JP3311208B2 - 電圧／周波数変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力電圧に対応し
た周波数に変換する電圧／周波数変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子式電力量計に使用される入力
電圧に対応した周波数に変換する電圧／周波数変換装置
の従来例を図８に示す。また、図９は図８の各部の波形
を示す。

【０００３】同図において、入力電圧Ｅに対して入力電
流Ｉ１と基準電流Ｉ２との合成電流Ｉ３を得る選択器８
を備え、積分器１で選択器８の合成電流Ｉ３を積分して
積分電圧Ａを得る。ついで、コンパレータ２において、
積分電圧Ａを基準電圧ＡＧと比較し、この積分電圧Ａが
基準電圧ＡＧより高い場合にはロウレベルを出力し、低
い場合にはハイレベルを出力する。そして、コンパレー
タ２の出力信号Ｊと信号Ｋが一致しないでパルス信号Ｃ
ＬＫがロウレベルからハイレベルに変化した場合に選択
信号Ｋを出力するＪＫフリップフロップ３を備える。な
お、この選択信号Ｋは、選択器８の基準電流Ｉ２を流す
スイッチＳＷ１を制御する。また、図中５は、パルス信
号発生器である。ここで、ＪＫフリップ・フロップ３の
出力信号ＫがハイレベルのときにはスイッチＳＷ１は閉
じ、積分器１のコンデンサＣ１に流れ込む電流Ｉ３は

【０００４】

【数１】Ｉ３＝Ｉ１−Ｉ２（＜０） となる。なぜならば、Ｉ１＜Ｉ２だからである。このと
き、積分器１はプラス方向に積分を始める。積分器１の
積分電圧Ａが基準電位ＡＧより高くなると、コンパレー
タ２の出力信号Ｊはロウレベルになる。コンパレータ２
の出力信号Ｊがロウレベルになると、ＪＫフリップ・フ
ロップ３の入力は、 Ｊ：ロウレベル Ｋ：ハイレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップ３の出力信号Ｋはロウレベルとなる。ＪＫフ
リップ・フロップ３の出力信号Ｋがロウレベルのときに
はスイッチＳＷ１は開き、積分器１のコンデンサＣ１に
流れ込む電流Ｉ３は

【０００５】

【数２】Ｉ３＝Ｉ１（＞０） となり、積分器１はマイナス方向に積分を始める。積分
器１の積分電圧Ａが基準電位ＡＧより低くなると、コン
パレータ２の出力信号Ｊはハイレベルになる。ＪＫフリ
ップ・フロップ３の入力は Ｊ：ハイレベル Ｋ：ロウレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップ３の出力信号Ｋはハイレベルとなる。ＪＫフ
リップ・フロップ３の出力信号Ｋがハイレベルのときに
はイテッチＳＷ１は閉じ、最初の状態に戻る。ここで、
スイッチＳＷ１が閉じているとき、積分器１のコンデン
サＣ１に蓄えられる電荷量Ｑ１は

【０００６】

【数３】Ｑ１＝（Ｉ２−Ｉ１）×Ｔ１ となる。一方、スイッチＳＷ１が開いているとき、積分
器１のコンデンサＣ１から放電される電荷量Ｑ２は

【０００７】

【数４】Ｑ２＝Ｉ１×Ｔ２ となる。ここで、電荷量Ｑ１とＱ２は等しいので、

【０００８】

【数５】（Ｉ２−Ｉ１）×Ｔ１＝Ｉ１×Ｔ２ Ｉ１×（Ｔ１＋Ｔ２）＝Ｉ２×Ｔ１ となる。ここで、Ｔ１はパルス信号ＬＫの周波数ｆ_CLK
から Ｔ１＝１／ｆ_CLK で一定である。また、積分器１の演算増幅器ＯＰ１の−
入力電位は、演算増幅器ＯＰ１の入力オフセット電圧が
零の場合には基準電位ＡＧなので、電流Ｉ２はマイナス
基準電位ＶＳＳと抵抗器Ｒ２から

【０００９】

【数６】Ｉ２＝ＶＳＳ／Ｒ２ で一定である。Ｉ１は電圧／周波数変換装置の入力電圧
Ｅと抵抗器Ｒ１から

【００１０】

【数７】Ｉ１＝Ｅ／Ｒ１ である。従って、電圧／周波数変換装置の出力周波数ｆ
は

【００１１】

【数８】 となり、入力電圧Ｅに正比例した周波数となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電圧／
周波数変換器の説明では、演算増幅器ＯＰ１の入力オフ
セット電圧を零としているが、通常は入力オフセット電
圧ｖを持っており、この場合の演算増幅器ＯＰ１の−入
力電位はｖとなる。このため、電圧／周波数変換装置の
出力周波数ｆ_E は

【００１３】

【数９】 となり、電圧／周波数変換器の直線性が悪くなる。ここ
で演算増幅器ＯＰ１が入力オフセット電圧を持っていた
場合の入力電圧Ｅと直線性誤差ＥＲＲ、すなわち（ｆ_E
−ｆ）× 100／ｆの関係を図10に示す。

【００１４】また、入力電圧Ｅの極性がマイナスの場
合、ＪＫフリップ・フロップ３の出力信号Ｋがロウレベ
ルのときにはスイッチＳＷ１は開き、積分器１のコンデ
ンサＣ１に流れ込む電流Ｉ３は Ｉ３＝Ｉ１（＜０…入力電圧Ｅの極性がマイナスである
から） となり、積分器１はプラス方向に積分を始める。従っ
て、逆方向に積分することがなくなり、入力電圧Ｅに正
比例した周波数を得ることができない。

【００１５】このように、電子式電力量計に電圧／周波
数変換器を使用し、電力演算結果である電圧をそのまま
入力電圧Ｅとする場合、入力電圧Ｅの極性が被測定電力
１周期内で反転して入力電圧Ｅの極性がマイナスになる
ことがあることから、従来例では電力演算結果である電
圧をそのまま入力電圧Ｅとすることができなかった。

【００１６】本発明の目的は、直線性誤差が小さく、高
精度な電圧／周波数変換器を提供することにある。ま
た、入力電圧の極性に影響をなくせる電圧／周波数変換
器を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、所定周期で切り換え信号を発生する切り換
え信号発生手段と、入力電圧信号に対して逆極性の逆極
性入力電圧信号を発生する極性反転手段と、積分手段か
らの積分信号がマイナス比較電圧よりも低くなったのに
基づき所定期間だけ第１の選択信号を出力し、前記積分
信号がプラス比較電圧よりも高くなったのに基づき所定
期間だけ第２の選択信号を出力する選択信号発生手段
と、前記切り換え信号発生手段からの切り換え信号と前
記選択信号発生手段からの第１、第２の選択信号に基づ
いて前記入力電圧信号、前記逆極性入力電圧信号、前記
入力電圧信号とプラス基準電圧信号との合成信号、前記
逆極性入力電圧信号とプラス基準電圧信号との合成信
号、前記入力電圧信号とマイナス基準電圧信号との合成
信号、前記逆極性入力電圧信号とマイナス基準電圧信号
との合成信号のいずれか１つを出力して前記積分手段に
供給する選択手段とを有するので、積分手段がもつオフ
セット電圧の影響を低減することができる。

【００１８】また、入力電圧信号の極性及び選択信号発
生手段からの第１、第２の選択信号に基づいて、入力電
圧信号に比例した周波数信号又は入力電圧信号の絶対値
に比例した周波数信号のいずれかを得る周波数信号切り
換え手段を設けたので、入力電圧信号の極性による影響
をなくすことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実
施例を説明する。図１は本発明の電圧／周波数変換器の
第１の実施例における回路図である。同図において、Ｔ
１は周波数に変換する電圧を入力する電圧入力端子であ
る。ＡＧは基準電位、ＶＤＤはプラスの基準電位、ＶＳ
Ｓはマイナスの基準電位である。５は所定の周期でパル
ス信号ＣＬＫを発生するパルス信号発生手段であって、
水晶振動子などから構成されている。６は所定の周期で
切り換え信号ＣＮＴを発生する切り換え信号発生手段６
であって、水晶振動子及び分周器などから構成されてい
る。７は電圧入力端子Ｔ１から入力された入力電圧Ｅの
極性を反転した逆極性入力電圧ＥＮを発生する反転増幅
器であって、演算増幅器ＯＰ２及び抵抗器Ｒ３、Ｒ４か
ら構成されている。４は切り換え信号ＣＮＴと周波数信
号Ｆに基づき上記入力電圧Ｅと上記逆極性入力電圧ＥＮ
から加える電圧を相補的に切り換える切り換え器であっ
て、アナログスイッチＳＷ３、ＳＷ４、インバータＩＶ
１、ＤフリップフロップＤ１から構成されている。８は
入力電圧に基づく入力電流Ｉ１と通電をオンオフ制御さ
れる基準電流Ｉ２の合成電流Ｉ３を加える選択器であっ
て、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２から構
成されている。１は選択器８から供給される電流を積分
して積分電圧Ａを出力する積分器であって、演算増幅器
ＯＰ１及びコンデンサＣ１から構成されている。９は積
分電圧Ａがマイナス比較電圧ＲＥＦＬより低くなった変
化時点に基づき選択信号ＦＬを出力し、積分電圧Ａがプ
ラス比較電圧ＲＥＦＨより高くなった変化時点に基づき
選択信号ＦＨを出力する選択信号発生手段であって、コ
ンパレータＣＭ１、ＣＭ２、抵抗器Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、
Ｒ８、ＪＫフリップフロップＪＫ１、ＪＫ２、ＯＲゲー
トＯＲ１から構成されている。

【００２０】次に、以上のように構成された装置の動作
について、各部の波形のタイムチャートを示す図２を参
照して説明する。ここで、制御信号ＰＯＮがハイレベル
区間をプラス積分周期、制御信号ＭＯＮがハイレベルの
区間をマイナス積分周期と呼ぶ。

【００２１】本実施例の電圧／周波数変換器において、
切り換え手段４により選択手段８に入力電圧Ｅが加えら
れている場合、入力電圧Ｅに基づく入力電流Ｉ１の積分
による充電電荷を、入力電圧Ｅとマイナス基準電圧ＶＳ
Ｓまたはプラス基準電圧ＶＤＤとによる合成電流Ｉ３に
て放電させる（プラス積分周期）。また、切り換え手段
４により選択手段８に逆極性入力電圧ＥＮが加えられて
いる場合、入力電圧ＥＮに基づく入力電圧Ｉ１の積分に
よる充電電荷を、入力電圧ＥＮとプラス基準電圧ＶＤＤ
またはマイナス基準電圧ＶＳＳとによる合成電流Ｉ３に
て放電させる（マイナス積分周期）。このプラス積分周
期とマイナス積分周期とが切り換え信号ＣＮＴに基づき
所定の時間毎に繰り返される。これらの充電と放電に要
する時間はそれぞれ入力電圧Ｅと逆極性入力電圧ＥＮに
正比例するので、この動作の繰り返しによって得られる
選択信号ＦＬと選択信号ＦＨの出力周期は入力電圧に正
比例することから、入力電圧Ｅ及び逆極性入力電圧ＥＮ
に対応する周波数に変換できるというものである。

【００２２】すなわち、プラス積分周期では、制御信号
ＰＯＮがハイレベルであるからＳＷ３が閉じ、抵抗器Ｒ
１には入力電圧Ｅが入力される。ＪＫフリップ・フロッ
プＪＫ１の出力信号ＦＬがロウレベルのときスイッチＳ
Ｗ１は開き、積分器１のコンデンサＣ１に流れ込む電流
Ｉ３は

【００２３】

【数１０】Ｉ３＝Ｉ１（＞０） となり、積分器１はマイナス方向に積分を始める。積分
器１の積分電圧Ａがマイナス比較電圧ＲＥＦＬより低く
なると、コンパレータＣＭ１の出力信号ＣＭＰＬはハイ
レベルになる。ＪＫフリップ・フロップＪＫ１の入力は Ｊ：ハイレベル Ｋ：ロウレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ１の出力信号ＦＬはハイレベルとなる。
ＪＫフリップ・フロップＪＫ１の出力信号ＦＬがハイレ
ベルのときスイッチＳＷ１が閉じ抵抗器Ｒ２にはマイナ
ス基準電位ＶＳＳが接続される。積分器１のコンデンサ
Ｃ１に流れ込む電流Ｉ３は

【００２４】

【数１１】Ｉ３＝Ｉ１−Ｉ２（＜０） となる。なぜならば、Ｉ１＜Ｉ２だからである。積分器
１はプラス方向に積分を始める。積分器１の積分電圧Ａ
がマイナス比較電圧ＲＥＦＬより高くなると、コンパレ
ータＣＭ１の出力信号ＣＭＰＬはロウレベルになる。Ｊ
Ｋフリップ・フロップＪＫ１の入力は Ｊ：ロウレベル Ｋ：ハイレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ１の出力信号ＦＬはロウレベルとなる。
ここで、

【００２５】

【数１２】Ｉ１＝Ｅ／Ｒ１ Ｉ２＝ＶＳＳ／Ｒ２ である。従って、プラス積分周期の電圧／周波数変換装
置の出力周波数ｆｐは

【００２６】

【数１３】 となる。次に、マイナス積分周期では、制御信号ＭＯＮ
がハイレベルであるからＳＷ４が閉じ、抵抗器Ｒ１には
逆極性入力電圧ＥＮが入力される。ＪＫフリップ・フロ
ップＪＫ２の出力信号ＦＨがロウレベルのときスイッチ
ＳＷ２は開き、積分器１のコンデンサＣ１に流れ込む電
流Ｉ３は

【００２７】

【数１４】Ｉ３＝Ｉ１（＜０） となり、積分器１はプラス方向に積分を始める。積分器
１の積分電圧Ａがプラス比較電圧ＲＥＦＨより高くなる
と、コンパレータＣＭ２の出力信号ＣＭＰＨはハイレベ
ルになる。ＪＫフリップ・フロップＪＫ２の入力は Ｊ：ハイレベル Ｋ：ロウレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ２の出力信号ＦＨはハイレベルとなる。
ＪＫフリップ・フロップＪＫ２の出力信号ＦＨがハイレ
ベルのときスイッチＳＷ２が閉じ、抵抗器Ｒ２にはプラ
ス基準電位ＶＤＤが接続される。積分器１のコンデンサ
Ｃ１に流れ込む電流Ｉ３は

【００２８】

【数１５】Ｉ３＝Ｉ１−Ｉ２（＞０） となる。なぜならば、Ｉ１＞Ｉ２だからである。積分器
１はマイナス方向に積分を始める。積分器１の積分電圧
Ａがプラス比較電圧ＲＥＦＨより低くなると、コンパレ
ータＣＭ２の出力信号ＣＭＰＨはロウレベルになる。Ｊ
Ｋフリップ・フロップＪＫ２の入力は Ｊ：ロウレベル Ｋ：ハイレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ２の出力信号ＦＨはロウレベルとなる。
ここで、

【００２９】

【数１６】Ｉ１＝ＥＮ／Ｒ１＝−Ｅ／Ｒ１ Ｉ２＝ＶＤＤ／Ｒ２＝−ＶＳＳ／Ｒ２ である。従って、マイナス積分周期の電圧／周波数変換
装置の出力周波数ｆｍは

【００３０】

【数１７】 となる。ここで、プラス積分周期からマイナス積分周期
の切り換えは、切り換え信号ＣＮＴがハイレベルからロ
ウレベルに変化した後の周波数信号Ｆの立ち下がりで、
制御信号ＰＯＮがロウレベル、制御信号ＭＯＮがハイレ
ベルになることで行われる。また、マイナス積分周期か
らプラス積分周期の切り換えは、切り換え信号ＣＮＴが
ロウレベルからハイレベルに変化した後の周波数信号Ｆ
の立ち下がりで、制御信号ＭＯＮがロウレベル、制御信
号ＰＯＮがハイレベルになることで行われる。以上に述
べたプラス積分周期とマイナス積分周期を相補的に切り
換えることによって、電圧／周波数変換装置の出力平均
周波数ｆは

【００３１】

【数１８】 となり、入力電圧Ｅに正比例した周波数となる。ここ
で、積分器１の演算増幅器ＯＰ１が入力オフセット電圧
ｖを持っていた場合、演算増幅器ＯＰ１の−入力電位は
ｖとなる。従って、本発明の電圧／周波数変換器の出力
周波数ｆ_E は

【００３２】

【数１９】 となる。この式からわかるように、マイナス基準電位Ｖ
ＳＳを演算増幅器ＯＰ１の入力オフセット電圧ｖより十
分大きくすることによって、入力オフセット電圧ｖの電
圧／周波数変換器の出力周波数への影響を少なくでき
る。

【００３３】以上説明したように第１の実施例によれ
ば、入力電圧Ｅの極性を反転した逆極性電圧ＥＮも対応
する周波数に変換できるので、積分手段１の演算増幅器
ＯＰ１が入力オフセット電圧ｖを持っていた場合でも直
線性誤差の極めて少ない高精度な電圧／周波数変換器を
得ることができる。

【００３４】次に、図３は本発明の電圧／周波数変換装
置の第２の実施例における回路図である。同図におい
て、10は切り換え信号ＣＮＴおよび選択信号ＦＬ、ＦＨ
に基づき入力信号Ｅの極性を判別して、出力する周波数
信号を切り換える周波数信号切り換え手段であって、Ａ
ＮＤゲートＡＮ１、ＡＮ２、ＡＮ３、ＡＮ４とＯＲゲー
トＯＲ２、ＯＲ３から構成されている。Ｔ５は入力電圧
の極性がプラスの場合、入力電圧に正比例した周波数ｆ
の周波数信号ＦＷＤを出力する端子である。Ｔ６は入力
電圧の極性がマイナスの場合、入力電圧の絶対値に正比
例した周波数ｆの周波数信号ＲＥＶを出力する端子であ
る。

【００３５】このような構成において、周波数信号切り
換え手段10において、入力電圧Ｅの極性がプラスの場合
に入力電圧Ｅに正比例した周波数ｆの周波数信号ＦＷＤ
を得ることができ、また、入力電圧Ｅの極性がマイナス
の場合に入力電圧Ｅの絶対値に正比例した周波数ｆの周
波数信号ＲＥＶを得ることができる。

【００３６】従って、周波数信号ＦＷＤと周波数信号Ｒ
ＥＶの差分を求めることにより、入力電圧Ｅの極性が被
測定電力１周期内で反転する場合がある電子式電力量計
にも使用することができる。

【００３７】ここで、図４を参照して詳細に説明する。
図４は、図３における入力電圧の極性がマイナスの場合
の各部の波形のタイムチャートである。

【００３８】プラス積分周期では、制御信号ＰＯＮがハ
イレベルであるからＳＷ３が閉じ、抵抗器Ｒ１には入力
電圧Ｅが入力される。ＪＫフリップ・フロップＪＫ１の
出力信号ＦＬがロウレベルのときスイッチＳＷ１は開
き、積分器１のコンデンサＣ１に流れ込む電流Ｉ３は

【００３９】

【数２０】Ｉ３＝Ｉ１（＜０…入力電圧Ｅの極性がマイ
ナスであるから） となり、積分器１はプラス方向に積分を始める。積分器
１の積分電圧Ａがプラス比較電圧ＲＥＦＨより高くなる
と、コンパレータＣＭ２の出力信号ＣＭＰＨはハイレベ
ルになる。ＪＫフリップ・フロップＪＫ２の入力は Ｊ：ハイレベル Ｋ：ロウレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ２の出力信号ＦＨはハイレベルとなる。
ＪＫフリップ・フロップＪＫ２の出力信号ＦＬがハイレ
ベルのときスイッチＳＷ２が閉じ、抵抗器Ｒ２にはプラ
ス基準電位ＶＤＤが接続される。積分器１のコンデンサ
Ｃ１に流れ込む電流Ｉ３は

【００４０】

【数２１】Ｉ３＝Ｉ１−Ｉ２（＞０） となる。なぜならば、Ｉ１＞Ｉ２だからである。積分器
１はマイナス方向に積分を始める。積分器１の積分電圧
Ａがプラス比較電圧ＲＥＦＨより低くなると、コンパレ
ータＣＭ２の出力信号ＣＭＰＨはロウレベルになる。Ｊ
Ｋフリップ・フロップＪＫ１の入力は Ｊ：ロウレベル Ｋ：ハイレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ２の出力信号ＦＨはロウレベルとなる。

【００４１】マイナス積分周期では、制御信号ＭＯＮが
ハイレベルであるからＳＷ４が閉じ、抵抗器Ｒ１には逆
極性入力電圧ＥＮが入力される。ＪＫフリップ・フロッ
プＪＫ１の出力信号ＦＬがロウレベルのときスイッチＳ
Ｗ１は開き、積分器１のコンデンサＣ１に流れ込む電流
Ｉ３は

【００４２】

【数２２】Ｉ３＝Ｉ１（＞０…逆極性入力電圧ＥＮの極
性がプラスであるから） となり、積分器１はマイナス方向に積分を始める。積分
器１の積分電圧Ａがマイナス比較電圧ＲＥＦＬより低く
なると、コンパレータＣＭ１の出力信号ＣＭＰＬはハイ
レベルになる。ＪＫフリップ・フロップＪＫ１の入力は Ｊ：ハイレベル Ｋ：ロウレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ１の出力信号ＦＬはハイレベルとなる。
ＪＫフリップ・フロップＪＫ１の出力信号ＦＬがハイレ
ベルのときスイッチＳＷ１が閉じ、抵抗器Ｒ２にはマイ
ナス基準電位ＶＳＳが接続される。積分器１のコンデン
サＣ１に流れ込む電流Ｉ３は

【００４３】

【数２３】Ｉ３＝Ｉ１−Ｉ２（＜０） となる。なぜならば、Ｉ１＜Ｉ２だからである。積分器
１はプラス方向に積分を始める。積分器１の積分電圧Ａ
がマイナス比較電圧ＲＥＦＬより高くなると、コンパレ
ータＣＭ１の出力信号ＣＭＰＬはロウレベルになる。Ｊ
Ｋフリップ・フロップＪＫ２の入力は Ｊ：ロウレベル Ｋ：ハイレベル（＝Ｑ出力） となり、パルス信号ＣＬＫの立ち上がりでＪＫフリップ
・フロップＪＫ２の出力信号ＦＨはロウレベルとなる。

【００４４】従って入力電圧Ｅの極性がマイナスの場
合、プラス積分周期では、切り換え信号ＣＮＴに基づく
制御信号ＰＯＮと選択信号ＦＨがハイレベルとなるの
で、周波数信号ＲＥＶが出力される。また、マイナス積
分周期では、切り換え信号ＣＮＴに基づく制御信号ＭＯ
Ｎと選択信号ＦＬがハイレベルとなるので、周波数信号
ＲＥＶが出力される。従って、マイナス極性の入力電圧
Ｅの絶対値に正比例した周波数ｆの周波数信号ＲＥＶが
得られる。図５に入力電圧Ｅと周波数信号ＦＷＤおよび
周波数信号ＲＥＶの関係を示す。

【００４５】以上説明したように第２の実施例によれ
ば、入力電圧Ｅの極性がマイナスの場合、入力電圧Ｅの
絶対値に正比例した周波数ｆの周波数信号ＲＥＶを得る
ことができ、直線性誤差の極めて少ない高精度な電圧／
周波数変換器を得ることができる。すなわち、このよう
な電圧／周波数変換器であれば、入力電圧の極性が被測
定電力１周期内で反転することがある電子式電力量計に
も使用することができる。

【００４６】図６は本発明の電圧／周波数変換装置の第
３の実施例における回路図である。これは、図１や図３
で示した反転増幅器７の代わりに、入力電圧Ｅを所定数
倍した入力電圧Ｅ１と、入力電圧Ｅ１に対して逆極性の
逆極性入力電圧Ｅ１Ｎを加える差動差分アンプ12を設け
たものである。差動差分アンプ12を用いて入力電圧Ｅを
所定数倍することにより、積分器１の演算増幅器ＯＰ１
のオフセット電圧ｖが入力電圧Ｅ１に比べ相対的に小さ
くなるので、直線性誤差の極めて少ない高精度な電圧／
周波数変換器を得ることができる。

【００４７】図７は本発明の電圧／周波数変換装置の第
４の実施例における回路図である。図１や図３で示した
反転増幅器７は、入力電圧Ｅの極性した逆極性入力電圧
ＥＮが入力される場合は必要なく、逆極性入力電圧ＥＮ
用の端子Ｔ４を備えたものとしている。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、所定周期
で切り換え信号を発生する切り換え信号発生手段と、入
力電圧信号に対して逆極性の逆極性入力電圧信号を発生
する極性反転手段と、積分手段からの積分信号がマイナ
ス比較電圧よりも低くなったときに所定期間だけ第１の
選択信号を出力し、前記積分信号がプラス比較電圧より
も高くなったときに所定期間だけ第２の選択信号を出力
する選択信号発生手段と、切り換え信号発生手段からの
切り換え信号と選択信号発生手段からの第１、第２の選
択信号に基づいて入力電圧信号、逆極性入力電圧信号、
又はこの両信号のいずれかとプラス基準電圧信号、マイ
ナス基準電圧信号のいずれかとの合成信号を選択的に出
力して積分手段に供給する選択手段とを有するので、直
線性誤差が小さく高精度化を図ることができる。

【００４９】また、入力電圧信号の極性及び選択信号発
生手段からの第１、第２の選択信号に基づいて、入力電
圧信号に比例した周波数信号又は入力電圧信号の絶対値
に比例した周波数信号のいずれかを得る周波数信号切り
換え手段を設けたので、入力電圧信号の極性による影響
をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電圧／周波数変換器の第１の実施例を
示す回路図。

【図２】［図１］の電圧／周波数変換器の動作を説明す
るための図。

【図３】本発明の電圧／周波数変換器の第２の実施例を
示す回路図。

【図４】［図３］の電圧／周波数変換器の動作を説明す
るための図。

【図５】［図３］の周波数信号切り換え器10の動作を説
明するための図。

【図６】本発明の電圧／周波数変換器の第３の実施例を
示す回路図。

【図７】本発明の電圧／周波数変換器の第４の実施例を
示す回路図。

【図８】従来の電圧／周波数変換器の回路図。

【図９】［図８］の電圧／周波数変換器の動作を説明す
るための図。

【図１０】従来の電圧／周波数変換器の入力電圧と直線
性誤差との関係を示す図。

【符号の説明】

１…積分器、４…切り換え器、６…切り換え信号発生
器、８…選択器、９…選択信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 19/25 - 19/257 G01R 22/00 120 H03K 7/06 H03K 5/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定周期で切り換え信号を発生する切り換
   え信号発生手段と、入力電圧信号に対して逆極性の逆極
   性入力電圧信号を発生する極性反転手段と、積分手段か
   らの積分信号がマイナス比較電圧よりも低くなったのに
   基づき所定期間だけ第１の選択信号を出力し、前記積分
   信号がプラス比較電圧よりも高くなったのに基づき所定
   期間だけ第２の選択信号を出力する選択信号発生手段
   と、前記切り換え信号発生手段からの切り換え信号と前
   記選択信号発生手段からの第１、第２の選択信号に基づ
   いて前記入力電圧信号、前記逆極性入力電圧信号、前記
   入力電圧信号とプラス基準電圧信号との合成信号、前記
   逆極性入力電圧信号とプラス基準電圧信号との合成信
   号、前記入力電圧信号とマイナス基準電圧信号との合成
   信号、前記逆極性入力電圧信号とマイナス基準電圧信号
   との合成信号のいずれか１つを出力して前記積分手段に
   供給する選択手段とを有する電圧／周波数変換器。
2. 【請求項２】 前記入力電圧信号の極性及び前記選択信
   号発生手段からの第１、第２の選択信号に基づいて、前
   記入力電圧信号に比例した周波数信号又は入力電圧信号
   の絶対値に比例した周波数信号のいずれかを得る周波数
   信号切り換え手段を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の電圧／周波数変換器。
3. 【請求項３】所定周期で切り換え信号を発生する切り換
   え信号発生手段と、入力電圧信号と逆極性入力電圧信号
   を加算する差動・差分増幅器と、積分手段からの積分信
   号がマイナス比較電圧よりも低くなったのに基づき所定
   期間だけ第１の選択信号を出力し、前記積分信号がプラ
   ス比較電圧よりも高くなったのに基づき所定期間だけ第
   ２の選択信号を出力する選択信号発生手段と、前記切り
   換え信号発生手段からの切り換え信号と前記選択信号発
   生手段からの第１、第２の選択信号に基づいて前記入力
   電圧信号、前記逆極性入力電圧信号、前記入力電圧信号
   とプラス基準電圧信号との合成信号、前記逆極性入力電
   圧信号とプラス基準電圧信号との合成信号、前記入力電
   圧信号とマイナス基準電圧信号との合成信号、前記逆極
   性入力電圧信号とマイナス基準電圧信号との合成信号の
   いずれか１つを出力して前記積分手段に供給する選択手
   段とを有する電圧／周波数変換器。
4. 【請求項４】入力電圧信号を得る第１の入力端子と、前
   記入力電圧信号に対して逆極性の逆極性入力電圧信号を
   得る第２の入力端子と、所定周期で切り換え信号を発生
   する切り換え信号発生手段と、積分手段からの積分信号
   がマイナス比較電圧よりも低くなったのに基づき所定期
   間だけ第１の選択信号を出力し、前記積分信号がプラス
   比較電圧よりも高くなったのに基づき所定期間だけ第２
   の選択信号を出力する選択信号発生手段と、前記切り換
   え信号発生手段からの切り換え信号と前記選択信号発生
   手段からの第１、第２の選択信号に基づいて前記入力電
   圧信号、前記逆極性入力電圧信号、前記入力電圧信号と
   プラス基準電圧信号との合成信号、前記逆極性入力電圧
   信号とプラス基準電圧信号との合成信号、前記入力電圧
   信号とマイナス基準電圧信号との合成信号、前記逆極性
   入力電圧信号とマイナス基準電圧信号との合成信号のい
   ずれか１つを出力して前記積分手段に供給する選択手段
   とを有する電圧／周波数変換器。
5. 【請求項５】 前記選択手段は、入力電圧信号を得たと
   きには入力電圧信号とマイナス基準電圧信号又はプラス
   基準電圧信号との合成信号を出力して前記積分手段へ供
   給し、逆極性入力電圧信号を得たときには逆極性入力電
   圧信号とプラス基準電圧信号又はマイナス基準電圧信号
   との合成信号を出力して前記積分手段へ供給するように
   したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに
   記載の電圧／周波数変換器。