JPS6020782B2 - 絶対値回路 - Google Patents
絶対値回路Info
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- JPS6020782B2 JPS6020782B2 JP58037231A JP3723183A JPS6020782B2 JP S6020782 B2 JPS6020782 B2 JP S6020782B2 JP 58037231 A JP58037231 A JP 58037231A JP 3723183 A JP3723183 A JP 3723183A JP S6020782 B2 JPS6020782 B2 JP S6020782B2
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/18—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals
- G06G7/184—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals using capacitive elements
- G06G7/186—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals using capacitive elements using an operational amplifier comprising a capacitor or a resistor in the feedback loop
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/22—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for evaluating trigonometric functions; for conversion of co-ordinates; for computations involving vector quantities
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Circuits Of Receivers In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、絶対値回路、特に2入力信号の差の絶対値に
比例する電流出力を得る絶対値回路に関する。
比例する電流出力を得る絶対値回路に関する。
絶対値回路は、入力信号の樋性の如何に拘らず入力信号
の絶対値に対応した単極性の出力信号を得る回路である
。
の絶対値に対応した単極性の出力信号を得る回路である
。
第1図に従来の絶対値回路を示す。この回路は、1入力
信号の絶対値に対応する電圧を出力するものである。演
算増幅器10は、ダイオード9,13及び抵抗器6,7
と共に整流回路を構成している。演算増幅器19は、入
力信号及び整流回路の出力に対応して抵抗器8及び14
を流れる電流を加算し、帰還抵抗を介して電圧に変換し
出力する加算器を構成している。入力端子5の入力電圧
が正の場合、ダイオード9は非導通、ダイオード13は
導通となり演算増幅器10は反転増幅器として動作し、
M点に入力電圧と逆極性の負の電圧が現われる。正の入
力鰭圧及びM点における負の電圧は、加算器により加算
されて端子22に出力される。逆に入力電圧が負の場合
、ダイオード9は導通ダイオード13は非導通となり、
M点は仮想接地電位に保持される。従って、M点から加
算器への入力は零となり、負の入力電圧のみ有効となる
。第1図に示す各抵抗器の抵抗値を適当に定めれば、出
力端子22には常に入力信号の絶対値に対応する電圧が
得られる。抵抗器6,7,8,14の各抵抗値をそれぞ
れR8,R7,R8,R,4とすると、一般にR7/R
6=次8/R,4のとき出力端子22に入力信号の絶対
値に比例する信号が得られることが知られている。さて
、原出願(侍磯昭51一127735号)に開示された
図形表示用のベクトル発生器においては、2入力信号の
差に比例する電流出力を得ることが要求される。
信号の絶対値に対応する電圧を出力するものである。演
算増幅器10は、ダイオード9,13及び抵抗器6,7
と共に整流回路を構成している。演算増幅器19は、入
力信号及び整流回路の出力に対応して抵抗器8及び14
を流れる電流を加算し、帰還抵抗を介して電圧に変換し
出力する加算器を構成している。入力端子5の入力電圧
が正の場合、ダイオード9は非導通、ダイオード13は
導通となり演算増幅器10は反転増幅器として動作し、
M点に入力電圧と逆極性の負の電圧が現われる。正の入
力鰭圧及びM点における負の電圧は、加算器により加算
されて端子22に出力される。逆に入力電圧が負の場合
、ダイオード9は導通ダイオード13は非導通となり、
M点は仮想接地電位に保持される。従って、M点から加
算器への入力は零となり、負の入力電圧のみ有効となる
。第1図に示す各抵抗器の抵抗値を適当に定めれば、出
力端子22には常に入力信号の絶対値に対応する電圧が
得られる。抵抗器6,7,8,14の各抵抗値をそれぞ
れR8,R7,R8,R,4とすると、一般にR7/R
6=次8/R,4のとき出力端子22に入力信号の絶対
値に比例する信号が得られることが知られている。さて
、原出願(侍磯昭51一127735号)に開示された
図形表示用のベクトル発生器においては、2入力信号の
差に比例する電流出力を得ることが要求される。
2入力信号の差の絶対値に比例する出力を得るためには
、従来の絶対値回路と共に差動増幅器を使用することが
考えられる。
、従来の絶対値回路と共に差動増幅器を使用することが
考えられる。
また、電流出力を得ようとする場合、上述の絶対値回路
の出力端子に更に電圧−電流変換回路を接続して行なう
ことができる。しかし、いずれの場合も回路構成が複雑
となるという問題があった。従って、本発明の目的は、
簡単な回路構成により電流出力が得られる絶対値回路を
提供することにある。
の出力端子に更に電圧−電流変換回路を接続して行なう
ことができる。しかし、いずれの場合も回路構成が複雑
となるという問題があった。従って、本発明の目的は、
簡単な回路構成により電流出力が得られる絶対値回路を
提供することにある。
本発明の他の目的は、2入力信号の差の絶対値に比例す
る出力信号が得られる絶対値回路を提供することにある
。
る出力信号が得られる絶対値回路を提供することにある
。
第2図に、本発明による絶対値回路の一実施例を示す。
この回路は、演算増幅器70及び71と、整流ダイオー
ド74及び75と、抵抗器77,78,79及び80と
を含んでいる。演算増幅器70は、反転入力端子が抵抗
器78を介して第1の入力端子83に接続され、出力端
子と反転入力端子との闇にダイオード74,75及び抵
抗器79からなる帰還回路網が接続され、更に非反転入
力端子が第2の入力端子85に接続されて整流回路を構
成する。演算増幅器71の非反転入力端子はそれぞれ抵
抗器77及び80を介して第1の入力端子83及び整流
回路の出力端子に接続され、反転入力端子は第2の入力
端子85に接続される。トランジスタ90は、ベース及
びコレクタがそれぞれ演算増幅器71の出力端子及び非
反転3入力端子に接続され、ェミッタより出力電流を生
ずる。演算増幅器71は、トランジスタ90と共に加算
機能を有する電圧−電流変換回路を構成する。この実施
例においては、抵抗器77の値は抵抗器78の値の2倍
であり、抵抗器79及び804の値は等しい。しかし、
これら値の選定は設計的事項である。すなわち、抵抗器
77,78,79,80の各抵抗値をR77,R拍,R
ね,R範とするとき、R79/R78=汲め/R77の
関係を満足させればよい。次に、第2図の回路の動作を
説明する。
ド74及び75と、抵抗器77,78,79及び80と
を含んでいる。演算増幅器70は、反転入力端子が抵抗
器78を介して第1の入力端子83に接続され、出力端
子と反転入力端子との闇にダイオード74,75及び抵
抗器79からなる帰還回路網が接続され、更に非反転入
力端子が第2の入力端子85に接続されて整流回路を構
成する。演算増幅器71の非反転入力端子はそれぞれ抵
抗器77及び80を介して第1の入力端子83及び整流
回路の出力端子に接続され、反転入力端子は第2の入力
端子85に接続される。トランジスタ90は、ベース及
びコレクタがそれぞれ演算増幅器71の出力端子及び非
反転3入力端子に接続され、ェミッタより出力電流を生
ずる。演算増幅器71は、トランジスタ90と共に加算
機能を有する電圧−電流変換回路を構成する。この実施
例においては、抵抗器77の値は抵抗器78の値の2倍
であり、抵抗器79及び804の値は等しい。しかし、
これら値の選定は設計的事項である。すなわち、抵抗器
77,78,79,80の各抵抗値をR77,R拍,R
ね,R範とするとき、R79/R78=汲め/R77の
関係を満足させればよい。次に、第2図の回路の動作を
説明する。
2つの入力電圧VR及びVsがそれぞれ第1及び第2入
力端子83及び85に入力される。
力端子83及び85に入力される。
注目すべきことは、演算増幅器70及び71の非反転入
力端子及び反転入力端子がそれぞれ端子85に接続され
ているので、非反転入力端子が接地されずに入力電圧V
sにフロートされることである。従って、演算増幅器7
0の構成する整流回路は、2入力電圧の差電圧を整流す
る。入力電圧VRがVsより大きい場合、ダイオード7
4及び75はそれぞれ導通、非導通となり、整流器の出
力電圧はVsに保持される。演算増幅器71は、その非
反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧Vsに等しく
なるようトランジスタ90に電流を流そうと動作する。
よって、この場合、抵抗器77を流れる電流のみがトラ
ンジスタ90のコレクタを流れることになる。その電流
値iEは、(VR−Vs)/Rである。ただし、Rは抵
抗器77の抵抗値とする。逆に入力電圧VRがVsより
小さい場合、ダイオード74及び75はそれぞれ非導通
、導通となり演算増幅器70は反転増幅器として働く。
抵抗器78を流れる電流がそのまま抵抗器79を流れ、
整流回路の出力端子にはVsより大なる電圧が生ずる。
この実施例では抵抗器79及び80の抵抗値は等しいの
で、抵抗器80‘こは抵抗器78に流れる電流と等しい
電流が流れる。その電流値は2(Vs−VR)/Rであ
る。ただし、抵抗器78及び80を流れる電流の方向は
逆である。一方、抵抗器77には第1入力端子83の方
向に(Vs−VR)/Rなる電流が流れる。従って、こ
の場合、トランジスタ90のコレクタ電流iEは2(V
s−VR)/R−(Vs−VR)/R=(Vs−VR)
/Rとなる。
力端子及び反転入力端子がそれぞれ端子85に接続され
ているので、非反転入力端子が接地されずに入力電圧V
sにフロートされることである。従って、演算増幅器7
0の構成する整流回路は、2入力電圧の差電圧を整流す
る。入力電圧VRがVsより大きい場合、ダイオード7
4及び75はそれぞれ導通、非導通となり、整流器の出
力電圧はVsに保持される。演算増幅器71は、その非
反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧Vsに等しく
なるようトランジスタ90に電流を流そうと動作する。
よって、この場合、抵抗器77を流れる電流のみがトラ
ンジスタ90のコレクタを流れることになる。その電流
値iEは、(VR−Vs)/Rである。ただし、Rは抵
抗器77の抵抗値とする。逆に入力電圧VRがVsより
小さい場合、ダイオード74及び75はそれぞれ非導通
、導通となり演算増幅器70は反転増幅器として働く。
抵抗器78を流れる電流がそのまま抵抗器79を流れ、
整流回路の出力端子にはVsより大なる電圧が生ずる。
この実施例では抵抗器79及び80の抵抗値は等しいの
で、抵抗器80‘こは抵抗器78に流れる電流と等しい
電流が流れる。その電流値は2(Vs−VR)/Rであ
る。ただし、抵抗器78及び80を流れる電流の方向は
逆である。一方、抵抗器77には第1入力端子83の方
向に(Vs−VR)/Rなる電流が流れる。従って、こ
の場合、トランジスタ90のコレクタ電流iEは2(V
s−VR)/R−(Vs−VR)/R=(Vs−VR)
/Rとなる。
以上より、トランジスタ90のコレクタには常にIVR
−Vsl/Rすなわち2入力電圧の差の絶対値に比例す
る電流が流れることが分かる。トランジスタ90のェミ
ツタ電流ieは、トランジスタの電流増幅率QFで除算
した値に等しく、端子92を介して外部の回路に加えら
れる。次に、本発明の絶対値回路の応用例を第3図に示
す。第3図は直線の長さ及び方向に拘らず一定速度でベ
クトルを発生することができる図形表示用ベクトル発生
器のブロック図であり、第4図は関連する波形図である
。ベクトル発生器は、1対の入力端子1及び2と、1対
の出力端子3及び4と、本発明による1対の絶対値回路
31及び32と、1対の除算回格11及び12と、1対
の積分回路15及び16と、二乗の和の平方根を求める
回路(SSS回路)18とより成り、各回路は1対の閉
ループとして接続されている。
−Vsl/Rすなわち2入力電圧の差の絶対値に比例す
る電流が流れることが分かる。トランジスタ90のェミ
ツタ電流ieは、トランジスタの電流増幅率QFで除算
した値に等しく、端子92を介して外部の回路に加えら
れる。次に、本発明の絶対値回路の応用例を第3図に示
す。第3図は直線の長さ及び方向に拘らず一定速度でベ
クトルを発生することができる図形表示用ベクトル発生
器のブロック図であり、第4図は関連する波形図である
。ベクトル発生器は、1対の入力端子1及び2と、1対
の出力端子3及び4と、本発明による1対の絶対値回路
31及び32と、1対の除算回格11及び12と、1対
の積分回路15及び16と、二乗の和の平方根を求める
回路(SSS回路)18とより成り、各回路は1対の閉
ループとして接続されている。
平面座標系の×及びY軸にそれぞれ対応するステップ電
圧信号V枇及びVsyは、同時に入力端子1及び2に加
わる。信号Vsx及びZVyは、コンピュータ等より1
対のデジタルーアナログ変換器を介して加えられる。こ
れらの信号VSx及びVsyは、座標系の情報の点を表
わす。第4図の時刻toは1対のステップ信号Vsx及
びV母の始まりに対応し、信号V舷及びV母は説明Zの
ためそれぞれx,一&=十5(ボルト)及びy,一yo
=−5(ボルト)とする。値為及びyoは、情報の点位
置に対応する任意の値でよい。新たな電圧.値×,及び
y,は、それぞれ絶対値回路31及び32において出力
電圧値x(t)及びy(t)との差の絶対値をとられて
1対の電流信号a(iex)及びb(iey)を発生す
る。なおお、xo<×(t)<×,及びy。>y(t)
>y,であり、電流信号a及びbは、それぞれ時亥比o
において十5及び一5ボルトに変化し、額斜波電圧出力
Vrx及びVryが発生するので直線的に戻り、時刻t
,において再び零ボルトとなる。電流信号a及びbはS
SS回路18に加えられて、信号cを発生する。かかる
信号cは、時刻ら‘こおいては十707ボルト(守十守
=50の平方根)であり、直線的に戻り、時刻虻,にお
いて再び零ボルトとなる。除算回路11及び12にはそ
れぞれ電圧値x,及びy,とx(t)及びy(t)と信
号cが加えられ、入出力信号の差信号を信号cで除算し
た値に比例する出力電流を発生する。これらの値はほぼ
一定であるので、積分回路15及び16に加わる電流i
Q及びicyはほぼ一定となり、その結果、直線的な充
電出力電圧Vrx及びVryが発生する。時間差(t,
一to)は、回路内の電流ix(又はiy)及び容量値
c及び電圧差(x,一神)(または(y,‐yo))よ
り決まる。数学的には次式が成立する。X(t)=き′
ら÷云台;dt+X。 【11y(t)=き仇フ言章房
dt+y。 ‘2)なお、a=x,一×(t)及びb=
y,一y(t)であり、またx(t)=V化、x,=V
sx、y(t)=Vry及びy,=Vsyであり、kは
比例定数である。比較器201こは電流信号cが加えら
れ、電流信号cを基準電流IREFと比較する。
圧信号V枇及びVsyは、同時に入力端子1及び2に加
わる。信号Vsx及びZVyは、コンピュータ等より1
対のデジタルーアナログ変換器を介して加えられる。こ
れらの信号VSx及びVsyは、座標系の情報の点を表
わす。第4図の時刻toは1対のステップ信号Vsx及
びV母の始まりに対応し、信号V舷及びV母は説明Zの
ためそれぞれx,一&=十5(ボルト)及びy,一yo
=−5(ボルト)とする。値為及びyoは、情報の点位
置に対応する任意の値でよい。新たな電圧.値×,及び
y,は、それぞれ絶対値回路31及び32において出力
電圧値x(t)及びy(t)との差の絶対値をとられて
1対の電流信号a(iex)及びb(iey)を発生す
る。なおお、xo<×(t)<×,及びy。>y(t)
>y,であり、電流信号a及びbは、それぞれ時亥比o
において十5及び一5ボルトに変化し、額斜波電圧出力
Vrx及びVryが発生するので直線的に戻り、時刻t
,において再び零ボルトとなる。電流信号a及びbはS
SS回路18に加えられて、信号cを発生する。かかる
信号cは、時刻ら‘こおいては十707ボルト(守十守
=50の平方根)であり、直線的に戻り、時刻虻,にお
いて再び零ボルトとなる。除算回路11及び12にはそ
れぞれ電圧値x,及びy,とx(t)及びy(t)と信
号cが加えられ、入出力信号の差信号を信号cで除算し
た値に比例する出力電流を発生する。これらの値はほぼ
一定であるので、積分回路15及び16に加わる電流i
Q及びicyはほぼ一定となり、その結果、直線的な充
電出力電圧Vrx及びVryが発生する。時間差(t,
一to)は、回路内の電流ix(又はiy)及び容量値
c及び電圧差(x,一神)(または(y,‐yo))よ
り決まる。数学的には次式が成立する。X(t)=き′
ら÷云台;dt+X。 【11y(t)=き仇フ言章房
dt+y。 ‘2)なお、a=x,一×(t)及びb=
y,一y(t)であり、またx(t)=V化、x,=V
sx、y(t)=Vry及びy,=Vsyであり、kは
比例定数である。比較器201こは電流信号cが加えら
れ、電流信号cを基準電流IREFと比較する。
比較器20の出力信号は端子21に発生し、他の回路に
ベクトルが描かれていることを通知する。2個の情報の
点を結ぶベクトルが完成した後、ベクトル発生器には新
たなステップ電圧Vsx及びVSyが加えられてもよい
。
ベクトルが描かれていることを通知する。2個の情報の
点を結ぶベクトルが完成した後、ベクトル発生器には新
たなステップ電圧Vsx及びVSyが加えられてもよい
。
例えば、1本の直線を書込んだ後に新たな直線を書き始
めたい場合の如く、書込み手段をすばやく1つの点から
他の点に移動するために、高速モード回路24によりス
イッチ接点24a及び24bを開く。この動作はSSS
回路18からの電流を抑止し、積分回路15及び16の
キャパシタを積分回路の出力能力で決まる速度で充電す
る。よって、積分回路15及び16の出力は入力ステッ
プ鰭圧の値に迅速に変化する。このことは、数学的には
式{11及び【21の分母を零に近づけることで理解さ
れよう。本質的にかかる式は、ディラック・デルタ関数
である。高速モード回路24は適当なトランジスタ・ス
イッチ又はリレー・スイッチでもよく、その動作はベク
トル発生器が動作するときの速度で決まる。高速モード
回路24への命令信号は、端子25を介して加えられる
。以上説明した如く、本発明によれば、整流回路0の後
段に直接電圧一電流変換回路を接続するようにしたので
、従釆の絶対値回路とほぼ同数の回路素子により電流出
力型の絶対値回路が実現できる。また、電流出力型なの
で第1及び第2演算増幅器の各々の一方の入力端子に直
接第2の入力電5圧を供給することにより、2入力電圧
の差の絶対値に比例する出力が得られる。よって、差動
増幅器は不要となる。従って、回路構成が簡単となり且
つ集積回路技術に適しているので安価となる等、種種の
実用上の効果が得られる。なお、上述は本発明の好適な
実施例を示したものであるが、当業者には、本発明の要
旨を逸脱することなく多くの変更及び変形をなし得るこ
とが明らかであろう。
めたい場合の如く、書込み手段をすばやく1つの点から
他の点に移動するために、高速モード回路24によりス
イッチ接点24a及び24bを開く。この動作はSSS
回路18からの電流を抑止し、積分回路15及び16の
キャパシタを積分回路の出力能力で決まる速度で充電す
る。よって、積分回路15及び16の出力は入力ステッ
プ鰭圧の値に迅速に変化する。このことは、数学的には
式{11及び【21の分母を零に近づけることで理解さ
れよう。本質的にかかる式は、ディラック・デルタ関数
である。高速モード回路24は適当なトランジスタ・ス
イッチ又はリレー・スイッチでもよく、その動作はベク
トル発生器が動作するときの速度で決まる。高速モード
回路24への命令信号は、端子25を介して加えられる
。以上説明した如く、本発明によれば、整流回路0の後
段に直接電圧一電流変換回路を接続するようにしたので
、従釆の絶対値回路とほぼ同数の回路素子により電流出
力型の絶対値回路が実現できる。また、電流出力型なの
で第1及び第2演算増幅器の各々の一方の入力端子に直
接第2の入力電5圧を供給することにより、2入力電圧
の差の絶対値に比例する出力が得られる。よって、差動
増幅器は不要となる。従って、回路構成が簡単となり且
つ集積回路技術に適しているので安価となる等、種種の
実用上の効果が得られる。なお、上述は本発明の好適な
実施例を示したものであるが、当業者には、本発明の要
旨を逸脱することなく多くの変更及び変形をなし得るこ
とが明らかであろう。
例えばトランジスタ90は電界効果トランジスタと置換
してもよい。
してもよい。
第1図は従来の絶対値回路を示す略式回路図、第2図は
本発明の絶対値回路の一実施例を示す略式回路図、第3
図は本発明の絶対値回路を使用したベクトル発生器のブ
ロック図、第4図はその関蓬波形図である。 70,71…・・・演算増幅器、74,75・・・・・
・ダイオード、77,80・・・・・・第1及び第2抵
抗器、78,79……抵抗器、83,85……入力端子
、90……トランジスタ。 Fi9‐l Fi9‐2 Fi9‐3 Fig‐ム
本発明の絶対値回路の一実施例を示す略式回路図、第3
図は本発明の絶対値回路を使用したベクトル発生器のブ
ロック図、第4図はその関蓬波形図である。 70,71…・・・演算増幅器、74,75・・・・・
・ダイオード、77,80・・・・・・第1及び第2抵
抗器、78,79……抵抗器、83,85……入力端子
、90……トランジスタ。 Fi9‐l Fi9‐2 Fi9‐3 Fig‐ム
Claims (1)
- 1 反転入力端子が抵抗器を介して入力端子に接続され
ると共に抵抗器及びダイオードから成る帰還回路網を出
力端子及び上記反転入力端子間に有する演算増幅器によ
り構成された半波整流回路を含む絶対値回路において、
非反転入力端子が第1及び第2抵抗器を介してそれぞれ
上記入力端子及び上記半波整流回路の出力端子に接続さ
れた他の演算増幅器と、コレクタ(又はドレイン)及び
ベース(又はゲート)がそれぞれ上記他の演算増幅器の
非反転入力端子及び出力端子に接続されたトランジスタ
とを設け、上記半波整流回路を構成する演算増幅器の非
反転入力端子及び上記他の演算増幅器の反転入力端子を
他の入力端子に共通接続し、該他の入力端子及び上記半
波整流回路の入力端子にそれぞれ入力される入力電圧の
差の絶対値に比例する出力電流を上記トランジスタのエ
ミツタ(又はソース)から得るようにした絶対値回路。
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