2の動作時間を制御し、最大値■wtと最小値Vmを検
出する範囲を決めるものである。
That is, the signal T controls the operating time of the maximum value detection circuit 1 and the minimum value detection circuit 2, and determines the range in which the maximum value ■wt and the minimum value Vm are detected.

また、信号T′は保持回路4を制御し、しきい値計算回
路3の出力が確定したとき、これを保持するためのタイ
ミングを決めるものである。
Further, the signal T' controls the holding circuit 4 and determines the timing for holding the output of the threshold value calculation circuit 3 once it has been determined.

ところで、以上述べた各回路は一定の動作期間の後に出
力が確定するものであるから、保持回路4の出力である
しきい値■θは、入力信号V i nに対して遅れを生
じてしまう。
By the way, since the output of each of the circuits described above is determined after a certain period of operation, the threshold value ■θ, which is the output of the holding circuit 4, is delayed with respect to the input signal V i n. .

すなわら、入力信号V i nの先頭の部分は、誤った
しきい値で2値化されてしまう。
In other words, the leading portion of the input signal V in is binarized using an incorrect threshold.

第2図の回路では、これを補償するために遅延回路7を
設け、比較回路5へ入る前に入力信号V i nを一定
時間遅らせるようにしである。
In the circuit shown in FIG. 2, a delay circuit 7 is provided to compensate for this, and the input signal V in is delayed for a certain period of time before entering the comparison circuit 5.

ただし、この遅れ時間が無視できる程度に小さい場合も
あるので、そのときは遅延回路は不要である。
However, there are cases where this delay time is so small that it can be ignored, so in that case a delay circuit is not necessary.

なお各回路の動作を分りやすくするため、各部の信号波
形の例を第3図に示す。
In order to make the operation of each circuit easier to understand, examples of signal waveforms of each part are shown in FIG.

以上説明したように、この方式は入力信号の変動に追随
して最適な2値化ができるという優れた特徴を持ってい
る。
As explained above, this method has the excellent feature of being able to perform optimal binarization following fluctuations in the input signal.

しかし、なんらかの故障により、入力信号中に2値化さ
れるべき信号成分がなく、たとえば第4図aに示すよう
に入力信号が比較的大きく、かつほぼ一定値であって、
一様にII I IIと判定されるべき状態、あるいは
同図すに示すように比較的小さく、かつほぼ一定値であ
って、一様にII OIIと判定されるべき状態となっ
たときに、この回路では雑音成分を捕えて2値化基準レ
ベル■θを決めるため、第4図下部に示したように不規
則な2値化信号を出力してしまう欠点がある。
However, due to some kind of failure, there is no signal component to be binarized in the input signal, and for example, as shown in FIG. 4a, the input signal is relatively large and has an approximately constant value.
When the condition is such that it should be uniformly determined to be II I II, or as shown in the figure, it is a relatively small and almost constant value and should be uniformly determined to be II OII, Since this circuit captures the noise component to determine the binarization reference level ■θ, it has the drawback of outputting an irregular binarized signal as shown in the lower part of FIG.

本発明の目的は、入力信号が変動した場合にも、それに
適応して2値化基準レベルを決定し、入力信号を適正に
2値化する回路を提供することであり、前述の従来方式
の欠点を排除するように改良を加えたものである。
An object of the present invention is to provide a circuit that appropriately binarizes the input signal by determining a binarization reference level adaptively even when the input signal fluctuates. It has been improved to eliminate its shortcomings.

上記の目的を達成するには、前述の最大値検出回路及び
最小値検出回路が、真にII I Ifと判定されるべ
き電圧を最大値VW“とじ、真にII OIIと判定さ
れるべき電圧を最小値■―“とじて検出、保持するよう
にする必要がある。
To achieve the above object, the maximum value detection circuit and the minimum value detection circuit described above set the voltage that should be truly determined to be II I If to the maximum value VW, and set the voltage that should be truly determined to be II OII to the maximum value VW. It is necessary to detect and hold the minimum value.

本発明では、そのために最大値検出回路及び最小値検出
回路は、各入力電圧が、あらかじめ定めた設定電圧V’
w、V’mmをそれぞれ上あるいは下に超えた場合にの
みその最大値及び最小値を検出し、これに対して所定の
演算を行なってしきい値を定めるようにし、この設定電
圧を超えない場合には、設定電圧V’1ll11.ある
いはV′騙そのものをVIIIIIL“あるいはV1r
u!L“とじて以後の処理を行なうようにする。
In the present invention, for this purpose, the maximum value detection circuit and the minimum value detection circuit are configured such that each input voltage is a predetermined set voltage V'.
The maximum and minimum values are detected only when w and V'mm are exceeded above or below, respectively, and a predetermined calculation is performed on them to determine a threshold value, so that this set voltage is not exceeded. In the case, the set voltage V'1ll11. Or V' deception itself is VIII
u! L" and perform the subsequent processing.

このようにすれば、第4図で説明したような悪い条件の
もとでも、見かけ上■wt、“。
In this way, even under bad conditions as explained in FIG. 4, it will look like ■wt.

■min“が適正なとなるため2値化基準レベルも適正
に決定でき、正しい出力信号Voutを得ることができ
る。
(2) Since "min" is appropriate, the binarization reference level can also be determined appropriately, and a correct output signal Vout can be obtained.

なお、上述の設定電圧V’ m及びV′朋は、入力信号
の変動の範囲に応じて適切に選ぶことが重要である。
Note that it is important to appropriately select the above-mentioned set voltages V' m and V' according to the range of variation of the input signal.

例えば、入力信号中で1“111と判定されるべき信号
電圧で最も低い電圧をV’ IIIIILとし、II
OIIと判定されるべき信号電圧で最も高い電圧をV′
閣とする。
For example, the lowest voltage among the signal voltages that should be determined as 1"111 in the input signal is V'IIIIIIL, and II
The highest voltage among the signal voltages to be determined as OII is V'
It shall be a cabinet.

この場合、V’1lJL≧V′闇なる条件が満たされる
とき、本2値化回路は最高の能力を発揮するが、もし、
この条件が満たされなくとも実用上は、かなり望しい出
力信号を得ることができる。
In this case, when the condition V'1lJL≧V' is satisfied, this binarization circuit exhibits its best performance, but if
Even if this condition is not met, a fairly desirable output signal can be obtained in practice.

以下、本発明を実施例について説明する。Hereinafter, the present invention will be explained with reference to examples.

第6図は本発明の1実施例のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

これは、第2図に示した回路に、クランプ回路11.1
2を追加したものである。
This adds the clamp circuit 11.1 to the circuit shown in FIG.
2 has been added.

クランプ回路11は、最大値検出回路1の出力V鼠と最
大設定電圧、V′鼠を比較し、VM、≧V’ 1111
.のときはVllll[。
The clamp circuit 11 compares the output V of the maximum value detection circuit 1 with the maximum set voltage, V', and determines that VM, ≧V' 1111
.. When , Vllll[.

を出力し、そうでないときはV’ll[、を出力する。If not, output V'll[,.

クランプ回路は12は、最小値検出回路2の出力”Jm
inと最小設定電圧V′順を比較し、■關≦V’ mi
nのときは’Jminを出力し、そうでないときはV′
順を出力する。
The clamp circuit 12 is the output "Jm" of the minimum value detection circuit 2.
Compare in and the order of minimum setting voltage V', and find that ≦V' mi
When n, output 'Jmin, otherwise output V'
Output the order.

このような機能はダイオードを挿入するだけで得られる
が、V’1llllL及びV’ minを可変にしたい
場合には、比較器とアナログスイッチによって構成して
もよい。
Such a function can be obtained by simply inserting a diode, but if it is desired to make V'1llllL and V' min variable, it may be constructed using a comparator and an analog switch.

しきい値計算回路は、このようにしてクランプ回路11
.12から送出された■鼠かViへおよび■viytか
V′順を用い、演算を行なってしきい値を決定する。
In this way, the threshold calculation circuit
.. The threshold value is determined by performing calculations using the order of ``mouse or Vi'' and ``viyt or V' sent from 12.

なお、この実施例では第2図に示した遅延回路7は省略
しである。
In this embodiment, the delay circuit 7 shown in FIG. 2 is omitted.

第7図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

これは第2図に示した回路に、加算回路8を付加したも
のである。
This is the circuit shown in FIG. 2 with an adder circuit 8 added thereto.

加算回路8は入力信号をある一定量だけレベルシフトす
る回路であり、このシフト量をVsとする。
The adder circuit 8 is a circuit that level-shifts the input signal by a certain amount, and this shift amount is defined as Vs.

このようにすれば、第8図に示すように入力信号Vin
中のVsより犬なる部分は正、Vsより小なる部分は負
となる信号V’inが得られる。
In this way, as shown in FIG.
A signal V'in is obtained in which the portion greater than Vs is positive and the portion smaller than Vs is negative.

したがって最大値検出回路1を正のピーク検出回路、最
小値検出回路2を負のピーク検出回路で構成すれば、先
に説明した設定電圧V’ 鼠及びV′闘を一致させて、
VS : ”J’ Ti11.: V’ yniyrと
したことに相当する。
Therefore, if the maximum value detection circuit 1 is configured with a positive peak detection circuit and the minimum value detection circuit 2 is configured with a negative peak detection circuit, the previously explained set voltages V' and V' can be matched.
VS: "J' Ti11.: Corresponds to V' yniyr.

この実施例では、最大値検出回路1、最小値検出回路2
が正及び負のピーク検出回路ですむため回路構成が容易
となり、動作も安定となるという効果を有している。
In this embodiment, maximum value detection circuit 1, minimum value detection circuit 2
Since only positive and negative peak detection circuits are required, the circuit configuration is easy and the operation is stable.

また他の実施例として次に説明するように、第2図にお
ける最大値検出回路1及び最小値検出回路2に改良を加
える方法もある。
As another example, as will be described below, there is a method of improving the maximum value detection circuit 1 and minimum value detection circuit 2 shown in FIG.

すなわら第9図は一般的なピークホールド回路であるが
、本発明に関連して説明すると、スイッチ102を第2
図のタイミング発生回路6からのタイミング信号Tによ
って開閉するようにして最大値検出回路1とし、またダ
イオード101の向きを逆にし、VT[’を■罷′にし
たものを最小値検出回路2として用いることができる。
That is, FIG. 9 shows a general peak hold circuit, but to explain it in relation to the present invention, the switch 102 is connected to the second peak hold circuit.
The maximum value detection circuit 1 is configured to open and close according to the timing signal T from the timing generation circuit 6 shown in the figure, and the minimum value detection circuit 2 is configured by reversing the direction of the diode 101 and changing VT[' to Can be used.

ここで、最大値検出回路1については第10図に示すよ
うに、スイッチ102のアース側に設定電圧V’ II
IILを加えるように変更する。
Here, as for the maximum value detection circuit 1, as shown in FIG.
Change to add IIL.

このようにすれば、ピーク電圧保持用のコンデンサ10
3には、スイッチ102が閉じている間にこの電圧V’
11111゜が蓄えられるから、スイッチ102を開
いて最大値検出の動作を開始した後は、このV’1ll
lL以上の入力電圧が入ったときにその電圧が、増幅器
104の出力に表われる。
In this way, the peak voltage holding capacitor 10
3, this voltage V' is applied while the switch 102 is closed.
11111° is stored, so after opening the switch 102 and starting the maximum value detection operation, this V'1ll
When an input voltage of 1L or more is applied, that voltage appears at the output of the amplifier 104.

また、それ以外の場合にはV’ ratcが表われる。In other cases, V' ratc appears.

よって先に説明したような、本発明で要求する適正な最
大値を得ることができる。
Therefore, it is possible to obtain the appropriate maximum value required by the present invention, as described above.

さらに最小値検出回路2については、スイッチ102に
加える電圧を設定電圧V’ vrmとし、ダイオード1
01の向きを逆にしたものを用いれば、同様に適性な最
小値を得ることができる。
Furthermore, regarding the minimum value detection circuit 2, the voltage applied to the switch 102 is set to the set voltage V' vrm, and the diode 1
If 01 is used with the direction reversed, an appropriate minimum value can be similarly obtained.

以上説明したように、本発明によるときは、常に入力信
号の変動に対応して安定な2値化を行なうことができ、
2値化回路として大きな効果を有するものである。
As explained above, according to the present invention, stable binarization can always be performed in response to fluctuations in the input signal,
This has great effects as a binarization circuit.

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

第1図は固定しきい値を用いた場合の2値化動作の説明
図、第2図は従来の2値化回路の基本構成を示すブ田ツ
ク図、第3図第4図第5図は第2図の基本回路の各部の
信号波形図、第6図第7図は本発明の各実施例を示すブ
ロック図、第8図は第7図の各部の信号波形図、第9図
第10図は本発明の実施例の部分的回路を説明するため
の回路図である。 1・・・・・・最大値検出回路、2・・・・・・最小値
検出回路、3・・・・・・しきい値計算回路、4・・・
・・・保持回路、5・・・・・・比較器、6・・・・・
・タイミング発生回路、7・・・・・・遅延回路、8・
・・・・・加算回路、11,12・・・・・・クランプ
回路。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the binarization operation when using a fixed threshold value, Fig. 2 is a block diagram showing the basic configuration of a conventional binarization circuit, Fig. 3, Fig. 4, and Fig. 5. 2 is a signal waveform diagram of each part of the basic circuit, FIG. 6 and 7 are block diagrams showing each embodiment of the present invention, FIG. 8 is a signal waveform diagram of each part of FIG. FIG. 10 is a circuit diagram for explaining a partial circuit of an embodiment of the present invention. 1...Maximum value detection circuit, 2...Minimum value detection circuit, 3...Threshold value calculation circuit, 4...
...Holding circuit, 5...Comparator, 6...
・Timing generation circuit, 7... Delay circuit, 8.
... Addition circuit, 11, 12 ... Clamp circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 人力信号中の最大値を検出する手段と、入力信号中
の最小値を検出する手段と、あらかじめ定めた最大設定
値および最小設定値を用い所定の演算を行なって2値化
基準電圧を決定する手段と、上記最大検出値が上記最大
設定値より犬なるときおよび上記最小検出値が上記最小
設定値より小なるとき、上記2値化基準電圧決定手段の
用いる上記最大設定値および最小設定値を上記最大値お
よび最小値に置き換える手段と、上記入力信号と上記2
値化基準電圧とを入力とし、それらを比較する比較手段
とを具備することを特徴とする2値化回路。
1 A means for detecting the maximum value in the human input signal, a means for detecting the minimum value in the input signal, and a predetermined calculation using predetermined maximum and minimum settings to determine the binarization reference voltage. and the maximum set value and minimum set value used by the binarization reference voltage determining means when the maximum detected value is greater than the maximum set value and when the minimum detected value is smaller than the minimum set value. means for replacing the above-mentioned maximum value and minimum value with the above-mentioned input signal and the above-mentioned 2
1. A binarization circuit, characterized in that it is provided with comparison means for inputting a digitized reference voltage and comparing them.
JP14780076A 1976-12-10 1976-12-10 Binarization circuit Expired JPS5824976B2 (en)

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JPS5372561A JPS5372561A (en) 1978-06-28
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