JPS5947354B2 - Vector component calculation circuit - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繰返し波形の基準正弦波に対する任意の位相に
おける波高値をディジタル値で読み取るためのベクトル
成分演算回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vector component calculation circuit for reading digital values of peak values at arbitrary phases with respect to a reference sine wave of a repetitive waveform.

従来、高周波および雑音を含む繰返し波形の基本波また
は高調波成分の分解には、第１図に示されるように、入
力信号ＩＳを選択フィルタＳＦに与え、その入力信号Ｉ
ｓの中から基準正弦波ＳＳと同一周波数成分を選択し、
その選択出力をディジタル電圧計ＤＶを通して得られる
信号の振幅Ｒと、選択フィルタＳＦによって選択された
出力と基準正弦波ＳＳを入力とするディジタル位相計Ｄ
Ｐを通して得られる信号の位相差θを計算機ＣＭで極座
標値として計測し、Ｘ：ＲＣＯ８θ、Ｙ−Ｒｓｉｎθの
計算により、Ｘ、Ｙ各ベクトル成分を求めるという方法
が採られていた。Conventionally, in order to decompose the fundamental wave or harmonic components of a repetitive waveform containing high frequencies and noise, an input signal IS is applied to a selection filter SF as shown in FIG.
Select the same frequency component as the reference sine wave SS from s,
The amplitude R of the signal obtained by passing the selected output through the digital voltmeter DV, the output selected by the selection filter SF, and the reference sine wave SS are input to the digital phase meter D.
A method has been adopted in which the phase difference θ of the signal obtained through P is measured as a polar coordinate value using a computer CM, and the X and Y vector components are determined by calculating X:RCO8θ and Y-Rsinθ.

しかしながら、このような方法に８いては、選択フィル
タがアナログ形である場合、フィルタの温度特性と経年
変化のため、許容できる入出力位相差の変動値で高い選
択度を得ることが困難となり、計測精度が低い値におさ
えられるという欠点があった。However, in such a method, if the selection filter is an analog type, it is difficult to obtain high selectivity with an allowable fluctuation value of the input/output phase difference due to the temperature characteristics and aging of the filter. The drawback was that the measurement accuracy was kept to a low value.

また、高選択度、高精度のディジタルフィルタでは回路
構成が複雑になり経済的でないという欠点があった。Further, a digital filter with high selectivity and high precision has a drawback that the circuit configuration becomes complicated and is not economical.

さらに、三角関数の計算を伴うため、計算時間が長くな
るなどの欠点があった。Furthermore, since it involves the calculation of trigonometric functions, it has disadvantages such as a long calculation time.

本発明は以上の点に鑑み、このような欠截を除去すべく
なされたベクトル成分演算回路を提供するもので、基準
正弦波をディジタル信号の形で発生させ、これと入力信
号の積をｎ周期（ｎは整数）積分することにより、直接
Ｘ、Ｙベクトル成分をディジタル値で求めるようにした
ものである。In view of the above points, the present invention provides a vector component arithmetic circuit designed to eliminate such deficiencies.It generates a reference sine wave in the form of a digital signal, and calculates the product of this and an input signal by n. By integrating the period (n is an integer), the X and Y vector components are directly obtained as digital values.

以下、図面に基すき本発明の実施例を詳細に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第２図は本発明によるベクトル成分演算回路の一実施例
の基本的構成を示すブロック図で、説明に必要な部分の
みを示す。FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of one embodiment of the vector component calculation circuit according to the present invention, and only the parts necessary for explanation are shown.

図において、１は被計測信号が印加される入力端子、２
は位相基準パルスが印加される入力端子、３は入力端子
１からのアナログ信号入力と基準波形記憶部（メモリ）
４よりのディジタル信号入力との積に比例したアナログ
出力が得られるディジタル−アナログ変換器（以下、Ｄ
Ａ変換器と略称する）である。In the figure, 1 is an input terminal to which the signal to be measured is applied, 2
3 is the input terminal to which the phase reference pulse is applied, and 3 is the analog signal input from input terminal 1 and the reference waveform storage unit (memory).
A digital-analog converter (hereinafter referred to as D) that can obtain an analog output proportional to the product of the digital signal input from
(abbreviated as A converter).

ここで、上記メモリ４は、プリセットカウンタ５からの
番地選択入力に対応したディジタル値がその出力側（Ｄ
Ａ変換器３側）に読み出されるように構成されている。Here, the memory 4 has a digital value corresponding to the address selection input from the preset counter 5 on its output side (D
A converter 3 side).

５は後述するプリセット情報設定回路よりのプリセット
値から、分周器２０からのクロック人力パルスに応じて
歩進するプリセットカウンタで、このプリセットカウン
タ５が１巡する毎に極性が反転する出力（プリセットカ
ウンタの次段出力）である積分ゲート信号が得られるよ
うに構成されている。Reference numeral 5 denotes a preset counter that increments from a preset value from a preset information setting circuit, which will be described later, in response to a clock pulse from the frequency divider 20. It is configured so that an integral gate signal, which is the output of the next stage of the counter, can be obtained.

６はプリセットカウンタ５が２巡する毎に反転するプリ
セット情報切替信号に応じてプリセット値を制御し、入
力端子２からの位相基準パルスの時点でプリセットカウ
ンタ５をプリセットするためのプリセット情報設定回路
である。Reference numeral 6 denotes a preset information setting circuit for controlling a preset value in accordance with a preset information switching signal that is inverted every time the preset counter 5 makes two rounds, and presetting the preset counter 5 at the time of the phase reference pulse from the input terminal 2. be.

７はＤＡ変換器３によって得られたアナログの出力信号
を基準正弦波の整数周期の期間積分してアナログ・ディ
ジタル変換を行なう２重積分形のアナログ−ディジタル
変換器（以下、ＡＤ変換器と略称する）である。7 is a double integral type analog-to-digital converter (hereinafter abbreviated as AD converter) which performs analog-to-digital conversion by integrating the analog output signal obtained by the DA converter 3 over an integer period of the reference sine wave. ).

８はプリセットカウンタ５からの積分ゲート信号によっ
て制御され、ゲート信号入力端子１５の入力が“０″の
ときアナログ信号入力端子１３に、１″のとき基準電圧
入力端子１４にそれぞれ接続される切換スイッチ、９は
この切換スイッチ８の出力を入力とする積分器、１０は
積分器９の出力と零電位とを比較する比較器、１１は比
較器１０の出力信号とゲート信号入力端子１５からの積
分ゲート信号および計測用（ＡＤ変換用）のクロック入
力端子１６からのクロック信号との論理積をとるアンド
ゲート、１２はアンドゲート１１の出力を入力とし、カ
ウンタリセット端子１１からの信号によってリセットさ
れるＡＤ変換用のカウンタで、これらはＡＤ変換器７を
構成している。8 is a changeover switch controlled by the integral gate signal from the preset counter 5, and connected to the analog signal input terminal 13 when the input of the gate signal input terminal 15 is "0" and to the reference voltage input terminal 14 when the input is 1". , 9 is an integrator that receives the output of this changeover switch 8, 10 is a comparator that compares the output of the integrator 9 with zero potential, and 11 is an integral of the output signal of the comparator 10 and the gate signal input terminal 15. An AND gate 12 which takes the logical product of the gate signal and the clock signal from the clock input terminal 16 for measurement (for AD conversion) takes the output of the AND gate 11 as input, and is reset by the signal from the counter reset terminal 11. These are counters for AD conversion, and constitute an AD converter 7.

そして、このＡＤ変換用のカウンタ１２はプリセットカ
ウンタ５からカウンタリセット端子１７を介して印加す
る信号入力が“１″から”０”に反転するときリセット
されるように構成されている。The AD conversion counter 12 is configured to be reset when the signal input from the preset counter 5 via the counter reset terminal 17 is inverted from "1" to "0".

１８はＡＤ変換用カウンタ１２のディジタル出力が得ら
れるＡＤ変換器７の出力端子である。18 is an output terminal of the AD converter 7 from which the digital output of the AD conversion counter 12 is obtained.

１９はマスタクロック発生回路で、その出力はＡＤ変換
器７のクロック入力端子１６に印加されると共に、分局
器２０を介してプリセットカウンタ５にプリセット値と
して印加されるように構成されている。Reference numeral 19 denotes a master clock generation circuit, the output of which is applied to the clock input terminal 16 of the AD converter 7, and is also applied to the preset counter 5 as a preset value via the divider 20.

２１は他回路との同期を行なうためのクロック信号出力
端子である。21 is a clock signal output terminal for synchronizing with other circuits.

第３図は第２図の各部の波形を示す動作説明図で、ａは
入力端子１に印加される被計測信号を示したものであり
、ｂはメモリ４からＤＡ変換器３に送出されるディジタ
ル信号、Ｃは入力端子２に印加される位相基準パルス、
ｄはＤＡ変換器３からＡＤ変換器７に入力するアネログ
信号、ｅはプリセットカウンタ５からの積分ゲート信号
、ｆは積分器９の出力信号、ｇは比較器１０の出力信号
、ｈはアンドゲート１１の出力信号を示したものである
。FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing the waveforms of each part in FIG. a digital signal, C is a phase reference pulse applied to input terminal 2;
d is the analog signal input from the DA converter 3 to the AD converter 7, e is the integral gate signal from the preset counter 5, f is the output signal of the integrator 9, g is the output signal of the comparator 10, and h is the AND gate. 11 shows the output signals of No. 11.

つぎに第２図に示す実施例の動作を第３図を参照して説
明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be explained with reference to FIG. 3.

まず、基準信号波形としての周波数ｆの正弦波を選ぶこ
ととし、上記基準信号の１周期（２πラジアン）を２
分割してそれぞれの角度に対応する波高値をＤビットの
ディジタル値として１周期分の数値を記憶部（メモリ）
４に蓄えておくこととする。First, a sine wave with frequency f is selected as the reference signal waveform, and one period (2π radians) of the reference signal is 2
The wave height value corresponding to each angle is divided into D-bit digital values, and the value for one cycle is stored in the memory.
I will save it to 4.

すなわち、メモリ４は、プリセットカウンタ５からのア
ドレス選択情報入力数がＡで、ＤＡ変換器３への第３図
すに示す如き波形のディジタル信号の数がＤビットの記
憶装置である。That is, the memory 4 is a storage device in which the number of address selection information input from the preset counter 5 is A, and the number of digital signals having a waveform as shown in FIG. 3 to the DA converter 3 is D bits.

さて、マスタクロック発生回路１９の出力を分周器２０
で分周して周波数２ Ｘｆのパルス信号をつくり、゛
この信号をプリセットカウンタ５の８位相歩進クロック
入力として与えると、プリセットカウンタ５の出力側に
は、入力パルス数に応じた２進数が得られる。Now, the output of the master clock generation circuit 19 is transferred to the frequency divider 20.
A pulse signal with a frequency of 2Xf is created by dividing the frequency by can get.

そして、これをメモリ４は番地選択情報として受け、そ
の出力側には ２Ａ分割したそれぞれの角度に対応する
基準正弦波の波高値のＤビットのディジタル値が順次読
み出される。The memory 4 receives this as address selection information, and the D-bit digital values of the peak values of the reference sine wave corresponding to each of the 2A-divided angles are sequentially read out on the output side.

ＤＡ変換器３では、メモリ４から読み出された第３図す
に示す如き波形の基準正弦波のディジタル値と入力端子
１からの第３図ａに示す如き波形の被計測信号のアナロ
グ入力信号との積に比例した第３図ｄに示す如き波形の
信号がつくられ、この信号は次段のＡＤ変換器７に導入
される。The DA converter 3 receives the digital value of the reference sine wave having the waveform as shown in FIG. 3, read out from the memory 4, and the analog input signal of the measured signal having the waveform as shown in FIG. A signal having a waveform as shown in FIG. 3d, which is proportional to the product of .

つぎに、２重積分形ＡＤ変換器７では、ＤＡ変換器３か
らの第３図ｄに示す如き信号をプリセットカウンタ５か
らの第３図ｅに示す如き波形の積分ゲート信号によって
制御される切換スイッチ８を介して積分器９に入力して
積分することにより、その出力には第３図ｆに示す如き
波形の信号が得られる。Next, in the double integral type AD converter 7, the signal as shown in FIG. By inputting the signal to the integrator 9 via the switch 8 and integrating it, a signal having a waveform as shown in FIG. 3f is obtained at its output.

そして、積分器９の出力は比較器１０に入り基準電圧と
比較され、その出力には第３図ｇに示す如き波形の信号
が得られる。Then, the output of the integrator 9 is input to the comparator 10 and compared with a reference voltage, and a signal having a waveform as shown in FIG. 3g is obtained at its output.

この信号はアンドゲート１１に入力し、第３図ｅに示す
プリセットカウンタ５からの積分ゲート信号およびマス
タクロック発生回路１９からのクロック入力との論理積
がとられ、アンドゲート１１の出力には第３図りに示す
如き波形の信号が得られ、その出力はＡＤ変換用のカウ
ンタ１２に入り計数される。This signal is input to the AND gate 11, and is ANDed with the integral gate signal from the preset counter 5 and the clock input from the master clock generation circuit 19 shown in FIG. A signal having a waveform as shown in Figure 3 is obtained, and its output is entered into an AD conversion counter 12 and counted.

かくして、この２重積分形ＡＤ変換器７により、プリセ
ットカウンタ５からの積分ゲート信号を用いて、１周期
の期間積分することにより、入力信号のプリセット位相
成分ベクトルのディジタル値が直接ＡＤ変換器７の出力
端子１８から読み出される。Thus, by integrating for one cycle using the integral gate signal from the preset counter 5, the double integral type AD converter 7 converts the digital value of the preset phase component vector of the input signal directly into the AD converter 7. is read out from the output terminal 18 of.

これについて詳記すれば、ＤＡ変換器３の出力であるア
ナログ信号ｄは入力端子１からの被計測信号ａとメモリ
４よりのディジタル信号すの積であり、 （ａ）＝ＰＳ］ｎωｔ＋ＱＣＯ８ωを十高調波Ｘ（ｂ）
＝ ｓｉｎωｔ とすれば、アナログ信号ｄは、 （ｄ）＝ 、ｐｓｉｎ２ωｔ−１−ＱＳｉｎ ωｔ −
ｃｏｓ ωｔ＋５ｉｎ（、）ｔ Ｘ （高調波） となり、（ｄ）の平均値は、上式の第２項以降がすべて
零（ゼロ）になるため、被計測信号ａｑｉｎ成分Ｐに比
例した値となり、この値がＡＤ変換器７でディジタル値
に変換されるからである。To describe this in detail, the analog signal d that is the output of the DA converter 3 is the product of the measured signal a from the input terminal 1 and the digital signal sum from the memory 4, and (a)=PS]nωt+QCO8ω is Harmonic X(b)
= sinωt, the analog signal d is (d)= , psin2ωt-1−QSinωt −
cos ωt+5in(,)t This is because this value is converted into a digital value by the AD converter 7.

なお、平均化の操作はＡＤ変換器７の積分回路（積分器
９）で行なわれる。Note that the averaging operation is performed by the integrating circuit (integrator 9) of the AD converter 7.

かくして、出力端子１８から読み出されるディジタル値
が入力信号のプリセット位相成分ベクトルとなる。The digital value read from the output terminal 18 thus becomes the preset phase component vector of the input signal.

そして、プリセットカウンタ５からのプリセット情報切
替信号出力を用いてプリセット情報設定回路６のプリセ
ット値をｓｉζＣＯＳの位相に切り換えることにより交
互に両ベクトル成分を読み出すことができる。Then, by switching the preset value of the preset information setting circuit 6 to the phase of siζCOS using the preset information switching signal output from the preset counter 5, both vector components can be read out alternately.

なお、以上の説明では、説明を単純化するため、入力信
号および基準正弦波の正負にかかわらず両者の積が得ら
れるＤＡ変換器を仮定したが、通常のＤＡ変換器では正
方向の積しか得られないため、実施時には被計測信号が
印加される入力端子１およびアナログ入力信号が印加さ
れるＡＤ変換器１の入力端子１３に極性反転回路と切換
スイッチを接続し、両入力が常に正になるように制御す
ると共に、ＡＤ変換器７も正負両極性の変換ができるも
のを用いる。In addition, in the above explanation, in order to simplify the explanation, we assumed a DA converter that can obtain the product of the input signal and the reference sine wave regardless of whether they are positive or negative. However, with a normal DA converter, the product can only be obtained in the positive direction. Therefore, during implementation, a polarity inversion circuit and a changeover switch are connected to the input terminal 1 to which the signal to be measured is applied and the input terminal 13 of the AD converter 1 to which the analog input signal is applied, so that both inputs are always positive. In addition, the AD converter 7 is controlled to have both positive and negative polarities.

また、記憶部（メモリ）４に蓄える基準正弦波のディジ
タル値も、プリセットカウンタ５を分周出力によって制
御することにより１／２周期または１／４周期分の値を
用いる。Further, the digital value of the reference sine wave stored in the storage section (memory) 4 is also a value corresponding to 1/2 cycle or 1/4 cycle by controlling the preset counter 5 by frequency division output.

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
のように選択フィルタに起因する誤差が皆無となり、座
標変換のための計算処理が不要となるため、ＡＤ変換と
同時にベクトル成分が得られるなどの利点がある。As is clear from the above description, according to the present invention, there is no error caused by the selection filter unlike in the past, and there is no need for calculation processing for coordinate transformation, so vector components can be obtained at the same time as AD transformation. There are advantages such as being able to

このように本発明によれば、従来のこの種の回路に比し
て多大の効果があり、直接Ｘ、Ｙベクトル成分をディジ
タル値で求めることができるベクトル成分演算回路とし
ては独自のものである。As described above, the present invention has great effects compared to conventional circuits of this type, and is unique as a vector component calculation circuit that can directly obtain the X and Y vector components as digital values. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来のベクトル成分演算回路の一例を示す７１
７２図、第２図は本発明によるベクトル成分演算回路の
一実施例を示すブロック図、第３図は第２図の各部の波
形を示す動作説明図である。 計・・・・・ＤＡ変換器、４・・・・・・記憶部、５・
・・・・・プリセットカウンタ、６・・・・・・プリセ
ット情報設定回路、７・・・・・・ＡＤ変換器、８・・
・・・・切換スイッチ、９・・・・・・積分器、１０・
・・・・・比較器、１１・・・・・・アンドゲート、１
２・・・・・・ＡＤ変換用カウンタ、１９・・・・・・
マスタクロック発生回路、２０・・・・・・分周器。 ；１Figure 1 shows an example of a conventional vector component calculation circuit 71
72 and 2 are block diagrams showing one embodiment of the vector component calculation circuit according to the present invention, and FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing waveforms of various parts in FIG. 2. Total: DA converter, 4: Memory unit, 5:
...Preset counter, 6...Preset information setting circuit, 7...AD converter, 8...
...Selector switch, 9...Integrator, 10.
...Comparator, 11 ...And gate, 1
2...AD conversion counter, 19...
Master clock generation circuit, 20... Frequency divider. ;1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 繰返し波形の任意の位相に対する波高値を求める回
路において、被計測信号のアナログ信号入力と基準正弦
波波高値のディジタル値のディジタル信号を入力とし、
前記アナログ信号入力とディジタル信号入力との積に比
例した出力が得られるディジタル・アナログ変換器と、
このディジタル・アナログ変換器によって得られた出力
信号を基準正弦波の整数周期の期間積分してアナログ・
ディシル変換を行なうアナログ・ディジタル変換器とを
備え、前記アナログ・ディジタル変換器から入力信号の
プリセット位相成分ベクトルのディジタル値を得るよう
にしたことを特徴とするベクトル成分演算回路。1 In a circuit that calculates the peak value for any phase of a repetitive waveform, the analog signal input of the signal to be measured and the digital signal of the digital value of the reference sine wave peak value are input,
a digital-to-analog converter that provides an output proportional to the product of the analog signal input and the digital signal input;
The output signal obtained by this digital-to-analog converter is integrated over an integer period of the reference sine wave to generate an analog signal.
1. A vector component calculation circuit comprising: an analog-to-digital converter for performing decimal conversion, and obtaining a digital value of a preset phase component vector of an input signal from the analog-to-digital converter.