(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数のパルス信号を発振する発振回路と、前記パルス信号に同期して入力信号の極性を連続的かつ交互に反転および非反転させる極性反転回路と、当該極性反転回路の出力信号を全波整流する全波整流回路とを備え、前記入力信号をその近似絶対値に対応する直流電圧に変換することを特徴とする絶対値回路。
【請求項２】
前記変換した直流電圧の電圧値を補正するための補正回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の絶対値回路。
【請求項３】
請求項１および２のいずれかに記載の絶対値回路と、当該絶対値回路の出力信号を平滑する平滑回路とを備え、前記入力信号をその近似平均値に対応する直流電圧に変換することを特徴とする平均値回路。
【請求項４】
請求項１および２のいずれかに記載の絶対値回路と、当該絶対値回路から出力された出力信号の二乗値を求める二乗回路と、当該二乗回路の出力信号の積分値を求める積分回路と、当該積分回路の出力信号の開平値を求める開平回路とを備え、前記入力信号をその近似実効値に対応する直流電圧に変換することを特徴とする実効値／直流電圧変換回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧計、電流計および電力計などの計測器などに好適に用いられ、入力された入力信号をその近似絶対値に対応する直流電圧に変換する絶対値回路、並びにその絶対値回路を用いた平均値回路および実効値／直流電圧変換回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の絶対値回路を用いた平均値回路および実効値／直流電圧変換回路として、図８および９に示すものが従来から知られている。
【０００３】
図８に示す平均値回路３１は、入力信号ＳINをその近似絶対値に対応する直流電圧に変換する絶対値回路３２と、絶対値回路３２の出力信号を平滑する平滑回路３３とを備えている。なお、平均値回路３１を計測器に使用する場合、計測器側からは、正負いずれの極性の入力信号ＳINが入力されるかは不明である。したがって、いずれの極性の入力信号ＳINが入力されたとしてもその平均値を計測可能なように、入力側に絶対値回路３２が配置されている。絶対値回路３２としては、図１０に示すように、オペアンプとダイオードとを組み合わせた回路が一般的に用いられている。具体的には、絶対値回路３２は、２つのオペアンプ５１，５２と、２つのダイオード５３，５４と、抵抗５５〜５９とを備えて構成されている。この場合、抵抗５５〜５９の抵抗値をそれぞれＲ５５〜Ｒ５９とすると、以下の関係を満足するように規定されている。
Ｒ５６／Ｒ５５＝Ｒ５７／（２×Ｒ５８）・・・▲１▼式
また、平滑回路３３としては、一般的に、ダイオードとコンデンサの組合せによる平滑回路が採用されている。
【０００４】
この平均値回路３１では、例えば、測定用プローブを介して信号源Ｓの入力信号ＳINが入力されると、まず、絶対値回路３２が、入力信号ＳINの電圧値ＶINの絶対値に対応する直流電圧に変換する。具体的には、絶対値回路３２は、図６（ａ）に示すように、直流分が正極性の入力信号ＳINが入力された場合には、ほぼそのまま出力する。一方、同図（ｃ）に示すように、直流分が負極性の入力信号ＳINが入力された場合には、絶対値回路３２は、入力信号ＳINの極性を反転して、同図（ｄ）に示す信号波形ＳW31 の信号を出力する。なお、同図（ａ），（ｃ）において破線で示す電圧は、入力信号ＳINの真の平均値電圧ＶAVE を示している。次いで、平滑回路３３が、絶対値回路３２の出力信号を平滑し、直流分が正極性の入力信号ＳINの場合には、同図（ｂ）に示す直流電圧ＶOUT を、直流分が負極性の入力信号ＳINの場合には、同図（ｅ）に示す直流電圧ＶOUT をそれぞれ出力する。これにより、入力信号ＳINは、その近似平均値に対応する直流電圧ＶOUT に変換される。
【０００５】
一方、図９に示す実効値／直流変換回路４１は、前述した理由と同様の理由から入力側に絶対値回路３２を備えると共に、絶対値回路３２から出力された出力信号の二乗値を求める二乗回路４２と、二乗回路４２の出力信号の積分値を求める積分回路４３と、積分回路４３の出力信号の開平値を求める開平回路４４とを備えている。この場合、二乗回路４２としては、乗算回路などが用いられ、積分回路４３としては、オペアンプとコンデンサを用いた回路や平滑回路などが用いられ、開平回路４４としては、オペアンプによる差動増幅回路の入力抵抗をダイオードで置換した回路や除算回路などが用いられている。
【０００６】
この実効値／直流変換回路４１では、入力信号ＳINが入力されると、まず、絶対値回路３２が、前述したのと同様にして、その電圧値ＶINの絶対値に対応する直流電圧に変換する。具体的には、図７（ａ）に示すように、直流分が正極性の入力信号ＳINが入力された場合には、ほぼそのまま出力する。一方、同図（ｄ）に示すように、直流分が負極性の入力信号ＳINが入力された場合には、絶対値回路３２は、同図（ｅ）に示すように、その極性を反転させて、実線で示す信号波形ＳＷ41の信号を出力する。次いで、二乗回路４２が、絶対値回路３２の出力信号を二乗し、入力信号ＳINが正極性の場合には、同図（ｂ）に示す直流電圧Ｖ11に、入力信号ＳINが負極性の場合には、同図（ｆ）に示す直流電圧Ｖ12にそれぞれ変換し、積分回路４３が、二乗回路４２の出力信号を積分する。次いで、開平回路４４が、積分回路４３の出力信号を開平し、入力信号ＳINが正極性の場合には、同図（ｃ）に示す直流電圧ＶOUT を、入力信号ＳINが負極性の場合には、同図（ｇ）に示す直流電圧ＶOUT を出力する。これにより、入力信号ＳINは、その近似実効値に対応する直流電圧ＶOUT に変換される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの従来の平均値回路３１および実効値／直流変換回路４１には、以下の共通する問題点がある。すなわち、両回路３１，４１において、負極性の入力信号ＳINは、まず絶対値回路３２によって、その極性が正極性に反転される。この場合、絶対値回路３２では、一般的に、正極性の入力信号ＳINを極性反転しないでそのまま出力する場合と、負極性の入力信号ＳINを極性反転して出力する場合とでは、入力信号ＳINの電圧値ＶINの絶対値が互いに等しいときであっても、出力される直流電圧ＶOUT の電圧値は等しくならない。具体的には、平均値回路３１の場合には、図６（ｄ）に示すように、絶対値回路３２によって近似絶対値に変換された出力信号は、例えば、入力信号ＳINの真の絶対値よりも誤差電圧ＶE31 分低下する。このため、正極性の入力信号ＳINの平均値を直流電圧に変換した場合には誤差電圧が生じないか少ないのに対し、負極性の入力信号ＳINを極性反転して出力した場合には、同図（ｅ）に示すように、平滑回路３３から出力される直流電圧ＶOUT と真の平均値電圧ＶAVE との間に誤差電圧ＶE31 が生じてしまう。
【０００８】
また、同様にして、実効値／直流変換回路４１の場合には、図７（ｅ）に示すように、絶対値回路３２によって近似絶対値に変換された出力信号は、例えば、入力信号ＳINの真の絶対値よりも誤差電圧ＶE41 分低下する。このため、正極性の入力信号ＳINの実効値に対応する直流電圧に変換した場合には誤差電圧が生じないか少ないのに対し、負極性の入力信号ＳINを極性反転して出力した場合には、同図（ｇ）に示すように、開平回路４４から出力される直流電圧ＶOUT と真の実効値電圧ＶRMS との間に誤差電圧ＶE41 が生じてしまう。
【０００９】
このような一方の極性の入力信号ＳINに対してのみ偏った誤差電圧（以下、極性の反転に起因して生じる誤差を、「リバース誤差」ともいう）が生じる理由としては、オペアンプ５１，５２がオフセット電圧を有していること、および抵抗５５〜５８が上記した▲１▼式の関係を満足しないためなどが考えられ、製造段階でボリュームなどで合わせ込むことなどによって一時的に誤差電圧が生じないようにすることも考えられる。しかし、長期に亘って安定して正確に作動させることは極めて困難である。一方、誤差電圧は、入力信号ＳINのいずれの極性に対して、どの位生じるのかを予測できない。このため、正極性および負極性のいずれの入力信号ＳINに対しても絶対値などを共通的に測定可能な回路構成を採用する場合には、その誤差電圧を補正することはできない。したがって、これらの回路を計測器に用いた場合には、いずれか一方の極性の入力信号に対してのみ誤差電圧が大きくなるため、測定器の測定値に対する信頼性が極めて低下してしまうという問題点がある。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、いずれか一方の極性の入力信号に偏って発生する誤差電圧を低減可能な絶対値回路、平均値回路および実効値／直流電圧変換回路を提供することを主目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の絶対値回路は、所定周波数のパルス信号を発振する発振回路と、パルス信号に同期して入力信号の極性を連続的かつ交互に反転および非反転させる極性反転回路と、極性反転回路の出力信号を全波整流する全波整流回路とを備え、入力信号をその近似絶対値に対応する直流電圧に変換することを特徴とする。この場合、全波整流回路は、ダイオードブリッジで構成された回路や、オペアンプとダイオードとで構成された回路などすべての全波整流回路を用いることができる。
【００１２】
この絶対値回路では、入力信号は、例えば、パルス信号のハイレベルおよびロウレベルのいずれか一方、またはパルス信号の立ち上がりや立ち下がりなどに従い、その極性が極性反転回路によって連続的かつ交互に反転および非反転させられる。つまり、例えば、入力信号が定電圧の場合には、両極ＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）符号と同じ様に、正負の極性がパルス信号に同期して反転する信号波形となる。このため、入力信号が正極性および負極性のいずれの場合であっても、その極性がパルス信号に同期して反転・非反転を繰り返す。したがって、全波整流回路として、図１０における絶対値回路３２などを用いた場合であっても、誤差電圧分が入力信号の極性に無関係で一定となり、その補正が可能になる。
【００１３】
請求項２記載の絶対値回路は、請求項１記載の絶対値回路において、変換した直流電圧の電圧値を補正する補正回路をさらに備えていることを特徴とする。この場合、補正回路として、オペアンプによる差動増幅回路や、トランジスタで構成された回路など、利得を調整できるすべての増幅回路を用いることができる。
【００１４】
請求項１記載の絶対値回路では、入力信号の真の絶対値との間で若干の誤差電圧が生じるが、その誤差電圧分は、入力信号の極性に無関係で一定となっている。したがって、例えば、経年変化などにより正極性の入力信号と負極性の入力信号との間で偏った誤差電圧が生じた場合に、正負両極性の直流を出力可能な基準電源などを用いて、絶対値が等しい両方の極性の入力信号に対して、それぞれ同一の直流電圧が出力されるように校正すれば、常に、絶対値回路から出力された直流電圧を真の絶対値と等しくさせることが可能になる。
【００１５】
請求項３記載の平均値回路は、請求項１および２のいずれかに記載の絶対値回路と、絶対値回路の出力信号を平滑する平滑回路とを備え、入力信号をその近似平均値に対応する直流電圧に変換することを特徴とする。この場合、平滑回路として、ダイオードブリッジとコンデンサで構成された回路や、オペアンプ、ダイオードおよびコンデンサなどで構成された回路などすべての平滑回路を用いることができる。なお、補正回路は、必ずしも絶対値回路内に配置する必要はなく、平滑回路の後ろなど、その配置位置を適宜変更することが可能である。
【００１６】
この平均値回路では、請求項１記載の絶対値回路と同様にして、絶対値回路が、絶対値に近似した直流電圧を出力する際に、誤差電圧分が入力信号の極性に無関係で一定となる。一方、平滑回路が、絶対値回路の出力信号を平滑することによって入力信号を、その近似平均値に対応する直流電圧に変換する。これにより、入力信号の極性に関係なく、入力信号を、誤差電圧が一定の近似平均値に対応する直流電圧に変換することができる。また、補正回路によって補正することにより、常に、出力する直流電圧を真の平均値に対応する電圧と等しくすることが可能になる。
【００１７】
請求項４記載の実効値／直流電圧変換回路は、請求項１および２のいずれかに記載の絶対値回路と、絶対値回路から出力された出力信号の二乗値を求める二乗回路と、二乗回路の出力信号の積分値を求める積分回路と、積分回路の出力信号の開平値を求める開平回路とを備え、入力信号をその近似実効値に対応する直流電圧に変換することを特徴とする。この場合、二乗回路として、乗算回路や、複数のオペアンプを組み合わせて構成した関数発生器などを用いることができ、積分回路として、オペアンプとコンデンサを用いた回路や、平滑回路などを用いることができ、開平回路として、オペアンプによる差動増幅回路の入力抵抗をダイオードで置換した回路や、除算回路などを用いることができる。また、補正回路は、必ずしも絶対値回路内に配置する必要はなく、二乗回路や積分回路の後ろなど、その配置位置を適宜変更することが可能である。
【００１８】
この実効値／直流電圧変換回路では、請求項１記載の絶対値回路と同様にして、絶対値回路が、絶対値に近似した直流電圧を出力する際に、誤差電圧分が入力信号の入力信号の極性に無関係で一定となる。一方、二乗回路が、絶対値回路から出力された出力信号の二乗値を求めると共に、積分回路が、二乗回路の出力信号の積分値を求め、次いで、開平回路が、積分回路の出力信号の開平値を求めることによって、入力信号を、その近似実効値に対応する直流電圧に変換する。これにより、入力信号の極性に関係なく、入力信号を、誤差電圧が一定の近似実効値に対応する直流電圧に変換することができる。また、補正回路によって補正することにより、常に、出力する直流電圧を真の実効値に対応する電圧と等しくすることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る絶対値回路、平均値回路および実効値／直流電圧変換回路の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、平均値回路１の回路図を示している。同図に示す平均値回路１は、電圧計、電流計、漏れ電流計、電力計およびテスターなどの計測器などに好適に用いられるものであって、図示しないプローブを介して入力された信号源Ｓの入力信号ＳINを、その平均値に対応する直流電圧に変換する。
【００２１】
平均値回路１は、入力信号ＳINをその近似絶対値に対応する直流電圧に変換する絶対値回路２と、絶対値回路２の出力信号を平滑する平滑回路３と、例えば、ボリュームなどで利得を調整することによって、平滑回路３の出力信号を入力信号ＳINの真の絶対値に対応する直流電圧ＶOUT に補正可能な補正回路４とを備えている。
【００２２】
絶対値回路２は、発振回路５、スイッチ制御回路６、極性反転回路７および全波整流回路８を備えている。
【００２３】
発振回路５は、例えば、ゲート回路で構成された公知回路であって、例えば、デューティ比が０．５のパルス信号（図３（ｂ）参照）を発振する。スイッチ制御回路６は、発振回路５から出力されるパルス信号がハイレベルのときに、極性反転回路７内のスイッチ１１ａ，１１ｂの可動接点を反転側に連動させて切り替え、パルス信号がロウレベルのときに、スイッチ１１ａ，１１ｂの可動接点を非反転側に連動させて切り替える。
【００２４】
極性反転回路７は、上述したスイッチ１１ａ，１１ｂと、スイッチ１１ａ，１１ｂを介して入力した入力信号ＳINを増幅するオペアンプ１２と、抵抗１３〜１６とを備えている。オペアンプ１２は、スイッチ１１ａ，１１ｂの可動接点が非反転側に切り替えられているときには、抵抗１４を介して入力した入力信号ＳINを非反転増幅する。一方、スイッチ１１ａ，１１ｂの可動接点が反転側に切り替えられているときには、オペアンプ１２は、抵抗１３を介して入力した入力信号ＳINを反転増幅する。この場合、抵抗１３および抵抗１４の抵抗値を互いにそれぞれ等しく、かつ抵抗１５および抵抗１６の抵抗値を互いにそれぞれ等しくすることによって、オペアンプ１２は、非反転増幅時および反転増幅時の両時において、その利得が抵抗１３の抵抗値を抵抗１５の抵抗値で除算した値でそれぞれ増幅する。なお、極性反転回路７は、パルス信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期して、入力信号ＳINの極性を連続的かつ交互に反転および非反転を繰り返すように構成してもよい。この場合、発振回路５のパルス信号はデューティ比が０．５である必要はなく、その周期が一定であればよい。
【００２５】
全波整流回路８は、特に限定されないが、従来の平均値回路３１における絶対値回路３２と同じ構成が用いられており、オペアンプ１２の出力信号を全波整流することによって、入力信号ＳINの近似絶対値に対応する直流電圧を出力する。
【００２６】
次に、平均値回路１の動作について図３，４を参照して説明する。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示す正極性の入力信号ＳINが入力された場合について説明する。なお、同図に示す破線は、入力信号ＳINの真の平均値電圧ＶAVE を示している。極性反転回路７は、発振回路５から出力されたパルス信号ＳP （同図（ｂ）参照）がハイレベルのときには、スイッチ１１ａ，１１ｂを反転側に切り替えると共に入力信号ＳINを反転増幅し、パルス信号ＳP がローレベルのときには、スイッチ１１ａ，１１ｂを非反転側に切り替えると共に入力信号ＳINを非反転増幅し、これにより、同図（ｃ）に示すように、正負の極性がパルス信号ＳP に位相同期して反転・非反転を繰り返す信号波形ＳW1の信号を生成する。次いで、全波整流回路８は、極性反転回路７の出力信号を全波整流することによって、同図（ｄ）の実線で示す信号波形ＳW2の信号を出力する。なお、同図に示すように、信号波形ＳW2の電圧値は、破線で示す入力信号ＳINの真の絶対値の信号波形ＳW3とは、パルス信号ＳP がハイレベルのときに極性が反転させられた部分において、全波整流回路８のリバース誤差電圧に起因する誤差電圧ＶE1が生じている。
【００２８】
次に、平滑回路３が全波整流回路８の出力信号を平滑することによって、同図（ｅ）の実線で示す信号波形ＳW4の信号を出力する。この場合、全波整流回路８の出力信号の電圧値は、同図の破線で示す入力信号ＳINの真の平均値電圧ＶAVE とは、誤差電圧ＶE1に起因する誤差電圧ＶE2分低下している。次いで、補正回路４は、誤差電圧ＶE2を補償するように増幅することによって、入力信号ＳINの真の平均値電圧ＶAVE と等しい電圧値の直流信号を出力する。なお、補正回路４による補正では、例えば、経年変化などにより正極性の入力信号ＳINと負極性の入力信号ＳINとの間で偏った誤差電圧が生じた場合に、正負両極性の直流を出力可能な基準電源を用いて、絶対値が等しい両方の極性の入力信号ＳINに対して、それぞれ同一の直流電圧ＶOUT が出力されるようにボリュームなどで校正すれば、常に、絶対値回路２から出力された直流電圧ＶOUT を真の絶対値と等しくさせることができる。
【００２９】
また、同じようにして、図４（ａ）に示す負極性の入力信号ＳINが入力された場合には、極性反転回路７は、パルス信号ＳP （同図（ｂ）参照）のレベルに応じて、スイッチ１１ａ，１１ｂを切り替えると共に入力信号ＳINを増幅し、これにより、同図（ｃ）に示すように、正負の極性がパルス信号ＳP に位相同期して反転・非反転を繰り返す信号波形ＳW11 の信号を生成する。次いで、全波整流回路８は、極性反転回路７の出力信号を全波整流することによって、同図（ｄ）の実線で示す信号波形ＳW12 の信号を出力する。なお、この場合にも、同図に示すように、信号波形ＳW12 の電圧値は、破線で示す入力信号ＳINの真の絶対値の信号波形ＳW13 とは、パルス信号ＳP がローレベルのときに極性が反転させられた部分において、全波整流回路８のリバース誤差電圧に起因する誤差電圧ＶE11 が生じている。
【００３０】
次に、平滑回路３が全波整流回路８の出力信号を平滑することによって、同図（ｅ）の実線で示す信号波形ＳW14 の信号を出力する。この場合にも、全波整流回路８の出力信号の電圧値は、同図の破線で示す入力信号ＳINの真の平均値電圧ＶAVE とは、誤差電圧ＶE11 に起因する誤差電圧ＶE12 分低下している。次いで、補正回路４は、誤差電圧ＶE12 を補償するように増幅することによって、入力信号ＳINの真の平均値電圧ＶAVE と等しい電圧値の直流電圧ＶOUT を出力する。
【００３１】
このように、この平均値回路１によれば、極性反転回路７がパルス信号ＳP のレベルに応じて入力信号ＳINの極性を反転させると共に全波整流回路８が極性反転回路７の出力信号を全波整流することにより、入力信号ＳINが正負いずれの極性のときであっても、全波整流回路８の整流時におけるリバース誤差に起因して生じる入力信号ＳINの真の絶対値ＶAVE との偏った誤差電圧を平均化する。また、平滑回路６が全波整流回路８の出力信号を平滑することにより、全波整流回路８のリバース誤差に起因して生じる誤差電圧を、入力信号ＳINが正負いずれの極性のときであっても同じ値に平均化する。この結果、補正回路４が平滑回路３の出力信号を補正することにより、入力信号ＳINが正負いずれの極性のときであっても、その極性に影響されずに、入力信号ＳINを、その真の平均値電圧ＶAVE に変換することができる。
【００３２】
次に、図２に示す実効値／直流電圧変換回路２１について説明する。なお、上述した平均値回路１における構成要素と同一のものについては、同一の符号を使用してその詳細説明は省略する。
【００３３】
同図に示す実効値／直流電圧変換回路２１は、平均値回路１と同じように、各種の計測器などに好適に用いられるものであって、図示しないプローブを介して入力された入力信号ＳINを、その実効値に対応する直流電圧に変換する。
【００３４】
実効値／直流電圧変換回路２１は、上述した絶対値回路２と、絶対値回路２の出力信号を二乗する二乗回路２２と、二乗回路２２の出力信号を積分する積分回路２３と、積分回路の出力信号を開平する開平回路２４と、開平回路２４の出力信号を補正する補正回路４とを備えている。
【００３５】
二乗回路２２は、例えば、乗算器で構成され、積分回路２３は、オペアンプとコンデンサを用いた回路で構成され、開平回路２４は、オペアンプによる差動増幅回路の入力抵抗をダイオードで置換した回路で構成されている。
【００３６】
次に、実効値／直流電圧変換回路２１の動作について図５を参照して説明する。
【００３７】
まず、図５（ａ）に示す正極性の入力信号ＳINが入力された場合について説明する。絶対値回路２内の極性反転回路７は、発振回路５から出力されたパルス信号ＳP （同図（ｂ）参照）がハイレベルのときには、スイッチ１１ａ，１１ｂを反転側に切り替えると共に入力信号ＳINを反転増幅し、パルス信号ＳP がローレベルのときには、スイッチ１１ａ，１１ｂを非反転側に切り替えると共に入力信号ＳINを非反転増幅し、これにより、同図（ｃ）に示すように、正負の極性がパルス信号ＳP に位相同期して反転・非反転を繰り返す信号波形ＳW21 の信号を生成する。次いで、全波整流回路８は、極性反転回路７の出力信号を全波整流することによって、同図（ｄ）の実線で示す信号波形ＳW22 の信号を出力する。なお、同図に示すように、信号波形ＳW22 の電圧値は、破線で示す入力信号ＳINの真の絶対値の信号波形ＳW23 とは、パルス信号ＳP がハイレベルのときに極性が反転させられた部分において、全波整流回路８のリバース誤差電圧に起因する誤差電圧ＶE21 が生じている。
【００３８】
次に、二乗回路２２が絶対値回路２の出力信号を二乗することによって、同図（ｅ）の実線で示す信号波形ＳW24 の信号を出力する。この場合、二乗回路２２の出力信号の電圧値は、同図の破線で示す入力信号ＳINの真の二乗値電圧ＶS とは、誤差電圧ＶE21 に起因する誤差電圧ＶE22 分低下している。次いで、積分回路２３が二乗回路２２の出力信号を積分することによって、同図（ｆ）に示す信号波形ＳW25 の信号を出力し、開平回路２４が、積分回路２２の出力信号を開平することによって、同図（ｇ）の実線で示す信号波形ＳW26 の信号を出力する。この場合、信号波形ＳW26 の電圧値は、同図の破線で示す入力信号ＳINの真の実効値電圧ＶRMS とは、パルス信号ＳP がハイレベルのときに極性が反転させられた部分において、全波整流回路８のリバース誤差に起因する誤差電圧ＶE21 に基づく誤差電圧ＶE23 分低下している。次いで、補正回路４は、前述したのと同じ方法で、誤差電圧ＶE23 を補償するように増幅することによって、入力信号ＳINの真の実効値電圧ＶRMS と等しい電圧値の直流電圧ＶOUT を出力する。
【００３９】
また、同じようにして、負極性の入力信号ＳINが入力された場合にも、実効値／直流電圧変換回路２１は、入力信号ＳINを真の実効値電圧ＶRMS と等しい電圧値の直流電圧ＶOUT を出力する。
【００４０】
この実効値／直流電圧変換回路２１によれば、極性反転回路７がパルス信号ＳP のレベルに応じて入力信号ＳINの極性を反転させると共に全波整流回路８が極性反転回路７の出力信号を全波整流することにより、入力信号ＳINが正負いずれの極性のときであっても、全波整流回路８の整流時におけるリバース誤差電圧に起因して生じる入力信号ＳINの真の実効値との偏った誤差電圧を平均化する。また、積分回路２３が二乗回路２２の出力信号を平滑することにより、全波整流回路８のリバース誤差に起因して生じる誤差電圧を、入力信号ＳINが正負いずれの極性のときであっても同じ電圧値に平均化する。さらに、補正回路４が開平回路２４の出力信号を補正することにより、入力信号ＳINが正負いずれの極性のときであっても、入力信号ＳINを、その真の実効値電圧ＶRMS に変換することができる。
【００４１】
また、上記した実施形態における平均値回路１および実効値／直流電圧変換回路２１によれば、ボリュームなどによる煩雑な調整作業を行うことなく、入力信号の極性の正負がいずれの場合であっても、いずれか一方の極性の入力信号に偏って発生する誤差電圧をなくすことができる。この結果、計測器に用いた場合、計測器の測定値に対する信頼性を向上させることができると共に、装置のコストダウンを図ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、リバース誤差に起因して絶対値回路２から出力される信号電圧が真の平均値または実効値よりも低下する場合について説明したが、平均値回路１および実効値／直流電圧変換回路２１は、絶対値回路２から出力される直流電圧が真の平均値ＶAVE または真の実効値ＶRMS に対して上昇する場合や、絶対値回路２において非反転増幅の際にのみ誤差電圧が生じる場合でも、それぞれ同じ作用によって、真の平均値AVE および実効値ＶRMS と等しい直流電圧ＶOUT を出力することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、絶対値回路２を平均値回路１および実効値／直流電圧変換回路２１に適用する例について説明したが、これに限定されず、本発明に係る絶対値回路２は、単独で使用したり、他の回路内に用いることができる。
【００４４】
さらに、本発明における絶対値回路２、平均値回路２および実効値／直流電圧変換回路２１の各構成要素は、本実施形態において説明した各種回路に限定されず、用途に応じて他の公知回路を適宜用いることができる。また、必要に応じて、各回路を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのディジタル回路を用いてもよい。しかし、ＤＳＰなどで入力信号ＳINをサンプリングしてから平均値などを求める場合には、サンプリングダイオードを記憶させるためのメモリが大容量化するなど、本実施形態に係る平均値回路１や実効値／直流電圧変換回路２１と比較して、不利な点もあることに考慮すべきである。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の絶対値回路によれば、入力信号は、その極性が極性反転回路によって連続的かつ交互に、パルス信号に同期して反転および非反転させられるため、入力信号が正極性および負極性のいずれの場合であっても、誤差電圧分が入力信号の極性に無関係で一定となる。
【００４６】
また、請求項２記載の絶対値回路によれば、補正回路が直流電圧の電圧値を補正することによって、常に、絶対値回路から出力された直流電圧を真の絶対値と等しくすることができる。
【００４７】
さらに、請求項３記載の平均値回路によれば、絶対値回路が、絶対値に近似した直流電圧を出力する際に、誤差電圧分が入力信号の入力信号の極性に無関係で一定となるため、入力信号の極性に関係なく、その近似平均値に対応する直流電圧に変換することができる。さらに、補正回路が絶対値回路から出力された直流電圧の電圧値を補正することによって、常に、入力信号を真の平均値と等しい電圧値の直流電圧に変換することができる。
【００４８】
また、請求項４記載の実効値／直流電圧変換回路によれば、絶対値回路が、絶対値に近似した直流電圧を出力する際に、誤差電圧分が入力信号の入力信号の極性に無関係で一定となるため、入力信号の極性に関係なく、その近似実効値に対応する直流電圧に変換することができる。さらに、補正回路が絶対値回路から出力された直流電圧の電圧値を補正することによって、常に、入力信号を真の実効値と等しい電圧値の直流電圧に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る平均値回路の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る実効値／直流電圧変換回路のブロック図である。
【図３】（ａ）は平均値回路に入力する入力信号が正極性のときの信号波形図であり、（ｂ）はパルス信号の信号波形図であり、（ｃ）は極性反転回路の出力信号の信号波形図であり、（ｄ）は全波整流回路の出力信号の信号波形図であり、（ｅ）は平滑回路および補正回路のそれぞれの出力信号の信号波形図である。
【図４】（ａ）は平均値回路に入力する入力信号が負極性のときの信号波形図であり、（ｂ）はパルス信号の信号波形図であり、（ｃ）は極性反転回路の出力信号の信号波形図であり、（ｄ）は全波整流回路の出力信号の信号波形図であり、（ｅ）は平滑回路および補正回路のそれぞれの出力信号の信号波形図である。
【図５】（ａ）は実効値／直流電圧変換回路に入力する入力信号が正極性のときの信号波形図であり、（ｂ）はパルス信号の信号波形図であり、（ｃ）は極性反転回路の出力信号の信号波形図であり、（ｄ）は全波整流回路の出力信号の信号波形図であり、（ｅ）は二乗回路の出力信号の信号波形図であり、（ｆ）は積分回路の出力信号の信号波形図であり、（ｇ）は開平回路および補正回路のそれぞれの出力信号の信号波形図である。
【図６】（ａ）は従来の平均値回路に入力する入力信号が正極性のときの信号波形図であり、（ｂ）は平滑回路の出力信号の信号波形図であり、（ｃ）は従来の平均値回路に入力する入力信号が負極性のときの信号波形図であり、（ｄ）は絶対値回路の出力信号の信号波形図であり、（ｅ）は平滑回路の出力信号の信号波形図である。
【図７】（ａ）は従来の実効値／直流電圧変換回路に入力する入力信号が正極性のときの信号波形図であり、（ｂ）は二乗回路の出力信号の信号波形図であり、（ｃ）は開平回路の出力信号の信号波形図であり、（ｄ）は従来の実効値／直流電圧変換回路に入力する入力信号が負極性のときの信号波形図であり、（ｅ）は絶対値回路の出力信号の信号波形図であり、（ｆ）は二乗回路の出力信号の信号波形図であり、（ｇ）は開平回路の出力信号の信号波形図である。
【図８】従来の平均値回路のブロック図である。
【図９】従来の実効値／直流電圧変換回路のブロック図である。
【図１０】従来の平均値回路および実効値／直流電圧変換回路における絶対値回路の回路図である。
【符号の説明】
１  平均値回路
２  絶対値回路
３  平滑回路
４  補正回路
５  発振回路
７  極性反転回路
８  全波整流回路
２１  実効値／直流電圧変換回路
２２  二乗回路
２３  積分回路
２４  開平回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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