JPS5837596B2 - 非線形特性の変換回路 - Google Patents
非線形特性の変換回路Info
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- JPS5837596B2 JPS5837596B2 JP13909477A JP13909477A JPS5837596B2 JP S5837596 B2 JPS5837596 B2 JP S5837596B2 JP 13909477 A JP13909477 A JP 13909477A JP 13909477 A JP13909477 A JP 13909477A JP S5837596 B2 JPS5837596 B2 JP S5837596B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は入力の非線形関数に近似する出力を得るために
使用される変換回路に関する。
使用される変換回路に関する。
物理的変量Ｘの検出器の出力ＥｘはおおむねＸに対し非
線的である。
線的である。
かかる検出出力ＥｘをＸに比例する信号に変換するため
に入力と出力との関係が非線的な変換回路が必要である
。
に入力と出力との関係が非線的な変換回路が必要である
。
従来、かかる非線形特性の入出力変換回路の近似特性の
回路として与えられた非線形特性を折線特性で近似せる
所謂折線特性回路を使用されている。
回路として与えられた非線形特性を折線特性で近似せる
所謂折線特性回路を使用されている。
かかる折線特性で非線形特性を近似する場合に、与えら
れた非線形特性を多くの区間に分割し分割数の多い折線
特性で非線形特性を近似せる回路を使用すれば近似特性
はよくなるが反面において回路構成が複雑になる欠点が
ある。
れた非線形特性を多くの区間に分割し分割数の多い折線
特性で非線形特性を近似せる回路を使用すれば近似特性
はよくなるが反面において回路構成が複雑になる欠点が
ある。
本発明は、分割数が比較的に少ない折線特性回路を使用
し、入力の広い変化範囲に亘り高い精度で与えられた非
線形特性に近似する入出力特性をもつ変換回路を実現せ
んとするものである。
し、入力の広い変化範囲に亘り高い精度で与えられた非
線形特性に近似する入出力特性をもつ変換回路を実現せ
んとするものである。
第１図は本発明実施例の原理的な構或を示すブロック接
続図である。
続図である。
図において、１は外部から入力ｅｘが与えられる入力端
である。
である。
ＦＧ１およびＦＧ２はそれぞれ第１，第２の折線特性の
電圧・電流変換回路である。
電圧・電流変換回路である。
入力１に与えられる入力ｅｘはそれぞれＦＧ，ＦＧ２の
折線特性にしたがって電流Ｉｘ’およびＩＬ′に変換さ
れる。
折線特性にしたがって電流Ｉｘ’およびＩＬ′に変換さ
れる。
ＰＷＭはパルス幅変調回路であり変調回路の入力端２に
ＦＧ１の出力電流Ｉｘ’、基準電流の入力端３には一定
の基準電流ＩｓにＦＧ２の出力電流ＩＬ’を加算せる可
変の基準電流Ｉｓ’が与えられ、出力４に入力電流Ｉｘ
’と基準電流Ｉｓ’の比に対応するパルス幅変調信号を
発生する回路である。
ＦＧ１の出力電流Ｉｘ’、基準電流の入力端３には一定
の基準電流ＩｓにＦＧ２の出力電流ＩＬ’を加算せる可
変の基準電流Ｉｓ’が与えられ、出力４に入力電流Ｉｘ
’と基準電流Ｉｓ’の比に対応するパルス幅変調信号を
発生する回路である。
第２図にＰＷＭの一例の構或をより詳細に示す。
図によってＩｘ’の作用を説明すれば、この回路に入力
電流信号Ｉｘ’と基準電流Ｉｓ’が与えられるとき、Ｉ
ｓ’は後述の条件にしたがって正負に切換えられＩｘ’
とともに演算増幅器Ａの入力５に与えられる。
電流信号Ｉｘ’と基準電流Ｉｓ’が与えられるとき、Ｉ
ｓ’は後述の条件にしたがって正負に切換えられＩｘ’
とともに演算増幅器Ａの入力５に与えられる。
図においてＯｓは一定電流Ｉｓを得るための電源、８は
ＩｓにＦＧ２からの電流ＩＬ’を加算せる可変の基準電
流Ｉｓ’から＋Ｉｓ’とーＩｓ’を生ずる電流変換器で
ある。
ＩｓにＦＧ２からの電流ＩＬ’を加算せる可変の基準電
流Ｉｓ’から＋Ｉｓ’とーＩｓ’を生ずる電流変換器で
ある。
増幅器ＡはコンデンサＣとともに加算積分器を構或し、
積分器の入力５にはＩｘ’と±Ｉｓ’のほかに、一定の
繰返し周期で反転する駆動電流±Ｉｃが与えられ積分器
の出力には入力端２に与えられる入力電流Ｉｘ’と±Ｉ
ｓ’および±ｌｃの積分により電圧ｅ。
積分器の入力５にはＩｘ’と±Ｉｓ’のほかに、一定の
繰返し周期で反転する駆動電流±Ｉｃが与えられ積分器
の出力には入力端２に与えられる入力電流Ｉｘ’と±Ｉ
ｓ’および±ｌｃの積分により電圧ｅ。
が発生し、ｅ０？比較器ＣＯによってゼロレベルと比較
される。
される。
比較器ＣＯの出力はｅ。
＞Ｏのとき＋Ｉｓ’が、ｅ ＜ ０のときーＩｓ’が
積分器人力５に帰還されるようにスイッチＳ１およびＳ
２を駆動する。
積分器人力５に帰還されるようにスイッチＳ１およびＳ
２を駆動する。
このとき帰還される基準電圧＋Ｉｓ’，−Ｉｓ’は入力
電流Ｉｘ’に応じてパルス幅変調されそれぞれの一周期
にわたる平均値が入力電流Ｉｘ’と打消し合って加算積
分器の加算点５でゼロに保たれて平衡する。
電流Ｉｘ’に応じてパルス幅変調されそれぞれの一周期
にわたる平均値が入力電流Ｉｘ’と打消し合って加算積
分器の加算点５でゼロに保たれて平衡する。
なおクロツク電流＋Ｉｃはその１周期の平均値はゼロで
ある。
ある。
いま平衡状態における＋Ｉｓ’が積分器入力に帰還され
ている期間をｔｌ ， −Ｉｓ’が帰還されている期間
をｔ２、パルス幅変調波の周期をＴとすれば周期Ｔはク
ロツク電流±Ｉｃの周期Ｔできまり、次式が成立する。
ている期間をｔｌ ， −Ｉｓ’が帰還されている期間
をｔ２、パルス幅変調波の周期をＴとすれば周期Ｔはク
ロツク電流±Ｉｃの周期Ｔできまり、次式が成立する。
（１）式を変形して右辺のＩｓ’の係数をＴｐと置けば
第３図はＰＷＭによって生ずるパルス変調波の波形図で
ある。
ある。
ここで基準電流Ｉｓに加算されるＦＧ２の出力電流ＩＬ
’とＩｘ’の比をＫと置けば次の式が成立する。
’とＩｘ’の比をＫと置けば次の式が成立する。
したがって、ＰＷＭは入力電流Ｉｘ’を出力信号Ｔｐに
変換する非線形特性の変換回路である。
変換する非線形特性の変換回路である。
Ｔｐは期間△Ｔを計数器で計数することによってもとめ
られる。
られる。
■は△Ｔを計数してＴｐをもとめる回路である。
ＴｐをＰＷＭの出力とする。いま、第１図におけるＦＧ
，およびＦＧ２として比較的折点数の少ない適当な折線
特性回路を使用し、これらの回路によってｅｘを変換せ
る出力電流Ｉｘ’およびＩＬ’をＰＷＭに与えれば、入
力ｅｘに対するＰＷＭの出力Ｔｐとの関係が所望の非線
形特性によく近似する特性の入出力変換回路が構或でき
る。
，およびＦＧ２として比較的折点数の少ない適当な折線
特性回路を使用し、これらの回路によってｅｘを変換せ
る出力電流Ｉｘ’およびＩＬ’をＰＷＭに与えれば、入
力ｅｘに対するＰＷＭの出力Ｔｐとの関係が所望の非線
形特性によく近似する特性の入出力変換回路が構或でき
る。
以下、具体的な実施例によって本発明の作用を説明する
。
。
第４図は本発明実施例の具体的な構成を示す。
本実施例においては第１図のＦＧ１に対応する第１折線
特性回路とＦＧ２に対応する第２折線特性回路とを含む
部分を鎖線Ｉ内に示す。
特性回路とＦＧ２に対応する第２折線特性回路とを含む
部分を鎖線Ｉ内に示す。
パルス幅変調回路ＰＷＭとＰＷＭの出力Ｔｐを計測する
回路部分■は第２図と同様である。
回路部分■は第２図と同様である。
第４図の回路の特徴は第１折線特性回路の入出力特性に
おける折点と第２折線特性回路における折点とが合致す
るものが使用され回路Ｉの構或が簡素化されていること
である。
おける折点と第２折線特性回路における折点とが合致す
るものが使用され回路Ｉの構或が簡素化されていること
である。
第５図に折線特性回路部分■に含まれている第１折線特
性回路だけを抽出して示す。
性回路だけを抽出して示す。
第５図において、第１折線特性回路Ｉは演算増幅器Ａ１
を中心とする第１理想化ダイオードと演算増幅器Ａ２を
中心とする第２理想化ダイオードとの２つの折点を含む
第３折線特性の回路である。
を中心とする第１理想化ダイオードと演算増幅器Ａ２を
中心とする第２理想化ダイオードとの２つの折点を含む
第３折線特性の回路である。
いま、説明の便宜上第１理想化ダイオードに含まれる抵
抗Ｒ１，Ｒ４ およびＲｓ１を等しい値に選べばバイア
ス電圧Ｅｌ３１以下の範囲ではＡ１は非動作であり、ｅ
ｘ＞ＥＢ１の範囲でのみ第１ダイオードの出力１１にｅ
ｘと反対極性の出力電ＦＥｅ１を発生する。
抗Ｒ１，Ｒ４ およびＲｓ１を等しい値に選べばバイア
ス電圧Ｅｌ３１以下の範囲ではＡ１は非動作であり、ｅ
ｘ＞ＥＢ１の範囲でのみ第１ダイオードの出力１１にｅ
ｘと反対極性の出力電ＦＥｅ１を発生する。
またｅ）（＞ ＥＢ２の範囲ではＡ２が非動作であり
ｅＸ＜ ＥＢ２の範囲でのみ第２ダイオードの出力１
２にｅＸと反対極性の出力電圧ｅ２が発生する。
ｅＸ＜ ＥＢ２の範囲でのみ第２ダイオードの出力１
２にｅＸと反対極性の出力電圧ｅ２が発生する。
したがって、入力ｅｘに対する出力電流Ｉｘ’の特性は
第６図に示す如＜ＥＢＩと一ＥＢ２とを折点とする折線
特性となる。
第６図に示す如＜ＥＢＩと一ＥＢ２とを折点とする折線
特性となる。
第５図の折線特性回路部分における抵抗Ｒｘｙ△Ｒｘ１
＋△Ｒｘ２ をそれぞれ他の抵抗ＲＬ ，△ＲＬＩ
＋△ＲＬ２に変えれば折点Ｅ Ｂ １ ｐ Ｅ Ｂ２
が第１折線特性回路の折点と一致し折線の傾斜のみが異
なる折線特性の第２折線特性回路が実現できる。
＋△Ｒｘ２ をそれぞれ他の抵抗ＲＬ ，△ＲＬＩ
＋△ＲＬ２に変えれば折点Ｅ Ｂ １ ｐ Ｅ Ｂ２
が第１折線特性回路の折点と一致し折線の傾斜のみが異
なる折線特性の第２折線特性回路が実現できる。
第４図に示す折線特性回路部分Ｉは第ｌ折線特性回路に
含まれている第１，第２の理想化ダイオードを第２折線
特性回路に共用したものである。
含まれている第１，第２の理想化ダイオードを第２折線
特性回路に共用したものである。
第４図に示す実施例の入力ｅｘと出力Ｔｐとの関係を第
７図の特性図に示しこれによってＴｐ／ｅｘ特性を説明
する。
７図の特性図に示しこれによってＴｐ／ｅｘ特性を説明
する。
いま、仮に第４図においてＦＧ２回路部分をのぞきその
出力電流ＩＬ′をゼロと仮定すれば、ｅｘとＴｐの関係
は、ＥＢＩ ｔ− ＥＢ２ を折点電圧とし点線（１
）で示すような折線特性となる。
出力電流ＩＬ′をゼロと仮定すれば、ｅｘとＴｐの関係
は、ＥＢＩ ｔ− ＥＢ２ を折点電圧とし点線（１
）で示すような折線特性となる。
この折線特性は第６図に示したＦＧ１の入出力特性（ｅ
ｘ対Ｉ ｘ’ ）に相似する折線特性である。
ｘ対Ｉ ｘ’ ）に相似する折線特性である。
実際にＦＧ２によってＩＬ’がＰＷＭの基準電流Ｉｓに
加算される場合は入出力特性（ｅｘ対Ｔｐ ）は例えば
実線（２）で示すような曲線を画く，ｅｘがーＥ Ｂ
２ ＜ ｅ Ｘ ＜ Ｅ Ｂ １ の範囲（これを中間
範囲と呼ぶ）におけるｅｘ対Ｔｐ曲線はｅｘ＝０におい
て点線（１）の直線分ａ′ｂ′に接しｅｘが変化するに
したがって湾曲する。
加算される場合は入出力特性（ｅｘ対Ｔｐ ）は例えば
実線（２）で示すような曲線を画く，ｅｘがーＥ Ｂ
２ ＜ ｅ Ｘ ＜ Ｅ Ｂ １ の範囲（これを中間
範囲と呼ぶ）におけるｅｘ対Ｔｐ曲線はｅｘ＝０におい
て点線（１）の直線分ａ′ｂ′に接しｅｘが変化するに
したがって湾曲する。
このｅｘ＝Ｏにおける特性曲線（２）の傾きはＲｘによ
って定まり曲線の湾曲率（ｅ）（の各点におけるｅｘの
増加分△ｅｘに対するＴｐの増分△Ｔの比△ＴｐＡｅの
変化率）はＲＬによって定ます。
って定まり曲線の湾曲率（ｅ）（の各点におけるｅｘの
増加分△ｅｘに対するＴｐの増分△Ｔの比△ＴｐＡｅの
変化率）はＲＬによって定ます。
また、ｅｘ＞ＥＢ１の範囲における特性曲線（２）はｅ
ｘがＥＢ１を越える点で△Ｒｘ１および△ＲＬ１に関連
してその傾きおよび湾曲率が変化する。
ｘがＥＢ１を越える点で△Ｒｘ１および△ＲＬ１に関連
してその傾きおよび湾曲率が変化する。
またｅ）（＜−ＥＢ２の範囲ではｅｘがーＥＢ２以下に
なる点で△Ｒｘ２および△ＲＬ２に関連してその傾きお
よび湾曲率が変わる。
なる点で△Ｒｘ２および△ＲＬ２に関連してその傾きお
よび湾曲率が変わる。
したがって、第４図の実施例回路によって所望の非線形
特性に近似する特性の変換回路を構成する場合、まずＦ
Ｇ１およびＦＧ２の２つの折線電圧ＥＢ１，一ＥＢ２を
定め、この中間範囲の入力特性（ Ｔｐ／ｅ ｘ ）を
ＲｘおよびＲＬによって所望の非線形特性に近似するよ
うに定め、ｅ Ｘ ＞ Ｅ Ｂ １、およびｅ Ｘ ＜
Ｅ Ｂ ２の範囲の入出力特性を△Ｒｘ１ ｙ△ＲＬ
１、および△Ｒｘ２ ｙ△ＲＬ２ によって所望の非
線形特性に近似するように定める。
特性に近似する特性の変換回路を構成する場合、まずＦ
Ｇ１およびＦＧ２の２つの折線電圧ＥＢ１，一ＥＢ２を
定め、この中間範囲の入力特性（ Ｔｐ／ｅ ｘ ）を
ＲｘおよびＲＬによって所望の非線形特性に近似するよ
うに定め、ｅ Ｘ ＞ Ｅ Ｂ １、およびｅ Ｘ ＜
Ｅ Ｂ ２の範囲の入出力特性を△Ｒｘ１ ｙ△ＲＬ
１、および△Ｒｘ２ ｙ△ＲＬ２ によって所望の非
線形特性に近似するように定める。
本方式においては、ＦＧ１の特性を決定する回路要素Ｒ
ｘ ｔ△Ｒｘｌ ｖ△Ｒｘ２およびＦＧ２の特性を決定
する回路要素ＲＬ ，△ＲＬ１，△ＲＬ２ の値を任
意所望の値に選定して目的とする非線形特性に近似する
特性の変換回路を構或するものであるから容易に近似性
のよい変換回路が実現できる。
ｘ ｔ△Ｒｘｌ ｖ△Ｒｘ２およびＦＧ２の特性を決定
する回路要素ＲＬ ，△ＲＬ１，△ＲＬ２ の値を任
意所望の値に選定して目的とする非線形特性に近似する
特性の変換回路を構或するものであるから容易に近似性
のよい変換回路が実現できる。
また、ＦＧ１を構成する回路要素の一部をＦＧ２の回路
要素の一部に共用することができるので折点数の比較的
少ない折線特性の回路によって目的とする非特性特性と
よく近似する特性の変換回路が実現できる。
要素の一部に共用することができるので折点数の比較的
少ない折線特性の回路によって目的とする非特性特性と
よく近似する特性の変換回路が実現できる。
なお、本発明の回路要素である折線特性の回路は、第４
図の折線特性回路Ｉに限定するものではない。
図の折線特性回路Ｉに限定するものではない。
折線特性を決定する回路要素およびその数を任意に選定
せるものでもよい。
せるものでもよい。
また、パルス幅変調回路の方式も他の方式のものでもよ
い。
い。
入力信号Ｉｘと基準信号Ｉｓとの比に対応する出力信号
Ｔｐを発生する回路であればよい。
Ｔｐを発生する回路であればよい。
第１図は本発明実施例の原理的な構成を示す。
第２図は本発明実施例に含まれるパルス幅変調回路を示
す。 第３図はパルス幅変調回路の出力の波形図を示す。 第４図は本発明実施例の具体的の構成を示す。 第５図は本発明実施例の折線特性回路部分の要部の構或
を示す。 第６図は第５図に示折線特性回路の入出力の関係を示す
特性線図である。 第７図は本発明実施例の入出力関係を説明するための特
性線図である。 ＦＧ１ ・・・第１電圧一電流変換回路、ＦＧ２・・・
第２電圧一電流変換回路、ＰＷＭ・・・パルス幅変換回
路、■・・・出力信号計数回路。
す。 第３図はパルス幅変調回路の出力の波形図を示す。 第４図は本発明実施例の具体的の構成を示す。 第５図は本発明実施例の折線特性回路部分の要部の構或
を示す。 第６図は第５図に示折線特性回路の入出力の関係を示す
特性線図である。 第７図は本発明実施例の入出力関係を説明するための特
性線図である。 ＦＧ１ ・・・第１電圧一電流変換回路、ＦＧ２・・・
第２電圧一電流変換回路、ＰＷＭ・・・パルス幅変換回
路、■・・・出力信号計数回路。
Claims (1)
- １ 第１折線特性の第１電圧・電流変換回路と第２折線
特性の第２電圧・電流変換回路と、入力電流と正負に極
性を反転する基準電流とにより入力電流と基準電流との
比に対応するパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調
回路とを具備し、入力電圧を前記第１電圧・電流変換回
路によって変換せる第１出力電流を前記パルス幅変調回
路の入力に与えるとともに入力電圧を前記第２電圧・電
流変換回路によって変換せる第２出力電流を一定の電流
に加算せる可変電流を前記基準電流として使用し、前記
パルス幅変調回路の出力に前記第１出力電流と前記可変
の基準電流との比に対応する出力信号を得るように構成
せる非線形特性の変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13909477A JPS5837596B2 (ja) | 1977-11-18 | 1977-11-18 | 非線形特性の変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13909477A JPS5837596B2 (ja) | 1977-11-18 | 1977-11-18 | 非線形特性の変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5471963A JPS5471963A (en) | 1979-06-08 |
| JPS5837596B2 true JPS5837596B2 (ja) | 1983-08-17 |
Family
ID=15237345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13909477A Expired JPS5837596B2 (ja) | 1977-11-18 | 1977-11-18 | 非線形特性の変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5837596B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877981A (en) * | 1988-05-25 | 1989-10-31 | Ampex Corporation | Precision device for soft clipping AC and DC signals |
-
1977
- 1977-11-18 JP JP13909477A patent/JPS5837596B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5471963A (en) | 1979-06-08 |
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