(57)【要約】【課題】本発明は、比較器にオフセットがある場合や入力信号に振幅変化がある場合でもデューティ比を安定させることができる波形整形回路及びこの波形整形回路を備えた無線受信装置を提供するものである。【解決手段】本発明に係る波形整形回路１は、入力信号Vinを基準信号Vrefに基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路１において、前記基準信号Vrefを生成する基準信号生成回路２と、前記入力信号Vinと前記基準信号Vrefとの比較結果に応じた出力信号を生成する比較器COMと、を備え、前記基準信号生成回路２は、容量素子C1と、前記出力信号Voutの電圧が第１の状態のときに前記容量素子C1を所定電流値Ｉaで充電し、前記出力信号Voutの電圧が第２の状態のときに前記容量素子C1を所定電流値Iaで放電する充放電回路３とを有し、前記容量素子C1の電圧Vaを前記基準信号Vrefの電圧としたことを特徴とする。【選択図】図１
2008154031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を基準信号に基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路において、
前記基準信号を生成する基準信号生成回路と、
前記入力信号と前記基準信号との比較結果に応じた出力信号を生成する比較器と、を備え、
前記基準信号生成回路は、
容量素子と、前記出力信号の電圧が第１の状態のときに前記容量素子を所定電流値で充電し、前記出力信号の電圧が第２の状態のときに前記容量素子を所定電流値で放電する充放電回路とを有し、
前記容量素子の電圧を前記基準信号の電圧とした
ことを特徴とする波形整形回路。
【請求項２】
前記基準信号生成回路は、
前記容量素子を前記所定電流値で充電する第１定電流源と、
前記容量素子を前記所定電流値で放電する第２定電流源と、
前記第１定電流源と前記容量素子との間に接続された第１スイッチと、
前記第２定電流源と前記容量素子との間に接続された第２スイッチと、
前記出力信号の電圧が前記第１の状態のときに前記第１スイッチを短絡し、前記出力信号の電圧が前記第２の状態のときに前記第２スイッチを短絡する制御部と、を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の波形整形回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力を反転増幅する反転増幅器と、を備えており、
前記第１スイッチは、前記増幅器の出力がハイレベルのときに短絡状態となり、前記第２スイッチは、前記反転増幅器の出力がハイレベルのときに短絡状態となる
ことを特徴とする請求項２に記載の波形整形回路。
【請求項４】
前記基準信号生成回路は、
前記容量素子の電圧を前記基準信号の電圧として出力するボルテージフォロア回路を備えた
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の波形整形回路。
【請求項５】
無線信号を受信する受信部と、入力信号を基準信号に基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路とを有する無線受信装置において、
前記基準信号を生成する基準信号生成回路と、
前記入力信号と前記基準信号との比較結果に応じた出力信号を生成する比較器と、を備え、
前記基準信号生成回路は、
容量素子と、前記出力信号の電圧が第１の状態のときに前記容量素子を所定電流値で充電し、前記出力信号の電圧が第２の状態のときに前記容量素子を所定電流値で放電する充放電回路とを有し、
前記容量素子の電圧を前記基準信号の電圧とした
ことを特徴とする無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号を基準信号に基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路及びこの波形整形回路を備えた無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線受信装置においては、アナログ波形の信号等を入力して二値波形に整形する波形整形回路を有しており、この波形整形回路には入力信号と基準信号とを比較する比較器が用いられている。
【０００３】
このような無線受信装置に用いられる波形整形回路１００は、比較器COM100の入力信号Vinの電圧を積分して基準の電圧として、入力信号Vinを二値波形の出力信号Voutに変換していた（図７参照）。
【０００４】
一般的に、この比較器COM100を備えた波形整形回路１００では、正弦波の入力信号Vinを入力したときに、出力信号Voutのデューティ比が安定していること望ましいが、比較器COM100自体が持っているオフセットの影響のためにデューティ比にばらつきが生じていた（図８参照）。また、入力信号の電圧が数ｍＶと微小な場合も出力信号の波形整形がされない場合があった。
【０００５】
そこで、図９に示すような、比較器COM100の出力信号Voutを増幅器１０２、ＬＰＦ１０３を介して入力側に帰還する波形整形回路１０１（例えば、特許文献１参照）を採用することが考えられる。
【０００６】
この波形整形回路１０１は、比較器COM100の出力信号Voutを増幅器１０２、ＬＰＦ１０３を介して比較器COM100の入力側に帰還することで、安定したデューティ比を得るものである。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−３２７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の波形整形回路１０１では、比較器COM100の出力信号Voutを増幅器１０２、ＬＰＦ１０３を介して入力側に帰還しているために、入力信号Vinの振幅が変化する場合には、出力信号Voutのデューティ比が安定しない。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の点に鑑み、比較器にオフセットがある場合や入力信号Vinに振幅変化がある場合でもデューティ比を安定させることができる波形整形回路及びこの波形整形回路を備えた無線受信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る波形整形回路は、入力信号を基準信号に基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路において、前記基準信号を生成する基準信号生成回路と、前記入力信号と前記基準信号との比較結果に応じた出力信号を生成する比較器と、を備え、前記基準信号生成回路は、容量素子と、前記出力信号の電圧が第１の状態のときに前記容量素子を所定電流値で充電し、前記出力信号の電圧が第２の状態のときに前記容量素子を所定電流値で放電する充放電回路とを有し、前記容量素子の電圧を前記基準信号の電圧としたことを特徴とする。
【００１１】
前記基準信号生成回路は、前記容量素子を前記所定電流値で充電する第１定電流源と、前記容量素子を前記所定電流値で放電する第２定電流源と、前記第１定電流源と前記容量素子との間に接続された第１スイッチと、前記第２定電流源と前記容量素子との間に接続された第２スイッチと、前記出力信号の電圧が前記第１の状態のときに前記第１スイッチを短絡し、前記出力信号の電圧が前記第２の状態のときに前記第２スイッチを短絡する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記制御部は、前記出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を反転増幅する反転増幅器と、を備えており、前記第１スイッチは、前記増幅器の出力がハイレベルのときに短絡状態となり、前記第２スイッチは、前記反転増幅器の出力がハイレベルのときに短絡状態となることを特徴とする。
【００１３】
前記基準信号生成回路は、前記容量素子の電圧を前記基準信号の電圧として出力するボルテージフォロア回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る無線受信装置は、無線信号を受信する受信部と、入力信号を基準信号に基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路とを有する無線受信装置において、前記基準信号を生成する基準信号生成回路と、前記入力信号と前記基準信号との比較結果に応じた出力信号を生成する比較器と、を備え、前記基準信号生成回路は、容量素子と、前記出力信号の電圧が第１の状態のときに前記容量素子を所定電流値で充電し、前記出力信号の電圧が第２の状態のときに前記容量素子を所定電流値で放電する充放電回路とを有し、前記容量素子の電圧を前記基準信号の電圧としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の波形整形回路及び無線受信装置によれば、比較器の出力信号の電圧に基づき定電流値のチャージポンプ回路を動作させて基準信号を生成することによって、デューティ比を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施の形態に係る無線受信装置は、入力信号を基準信号に基づいて二値波形に整形して出力する波形整形回路を備えている。波形整形回路には、基準信号を生成する基準信号生成回路と、入力信号と基準信号との比較結果に応じて出力信号を生成する比較器とを備えている。
【００１７】
しかも、基準信号生成回路は、容量素子と、比較器の出力信号の電圧が第１の状態（例えば、ハイレベル）のとき容量素子を所定電流値で充電し、出力信号の電圧が第２の状態（例えば、ローレベル）のとき容量素子を所定電流値で放電する充放電回路を有し、容量素子の電圧を比較器の基準電圧としている。
【００１８】
したがって、出力信号の電圧に応じて容量素子が所定電流値で充放電されることになる。この容量素子の電圧を比較器の基準電圧とすることで出力信号のデューティ比を安定にすることができる。
【００１９】
また、基準信号生成回路は、容量素子を所定電流値で充電する第１定電流源と、容量素子を所定電流値で放電する第２定電流源と、第１定電流源と容量素子との間に接続された第１スイッチと、第２定電流源と容量素子との間に接続された第２スイッチを備えている。さらに、基準信号生成回路は、出力信号の電圧が第１の状態のときに第１スイッチを短絡し、出力信号の電圧が第２の状態のときは第２スイッチを短絡する制御部を備えている。
【００２０】
したがって、出力信号の電圧に応じて容量素子と第１定電流源または第２定電流源間で所定電流値による充放電が行われることになり、所定電流値による充放電回路を容易に構成することができる。また、容量素子への充放電を第１スイッチと第２スイッチをオンオフ制御することによって行うため、第１定電流源と第２定電流源とを精度よく切り替えることができる。
【００２１】
また、制御部は、出力信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力を反転増幅する反転増幅器とを備えている。第１スイッチは、増幅器の出力がハイレベルのときに短絡状態となり、第２スイッチは、反転増幅器の出力がハイレベルのときに短絡状態となる。
【００２２】
したがって、制御部は、出力信号に応じて増幅器と反転増幅器が動作するため第１スイッチの短絡状態と第２スイッチの短絡状態とを適切なタイミングで切り替えることができる。
【００２３】
また、基準信号生成回路は、容量素子の電圧を基準信号の電圧として出力するボルテージフォロア回路を備えている。
【００２４】
したがって、基準信号を低インピーダンスで比較器へ入力することができ、基準信号をより安定して比較器へ入力することができる。
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施の形態に係る波形整形回路を示す回路図である。図２は、本実施の形態に係る波形整形回路の入出力信号を示す波形図である。図３及び図４は、本実施の形態に係る波形整形回路の充放電状態を示す回路図である。
【００２６】
本実施の形態に係る波形整形回路１は、図１に示すように、基準信号Vrefを生成する基準信号生成回路２と、入力信号Vinと基準信号Vrefとの比較結果に応じて出力信号Voutを生成する比較器COMとを備えている。
【００２７】
基準信号生成回路２は、容量素子C1と、容量素子C1を所定電流値Iaで充放電する充放電回路３とを備えている。充放電回路３は、チャージポンプ回路として機能し、容量素子C1を所定電流値Iaで容量素子C1を充電するための第１定電流源４ａ及び第１スイッチＳ１と、所定電流値Iaで放電する第２定電流源４ｂ及び第２スイッチＳ２で構成される。
【００２８】
第１定電流源４ａは、一端が入力電源Vccに接続され、他端が第１スイッチＳ１の一端に接続される。また、第２定電流源４ｂは、一端が接地（グランド）接続され、他端が第２スイッチＳ２の他端に接続される。さらに第１スイッチＳ１の他端と第２スイッチＳ２の一端とが接続される。
【００２９】
容量素子C1は、一端が接地（グランド）接続され、他端が第１スイッチＳ１の他端と第２スイッチＳ２の一端とに接続される。なお、この共通の接続部を接続点ａとする。さらに容量素子C1の他端には、ボルテージフォロア回路８が接続される。このボルテージフォロア回路８は、基準信号Vrefの電圧となる容量素子C1の電圧Vaを電流増幅して出力する。
【００３０】
第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２は、制御部５によって制御される。第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２として、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）などのスイッチ素子が用いることができ、制御部５はこれらのスイッチ素子の制御端子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴであればゲート端子）に制御信号を出力することにより、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２を制御する。
【００３１】
比較器COMは、正入力端子に入力信号Vinが入力されると共に、負入力端子に基準信号Vrefが入力され、入力信号Vinと基準信号Vrefとの比較結果に応じて、ハイレベルもしくはローレベルの二値波形となる出力信号Voutの電圧を出力するコンパレータである。
【００３２】
制御部５は、出力信号Voutを増幅する増幅器（例えば、バッファアンプ）６と出力信号Voutを反転増幅する反転増幅器７とを含んで構成するものである。増幅器６の入力側は比較器COMの出力側に接続され、増幅器６の出力側は反転増幅器７の入力側に接続される。
【００３３】
したがって、出力信号Voutが第１の状態（ハイレベル）のときに、増幅器６の出力がハイレベルとなって第１スイッチＳ１がオン（短絡状態）となり、さらに反転増幅器７の出力がローレベルとなって第２スイッチＳ２がオフ（開放状態）となる。また、出力信号Voutが第２の状態（ローレベル）のときに、増幅器６の出力がローレベルとなって第１スイッチＳ１がオフ（開放状態）となり、さらに反転増幅器７の出力がハイレベルとなって第２スイッチＳ２がオン（短絡状態）となる。
【００３４】
ボルテージフォロア回路８は、オペアンプAMPの反転入力端子を出力側に接続して構成するものであり、非反転入力端子には容量素子C1の電圧Vaが入力される。このように、基準信号Vrefの電圧として容量素子C1の電圧Vaをボルテージフォロア回路８を介して比較器COMに入力することによって、直接電圧Vaを基準信号Vrefとして比較器COMへ入力するに比べ、基準信号Vrefを低インピーダンスで比較器COMへ入力することができ、基準信号Vrefをより安定して比較器COMへ入力することができる。
【００３５】
以上のように構成された波形整形回路１について、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３及び図４を用いてその充放電の動作を具体的に説明する。
【００３６】
図２（ａ）は、波形整形回路１に入力される入力信号Vinの電圧波形（実線）と、容量素子C1の接続点ａでの電圧Vaの電圧波形（点線）を表したものであり、図２（ｂ）は、波形整形回路１から出力される出力信号Voutの電圧波形（実線）を表したものである。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、正弦波の入力信号Vinが波形整形回路１の比較器COMの正入力端子に入力されると、比較器COMの負入力端子に入力された基準信号Vrefの電圧と入力信号Vinの電圧とが比較される。
【００３８】
入力信号Vinの電圧が基準信号Vrefの電圧より高いとき、出力信号Voutの電圧は第１の状態（ハイレベル）となり、増幅器６の出力信号がハイレベルとなって第１スイッチＳ１がオンとなる。従って、図３に示すように、第１定電流源４ａから容量素子C1に充電する電流Ic（電流値Ia）が流れ込み容量素子C1の電圧Vaを上げる方向に動作する。このとき、反転増幅器７の出力信号はローレベルとなり、第２スイッチＳ２がオフとなる。容量素子C1の電圧Vaは、ボルテージフォロア回路８に入力されたのち出力されて、比較器COMの基準信号Vrefの電圧となる（図２  期間ｔ１参照）。
【００３９】
一方、入力信号Vinの電圧が基準信号Vrefの電圧より低いとき、出力信号Voutの電圧は第２の状態（ローレベル）となる。従って、増幅器６の出力がローレベルとなって第１スイッチＳ１がオフとなり、反転増幅器７の出力信号はハイレベルとなって第２スイッチＳ２がオンとなる。従って、図４に示すように、容量素子C1から電流Id（電流値Ia）が第２定電流源４ｂに流れ込むことより容量素子C1の電圧Vaを下げる方向に動作する。このとき、容量素子C1の電圧Vaは、ボルテージフォロア回路８に入力されたのち出力されて、比較器COMの基準信号Vrefの電圧として入力される（図２  期間ｔ２参照）。
【００４０】
容量素子C1を充電する時間をｔａ、容量素子C1を放電する時間をｔｂ、容量素子C1の容量をＣとすると、容量素子C1の容量Ｃ，電圧Ｖa及び定電流源４a，４ｂの電流Ｉｃ，Iｄの関係は、以下の式で表される。
Ic×ｔａ−Id×ｔｂ＝Ｃ×Va・・・（１）
従って、容量素子C1の容量Ｃや定電流源４a，４ｂの電流Ｉｃ，Iｄを入力信号Vinの大きさや充放電の時間ｔａ，ｔｂから適宜選定することにより波形整形回路１の特性を調整することができる。本実施形態における波形整形回路１では、定電流源４a，４ｂの電流Ｉｃ，Iｄを同一の電流値Iaとしており、これによりデューティ比５０％としている。さらに電流値Iaや容量素子C1の容量Ｃを調整することにより信号追従性を調整することができる。すなわち、図５に示すように入力信号Vinが一定期間ｔ４途切れた後、入力信号Vinが入力された場合（期間ｔ５〜ｔ１０）に、デューティ比５０％に追従する時間を電流値Iaや容量Ｃにより調整することができるのである。
【００４１】
このように本実施の形態に係る波形整形回路では、比較器の出力信号を基準信号生成回路を介して帰還して生成した基準信号Vrefに基づいて波形整形を行なうので、比較器にオフセットがある場合や入力信号Vinに振幅変化がある場合でも、所望のデューティ比を得られる。
【００４２】
なお、上述においては、第１の状態をハイレベルとし、第２の状態をローレベルとしたが、第１の状態をローレベルとし、第２の状態をハイレベルとする構成にしてもよい。すなわち、出力信号Voutの電圧がローレベルのときに容量素子C1を所定電流値Iaで充電し、出力信号Voutの電圧がハイレベルのときに容量素子C1を所定電流値Iaで放電する充放電回路とすることもできる。
【００４３】
また、増幅器６の出力がローレベル、反転増幅器７の出力がローレベルで動作させるように第１及び第２スイッチＳ１，Ｓ２を採用してもよい。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係る波形整形回路を備えた無線受信装置を示す構成図である。特に無線受信装置の一例としてＦＳＫ（Frequency Shift Keying）／ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）無線受信装置を用いて説明する。
【００４５】
本実施の形態に係る無線受信装置２１は、無線信号を受信するアンテナ２２と、このアンテナ２２から出力される信号をフィルタリングするＲＦフィルタ２３と、このＲＦフィルタ２３でフィルタリングされた信号を増幅するＲＦアンプ２４と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）３０と、発信器３１と、ＲＦアンプ２４で増幅した信号と発信器３１からの信号をミキシングするミキサ２５と、このミキサから出力される信号をフィルタリングするＩＦ／ＲＦフィルタ２６と、このＩＦ／ＲＦフィルタ２６出力される信号を検波するＡＭ／ＦＭ検波器２７と、このＡＭ／ＦＭ検波器２７からの出力される信号をフィルタリングするＬＰＦ（Low Pass Filter）２８とを有する受信部２０と、上述した波形整形回路１を備える。この受信部２０からの出力信号が波形整形回路１に入力信号Vinとして入力され、この入力信号Vinが波形整形回路１により基準信号Vrefに基づいて二値波形に整形されて出力され、無線受信装置２１の出力を得る。
【００４６】
従来の無線受信装置における波形整形回路１００（図７参照）では、デューティ比を改善するために、ＬＰＦ２８に相当するＬＰＦの帯域を広げて３次成分まで通過させる方法があるが、この方法では雑音が大きくなり受信感度が悪化してしまうことになる。
【００４７】
一方、本実施の形態に係る波形整形回路を備えた無線受信装置では、比較器の出力を基準信号生成回路を介して基準信号側に帰還しているので、ＬＰＦ２８の帯域を広げる必要がなく、受信感度の悪化を防ぐことができるという利点もある。
【００４８】
本実施の形態に係る無線受信装置としては、上述のＦＳＫ／ＡＳＫ無線受信装置以外に、携帯電話装置、キーレスエントリ装置、タイヤの空気圧を監視するＴＰＭＳ(Tire Pressure Measurement System)装置、赤外線リモコン用装置、非接触型ＩＣカード装置、弱電力無線装置等がある。上述の各装置において、受信部の各構成は、適宜選択して構成することができる。
【００４９】
本発明の無線受信装置は、各機能を集積したＩＣとして作成してもよいし、もしくは各機能を備えた部品を基板上に搭載して作成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態における波形整形回路の基本的な構成回路を示す図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態における波形整形回路の入力波形を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態における波形整形回路の出力波形を示す図である。
【図３】図１に示す波形整形回路の容量素子の充電状態を示す図である。
【図４】図１に示す波形整形回路の容量素子の放電状態を示す図である。
【図５】（ａ）本発明の実施の形態における波形整形回路の他の入力波形を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態における波形整形回路の他の出力波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における無線受信装置の基本的な構成を示す図である。
【図７】従来の波形整形回路の基本構成を示す図である。
【図８】（ａ）図７の波形整形回路の入力波形を示す図である。（ｂ）図７の波形整形回路の出力波形を示す図である。（ｃ）図７の波形整形回路の出力波形を示す図である。
【図９】従来の帰還の波形整形回路の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  波形整形回路
２  基準信号生成回路
３  充放電回路
４ａ  第１定電流源
４ｂ  第２定電流源
５  制御部
６  増幅器
７  反転増幅器
８  ボルテージフォロア回路
２０  受信部
２１  無線受信装置
２２  アンテナ
２３  ＲＦフィルタ
２４  ＲＦアンプ
２５  ミキサ
２６  ＩＦ／ＲＦフィルタ
２７  ＡＭ／ＦＭ検波器
２８  ＬＰＦ
３０  ＰＬＬ
３１  発信器
AMP  オペアンプ
COM  比較器
C1  容量素子
S1  第１スイッチ
S2  第２スイッチ
【図１】
2008154031.tif 000003
【図２】
2008154031.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008154031.tif 000006
【図５】
2008154031.tif 000007
【図６】
2008154031.tif 000008
【図７】
2008154031.tif 000009
【図８】
2008154031.tif 000010
【図９】
2008154031.tif 000011