(57)【要約】【課題】  簡易な構成で，矩形パルスのデューティ比を所望の値に安定に維持することできる矩形波パルス生成装置を提供する。【解決手段】  信号源から供給される入力信号と閾値レベルＬとの比較演算を比較部１３において行うことで、その比較結果に対応して２値論理の矩形波パルス（出力パルス）を生成する。この出力パルスのデューティ比を閾値制御部１５で検出し、更にデューティ比設定部１４で所望のデューティ比と比較することで、出力パルスのデューティ比と所望のデューティ比との差を示すデューティ差分信号を生成し、そのデューティ差分信号を小さくするように閾値レベルＬを制御することで、出力パルスのデューティ比が所望のデューティ比となるよう帰還制御する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源からの入力信号を、所望のデューティ比の矩形波パルスに変換するパルス生成装置であって、
上記入力信号と閾値とを比較し、その大小関係に応じて出力パルスに変換する比較手段と、
所望のデューティ比を設定するデューティ比設定手段と、
前記出力パルスのデューティ比と前記所望のデューティ比の差分信号を検出する閾値制御手段とを備え、
前記閾値制御手段で検出された前記差分信号により前記閾値のレベルを帰還制御することによって、出力パルスのデューティ比を前記所望のデューティ比に制御することを特徴とするパルス生成装置。
【請求項２】
前記閾値制御手段は、
前記出力パルスのデューティ比に対応した信号を出力するデューティ比検出手段と、
前記デューティ比検出手段の出力と前記デューティ比設定手段で設定された所望のデューティ比に対応するレベルの信号との差分を取る差動増幅手段と、
前記差動増幅手段の出力を積分することにより前記閾値を生成する積分手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス生成装置。
【請求項３】
前記比較手段の前段に、前記信号源からの入力信号の波形を、閾値の変化に伴いデューティ比を任意に決めることができる波形に調整する波形調整手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス生成装置に関し、例えばパルスのデューティ比を所望の値に制御するパルス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、矩形波パルスを生成するパルス生成装置が、順序回路や組合せ回路からなるディジタル回路等において広く使われている。
【０００３】
これらパルス生成装置の中には、所望のデューティ比（duty ratio：パルスの１周期に対するＯＮまたはＯＦＦ時間の比）を維持するパルス生成装置、あるいはデューティ比を可変に制御できるパルス生成装置等も存在する。
【０００４】
例えば、クロックパルスとして利用する際に、パルスのデューティ比を５０％に維持したいという要求があり、これに対しては特許文献１に開示されているように、デューティ比が劣化したパルスのデューティ比を５０％にする技術が存在する。これは、例えば直列２段のナンドゲートスタティックラッチを用いてデューティ比をおおよそ５０％にする技術であるが、この技術では、元の入力パルスとしてデューティ比が５０％に近いパルスを用いる必要があり、適用範囲が限られている。
【０００５】
また、デューティ比を可変に制御できるパルス生成装置として、従来から、正弦波発振器と比較器の組合せが知られている（図１参照）。この構成において、閾値のレベルを変えると、パルスのデューティ比が変化する（図１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２６５６４号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図１に示す従来の構成では、所望のデューティ比、例えば５０％のパルスを得るためには、発振器の出力波形が高調波を含んだ波形の場合には、その歪み波形に合わせて比較器の閾値を調整・設定しなければならず、また例え設定したとしても種々の変動要因のために、正確なデューティ比５０％の矩形波パルスを安定して得るのは困難であった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、矩形波パルスのデューティ比を所望の値に設定でき、かつ安定に維持できるパルス生成装置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】
請求項１に記載の発明は、信号源からの入力信号を、所望のデューティ比の矩形波パルスに変換するパルス生成装置であって、上記入力信号と閾値とを比較し、その大小関係に応じて出力パルスに変換する比較手段と、所望のデューティ比を設定するデューティ比設定手段と、前記出力パルスのデューティ比と前記所望のデューティ比の差分信号を検出する閾値制御手段とを備え、前記閾値制御手段で検出された前記差分信号により前記閾値のレベルを帰還制御することによって、出力パルスのデューティ比を前記所望のデューティ比に制御することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本実施形態のパルス生成装置の構成を示した基本ブロック図である。
【００１１】
図２において、このパルス生成装置１０は、比較部１３、デューティ比設定部１４、閾値制御部１５を有して構成されており、入力信号から所望のデューティ比をもつ矩形波パルスを生成する。
【００１２】
比較部１３は、図示しない信号源からの入力信号ｆ（ｔ）と、閾値レベルＬを比較し、振幅が２値論理レベルのパルスに変換して出力パルスとする。
【００１３】
ここで、比較部１３は、ｆ（ｔ）＞Ｌのとき、ＯＦＦ（Ｌｏｗ）レベル、ｆ（ｔ）＜Ｌのとき、ＯＮ（Ｈｉｇｈ）レベルをとるものとすると、閾値レベルＬが上がるとデューティ比の大きなパルスを発生し、閾値レベルＬが下がるとデューティ比の小さなパルスを発生する。
【００１４】
デューティ比設定部１４は、所望のデューティ比に対応する信号を保持する。
閾値制御部１５は、前記出力パルスを入力として、そのデューティ比と前記所望のデューティ比との比較結果（「デューティ差分」と呼ぶ）を検知し、閾値レベルを制御する。すなわち、閾値制御部１５は、デューティ差分が正のときは閾値レベルを下げる、デューティ差分が零のときは閾値レベルを変えない、デューティ差分が負のときは閾値レベルを上げる、という制御論理に従って動作する。
【００１５】
次に、かかる構成を有するパルス生成装置１０の動作について説明する。
図示しない信号源からの入力信号ｆ（ｔ）と、閾値レベルＬとの比較演算が比較部１３でなされ、その結果に対応して振幅が２値のパルス波形に変換され、出力パルスとなる。この出力パルスのデューティ比が閾値制御部１５で検出され、さらにデューティ比設定部１４で設定されている所望のデューティ比と比較され、比較結果の「デューティ差分」信号に対応して、上記の制御論理にしたがって閾値レベルＬが生成され、比較部１３へ供給される。
【００１６】
このような負帰還を構成することで、出力パルスのデューティ比はデューティ比設定部１４で設定された所望のデューティ比へと変化し、この状態で安定する。
【００１７】
出力パルスのデューティ比が安定すると、閾値制御部１５から出力される閾値レベルは一定値となり、その状態でのデューディ比を保持する。
【００１８】
何らかの原因で出力パルスのデューティ比が設定値からずれると、同様な制御によって設定されたデューティ比に戻るように閾値レベルに帰還制御が働くので、入力信号波形ｆ（ｔ）の変化など各種の変動に対してもデューティ比は安定に保たれる。
【００１９】
なお、比較部１３における閾値レベルＬと入力信号ｆ（ｔ）の大小関係の論理と、閾値制御部１５におけるデューティ差分に応じて、出力される制御量の符号の関係をそれぞれ逆にしても同様の作用を得ることができる。
【００２０】
以上のように、本実施形態は、各種の変動・外乱に強いという帰還制御の特性を利用することによって、所望のデューティ比をもった矩形波パルスを生成し、かつ安定に維持することができるという効果を発揮する。
【実施例１】
【００２１】
次に、実施例について図３，図４を参照して説明する。図３は、本実施例のパルス生成装置の構成を示したブロック図である。また、図３において、図２と同一または対応する部分を同一符号で示している。
【００２２】
図３において、このパルス生成装置１０は、比較部１３、デューティ比設定部１４、デューティ比検出部１５ａ、差分器１５ｂ、増幅器１５ｃ、積分器１５ｄを有して構成されており、デューティ比設定部１４に設定された所望のデューティ比を有するパルスを発生する。
【００２３】
比較部１３は、図示しない信号源からの入力信号ｆ（ｔ）を閾値レベルＬと比較し、２値の振幅レベルで変化することとなる出力パルスに変換して出力する。ここで、比較器１３は、ｆ（ｔ）＞Ｌのとき、ＯＦＦレベル（ＶＬボルト）、ｆ（ｔ）＜Ｌのとき、ＯＮレベル（ＶＨボルト）をとるものとすると、閾値レベルＬが上がるとデューティ比の大きな出力パルスを発生し、閾値レベルＬが下がるとデューティ比の小さな出力パルスを発生する。
【００２４】
デューティ比検出部１５ａは、例えば十分な時定数を有するローパスフィルタなどで形成されており、出力パルスのデューティ比に比例する直流電圧をデューティ比検出信号Ｖｄとして出力する。
【００２５】
デューティ比設定部１４は、所望のデューティ比に対応した電圧ＶＳを設定する。例えば可変抵抗器の分圧を利用して、差分器１５ｂに供給する電圧ＶＳを可変にしている。
【００２６】
差分器１５ｂは、デューティ比検出部１５ａから出力されるデューティ比検出信号Ｖｄとデューティ比設定部１４に設定されている所望のデューティ比に対応した信号Ｖｓとの差分、すなわち「デューティ差分」信号を増幅器１５ｃに出力する。
【００２７】
増幅器１５ｃは、上述の「デューティ差分」信号を所定倍だけ反転増幅し、積分器１５ｄに出力する。
【００２８】
積分器１５ｄは、増幅器１５ｃからの信号を積分して保持し、閾値レベルＬとして比較部１３へ出力する。
【００２９】
次に、かかる構成を有するパルス生成装置１０の動作について図４を参照して説明する。
図示しない信号源からの入力信号ｆ（ｔ）が比較部１３に供給されると、閾値レベルＬとの比較演算がなされ、その結果の大小関係に応じて振幅が２値（ＶＨ、ＶＬボルト）のパルス波形に変換され、出力パルスとなる。この出力パルスはデューティ比検出部１５ａへ入力され、デューティ比検出部１５ａではデューティ比に対応するデューティ比検出信号Ｖｄが出力される。差分器１５ｂではデューティ比設定部１４からの信号Ｖｓと比較するための差分が取られ、その「デューティ差分」信号が増幅器１５ｃで反転増幅され、さらに積分器１５ｄで積分されて、閾値レベルＬとして比較部１３へ供給される。
【００３０】
デューティ比検出部１５ａから積分器１５ｄに至るまでの信号処理が、前記実施形態の閾値制御部１５における制御論理に対応する制御信号の処理である。なお、差分器１５ｂ、増幅器１５ｃは、一体として構成した差動増幅器を用いてもよい。
【００３１】
何らかの原因で出力パルスのデューティ比が設定値からずれると、同様な制御によって設定されたデューティ比に戻るように閾値レベルＬに帰還制御が働くので、例えば入力信号波形ｆ（ｔ）の変化など各種の変動に対してもデューティ比を安定に保つことができる。
【００３２】
以上のように、本実施例は、各種の変動・外乱に強い帰還制御の特性を利用することによって、所望のデューティ比をもった矩形波パルスを生成し、かつ安定に維持することができるという効果を発揮する。
【実施例２】
【００３３】
次に、他の実施例について、図５のブロック図を参照して説明する。
本実施例は、上記の実施例１を更に発展させた構成を有している。
すなわち、実施例１では、入力信号波形ｆ（ｔ）が矩形波などの急峻な傾きを持つパルス状の波形等であった場合には、閾値レベルＬを変化させることで任意のデューティ比を得ることが困難となる。つまり、上記の動作によって、設定された目標のデューティ比となる出力パルスを得るためには、入力信号波形ｆ（ｔ）は、閾値レベルＬを変化させることで任意のデューティ比を得ることができるような波形となっている必要がある。例えば、入力信号波形ｆ（ｔ）は、正弦波状の滑らかな波形や、三角波、のこぎり波などの閾値レベルＬを変化させることで任意のデューティ比を得ることができるような波形である必要がある。
【００３４】
そこで、図５に示す本実施例は、こうした実施例１における技術的制限を除いて、より発展させたパルス生成装置を実現すべく成されたものである。
【００３５】
図５において、本実施例のパルス生成装置１０は、実施例１の構成を基本とし、更に波形調整部１６を備えた構成となっている。
【００３６】
波形調整部１６は、比較部１３の前段の位置に設けられており、図示しない信号源からの信号波形を、閾値レベルＬを変化させることで任意のデューティ比を得るのに適した波形に調整する。
【００３７】
更に、波形調整部１６は、例えば図示しない信号源からの信号波形を濾波処理するための帯域制限フィルタなどで形成されている。この場合、図示しない信号源からの入力信号ｆ（ｔ）の高調波成分をカットし基本波を取り出し、滑らかになった波形を比較部１３に供給する。これにより、閾値レベルＬを変化させることで任意のデューティ比を得ることを可能にしている。
【００３８】
この波形調整部１６によって、信号源からの信号に課される制約は少なくなり、例えば高調波を多く含んだ歪んだ波形、あるいは矩形波などであってもよく、信号源の選択の幅を広げることが可能である。
【００３９】
このように、本実施例によれば、実施形態あるいは実施例１で述べたような任意の安定したデューティ比を備えた矩形波パルスが得られるという効果に加えて、波形調整部１６を設置したことより、信号源からの信号波形が正弦波（あるいはそれに近い）波形でなければならないとする制約を緩和することができ、パルス生成装置の適用範囲を広げられるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】発振器と比較器で構成された従来のパルス生成器を示すブロック図でいある。
【図２】本発明の実施形態に係るパルス生成装置の基本的な構成図である。
【図３】実施例１に係るパルス生成装置のブロック図である。
【図４】パルスのデューティ比とデューティ比検出信号との関係を示す説明図である。
【図５】実施例２に係るパルス生成装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…パルス生成装置
１３…比較部
１４…デューティ比設定部
１５…閾値制御部
１５ａ…デューティ比検出部
１５ｂ…差分器
１５ｃ…増幅器
１５ｄ…積分器
１６…波形調整部
【図１】
2007013441.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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