JPS5834618A - 対称性制御型関数発生器 - Google Patents

対称性制御型関数発生器

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JPS5834618A
JPS5834618A JP56131424A JP13142481A JPS5834618A JP S5834618 A JPS5834618 A JP S5834618A JP 56131424 A JP56131424 A JP 56131424A JP 13142481 A JP13142481 A JP 13142481A JP S5834618 A JPS5834618 A JP S5834618A
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape

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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は関数発生器に関し、詳しくは波形の対称性が制
御できる三角波を発生する回路に関する。
関数発生器は、制御可能な周波数を有する三角波を発生
した後この三角波を変換して矩形波、正弦波等の種々の
波形を出力する回路であシ、多くの技術分野で広く利用
されている。第1図は三角波を発生する従来の関数発生
器のブロック図である。電流源(カレントソース)10
の出方電流IU及び電流シンク(カレントシンク)12
への流入電流■。は、スイッチ制御回路2oで制御され
る電流路切換スイッチ14を介して、コンデンサ16を
交互に充放電する。コンデンサ16の両端電圧は緩衝増
幅器18に印加され、この緩衝増幅器18の出力は出力
端子22から取シ出されると共にスイッチ制御回路20
にも加えられる。
第1図の回路の動作は次の通シである。先ず、スイッチ
14の切換位置が電流源lo側にあシ1コンデンサ16
を電流■。で直線状に充電すると仮定すれば、三角波の
正の傾斜部分が発生する。
コンデンサ16の両端電圧が上限閾値vuに達すると、
スイッチ制御回路20がスイッチ14を電流シンク12
側に切シ換えるので、コンデンサ16から電流Ioが電
流シンク12に流入し、三角波の負の直線状傾斜部分が
生ずる。三角波(即ち、コンデンサ160両端電圧)が
下限閾値vL まで下ると、再びスイッチ14が電流源
10に切シ換つて上述の動作が繰り返される。したがっ
て、出力端子22から振幅がvU とvL  間で変化
する三角波が得られる。
第2図は従来の関数発生器の一具体例の回路図24.2
6、演算増幅器28、抵抗器34,36、ポテンショメ
ータ32等から成っている。TR対24.26のペース
社演算増幅器28の出力端に接続し、エミッタは夫々抵
抗器34.36を介してポテンショメータ32の固定端
に接続し、ポテンショメータ32の摺動子は正電圧源に
接続している。演算増幅器28は、その反転入力端に接
続したTR26のエミッタの電圧と、ポテンショメータ
30から非反転入力端に印加される制御可能な基準電圧
とを比較する。TR24のコレクタ電流は第1図で示し
た充電々流■。であfi、TR26のコレクタ電流は、
放電々流I。を流す電流ミラー(カレントミラー)回路
12′を駆動するために用いられる。電流ミラー回路1
2′は3個のTR38゜40.42.2個の抵抗器44
.46から成シ、TR42のコレクタ・エミッタ接合部
及び抵抗器46は、TR26のコレクタと負電圧源間に
直列接続している0TR38のコレクタ電流は放電々流
IDであシ、電流路切換スイッチ14は4個のダイオー
ド11−%−dから成るダイオード・ブリッジ回路であ
る。尚、電流ミラー回路12′は、本出願人に係る特公
昭49−9819号公報に開示された所謂ウィルソン電
流ミラー回路である。
次に、第2図の回路の動作について説明する。
ポテンショメータ32の摺動子の位置が中点となるよう
に調整すれば、TR24,26の夫々を流れる電流は等
しくなる。更に、抵抗器44.46の抵抗を等しくすれ
ば、TR38のコレクタ電流はTR26のコレクタ電流
と等しくなる。即ち、ポテンショメータ32の摺動子の
位置が中央にある場合には、電流IUdI。に等しい。
入力端子23に加わる入力電圧が比較的高レベルの場合
には、ダイオードa及びdはオンとなシ、ダイオードb
及びCはオフとなる。したがって、充電々流Iuがコン
デンサ16に流入し、電流■。は入力端子23からダイ
オードdを介してTR38に流れる。第1図を診照して
説明したように、三角波電圧が上限閾値電圧vUに達す
るまで(時点t2(第3図)、三角波の正の傾斜部分が
発生する(第3図の期間t。−12)。時点t、で、入
力端子23への印加電圧が低レベルに変化してスイッチ
14が切シ換る。即ち、ダイオードb及びCがオンとな
り、ダイオードa及びdはオフとなるので、三角波の負
の傾斜部分が発生する(第3図の期間t、〜14)。期
間t0〜t、 (T□ とする)及び期間t2〜t4(
T2  とする)は、コンデンサ16の静電容量をCと
すれば、夫々次式で表わすことができる。
(1)及び(2)式から三角波の周期Tはである。
(3)式から、三角波の周期TはC,V、IU及びIo
 の関数であシ、静電容量Cに比例し、電流IU及びI
。に逆比例することが判る。演算増幅器28の非反転入
力端に印加される基準電圧を低くして電流IU及びI。
を大きくすれば、三角波の周波数は高くなシ、逆に基準
電圧を高くして電流IU及びl。を小さくすれば三角波
の周波数は低くなる0尚、電流l 及び■。の大きさは
ボテンυ ショメータ30の摺動子の位置によって制御できる。
三角波の対称性はボテ1ンシヨメータ32によって制御
される。即ち、ポテンショメータ32の摺動子を図面上
右方に移動させると■。が増大してIoが減少し、一方
、摺動子を左方に移動させるとIUが減少して■。が増
大する。
しかし、第2図に示した従来の関数発生器では、出力波
形の対称性を変えると出力周波数が変化するという問題
があった。即ち、従来の関数発生器は、波形の対称性制
御と出力信号周波数との間に不可避的な相互干渉があり
、このため所定周波数及び所定の対称性(或いは、衝撃
係数)を有する信号を出力しなければならない応用例で
は、重要な問題となっていた。
したがって、本発明の目的は、信号発生器の出力信号の
周波数を一定に維持し出力信号波形の対称性が制御でき
る対称性制御型関数発生器を提供することである。
本発明の他の目的は、所望の周波数及び所望の波形対称
性を有する信号を出力できる関数発生器を提供すること
である。
本発明の更に他の目的は、デジタル的に制御される関数
発生器を提供することである。
以下、添付の第4図及び第5A図〜第5C図を参照して
本発明を説明する。第4図は本発明に係る関数発生器の
簡略ブロック図である。電流源10′及び電流シンク1
1は、夫々波形対称性を制御するデジタル・アナログ変
換器(DAC)52及び54を有する。DAC52及び
54は従来回路を利用すればよいが、高精度の制御のた
めには10ビット以上のDACが望ましい。DAC52
及び54は、夫々マイクロプロセッサ(μP)50から
デジタル入力信号を受け、この入力信号に対応するアナ
ログ電圧を出力する。例えば、オペレータが、キーボー
ド51を介して所望の波形対称性(即ち、三角波の正勾
配期間と負勾配期間の比)に相当するデータを入力する
と、μP50は所定の演算を行ってデジタル信号をDA
C52及び54に入力する。尚、DAC52及び54に
印加され一定値となるように計算される。
周波数制御信号が、端子27を介してDAC52及び5
4の基準電圧(vref)端子に印加される。
この周波数制御信号は、当初はデジタル信号であシ、端
子27に印加される際にアナログ信号に変換される。第
5図についての以下の説明から判るように、基準電圧■
refはDAC52及び54から出力される量子電圧を
制御する。
第5A図及び第5B図は、夫々第4図の電流源10及び
電流シンク12′の好適実施例を示す回路図であシ、第
5図CはDAC52,54の回路図である。
第5A図に示した電流源101は、DAC52、シフト
レジスタ56、演算増幅器58及び62、PNP@TR
64、及び関連する受動素子等から成っている。DAC
52としては、例えばアナログ・デバイス社から市販さ
れている10ビツト加算型DAC(モデルAD7533
)を用いればよい。第5C図に示すように、DAC52
は、アースとVref端子間に直列接続した抵抗器R8
1゜R8□、・・・、R5n1これらの抵抗器R8の接
続点等に接続した分路抵抗器RPt+Rp2t・・・e
Rpns分路抵抗器Rp に直列接続した電子スイッチ
S1゜S2.・・・、Sn等を有する0尚、Vref端
子には、第4図に示した周波数制御端子27を介して上
述の制御可能な基準電圧Vrefが印加される。第5C
図の電子スイッチSは、例えば0MO8(相補型金属酸
化皮膜半導体)型のスイッチであシ、ラッチ機能を有す
るシフトレジスタ56からのデジタル・データによって
制御される。尚、このデジタル拳データは、μP50か
らデータ・バスを介してシフトレジスタ56に加えられ
たデータである0 DAC52の一方の出力端子!。ut 1は演算増幅器
58の反転入力端に接続し、他方の出力端子Iout 
2は接地している。演算増幅器58の非反転入力端は基
準電圧源に接続し、演算増幅器58の出力はDAC52
の帰還端子RFB  に帰還される。帰還端子RF8 
は帰還抵抗器R4を介して出力端子Iout 1に接続
している。演算増幅器58の出力端は他の演算増幅器6
2の入力抵抗器60に接続し、演算増幅器62の非反転
入力端は、抵抗器61.63.65を含む抵抗分圧器か
ら正の基準電圧を受ける。演算増幅器62の出力は電流
増幅TR64に加えられる。TR64のエミッタ化され
た正電圧源に接続し、TR64のコレクタから出力電流
■。が取シ出される。
次に、第5A図及び第5C図の回路の動作について説明
する。DAC52の出力端子■。utlからの出力電流
(Iout 1 とする)は、シフトレジスタ56から
出力されるデジタル−データに対応する。即ち、例えば
、シフトレジスタ56からのデジタル・データが総て「
1」とすると、スイッチS□〜Sn  総ての切換端子
の位置が出力端子Iout l側となシ、入力デジタル
・データに対応して重み付けされた電流が出力端子I。
ut 1に流れる。尚、シフトレジスタ56からのデジ
タル・データ内のrOJを受けるスイッチの切換端子は
出力端子I。ut2側に切シ換シ、対応する電流を出力
端子■。ut2を介してアースに流す。出力電流I。u
t 1は帰還抵抗器R4を流れ、演、算増幅器58は出
力電流I。utlに相当する負電圧を出力する。この出
力電圧は演算増幅器62によって増幅され、TR64の
エミッタに電圧を発生させる。
尚、TR64のコレクタ電流が出力電流I。である。
第5B図に示した電流シンク1iの回路構成は第5A図
の電流源1イの回路構成と類似している。
第5B図と第5A図の主な相違点は、PNP−TR64
(第5A図)の代シにNPN@TR78を用い、演算増
幅器62(第5A図)に対応する演算増幅器76(第5
B図)は非反転動作を行うことである。第5B図の電流
シンク12#の動作は、第5A図の電流源101の動作
と略同様である。このため、電流シンク1iに用いた受
動素子の電気的特性は、電流源10′の対応する受動素
子(第5A図に用いた番号にダッシュを付して示す)の
特性と同様にしである。したがって、DAC52及び5
4に等しいデジタル・データが印加された場合には、電
流源10#の端子70から流出する電流と同量の電流が
電流シンク12′の端子80に流入する0 シフトレジスタ52及び54は、μP50として8ビツ
トのマイクロプロセッサを用いる場合、例えば、モトロ
ーラ社から市販されているM014094B等の3段縦
続接続の8ステージ・シフト/記憶レジスタを用いれば
よい。この場合、第1シフトレジスタはデジタル・デー
タを直列的に受け、受は取ったデータを順次筒2及び第
3゛シフトレジスタに転送する。換言すれば、3個の8
ビツト・データが第1シフトレジスタのデータ入力端に
印加されると、必要な全データが入力されたことになる
。第3シフトレジスタの全デジタル・データと第2シフ
トレジスタの最後の2データが、DAC54への10ビ
ツト・デジタル・データとして用いられる。更に、第2
シフトレジスタの残りの6デジタル・データと第1シフ
トレジスタの最後の4デジタル・データが、DAC52
への10ビツト・デジタル・データとして利用される。
第1シフトレジスタの残りの4デジタル−データは、複
数のタイミング・コンデンサ16(異なった静電容量を
有する)を選択するスイッチの制御用に用いられる。
第3図及び(3)式から明らかなように、波形の対称性
の如何に拘らず、電流X。及びI。間には次の関係が成
立する必要がある0 キーボード51を介して、所望の周波数及び波形対称性
のデータがμP50に入力されると、適切な基準電圧V
refが計算されて端子27に印加される。更に、μP
50は(4)式に基づいて電流IU及びI。の値を計算
する。これらのデータがDAC52及び54に入力され
ると、所望の周波数及び所望の波形対称性を有する三角
波が発生するO 出力信号の周波数を変化させないで波形の対称性を制御
する他の方法として、位相同期ループ(pLL )技術
を用いてもよい。即ち、第3図の時点t4 での電圧レ
ベルを期間T毎にサンプリングし、下限閾値vL  と
比較する。サンプル電圧が閾値vL よシ高い場合には
、電流■。及びI。の何れか一方或いは双方を増加させ
る0逆に、サンプル電圧が閾値vL  より低い場合(
即ち、三角波電圧が時点t4  よりも前の時点でvL
 に下る場合)には、電流IU及びI。の何れか一方或
いは両方を減少させる。このように、サンプル電圧を閾
値V、に等しくなるようにすれば、出力信号の周波数を
一定に維持できる0 以上の説明から判るように、本発明では、基準電圧を制
御できる1対のDACを用いて、タイミング・コンデン
サを充放電する電流I、及びI。
を制御している。この基準電圧は、周波数を広範囲に変
化させたい場合には、適当なタイミング・コンデンサの
選択と共に出力信号の周波数を決定するのに用いられる
。制御手段によって、2個のDACに適切なデジタル・
データを入力し、って所望の波形対称性を得ることがで
きる。即ち、出力される三角波の周波数と波形対称性の
双方を、一方の制御が他方の制御に影響を及ぼすことな
く、独立して制御できる。
以上、本発明の好適実施例についてのみ説明したが、本
発明の要旨を逸脱することなく、当業者が本発明の変形
変更を行うことは容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の関数発生器のブロック図、第2図は従来
の関数発生器の一具体例を示す回路図、第3図は関数発
生器の動作を説明するための出力三角波形図、第4図は
本発明に係る関数発生器の簡略ブロック図、第5A図〜
第5C図は夫々本発明に係る関数発生器の重要部分の回
路図である010・・・電流源、  12・・・電流シ
ンク、16・・・コンデンサ、50・・・制御手段(μ
P)、52.54・・・デジタル・アナログ変換器(D
AC)特許出願人 テクトロニクス・インコーポレイテッド代理人 弁理士
  森 崎 俊 明

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電流源と、電流シンクと、該電流源及び電流シンクによ
    り交互に充放電されるコ/デン、すとを有する関数発生
    器において、上記電流源及び上記電流シンクは、夫々、
    デジタル・アナロケ変換器と、上記電流−雷力電流の逆
    数及び前記電流シンクの出力電流の逆数の和を一定値に
    維持しながら上記デジタル・アナログ変換器に入力する
    デジタル信号を制御する制御手段とを具えたことを特徴
    とする対称性制御型関数発生器。
JP56131424A 1981-08-21 1981-08-21 対称性制御型関数発生器 Granted JPS5834618A (ja)

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CA000407809A CA1194936A (en) 1981-08-21 1982-07-22 Function generator with independently controllable symmetry and frequency
DE19823229613 DE3229613A1 (de) 1981-08-21 1982-08-09 Funktionsgenerator mit unabhaengig steuerbarer symmetrie und frequenz
NL8203247A NL8203247A (nl) 1981-08-21 1982-08-19 Functiegenerator met onafhankelijk instelbare symmetrie en frequentie.
FR8214408A FR2511783B1 (fr) 1981-08-21 1982-08-20 Generateurs de fonction a commande independante de la forme d'ondes et de la frequence

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NL8203247A (nl) 1983-03-16
DE3229613A1 (de) 1983-03-10
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