JPS5926041B2 - 電気回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、信号サンプリング回路に、特に、高レベル
の電気的雑音がある場合でも動作可能なサンプリング回
路に関する。

内燃エンジンにおける完全燃焼を確実に行つて、自動車
産業に対する連邦環境保護局（ＦｅｄｅｒａｌＥｎｖｉ
ｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｇｅｎｃｙ
）によつて設定されている清浄排出基準を満たすために
、多くの提案と試みがなされている。

この基準を満たすための最初の試みでは、排気ガスの再
循環法及び触媒変換器が使用された。しかし、これらの
方式は、その固有の欠陥のために、最低基準を満たし、
これを維持するのが非常に困難で、最近では、エンジン
のスパーク機能を適宜制御することのできる電子装置に
とつて代られている。半導体論理手段あるいはマイクロ
プロセッサを用いたこれらの電子装置は、標準の自動点
火装置と共に使用すると、たとえば、シリンダに与えら
れるスパークを進めたりあるいは遅らせたりして、より
適正な燃焼を行わせることができる。内燃エンジンに電
子装置を使用する場合の利点は、より効果的に燃料を管
理して、燃料の節約ができることであり、また、適正な
燃焼を行うことによつて、一酸化炭素、炭化水素、窒素
酸化物等の汚染物質が減少するという利点が得られる。

汚染物質が充分に減少すれば、触媒変換器を用いなくて
もよくなり、従つて、熱遮蔽体や大容量の冷却装置ある
いは、触媒変換器に酸素を供給するためにしばしば用い
られたエアポンプなどが不要となり、その結果、車の重
量が小さくなり、価格も下がる。最近の自動車の内燃エ
ンジンのスパークを適正に調整するためには、電子装置
は、少くとも、スロツトルの位置及びこのスロツトル位
置のすべての変化、吸気の温度、冷却物質の温度、並び
にエンジンのタイミング、速度及び負荷すなわちマニホ
ルドの真空度を瞬間的にモニタできるものでなければな
らない。

最近の半導体技術によれば、上述したパラメータの各々
の周期的なサンプリングは可能である。種々のエンジン
パラメータを利用可能な装置入力に変換するためのトラ
ンスジユーサについて見ると、装置入力には、２つの分
類があり、１つは、アナログ感知器入力であり、残る１
つは、周波数又は時間を基準とする入力である。測定す
べきパラメータを持つ装置に取付ける感知装置としては
、たとえば、スイツチ、サーミスタ、可変インダクタン
ス手段、可変容量手段、ホール効実装置、あるいは、ア
ナログ入力を供給することができる任意のトランスジユ
ーサを用いることができ、このアナログ入力は、後で、
適当なデジタル形式に変換され、信号処理される。従来
、これらのアナログ入力は、信号レベルが低く、従つて
、雑音によつて影響されやすい。この雑音が、予測でき
ずかつ外部で発生するものであれば、フイルタ技術、相
関技術、その他の手段によつて除去できる。しかしなが
ら、多くの場合、この雑音は、装置内で発生されたもの
、換言すれば、自己発生雑音である。

すなわち、雑音源は、たとえば、方式の出力自体によつ
て制御される装置である。雑音源の例を挙げると、ＳＣ
Ｒの点弧、イグニシヨン（点火）コイル回路の開閉、リ
レーの開閉、発信機のターンオン、あるいは、遮蔽が施
されていない、あるいは、遮蔽が不完全なイグニシヨン
・ワイヤを通して、スパークプラグが点弧することなど
である。この雑音をその発生個所で抑止することは不経
済であり、特に、自動車の場合はその傾向がある。

このような装置発生雑音は、感知器入力をサンプルする
規則的に繰返されるサンプリング期間に対して不規則的
に発生するものである場合には、特にやつかいなもので
ある。なぜなら、サンプリング期間が従来と同様に不変
の周期で繰返されるとすると、装置によつて発生される
雑音が現われないと考えられる時点でサンプリング期間
が現われるようにするために、雑音の発生に対してサン
プリング期間を簡単に遅らせ、あるいは、その逆を行う
ことができないためである。この発明は、装置によつて
発生される雑音による影響を受ける装置中でも動作し得
るサンプリング回路に実施される。

この発明によれば、装置によつて発生される雑音が存在
するか否かを検出するための雑音検出手段が設けられ、
この雑音検出手段が装置によつて発生される雑音が存在
しないことを表示している限り、規則的に繰返されるサ
ンプリング期間中に得られる情報は、装置の後続部分に
送られる。雑音検出手段が、サンプリング期間、すなわ
ちアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換期間中に装置によ
つて発生された雑音の存在を表示すると、その期間中に
得られた情報は、装置の後続部に送られず、廃棄される
。そして、雑音の影響を受けない信号サンプルを得るた
めに、サンプルされる信号は、次のサイクルまで延期さ
れるか、あるいは、廃棄された情報が取出されたサンプ
リング期間の短時間の後に、再サンプリングが行われる
。次に図面を参照して、この発明について説明する。

第１図に示すこの発明の一実施例において、信号サンプ
リング回路は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）信号変換
器１０内に設けられており、線２２に与えられたアナロ
グ信号がサンプルされるべきサンプリング期間は、線３
０を通して与えられるスタートパルスに応答して開始さ
れる。サンプリング期間中のアナログ信号のレベルを表
わすデジタル信号は、母線２４を通してシーケンスロジ
ツク２０に与えられる。母線２４は、一本の接続体とし
て、デジタル情報を直列ビツトの形で転送するようにし
てもよいし、多数の並列接続を用いて、デジタル情報を
並列ビツトの形で転送するようにしてもよい。マイクロ
プログラム可能な制御装置またはプログラム制御される
マイクロプロセツサ（たとえば、ＲＣＡＣＤＰｌ８Ｏ２
のようなもの）によつて得られるようなシーケンスロジ
ツク２０は、Ａ／Ｄ変換器１０に対する所望のサンプリ
ング期間に対応する規則的に繰返される期間、又は、線
２６を通してシーケンスロジック２０に再読出し信号が
与えられた時に、線２８を通して供給されるリクエスト
（請求）パルスを発生する。

規則的に繰返し発生されるリクエストパルスの各々から
所定の時間の後に、シーケンスロジツク２０は、母線２
４を通して受取つた情報を利用装置１１へ送る。Ａ／Ｄ
変換された情報は母線２４を通してシーケンスロジツク
２０に入力され、サンプリング期間が終了すると、Ａ／
Ｄ変換器は、データ読出し信号を線３４を通してシーケ
ンスロジツクモジユール２０に転送する。情報が取出さ
れたサンプリング期間中の雑音の発生に関連して再読出
し信号が線２６に発生されなかつた場合には、利用装置
１１がその情報に応答するようにされる。論理ゲート１
２と１４は、標準的１な素子である。

フリツプフロツプ１６と１８も標準的な素子である。フ
リツプフロツプ１６（第１図）と４０（第３図）として
は、データ入力あるいはラツチング・クロツク手段を持
たない、たとえば、ＲＣＡ４Ｏｌ３フリツプフロツプの
ような非クロツク・セツト・りセツト型装置、または、
他の適当な交差結合されたゲートを用いることができる
。また、同様に、フリツプフロツプ１８（第１図）及び
フリツプフロツプ４７（第４図）としては、ＲＣＡ４Ｏ
ｌ３フリツプフロツプのような「データ」入力及び［ク
ロツク」入力を有するクロツク型セツト・りセツト装置
を用いることができる。雑音検出手段４３は、線２２上
にあるサンプルすべき信号に悪影響を与える可能性のあ
る雑音の存在を検出する。

これらの雑音パルス、たとえば、他の利用装置によつて
発生された雑音パルスは、線４１を通して雑音検出器４
３に送られる。一方、利用装置１１が発生する雑音は、
線４５を通して別のパラメータのサンプリングを行うた
めの別の雑音検出器（図示せず）へ送られる。雑音があ
る時は、通常は「低」信号レベルにある回路点Ｆに「高
」レベル信号を与える。雑音が、２進デジタル制御信号
に応じて近くにある電気回路（図示せず）中の別の利用
装置（図示せず）のターンオン動作やターンオフ動作に
よつて発生されるものである場合は、もしこれらのデジ
タル制御信号の極性がその雑音の補償作用に適する極性
であれば、雑音検出器４３を使わずに、これらデジタル
制御信号を単に回路点Ｆに供給するだけでよいし、また
このデジタル制御信号がその様な極性でない場合は、簡
単なインバータを用いて極性を反転した後に回路点Ｆに
供給することができる。雑音検出帰還手段には、線２２
に結合される可能性のある装置外の雑音源からの高レベ
ルの電磁線を感知するための手段を設けてもよい。第１
図と共に第２図を参照すると、シーケンスロジツクモジ
ユール２０が線２８にリクエストパルス５０（第２図の
波形１参照）を印加することによつて動作が始まり、線
２２上のアナログ情報をＡ／Ｄ変換のためにサンプリン
グするサンプリング期間が開始される。

線３８に雑音出力パルスがない場合は、入力Ｂ（ゲート
１２）は［低」レベルで、それに応じて、ゲート１２は
、線３０を通してＡ／Ｄ変換器１０にスタートパルス５
２を供給する。これに応じて、Ａ／Ｄコンバータ１０は
、線２２から与えられたアナログ入力信号２２のＡ／Ｄ
変換サイクル５４を開始する。Ａ／Ｄ変換器１０の出力
は母線２４に現われ、それを通してシーケンスロジツク
モジユール２０に供給される。Ａ／Ｄ変換サイクルが完
了すると、Ａ／Ｄ変換器１０は、線３４を通してシーケ
ンスロジツクモジユール２０へ「高」レベルのデータ準
備完了出力信号５６を供給し、これに応じて、シーケン
スロジツクモジユール２０は、Ａ／Ｄ変換器１０から母
線２４に供給されるデータを受入れる。スタートパルス
５２の開始時とＡ／Ｄ変換器１０がＡ／Ｄ変換を行うの
に要する時間の終りとの間で雑音出力信号Ｆが生じたこ
とにより、「高」レベル再読出し信号が線２６上に発生
されなかつた場合は、シーケンスロジツクモジユール２
０は、母線２４を通して受取つたデータを利用装置１１
に転送する。利用装置１１は、たとえば、点火装置のス
パークを遅くし、あるいは、早くするための装置である
。次のリクエストパルス６０が発生する前の雑音パルス
５８は、装置に対して何の影響も持たない。

ゲート１２は、入力端子Ｂに「低」入力が、入力端子Ａ
に［高」入力がある時に、端子Ｃから線３０へ「高」ス
タートパルスを供給する。リクエストパルスが存在しな
いときは、入力端子Ａの入力は「低」レベルとなる。「
高］雑音パルス６２がリクエストパルス６０と同時に発
生したと仮定してみると、ゲート１２の入力Ｂ，ゲート
１４の入力Ｄ及びフリツプフロツプ１８のクロツク入力
はすべて「高」になる。

リクエストパルス６０は既に生じて線２８上にあるので
、ゲート１２の入力Ａ及びゲート１４の入力Ｅは、同じ
く「高」にある。その結果、ゲート１２は閉じられて、
スタートパルスは３０上に現われず、従つて、Ａ／Ｄ変
換器１０にはスタートパルスは与えられない。ゲート１
４の入力Ｄと入力Ｅとは共に「高」なので、出力信号６
４が出力端子Ｇに現われて、フリツプフロツプ１８をセ
ツトする。フリツプフロツプ１８の端子Ｓに「高」信号
が入ると、「高」レベルの再読出し信号６６が線２６上
に発生され、これがシーケンスロジツクモジユール２０
に与えられると、母線２４を介して供給されるデータを
無効とし、さらに、続いて、シーケンスロジツク２０に
よつて別のリクエストパルス６８が発生されるようにす
る。リクエストパルス６８の間には雑音が発生しないと
すると、Ａ／Ｄ変換器１０は新しい変換サイクルを開始
する。前述のように、ゲート１２の入力端子Ｂにはどの
ような入力もないので、スタートパルスが線３０に与え
られる。しかし、このスタートパルス７０は、線３２を
通してフリツプフロツプ１６の端子Ｓに与えられ、これ
をセツトし、又、フリツプフロツプ１８の端子Ｒにも与
えられ、これをりセツトする。フリツプフロツプ１６の
セツトによつて、その出力にデータ信号７２が現われる
。フリツプフロツプ１８のクロツク入力に雑音が入つて
いなければ、フリツプフロツプ１８の出力（線２６）は
「低」を維持し、データが有効であることを示す。一方
、図示のように、リクエストパルスの開始後で、変換動
作中に雑音パルス７４が現われた場合を考えてみる。

ゲート１２と１４は何らの影響も受けない。しかし、雑
音信号７４の存在と同時に、フリツプフロツプ１８のデ
ータ入力に「高」信号が現われるので、フリツプフロツ
プ１８は出力Ｑに「高」信号７６を発生し、この信号は
線２６を通してシーケンスロジツクモジユール２０に与
えられ、その時のデータは無効かもしれないので、廃棄
すべきであることを表示する。次いで、別の変換サイク
ルが次のリクエストパルスによつて始められ、その後、
パルス１５２，１５４，１５６と続く。その後、雑音パ
ルスがなければ、パルス５０，５２，５４及び５６に関
して前述したようにして、変換サイクルが終りまで進行
する。要約すれば、データ準備完了信号線３４上の信号
が「高」になることによつて示されるＡ／Ｄ変換サイク
ルの完了後に、．雑音出力パルスＦが発生すると、線２
６上に現われる再読出し信号は「低」の状態を維持する
。しかし、雑音出力パルスＦが線２８上にリクエストパ
ルスがある間に「高」状態にある場合には、ゲート１２
は閉じられ、スタートパルスは線３０に供給されない。
さらに、同時に存在するリクエスト信号と雑音出力パル
スに応答して、ゲート１４はフリツプフロツプ１８の入
力Ｓに「高」信号を供給して、これをセツトし、それに
応じて、フリツプフロツプ１８は線２６を通してシーケ
ンスロジツク２０に、「高」再読出し信号を供給して、
読出しが無効であることを知らせる。線２６上の「高」
再読出し信号に応答して、シーケンスロジツクモジユー
ル２０は、所定時間後に、別のリクエストパルス、たと
えば、６８を発生する。この時までに、雑音出力信号が
「低」になつていれば、ゲート１２は線３０上に「高」
スタートパルスを発生する。Ａ／Ｄスタートパルスに応
答して、フリツプフロツプ１８はりセツトされ、線２６
上の再読出し信号は「低」とされる。一方、フリツプフ
ロツプ１６はセツトされて、端子Ｈの信号を「高」にす
る。次いで、Ａ／Ｄ変換器１０は、新しい変換サイクル
を開始する。この変換サイクル中に雑音出力パルスが発
生すると、フリツプフロツプ１８がそれに応答して、線
２６上に「高」い再読出し信号を発生し、この「高」再
読出し信号と同時に線３４上にある「高」データ準備完
了信号を感知したシーケンスロジツクモジュール２０は
、それに応じて、Ａ／Ｄ変換器１０からのデータを廃棄
し、Ａ／Ｄ変換器１０の入力のアナログ信号のサンプリ
ングを繰返すようにリクエスト信号をもう一度発生する
。線２８上にリクエストパルスが発生する時に雑音出力
信号が「低」であれば、「高」スタートパルスが線３０
に現われる。線３０上のスタートパルスに応答して、Ａ
／Ｄ変換器１０は、その入力に線２２を通して与えられ
るアナログ入力情報の変換を新しく開始する。同時に、
フリツプフロツプ１６は、線３２を通して与えられるス
タートパルスによつてセツトされ、接続Ｈ上の信号を「
高」にする。一方、フリツプフロツプ１８は、りセツト
されて、線２６上の再読出し信号は「低」にされる。Ａ
／Ｄ変換器１０の変換動作時に、いかなる雑音出力パル
スも発生されないと、変換動作の終りに、線３４上に「
高」データ準備完了信号がＡ／Ｄ変換器１０によつて発
生される。これに応答して、シーケンスロジツクモジユ
ール２０は、Ａ／Ｄ変換器１０からの母線２４上のデー
タを受入れ、また、フリツプフロツプ１６は、接続Ｈ上
の信号を「低」にする。第３図には、この発明の別の実
施例が示されている。

この図において、第１図に示す回路素子と同じものには
、同じ参照符号が用いられている。第３図と第１図の実
施例の基本的な相異点は、第３図の実施例においては、
その構造が簡単で、雑音が存在する間に変換処理の開始
を防止するための手段が除かれていることである。この
実施例は、変換期間が、動作サイクルサンプリング期間
の全時間に比して短い場合に非常に有効である。リクエ
ストパルスは、同時にスタートパルスであり、このパル
スは直接Ａ／Ｄ変換器１０に供給され、線３４に現われ
る出力を「低」として、変換サイクルの開始を表わす。
雑音パルスＦが線３８上に現われなければ、フリツプフ
ロツプ４０はセツトされず、シーケンスロジツクモジユ
ール２０に接続されている再読出し線２６上の信号は「
低」に滞り、データが有効であることを示す。しかし、
線３４のＡ／Ｄ変換器出力とゲート４２の入力Ｊの信号
が「低」で、同時にゲート４２の入力ｋに雑音信号が現
われている時は、出力端子Ｌは「高」となり、フリツプ
フロツプ４０が直ちにセツトされて、Ｑ端子（線２６）
上の出力信号を「高］として、シーケンスロジツクモジ
ユール２０に対して、母線２４上のデータが無効である
ことを示す。第４図においても、第１図に示されている
回路素子と同じものには、同じ参照番号が付されている
。この実施例においては、線２８上にリクエストパルス
が与えられると、ゲート１２の入力Ｎが「低」である場
合にのみ、線３０上にスタートパルスが発生される。こ
れによつて、Ａ／Ｄ変換器１０のＡ／Ｄ変換動作が始ま
り、雑音がない場合には、母線２４上のデータは、有効
なものとしてシーケンスロジツクモジユール２０に受入
れられる。しかし、リクエストパルスが線２８上にある
間に雑音が生じると、入力Ｎの「高」信号のために、ゲ
ート１２は閉じられ、線３０上の信号が「低」となつて
、Ａ／Ｄ変換器１０は母線２４にデータを送らない。リ
クエストパルスとスタートパルスが線２８と３０上に発
生した後であつてＡ／Ｄ変換が開始された後に雑音が生
じた場合は、線３４は［低」なので、雑音パルスで代表
される「高」信号がゲート４２のＹ入力に供給され、そ
の結果、「高」出力がフリツプフロツプ４７に与えられ
て、これをセツトする。フリツプフロツプ４７のＱ出力
には「高」信号が現われ、線２６を通してシーケンスロ
ジツクモジユール２０に与えられ、母線２４上のデータ
は雑音のために無効の可能性があるので廃棄すべきであ
ることを表わす。変換がうまく行われる場合には、フリ
ツプフロツプ４７のデータ入力Ｄに現われる雑音表示Ｆ
が「低」すなわち存在しないので、線２８上のＡ／Ｄ変
換リクエストパルスがフリツプフロツプ４７をりセツト
状態にクロツクする。さらに、変換動作中は、フリツプ
フロツプ４７は、ゲート４２のＹ入力に「高」信号がな
いので、りセツト状態を維持する。そして、変換が終り
、データ準備完了線３４が「高」になると、次のＡ／Ｄ
リクエストパルスまで、再読出し信号２６は「低」状態
を維持する。この出願の基本的な発明を構成するものは
、特許請求の範囲に記載されているが、この発明を最も
効果的に実施するために重要な他の特徴を次に示す。

前記サンプリング期間は、規則的に繰返されるものとす
ることができ、また廃棄信号（６６又は７６）は「再読
出し」信号としても働かせて、前記シーケンスロジツク
２０に作用させ、プログラム中の次のサンプリング期間
の開始を待つことなく新しいサンプリングを要求させる
ようにしてもよい。

また、前記帰還回路は、各サンプリング期間の終りでセ
ツトされるようにされた非クロツク、セツトーリセツト
型の第１のフリツプフロツプ１６と；この第１フリツプ
フロツプの出力が接続されたデータ入力を有し、前記雑
音信号がクロツク信号として供給され、かつ、前記再読
出しパルスを供給するために上記シーケンスロジツクに
出力が接続されているクロツク型セツトーリセツト型の
第２のフリツプフロツプと；前記雑音信号がない場合に
上記シーケンスロジツクから出される各リクエストに応
答して、前記サンプリング回路のサンプリングサイクル
を開始させ、また、上記第１のフリツプフロツプをセツ
トし、さらに、上記第２のフリツプフロツプをりセツト
する第１のゲート１２と；上記雑音信号が存在する時に
上記シーケンスロジツクから出された各リクエストに応
答して上記第２のフリツプフロツプをセツトする第２の
ゲート１４とを備えたものとすることができる。

前記帰還回路として、前述のものの代りに、前記シーケ
ンスロジツクに対しても供給されて、そのサンプリング
期間を開始させる各リクエストによつてりセツトされ、
また、その出力信号を上記シーケンスロジックに対して
再読出しパルスとして供給するように接続された非クロ
ツク型セツトーリセツト型のフリツプフロツプ４０と；
各サンプリング期間の終了時以外に、前記雑音信号に応
答して、上記フリツプフロツプ４０にセツト信号を供給
するゲート４２とからなるものを用いることもできる。

さらに、上述のものの代りとして、前記雑音信号が供給
されるデータ入力と、前記シーケンスロジックからの各
リクエストに応動するようにされたクロツク入力とを有
し、その出力信号が再読出し信号として供給されるよう
に接続されたクロツク型セツト型フリツプフロツプ４７
と；上記雑音信号がない場合に上記シーケンスロジック
から出された各リクエストに応答して前記サンプリング
回路のサンプリングサイクルを開始させる第１のゲート
１２と；各サンプリング期間の終了時の上記雑音信号に
応答して上記フリツプフロツプ４７にセツト信号を供給
する第２のゲート４２とを備えた帰還回路を用いること
もできる。

多数の信号サンプリング回路を高雑音レベル下で動作さ
せねばならず、しかも、対応する数の利用装置が雑音サ
ンプリングに左右されるような状況においては、ある１
つのサンプリング回路に付属の雑音検出器４３の入力４
１を他のサンプリング回路及び／又は同じサンプリング
回路の利用装置１１の出力４５における雑音を検出する
ように接続して、たとえば、その利用装置の調整動作や
スイツチング動作によつて発生する雑音を検出するよう
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すプロツク図、第２
図は、第１図の回路の動作を説明するための種々の信号
のタイミングを示す図、第３図と第４図は、それぞれ、
この発明の別の実施例を示す概略プロツク図である。 第１図において、１０・・・・・・サンプリング回路（
Ａ／Ｄ変換器）、１１・・・・・・利用装置、２０・・
・・・・シーケンスロジツク、４３・・・・・・雑音検
出器、１２，１４，１６，１８・・・・・・帰還回路を
構成するゲートとフリツプフロツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御信号によつて動作が制御される利用装置と；サ
   ンプルされる情報が供給され、かつ、スイッチング装置
   のスイッチング動作によつて生ずるような装置発生雑音
   あるいは他の雑音が供給される可能性のある入力回路と
   出力回路とを有するサンプリング回路と；規則的に繰返
   し生ずるサンプリング期間に上記サンプリング回路の出
   力回路からのサンプルを要求し、その後、上記サンプル
   中のあるものを上記利用装置へ制御信号として転送する
   シーケンスロジックと；を備え、上記シーケンスロジッ
   クは、廃棄信号が供給されている時を除いて、各サンプ
   リング期間に応答して、このサンプリング期間中に得ら
   れたサンプルを転送し、かつ、上記廃棄信号に応答して
   、別のサンプルを要求する型のものであり；さらに、雑
   音の発生を検出して雑音信号を発生する雑音検出器と；
   上記サンプリング期間中の上記雑音信号の発生に応答し
   て、上記シーケンスロジックに与えられる対応する廃棄
   信号を発生する制御回路と；を備えてなり、上記廃棄信
   号は、上記シーケンスロジックにプログラム中の次のサ
   ンプリング期間の開始を待つことなく新しいサンプルを
   要求させる再読出し信号としても働くようにされた、電
   気回路。