JP3327413B2 - パルス幅変調回路 - Google Patents
パルス幅変調回路Info
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Description
選択回路の構成(図1) (1−2−2)レジスタ、データ発生回路及びデコーダ
の構成(図1、図3及び図4) (1−2−3)シフタの構成(図1、図3及び図4) (1−2−4)モード発生回路及びRS−FF回路の構
成(図1、図6〜図8) (1−3)実施例の動作及び効果(図9) (2)他の実施例 発明の効果
し、例えば文字や図形をレーザパルスのパルス幅を可変
することにより印字するいわゆるレーザビームプリンタ
のレーザパルス発生回路に適用して好適なものである。
字することができる印字装置としてレーザビームプリン
タの重要性が高まつてきている。このレーザビームプリ
ンタは文字や図形に対応する出力情報をレーザ光によつ
て光導電体ドラムに書き込み、当該光導電体ドラムに書
き込まれた画像を電子写真方式によつて印刷するため、
レーザ光のパルス幅を印字したい情報に即して制御する
技術がレーザビームプリンタを実現する上で重要な技術
の一つになつている。
しては、従来より各種のパルス幅変調回路が提案されて
いるが、出力パルスをセツトリセツト−フリツプフロツ
プ回路(以下RS−FF回路という)を用いて発生する
ものが提案されている(特願平4-210819号)。
に与えられるセツトパルス及びリセツトパルスが入力さ
れるタイミングをクロツク周期内で任意に可変制御する
もので、特定の基準点(例えばクロツク周期の始点)よ
り任意の幅の出力パルスを発生させるようになされてい
る。
力パルスの基準点を全てクロツク周期の始点(すなわち
左寄せ)に設定すると、複数周期に亘るパルス幅の出力
パルスを発生させる場合に、印字したい原画像に対して
出力画像が劣化する等の問題があつた。例えば連続する
3つクロツク周期T1、T2、T3に亘つて1クロツク
周期に対してわずかに長い出力パルスを発生させようと
すると、原画像では一本の線であつた図形がこのパルス
幅変調回路を介して再現すると左端の図形部分に対応す
る1番目のクロツク周期T1において発生されるパルス
と本体部分に対応する2番目のクロツク周期T2におい
て発生されるパルスとの間に空白が発生し、画質が劣化
する場合があつた。
(すなわち右寄せ)に固定する場合にも同様の原因によ
る画質の劣化が発生するため、このような画質の劣化を
なくすためにはデイレイラインを長くしてクロツク周期
以上の遅延時間を発生させることが考えられるが、この
ようにすると消費電力や回路規模が大きくならざるを得
なかつた。
で、消費電力や回路規模を大きくすることなくクロツク
周期に対して長い周期のパルス幅も容易に発生すること
ができるパルス幅変調回路を提案しようとするものであ
る。
め本発明においては、クロツク信号CLKに基づいて、
出力パルスPWMのパルス幅を変調するパルス幅変調回
路1について、クロツク信号CLKのパルス幅を当該パ
ルス周期Tに比して狭く圧縮し、制御パルスCLKPと
して出力するパルス圧縮手段2と、パルス周期Tを分割
したときにおける当該期間の数だけ直列接続され、制御
パルスCLKPを遅延させて遅延制御パルスS3、S4
を生成する複数の遅延手段3、4と、出力パルスPWM
を発生する際の基準としてパルス周期Tの始点LP、中
点CP又は終点RPのいずれかを選択する選択データP
WD、PMに基づいて各々の期間の開始前に、対応する
遅延手段の遅延時間を設定する遅延時間制御手段8、9
と、遅延制御パルスS3、S4をセツト入力端及びリセ
ツト入力端にそれぞれ入力し、当該入力された遅延制御
パルスに基づいてS3、S4出力パルスPWMを出力す
るラツチ手段5とを設ける。また、セツト入力端に入力
される遅延制御パルスS3を優先する期間と、当該セツ
ト入力端に入力される遅延制御パルスS3に対してリセ
ツト入力端に入力される遅延制御パルスS4を優先する
期間とを切り換える切換信号S10をラツチ手段5に供
給する切換信号発生手段16を設ける。
Kに基づいて、ラツチ手段5により出力される出力パル
スPWMのパルス幅を変調するパルス幅変調回路1につ
いて、クロツク信号CLKのパルス幅を当該パルス周期
Tに比して狭く圧縮し、制御パルスCLKPとして出力
するパルス圧縮手段2と、パルス周期Tを前半周期及び
後半周期にそれぞれ分割し、当該各周期に対応して直列
接続された第1及び第2の遅延手段3、4と、出力パル
スPWMを発生する際の基準としてパルス周期Tの始点
LP、中点CP又は終点RPのいずれかを選択する選択
データPWD、PMに基づいて第1及び第2の遅延手段
3、4における遅延時間を、前半周期と後半周期とにお
いて交互に設定する第1及び第2のデコーダ手段8、9
と、ラツチ手段5のセツト入力端又はリセツト入力端に
入力される信号のいずれの信号を優先させるかを切り換
える切換信号S10をラツチ手段5に供給する切換信号
発生手段16とを設ける。そしてラツチ手段5において
は、選択データPWD、PMに基づいて設定された遅延
時間だけそれぞれ遅延された遅延制御パルスS3、S4
を第1及び第2の遅延手段3、4よりセツト入力端及び
リセツト入力端にそれぞれ入力し、当該入力された遅延
制御パルスS3、S4と切換信号S10とに基づいて出
力パルスPWMを出力するようにした。
ルス周期Tの始点LP、中点CP及び終点RPを選択す
る選択データPWD、PMに基づいて、当該パルス周期
Tの各期間に対応する複数段の遅延手段3、4の遅延時
間を設定し、その結果得られる遅延制御パルスS3、S
4によつてラツチ手段5の立ち上げ又は立ち下げを制御
することにより、クロツク周期Tを長くすることなく、
クロツク周期Tに比して長い周期の出力パルスPWMを
容易に得ることができる。またセツト入力端に入力され
る遅延制御パルスS3を優先する期間と、当該セツト入
力端に入力される遅延制御パルスS3に対してリセツト
入力端に入力される遅延制御パルスS4を優先する期間
とを切り換える切換信号S10をラツチ手段5に供給す
ることにより、当該セツト入力端及びリセツト入力端に
入力される遅延制御パルスS3、S4がいずれも論理
「H」であつた場合においてもラツチ手段5の不定状態
を確実に回避することができる。
する。
し、任意のパルス幅を有する出力パルスの発生基準位置
を、クロツク周期ごとに複数の発生基準位置のなかから
選択することができるようになされている。
は、発生基準位置を定めるパルスモードとしてセンター
パルスモード(CP)、レフトパルスモード(LP)、
ライトパルスモード(RP)の3種類が用意されてお
り、それぞれクロツク周期Tの中心位置を基準に出力パ
ルスPWMOUT を発生するモード(図2(B))、クロ
ツク周期Tの左端より出力パルスPWMOUT を発生する
モード(図2(C))、クロツク周期Tの右端より出力
パルスWMOUT を発生させるモードに対応している。
る。 (1−2−1)プログラマブル遅延回路及び制御パルス
選択回路の構成 ここではプログラマブル遅延回路に入力されるクロツク
パルスCLKPの生成より説明する。
ス周期Tに対応するデユーテイ比50〔%〕のクロツク
信号CLKをパルスシエイパ2に入力し、パルスシエイ
パ2を介してパルス幅の細いクロツクパルスに変換する
ようになされている。続いて、パルス幅変調回路1は、
このクロツクパルスCLKPをパルス周期Tの前後半に
対応する2段のプログラマブル遅延回路3及び4に入力
する。
パルスシエイパ2より出力されるクロツクパルスCLK
Pを一定時間づつ遅延して出力する複数段の遅延ゲート
とそれに対応する選択ゲートの直列接続によつて構成さ
れており、パルス幅設定データPWDに基づいて設定さ
れたタイミングによつて第1の遅延パルスS1及び第2
の遅延パルスS2を出力するようになされている。
1及びS2をそのままRS−FF回路5のセツト入力端
S及びリセツト入力端Rに与えて出力パルスを発生する
のであるが、この実施例の場合には各モードに応じた位
置で出力パルスを立上げ又は立下げるため、第1及び第
2の遅延パルスS1及びS2をセツト/リセツト制御回
路6及び7によつて補正するようになされている。
スイツチングゲートCP、LP、RPは、それぞれセン
ターパルスモード、レフトパルスモード、ライトパルス
モードに対応し、対応するモードが選択された場合のみ
入力されたパルスをゲートより出力し、他のモードの場
合には「L」レベルになるゲートである。例えばセンタ
ーパルスモードCPが選択された場合には、スイツチン
グゲートCPを介して出力される第1及び第2の遅延パ
ルスS1及びS2を通過させ、これをセツトパルスS3
及びリセツトパルスS4としてRS−FF回路5に与え
るようになされている。
場合には、クロツクパルスCLKPによつて立上げられ
ているため、第1又は第2の遅延パルスS1又はS2を
リセツトパルスS4としてリセツト入力端Rに与えるよ
うになされている。同様に、ライトパルスモードRPが
選択された場合には、出力パルはスクロツクパルスCL
KPによつて立下げられているため、第1又は第2の遅
延パルスS1又はS2をセツトパルスS3としてセツト
入力端Sに与えるようになされている。
及びデコーダの構成 このセツト/リセツト制御回路6及び7におけるモード
の切換えと、第1及び第2の遅延パルスS1及びS2を
出力するプログラマブル遅延回路3及び4の遅延時間の
設定は次の回路によつて制御される。
延時間は、データ発生回路10及び11の出力データを
デコードする2組のデコーダ8及び9によつて制御され
る。このときデータ発生回路10及び11は、2分の1
周期ずれたタイミングで取り込まれたパルス幅設定デー
タPWDをモード選択データPMに基づいて並び換える
ようになされている(図4)。
パルスモードCPの場合にはパルス幅設定データPWD
はそのままデコーダ8及び9に与え、レフトパルスモー
ドLPの場合にはパルス幅設定データPWDは前半周期
のデータを反転して与える(図4(D))。 これはデ
コーダ10及び11がセンターパルスモードCP用に下
位ビツトを周期Tの中心位置に設定し、最大振幅を左端
又は右端に設定しているためであり、与えられるパルス
幅が大きくなるにつれてデコーダが選択する遅延ゲート
の位置が左側より右側に移るようにするためである。同
様に、ライトパルスモードRPの場合には後半周期のデ
ータを反転して与え、パルス幅が大きくなるにつれてデ
コーダ11が選択する遅延ゲートの位置が右側より左側
に移るようになされている(図4(E))。
ス幅設定データPWD及びモード選択データPMの転送
は次のタイミングによつてなされる。まずパルス幅変調
回路1は、クロツク信号CLKの立ち上がりのタイミン
グで次のパルス周期のパルス幅設定データPWDとその
モード選択データPM(図3(C))を1段目のレジス
タ12に取り込んで保持する(図3(D))。続いて、
前段のプログラマブル遅延回路3より2分の1周期分、
遅延された遅延パルスS6(図3(E))が出力される
と、2段目のレジスタ13は現在は休止状態にある前半
周期用のデコーダ8に出力するパルス幅設定データPW
Dとモード選択データPMを1段目のレジスタ12より
取り込んで書き換える(図3(F))。
に出力されるため、デコーダ8は、クロツクパルスCL
KPがプログラマブル遅延回路4の最終段まで到達する
までの間にパルス幅設定データPWDのデコードを終了
する。そして次のパルス周期Tに対応するクロツクパル
スCLKPがプログラマブル遅延回路3に入力される前
に何段目の遅延ゲートの出力を選択するかを設定するよ
うになされている。
CLKPがパルスシエイパ2より出力されると、3段目
のレジスタ14は現在は休止状態にある後半周期用のデ
コーダ9に出力するパルス幅設定データPWDとモード
選択データPMを2段目のレジスタ13より取り込んで
書き換える(図3(H))。
説明した場合と同様に、クロツクパルスCLKPがプロ
グラマブル遅延回路3の最終段まで到達するまでの間に
パルス幅設定データPWDのデコードを終了し、このク
ロツクパルスCLKPがプログラマブル遅延回路4に入
力される前に何段目の遅延ゲートの出力を選択するかを
設定する。このようにプログラマブル遅延回路3及び4
による出力パルスの立ち上げ位置と下げ位置の設定を出
力パルスの前半周期と後半周期に分割し、他方の動作中
に一方の遅延時間を設定することにより出力パルスの開
始時においてもデコードの遅れによるブランク期間が発
生しないようになされている。
ルス幅設定データPWDは、パルス幅変調回路1に実際
に入力される8ビツトの設定データPWD(0)〜PW
D(7)に対して1ビツト分大きな9ビツトのデイジタ
ルデータである。この1ビツトは論理「L」のデータで
あり、モード選択データPMによつてパルス幅設定デー
タPWDを1ビツト分シフトするのか否かを切換制御す
るようになされている。
はセンターパルスモードCPが選択されている場合の例
であり、シフタ15に設けられた10個のスイツチが全
て左側に切り換えられているためパルス幅設定データP
WDはそのまま転送され、第9ビツト目に論理「L」の
データが書き込まれるようになされている。
トパルスモードLPやライトパルスモードRPが選択さ
れる場合スイツチが全て右側に切り換えられ、1ビツト
分、パルス幅設定データPWDが上位ビツト側にシフト
されるようになされている。
FF回路の構成 またこの実施例の場合、RS−FF回路のセツト入力端
S及びリセツト入力端Rに与えられるセツト信号S3及
びS4が共に「H」レベルの場合にもRS−FF回路5
が不定状態とならないようにRS−FF回路5にはセツ
ト入力とリセツト入力のいずれかを優先する優先順位切
換モードが設けられている。
ゲート16A、16B、16Cによつて構成されるモー
ド切換信号発生回路16より出力されるモード切換信号
S10によつて切り換え制御され、モード切換信号S1
0が「H」レベルのときリセツト優先モードに切れ換
え、また「L」レベルのときセツト優先モードに切り換
えるようになされている。
ルに立ち上がるのはプログラマブル遅延回路3のより出
力されるタイミング信号S7(これは前半周期の2分の
1の時点(すなわちパルス周期の4分の1の時点)に出
力される)のときであり、また「L」レベルに立ち下が
るのはプログラマブル遅延回路4のより出力されるタイ
ミング信号S8(これは前半周期の2分の1の時点(す
なわちパルス周期の4分の3の時点)に出力される)の
ときである(図7(B)及び(D))。
タイミング信号S8よつて「H」レベルに立ち上がり、
常にリセツト優先状態に制御されるようになされている
(図7(C))。このとき各パルスモードによつて発生
される出力波形と各モードにおいて関係がある優先モー
ドの期間を表すと図8のようになる。
には、パルス周期Tの始点より一定期間と中点より一定
期間が優先モードが有効な期間であり、レフトパルスモ
ードLPとライトパルスモードRPは共にパルス周期T
の始点より一定期間が優先モードが有効な期間である。
このとき各優先期間の長さBは、クロツクパルスCLK
Pのパルス幅以下である。
ままでクロツク信号CLKに対して低い周期の出力パル
スPWMを発生することができることを図9を用いて説
明する。ここで「00」はパルス幅設定データPWDが
全て「L」レベルであることを意味し、「FF」はパル
ス幅設定データPWDが全て「H」レベルであることを
意味する。
タ又はモードの切換データPMとして順に「RP」、
「FF」、「LP」、「00」、「RP」……を与える
と、RS−FF回路8から出力される出力パルスPWM
は、1クロツク周期分の出力パルスの両側に設定データ
に応じたパルス幅の出力パルスが一体に付け加えられて
なる3つの周期にまたがるパルス、空白期間、2つの周
期にまたがるパルス、……が得られる(図9(B
1))。
回路3及び4のデイレイラインの長さがクロツク信号C
LKの周期Tのほぼ3倍分のデイレイラインがある場合
に得ることができる波形である(図9(B2))。しか
しこの実施例の場合には、その場合に必要なデイレイラ
インの長さに対して3分の1で良く、回路規模の上でも
消費電力の上でも格段に小さくできる。
のデータ又はモードの切換データPMとして順に「R
P」、「FF」、「FF」、「LP」、「00」、「R
P」、「LP」……を与えると、RS−FF回路8から
出力される出力パルスPWMは、2クロツク周期分の出
力パルスの両側に設定データに応じたパルス幅の出力パ
ルスが一体に付け加えられてなる4つの周期にまたがる
パルス、空白期間、2つの周期にまたがるパルス、……
が得られる(図9(C1))。
回路3及び4のデイレイラインの長さがクロツク信号C
LKの周期Tのほぼ4倍分に当たるデイレイラインを有
する場合に得ることができる波形である(図9(C
2))。
PWDと共にモード切換データPMを与え、クロツク周
期ごとに出力パルスの発生基準位置を切り換えて任意の
幅の出力パルスを発生することにより、クロツク周期を
越えるような低分解能の出力パルスを従来に比して格段
的に小さな処理回路を用いて実現できる。またデイレイ
ラインの長さを分解能に比して短くできるため消費電力
を一段と低減することもできる。
置を切換制御できるため、斜線等を印字する場合には特
に好適である。
置を設定するモードとしてセンターパルスモードCP、
ライトパルスモードRP、レフトパルスモードLPの3
種類を用意する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、4種類以上用意しても良い。
切換機能を有するRS−FF回路5のモードを図 に示
す構成のモード切換信号発生回路16によつて切り換え
る場合について述べたが、他の回路構成のものを用いて
切り換えても良い。
の切換にはパルス周期Tに対して4分の1周期(T/
4)又は4分の3周期(3T/4)のタイミングで切り
換える場合について述べたが、これに本発明はこれに限
らず、他の時点においてモードを切り換えても良い。こ
の場合、パルス周期Tの始点又は中点から優先期間が切
り換えられるまでの期間をτ1とすると、この期間τ1
はクロツクパルスCLKPのパルス幅τ2に対して大き
ければどの時点でも良い。
生回路10及び11は、図4に示すようにデータの並び
を入れ替える場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、どのモードのデータを基準にするかは適宜選択し
得る。
期Tを前後半の2つの期間に分け、各期間について出力
パルスの立上げ又は立下げを制御する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、パルス周期Tを分割しな
くとも良く、また3つ以上の複数の期間に分割し、各周
期に対応して直列接続された複数段のプログラマブル遅
延回路のそれぞれによつて出力パルスの立上げ又は立下
げを制御するようにしても良い。
F回路5に入力されるセツトパルスS1とリセツトパル
スS2の立ち上がりが重ならないようにパルスシエイパ
2を用いてクロツク信号CLKをパルス幅の狭いクロツ
クパルスCLKPに変換する場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、パルスシエイパ2を用いなくても
同様の効果を得ることができる。これにより消費電力を
少なくすることができ、かつ素子数も一段と低減するこ
とができる。
OR2より出力されるセツトパルスS3によつてRS−
FF回路5をセツトし、またオア回路OR3より出力さ
れるリセツトS4によつてRS−FF回路5をリセツト
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、セ
ツトパルスS3及びリセツトパルスS4をそれぞれ逆の
入力端に与えても良い。このようにすれば実施例の場合
とは出力パルスの陰陽を反転させることができる。
変調回路1より出力される出力パルスによつてレーザビ
ームプリンタのレーザダイオードを駆動する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタル複写機
等、広く一般の電子機器に適用し得る。
スを発生する際の基準としてパルス周期の始点、中点又
は終点を選択する選択データに基づいて、当該パルス周
期の各期間に対応する複数段の遅延手段の遅延時間を設
定し、その結果得られる遅延制御パルスによつてラツチ
手段の立ち上げ又は立ち下げを制御することにより、ク
ロツク周期を長くすることなく、クロツク周期に比して
長い周期の出力パルスを容易に得ることができる。かく
して、消費電力や回路規模を大きくすることなくクロツ
ク周期に比して長い周期の出力パルスを出力し得るパル
ス幅変調回路を実現できる。
すブロツク図である。
供する略線図である。
ングチヤートである。
ある。
る。
間の関係の説明に供する信号波形図である。
期間の関係の説明に供する信号波形図である。
供する信号波形図である。
4……プログラマブル遅延回路、5……RS−FF回
路、6、7……セツト/リセツト制御回路、8、9……
デコーダ、10、11……データ発生回路、12、1
3、14……レジスタ、15……シフタ、16……モー
ド切換信号発生回路。
Claims (3)
- 【請求項1】クロツク信号に基づいて出力パルスのパル
ス幅を変調するパルス幅変調回路において、上記クロツク信号のパルス幅を当該パルス周期に比して
狭く圧縮し、制御パルスとして出力するパルス圧縮手段
と、 上記パルス周期を分割したときにおける当該期間の数だ
け直列接続され、上記制御パルスを遅延させて遅延制御
パルスを生成する複数の遅延手段と、 上記出力パルスを発生する際の基準として上記パルス周
期の始点、中点又は終点のいずれかを選択する選択デー
タに基づいて各々の上記期間の開始前に、対応する遅延
手段の遅延時間を設定する遅延時間制御手段と、 上記遅延制御パルスをセツト入力端及びリセツト入力端
にそれぞれ入力し、当該入力された遅延制御パルスに基
づいて上記出力パルスを出力するラツチ手段と を具える
ことを特徴とするパルス幅変調回路。 - 【請求項2】上記遅延時間制御手段は、 上記セツト入力端に入力される遅延制御パルスを優先す
る期間と、当該セツト入力端に入力される遅延制御パル
スに対して上記リセツト入力端に入力される遅延制御パ
ルスを優先する期間とを切り換える切換信号を上記ラツ
チ手段に供給する切換信号発生手段 を具えることを特徴
とする請求項1に記載のパルス幅変調回路。 - 【請求項3】クロツク信号に基づいてラツチ手段により
出力される出力パルスのパルス幅を変調するパルス幅変
調回路において、上記クロツク信号のパルス幅を当該パルス周期に比して
狭く圧縮し、制御パルスとして出力するパルス圧縮手段
と、 上記パルス周期を前半周期及び後半周期にそれぞれ分割
し、当該各周期に対応して直列接続された第1及び第2
の遅延手段と、 上記出力パルスを発生する際の基準として上記パルス周
期の始点、中点又は終 点のいずれかを選択する選択デー
タに基づいて上記第1及び第2の遅延手段における遅延
時間を、上記前半周期と上記後半周期とにおいて交互に
設定する第1及び第2のデコーダ手段と、 上記ラツチ手段のセツト入力端又はリセツト入力端に入
力される信号のいずれの信号を優先させるかを切り換え
る切換信号を上記ラツチ手段に供給する切換信号発生手
段とを具え、 上記ラツチ手段は、上記選択データに基づいて設定され
た遅延時間だけそれぞれ遅延された上記遅延制御パルス
を上記第1及び第2の遅延手段よりセツト入力端及びリ
セツト入力端にそれぞれ入力し、当該入力された遅延制
御パルスと上記切換信号とに基づいて上記出力パルスを
出力する ことを特徴とするパルス幅変調回路。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|---|
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