(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電回路に充放電切替信号を入力して容量負荷の充電・放電を切り替えることにより、２つの異なる電位間で傾きを有する三角波または台形波を発生させるとともに、三角波または台形波の周期と基準クロック信号の周期の違いである位相差を検出し、三角波または台形波の周期と基準クロック信号の周期が同期するように制御する波形制御回路を含む三角波・台形波生成回路において、
前記波形制御回路から前記三角波または前記台形波と前記基準クロック信号の位相差に対応する位相差パルス信号を入力し、前記三角波または前記台形波を生成する前記充放電切替信号の周期で所定のパルス幅以上の位相差パルス信号をラッチし、所定の位相差内で位相同期状態にあるか否かを示すステータス信号として出力する試験回路を備えた
ことを特徴とする三角波・台形波生成回路。
【請求項２】
請求項１に記載の三角波・台形波生成回路において、
前記試験回路は、
前記位相差パルス信号のパルス幅を拡大するパルス幅拡大回路と、
前記充放電切替信号を遅延させる遅延回路と、
前記パルス幅拡大回路でパルス幅を拡大した前記位相差パルス信号を前記遅延回路で遅延させた前記充放電切替信号でラッチし、前記ステータス信号として出力するラッチ回路と
を備えたことを特徴とする三角波・台形波生成回路。
【請求項３】
請求項１に記載の三角波・台形波生成回路において、
前記波形制御回路は、前記基準クロック信号の半周期ごとに前記位相差パルス信号を出力する構成であり、
前記試験回路は、
前記位相差パルス信号のパルス幅を拡大するパルス幅拡大回路と、
前記充放電切替信号を遅延させる遅延回路と、
前記パルス幅拡大回路でパルス幅を拡大した前記位相差パルス信号を、前記遅延回路で遅延させた前記充放電切替信号およびその反転信号でそれぞれラッチする２つのラッチ回路と、
前記２つのラッチ回路の出力を、前記遅延回路で遅延させた前記充放電切替信号で論理に応じて切り替え、前記ステータス信号として出力するセレクタと
を備えたことを特徴とする三角波・台形波生成回路。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の三角波・台形波生成回路において、
前記試験回路のパルス幅拡大回路は、前記位相差パルス信号のパルス幅を可変させるパルス幅可変回路に置換し、前記三角波または前記台形波と前記基準クロック信号が位相同期状態であるか否かの基準となる前記位相差の範囲を調整する構成である
ことを特徴とする三角波・台形波生成回路。
【請求項５】
請求項４に記載の三角波・台形波生成回路において、
前記パルス幅可変回路は、遅延量の異なる複数の遅延回路を内蔵し、遅延回路を選択して前記位相差パルス信号のパルス幅を設定する構成である
ことを特徴とする三角波・台形波生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準クロック信号に同期した三角波または台形波を発生させ、かつ三角波または台形波と基準クロック信号が位相同期状態にあるか否かを表示する試験回路を含む三角波・台形波生成回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
三角波・台形波生成回路は、方形波を積分する方法や、容量負荷の充電・放電を方形波で切り替える方法により三角波または台形波を発生させている。
【０００３】
図８は、従来の三角波生成回路の構成例を示す（特許文献１）。本構成は、容量負荷の充電・放電を方形波で切り替えることにより三角波を発生させるとともに、ＰＬＬ（位相同期）技術を用いて三角波の周期を基準クロック信号に同期させる波形制御回路を付加したものである。
【０００４】
図８において、三角波生成回路は、充放電回路５０Ａ、負荷容量６０、バッファ７０および波形制御回路８０Ａを備え、充放電回路５０Ａの出力により負荷容量６０を充放電し、バッファ７０から三角波の出力信号を出力する構成である。
【０００５】
波形制御回路８０Ａは、２つの比較回路８１，８２、ＳＲラッチ８３、位相比較器８４、ループフィルタ８５により構成される。２つの比較回路８１，８２は、バッファ７０の出力信号（三角波）と高電位Ｖref-H および低電位Ｖref-L をそれぞれ比較する。三角波がＶref-H またはＶref-L になったときに、比較回路８１，８２の出力をＳＲラッチ８３でラッチすることにより、三角波の位相が図９に示すように検出される。このＳＲラッチ８３の出力信号は、負荷容量６０の充電／放電の切替タイミングとなる充放電切替信号として充放電回路５０Ａに入力する。また、位相比較器８４は、ＳＲラッチ８３の出力信号（三角波の位相）と基準クロック信号の位相を比較し、位相の進みや遅れに対応したパルス信号をループフィルタ８５へ出力する。ループフィルタ８５は、位相比較器８４が出力するパルス信号を積分し、充放電回路５０Ａのバイアス電圧を調整する充放電電流調整信号（アナログ電圧）を生成して充放電回路５０Ａへ出力する。
【０００６】
図１０は、充放電回路５０Ａの構成例を示す。
図１０において、波形制御回路８０Ａから出力される充放電電流調整信号は基準電流発生回路５１に入力され、発生する基準電流を変化させる。この基準電流が変化すると、それに応じて定電流回路５２，５３の電流が変化し、充放電切替信号によって開閉するスイッチ５４，５５を介して、負荷容量６０に対する充放電電流を増減させる。これにより、出力される三角波のスルーレート（波形の傾き）が変化し、最終的に基準クロック信号と三角波の周期が同じになるように制御される。また、電源電圧変動等のノイズにより位相がずれた場合も、基準クロック信号との位相差がゼロに復帰するように調整される。
【特許文献１】特開２００４−７３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の三角波生成回路では、三角波の位相をＰＬＬ構成の波形制御回路８０Ａによってフィードバック制御する構成であり、基準クロック信号と三角波が位相同期状態にあるか否かを確認する手段がなかった。すなわち、製造時や実使用時に三角波生成回路の同期ロック／アンロック状態をモニタし、基準クロック信号に対する位相同期が早い遅いなどの良品検査や動作マージンをチェックすることができなかった。従来の台形波生成回路においても同様であった。
【０００８】
本発明は、三角波または台形波と基準クロック信号が位相同期状態にあるか否かを表示することができる試験回路を含む三角波・台形波生成回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、充放電回路に充放電切替信号を入力して容量負荷の充電・放電を切り替えることにより、２つの異なる電位間で傾きを有する三角波または台形波を発生させるとともに、三角波または台形波の周期と基準クロック信号の周期の違いである位相差を検出し、三角波または台形波の周期と基準クロック信号の周期が同期するように制御する波形制御回路を含む三角波・台形波生成回路において、波形制御回路から三角波または台形波と基準クロック信号の位相差に対応する位相差パルス信号を入力し、三角波または台形波を生成する充放電切替信号の周期で所定のパルス幅以上の位相差パルス信号をラッチし、所定の位相差内で位相同期状態にあるか否かを示すステータス信号として出力する試験回路を備える。
【００１０】
試験回路は、位相差パルス信号のパルス幅を拡大するパルス幅拡大回路と、充放電切替信号を遅延させる遅延回路と、パルス幅拡大回路でパルス幅を拡大した位相差パルス信号を遅延回路で遅延させた充放電切替信号でラッチし、ステータス信号として出力するラッチ回路とを備える。
【００１１】
また、波形制御回路が基準クロック信号の半周期ごとに位相差パルス信号を出力する構成としたときに、試験回路は、位相差パルス信号のパルス幅を拡大するパルス幅拡大回路と、充放電切替信号を遅延させる遅延回路と、パルス幅拡大回路でパルス幅を拡大した位相差パルス信号を、遅延回路で遅延させた充放電切替信号およびその反転信号でそれぞれラッチする２つのラッチ回路と、２つのラッチ回路の出力を、遅延回路で遅延させた充放電切替信号で論理に応じて切り替え、ステータス信号として出力するセレクタとを備える。
【００１２】
試験回路のパルス幅拡大回路は、位相差パルス信号のパルス幅を可変させるパルス幅可変回路に置換し、三角波または台形波と基準クロック信号が位相同期状態であるか否かの基準となる位相差の範囲を調整する構成である。パルス幅可変回路は、遅延量の異なる複数の遅延回路を内蔵し、遅延回路を選択して位相差パルス信号のパルス幅を設定する構成である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の三角波・台形波生成回路は、基準クロック信号に対する三角波または台形波の位相同期状態を確認する試験が可能である。これにより、オンチップ状態で三角波・台形波生成回路の良品テストや動作マージンの評価が可能になり、量産時の良品検査などに絶大な効果を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（本発明の三角波生成回路の第１の実施形態）
図１は、本発明の三角波生成回路の第１の実施形態を示す。図２は、本発明の三角波生成回路の第１の実施形態の動作例を示す。ここでは、図８に示す従来の三角波生成回路に試験回路を付加した例を示す。
【００１５】
図１において、三角波生成回路を構成する充放電回路５０Ａ、負荷容量６０、バッファ７０および波形制御回路８０Ａ、さらに波形制御回路８０Ａを構成する比較回路８１，８２、ＳＲラッチ８３、位相比較器８４、ループフィルタ８５は図８に示す従来構成と同じである。
【００１６】
本実施形態の試験回路１０Ａは、ＯＲ回路１１、パルス幅拡大回路１２、遅延回路１３およびＤラッチ１４により構成される。ＯＲ回路１１は、図２ (1)〜(4) に示すように、位相比較器８４が出力する基準クロック信号に対する三角波の位相の進みまたは遅れに対応するパルス信号を入力し、その論理和をとって位相差パルス信号として出力する。パルス幅拡大回路１２は、図２(5) に示すように、位相差パルス信号のパルス幅を拡大して出力する。遅延回路１３は、図２(3),(6) に示すように、ＳＲラッチ８３から充放電回路５０Ａに出力され、充電／放電の切替タイミングとなる充放電切替信号を分岐して入力し、所定の遅延を与えて出力する。Ｄラッチ１４は、図２ (5)〜(7) に示すように、パルス幅拡大回路１２から出力されるパルス幅が拡大された位相差パルス信号を、遅延回路１３から出力される遅延させた充放電切替信号でラッチし、基準クロック信号の周期と三角波の周期の違いが所定の範囲にあるか否かの判定に用いるステータス信号を出力する。
【００１７】
図２(7) に示すステータス信号の例では、基準クロック信号の位相と三角波の位相にずれがあって位相差パルス信号が発生していれば、ステータス信号がハイレベルになるので位相同期中（調整中）であることがわかる。また、基準クロック信号と三角波の位相差が所定の範囲に入って位相差パルス信号の発生がなくなれば、ステータス信号がローレベルになるので位相同期完了であることがわかる。
【００１８】
（本発明の三角波生成回路の第２の実施形態）
図３は、本発明の三角波生成回路の第２の実施形態を示す。第１の実施形態の波形制御回路８０Ａの位相比較器８４は、基準クロック信号の１周期ごとにＳＲラッチ出力と位相比較する構成であるが、第２の実施形態の波形制御回路８０Ｂの位相比較器８４は基準クロック信号の半周期ごとにＳＲラッチ出力と位相比較する構成とする。三角波生成回路の構成は位相比較器８４を除いて第１の実施形態と同じであり、試験回路の構成が第１の実施形態と異なる。図４は、本発明の三角波生成回路の第２の実施形態の動作例を示す。
【００１９】
図３において、本実施形態の試験回路１０Ｂは、ＯＲ回路１１、パルス幅拡大回路１２、遅延回路１３、Ｄラッチ１４−１，１４−２およびセレクタ１５により構成される。ＯＲ回路１１は、図４ (1)〜(4) に示すように、位相比較器８４が出力する基準クロック信号に対する三角波の位相の進みまたは遅れに対応するパルス信号を入力し、その論理和をとって位相差パルス信号として出力する。パルス幅拡大回路１２は、図４(5) に示すように、位相差パルス信号のパルス幅を拡大して出力する。遅延回路１３は、図４(3),(6) に示すように、ＳＲラッチ８３から出力される充放電切替信号を入力し、所定の遅延を与えて出力する。Ｄラッチ１４−１は、図４ (5)〜(7) に示すように、パルス幅が拡大された位相差パルス信号を、遅延させた充放電切替信号の立ち上がりでラッチする。Ｄラッチ１４−２は、遅延させた充放電切替信号を反転クロック入力とし、図４ (5)，(6), (8)に示すように、パルス幅が拡大された位相差パルス信号を、遅延させた充放電切替信号の立ち下がりでラッチする。セレクタ１５は、遅延回路１３から出力される遅延させた充放電切替信号が「１」のときはＤラッチ１４−１の出力を選択し、充放電切替信号が「０」のときはＤラッチ１４−２の出力を選択し、基準クロック信号の周期と三角波の周期の違いが所定の範囲にあるか否かの判定に用いるステータス信号として出力する。
【００２０】
本実施形態の場合は、基準クロック信号の半周期ごとに三角波と位相比較する構成であるので、図４(9) に示すように、基準クロック信号の半周期単位で三角波の位相調整が行われているか否かをステータス信号の状態により判定することができる。
【００２１】
（本発明の三角波生成回路の第３の実施形態）
図５は、本発明の三角波生成回路の第３の実施形態を示す。ここでは、第１の実施形態の試験回路１０Ａの変形例として示すが、第２の実施形態の試験回路１０Ｂにも同様に適用可能である。
【００２２】
本実施形態の試験回路１０Ｃの特徴は、パルス幅拡大回路１２に代えて、位相差パルス信号のパルス幅の拡大範囲を調整可能なパルス幅可変回路１６を用いたところにある。パルス幅可変回路１６は、遅延時間の異なる複数の遅延回路を用意し、外部から入力する調整信号により遅延回路を選択し、位相差パルス信号のパルス幅を可変とする。これにより、基準クロック信号と三角波の位相差について検出可能な範囲の設定が可能となり、製造時の状況や使用時の条件等に応じて試験基準を任意に調整することができる。
【００２３】
（本発明の台形波生成回路の実施形態）
図６は、本発明の台形波生成回路の実施形態を示す。図７は、本発明の台形波生成回路の実施形態の動作例を示す。
【００２４】
図６において、台形波生成回路を構成する充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂ、負荷容量６０、バッファ７０および波形制御回路８０Ｃ、さらに波形制御回路８０Ｃを構成する比較回路８１，８２、ＳＲラッチ８３、位相比較器８４、ループフィルタ８５は図８に示す従来の三角波生成回路の各部と基本的な機能は同じである。
【００２５】
波形制御回路８０Ｃの２つの比較回路８１，８２は、バッファ７０の出力信号（台形波）と高電位Ｖref-H および低電位Ｖref-L をそれぞれ比較する。台形波がＶref-H またはＶref-L になったときに、比較回路８１，８２の出力をＳＲラッチ８３でラッチすることにより、台形波の位相が図７(3) に示すように検出される。このＳＲラッチ８３の出力信号は、負荷容量６０の充電／放電の切替タイミングとなる充放電切替信号として充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂに入力する。また、充放電切替信号は、ＥＸ−ＮＯＲ回路８６に入力して基準クロック信号と排他的否定論理和がとられ、充放電許可信号として充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂに入力する。充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂは、充放電許可信号がオフ（図７では信号レベルがロー）になると負荷容量６０に対する充電および放電を停止し、図７(2) に示すように波形が保持された状態になって台形波が生成される。
【００２６】
また、ＳＲラッチ８３から出力される充放電切替信号は、遅延回路８７を介して位相比較器８４および試験回路の遅延回路１３に入力される。位相比較器８４は、遅延回路８７で遅延させた充放電切替信号（台形波の位相）と基準クロック信号の位相を比較し、位相の進みや遅れに対応したパルス信号をループフィルタ８５へ出力する。ループフィルタ８５は、位相比較器８４が出力するパルス信号を積分し、充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂのバイアス電圧を調整する充放電電流調整信号（アナログ電圧）を生成して充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂへ出力する。
【００２７】
図１１は、充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂの構成例を示す。
図１１において、波形制御回路８０Ｃから出力される充放電電流調整信号は基準電流発生回路５１に入力され、発生する基準電流を変化させる。この基準電流が変化すると、それに応じて定電流回路５２，５３の電流が変化し、充放電切替信号によって開閉するスイッチ５４，５５を介して、負荷容量６０に対する充放電電流を増減させる。また、この充放電電流は、充放電許可信号によって開閉するスイッチ５６で出力がオンオフされる。これにより、出力される台形波のスルーレート（波形の傾き）および波形保持期間が変化し、最終的に基準クロック信号と台形波の周期が同じになるように制御される。
【００２８】
本実施形態の試験回路１０Ｄを構成するＯＲ回路１１、パルス幅拡大回路１２、遅延回路１３およびＤラッチ１４は、図１に示す本発明の三角波生成回路の試験回路１０Ａと同じ構成である。すなわち、三角波生成回路の試験回路１０Ａと同様に、ＯＲ回路１１が位相差パルス信号を出力し、パルス幅拡大回路１２が図７(7) に示すように、位相差パルス信号のパルス幅を拡大して出力する。遅延回路１３は、図７(5),(8) に示すように、遅延回路８７で遅延させた充放電切替信号を入力し、所定の遅延を与えて出力する。Ｄラッチ１４は、図７ (7)〜(9) に示すように、パルス幅拡大回路１２から出力されるパルス幅が拡大された位相差パルス信号を、遅延回路１３から出力される遅延させた充放電切替信号でラッチし、基準クロック信号の周期と台形波の周期の違いが所定の範囲にあるか否かの判定に用いるステータス信号を出力する。
【００２９】
図７(9) に示すステータス信号の例では、基準クロック信号の位相と台形波の位相にずれがあって位相差パルス信号が発生していれば、ステータス信号がハイレベルになるので位相同期中（調整中）であることがわかる。また、基準クロック信号と台形波の位相差が所定の範囲に入って位相差パルス信号の発生がなくなれば、ステータス信号がローレベルになるので位相同期完了であることがわかる。
【００３０】
このように、本実施形態の台形波生成回路の試験回路１０Ｄは、三角波生成回路の試験回路１０Ａとまったく同様の構成で同様に動作させることができる。また、図３に示す基準クロック信号の半周期比較に対応する試験回路１０Ｂも対応可能であり、さらに図５の位相差パルス信号のパルス幅を調整する試験回路１０Ｃも対応可能であり、基準クロック信号と台形波の位相差について検出可能な範囲を設定可能とすることができる。
【００３１】
以上説明したように、本発明による試験回路は、基準クロック信号と三角波または台形波の位相差に対応する位相差パルス信号を、三角波または台形波の周期に対応する充放電切替信号でラッチしてステータス信号として出力することにより、位相同期状態にあるか位相同期過程にあるかを判定することができる。また、基準クロック信号に位相同期する三角波または台形波を生成する三角波・台形波生成回路であれば、位相差パルス信号や充放電切替信号が得られるので、図１，図３，図５，図６に示すような三角波・台形波生成回路に限定されることなく、三角波または台形波の位相同期状態を判定する本発明の試験回路を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の三角波生成回路の第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明の三角波生成回路の第１の実施形態の動作例を示すタイムチャート。
【図３】本発明の三角波生成回路の第２の実施形態を示す図。
【図４】本発明の三角波生成回路の第２の実施形態の動作例を示すタイムチャート。
【図５】本発明の三角波生成回路の第３の実施形態を示す図。
【図６】本発明の台形波生成回路の実施形態を示す図。
【図７】本発明の台形波生成回路の実施形態の動作例を示すタイムチャート。
【図８】従来の三角波生成回路の構成例を示す図。
【図９】従来の三角波生成回路の動作例を示すタイムチャート。
【図１０】充放電回路５０Ａの構成例を示す図。
【図１１】充放電停止機能付き充放電回路５０Ｂの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  試験回路
１１  ＯＲ回路
１２  パルス幅拡大回路
１３  遅延回路
１４  Ｄラッチ
１５  セレクタ
１６  パルス幅可変回路
５０Ａ  充放電回路
５０Ｂ  充放電停止機能付き充放電回路
５１  基準電流発生回路
５２，５３  定電流回路
５４，５５，５６  スイッチ
６０  負荷容量
７０  バッファ
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ  波形制御回路
８１，８２  比較回路
８３  ＳＲラッチ
８４  位相比較器
８５  ループフィルタ
８６  ＥＸ−ＮＯＲ回路
８７  遅延回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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