(57)【要約】  本発明に開示される台形ファイヤーパルス発生方法及び装置は、出力される台形ファイヤーパルスパラメータ値に基づいて、パルス振幅の正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とを決定して、対応して、直流電圧制御信号を生成し、正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号とを方形パルスに変調し、かつ、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、方形パルスとを反転積分器へ入力して、台形ファイヤーパルスを生成する。台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値との間及び、立ち下がり時間パラメータ値と立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値との間に、それぞれ特定な数量関係がある。台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間と、立ち下がり時間とを制御して変調することを実現することによって、出力する台形ファイヤーパルスが更に安定で、精確にさせる。【選択図】図３
2011517898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ＳＣＭ制御ユニットと、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、第一アナログスイッチングングユニットと、第一台形波発生ユニットとを備え、
前記第一ＳＣＭ制御ユニットは、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号の電圧値を決定し、また、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間及び立下り時間のパラメータ値と、正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、それぞれ立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値とを決定して方形又は矩形パルスのパルス幅制御信号を発生し、
前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、前記第一ＳＣＭ制御ユニットが出力した、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に対応のデジタル信号を、受信して、対応の正の直流電圧制御信号と立下り時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換し、
前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、前記第一ＳＣＭ制御ユニットが出力した、前記負の直流電圧制御信号の電圧値と前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に対応のデジタル信号を、受信して、対応の負の直流電圧制御信号と立ち上がり時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換し、
前記第一アナログスイッチングングユニットは、前記第一ＳＣＭ制御ユニットからの前記パルス幅制御信号に基づいて、前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットからの正の直流電圧制御信号と前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットからの負の直流電圧制御信号を、それぞれ対応の方形パルスに変調して前記第一台形波発生ユニットへ出力し、
前記第一台形波発生ユニットは、前記方形パルスと、前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットからの立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットからの立ち上がり時間における直流電圧制御信号とに基づいて台形ファイヤーパルスを発生して出力することを特徴とする台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項２】
前記第一ＳＣＭ制御ユニットは、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて負の直流電圧制御信号の電圧値を決定し、正の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、或いは、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて正の直流電圧制御信号の電圧値を決定し、負の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定することを特徴とする請求項１に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項３】
前記第一ＳＣＭ制御ユニットは、正の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、或いは、負の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定することを特徴とする請求項２に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項４】
前記第一ＳＣＭ制御ユニットは、正の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間のパラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、或いは、負の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間のパラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定することを特徴とする請求項２に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項５】
前記第一台形波発生ユニットは、デュアル差動アンプ回路によりフィードバックループが構成される反転積分器であって、その内部回路として積分演算回路とデュアル差動アンプ回路とが含まれており、
前記積分演算回路は、第一抵抗と、第二抵抗と、第一演算増幅器と、第一フィードバックコンデンサとを備え、前記第一抵抗と前記第二抵抗とが直列接続され、前記第一抵抗が方形パルスの第一入力端子に接続され、前記第二抵抗が台形パルスの出力端子に接続され、かつ、前記第一抵抗が前記第二抵抗と同じ抵抗値を有し、
前記デュアル差動アンプ回路は、第一ＰＮＰ型トランジスタと、第二ＰＮＰ型トランジスタと、第三ＮＰＮ型トランジスタと、第四ＮＰＮ型トランジスタと、第三抵抗と、第四抵抗とを備え、前記第一ＰＮＰ型トランジスタと前記第三ＮＰＮ型トランジスタとが、前記第一抵抗と前記第二抵抗間のセンターノードに接続する共通ベースの入力端子を備え、前記第一ＰＮＰ型トランジスタと前記第二ＰＮＰ型トランジスタとが、前記第三抵抗と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の第三入力端子とに接続する共通エミッタを備え、前記第三ＮＰＮ型トランジスタと前記第四ＮＰＮ型トランジスタとが、前記第四抵抗と立ち下がり時間における直流電圧制御信号の第二入力端子とに接続する共通エミッタを備え、前記第二ＰＮＰ型トランジスタと前記第四ＮＰＮ型トランジスタとのベースがそれぞれ接地し、前記第二ＰＮＰ型トランジスタと前記第四ＮＰＮ型トランジスタとが、前記積分演算回路における演算増幅器の反転入力端子に接続する共通コレクタを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項６】
【数１】
2011517898.tif 000033
前記式（１）、式（２）、式（１７）、式（１８）において、ＶＲＴは立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値の対応する正の値であり、Ｔｒは立ち上がり時間パラメータ値であり、Ｔｆは立ち下がり時間パラメータ値であり、Ｃ１は第一フィードバックコンデンサの容量値であり、ＶＰ-は負の直流電圧制御信号の電圧値に対応の正の値であり、ＶＰ+は正の直流電圧制御信号の電圧値であり、Ｒ３とＲ４はそれぞれ第三抵抗と第四抵抗の抵抗値である、
前記第一ＳＣＭ制御ユニットは、
前記正の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合には、
出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値を前記式（１）に代入することによって前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
また、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間のパラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値を前記式（２）に代入することによって前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
一方、前記負の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合には、
前記立ち上がり時間のパラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値を前記式（１７）に代入することによって前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
また、前記立ち下がり時間のパラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値を前記式（１８）に代入することによって前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定することを特徴とする請求項５に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項７】
前記台形ファイヤーパルスのパルス振幅をもとのパルス振幅のＭ（Ｍは１より大きい整数である）倍に線形的に増幅させるリニアパワーアンプユニットを更に備えることを特徴とする請求項５に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項８】
前記台形ファイヤーパルスのパルス振幅をもとのパルス振幅のＭ（Ｍは１より大きい整数である）倍に線形的に増幅させるリニアパワーアンプユニットを更に備えることを特徴とする請求項１ないし４、６のいずれか一項に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項９】
第二ＳＣＭ制御ユニットと、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、第二アナログスイッチングングユニットと、第二台形波発生ユニットとを備え、
前記第二ＳＣＭ制御ユニットは、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第一立下り時間のパラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、あるいは、出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第二立下り時間のパラメータ値と、負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
決定された前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて対応のデジタル信号を生成して前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットに入力し、
決定された前記負の直流電圧制御信号の電圧値と、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて対応のデジタル信号を生成して前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットに入力し、
方形又は矩形パルスの第一パルス幅制御信号及び第二パルス幅制御信号を発生して前記第二アナログスイッチングングユニットに入力し、
前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、
受信したデジタル信号を対応の正の直流電圧制御信号と立下り時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換し、前記正の直流電圧制御信号を前記第二アナログスイッチングングユニットに入力し、前記立下り時間における直流電圧制御信号を前記第二台形波発生ユニットに入力し、
前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、
受信したデジタル信号を対応の負の直流電圧制御信号と立ち上がり時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換し、前記正の直流電圧制御信号を前記第二アナログスイッチングングユニットに入力し、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号を前記第二台形波発生ユニットに入力し、
前記第二アナログスイッチングングユニットは、
入力された前記第一パルス幅制御信号及び第二パルス幅制御信号に基づいて、前記正の直流電圧制御信号と前記負の直流電圧制御信号と０電圧信号とを、対応の正、負の方形パルスに変調して前記第二台形波発生ユニットへ出力し、
前記第二台形波発生ユニットは、
入力された前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、前記正、負の方形パルスとに基づいて正、負の台形ファイヤーパルスを発生して出力することを特徴とする台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項１０】
前記第二台形波発生ユニットは、デュアル差動アンプ回路によりフィードバックループが構成される反転積分器であって、その内部回路として積分演算回路とデュアル差動アンプ回路とが含まれており、
前記積分演算回路は、第一抵抗と、第二抵抗と、第一演算増幅器と、第一フィードバックコンデンサとを備え、前記第一抵抗と前記第二抵抗とが直列接続され、前記第一抵抗が方形パルスの入力端子に接続され、前記第二抵抗が台形パルスの出力端子に接続され、かつ、前記第一抵抗が前記第二抵抗と同じ抵抗値を有し、
前記デュアル差動アンプ回路は、第一ＰＮＰ型トランジスタと、第二ＰＮＰ型トランジスタと、第三ＮＰＮ型トランジスタと、第四ＮＰＮ型トランジスタと、第三抵抗と、第四抵抗とを備え、前記第一ＰＮＰ型トランジスタと前記第三ＮＰＮ型トランジスタとが、前記第一抵抗と前記第二抵抗間のセンターノードに接続する共通ベースの入力端子を備え、前記第一ＰＮＰ型トランジスタと前記第二ＰＮＰ型トランジスタとが、前記第三抵抗と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の入力端子とに接続する共通エミッタを備え、前記第三ＮＰＮ型トランジスタと前記第四ＮＰＮ型トランジスタとが、前記第四抵抗と立ち下がり時間における直流電圧制御信号の入力端子とに接続する共通エミッタを備え、前記第二ＰＮＰ型トランジスタと前記第四ＮＰＮ型トランジスタとのベースがそれぞれ接地し、前記第二ＰＮＰ型トランジスタと前記第四ＮＰＮ型トランジスタとが、前記積分演算回路における演算増幅器の反転入力端子に接続する共通コレクタを備えることを特徴とする請求項９に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項１１】
【数２】
2011517898.tif 000034
前記式（１９）、式（２０）、式（２１）において、Ｔｆ１’は正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間であり、Ｔｆ２’は正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間であり、ＶＲＴ’は前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に対応の正の値であり、ＶＦＴ’は前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値であり、ＶＰ-’は負の直流電圧制御信号の電圧値に対応の正の値であり、ＶＰ＋’は正の直流電圧制御信号の電圧値であり、Ｃ１は前記第一フィードバックコンデンサの容量値であり、Ｒ３とＲ４はそれぞれ前記第三抵抗と第四抵抗の抵抗値である、
前記第二ＳＣＭ制御ユニットは、
前記第一立ち下がり時間のパラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値を前記式（１９）に代入することによって前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、あるいは、前記第二立ち下がり時間のパラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値を前記式（２０）に代入することによって前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
前記立ち上がり時間のパラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値と負の直流電圧制御信号の電圧値とを前記式（２１）に代入することによって前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定することを特徴とする請求項１０に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項１２】
前記正、負の台形ファイヤーパルスのパルス幅をもとのパルス幅のＭ（Ｍは１より大きい整数である）倍に線形的に増幅させるリニアパワーアンプユニットを更に備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の台形ファイヤーパルス発生装置。
【請求項１３】
出力される台形ファイヤーパルスのパルス幅パラメータ値に基づいて正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップと、
出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間及び立下り時間のパラメータ値と、前記正の直流電圧制御信号及び前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、それぞれ立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値とを決定するステップと、
決定された前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記負正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値と基づいて、対応の直流電圧制御信号を生成するステップと、
方形又は矩形パルスのパルス幅制御信号を用いて前記正の直流電圧制御信号と前記負の直流電圧制御信号をそれぞれ対応の方形パルスに変調するステップと、
デュアル差動アンプ回路によってフィードバックループが構成される反転積分器に前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号と前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号と前記方形パルスとを入力して台形ファイヤーパルスを生成して出力するステップと、
を備えることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項１４】
出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップは、更に、
出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて負の直流電圧制御信号の電圧値を決定し、正の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、或いは、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて正の直流電圧制御信号の電圧値を決定し、負の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定するステップを備えることを特徴とする請求項１３に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項１５】
出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間及び立下り時間のパラメータ値と、前記正の直流電圧制御信号及び前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、それぞれ立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値とを決定するステップは、更に、
正の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と前記負の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間のパラメータ値と前記負の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップを備えることを特徴とする請求項１４に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項１６】
出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間及び立下り時間のパラメータ値と、前記正の直流電圧制御信号及び前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、それぞれ立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値とを決定するステップは、更に、
前記負の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と前記正の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間のパラメータ値と前記正の直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップを備えることを特徴とする請求項１４に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項１７】
前記反転積分器によって台形ファイヤーパルスを生成して出力するステップでは、
入力された方形パルスのパルス振幅が０である場合、前記反転積分器の出力が０となり、
入力された方形パルスパルス振幅が０から前記負の直流電圧制御信号の電圧値にジャンプした時、反転積分器の出力電圧値が一定のレートで０から前記負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値まで増大し、前記台形ファイヤーパルスの立ち上がりエッジが生成され、
入力された方形パルスのパルス振幅が前記負の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、前記反転積分器の出力が前記負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値のままに維持され、
入力された方形パルスのパルス振幅が前記負の直流電圧制御信号の電圧値から０にジャンプした時、前記反転積分器の出力電圧値が一定のレートで負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値から０まで減少し、前記台形ファイヤーパルスの立ち下がりエッジが生成され、
または、
入力された方形パルスのパルス振幅が０から前記正の直流電圧制御信号の電圧値にジャンプした時、前記反転積分器の出力電圧値が一定のレートで０から前記正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値まで減少し、前記台形ファイヤーパルスの立ち下がりエッジが生成され、
入力された方形パルスのパルス振幅が前記正の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、前記反転積分器の出力が前記正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値のままに維持され、
入力された方形パルスのパルス振幅が前記正の直流電圧制御信号の電圧値から０にジャンプした時、前記反転積分器の出力電圧値が一定のレートで正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値から０まで増大し、前記台形ファイヤーパルスの立ち上がりエッジが生成されることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項１８】
前記パルス振幅の正の直流電圧制御信号と負の直流電圧制御信号をそれぞれ対応の方形パルスに変調するステップでは、
パルス幅制御信号がロジックハイレベルの場合、出力される方形パルスのパルス振幅が正の直流電圧制御信号の電圧値または負の直流電圧制御信号の電圧値となり、
パルス幅制御信号がロジックローレベルの場合、出力される方形パルスのパルス幅が０となることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項１９】
出力された前記台形ファイヤーパルスのパルス振幅をもとのパルス幅のＭ（Ｍは１より大きい整数である）倍に線形的に増幅させるステップを更に備えることを特徴とする請求項１３ないし１８のいずれか一項に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項２０】
出力される正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅に基づいて、正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップと、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第一立下り時間のパラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、あるいは、出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第二立下り時間のパラメータ値と、負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップと、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間のパラメータ値と、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップと、
決定された前記負の直流電圧制御信号の電圧値と、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とに基づいて、対応の直流電圧制御信号を生成するステップと、
方形又は矩形パルスの第一パルス幅制御信号と、立ち上がりエッジが該第一パルス幅制御信号の立下りエッジと重なる第二パルス幅制御信号とを用いて、前記正の直流電圧制御信号と、前記負の直流電圧制御信号と、０電圧信号とを正、負の方形パルスとして変調するステップと、
デュアル差動アンプ回路によってフィードバックループが構成される反転積分器に前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号と前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号と前記正、負の方形パルスとを入力して正、負の台形ファイヤーパルスを生成して出力するステップと、
を備えることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項２１】
前記パルス振幅の正の直流電圧制御信号と、前記負の直流電圧制御信号と、０電圧信号とを正、負の方形パルスとして変調するステップでは、
前記第一パルス幅制御信号がロジックハイレベルの場合、出力される正、負の方形パルスのパルス振幅が前記正の直流電圧制御信号の電圧値となり、
前記第二パルス幅制御信号がロジックハイレベルの場合、出力される正、負の方形パルスのパルス振幅が前記負の直流電圧制御信号の電圧値となり、
前記第一パルス幅制御信号と前記第二パルス幅制御信号がいずれもロジックローレベルの場合、出力される正、負の方形パルスのパルス振幅が０となることを特徴とする請求項２０に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【請求項２２】
前記反転積分器によって正、負の台形ファイヤーパルスを生成して出力するステップでは、
入力された正、負の方形パルスのパルス振幅が０である場合、前記反転積分器の出力が０となり、
入力された正、負の方形パルスパルス振幅が０から前記正の直流電圧制御信号の電圧値にジャンプした時、反転積分器の出力電圧値が一定のレートで０から前記正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値まで減少し、前記正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がりエッジが生成され、
入力された正、負の方形パルスのパルス振幅が前記正の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、前記反転積分器の出力が前記正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値のままに維持され、
入力された方形パルスのパルス振幅が前記正の直流電圧制御信号の電圧値から前記負の直流電圧制御信号の電圧値にジャンプした時、前記反転積分器の出力電圧値が一定のレートで前記正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値から前記負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値まで増大し、前記正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がりエッジが生成され、
入力された正、負の方形パルスのパルス振幅が前記負の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、前記反転積分器の出力が前記負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値のままに維持され、
入力された正、負の方形パルスのパルス振幅が前記負の直流電圧制御信号の電圧値から０にジャンプした時、前記反転積分器の出力電圧値が一定のレートで前記負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値から０まで減少し、前記正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がりエッジが生成されることを特徴とする請求項２０に記載の台形ファイヤーパルス発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形生成技術、特に、台形ファイヤーパルスの発生方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現下、圧電素子インクジェットヘッドが広く応用される。普通の圧電素子インクジェットヘッドは、インクジェットヘッドモジュールが圧電装置であり、各ノズルがそれぞれ一つの圧電セラミックス片に駆動される。あるノズルに対して、ファイヤーパルス電圧が一定の制御されたスルーレートで、対応の圧電セラミックスに印加されると、励起された圧電セラミック片が外へ偏移して、一つの負圧波が生じることによって、インクが圧力室に吸い込まれる。一つの固定パルス幅を経って、ファイヤーパルス電圧が一定の制御されたスルーレートで削除される。すると、総合された正の圧力波が、圧力室の収縮・弛緩によって、前方に伝播することによって、ノズルからインク滴が噴射される。
【０００３】
圧電セラミックス片のアクチュエータに印加され、当該圧電セラミックスが変形するように駆動するファイヤーパルスの電圧波形は、インクジェットヘッドのタイプによって差別がある。ある典型的な台形ファイヤーパルスの電圧波形は図１に示すようになる。当該台形ファイヤーパルスは、ファイヤーパルス振幅（Ｆｉｒｅ  Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ，  ＦＰＡ）と、ファイヤーパルス幅（Ｆｉｒｅ  Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ，ＦＰＷ）と、立ち上がり時間（Ｒｉｓｅ  Ｔｉｍｅ，ＲＴ）と、立ち下がり時間（Ｆａｌｌ  Ｔｉｍｅ，ＦＴ）との四つのパラメータで描く。ここで、台形ファイヤーパルスの上記四つのパラメータのいずれかは、噴射されるインク滴の初期速度、ボリューム、他のインク滴との一致性に影響を及ぼす。最終に印刷品質を影響する。
【０００４】
任意のインクジェット、インク或いは印刷材料に対しても、最良の印刷効果を獲得するには、インクジェットヘッドに最適なファイヤーパルス電圧波形を印加する必要がある。そのため、圧電素子インクジェットヘッドを駆動するファイヤーパルスを発生するためのファイヤーパルス発生システムには、出力される波形のパラメータを自由に調整できる必要がある。即ち、発生した台形ファイヤーパルスの電圧波形のファイヤーパルス振幅、ファイヤーパルス幅、立ち上がり時間と立ち下がり時間をリアルタイムで設定できる。かつ、ファイヤーパルス発生システムに対して、高精度を確保する上、可能な限り、構造を簡素化する。
【０００５】
現在のインクジェットヘッド制御システムにおいて、普通に使われるファイヤーパルス発生システムの構造は図２に示すようになる。ここで、パルス振幅制御信号は、必要な出力励起振幅と一致する高電圧直流信号Ｖ＋が電圧レギュレータによって発生される制御を行う。ハーフブリッジのスイッチ状態が変換することによって、ファイヤーパルスをＶ＋或いは接地電圧で出力する。よって、インクジェットヘッドを駆動するファイヤーパルス電圧波形信号が生じる。当該ファイヤーパルス発生システムは、発生するファイヤーパルスの振幅とするパラメータを自由に調整できるが、発生するファイヤーパルスの立ち上がり時間と、立下り時間は、ファイヤーパルス発生システムの出力インピーダンスと、等価負荷容量の両者に協同で決められる。このようなファイヤーパルス発生システムの構造によって、発生されるファイヤーパルスが負荷によって変動して、最終の印刷品質に何かの影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のファイヤーパルス発生システムにおいて、立ち上がり時間と立ち下がり時間がファイヤーパルス発生システムの負荷によって、発生されるファイヤーパルスの電圧波形が変動して、最終にインクジェットヘッドの印刷品質を影響する問題を解決するため、台形ファイヤーパルスの発生方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明が提供するのは、台形ファイヤーパルス発生装置であって、
第一ＳＣＭ制御ユニットと、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、第一アナログスイッチングユニットと、第一台形波発生ユニットとを備え、
前記第一ＳＣＭ制御ユニットは、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、負の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、正の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、または、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、負の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、
また、正の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、負の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
また、正の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、負の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び前記正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
決定された、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応のデジタル信号を発生し、前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットへ出力し、
決定された、前記負の直流電圧制御信号の電圧値と前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応のデジタル信号を発生し、前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットへ入力し、方形或いは矩形パルスのパルス幅制御信号を発生して、前記第一アナログスイッチングユニットへ入力するに使用され、
前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、受信されたデジタル信号を、対応の正の直流電圧制御信号と立ち下がり時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換して、前記正の直流電圧制御信号を第一アナログスイッチングユニットへ入力し、または、前記立下り時間における直流電圧制御信号を前記第一台形波発生ユニットへ入力するに使用され、
前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、受信されたデジタル信号を、対応の負の直流電圧制御信号と立ち上がり時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換して、前記負の直流電圧制御信号を第一アナログスイッチングユニットへ入力し、または、前記立上り時間における直流電圧制御信号を前記第一台形波発生ユニットへ入力するに使用され、
前記第一アナログスイッチングユニットは、入力された前記パルス幅制御信号に基づいて、前記正の直流電圧制御信号と負の直流電圧制御信号とを、対応の方形パルスに変調して、かつ、前記第一台形波発生ユニットへ出力するに使用され、
前記第一台形波発生ユニットは、入力された前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、前記方形パルスに基づいて、台形ファイヤーパルスを発生して、出力するに使用されることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生装置である。
【０００８】
本発明が更に提供するのは、台形ファイヤーパルス発生装置であって、
第二ＳＣＭ制御ユニットと、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと、第二アナログスイッチングユニットと、第二台形波発生ユニットとを備え、
前記第二ＳＣＭ制御ユニットは、出力される正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値と負の直流電圧制御信号の電圧値とを決定し、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間パラメータ値及び正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
また、出力される正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値と、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
決定した前記正の直流電圧制御信号の電圧値及び前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応のデジタル信号を発生して、前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットへ入力し、
決定した前記負の直流電圧制御信号の電圧値及び前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応のデジタル信号を発生して、前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットへ入力し、及び
方形或いは矩形パルスの第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号を発生して、前記第二アナログスイッチングユニットへ入力するに使用され、
前記正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、受信されたデジタル信号を、対応の正の直流電圧制御信号と立ち下がり時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換して、前記正の直流電圧制御信号を第二アナログスイッチングユニットへ入力し、前記立下り時間における直流電圧制御信号を前記第二台形波発生ユニットへ入力するに使用され、
前記負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、受信されたデジタル信号を、対応の負の直流電圧制御信号と立ち上がり時間における直流電圧制御信号としてＤＡ変換して、前記正の直流電圧制御信号を第二アナログスイッチングユニットへ入力し、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号を前記第二台形波発生ユニットへ入力するに使用され、
前記第二アナログスイッチングユニットは、入力された、前記第一パルス幅制御信号と前記第二パルス幅制御信号に基づいて、前記正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号と、０電圧信号とを、正、負の方形パルスに変調して、前記第二台形波発生ユニットへ出力するに使用され、
前記第二台形波発生ユニットは、入力された前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、前記正、負の方形パルスに基づいて、正、負の台形ファイヤーパルスを発生して、出力するに使用されることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生装置である。
【０００９】
本発明が更に提供するのは、台形ファイヤーパルス発生方法であって、
出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、負の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、正の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、または、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、負の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、
前記正の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び前記負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
または、前記負の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び前記正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び前記正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定するステップと、
決定した前記負の直流電圧制御信号の電圧値と、前記正の直流電圧制御信号の電圧値と、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、直流電圧制御信号を発生するステップと、
方形或いは矩形パルスのパルス幅制御信号を用いて、前記正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号とを、対応の方形パルスに変調するステップと、
デュアル差動アンプ回路によりフィードバックループを構成する反転積分器に、前記立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、前記立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、前記方形パルスとを、入力して台形ファイヤーパルスを発生して、出力するステップとを備えることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生方法である。
【００１０】
本発明による台形ファイヤーパルス発生方法及び装置は、出力される台形ファイヤーパルスのパラメータ値に基づいて、パルス振幅の正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とのそれぞれを決定し、決定した電圧値に基づいて、対応の直流電圧制御信号を発生し、方形或いは矩形のパルスのパルス幅制御信号に用いて、正の直流電圧制御信号及び負の直流電圧制御信号を方形パルスに変調し、デュアル差動アンプ回路による構成された反転積分器に、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、方形波パルスとを入力して、台形ファイヤーパルスを発生して、出力する。台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値との間に、また、台形ファイヤーパルスの立下り時間と立ち下がり時間における直流盛業電圧信号の電圧値との間には、それぞれ、数量的な関係があるので、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に対する精確な制御及び変調を行うことによって、出力する台形ファイヤーパルスにおいて、前記電圧値に対応の立ち上がり時間及び立ち下がり時間に対する精確な制御と変調を行うことを実現でき、出力した台形ファイヤーパルスを更に安定で、精確にさせる。よって、従来のファイヤーパルス発生システムにおいて、負荷の変化によて、出力した台形ファイヤーパルス波形を変動させることを避けることができる。かつ、入力されるさまざまな種類の方形パルス信号に対して、さまざまな種類の台形ファイヤーパルスを発生して、それらを出力することができる。よって、さまざまな種類のインクジェットヘッドの要求に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来の技術による典型的な台形ファイヤーパルス波形の図である。
【図２】図２は、従来の技術による台形ファイヤーパルス発生システムの構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例一による台形ファイヤーパルス発生装置の構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例一による第一台形波発生ユニットの内部回路を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例一によるパルス幅制御信号と方形パルスとの電圧波形対照図である。
【図６】図６は、本発明の実施例一による立ち上がり時間における直流電圧制御信号及び立下り時間における直流電圧制御信号と、方形パルス及び台形ファイヤーパルスとが対応の電圧波形図である。
【図７】図７は、本発明の実施例二による台形ファイヤーパルス発生装置の構造図である。
【図８】図８は、本発明の実施例二による第一パルス幅制御信号及び第二パルス幅制御信号と、正、負の方形パルスとが対応の電圧波形図である。
【図９】図９は、本発明の実施例二による正、負の方形パルスと、正、負の台形ファイヤーパルスとが対応の電圧波形図である。
【図１０】図１０は、本発明実施例三による台形ファイヤーパルス発生方法のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明実施例四による台形ファイヤーパルス発生方法のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面に参照して、具体的な実施例について、本発明による台形ファイヤーパルス発生方法及び装置を詳細に説明する。
【００１３】
実施例一
本発明の実施例一が提供するのは、台形ファイヤーパルス発生装置であって、図３に示すように、
第一ＳＣＭ制御ユニット３０１と、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット３０２と、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット３０３と、第一アナログスイッチングユニット３０４と、第一台形波発生ユニット３０５とを備え、
前記第一ＳＣＭ制御ユニット３０１は、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、負の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、正の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、または、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、負の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、
また、正の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、負の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
また、正の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、負の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び前記正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
決定された、正の直流電圧制御信号の電圧値と立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応のデジタル信号を発生し、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット３０２へ出力し、
決定された、負の直流電圧制御信号の電圧値と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、デジタル信号を発生し、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット３０３へ入力し、
方形或いは矩形パルスのパルス幅制御信号を発生して、第一アナログスイッチングユニット３０４へ入力するに使用され、
正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット３０２は、受信されたデジタル信号を、対応の正の直流電圧制御信号と立ち下がり時間における直流電圧制御信号にＤＡ変換して、正の直流電圧制御信号を第一アナログスイッチングユニット３０４へ入力し、または、立下り時間における直流電圧制御信号を第一台形波発生ユニット３０５へ入力するに使用され、
負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット３０３は、受信されたデジタル信号を、対応の負の直流電圧制御信号と立ち上がり時間における直流電圧制御信号にＤＡ変換して、負の直流電圧制御信号を第一アナログスイッチングユニット３０４へ入力し、または、立上り時間における直流電圧制御信号を第一台形波発生ユニット３０５へ出力するに使用され、
第一アナログスイッチングユニット３０４は、入力されたパルス幅制御信号に基づいて、正の直流電圧制御信号或いは負の直流電圧制御信号を、対応の方形パルスに変調して、かつ、第一台形波発生ユニット３０５へ出力するに使用され、
第一台形波発生ユニット３０５は、入力された立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、方形パルスに基づいて、台形ファイヤーパルスを発生して、出力するに使用されることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生装置である。
【００１４】
前記台形ファイヤーパルス発生装置は、パルス振幅をもとのパルス振幅のＭ（Ｍは１より大きい整数である）倍に線形的に増幅させるリニアパワーアンプユニット３０６を更に備える。
【００１５】
前記台形ファイヤーパルス発生装置の第一台形波発生ユニットは、デュアル差動アンプ回路によりフィードバックループが構成される反転積分器であって、その内部回路として、図４に示すように、積分演算回路と、デュアル差動アンプ回路とが含まれており、
積分演算回路が、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、演算増幅器Ｕ１と、フィードバックコンデンサＣ１とを備え、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２が直列接続され、抵抗Ｒ１が方形波の入力端子に接続され、抵抗Ｒ２が台形波の出力端子に接続され、かつ、抵抗Ｒ１が抵抗Ｒ２と同じ抵抗を有し、
デュアル差動アンプ回路は、ＰＮＰ型トランジスタＱ１と、Ｑ２と、ＮＰＮ型トランジスタＱ３と、Ｑ４と、抵抗Ｒ３と、Ｒ４とを備え、
トランジスタＱ１とトランジスタＱ３とが、抵抗Ｒ１と前記抵抗Ｒ２間のセンターノードに接続する共通ベースの入力端子を備え、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とが、抵抗Ｒ３と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の入力端子３とに接続する共通エミッタを備え、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４とが、抵抗Ｒ４と立ち下がり時間における直流電圧制御信号の入力端子２とに接続する共通エミッタを備え、トランジスタＱ２とトランジスタＱ４とのベースがそれぞれ接地し、トランジスタＱ２とトランジスタＱ４とが、前記積分演算回路における演算増幅器の反転入力端子に接続する共通コレクタを備える。
【００１６】
以下は、正の直流電圧制御信号の電圧信号の電圧値が０と設定される場合について、本発明の実施例一による台形ファイヤーパルス発生装置の実現原理を詳細に説明する。
【００１７】
本発明の実施例一において、台形ファイヤーパルス振幅の正の直流電圧制御信号の電圧値が＋ＶＰ＋であり、負の直流電圧制御信号の電圧値が−ＶＰ−であり、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値が−ＶＲＴであり、立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値が+ＶＦＴである。
【００１８】
負の直流電圧制御信号の電圧値が０であり、或いは、正の直流電圧制御信号の電圧値が０であるが、本発明の実施例一による台形ファイヤーパルス発生装置が、対応の台形ファイヤーパルスを出力することを実現する原理と過程が類似なため、ここで、正の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合を例として、詳細な説明を行う。
【００１９】
台形ファイヤーパルスのパルス振幅値に対応の負の値が、負の直流電圧制御信号の電圧値に等しいため、この特定な数量関係によって、正の直流電圧制御信号の電圧値が０となる場合は、第一ＳＣＭ制御ユニットが、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、負の直流電圧制御信号の電圧値を決定できる。
【００２０】
出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式（１）に代入することによって、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００２１】
【数１】
2011517898.tif 000003
【００２２】
第一ＳＣＭ制御ユニットは、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式に代入することによって、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００２３】
【数２】
2011517898.tif 000004
【００２４】
上記式（１）と式（２）において、ＶＲＴは立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値であり、
ＶＦＴは立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値であり、
Ｔｒは立ち上がり時間パラメータであり、Ｔｆは立ち下がり時間パラメータであり、
Ｃ１は図４におけるフィードバックコンデンサＣ１の容量値であり、
ＶＰ−は負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値であり、
ＶＰ＋は正の直流電圧制御信号の電圧値であり、
Ｒ３とＲ４はそれぞれ、図４における抵抗Ｒ３とＲ４の抵抗値である。
【００２５】
本発明の実施例一における正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは従来の技術による正／負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換器を使用できるので、ここで具体的には説明しない。
【００２６】
第一アナログスイッチングユニットは、入力されたパルス幅制御信号に基づいて、正の直流電圧制御信号（０電圧信号）と負の直流電圧制御信号を、対応の方形パルスに変調して、かつ、第一台形波発生ユニットへ出力する。図５はパルス幅制御信号ＰＦＰＷと、対応して変調された方形パルスＰＳの波形対照図である。パルス幅制御信号は、パルス振幅が５Ｖの方形波或いは矩形波である。対応して、変調された方形パルスＰＳのパルス振幅は−ＶＰ−であり、方形パルスのパルス幅はパルス幅制御信号ＰＦＰＷのパルス幅である。
【００２７】
パルス幅制御信号ＰＦＰＷがロジックハイレベルとなる場合、出力する方形パルスＰＳのパルス振幅が負の直流電圧制御信号の電圧値−ＶＰ−である。
【００２８】
パルス幅制御信号ＰＦＰＷがロジックローレベルとなる場合、出力する方形パルスのパルス振幅が０となる。
【００２９】
以下は、図４を参照して第一台形波発生ユニットの働く原理を説明する。
【００３０】
第一アナログスイッチングユニットは、方形パルスを、対応して反転積分器（即ち、第一台形波発生ユニット）の入力端子1に入力し、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、立ち下がり時間における直流電圧制御信号を、対応して反転積分器の入力端子２に入力し、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは、立ち上がり時間における直流電圧制御信号を、対応して反転積分器の入力端子３に入力する。
【００３１】
図４に示す反転積分器の基本的な働く原理は、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４から構成されるデュアル差動アンプ回路が、積分演算回路におけるフィードバックコンデンサＣ１の充放電の電流を供給することによって、演算増幅器のＵ１の出力端子から、対応の台形ファイヤーパルスを出力することである。
【００３２】
入力する方形パルス振幅が０である場合は、反転積分器の出力が０となる。
【００３３】
入力する方形パルスが０であるので、抵抗Ｒ１とＲ２間のセンターノードの電圧ＶＭＩＤが０となり、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４のベース電圧が全て０となり、デュアル差動アンプ回路が平衡状態にあり、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４の電流値の関係を表示する式が下記のようになる。
【００３４】
【数３】
2011517898.tif 000005
【００３５】
【数４】
2011517898.tif 000006
【００３６】
【数５】
2011517898.tif 000007
【００３７】
上記の式において、ＩＱ１、ＩＱ２、ＩＱ３及びＩＱ４はそれぞれ、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４の電流値であり、
０．７Ｖはトランジスタのベース極とエミッタ極の間のＰＮ接合電圧である。
【００３８】
演算増幅器のフィードバックコンデンサＣ１に電流の流れはないため、反転積分器の出力は０になる。
【００３９】
入力する方形パルス振幅は、０から負の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、０から負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値まで増大して、台形ファイヤーパルスの立ち上がりエンジを生成する。
【００４０】
入力する方形パルス振幅は、０から負の直流電圧制御信号の電圧値−ＶＰ−までジャンプした時、抵抗Ｒ１がＲ２と同じ抵抗値を有するため、抵抗Ｒ１とＲ２のセンターノードの電圧ＶＭＩＤが−ＶＰ−／２までジャンプする。この時、トランジスタＱ１とＱ３のベース極電位が負数の電圧になる。よって、トランジスタＱ２とＱ３が終端し、トランジスタＱ１とＱ４の電流が最大となり、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３とＱ４の電流の関係が以下のようになる。
【００４１】
【数６】
2011517898.tif 000008
【００４２】
【数７】
2011517898.tif 000009
【００４３】
【数８】
2011517898.tif 000010
【００４４】
トランジスタＱ２が終端するため、トランジスタＱ４はフィードバックコンデンサＣ１端から電流を吸収することになる（即ち、フィードバックコンデンサＣ１が放電状態に入る）。よって、反転積分器の出力端から出力された電圧が増大し始めることになる。入力された方形パルスＰＳのパルス振幅が−ＶＰ−のままに維持される場合、台形ファイヤーパルスの立ち上がりエンジを生成する。電圧が立ち上がるレートがコンデンサＣ１の放電速度によって決められ、下記のコンデンサ充放電に関する式に満足する。
【００４５】
【数９】
2011517898.tif 000011
【００４６】
上記の式において、Ｉはコンデンサの放電する電流値、即ち、トランジスタＱ４の電流値ＩＱ４であり、Ｃは容量値、即ち、フィードバックコンデンサＣ１の容量値Ｃ１であり、Ｔｒは立ち上がり時間であり、△Ｖ／△ｔは演算増幅器端の出力する電圧の変化率、即ち、出力電圧の立ち上がりエッジのスロープ、つまり出力する台形ファイヤーパルスのパルス振幅の値ＶＰ−とパルスの立ち上がり時間Ｔｒとの比率を表わす。
【００４７】
ＩＱ４とＣ１を式（９）に代入して、△Ｖ／△ｔがＶＰ−／Ｔｒで引き換えられ、式（９）を下記のように変形する。
【００４８】
【数１０】
2011517898.tif 000012
【００４９】
式（１０）が更に変形すると、下記のようになる。
【００５０】
【数１１】
2011517898.tif 000013
【００５１】
式（１１）からみると、本発明の実施例一において、台形ファイヤーパルスのパルス振幅が決定されると、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と出力する台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間との間に、特定な数量関係があり、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を精確に制御して、変調することによって、出力する台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間を精確に制御して、変調することを実現できることが分かる。
【００５２】
また、上記の式（１１）が簡単に変形すると、下記のようになる。
【００５３】
【数１２】
2011517898.tif 000014
【００５４】
即ち、式（１）になる。出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間Ｔｒとパルス振幅が既定されるので、立ち上がり時間パラメータ値と、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値を上記の式（１）に代入すると、対応して、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定できる。
【００５５】
入力する方形波のパルス振幅は負の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値のままに維持される。
【００５６】
入力方形パルス振幅が負直流制御電圧の電圧値のままに維持される場合、抵抗Ｒ１とＲ２間のセンターノードの電圧ＶＭＩＤが０であり、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４のいずれかのベース極電圧が０であり、デュアル差動アンプ回路が再び平衡状態になり、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４の電流の関係式が式（３）、（４）及び（５）と完全に相同し、演算増幅器のフィードバックＣ１には電流の流れもないため、反転積分器の出力端は一定の負直流制御電圧の電圧値の対応の正の値＋ＶＰ−のままに維持する。
【００５７】
入力する方形パルス振幅は、負の直流電圧制御信号の電圧値から０にジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値から０まで減少し、台形ファイヤーパルスの立ち下がりエンジを生成する。
【００５８】
入力する方形波のパルス振幅が負の直流電圧制御信号の電圧値−ＶＰ−から０に  ジャンプした時、抵抗Ｒ１とＲ２間のセンターノードの電圧ＶＭＩＤはＶＰ−／２までジャンプする。この時、トランジスタＱ１とＱ３のベース極の電圧は正電圧になる。よって、Ｑ１とＱ２が終端し、Ｑ２とＱ３の電流が最大になり、トランジスタＱ１、Ｑ２，Ｑ３及びＱ４の電流値の関係式が下記のようになる。
【００５９】
【数１３】
2011517898.tif 000015
【００６０】
【数１４】
2011517898.tif 000016
【００６１】
【数１５】
2011517898.tif 000017
【００６２】
トランジスタＱ４が終端するため、トランジスタＱ２はフィードバックコンデンサＣ１に充電し、演算増幅器の出力端子（即ち、反転積分器の出力端子）から出力する電圧が減少し始める。減少するレートはコンデンサの充電速度によって決められ、下記のコンデンサ充放電に関する式に満足する。
【００６３】
【数１６】
2011517898.tif 000018
【００６４】
上記の式において、Ｉはコンデンサの放電する電流値、即ち、トランジスタＱ２の電流値ＩＱ２であり、ＣはフィードバックコンデンサＣ１の容量値Ｃ１であり、Ｔｆは立ち下がり時間であり、△Ｖ／△ｔは演算増幅器端の出力電圧の変化率、即ち、出力する電圧立ち下がりエッジのスロープ、つまり出力する台形ファイヤーパルスのパルス振幅の値ＶＰ−と立ち下がり時間との比率に等しい。
【００６５】
ＩＱ２とＣ１を式（９）に代入して、△Ｖ／△ｔをＶＰ−／Ｔｆで引き換えて、式（９）を下記のように変形する。
【００６６】
【数１７】
2011517898.tif 000019
【００６７】
式（１５）を更に変形すると、下記のようになる。
【００６８】
【数１８】
2011517898.tif 000020
【００６９】
式（１６）からみると、出力する台形ファイヤーパルスのパルス振幅が決定されると、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と出力する台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間との間に、特定な数量関係があり、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を精確に制御して、変調することによって、出力する台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間を精確に制御して、変調することを実現できることが分かる。
【００７０】
また、上記の式（１６）が簡単に変形すると、下記のようになる。
【００７１】
【数１９】
2011517898.tif 000021
【００７２】
即ち、式（２）になる。出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間とパルス振幅が既定される場合、立ち下がり時間パラメータ値と、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値を式（２）に代入すると、対応して、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定できる。
【００７３】
図６は立ち上がり時間における直流電圧制御信号および立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、方形パルス及び台形ファイヤーパルスとの対応の電圧波形を示す図である。方形パルスＰＳのパルス振幅は−ＶＰ−であり、出力する台形ファイヤーパルスのパルス振幅は＋ＶＰ−であり、Ｔｒは台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間であり、Ｔｆは台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間であり、Ｔｗは台形ファイヤーパルスのパルス振幅である。
【００７４】
もちろん、上記した台形ファイヤーパルス装置が台形ファイヤーパルスを生成する原理に関する相応な説明は、正の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合を前提とする。負の直流電圧制御信号の電圧値が０である場合は、前記の過程と類似する。例えば、第一ＳＣＭ制御ユニットは立ち上がり時間パラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式に代入して、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００７５】
【数２０】
2011517898.tif 000022
【００７６】
出力される台形ファイヤーパルスの立下り時間パラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式に代入して、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００７７】
【数２１】
2011517898.tif 000023
【００７８】
上記の式（１７）と式（１８）において、ＶＰ＋は正流制御電圧信号の電圧値である。
【００７９】
上記の式（１７）と式（１８）からみると、負直流御電圧信号の電圧値が０である場合、出力する台形ファイヤーパルスのパルス振幅が決定されると、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と出力する台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間との間に、特定な数量関係がある。
【００８０】
図６と上記した台形ファイヤーパルスを生成する原理の説明から見ると、図４に示す台形ファイヤーパルス発生装置の内部回路を利用して、出力する台形ファイヤーパルスのパルス幅が入力する方形パルスのパルス幅によって決定され、台形ファイヤーパルスのパルス振幅が入力する方形パルスのパルス振幅によって決定され、台形ファイヤーパルスの立上がり時間が立ち上がり時間における直流電圧制御信号によって決定され、台形ファイヤーパルスの立下り時間が立ち下がり時間における直流電圧制御信号によって決定され、入力する方形パルスのパラメータと、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と立下り時間における直流電圧制御信号の電圧値を精確に制御して、変調することによって、出力する台形ファイヤーパルスの全てのパラメータを制御して、変調することを実現できることが分かる。
【００８１】
実施例二
本発明の実施例が提供するのは、他の台形ファイヤーパルス発生装置であって、図７に示すように
第二ＳＣＭ制御ユニット７０１と、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット７０２と、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット７０３と、第二アナログスイッチングユニット７０４と、第二台形波発生ユニット７０５とを備え、
第二ＳＣＭ制御ユニット７０１は、出力される正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値と負の直流電圧制御信号の電圧値とを決定し、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間パラメータ値及び正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
決定した正の直流電圧制御信号の電圧値及び立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に対して、対応のデジタル信号を発生して、正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット７０２へ入力し、
決定した負の直流電圧制御信号の電圧値及び立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に対して、対応のデジタル信号を発生して、負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット７０３へ入力し、及び
方形パルス形或いは矩形パルス形の第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号を発生して、前記第二アナログスイッチングユニット７０４へ入力するに使用され、
正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット７０２は、受信されたデジタル信号を、対応の正の直流電圧制御信号と立ち下がり時間における直流電圧制御信号に変換して、正の直流電圧制御信号を第二アナログスイッチングユニット７０４へ入力し、立下り時間における直流電圧制御信号を第二台形波発生ユニット７０５へ入力するに使用され、
負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニット７０３は、受信されたデジタル信号を、対応の負の直流電圧制御信号と立ち上がり時間における直流電圧制御信号に変換して、正の直流電圧制御信号を第二アナログスイッチングユニット７０４へ入力し、または、立ち上がり時間における直流電圧制御信号を前記第二台形波発生ユニット７０５へ入力するに使用され、
第二アナログスイッチングユニット７０４は、入力された、第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号に基づいて、正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号と、０電圧信号とを、対応の正、負の方形パルスに変調して、第二台形波発生ユニット７０５へ出力するに使用され、
第二台形波発生ユニット７０５は、入力された立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、正、負の方形パルスに基づいて、正、負の台形ファイヤーパルスを発生して、出力するに使用されることを特徴とする台形ファイヤーパルス発生装置である。
上記台形ファイヤーパルス発生装置は更に、出力する正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅を原パルス振幅のＭ倍のように線形拡張するリニアパワーアンプ７０６を備え、Ｍは１より大きい整数である。
【００８２】
上記した台形ファイヤーパルス発生装置において、第二台形波発生ユニットが実施例一における第一台形波発生ユニットの内部回路が完全に相同する。以下は、図４に参照して、本発明の実施例二による台形ファイヤーパルス発生装置の働く原理を説明する。
【００８３】
出力される正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅が負のパルス振幅値と正のパルス振幅値とを備え、負のパルス振幅値の対応の正の値が正の直流電圧制御信号の電圧値と同じである一方、正パルス振幅値の対応の負の値が負の直流電圧制御信号の電圧値と同じであるため、第二ＳＣＭ制御ユニットは、出力される正、負の台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値と負の直流電圧制御信号の電圧値を決定できる。
【００８４】
また、第二ＳＣＭ制御ユニットは、出力される台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間パラメータ値及び正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、または、出力される台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定できる。決定する方法は下記のようになる。
【００８５】
出力される台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間パラメータ値と正の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式に代入することによって、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００８６】
【数２２】
2011517898.tif 000024
【００８７】
また、出力される台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間パラメータ値と負の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式に代入することによって、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００８８】
【数２３】
2011517898.tif 000025
【００８９】
また、第二ＳＣＭ制御ユニットは、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。具体的な過程は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値と、正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値を下記の式に代入することによって、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【００９０】
【数２４】
2011517898.tif 000026
【００９１】
上記下式（１９）から式（２１）まででは、Ｔｆ１’は正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間であり、Ｔｆ２’ は正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間であり、ＶＲＴ’は立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値であり、ＶＦＴ’立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値であり、ＶＰ−’は負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値であり、ＶＰ＋’は正の直流電圧制御信号の電圧値であり、Ｃ１は第二台形波発生ユニットにおけるフィードバックコンデンサＣ１の容量値であり、Ｒ３とＲ４は、それぞれ第二台形波発生ユニットにおける抵抗Ｒ３とＲ４の抵抗値である。
【００９２】
本発明の実施例二における正電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットと負電圧出力用デュアルチャンネルＤＡ変換ユニットは実施例一の対応のユニットとは完全に相同するので、ここでは詳細に説明しない。
【００９３】
第二アナログスイッチングユニットは第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号に基づいて、パルス振幅正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号と、０直流電圧制御信号を、対応の正、負の方形パルスに変調する。この過程には、下記のステップを備える。
【００９４】
第一パルス幅制御信号がロジックハイレベルとなる場合、出力する正、負の方形パルスの振幅値が正の直流電圧制御信号の電圧値となり、
第二パルス幅制御信号がロジックハイレベルとなる場合、出力する正、負の方形パルスの振幅値が負の直流電圧制御信号の電圧値となり、
第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号のいずれかは、ロジックローレベルとなる場合、出力する正、負の方形パルスのパルス振幅が０となる。
【００９５】
図８は第一パルス幅制御信号と、第二パルス幅制御信号と、正、負の方形パルスとが対応の電圧波形を示す図である。ＰＦＰＷ１は第一パルス幅制御信号であり、ＰＦＰＷ２は第二パルス幅制御信号であり、ＰＳ’は正、負の方形波である。図面からみると、第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号とが方形或いは矩形のパルスであり、第一パルス幅制御信号の立ち下がりエンジと第二パルス幅制御信号の立ち上がりエンジと重なることが分かる。
【００９６】
第二台形波発生ユニットの内部回路は実施例一における第一台形波発生ユニットの内部回路と相同するので、第二台形波発生ユニットは、入力による正、負の方形パルスに対して、正、負の台形ファイヤーパルスを生成する原理について、第一台形波発生ユニットに似る。具体的には、下記のようになる。
【００９７】
入力する正、負の方形パルス振幅が０である場合は、反転積分器の出力が０となる。
【００９８】
または、入力する正、負の方形パルス振幅は、０から正の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、０から正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値まで減少し、正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がりエンジを生成する。
【００９９】
入力する正、負の方形波のパルス振幅は正の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値のままに維持される。
【０１００】
入力する方形パルス振幅は、正の直流電圧制御信号の電圧値から負の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値から負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値まで増大し、正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がりエンジを生成する。
【０１０１】
入力する正、負の方形波のパルス振幅は一定の負の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、一定の負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値のままに維持される。
【０１０２】
入力する正、負の方形パルス振幅は、負の直流電圧制御信号の電圧値から０にジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値から０まで減少し、正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がりエンジを生成する。
【０１０３】
図９は、入力する正、負の方形パルスと、第二台形波発生ユニットによる生成される正、負の台形ファイヤーパルスとの電圧波形対照図である。正、負の台形ファイヤーパルスＰＴ’は、対応の第一立ち下がり時間がＴｆ１’である第一下がりエンジ９０１と、対応の立ち上がり時間がＴｒ’である立ち上がりエンジ９０２と、対応の第二立ち下がり時間がＴｆ２’である第二下がりエンジ９０３とを備える。Ｔｗ１は正、負の台形ファイヤーパルスの第一幅値であり、Ｔｗ２は正、負の台形ファイヤーパルスの第二幅値である。
【０１０４】
同様に、第二台形波発生ユニットによる生成される正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間、第一立ち下がり時間、第二立ち下がり時間と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値との間に、それぞれ下記の数量関係がある。
【０１０５】
【数２５】
2011517898.tif 000027
【０１０６】
【数２６】
2011517898.tif 000028
【０１０７】
【数２７】
2011517898.tif 000029
【０１０８】
同様に、上記した式から見ると、正、負の台形ファイヤーパルスの正、負のパルス振幅が決定されると、正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間、第一立ち下がり時間、第二立ち下がり時間と立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値との間に、それぞれ特定な数量関係があるので、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とを精確に制御して、変調することによって、出力する正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間、第一立ち下がり時間、第二立ち下がり時間とを精確に制御して、変調することができることが分かる
本発明の実施例一と、実施例二による台形ファイヤーパルス発生装置は、本発明の実施例を実現する一つの最良の技術案に限るが、実際に応用する場合は、多種類の具体的な実施案がある。例えば、ファイヤーパルス発生装置の各機能を更に集積してもよくて、また、更に分割してもよい。本発明の実施例による台形ファイヤーパルス発生装置の実現原理が変わらない限りでは、本発明の実施例は、台形ファイヤーパルス発生装置の内部構造を任意に変形することに対しても制限しない。
【０１０９】
本発明の実施例一と実施例二による台形ファイヤーパルス発生装置における第一台形波発生ユニットと、第二台形波発生ユニットの内部回路は、台形ファイヤーパルス発生方法の一つの最良の実現方法に限る。実際に応用する場合は、回路を実現する多種類の方法があるため、本発明の実施例は、具体的に何種類の回路を採用することに対しては、制限ない。
【０１１０】
実施例三
本発明の実施例三が提供するのは、台形ファイヤーパルス発生方法であって、図１０に示すように、下記のステップを備える。
ステップ１０１：  出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、負の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、正の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、または、出力される台形ファイヤーパルスのパルス振幅パラメータ値に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、負の直流電圧制御信号の電圧値を０と設定し、
正の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
または、前記負の直流電圧制御信号の電圧値が０とする場合は、出力される台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び前記正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、出力される台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間パラメータ値及び前記正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定する。
【０１１１】
ステップ１０２：  決定した負の直流電圧制御信号の電圧値と、正の直流電圧制御信号の電圧値と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応の直流電圧制御信号を発生する。
【０１１２】
ステップ１０３：  方形パルス形或いは矩形パルス形のパルス幅制御信号を用いて、正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号とを、対する方形パルスに変調し
変調する過程は、パルス幅制御信号がロジックハイレベルとなる場合、出力する方形パルスのパルス振幅が正の直流電圧制御信号の電圧値あるいは負の直流電圧制御信号の電圧値である。
【０１１３】
パルス幅制御信号がロジックローレベルとなる場合、出力する方形パルスのパルス振幅が０となることを備える。
【０１１４】
ステップ１０４：  デュアル差動アンプ回路によりフィードバックループが構成される反転積分器に、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、方形パルスとを、入力して台形ファイヤーパルスを生成して、出力する。
【０１１５】
ステップ１０４を実現する具体的な過程は下記のようになる。
【０１１６】
入力する方形パルス振幅が０である場合は、反転積分器の出力が０となる。
【０１１７】
入力する方形パルス振幅は、０から負の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、０から負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値まで増大して、台形ファイヤーパルスの立ち上がりエンジを生成する。
【０１１８】
入力する方形波のパルス振幅は一定の負の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、一定の負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値のままに維持される。
【０１１９】
入力する方形パルス振幅は、負の直流電圧制御信号の電圧値から０に  ジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値から０まで減少し、台形ファイヤーパルスの立ち下がりエンジを生成する。
【０１２０】
または、入力する方形パルス振幅は、０から正の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、０から正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値まで減少し、台形ファイヤーパルスの立ち下がりエンジを生成する。
【０１２１】
入力する方形波のパルス振幅は一定の正の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、一定の正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値のままに維持される。
【０１２２】
入力する方形パルス振幅は、正の直流電圧制御信号の電圧値から０にジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値から０まで増大し、台形ファイヤーパルスの立ち上がりエンジを生成する。
【０１２３】
インクジェットヘッドが電圧に対する要求に満足するため、出力する台形ファイヤーパルスのパルス振幅を、もとのパルス振幅のＭ倍に線形的に増幅させ、台形暦パルスのパルス振幅を向上させることによって、ノズルからインク滴が噴射されるように駆動することもできる。
【０１２４】
拡張された台形ファイヤーパルスのパルス振幅ＦＰＡは下記の式から獲得される。
【０１２５】
【数２８】
2011517898.tif 000030
【０１２６】
上記した式では、Ｍはパルス振幅が線形的に増幅される倍数であり、Ｍは１より大きい整数である。
【０１２７】
線形拡張された台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間を計算する式は下記のようになる。
【０１２８】
【数２９】
2011517898.tif 000031
【０１２９】
線形拡張された台形ファイヤーパルスの立ち下がり時間を計算する式は下記のようになる。
【０１３０】
【数３０】
2011517898.tif 000032
【０１３１】
式（２６）と式（２７）からみると、線形拡張された台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間、立ち下がり時間は、元の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間、立ち下がり時間に比較して変化しないことが分かる。
【０１３２】
実施例四
本発明の実施例四が提供するのは、正、負の台形ファイヤーパルス発生方法であって、図１１に示すように、下記のステップを備える。
【０１３３】
ステップ１１１：  出力される正、負の台形ファイヤーパルスの正、負のパルス振幅に基づいて、正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値を決定して、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がり時間パラメータ値及び正の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、また、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がり時間パラメータ値及び負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
出力される正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間パラメータ値及び、正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値を決定し、
【０１３４】
ステップ１１２：  決定した負の直流電圧制御信号の電圧値と、正の直流電圧制御信号の電圧値と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値に基づいて、対応の直流電圧制御信号を発生する。
【０１３５】
ステップ１１３：  方形パルス形或いは矩形パルス形の第一パルス幅制御信号と、第二パルス幅制御信号とを用いて、正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号と、０電圧制御信号とを、対する政府方形パルスに変調し、第一パルス幅制御信号の下がりエンジと、第二パルス幅制御信号の増大エンジとが重合する。
【０１３６】
変調する過程は、第一パルス幅制御信号がロジックハイレベルとなる場合、出力する正、負の方形パルスのパルス振幅が正の直流電圧制御信号の電圧値であり、
第二パルス幅制御信号がロジックハイレベルとなる場合、出力する正、負の方形パルスのパルス振幅が負の直流電圧制御信号の電圧値である。
第一パルス幅制御信号と第二パルス幅制御信号とが、全てロジックローレベルとなる場合、出力する正、負の方形パルスのパルス振幅が０となる。
【０１３７】
ステップ１１４：  デュアル差動アンプ回路によりフィードバックループを構成する反転積分器に、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、正、負の方形パルスとを、入力して、台形ファイヤーパルスを生成して、出力する。
【０１３８】
ステップ１１４を実現する具体的な過程は下記のようになる。
【０１３９】
入力する正、負の方形パルス振幅が０である場合は、反転積分器の出力が０となる。
【０１４０】
入力する正、負の方形パルス振幅は、０から正の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、０から正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値まで減少し、正、負の台形ファイヤーパルスの第一立ち下がりエンジを生成する。
【０１４１】
入力する正、負の方形波のパルス振幅は一定の正の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、一定の正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値のままに維持される。
【０１４２】
入力する方形パルス振幅は、正の直流電圧制御信号の電圧値から負の直流電圧制御信号の電圧値までジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、正の直流電圧制御信号の電圧値の対応の負の値から負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値まで増大し、正、負の台形ファイヤーパルスの立ち上がりエンジを生成する。
【０１４３】
入力する正、負の方形波のパルス振幅は一定の負の直流電圧制御信号の電圧値のままに維持される場合、反転積分器の出力は、一定の負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値のままに維持される。
【０１４４】
入力する正、負の方形パルス振幅は、負の直流電圧制御信号の電圧値から０に  ジャンプした時、反転積分器の出力電圧値は一定のレートで、負の直流電圧制御信号の電圧値の対応の正の値から０まで減少し、正、負の台形ファイヤーパルスの第二立ち下がりエンジを生成する。
【０１４５】
本発明の実施例による台形ファイヤーパルス発生方法は、出力される台形ファイヤーパルスパラメータ値に基づいて、パルス振幅の正の直流電圧制御信号の電圧値と、負の直流電圧制御信号の電圧値と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とを決定して、対応して、直流電圧制御信号を生成し、正の直流電圧制御信号と、負の直流電圧制御信号とを方形パルスに変調し、かつ、立ち上がり時間における直流電圧制御信号と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号と、方形パルスとを反転積分器へ入力して、台形ファイヤーパルスを生成する。台形ファイヤーパルスの立ち上がり時間、立ち下がり時間と、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値、立下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値との間には、それぞれ特定な数量関係があるので、立ち上がり時間における直流電圧制御信号の電圧値と、立ち下がり時間における直流電圧制御信号の電圧値とを精確に制御して変調することによって、出力する台形ファイヤーパルスの対応の立ち上がり時間と、立ち下がり時間とを精確に制御して変調することができる。よって、出力する台形ファイヤーパルスが更に安定で、精確にさせ、従来のファイヤーパルス発生装置において、負荷の変化によって、出力する台形ファイヤーパルス波形の変動を避けることができる。かつ、さまざまな方形パルス信号の入力によって、さまざまな種類の台形ファイヤーパルスを生成され、出力されることができる。
【０１４６】
更に、本発明の実施例による台形はファイヤーパルス発生装置は、立ち上がり／立ち下がり時間における直流電圧制御信号に対するデジタル変調を実現でき、構造が簡単で、変調の精度も高くて、多種類の台形ファイヤーパルスの出力を実現できる。よって、さまざまな種類のインクジェットヘッドの要求を満足できる。
【０１４７】
発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【図１】
2011517898.tif 000035
【図２】
2011517898.tif 000036
【図３】
2011517898.tif 000037
【図４】
2011517898.tif 000038
【図５】
2011517898.tif 000039
【図６】
2011517898.tif 000040
【図７】
2011517898.tif 000041
【図８】
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【図９】
2011517898.tif 000043
【図１０】
2011517898.tif 000044
【図１１】
2011517898.tif 000045
【国際調査報告】
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