(57)【要約】【課題】  入力信号のレベル変動に対応した平滑化処理を好適に行う。【解決手段】  入力信号を平滑化するための静電容量素子を有する平滑化回路と、所定の平滑動作時の前記静電容量素子に対する信号入力経路とは別の、前記静電容量素子を入力信号によって充電する充電経路と、前記充電経路による前記入力信号と前記静電容量素子との接続状態を制御するスイッチと、を有する。【選択図】  図１
2006019861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を平滑化するための静電容量素子を含む平滑化回路と、
前記平滑化回路からの出力を出力する出力部と、
前記入力信号によって前記平滑化回路の静電容量素子を所定期間充電する充電回路と、
を有しており、
前記所定期間は外部から規定される期間である信号処理回路。
【請求項２】
入力信号を平滑化するための静電容量素子を含む平滑化回路と、
前記平滑化回路からの出力を出力する出力部と、
前記入力信号が所定の変動量を超えて変動した場合に、前記平滑化回路の静電容量素子の電位を充電する充電回路と、を有する信号処理回路。
【請求項３】
前記平滑化回路がＲＣフィルタで構成される、請求項１もしくは請求項２の信号処理回路。
【請求項４】
入力信号を平滑化するための静電容量素子を有する平滑化回路と、
所定の平滑動作時の前記静電容量素子に対する信号入力経路とは別の、前記静電容量素子を入力信号によって充電する充電経路と、
前記充電経路による前記入力信号と前記静電容量素子との接続状態を制御するスイッチと、
を有する信号処理回路。
【請求項５】
前記信号入力経路は抵抗素子を含む請求項４に記載の信号処理回路。
【請求項６】
前記信号入力経路はインダクタ素子を含む請求項４に記載の信号処理回路。
【請求項７】
前記スイッチが前記入力信号と前記静電容量素子の間を前記充電経路によって接続している状態での前記入力信号が入力される所定の部分と前記静電容量素子との間における前記充電経路のインピーダンスは、前記所定の部分と前記静電容量素子との間における前記信号入力経路のインピーダンスよりも低い請求項４から６のいずれかに記載の信号処理回路。
【請求項８】
前記入力信号の変動量を検出する検出回路を更に有する請求項４から７のいずれかに記載の信号処理回路。
【請求項９】
前記入力信号の変動量に応じて、前記充電経路による前記入力信号と前記静電容量素子との接続状態を制御するように前記スイッチを制御する回路を更に有する請求項４から８のいずれかに記載の信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−４６３７３（特許文献１）には、静電容量素子（コンデンサ）を切り替えることにより、平滑化特性（フィルタ特性）を切り替える構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−４６３７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
平滑化処理を実現できると同時に入力信号が比較的大きく変動した場合にも好適に対応できる信号処理回路が望まれている。本願に係わる発明は、該要請を満たすことができる新規な信号処理回路を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願に係わる発明の一つは、
入力信号を平滑化するための静電容量素子を含む平滑化回路と、
前記平滑化回路からの出力を出力する出力部と、
前記入力信号によって前記平滑化回路の静電容量素子を所定期間充電する充電回路と、
を有しており、
前記所定期間は外部から規定される期間である信号処理回路である。
【０００５】
なお該所定期間は、入力信号のレベル変動に対応して速やかに静電容量素子を充電すべき期間を該所定期間とするのが好ましく、特には、通常の平滑化動作を行うべき期間の直前に該所定期間を設定するのが好適である。この構成は特に入力信号のレベルが比較的大きく変動する期間が予めわかっている場合に特に好適に採用できる。
【０００６】
他の発明の一つは、
入力信号を平滑化するための静電容量素子を含む平滑化回路と、
前記平滑化回路からの出力を出力する出力部と、
前記入力信号が所定の変動量を超えて変動した場合に、前記平滑化回路の静電容量素子の電位を充電する充電回路と、を有する信号処理回路である。
【０００７】
また他の発明の一つは、
入力信号を平滑化するための静電容量素子を有する平滑化回路と、
所定の平滑動作時の前記静電容量素子に対する信号入力経路とは別の、前記静電容量素子を入力信号によって充電する充電経路と、
前記充電経路による前記入力信号と前記静電容量素子との接続状態を制御するスイッチと、
を有する信号処理回路である。
【０００８】
ここで、前記信号入力経路は抵抗素子を含む構成や、インダクタ素子を含む構成を好適に採用できる。
【０００９】
また前記スイッチが前記入力信号と前記静電容量素子の間を前記充電経路によって接続している状態での前記入力信号が入力される所定の部分と前記静電容量素子との間における前記充電経路のインピーダンスは、前記所定の部分と前記静電容量素子との間における前記信号入力経路のインピーダンスよりも低い構成を特に好適に採用できる。
【発明の効果】
【００１０】
本願に係わる発明に拠れば、入力信号の変動にも対応しつつ平滑化処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の信号処理回路における平滑化回路としては、抵抗素子（Ｒ）と静電容量素子（Ｃ）を用いた平滑化回路であるＲＣフィルタや、インダクタ素子（Ｌ）と静電容量素子（Ｃ）を用いた平滑化回路であるＬＣフィルタなどを用いることができる。特に、ＲＣフィルタを用いた場合、回路の簡素化が図れ、静電容量素子Ｃ（以下コンデンサと記す。）に精密なコンデンサを用い、抵抗（Ｒ）に精密な抵抗を用いることによって、正確なカットオフ周波数特性を得られるという点から本発明が適用される好ましい形態である。なお、ＲとＣを用いた平滑化回路としては、Ｌも用いたＬＲＣフィルタを使うこともできる。
【００１２】
本発明の実施の形態について、まず抵抗素子と静電容量素子で構成したＲＣフィルタを用いた信号処理回路を例に挙げ、図１、図２及び図４を用いて以下に具体的に説明する。
【００１３】
図１においてインピーダンス変換バッファ７は入力部６Ｂの前段回路の出力インピーダンスのＲＣフィルタ回路への緩衝を防止するために用いられるもので、入力部６ＢとＲＣフィルタの間に配置される。特にＲＣフィルタ回路を構成する平滑用抵抗６のインピーダンスが、前段の回路の出力インピーダンスに対し無視できない値（１０〜１００倍以下）の場合には、インピーダンス変換バッファ７を配するのが好適である。インピーダンス変換バッファ７には、バイポーラートランジスタを用いたエミッタフォロア、ＭＯＳトランジスタを用いたソースフォロア、ＯＰＡＭＰ等が用いられるが、平滑用コンデンサ５の充電と放電を同じ条件で行うためにはＯＰＡＭＰ等の電流シンクと電流ソースが同じ条件で行える回路を用いることがより好ましい。ＲＣフィルタは平滑用抵抗６と平滑用コンデンサ５とで構成されており、カットオフ周波数は２πＲＣで決まり、カットオフ周波数以上の周波数では６ｄＢ／Ｏｃｔ（１オクターブにつき６ｄＢの減衰）の減衰特性を得ることが出来る。平滑用コンデンサ充電スイッチ（以下スイッチをＳＷとも記載する）８は、インピーダンス変換バッファ７の出力と平滑コンデンサ５をつなぐ充電経路の接続状態を制御するものである。これについて以下で詳しく説明する。
【００１４】
初めに、従来のＲＣフィルタによる信号処理における課題を図４で説明する。図４で入力信号１は休止期間１Ｂと動作期間１Ａを有する波形で、６４ｋＨｚ周期で休止期間１Ｂと動作期間１Ａを繰り返している。動作期間１Ａ以外の部分では特に入力信号のレベル変動が大きくなっている。動作期間１Ａにはフィルタ回路で除去したいノイズ信号（ここでは１５０ｋＨｚ相当のノイズ）が重畳されている。ＲＣフィルタを使用していることから、重畳された１５０ｋＨｚのノイズを除去するには、６ｄＢ／Ｏｃｔの減衰特性を得られる。従って、１５ｋＨｚのカットオフ周波数で３＋６＝９ｄＢ、１．５ｋＨｚのカットオフ周波数で３＋１２＝１５ｄＢ減衰させることができる。フィルタの効果を得るには最低でも１５ｄＢの減衰が望ましい。ここでフィルタのカットオフ周波数を１．５ｋＨｚとした場合、入力信号１は、図４の平滑化した信号２のような信号出力となる。これは入力信号１のＤＣ電圧レベルが変動する度に、平滑用抵抗６を介して平滑用コンデンサ５の電荷の充電が行われるためで、平滑用コンデンサ５の初期電圧及び、休止期間１Ｂの電圧の影響を受けている。
【００１５】
本発明では、図４の平滑化した信号２は、ＤＣ電圧変動時、平滑用抵抗６を介して電荷の充電が行われるところに着目し、ＤＣ電圧変動の大きい場合、平滑用コンデンサ充電ＳＷ８により低インピーダンスで平滑用コンデンサ５を充電している。ここで、平滑用コンデンサ５の充電時間は、充電経路となる配線とスイッチ８で構成される充電回路のインピーダンスが低ければ低いほど速い。ここではインピーダンス変換バッファ７を入れることで平滑用コンデンサ５への電流供給能力が上がり、より短時間で平滑用コンデンサ５への充電が行えるようになっている。また、平滑用コンデンサ充電ＳＷ８にはリーレー、ＭＯＳスイッチ等が挙げられるが、スイッチングスピードやチャタリングの影響を考慮すると、ＭＯＳスイッチを使用することが好ましい。
【００１６】
ここでは入力信号が比較的大きく変動しうる期間がわかっているので、該期間に対応させて（特にここでは入力信号のレベルが大きく変動しうる期間が終わった直後に）平滑化抵抗６を介さない充電経路によっても平滑用コンデンサ５を充電するようにしている。以上の回路により得られたのが、図２の信号４である。図２で、入力信号１はＤＣ成分が大きく変動するが、充電制御ＳＷ信号３がＨｉ（３．３Ｖ）のタイミングで、平滑化抵抗６を介さない充電経路を介して平滑用コンデンサ５の充電を行うため、平滑用コンデンサ５のＤＣ電位は充電制御ＳＷ信号３がＨｉの時の入力信号１の電位に充電され、ＤＣ電位が安定する。充電制御ＳＷ信号３がＬｏｗになり、平滑化抵抗６を介さない充電経路による充電動作が終了したあとは通常の平滑化動作が行われる。図２からわかるように本発明により、充電回路を用いて平滑化した信号４はＤＣ電圧変動に対応し、更に十分なノイズ信号成分除去能力を有する。以上ＲＣ１段のフィルタ回路を用いた例について述べたが、フィルタの段数を増やした場合においても同様にして、各静電容量素子に、それぞれ充電ＳＷを接続し、充電制御を行えば同じ効果が得られる。また平滑化抵抗６となる抵抗素子に代えてインダクタ素子を用いてもよい。
【００１７】
以上の例ではフィルタ動作の必要となる直前のあらかじめ規定しておいた期間の間、平滑用コンデンサ充電ＳＷ３を動作させて、通常の平滑動作時の信号経路とは別の充電経路での充電を行う場合について述べた。
【００１８】
この形態以外にも、入力信号が所定の変動量を超えて変動した場合（ＤＣ電圧が所定の変動量を超えて変動した場合）を検出し、ＤＣ電圧が所定量を超えて変動した時、平滑用コンデンサ充電ＳＷ８を動作させる構成にすることもできる。
【００１９】
これについて、図３を用いて説明する。図３において図１に対して付加的に設けられた部分が入力信号の変動量を検出する検出回路となり、またスイッチ８を制御する回路となる。
【００２０】
図３で、入力部６Ｂへ入力された信号はインピーダンス変換バッファ７によって低インピーダンス化される。低インピーダンス化された信号は、平滑用抵抗６と平滑用コンデンサ５によるＲＣフィルタに供給される。更に、低インピーダンス化された信号は平滑用コンデンサ充電ＳＷ８を介して平滑用コンデンサ５へ接続され、上で述べたＤＣ電圧変動に対応したフィルタ回路を得ている。また一方で、インピーダンス変換バッファ７の出力は別のＲＣフィルタである、波形立ち上がり検出用平滑抵抗１１と波形立ち上がり検出用平滑コンデンサ１２によって、電圧変化の大きな立ち上がり信号を検出するのに用いられる。先ほど述べたようにＲＣフィルタの場合、ＤＣ電圧が変動した場合に、波形立ち上がり検出用平滑抵抗１１があると、波形立ち上がり検出用平滑コンデンサ１２の充電が追いつかないため、波形立ち上がり検出用平滑抵抗１１の両端には電位差が発生する。検出用コンパレータの入力は予めバイアスダイオード９によって出力がオフするようにバイアスされているが、波形立ち上がり検出用平滑抵抗１１の両端の電位がバイアスダイオード９の電位以上となると、波形立ち上がり検出用コンパレータ１０の出力がＨｉ側に反転する。波形立ち上がり検出用コンパレータ１０の出力はワイヤードＯＲ用ダイオード１５を介して平滑用コンデンサ充電ＳＷ８を制御し、結果として、電圧が大きく上昇した場合、平滑用コンデンサ充電用ＳＷ８を制御して出力部６Ａの波形歪を抑制する。同様にして、波形の立下りの検出を行うために、波形立ち下がり検出用平滑抵抗１３と波形立ち下がり検出用平滑コンデンサ１４によって、電圧変化の大きな立ち下がりを検出し、波形立ち下がり検出用コンパレータ１０Ａで検出することにより、ワイヤードＯＲ用ダイオード１５を介して平滑用コンデンサ充電ＳＷ８を制御することにより、電圧が大きく下降した場合、平滑用コンデンサ充電用ＳＷ８を制御して出力部６Ａの波形歪を抑制する。以上のように、入力信号が所定の変動量を超えて変動した事を検出する回路を設けることによって、入力信号が大きく変動し、平滑用コンデンサ５の充電が追いつかない場合、自動的に平滑用コンデンサ充電ＳＷ８によって平滑用コンデンサ５を充電するため、必要なフィルタ特性を満足しながら、波形歪の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の特徴を最もよく表すＲＣフィルタを用いた信号処理回路
【図２】本発明の特徴を最もよく表すＲＣフィルタを用いた信号処理回路の入出力波形
【図３】入力信号に応じて平滑用コンデンサ充電ＳＷを制御するＲＣフィルタを用いた信号処理回路
【図４】従来のＲＣフィルタの入出力波形
【符号の説明】
【００２２】
１  入力信号
１Ａ  動作期間
１Ｂ  休止期間
２  平滑化した信号
３  充電制御ＳＷ信号
４  充電回路を用いて平滑化した信号
５  平滑用コンデンサ
６  平滑用抵抗
６Ａ  出力部
６Ｂ  入力部
７  インピーダンス変換バッファ
８  平滑用コンデンサ充電ＳＷ
９  バイアスダイオード
１０  波形立ち上がり検出用コンパレータ
１１  波形立ち上がり検出用平滑抵抗
１２  波形立ち上がり検出用平滑コンデンサ
１３  波形立ち下がり検出用平滑抵抗
１４  波形立ち下がり検出用平滑コンデンサ
１５  ワイヤードＯＲ用ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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