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電流比を周波数に変換する高精度積分回路
[2007年09月号]回路の動作は2段階に分けることができる。
第1段階の動作は、IVC102の出力電圧がコンパレータ「LM311」の閾(しきい)値よりも少し高くなったときから始まる。このとき、コンパレータは降下信号を出力し、その信号によりタイマーIC「NE555」がトリガーされる。同ICの出力がハイになり、それに伴ってスイッチS1が閉じる。S1が閉じると入力電流の合計は(I2-I1)となり、その積分出力はI2がI1よりも大きければ負方向に変化するランプ波形になる。この積分出力電圧は、時間ΔTAの後に最終的な電圧レベルに到達する。このとき、|VFIN-VTH|=(I2-I1)ΔTA/ CINTが成り立つ。ここでCINTはIVC102が備える積分用の容量である。
NE555の出力がローになると第2段階の動作が始まる。つまり、S1がオープンして入力電流がI1だけとなり、このI1によりCINTが放電する。放電によって、IVC102の出力電圧が閾値電圧のレベルまで低下するまでの時間をΔTBとすると、ΔTB=CINT|VFIN-VTH|/I1となる。この時間ΔTBの後にコンパレータからパルスが出力され、それによりNE555がトリガーされて、新しいサイクルが始まる。
上に示した2つ式を変形すると、I1/I2=ΔTAfが得られる。ここでf=1/(ΔTA+ΔTB)である。fは出力パルス列の周波数であり、これが電流比I1/I2に比例することになる。
この動作の正確さはタイマーICの安定性によって決まる。言い換えれば、積分回路の容量やコンパレータの閾値レベルは、それらの値が1/fの時間より短い時間内に変動しなければ動作に影響しない。
図1 電流比を周波数に変換する回路
この回路は2本の端子からの入力電流I1とI2の比率に比例する周波数のパルス列を出力する。











