JP2024102712A - Amplification circuit and ultrasonic flow meter - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲインをn倍ずつ切り替え可能な増幅回路を提供すること。
【解決手段】直列に接続された第一増幅回路と第二増幅回路とアッテネータ回路とを備える増幅回路であって、前記増幅回路の基本ゲインをm、ゲイン増分をn、mを0ではない数、nを1よりも大きな数、xを5,4,3,2のうちの一つの整数とするとき、前記第一増幅回路のゲインをnに設定するかnxに設定するか、或いは-nに設定するか-nxに設定するかを切り替え、前記第二増幅回路のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、前記アッテネータ回路のゲインを1に設定するか1/nに設定するかを切り替える切り替え回路を備える、増幅回路。
【選択図】図5
An amplifier circuit capable of switching the gain by n times is provided.
[Solution] An amplifier circuit comprising a first amplifier circuit, a second amplifier circuit, and an attenuator circuit connected in series, the amplifier circuit comprising a switching circuit which switches between setting the gain of the first amplifier circuit to n or nx, or -n or -nx , switches between setting the gain of the second amplifier circuit to m or m×n2, and switches between setting the gain of the attenuator circuit to 1 or 1/n, where m is a basic gain of the amplifier circuit, n is a gain increment, m is a number other than 0, n is a number greater than 1, and x is an integer selected from among 5, 4, 3, and 2 .
[Selected figure] Figure 5
Description
本開示は、増幅回路及び超音波流量計に関する。 This disclosure relates to an amplifier circuit and an ultrasonic flow meter.
従来、受信信号を増幅する増幅回路のゲインを調整して増幅後の受信信号の振幅を制御する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a technique for controlling the amplitude of the amplified received signal by adjusting the gain of an amplifier circuit that amplifies the received signal (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、周波数が比較的高い信号を増幅する増幅回路のゲインをn倍ずつ切り替える構成を実現することが難しかった。 However, it was difficult to realize a configuration that could switch the gain of an amplifier circuit that amplifies relatively high-frequency signals in n-fold increments.
本開示は、ゲインをn倍ずつ切り替え可能な増幅回路及び当該増幅回路を備える超音波流量計を提供する。 This disclosure provides an amplifier circuit capable of switching the gain by n times and an ultrasonic flowmeter equipped with the amplifier circuit.
本開示の第一態様では、
直列に接続された第一増幅回路と第二増幅回路とアッテネータ回路とを備える増幅回路であって、
前記増幅回路の基本ゲインをm、ゲイン増分をn、mを0ではない数、nを1よりも大きな数、xを5,4,3,2のうちの一つの整数とするとき、
前記第一増幅回路のゲインをnに設定するかnxに設定するか、或いは-nに設定するか-nxに設定するかを切り替え、前記第二増幅回路のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、前記アッテネータ回路のゲインを1に設定するか1/nに設定するかを切り替える切り替え回路を備える、増幅回路及び当該増幅回路を備える超音波流量計が提供される。
In a first aspect of the present disclosure,
An amplifier circuit including a first amplifier circuit, a second amplifier circuit, and an attenuator circuit connected in series,
Let m be the base gain of the amplifier circuit, n be the gain increment, m be a number other than 0, n be a number greater than 1, and x be an integer of 5, 4, 3, or 2.
An amplifier circuit and an ultrasonic flowmeter including the amplifier circuit are provided, the amplifier circuit including a switching circuit that switches between setting the gain of the first amplifier circuit to n or nx , or between setting the gain to -n or -nx , switches between setting the gain of the second amplifier circuit to m or m× n2 , and switches between setting the gain of the attenuator circuit to 1 or 1/n.
本開示の第二態様では、
直列に接続された第一増幅回路と第二増幅回路と第三増幅回路とを備える増幅回路であって、
前記増幅回路の基本ゲインをα・β・m、ゲイン増分をn、αを0ではない数、βを0ではない数、mを0ではない数、nを1よりも大きな数、yを4,3,2,1のうちの一つの整数とするとき、
前記第一増幅回路のゲインをαに設定するかα・nyに設定するかを切り替え、前記第二増幅回路のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、前記第三増幅回路のゲインをβに設定するかβ・nに設定するかを切り替える切り替え回路を備える、増幅回路及び当該増幅回路を備える超音波流量計が提供される。
In a second aspect of the present disclosure,
An amplifier circuit comprising a first amplifier circuit, a second amplifier circuit, and a third amplifier circuit connected in series,
Let the basic gain of the amplifier circuit be α β m, the gain increment be n, α be a non-zero number, β be a non-zero number, m be a non-zero number, n be a number greater than 1, and y be an integer selected from 4, 3, 2, and 1.
An amplifier circuit and an ultrasonic flowmeter including the amplifier circuit are provided, the amplifier circuit including a switching circuit that switches between setting the gain of the first amplifier circuit to α or α· ny , that switches between setting the gain of the second amplifier circuit to m or m× n2 , and that switches between setting the gain of the third amplifier circuit to β or β·n.
本開示によれば、ゲインをn倍ずつ切り替え可能な増幅回路及び当該増幅回路を備える超音波流量計を提供できる。 The present disclosure provides an amplifier circuit capable of switching the gain by n times and an ultrasonic flowmeter equipped with the amplifier circuit.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して説明する。 The following describes an embodiment of the present disclosure with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の超音波流量計の一構成例を示す図である。超音波流量計は、流路内を流れる流体(気体又は液体)の流量を超音波によって計測する。超音波流量計は、測定管路に沿って又は測定管路内に配置された2つ以上の超音波振動子を備える。2つ以上の超音波振動子は、送信側振動子と受信側振動子を含む。送信側振動子と受信側振動子は、送信側振動子と受信側振動子とを結ぶ方向が流体の流れ方向に斜交または一致するように配置されている。超音波流量計は、送信側振動子と受信側振動子との間で送受される超音波の伝搬時間から、測定管路内の流体の流量を計測する。 Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasonic flowmeter according to one embodiment. The ultrasonic flowmeter uses ultrasonic waves to measure the flow rate of a fluid (gas or liquid) flowing through a flow path. The ultrasonic flowmeter includes two or more ultrasonic transducers arranged along or within a measurement pipeline. The two or more ultrasonic transducers include a transmitting transducer and a receiving transducer. The transmitting transducer and the receiving transducer are arranged so that the direction connecting the transmitting transducer and the receiving transducer is oblique to or coincident with the direction of the fluid flow. The ultrasonic flowmeter measures the flow rate of the fluid in the measurement pipeline from the propagation time of ultrasonic waves transmitted and received between the transmitting transducer and the receiving transducer.
図1に示す超音波流量計300は、超音波プローブ10a、超音波プローブ10b、制御部35、送信部31、スイッチ33a、スイッチ33b、受信部32、時間計測部40及び流量計測部50を備える。
The
制御部35は、配管100内の流体102に向けて、超音波プローブ10aの超音波振動子11aから超音波eを送信するか、超音波プローブ10bの超音波振動子11bから超音波eを送信するかを切り替える制御を行う。
The
超音波プローブ10aは、配管100の外面に対向するように、配管100内を流れる流体102の上流側に配置されている。超音波プローブ10aは、超音波振動子11aと樹脂製の楔12aを有する。超音波プローブ10bは、配管100の外面に対向するように、配管100内を流れる流体102の下流側に配置されている。超音波プローブ10bは、超音波振動子11bと樹脂製の楔12bを有する。
The
楔12aは、配管100の外面に対して傾斜した表面を有し、その表面に超音波振動子11aが取り付けられている。このため、超音波振動子11aで発生した超音波は、楔12aから配管100に所定の傾斜角度で入射してから、流体102を伝搬して、超音波振動子11bに到達する。
The
楔12bは、配管100の外面に対して傾斜した表面を有し、その表面に超音波振動子11bが取り付けられている。このため、超音波振動子11bで発生した超音波は、楔12bから配管100に所定の傾斜角度で入射してから、流体102を伝搬して、超音波振動子11aに到達する。
The
超音波振動子11aは、スイッチ33aの切り替え動作によって送信部31又は受信部32に選択的に接続される。超音波振動子11bは、スイッチ33bの切り替え動作によって受信部32又は送信部31に選択的に接続される。
The
制御部35は、超音波振動子11aと超音波振動子11bのうちで超音波を送信すべき振動子(つまり、励振対象となる一方の振動子)を選択する選択信号a,bと、超音波送信のタイミングを指示する送信タイミング信号cとを生成する回路である。
The
超音波eを送信すべき振動子として超音波振動子11aが選択される場合、スイッチ33aは、制御部35からの選択信号aに従って、超音波eを送信する振動子として超音波振動子11aを選択する。一方、スイッチ33bは、制御部35からの選択信号bに従って、超音波eを受信する振動子として超音波振動子11bを選択する。
When the
送信部31は、制御部35からの送信タイミング信号cに従って、スイッチ33aを介して超音波振動子11aに電気信号d(例えば、超音波振動子11aを励振させる一又は複数のパルス信号)を送信し、超音波振動子11aに超音波eを発生させる回路である。発生した超音波eは、楔12a及び配管100を透過し、配管100内の流体102に入射する。配管100内の流体102に入射した超音波eは、配管100の反対側の外面に設置される超音波プローブ10bの超音波振動子11bに伝搬し、超音波振動子11bで電気信号に変換される。超音波振動子11bから出力される電気信号は、スイッチ33bを介して受信部32で受信信号fとして受信される。
The transmitting
時間計測部40は、超音波eが超音波振動子11aから送信されてから超音波振動子11bで受信されるまでの時間を伝搬時間Tabとして計測する。時間計測部40は、例えば、超音波振動子11aからの超音波eの送信が開始するタイミングを示す送信タイミング信号cと、超音波振動子11bで超音波eを受信したタイミングを示す受信タイミング信号gとに基づいて、伝搬時間Tabを計測する回路である。
The
次に、超音波流量計300は、制御部35からの信号によって、スイッチ33aとスイッチ33bの切り替えを行って、超音波プローブ10aと超音波プローブ10bの送受信関係を反対にする。
Next, the
超音波eを送信すべき振動子として超音波振動子11bが選択される場合、スイッチ33aは、制御部35からの選択信号aに従って、超音波eを受信する振動子として超音波振動子11aを選択する。一方、スイッチ33bは、制御部35からの選択信号bに従って、超音波eを送信する振動子として超音波振動子11bを選択する。
When
送信部31は、制御部35からの送信タイミング信号cに従って、スイッチ33bを介して超音波振動子11bに電気信号d(例えば、超音波振動子11bを励振させる一又は複数のパルス信号)を送信し、超音波振動子11bに超音波eを発生させる回路である。発生した超音波eは、楔12b及び配管100を透過し、配管100内の流体102に入射する。配管100内の流体102に入射した超音波eは、配管100の反対側の外面に設置される超音波プローブ10aの超音波振動子11aに伝搬し、超音波振動子11aで電気信号に変換される。超音波振動子11aから出力される電気信号は、スイッチ33aを介して受信部32で受信信号fとして受信される。
The transmitting
時間計測部40は、超音波eが超音波振動子11bから送信されてから超音波振動子11aで受信されるまでの時間を伝搬時間Tbaとして計測する。時間計測部40は、例えば、超音波振動子11bからの超音波eの送信が開始するタイミングを示す送信タイミング信号cと、超音波振動子11aで超音波eを受信したタイミングを示す受信タイミング信号gとに基づいて、伝搬時間Tbaを計測する回路である。
The
なお、伝搬時間Tabと伝搬時間Tbaを計測する順番は、逆でもよい。 The order in which the propagation times Tab and Tba are measured may be reversed.
流量計測部50は、時間計測部40より得られた計測時間(伝搬時間Tabと伝搬時間Tba)を用いて、流体102の流量Qを演算する。次に、流量Qの演算について説明する。
The flow
伝搬時間Tab,Tbaについて、
Tab=Lf/(Cf+Vsinθfs) ・・・(1)
Tba=Lf/(Cf-Vsinθfs) ・・・(2)
という関係が成立する。ここで、Cfは配管100内の流体102中での音速、Vは流体102の流速、θfsは流体内入射角(配管100から流体102への屈折角又は流体102から配管100への入射角)、Lfは配管100内の超音波eの伝搬経路110の長さである。
Regarding the propagation times Tab and Tba,
Tab=Lf/(Cf+Vsinθ fs )...(1)
Tba=Lf/(Cf-Vsinθ fs )...(2)
Here, Cf is the sound speed in the fluid 102 in the
式(1)及び式(2)より、Vについて解くと、
V=Lf/(2sinθfs)×((1/Tab)-(1/Tba)) ・・・(3)
となる。
From equations (1) and (2), solving for V gives
V=Lf/(2sinθ fs )×((1/Tab)-(1/Tba))...(3)
It becomes.
流量Qは、
Q=V×A ・・・(4)
である。ここで、Aは配管100の断面積である。断面積Aは、配管100の内半径rを用いて、
A=π×r2 ・・・(5)
と表される。
The flow rate Q is
Q=V×A...(4)
Here, A is the cross-sectional area of the
A=π×r 2 ...(5)
This is expressed as:
図2は、流体内入射角θfsを決定するスネルの法則について説明する図である。スネルの法則によれば、
Cw/sinθw = Cp/sinθp = Cf/sinθfs ・・・(6)
という関係式が成立する。ここで、Cwは楔12a中での音速、θwは楔内入射角(楔12aから配管100への入射角又は配管100から楔12aへの屈折角)である。Cpは配管100中での音速、θpは配管内入射角(楔12aから配管100への屈折角、配管100から流体102への入射角、又は配管100から楔12aへの入射角)である。Cfは流体102中での音速、θfsは流体内入射角(配管100から流体102への屈折角又は流体102から配管100への入射角)である。
FIG. 2 is a diagram for explaining Snell's law for determining the angle of incidence θ fs in a fluid. According to Snell's law,
Cw/sinθ w = Cp/sinθ p = Cf/sinθ fs ...(6)
The following relational expression is established. Here, Cw is the sound speed in the
Cw、sinθw及びCfは、既知の値なので、式(6)から流体内入射角θfsを求めることができる。したがって、流量計測部50は、式(1)~(5)に基づいて、流量Qを演算できる。
Since Cw, sin θw , and Cf are known values, the angle of incidence θ fs in the fluid can be obtained from equation (6). Therefore, the flow
流量計測部50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ及びメモリを備える演算回路である。演算回路は、制御部35と時間計測部40の少なくとも一方を含んでもよい。流量計測部50、制御部35及び時間計測部40の各機能(各部が行う処理)は、例えば、メモリに記憶されたプログラムによって、プロセッサが動作することにより実現される。各機能は、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって実現されてもよい。制御部35又は時間計測部40は、論理回路により実現されてもよい。
The flow
図3は、受信部の一構成例を示す図である。受信部32は、増幅回路36、受信タイミング検出回路38及びピークホールド回路37を有する。増幅回路36は、スイッチ33a又はスイッチ33bを介して入力される受信信号fを増幅し、増幅された受信信号fである受信波iを出力する。受信タイミング検出回路38は、入力される受信波iに基づいて、超音波振動子11a又は超音波振動子11bで超音波eを受信したタイミングを示す受信タイミング信号gを生成する。
Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of the receiving unit. The receiving
図4は、受信タイミング信号gを説明するための図である。受信タイミング検出回路38は、受信波iが閾値電圧VTHLDをクロスした以降に受信波iが基準レベルVCOMをクロスする時点(図4は、ゼロクロス時点q8x又はゼロクロス時点q10xを例示)を検出する。
4 is a diagram for explaining the reception timing signal g. The reception
受信タイミング検出回路38は、受信波iに含まれる複数の振動半波のうち、振幅が閾値電圧VTHLDをクロスする特定の振動半波を検出する。例えば、受信タイミング検出回路38は、特定の振動半波として、振幅が閾値電圧VTHLDをトリガ時点c8xでクロスする第8振動半波、又は、振幅が閾値電圧VTHLDをトリガ時点c10xでクロスする第10振動半波を検出する。受信タイミング検出回路38は、特定の振動半波の後端が基準レベルVCOMをクロスする時点(図4は、ゼロクロス時点q8x又はゼロクロス時点q10xを例示)を検出し、当該時点で発生するストップパルスSTOPを受信タイミング信号gとして出力する。
The reception
時間計測部40(図3)は、超音波振動子11aからの超音波eの送信開始タイミングを示す送信タイミング信号cから、超音波振動子11bでの超音波eの受信タイミングを示す受信タイミング信号g(ストップパルスSTOP)までの時間を計測する。時間計測部40は、当該時間の計測値を伝搬時間Tabとして出力する。同様に、時間計測部40は、超音波振動子11bからの超音波eの送信開始タイミングを示す送信タイミング信号cから、超音波振動子11aでの超音波eの受信タイミングを示す受信タイミング信号g(ストップパルスSTOP)までの時間を計測する。時間計測部40は、当該時間の計測値を伝搬時間Tbaとして出力する。
The time measurement unit 40 (Figure 3) measures the time from the transmission timing signal c, which indicates the start timing of transmission of ultrasound e from the
しかしながら、図4に示す受信波iの振幅又は閾値電圧VTHLDが想定値から外れていると、受信タイミング信号g(ストップパルスSTOP)が一波前又は一波後の振動半波を基準に生成されるおそれがある。この場合、伝搬時間Tab又は伝搬時間Tbaの計測誤差が生じるおそれがある。本実施形態の超音波流量計は、ピークホールド回路37(図3)により測定された受信波iのピーク値に応じて、受信波iの振幅が一定値になるように又は閾値電圧VTHLDが特定の振動半波を検出可能な値になるように制御する制御部35(図3)を備える。これにより、伝搬時間Tab又は伝搬時間Tbaの計測誤差が低減する。 However, if the amplitude or threshold voltage VTHLD of the received wave i shown in FIG. 4 is out of the expected value, the reception timing signal g (stop pulse STOP) may be generated based on the vibration half wave one wave before or one wave after. In this case, a measurement error of the propagation time Tab or the propagation time Tba may occur. The ultrasonic flowmeter of this embodiment includes a control unit 35 (FIG. 3) that controls the amplitude of the received wave i to a constant value or the threshold voltage VTHLD to a value that allows a specific vibration half wave to be detected, depending on the peak value of the received wave i measured by the peak hold circuit 37 (FIG. 3). This reduces the measurement error of the propagation time Tab or the propagation time Tba.
図3において、スイッチ33a又はスイッチ33bを介して受信信号fは増幅回路36に入力される。増幅回路36によって増幅された受信信号fである受信波iは、時間計測部40に入力され、時間計測部40は、前述のように伝搬時間Tab及び伝搬時間Tbaを計測する。一方、受信波iは、ピークホールド回路37にも入力される。ピークホールド回路37は、受信波iのピーク値(振幅の極小値または極大値)に対応するピークホールド値hを制御部35に出力する。ピークホールド値hは、アナログ電圧であるが、不図示のADコンバータにより変換されたデジタル値として扱われてもよい。
In FIG. 3, the received signal f is input to the
制御部35は、ピークホールド値hに応じて増幅回路36のゲインを調整するためのゲイン調整信号kを出力してもよい。増幅回路36のゲインは、入力される受信信号fの電圧に対して出力される受信波iの電圧の比を表す。例えば、制御部35は、ピークホールド値hと所定の目標ピーク値と比較する。制御部35は、ピークホールド値hが目標ピーク値よりも低いことが検出されると、増幅回路36のゲインを増やすゲイン調整信号kを出力する。制御部35は、ピークホールド値hが目標ピーク値よりも高いことが検出されると、増幅回路36のゲインを減らすゲイン調整信号kを出力する。制御部35は、ピークホールド回路37から出力されたピークホールド値hに応じてゲイン調整信号kを出力するフィードバック制御を行うことにより、受信波iの振幅を一定値に制御する。
The
制御部35は、ピークホールド回路37から出力されたピークホールド値hに応じて閾値電圧VTHLDを調整するための閾値電圧調整信号lを出力してもよい。例えば、制御部35は、所定の基準電圧とピークホールド値hとの差に応じて、特定の振動半波を検出可能な値に閾値電圧VTHLDを調整する閾値電圧調整信号lを出力する。
The
図5は、第一実施形態の増幅回路の一構成例を示す図である。増幅回路36Aは、上記の増幅回路36の一例である。増幅回路36Aは、受信信号fを増幅し、増幅後の受信信号fである受信波iを出力する。受信波iは、上記のピークホールド回路37及び受信タイミング検出回路38への入力波に相当する。増幅回路36Aは、第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70を備える。
Figure 5 is a diagram showing an example of the configuration of an amplifier circuit of the first embodiment.
図5では、第一増幅回路60の信号出力端がアッテネータ回路70の信号入力端に直列に接続され、アッテネータ回路70の信号出力端が第二増幅回路80の信号入力端に直列に接続されている。受信波iは、第二増幅回路80の信号出力端から出力される。
In FIG. 5, the signal output terminal of the
第一増幅回路60は、入力される受信信号fをゲインG1で増幅し、増幅後の受信信号fである第一中間信号M1を出力する。ゲインG1は、入力される受信信号fの電圧に対して出力される第一中間信号M1の電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG1は、1以上の値である。第一増幅回路60は、第一増幅器61、抵抗62,63,64及び第一アナログスイッチ65を有する。
The
第一増幅器61は、受信信号fが入力される。第一増幅器61は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。受信信号fは、第一増幅器61の非反転入力端子に入力される。第一増幅器61の出力端子と中間電位93との間には、抵抗62と抵抗64とが直列に接続されている。抵抗62と抵抗64との間の接続点66は、第一増幅器61の反転入力端子に電気的に接続されている。接続点66と中間電位93との間には、抵抗63と第一アナログスイッチ65とが直列に接続されている。第一中間信号M1は、第一増幅器61の出力端子から出力される。
The
中間電位93は、例えば、上記の基準レベルVCOMである。
The
第一アナログスイッチ65は、抵抗63を中間電位93に電気的に接続するか、抵抗63を中間電位93に接続しないで開放とするかを、第一切替信号k1の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第一切替信号k1は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第一アナログスイッチ65は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
第一増幅回路60は、第一増幅器61と抵抗62,63,64との組み合せによって形成された非反転増幅回路を有する。第一増幅回路60の増幅率(ゲインG1)は、以下の通りである。
The
抵抗63が開放の場合、ゲインG1は、
G1a=1+R64/R62 ・・・(7)
となる。R64,R62は、それぞれ、抵抗64,62の抵抗値を表す。
When
G1a=1+R64/R62...(7)
R64 and R62 represent the resistance values of the
抵抗63が中間電位93に接続される場合、ゲインG1は、
G1b=1+R64/(R62・R63/(R62+R63)) ・・・(8)
となる。R63は、抵抗63の抵抗値を表す。
When the
G1b=1+R64/(R62・R63/(R62+R63))...(8)
R63 represents the resistance value of the
つまり、第一増幅回路60は、第一切替信号k1に従って、ゲインG1をG1a又はG1bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
第一増幅回路60は、オペアンプ、抵抗、および単極単投または単極双投のアナログスイッチという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。更に、入力信号に対する入力インピーダンスが極めて高いので、インピーダンスが比較的高い信号入力端から入力される信号(受信信号f)でも、正確に増幅することができる。
The
アッテネータ回路70は、第一増幅回路60により増幅された信号(第一中間信号M1)が入力される。アッテネータ回路70は、入力される第一中間信号M1をゲインG3で減衰し、減衰後の第一中間信号M1である第二中間信号M2を出力する。ゲインG3は、入力される第一中間信号M1の電圧に対して出力される第二中間信号M2の電圧の比(増幅率。減衰率ともいう)を表す。ゲインG3は、1以下の非負の値である。アッテネータ回路70は、抵抗71,72及び第三アナログスイッチ73を有する。
The
アッテネータ回路70の信号入力端と信号出力端との間に、抵抗72が直列に接続されている。抵抗72とアッテネータ回路70の信号出力端とは、接続点74で接続されている。接続点74と中間電位93との間には、抵抗71と第三アナログスイッチ73とが直列に接続されている。第二中間信号M2は、接続点74から出力される。
A
第三アナログスイッチ73は、抵抗71を中間電位93に電気的に接続するか、抵抗71を中間電位93に接続しないで開放とするかを、第三切替信号k3の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第三切替信号k3は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第三アナログスイッチ73は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
アッテネータ回路70は、抵抗71と抵抗72の組み合わせによって形成された分圧回路を有する。アッテネータ回路70の増幅率(ゲインG3)は、以下の通りである。
The
抵抗71が開放の場合、ゲインG3は、
G3a=1 ・・・(9)
となる。
When
G3a=1...(9)
It becomes.
抵抗71が中間電位93に接続される場合、ゲインG3は、
G3b=R71/(R71+R72) ・・・(10)
となる。R71,R72は、それぞれ、抵抗71,72の抵抗値を表す。
When the
G3b=R71/(R71+R72)...(10)
R71 and R72 represent the resistance values of the
つまり、アッテネータ回路70は、第三切替信号k3に従って、ゲインG3をG3a又はG3bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
アッテネータ回路70は、抵抗、および単極単投または単極双投のアナログスイッチという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。
The
第一増幅回路60とアッテネータ回路70と後述する第二増幅回路80は、図5に示す順番で直列に接続される形態に限られず、それらの三つの回路が直列に接続される順番は、入れ替えられてもよい。図5に示す順番で接続すると、第一増幅回路60の出力インピーダンスが低く、後述する第二増幅回路80の入力インピーダンスが極めて高いので、アッテネータ回路70の入力インピーダンスが低く出力インピーダンスが高くても、正確に増幅することができる。
The
第二増幅回路80は、アッテネータ回路70から出力される第二中間信号M2が入力される。第二増幅回路80は、入力される第二中間信号M2をゲインG2で増幅し、増幅後の第二中間信号M2である受信波iを出力する。ゲインG2は、入力される第二中間信号M2の電圧に対して出力される受信波iの電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG2は、正の値である。
The
第二増幅回路80は、第二増幅器81、抵抗82,83,84,87,88及び第二アナログスイッチ85を有する。
The
第二増幅器81は、第二中間信号M2が入力される。第二増幅器81は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。第二中間信号M2は、第二増幅器81の非反転入力端子に入力される。第二増幅器81の出力端子と中間電位93との間には、抵抗82と抵抗84とが直列に接続されている。抵抗82と抵抗84との間の接続点86は、第二増幅器81の反転入力端子に電気的に接続されている。接続点86と中間電位93との間には、抵抗83と第二アナログスイッチ85とが直列に接続されている。第二増幅器81の出力端子と中間電位93との間には、抵抗88と抵抗87とが直列に接続されている。受信波iは、抵抗88と抵抗87との間の接続点から出力される。
The
第二アナログスイッチ85は、抵抗83を中間電位93に電気的に接続するか、抵抗83を中間電位93に接続しないで開放とするかを、第二切替信号k2の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第二切替信号k2は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第二アナログスイッチ85は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
第二増幅回路80は、第二増幅器81と抵抗82,83,84,87,88との組み合せによって形成された非反転増幅回路を有する。第二増幅回路80の増幅率(ゲインG2)は、以下の通りである。
The
抵抗83が開放の場合、ゲインG2は、
G2a=(1+R84/R82)・(R87/(R87+R88))
・・・(11)
となる。R84,R82,R87,R88は、それぞれ、抵抗84,82,87,88の抵抗値を表す。なお、G2a>1の場合は、抵抗88を短絡(R88は0Ωに相当)、抵抗87を未使用(未実装。R87は無限大に相当)とするのが望ましい。また、G2a=1の場合は、抵抗88を短絡(R88は0Ωに相当)、抵抗87を未使用(未実装。R87は無限大に相当)とするのに加えて、抵抗82を未使用(未実装。R82は無限大に相当)とするのが望ましい。
When
G2a=(1+R84/R82)・(R87/(R87+R88))
...(11)
R84, R82, R87, and R88 represent the resistance values of
抵抗83が中間電位93に接続される場合、ゲインG2は、
G2b=(1+R84/(R82・R83/(R82+R83)))・(R87/(R87+R88)) ・・・(12)
となる。R83は、抵抗83の抵抗値を表す。
When the
G2b=(1+R84/(R82・R83/(R82+R83)))・(R87/(R87+R88)) ・・・(12)
R83 represents the resistance value of the
つまり、第二増幅回路80は、第二切替信号k2に従って、ゲインG2をG2a又はG2bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
第二増幅回路80は、オペアンプ、抵抗、および単極単投または単極双投のアナログスイッチという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。
The
このように、第一増幅回路60のゲインG1は、第一切替信号k1により切り替えでき、第二増幅回路80のゲインG2は、第二切替信号k2により切り替えでき、アッテネータ回路70のゲインG3は、第三切替信号k3により切り替えできる。よって、第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70は、互いに独立に、ゲインの切り替えが可能である。
In this way, the gain G1 of the
続いて、第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70のゲイン設定につき、図6及び図7を用いて説明する。
Next, the gain settings of the
図6は、ゲインの第一設定方法を示す表である。図6では、基本ゲインをm、ゲイン増分をnとする。mは正の数である。nは、1よりも大きな数である。第一増幅回路60のゲインG1は、抵抗62,63,64の各抵抗値を組み合わせて式(7),(8)を用いて設定され、G1aをn、G1bをn5とする。第二増幅回路80のゲインG2は、抵抗82,83,84,87,88の各抵抗値を組み合わせて式(11),(12)を用いて設定され、G2aをm、G2bをm・n2とする。アッテネータ回路70のゲインG3は、抵抗71,72の各抵抗値を組み合わせて式(9),(10)を用いて設定され、G3aを1、G3bを1/nとする。
FIG. 6 is a table showing a first gain setting method. In FIG. 6, the basic gain is m and the gain increment is n. m is a positive number. n is a number greater than 1. The gain G1 of the
第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70のトータルの増幅率(増幅回路36のトータルゲインG)は、各々の回路の増幅率の積となる(G=G1・GG2・G3)。したがって、図6に示すように、トータルゲインGは、最小の基本ゲインmから、m・n、m・n2、・・・とn倍ずつ増え、最大のm・n7まで、8段階で切り替え可能となる。このように、増幅回路36Aは、第一切替信号k1、第二切替信号k2及び第三切替信号k3に従って、トータルゲインGを、最小の基本ゲインmから最大のm・n7までn倍ずつ切り替えできる。このように、指数関数的に同じゲイン増分nでトータルゲインGが切り替えられることは、信号増幅の点で使い勝手がよい。
The total amplification factor of the
図7は、ゲインの第一設定方法の具体例を示す表である。図7は、基本ゲインm=3、ゲイン増分n=2の場合を例示する。トータルゲインは、最小の3倍から最大の384倍まで2倍ずつ大きくなり、8段階で切り替えできる。 Figure 7 is a table showing a specific example of the first gain setting method. Figure 7 illustrates the case where the base gain m = 3 and the gain increment n = 2. The total gain increases in increments of 2 from a minimum of 3 times to a maximum of 384 times, and can be switched in 8 steps.
図8は、ゲインの第二設定方法を示す表である。図8は、第一増幅回路60のゲインG1bがn4に設定されている点で、図6と異なっている。その結果、トータルゲインGは、mからm・n6までの7段階でn倍ずつ切り替え可能となり、2つの「m・n3」が重複して存在する。
Fig. 8 is a table showing a second gain setting method. Fig. 8 differs from Fig. 6 in that the gain G1b of the
図9は、ゲインの第二設定方法の具体例を示す表である。図9は、基本ゲインm=3、ゲイン増分n=2の場合を例示する。トータルゲインは、最小の3倍から最大の192倍まで2倍ずつ大きくなり、7段階で切り替えできる。 Figure 9 is a table showing a specific example of the second gain setting method. Figure 9 illustrates the case where the base gain m = 3 and the gain increment n = 2. The total gain increases in increments of 2 from a minimum of 3 times to a maximum of 192 times, and can be switched in 7 steps.
例えば、トータルゲインGの最大値がm・n7まで必要なくm・n6で十分な場合、ゲインの第二設定方法が使用されればよい。第一増幅回路60のゲインG1の最大値は、第一設定方法(図6)では、n5なのに対し、第二設定方法(図8)では、n4である。ゲインが下がると、使用するオペアンプの周波数帯域やスピードを抑えることができ、より汎用性が高い、安価な部品を選定することが可能となる。
For example, if the maximum value of the total gain G does not need to be m×n 7 and m×n 6 is sufficient, the second gain setting method may be used. The maximum value of the gain G1 of the
なお、図8は、第一増幅回路60のゲインG1bがn4に設定される場合を示す。しかし、ゲインG1bは、n4に代えて、n3又はn2に設定されても、n4に設定される場合と同様の効果が得られる。G1bがn3に設定される場合、トータルゲインGは、mからm・n5までの6段階でn倍ずつ切り替え可能となり、2つの「m・n3」及び2つの「m・n2」が重複して存在する(図示省略)。G1bがn2に設定される場合、トータルゲインGは、mからm・n4までの5段階でn倍ずつ切り替え可能となり、2つの「m・n3」、2つの「m・n2」及び2つの「m・n」が重複して存在する(図示省略)。
8 shows a case where the gain G1b of the
このように、増幅回路36Aは、トータルゲインGをn倍ずつ切り替え可能な切り替え回路として、第一アナログスイッチ65、第二アナログスイッチ85及び第三アナログスイッチ73を備える。切り替え回路は、第一増幅回路60のゲインをnに設定するかnxに設定するかを切り替え、第二増幅回路80のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、アッテネータ回路70のゲインを1に設定するか1/nに設定するかを切り替える。ここで、xは、5,4,3,2のうちの一つの整数である。増幅回路36Aによれば、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信信号fでも、受信波iの振幅を高精度に調整できる。
Thus, the
図10は、第二実施形態の増幅回路の一構成例を示す図である。増幅回路36Cは、上記の増幅回路36の一例である。第二実施形態において、第一実施形態と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。第二実施形態の増幅回路36Cは、第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70を備える。第二実施形態において、アッテネータ回路70は、第一実施形態におけるアッテネータ回路70と同じ構成を有する。
Figure 10 is a diagram showing an example of the configuration of an amplifier circuit of the second embodiment.
図10では、第一増幅回路60の信号出力端が第二増幅回路80の信号入力端に直列に接続され、第二増幅回路80の信号出力端がアッテネータ回路70の信号入力端に直列に接続されている。受信波iは、アッテネータ回路70の信号出力端から出力される。
In FIG. 10, the signal output terminal of the
第一増幅回路60は、入力される受信信号fをゲインG6で増幅し、増幅後の受信信号fである第一中間信号M1を出力する。ゲインG6は、入力される受信信号fの電圧に対して出力される第一中間信号M1の電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG6は、負の値である。第一増幅回路60は、第一増幅器61、抵抗62,63,64及び第一アナログスイッチ65を有する。
The
第一増幅器61は、受信信号fが入力される。第一増幅器61は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。第一増幅器61の非反転入力端子は、中間電位93に接続されている。受信信号fは、第一増幅器61の反転入力端子に入力される。第一増幅器61の出力端子と受信信号fの入力端(第一増幅回路60の信号入力端)との間には、抵抗62と抵抗64とが直列に接続されている。抵抗62と抵抗64との間の接続点66は、第一増幅器61の反転入力端子に電気的に接続されている。接続点66と第一増幅器61の出力端子との間には、抵抗63と第一アナログスイッチ65とが直列に接続されている。第一中間信号M1は、第一増幅器61の出力端子から出力される。
The
第一アナログスイッチ65は、抵抗63を第一増幅器61の出力端子に電気的に接続するか、抵抗63を第一増幅器61の出力端子に接続しないで開放とするかを、第一切替信号k1の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第一切替信号k1は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第一アナログスイッチ65は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
第一増幅回路60は、第一増幅器61と抵抗62,63,64との組み合せによって形成された反転増幅回路を有する。第一増幅回路60の増幅率(ゲインG6)は、以下の通りである。
The
抵抗63が第一増幅器61の出力端子に接続される場合、ゲインG6は、
G6a=-(R64・R63/(R64+R63))/R62 ・・・(17)
となる。R62,R63,R64は、それぞれ、抵抗62,63,64の抵抗値を表す。
When the
G6a=-(R64・R63/(R64+R63))/R62...(17)
R62, R63, and R64 represent the resistance values of the
抵抗63が開放の場合、ゲインG6は、
G6b=-R64/R62 ・・・(18)
となる。
When
G6b=-R64/R62...(18)
It becomes.
つまり、第一増幅回路60は、第一切替信号k1に従って、ゲインG6をG6a又はG6bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
第一増幅回路60は、オペアンプ、抵抗、および単極単投または単極双投のアナログスイッチという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。
The
第二増幅回路80は、第一増幅回路60から出力される第一中間信号M1が入力される。第二増幅回路80は、入力される第一中間信号M1をゲインG7で増幅し、増幅後の第一中間信号M1である第二中間信号M2を出力する。ゲインG7は、入力される第一中間信号M1の電圧に対して出力される第二中間信号M2の電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG7は、負の値である。
The
第二増幅回路80は、第二増幅器81、抵抗82,83,84及び第二アナログスイッチ85を有する。
The
第二増幅器81は、第一中間信号M1が入力される。第二増幅器81は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。第二増幅器81の非反転入力端子は、中間電位93に接続されている。第一中間信号M1は、第二増幅器81の反転入力端子に入力される。第二増幅器81の出力端子と第一中間信号M1の入力端(第二増幅回路80の信号入力端)との間には、抵抗82と抵抗84とが直列に接続されている。抵抗82と抵抗84との間の接続点86は、第二増幅器81の反転入力端子に電気的に接続されている。接続点86と第二増幅器81の出力端子との間には、抵抗83と第二アナログスイッチ85とが直列に接続されている。第二中間信号M2は、第二増幅器81の出力端子から出力される。
The
第二アナログスイッチ85は、抵抗83を第二増幅器81の出力端子に電気的に接続するか、抵抗83を第二増幅器81の出力端子に接続しないで開放とするかを、第二切替信号k2の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第二切替信号k2は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第二アナログスイッチ85は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
第二増幅回路80は、第二増幅器81と抵抗82,83,84との組み合せによって形成された反転増幅回路を有する。第二増幅回路80の増幅率(ゲインG7)は、以下の通りである。
The
抵抗83が第二増幅器81の出力端子に接続される場合、ゲインG7は、
G7a=-(R84・R83/(R84+R83))/R82 ・・・(19)
となる。R82,R83,R84は、それぞれ、抵抗82,83,84の抵抗値を表す。
When the
G7a=-(R84・R83/(R84+R83))/R82...(19)
R82, R83, and R84 represent the resistance values of the
抵抗83が開放の場合、ゲインG7は、
G7b=-R84/R82 ・・・(20)
となる。
When
G7b=-R84/R82...(20)
It becomes.
つまり、第二増幅回路80は、第二切替信号k2に従って、ゲインG7をG7a又はG7bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
第二増幅回路80は、オペアンプ、抵抗、および単極単投または単極双投のアナログスイッチという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。
The
アッテネータ回路70は、第二増幅回路80により増幅された信号(第二中間信号M2)が入力される。アッテネータ回路70は、入力される第二中間信号M2をゲインG3で減衰し、減衰後の第二中間信号M2である受信波iを出力する。受信波iは、接続点74から出力される。
The
このように、第一増幅回路60のゲインG6は、第一切替信号k1により切り替えでき、第二増幅回路80のゲインG7は、第二切替信号k2により切り替えでき、アッテネータ回路70のゲインG3は、第三切替信号k3により切り替えできる。よって、第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70は、互いに独立に、ゲインの切り替えが可能である。
In this way, the gain G6 of the
第一増幅回路60と第二増幅回路80とアッテネータ回路70は、図10に示す順番で直列に接続される形態に限られず、それらの三つの回路が直列に接続される順番は、入れ替えられてもよい。図10に示す順番で接続すると、第一増幅回路60の出力インピーダンスが低いので、第二増幅回路80の入力インピーダンスが低い場合でも正確に増幅することができる。また、第二増幅回路80の出力インピーダンスが低いので、アッテネータ回路70の入力インピーダンスが低い場合でも正確に増幅することができる。
The
続いて、第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70のゲイン設定につき、図11及び図12を用いて説明する。
Next, the gain settings of the
図11は、ゲインの第三設定方法を示す表である。図11では、基本ゲインをm、ゲイン変化分をnとする。mは負の数である。nは、1よりも大きな数である。第一増幅回路60のゲインG6は、抵抗62,63,64の各抵抗値を組み合わせて式(17),(18)を用いて設定され、G6aを-n、G6bを-n5とする。第二増幅回路80のゲインG7は、抵抗82,83,84の各抵抗値を組み合わせて式(19),(20)を用いて設定され、G7aをm、G7bをm・n2とする。アッテネータ回路70のゲインG3は、抵抗71,72の各抵抗値を組み合わせて式(9),(10)を用いて設定され、G3aを1、G3bを1/nとする。
FIG. 11 is a table showing a third gain setting method. In FIG. 11, the basic gain is m, and the gain change is n. m is a negative number. n is a number greater than 1. The gain G6 of the
第一増幅回路60、第二増幅回路80及びアッテネータ回路70のトータルの増幅率(増幅回路36のトータルゲインG)は、各々の回路の増幅率の積となる(G=G6・GG7・G3)。したがって、図11に示すように、トータルゲインGは、基本ゲイン-mから、-m・n、-m・n2、・・・とn倍ずつ変化し、-m・n7まで、8段階で切り替え可能となる。このように、増幅回路36Cは、第一切替信号k1、第二切替信号k2及び第三切替信号k3に従って、トータルゲインGを、-mから-m・n7までn倍ずつ切り替えできる。このように、指数関数的に同じゲイン変化分nでトータルゲインGが切り替えられることは、信号増幅の点で使い勝手がよい。
The total amplification factor (total gain G of the amplifier circuit 36) of the
図12は、ゲインの第三設定方法の具体例を示す表である。図12は、基本ゲインm=-3、ゲイン変化分n=2の場合を例示する。トータルゲインは、3倍から384倍まで2倍ずつ大きくなり、8段階で切り替えできる。 Figure 12 is a table showing a specific example of the third gain setting method. Figure 12 illustrates the case where the base gain m = -3 and the gain change n = 2. The total gain increases in increments of 2 from 3 to 384, and can be switched between 8 levels.
なお、図11は、第一増幅回路60のゲインG6bが-n5に設定される場合を示す。しかし、第一実施形態と同様に、ゲインG6bは、-n5に代えて、-n4、-n3又は-n2に設定されても、-n5に設定される場合と同様の効果が得られる。
11 shows a case where the gain G6b of the
このように、増幅回路36Cは、トータルゲインGをn倍ずつ切り替え可能な切り替え回路として、第一アナログスイッチ65、第二アナログスイッチ85及び第三アナログスイッチ73を備える。切り替え回路は、第一増幅回路60のゲインを-nに設定するか-nxに設定するかを切り替え、第二増幅回路80のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、アッテネータ回路70のゲインを1に設定するか1/nに設定するかを切り替える。ここで、xは、5,4,3,2のうちの一つの整数である。増幅回路36Cによれば、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信信号fでも、受信波iの振幅を高精度に調整できる。
Thus, the
図13は、第三実施形態の増幅回路の一構成例を示す図である。増幅回路36Bは、上記の増幅回路36の一例である。第三実施形態において、第一実施形態と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。第三実施形態の増幅回路36Bは、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130を備える。第三実施形態において、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130は、第一実施形態における第二増幅回路80と同じ構成を有する。
Figure 13 is a diagram showing an example of the configuration of an amplifier circuit of the third embodiment.
図13では、第一増幅回路60の信号出力端が第三増幅回路130の信号入力端に直列に接続され、第三増幅回路130の信号出力端が第二増幅回路80の信号入力端に直列に接続されている。受信波iは、第二増幅回路80の信号出力端から出力される。
In FIG. 13, the signal output terminal of the
第三増幅回路130は、第一増幅回路60により増幅された信号(第一中間信号M1)が入力される。第三増幅回路130は、入力される第一中間信号M1をゲインG4で増幅し、増幅後の第一中間信号M1である第二中間信号M2を出力する。ゲインG4は、入力される第一中間信号M1の電圧に対して出力される第二中間信号M2の電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG4は、正の値である。第三増幅回路130は、第三増幅器111、抵抗112,113,114,117,118及び第三アナログスイッチ115を有する。
The
第三増幅器111は、第一中間信号M1が入力される。第三増幅器111は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。第一中間信号M1は、第三増幅器111の非反転入力端子に入力される。第三増幅器111の出力端子と中間電位93との間には、抵抗112と抵抗114とが直列に接続されている。抵抗112と抵抗114との間の接続点116は、第三増幅器111の反転入力端子に電気的に接続されている。接続点116と中間電位93との間には、抵抗113と第三アナログスイッチ115とが直列に接続されている。第三増幅器111の出力端子と中間電位93との間には、抵抗118と抵抗117とが直列に接続されている。第二中間信号M2は、抵抗118と抵抗117との間の接続点から出力される。
The
第三アナログスイッチ115は、抵抗113を中間電位93に電気的に接続するか、抵抗113を中間電位93に接続しないで開放とするかを、第三切替信号k3の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第三切替信号k3は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第三アナログスイッチ115は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
第三増幅回路130は、第三増幅器111と抵抗112,113,114,117,118との組み合せによって形成された非反転増幅回路を有する。第三増幅回路130の増幅率(ゲインG4)は、以下の通りである。
The
抵抗113が開放の場合、ゲインG4は、
G4a=(1+R114/R112)・(R117/(R117+R118))
・・・(13)
となる。R114,R112,R117,R118は、それぞれ、抵抗114,112,117,118 の抵抗値を表す。なお、G4a>1の場合は、抵抗118を短絡(R118は0Ωに相当)、抵抗117を未使用(未実装。R117は無限大に相当)とするのが望ましい。また、G4a=1の場合は、抵抗118を短絡(R118は0Ωに相当)、抵抗117を未使用(未実装。R117は無限大に相当)とするのに加えて、抵抗112を未使用(未実装。R112は無限大に相当)とするのが望ましい。
When the
G4a=(1+R114/R112)・(R117/(R117+R118))
...(13)
R114, R112, R117, and R118 represent the resistance values of the
抵抗113が中間電位93に接続される場合、ゲインG4は、
G4b=(1+R114/(R112・R113/(R112+R113)))・(R117/(R117+R118))
・・・(14)
となる。R113,R114は、それぞれ、抵抗113,114の抵抗値を表す。
When the
G4b=(1+R114/(R112・R113/(R112+R113)))・(R117/(R117+R118))
...(14)
R113 and R114 represent the resistance values of the
つまり、第三増幅回路130は、第三切替信号k3に従って、ゲインG4をG4a又はG4bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
第一増幅回路60は、入力される受信信号fをゲインG5で増幅し、増幅後の受信信号fである第一中間信号M1を出力する。ゲインG5は、入力される受信信号fの電圧に対して出力される第一中間信号M1の電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG5は、正の値である。第一増幅回路60は、第一増幅器61、抵抗62,63,64,67,68及び第一アナログスイッチ65を有する。
The
第三実施形態における第一増幅回路60は、抵抗67,68が追加されている点で、第一実施形態における第一増幅回路60と相違する。第二増幅器81の出力端子と中間電位93との間には、抵抗68と抵抗67とが直列に接続されている。第一中間信号M1は、抵抗68と抵抗67との間の接続点から出力される。
The
第一増幅回路60は、第一増幅器61と抵抗62,63,64,67,68との組み合せによって形成された非反転増幅回路を有する。第三実施形態の第一増幅回路60の増幅率(ゲインG5)は、以下の通りである。
The
抵抗63が開放の場合、ゲインG5は、
G5a=(1+R64/R62)・(R67/(R67+R68))
・・・(15)
となる。R64,R62,R67,R68は、それぞれ、抵抗64,62,67,68 の抵抗値を表す。なお、G5a>1の場合は、抵抗68を短絡(R68は0Ωに相当)、抵抗67を未使用(未実装。R67は無限大に相当)とするのが望ましい。また、G5a=1の場合は、抵抗68を短絡(R68は0Ωに相当)、抵抗67を未使用(未実装。R67は無限大に相当)とするのに加えて、抵抗62を未使用(未実装。R62は無限大に相当)とするのが望ましい。
When
G5a=(1+R64/R62)・(R67/(R67+R68))
...(15)
R64, R62, R67, and R68 represent the resistance values of
抵抗63が中間電位93に接続される場合、ゲインG5は、
G5b=(1+R64/(R62・R63/(R62+R63)))・(R67/(R67+R68))
・・・(16)
となる。
When the
G5b=(1+R64/(R62・R63/(R62+R63)))・(R67/(R67+R68))
...(16)
It becomes.
つまり、第一増幅回路60は、第三切替信号k3に従って、ゲインG5をG5a又はG5bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
このように、第一増幅回路60のゲインG5は、第一切替信号k1により切り替えでき、第二増幅回路80のゲインG2は、第二切替信号k2により切り替えでき、第三増幅回路130のゲインG4は、第三切替信号k3により切り替えできる。よって、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130は、互いに独立に、ゲインの切り替えが可能である。
In this way, the gain G5 of the
続いて、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130のゲイン設定につき、図14及び図15を用いて説明する。
Next, the gain settings of the
図14は、ゲインの第四設定方法を示す表である。図14では、基本ゲインをα・β・m、ゲイン増分をnとする。α、β及びmは、正の数である。nは、1よりも大きな数である。第一増幅回路60のゲインG5は、抵抗62,63,64,67,68の各抵抗値を組み合わせて式(15),(16)を用いて設定され、G5aをα、G5bをα・n4とする。第二増幅回路80のゲインG2は、抵抗82,83,84,87,88の各抵抗値を組み合わせて式(11),(12)を用いて設定され、G2aをm、G2bをm・n2とする。第三増幅回路130のゲインG4は、抵抗112,113,114,117,118の各抵抗値を組み合わせて式(13),(14)を用いて設定され、G4aをβ、G4bをβ・nとする。
FIG. 14 is a table showing a fourth gain setting method. In FIG. 14, the basic gain is α·β·m, and the gain increment is n. α, β, and m are positive numbers. n is a number greater than 1. The gain G5 of the
図14の第四設定方法では、各回路の設定ゲインは、図6の第一設定方法と異なるが、トータルゲインGは、図6の第一設定方法と同じである。 In the fourth setting method of FIG. 14, the set gain of each circuit is different from that in the first setting method of FIG. 6, but the total gain G is the same as in the first setting method of FIG. 6.
図15は、ゲインの第四設定方法の具体例を示す表である。図15は、基本ゲインα・β・m=3(α=1,β=1,m=3)、ゲイン増分n=2の場合を例示する。トータルゲインは、最小の3倍から最大の384倍まで2倍ずつ大きくなり、8段階で切り替えできる。 Figure 15 is a table showing a specific example of the fourth gain setting method. Figure 15 illustrates the case where the basic gains are α, β, and m = 3 (α = 1, β = 1, m = 3) and the gain increment n = 2. The total gain increases in increments of 2 from a minimum of 3 times to a maximum of 384 times, and can be switched between 8 levels.
第四設定方法は、トータルゲインが第一設定方法と同じである。しかし、第一増幅回路60のゲインの最大値は、αがnよりも小さい場合(例えば、α=1、n=2の場合)、第一設定方法(=n5)に比べて、第四設定方法(=α・n4)の方が低い。したがって、使用する増幅器(オペアンプ等)の個数は2個から3個に増えるものの、最大ゲインが下がるので、使用する増幅器(オペアンプ等)の周波数帯域やスピードを抑えることができ、より汎用性が高い部品を選定することが可能となる。
In the fourth setting method, the total gain is the same as in the first setting method. However, when α is smaller than n (for example, when α=1 and n=2), the maximum value of the gain of the
なお、図14は、第一増幅回路60のゲインG5bがα・n4に設定される場合を示す。しかし、ゲインG5bは、α・n4に代えて、α・n3、α・n2又はα・nに設定されても、α・n4に設定される場合と同様の効果が得られる。G5bがα・n3に設定される場合、トータルゲインGは、α・β・mからα・β・m・n6までの7段階でn倍ずつ切り替え可能となり、2つの「m・n3」が重複して存在する(図示省略)。G5bがα・n2に設定される場合、トータルゲインGは、α・β・mからα・β・m・n5までの6段階でn倍ずつ切り替え可能となり、2つの「m・n3」及び2つの「m・n2」が重複して存在する(図示省略)。G5bがα・nに設定される場合、トータルゲインGは、α・β・mからα・β・m・n4までの5段階でn倍ずつ切り替え可能となり、2つの「m・n3」、2つの「m・n2」及び2つの「m・n」が重複して存在する(図示省略)。
14 shows a case where the gain G5b of the
このように、増幅回路36Bは、トータルゲインGをn倍ずつ切り替え可能な切り替え回路として、第一アナログスイッチ65、第二アナログスイッチ85及び第三アナログスイッチ115を備える。切り替え回路は、第一増幅回路60のゲインをαに設定するかα・nyに設定するかを切り替え、第二増幅回路80のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、第三増幅回路130のゲインをβに設定するかβ・nに設定するかを切り替える。ここで、yは、4,3,2,1のうちの一つの整数である。増幅回路36Bによれば、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信信号fでも、受信波iの振幅を高精度に調整できる。
Thus, the
図16は、第四実施形態の増幅回路の一構成例を示す図である。増幅回路36Dは、上記の増幅回路36の一例である。第四実施形態において、第二実施形態と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。第四実施形態の増幅回路36Dは、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130を備える。第四実施形態において、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130は、第二実施形態における第一増幅回路60と同じ構成を有する。
Figure 16 is a diagram showing an example of the configuration of an amplifier circuit of the fourth embodiment.
図16では、第一増幅回路60の信号出力端が第三増幅回路130の信号入力端に直列に接続され、第三増幅回路130の信号出力端が第二増幅回路80の信号入力端に直列に接続されている。受信波iは、第二増幅回路80の信号出力端から出力される。
In FIG. 16, the signal output terminal of the
第一増幅回路60は、入力される受信信号fをゲインG6で増幅し、増幅後の受信信号fである第一中間信号M1を出力する。ゲインG6は、負の値である。第三増幅回路130は、第一増幅回路60から出力される第一中間信号M1が入力される。
The
第三増幅回路130は、入力される第一中間信号M1をゲインG8で増幅し、増幅後の第一中間信号M1である第二中間信号M2を出力する。ゲインG8は、入力される第一中間信号M1の電圧に対して出力される第二中間信号M2の電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG8は、負の値である。第三増幅回路130は、第三増幅器111、抵抗112,113,114及び第三アナログスイッチ115を有する。
The
第三増幅器111は、第一中間信号M1が入力される。第三増幅器111は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。第三増幅器111の非反転入力端子は、中間電位93に接続されている。第一中間信号M1は、第三増幅器111の反転入力端子に入力される。第三増幅器111の出力端子と第一中間信号M1の入力端(第三増幅回路130の信号入力端)との間には、抵抗112と抵抗114とが直列に接続されている。抵抗112と抵抗114との間の接続点116は、第三増幅器111の反転入力端子に電気的に接続されている。接続点116と第三増幅器111の出力端子との間には、抵抗113と第三アナログスイッチ115とが直列に接続されている。第二中間信号M2は、第三増幅器111の出力端子から出力される。
The
第三アナログスイッチ115は、抵抗113を第三増幅器111の出力端子に電気的に接続するか、抵抗113を第三増幅器111の出力端子に接続しないで開放とするかを、第三切替信号k3の論理レベル(ハイレベル又はローレベル)に従って切り替える。第三切替信号k3は、上記の制御部35から供給されるゲイン調整信号kの一つである。本実施形態では、第三アナログスイッチ115は、単極双投タイプであるが、単極単投タイプのスイッチを使って構成されてもよい。
The
第三増幅回路130は、第三増幅器111と抵抗112,113,114との組み合せによって形成された反転増幅回路を有する。第三増幅回路130の増幅率(ゲインG8)は、以下の通りである。
The
抵抗113が第三増幅器111の出力端子に接続される場合、ゲインG8は、
G8a=-(R114・R113/(R114+R113))/R112
・・・(21)
となる。R112,R113,R114は、それぞれ、抵抗112,113,114の抵抗値を表す。
When the
G8a=-(R114・R113/(R114+R113))/R112
...(21)
R112, R113, and R114 represent the resistance values of the
抵抗113が開放の場合、ゲインG8は、
G8b=-R114/R112 ・・・(22)
となる。
When
G8b=-R114/R112...(22)
It becomes.
つまり、第三増幅回路130は、第三切替信号k3に従って、ゲインG8をG8a又はG8bの2つの増幅率に切り替え可能である。
In other words, the
第三増幅回路130は、オペアンプ、抵抗、および単極単投または単極双投のアナログスイッチという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。
The
第二増幅回路80は、第三増幅回路130から出力される第二中間信号M2が入力される。第二増幅回路80は、入力される第二中間信号M2をゲインG7で増幅し、増幅後の第二中間信号M2である受信波iを出力する。ゲインG7は、入力される第二中間信号M2の電圧に対して出力される受信波iの電圧の比(増幅率)を表す。ゲインG7は、負の値である。
The
したがって、上述の実施形態と同様に、第一増幅回路60のゲインG6は、第一切替信号k1により切り替えでき、第二増幅回路80のゲインG7は、第二切替信号k2により切り替えでき、第三増幅回路130のゲインG8は、第三切替信号k3により切り替えできる。よって、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130は、互いに独立に、ゲインの切り替えが可能である。
Therefore, similar to the above-described embodiment, the gain G6 of the
第四実施形態において、第一増幅回路60、第二増幅回路80及び第三増幅回路130のゲイン設定についての説明は、図14を用いた上述の第三実施形態の説明を援用する。第四実施形態では、α、β及びmが負の数である点で、第三実施形態で相違するが、それ以外の点は、第三実施形態と同様である。
In the fourth embodiment, the gain settings of the
ところで、制御部35(図1)は、上記のピークホールド値hに応じて、超音波eの振幅を調整するための信号(以下、振幅調整信号pともいう)を出力してもよい。受信信号fの振幅は超音波eの振幅にほぼ比例するので、超音波eの振幅を可変とすることで、受信信号fの振幅を制御することができる。受信信号fの振幅を制御することができれば、受信信号fの増幅後の波形である受信波iの振幅も制御することができる。 The control unit 35 (Figure 1) may output a signal (hereinafter also referred to as amplitude adjustment signal p) for adjusting the amplitude of the ultrasonic wave e according to the peak hold value h. Since the amplitude of the received signal f is approximately proportional to the amplitude of the ultrasonic wave e, the amplitude of the received signal f can be controlled by varying the amplitude of the ultrasonic wave e. If the amplitude of the received signal f can be controlled, the amplitude of the received wave i, which is the waveform after amplification of the received signal f, can also be controlled.
例えば、制御部35は、ピークホールド値hと所定の目標振幅値と比較する。制御部35は、ピークホールド値hが目標振幅値よりも低いことが検出されると、超音波eの振幅を上げる振幅調整信号pを出力する。制御部35は、ピークホールド値hが目標振幅値よりも高いことが検出されると、超音波eの振幅を下げる振幅調整信号pを出力する。制御部35は、ピークホールド回路37から出力されたピークホールド値hに応じて振幅調整信号pを出力するフィードバック制御を行うことにより、受信波iの振幅を一定値に制御する。
For example, the
制御部35は、例えば、送信部31から送信される電気信号d(例えば、超音波振動子を励振させる一又は複数のパルス信号)の振幅を振幅調整信号pによって調節することで、電気信号dの振幅の変化に伴って変化する超音波eの振幅を調整する。制御部35は、送信部31に供給される基準電圧(例えば、電源電圧など)を振幅調整信号pによって調節することで、当該基準電圧の変化に伴って変化する電気信号dの振幅を調整してもよい。これにより、超音波eの振幅が調整される。
The
図17は、送信部の一構成例を示す図である。送信部31Aは、上記の送信部31の一例である。送信部31Aは、電源回路200により生成される電源電圧VDDが入力される送信ドライバ120を有する。送信ドライバ120は、例えば、集積回路である。
Figure 17 is a diagram showing an example of the configuration of a transmission unit. The
制御部35から供給される送信タイミング信号c(例えば、複数の方形波を含むパルス入力信号)が、送信ドライバ120に入力される。送信ドライバ120は、送信タイミング信号cに比べて振幅が高く且つ送信タイミング信号cとパルス数が同一の電気信号dを出力する。送信ドライバ120は、電源電圧VDDに応じて電気信号dの振幅を変化させる。送信ドライバ120は、電源電圧VDDの増加に伴って電気信号dの振幅を上昇させ、電源電圧VDDの減少に伴って電気信号dの振幅を低下させる。
The transmission timing signal c (e.g., a pulse input signal including multiple square waves) supplied from the
電気信号dは、超音波振動子11a又は超音波振動子11bに入力され、超音波eを発生する。超音波eの振幅は、電気信号dの振幅にほぼ比例する。したがって、制御部35は、電源回路200により生成される電源電圧VDDを振幅調整信号pによって調整することで、受信信号f及び受信波iの振幅を所望の目標値に制御することができる。
The electrical signal d is input to the
図18は、可変の電源電圧を生成する電源回路の一構成例を示す図である。電源回路200Aは、上記の電源回路200の一例である。電源回路200Aは、送信部31において電気信号dの振幅(ひいては、超音波eの振幅)を決める電源として使用される。電源回路200Aには、図示されない別電源で生成される電源電圧Bが供給される。電源回路200Aは、電源電圧Bから、電源電圧Bよりも低い可変の電源電圧VDDを生成する。
Figure 18 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply circuit that generates a variable power supply voltage. The
電源回路200Aは、電源電圧VDDを抵抗201と抵抗202で分圧し、その分圧値(フィードバック電圧q)を例えばオペアンプで構成される増幅器203にフィードバックする。増幅器203は、入力される振幅調整電圧p1とフィードバック電圧qが同じになるように、電源電圧VDDを制御する。振幅調整電圧p1は、制御部35から供給される上記の振幅調整信号pの一例である。
The
増幅器203の出力端は、ベース接地のトランジスタ204のエミッタに接続されている。抵抗205は、電源電圧Bの電源とトランジスタ204のコレクタとの間に接続されている。抵抗205に流れるコレクタ電流の大きさが増幅器203の出力信号により制御されることで、電源電圧VDDは変化する。
The output terminal of
電源回路200Aの出力段は、PNP型のバイポーラトランジスタ206とNPN型のバイポーラトランジスタ207により形成されたプッシュプル回路を有する。プッシュプル回路は、出力段での出力電流を吐き出す又は吸い込むことで、電源電圧VDDを変化させる。ベース接地とプッシュプル回路により、電源回路200Aは、電源電圧VDDの上昇と下降を高速に制御できる。
The output stage of the
電源回路200Aは、オペアンプ、トランジスタ、抵抗及びコンデンサという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。また、振幅調整電圧p1は、例えば流量計測部50の機能を実現する不図示のマイコン内蔵のDACによって生成されることで、可変の振幅調整電圧p1を容易に生成でき、電源電圧VDDを制御することができる。更に、増幅器203に使用されるオペアンプは、制御電源の電圧を低く抑えることができるので、高価な高電源電圧タイプの使用が不要となり、汎用性がより向上する。
The
電源回路200Aは、超音波eの振幅を決める電源として使用される。受信信号fの振幅は、超音波eの振幅にほぼ比例するので、超音波eの振幅を可変とすることで、受信信号fの振幅を制御することができる。マイコン内蔵のDACは10~14ビット程度の分解能を有するので、振幅調整電圧p1の細かい制御が可能となる。振幅調整電圧p1の細かい制御が可能な回路を、ゲインを切り替え可能な上記の増幅回路と組み合わせて使用することで、広い増幅率の範囲で細かい制御が可能となり、信号振幅制御のダイナミックレンジを向上させることができる。
The
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments have been described above, they are presented as examples, and the present invention is not limited to the above embodiments. The above embodiments can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, substitutions, modifications, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their variations are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
増幅回路は、超音波流量計に限られず、水位等の流体の高さレベルを超音波によって計測する超音波レベル計、物体の厚さを超音波によって計測する超音波厚さ計などの他の機器に適用されてもよい。 The amplifier circuit is not limited to ultrasonic flow meters, but may also be applied to other devices such as ultrasonic level meters that use ultrasonic waves to measure the height level of a fluid, such as a water level, and ultrasonic thickness gauges that use ultrasonic waves to measure the thickness of an object.
10a,10b 超音波プローブ
11a,11b 超音波振動子
12a,12b 楔
31 送信部
32 受信部
33a,33b スイッチ
35 制御部
36,36A,36B,36C,36D 増幅回路
37 ピークホールド回路
38 受信タイミング検出回路
40 時間計測部
50 流量計測部
60 第一増幅回路
65 第一アナログスイッチ
70 アッテネータ回路
73 第三アナログスイッチ
80 第二増幅回路
85 第二アナログスイッチ
91 電源
92 グランド
100 配管
102 流体
115 第三アナログスイッチ
120 送信ドライバ
130 第三増幅回路
200 電源回路
300 超音波流量計
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記増幅回路の基本ゲインをm、ゲイン増分をn、mを0ではない数、nを1よりも大きな数、xを5,4,3,2のうちの一つの整数とするとき、
前記第一増幅回路のゲインをnに設定するかnxに設定するか、或いは-nに設定するか-nxに設定するかを切り替え、前記第二増幅回路のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、前記アッテネータ回路のゲインを1に設定するか1/nに設定するかを切り替える切り替え回路を備える、増幅回路。 An amplifier circuit including a first amplifier circuit, a second amplifier circuit, and an attenuator circuit connected in series,
Let m be the base gain of the amplifier circuit, n be the gain increment, m be a number other than 0, n be a number greater than 1, and x be an integer of 5, 4, 3, or 2.
an amplifier circuit comprising: a switching circuit that switches between setting a gain of the first amplifier circuit to n or nx , or between setting a gain of -n or -nx , switches between setting a gain of the second amplifier circuit to m or m× n2 , and switches between setting a gain of the attenuator circuit to 1 or 1/n.
前記増幅回路の基本ゲインをα・β・m、ゲイン増分をn、αを0ではない数、βを0ではない数、mを0ではない数、nを1よりも大きな数、yを4,3,2,1のうちの一つの整数とするとき、
前記第一増幅回路のゲインをαに設定するかα・nyに設定するかを切り替え、前記第二増幅回路のゲインをmに設定するかm×n2に設定するかを切り替え、前記第三増幅回路のゲインをβに設定するかβ・nに設定するかを切り替える切り替え回路を備える、増幅回路。 An amplifier circuit comprising a first amplifier circuit, a second amplifier circuit, and a third amplifier circuit connected in series,
Let the basic gain of the amplifier circuit be α β m, the gain increment be n, α be a non-zero number, β be a non-zero number, m be a non-zero number, n be a number greater than 1, and y be an integer selected from 4, 3, 2, and 1.
an amplifier circuit comprising: a switching circuit for switching between setting a gain of the first amplifier circuit to α or α·n y , switching between setting a gain of the second amplifier circuit to m or m×n 2 , and switching between setting a gain of the third amplifier circuit to β or β·n.
前記増幅回路によって増幅された前記受信信号である入力波のピーク値に対応するピークホールド値を出力するピークホールド回路と、
前記超音波の送信が開始する時点から、前記入力波が閾値電圧をクロスした以降に前記入力波が基準レベルをクロスする時点までの計測時間を用いて、前記超音波が伝搬する流体の流量を演算する流量計測部と、
前記ピークホールド値に応じて、前記増幅回路のゲインを調整する信号を出力する、又は、前記増幅回路のゲインを調整する信号と前記超音波の振幅もしくは前記閾値電圧を調整する信号とを出力する制御部と、を備える、超音波流量計。 An amplifier circuit according to any one of claims 1 to 7, which amplifies an input ultrasonic reception signal;
a peak hold circuit that outputs a peak hold value corresponding to a peak value of an input wave, which is the received signal amplified by the amplifier circuit;
a flow rate measuring unit that calculates a flow rate of a fluid through which the ultrasonic waves propagate by using a measured time from a point in time when the transmission of the ultrasonic waves starts to a point in time when the input wave crosses a reference level after the input wave crosses a threshold voltage;
an ultrasonic flowmeter comprising: a control unit that outputs a signal to adjust the gain of the amplifier circuit according to the peak hold value, or that outputs a signal to adjust the gain of the amplifier circuit and a signal to adjust the amplitude of the ultrasonic wave or the threshold voltage.
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