(57)【要約】【課題】回路部品の種類や点数が比較的少ない回路構成で、デューティー比がほぼ５０％で安定した電源同期の出力パルス信号を生成できるパルス発生回路を実現すること。【解決手段】駆動用交流電源と電気的に絶縁された状態で駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生するパルス発生回路において、  前記パルス発生回路は、発光ダイオードとフォトトランジスタよりなる２個のフォトカプラで構成され、  前記フォトカプラの発光ダイオードは互いに逆極性になるように並列接続されてこれら逆極性で並列接続された発光ダイオードの端子間に入力交流信号が印加され、  前記フォトカプラのフォトトランジスタは直列接続されてこれら直列接続された一方のフォトトランジスタのエミッタと他方のフォトトランジスタのコレクタとの接続点から前記入力交流信号に同期したパルスが出力されることを特徴とするもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用交流電源と電気的に絶縁された状態で駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生するパルス発生回路において、
前記パルス発生回路は、発光ダイオードとフォトトランジスタよりなる２個のフォトカプラで構成され、
前記フォトカプラの発光ダイオードは互いに逆極性になるように並列接続されてこれら逆極性で並列接続された発光ダイオードの端子間に入力交流信号が印加され、
前記フォトカプラのフォトトランジスタは直列接続されてこれら直列接続された一方のフォトトランジスタのエミッタと他方のフォトトランジスタのコレクタとの接続点から前記入力交流信号に同期したパルスが出力されることを特徴とするパルス発生回路。
【請求項２】
前記２個のフォトカプラは同一の光電変換特性を有することを特徴とする請求項１記載のパルス発生回路。
【請求項３】
前記パルス発生回路は、前記２個のフォトカプラにより対称性を有する回路として構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパルス発生回路。
【請求項４】
直列接続された前記２個のフォトカプラのフォトトランジスタは、これらフォトトランジスタに接続される配線容量および負荷容量を含む静電容量を直接充放電することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパルス発生回路。
【請求項５】
前記パルス発生回路は、電気信号発生器の駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生することを特徴とする請求項１に記載のパルス発生回路。
【請求項６】
前記パルス発生回路は、電気信号測定器の駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生することを特徴とする請求項１に記載のパルス発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス発生回路に関し、駆動用交流電源と電気的に絶縁された状態で駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生するパルス発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気信号発生器や電気信号測定器は、それぞれの測定目的に応じて設計された各種の信号変換器や測定用センサなどと組み合わせて、各種の産業分野で広く用いられている。
【０００３】
これらの電気信号発生器や電気信号測定器の駆動電源に注目すると、商用電源で駆動される交流電源駆動形式や、乾電池や蓄電池などのバッテリーで駆動される直流電源駆動形式や、交流電源駆動と直流電源駆動を併用する併用形式などが実用化されている。
【０００４】
商用電源で駆動される交流電源駆動形式の電気信号発生器や電気信号測定器において、高精度の測定値を求めるのにあたっては、電気信号発生器や電気信号測定器を駆動する商用電源に起因するビートノイズの影響を除去する必要がある。
【０００５】
そこで、駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを生成し、その同期パルスに基づいて商用電源に起因するビートノイズの影響を除去するビートノイズ除去回路を構成することが行われている。
【０００６】
図３は従来の駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを生成するための信号測定回路の一例を示す回路図であり、直流電圧電流発生器における電源周波数検出部の例を示している。図３において、入力される交流電源電圧Ｖｉｎは、入力端子Ｔ１、Ｔ２間に印加される。入力端子Ｔ１には抵抗Ｒ１を介してダイオードＤ１のカソードが接続され、入力端子Ｔ２にはダイオードＤ１のアノードが接続される。
【０００７】
ダイオードＤ１のカソードにはフォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイオードＤ１のアノードにはフォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２のカソードが接続される。
【０００８】
フォトカプラＰＣを構成するフォトトランジスタＴｒ１のコレクタには電源線から電圧Ｖ１が印加されるとともに抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ２のコレクタが接続され、フォトトランジスタＴｒ１のエミッタには抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴｒ２のベースが接続され、トランジスタＴｒ２のベースは抵抗Ｒ４を介してトランジスタＴｒ２のエミッタに接続され、トランジスタＴｒ２のエミッタは共通電位点に接続されている。
【０００９】
トランジスタＴｒ２はダーリントン接続されていて、そのコレクタからパルス信号Ｖｏｕｔが出力される。
【００１０】
図４は図３の動作を説明する波形図であり、（ａ）は入力される交流電源電圧Ｖｉｎを示し、（ｂ）は出力されるパルス信号Ｖｏｕｔを示している。
【００１１】
入力端子Ｔ１、Ｔ２間に交流電源電圧Ｖｉｎが印加されると、交流電源電圧Ｖｉｎの極性を図３に示した矢印の向きを正としたとき、正の半サイクルはフォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２に電流が流れる。そして、負の半サイクルはダイオードＤ１に電流が流れて発光ダイオードＤ２には流れない。つまり、交流電源電圧Ｖｉｎが一方の極性の時のみフォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２に電流が流れる。
【００１２】
発光ダイオードＤ２に電流が流れることによりフォトカプラＰＣを構成するフォトトランジスタＴｒ１に電流が流れると、トランジスタＴｒ２にベース電流が供給されてトランジスタＴｒ２がｏｎになり、出力パルス信号Ｖｏｕｔの電圧はほぼ０Ｖ（Ｌｏｗレベル）となる。
【００１３】
交流電源電圧Ｖｉｎが他方の極性のとき、フォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２に電流が流れないことからフォトトランジスタＴｒ１はｏｆｆ状態であり、トランジスタＴｒ２もｏｆｆ状態となるので、出力パルス信号Ｖｏｕｔの電圧はＶ１（Ｈｉｇｈレベル）になる。
【００１４】
よって、出力パルス信号Ｖｏｕｔとして、入力される交流電源電圧Ｖｉｎに同期したパルス波を得ることができる。
【００１５】
図３に示す従来の信号測定回路において、フォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２に流れる電流は、フォトトランジスタＴｒ１の出力電流をトランジスタＴｒ２のベースに接続して増幅することにより、回路設計時に意図された適切な範囲の電流値に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−３４４５１５号公報
【００１７】
特許文献１には、簡単な構成で、安価に交流電気信号の周波数を検出することができる技術が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図３の回路において、入力交流電源電圧Ｖｉｎが理想的な正弦波としたとき、出力パルス信号Ｖｏｕｔとしてデューティー比が５０％になることが望ましい。
【００１９】
ところが、トランジスタＴｒ２の動作に着目すると、トランジスタＴｒ２は発光ダイオードＤ２の順方向電圧を超えて十分な電圧が加わらないとｏｎにならないことから、トランジスタＴｒ２がｏｆｆの間は出力パルス信号ＶｏｕｔがＬｏｗレベルにならず、出力パルス信号Ｖｏｕｔのデューティー比を５０％にすることができない。
【００２０】
出力パルス信号Ｖｏｕｔのデューティー比を５０%に近づけるためには、抵抗Ｒ１の抵抗値を、「小さな入力電圧でもトランジスタＴｒ２がｏｎできるような値」にしなければならないが、抵抗Ｒ１の抵抗値としてそのような値を選定した場合には、以下のような問題が発生する。
【００２１】
抵抗Ｒ１で消費される電力が過大になる。
【００２２】
そして、フォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードＤ２に流れる電流も過大となり、発光ダイオードＤ２の寿命が短くなる。
【００２３】
さらに、図３の回路は、回路部品の種類や点数が比較的多い構成となっている。
【００２４】
本発明は、これらの課題を解決するものであって、その目的は、回路部品の種類や点数が比較的少ない簡単な回路構成で、デューティー比がほぼ５０％で安定した電源同期の出力パルス信号を生成できるパルス発生回路を実現することにある。
【００２５】
そして、出力パルス信号のデューティー比を５０％とすることにより、偶数次の歪が０になることから出力パルス信号の歪率を抑えることができ、振幅も一意に定まるので、後段にディジタルフィルタなどを接続して正弦波を再生する用途にも適したパルス発生回路を実現できる。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
駆動用交流電源と電気的に絶縁された状態で駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生するパルス発生回路において、
前記パルス発生回路は、発光ダイオードとフォトトランジスタよりなる２個のフォトカプラで構成され、
前記フォトカプラの発光ダイオードは互いに逆極性になるように並列接続されてこれら逆極性で並列接続された発光ダイオードの端子間に入力交流信号が印加され、
前記フォトカプラのフォトトランジスタは直列接続されてこれら直列接続された一方のフォトトランジスタのエミッタと他方のフォトトランジスタのコレクタとの接続点から前記入力交流信号に同期したパルスが出力されることを特徴とするパルス発生回路である。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のパルス発生回路において、
前記２個のフォトカプラは同一の光電変換特性を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のパルス発生回路において、
前記パルス発生回路は、前記２個のフォトカプラにより対称性を有する回路として構成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のパルス発生回路において、
直列接続された前記２個のフォトカプラのフォトトランジスタは、これらフォトトランジスタに接続される配線容量および負荷容量を含む静電容量を直接充放電することを特徴とする。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載のパルス発生回路において、
前記パルス発生回路は、電気信号発生器の駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生することを特徴とする。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１に記載のパルス発生回路において、
前記パルス発生回路は、電気信号測定器の駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
これらにより、回路部品の種類および部品点数が比較的少ない簡単な回路構成で、デューティー比がほぼ５０％で安定した電源同期の出力パルス信号を生成するパルス発生回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図２】図１の動作を説明する波形図である。
【図３】従来の駆動用交流電源の交流電源波形に同期したパルスを生成するための信号測定回路の一例を示す回路図である。
【図４】図３の動作を説明する波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す回路図であり、交流電力校正器における電源周波数検出回路の例を示している。図１に示すように、本発明に基づく電源周波数検出回路は、２個の抵抗Ｒ５、Ｒ６と、２個のフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３とで構成されている。
【００３５】
２個のフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３の発光ダイオードＤ３、Ｄ４は、逆並列に接続されている。フォトカプラＰＣ２を構成する発光ダイオードＤ３のアノードは抵抗Ｒ５を介して入力端子Ｔ３に接続されるとともにフォトカプラＰＣ３を構成する発光ダイオードＤ４のカソードに接続されている。フォトカプラＰＣ２を構成する発光ダイオードＤ３のカソードは抵抗Ｒ６を介して入力端子Ｔ４に接続されるとともにフォトカプラＰＣ３を構成する発光ダイオードＤ４のアノードに接続されている。
【００３６】
これらフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３のフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４は、直列に接続されている。フォトカプラＰＣ２を構成するフォトトランジスタＴｒ３のコレクタには電源線から電圧Ｖ１が印加されている。フォトカプラＰＣ２を構成するフォトトランジスタＴｒ３のエミッタはフォトカプラＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ４のコレクタに接続され、フォトカプラＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ４のエミッタは共通電位点に接続されている。
【００３７】
そして出力パルス信号Ｖｏｕｔは、図３に示した従来例のようにダーリントン接続されたトランジスタを介することなく、フォトカプラＰＣ２を構成するフォトトランジスタＴｒ３のエミッタとフォトカプラＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ４のコレクタとの接続点から直接出力される。
【００３８】
なお、本発明に基づく電源周波数検出回路の後段には、ＣＭＯＳ論理回路などのような入力抵抗が高い負荷を接続することを想定している。
【００３９】
図２は図１の動作を説明する波形図であり、（ａ）は入力される交流電源電圧Ｖｉｎを示し、（ｂ）は出力されるパルス信号Ｖｏｕｔを示している。
【００４０】
入力端子Ｔ３、Ｔ４間に交流電源電圧Ｖｉｎが印加されると、電圧の極性が変わることにより流れる電流の向きも変わることから、フォトカプラＰＣ２とフォトカプラＰＣ３には交互に電流が流れる。
【００４１】
一方のフォトカプラＰＣ２を構成する発光ダイオードＤ３に電流が流れるとき、他方のフォトカプラＰＣ３を構成する発光ダイオードＤ４には電流は流れずに一方のフォトカプラＰＣ２を構成するフォトトランジスタＴｒ３のみｏｎになる。
【００４２】
これにより、出力パルス信号Ｖｏｕｔとして電源線からの電圧Ｖ１が出力され、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３のフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に接続される配線容量および負荷容量を含む静電容量Ｃ１には電源線からの電圧Ｖ１に基づく電荷が充電される。
【００４３】
他方のフォトカプラＰＣ３を構成する発光ダイオードＤ４に電流が流れるとき、一方のフォトカプラＰＣ２を構成する発光ダイオードＤ３には電流は流れず、他方のフォトカプラＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ４のみｏｎになるため、出力パルス信号Ｖｏｕｔとして０Ｖが出力されるとともに、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３のフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に接続される配線容量および負荷容量を含む静電容量Ｃ１に充電された電荷を放電する。
【００４４】
一方のフォトカプラＰＣ２を構成するフォトトランジスタＴｒ３がｏｎのとき他方のフォトカプラＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ４はｏｆｆのため、これらフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４には基本的には入力電圧Ｖｉｎの極性が切り替わるときにしか電流が流れない。
【００４５】
入力される交流電源電圧Ｖｉｎが０Ｖ近傍のとき、つまり、２つのフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４が共にｏｆｆのときには静電容量Ｃ１に充電された電荷が保持されることから、出力パルス信号Ｖｏｕｔも保持される。
【００４６】
図１の回路を構成する回路部品は抵抗Ｒ５、Ｒ６とフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３の２種類のみであり、かつ抵抗Ｒ５、Ｒ６とフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３はそれぞれ同一仕様の部品を使用していることから比較的簡単な回路構成になり、個々の回路部品の電気特性の違いによる回路動作に対する影響は実用上十分無視できる。
【００４７】
図１の回路は、入力端子Ｔ３→抵抗Ｒ５→フォトカプラＰＣ２の一方の系統と、入力端子Ｔ４→抵抗Ｒ６→フォトカプラＰＣ３の他方の系統とが対称性を有していることから、出力パルス信号Ｖｏｕｔとしてデューティー比がほぼ５０％の出力パルスが得られる。
【００４８】
フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４には定常的な電流が流れないため、消費電力は小さくなる。
【００４９】
コンデンサＣ１を充放電する電流は小さく、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３を構成するフォトトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４で直接充放電できるため、従来例として示した図３のトランジスタＴｒ２とその周辺の抵抗Ｒ２〜Ｒ４とでダーリントン接続された出力回路が不要となり、図１の回路を構成するのに必要な回路部品は同一特性を有する２個のフォトカプラＰＣ２、ＰＣ３と所定の抵抗値を有する２個の抵抗Ｒ５、Ｒ６のみであり、必要な回路部品の種類および部品点数を削減できる。
【００５０】
フォトカプラＰＣ２は抵抗Ｒ５を介して入力端子Ｔ３に接続され、フォトカプラＰＣ３は抵抗Ｒ６を介して入力端子Ｔ４に接続されているので、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３の寄生容量を経由した高周波雑音電流が制限されることになり、耐雑音性の向上を図ることができる。
【００５１】
図１のパルス発生回路における耐雑音性を無視すれば、抵抗Ｒ５、Ｒ６の合成抵抗値が変化しなければ、抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗値の配分を変えても同様な動作が実現できる。
【００５２】
本発明に基づくパルス発生回路は、交流電力校正器における電源周波数の検出や、オシロスコープにおける電源同期トリガの検出など、商用電源で駆動される交流電源駆動形式の電気信号発生器や電気信号測定器において電源周波数を検出して商用電源に起因するビートノイズの影響を除去して高精度の測定を行うのに好適である。
【００５３】
以上説明したように、本発明によれば、回路部品の種類および部品点数が比較的少ない簡単な回路構成で、デューティー比がほぼ５０％で安定した電源同期の出力パルス信号を生成するパルス発生回路を実現することができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｔ３、Ｔ４  入力端子
Ｒ５、Ｒ６  抵抗
ＰＣ２、ＰＣ３  フォトカプラ
Ｄ３、Ｄ４  発光ダイオード
Ｔｒ３、Ｔｒ４  フォトトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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