(57)【要約】【課題】クロックレートを固定したままで、所望の位相差の信号を生成できる信号発生装置を提供する。【解決手段】波形ＲＡＭ１２は、所定のサンプリングレートでサンプリングされた正弦波データを記憶する。波形ＲＡＭ１６は、それぞれが、波形ＲＡＭ１２が記憶する正弦波データに対して所定位相差を有する複数の正弦波データを記憶する。波形ＲＡＭ１６は、位相設定信号に従って、複数の正弦波データの中から選択された位相差の正弦波データを出力する。コンバータ１９は、波形ＲＡＭ１２が出力する正弦波データに基づいてＩ軸ローカル信号を生成し、波形ＲＡＭ１６が出力する正弦波データに基づいてＱ軸ローカル信号を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のサンプリングレートでサンプリングされた正弦波データを記憶し出力する第１の波形データ記憶部と、
それぞれが、前記第１の波形データ記憶部が記憶する正弦波データに対して所定位相差を有する複数の正弦波データを記憶し、位相設定信号に従って、前記複数の正弦波データの中から選択された位相差の正弦波データを出力する第２の波形データ記憶部と、
前記第１の波形データ記憶部が出力する正弦波データに基づいて第１の信号を生成し、前記第２の波形データ記憶部が出力する正弦波データに基づいて第２の信号を生成する信号生成部とを備える信号発生装置。
【請求項２】
前記第１の波形データ記憶部が、ｉビット（ｉは２以上の整数）のアドレス入力を有し、かつ、各アドレスを角度に対応させた正弦波データを記憶しており、前記第２の波形データ記憶部が、ｊビット（ｊ＞ｉ）のアドレス入力を有し、かつ、ｊビットのうちの（ｊ−ｉ）ビットを複数位相差に対応させ、ｉビットの各アドレスを角度に対応させた正弦波データを記憶する、請求項１に記載の信号発生装置。
【請求項３】
前記第２の波形データ記憶部が、前記ｊビットのうちの上位又は下位（ｊ−ｉ）ビットを複数位相差に対応させ、残りｉビットの各アドレスを角度に対応させた正弦波データを記憶する、請求項２に記載の信号発生装置。
【請求項４】
前記サンプリングレートのクロック信号に従って、ｉビットのカウント値を出力するカウンタを備えており、前記カウンタの出力を前記第１の波形データ記憶部のアドレス入力、及び、第２の波形データ記憶部の角度に対応したｉビットのアドレス入力に入力する、請求項２又は３に記載の信号発生装置。
【請求項５】
前記上位（ｊ−ｉ）ビットに、前記位相設定信号を入力する、請求項２乃至４の何れか一に記載の信号発生装置。
【請求項６】
前記複数の正弦波データが、位相差９０°の正弦波データを含む、請求項１乃至５の何れか一に記載の信号発生装置。
【請求項７】
前記複数の正弦波データが、位相差９０°の正弦波を中心として、位相差９０°から所定位相補正量だけずれた位相差の正弦波データを含む、請求項１乃至６の何れか一に記載の信号発生装置。
【請求項８】
所定のサンプリングレートでサンプリングされた正弦波データを記憶する第１の波形データ記憶部から前記正弦波データを読み出し、
それぞれが、前記第１の波形データ記憶部が記憶する正弦波データに対して所定位相差を有する複数の正弦波データを記憶する第２の波形データ記憶部から、位相設定信号に従って、選択された位相差の正弦波データを読み出し、
前記第１の波形データ記憶部から読み出した正弦波データに基づいて第１の信号を生成し、前記第２の波形データ記憶部から読み出した正弦波データに基づいて第２の信号を生成する信号発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号発生装置及び方法に関し、更に詳しくは、所定の位相関係にある２つの正弦波を生成する信号発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の位相関係にある２つの正弦波信号を生成する信号発生装置がある。信号発生装置は、例えば、互いに直交する直交位相ローカル信号を発生する直交位相信号発生器として構成される。直交位相信号発生器が発生する直交位相ローカル信号は、直交復変調器などで使用される。
【０００３】
直交位相信号に関して、超音波モータの駆動装置における直交信号発生装置が特許文献１に記載されている。図１５に、特許文献１に記載の超音波モータの駆動装置を示す。システム立ち上げ時に、マイコン６８が、データＲＯＭ６８ａからＳｉｎ波データを読み出し、各ＲＡＭ６２、６３に書き込む。Ｅｘｏｒ回路５５は、駆動電圧及び駆動電流の位相差を検出し、この位相差に基づいて、ＶＣＯ５７を発振駆動する。
【０００４】
読出し制御回路６０は、ＶＣＯ５７からのパルスをカウントするカウンタ５８からのカウント値に応じてＲＡＭ６２に記憶されたＳｉｎ波データを読み出し、これを超音波モータ５１のＡ相に供給する。また、読出し制御回路６１は、上記パルスをカウントするカウンタ５９からのカウント値に応じてＲＡＭ６３に記憶されたＳｉｎ波データを、位相が９０°ずれたＣｏｓ波データとして読み出し、これを超音波モータ５１のＢ相に供給する。
【特許文献１】特開平８−３３６２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の超音波モータの駆動装置では、Ｄ／Ａ変換器６４、６５の出力までは、正確に直交した信号を生成することが可能である。しかし、Ｄ／Ａ変換後、アナログ回路を通した最終的な出力は、アナログ回路の遅延時間ばらつきなどにより、必ずしも所望の直交度が得られるとは限らない。特許文献１では、サンプリングレートを固定した場合、Ａ相とＢ相との位相差が９０°からずれたとしても、それを９０°に調整するための機構を有していない。直交位相信号発生器の出力を、直交変調器で用いることを想定する場合、意図的に直交度を所定の角度からずらす場合がある。しかし、特許文献１では、そのような調整を行うことはできない。
【０００６】
本発明は、クロックレートを固定したままで、所望の位相差の信号を生成できる信号発生装置及び方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の信号発生装置は、所定のサンプリングレートでサンプリングされた正弦波データを記憶し出力する第１の波形データ記憶部と、それぞれが、前記第１の波形データ記憶部が記憶する正弦波データに対して所定位相差を有する複数の正弦波データを記憶し、位相設定信号に従って、前記複数の正弦波データの中から選択された位相差の正弦波データを出力する第２の波形データ記憶部と、前記第１の波形データ記憶部が出力する正弦波データに基づいて第１の信号を生成し、前記第２の波形データ記憶部が出力する正弦波データに基づいて第２の信号を生成する信号生成部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の信号発生方法は、所定のサンプリングレートでサンプリングされた正弦波データを記憶する第１の波形データ記憶部から前記正弦波データを読み出し、それぞれが、前記第１の波形データ記憶部が記憶する正弦波データに対して所定位相差を有する複数の正弦波データを記憶する第２の波形データ記憶部から、位相設定信号に従って、選択された位相差の正弦波データを読み出し、前記第１の波形データ記憶部から読み出した正弦波データに基づいて第１の信号を生成し、前記第２の波形データ記憶部から読み出した正弦波データに基づいて第２の信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の信号発生装置及び方法は、クロックレートを固定したままで、所望の位相差の信号を生成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の直交位相発生回路を示している。直交位相発生回路は、カウンタ１１、第１の波形ＲＡＭ（第１の波形データ記憶部）１２、第２の波形ＲＡＭ（第２の波形データ記憶部）１６、Ｄ／Ａコンバータ１３、１７、発振器１５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４、１８、及び、コンバータ（信号生成部）１９を備える。本実施形態では、カウンタ１１に、８カウンタ（３ビットカウンタ）を用い、８倍サンプリングの波形データを用いる例を説明する。
【００１１】
発振器１５は、サンプルレートクロックを生成する発振器である。カウンタ１１は、発振器１５が出力するサンプルレートクロックを入力し、８倍サンプリングに対応する０〜７（３ビット）を出力する。カウンタ１１が出力する３ビットの値は、第１の波形ＲＡＭ１２と、第２の波形ＲＡＭ１６とに入力される。第１の波形ＲＡＭ１２は、サンプルクロックレートでサンプリングされた正弦波データを格納している。第１の波形ＲＡＭ１２は、３ビットのアドレス入力を有する。第１の波形ＲＡＭ１２は、各アドレスに、正弦波の振幅データを保持する。
【００１２】
図２に、第１の波形ＲＡＭ１２が格納するデータを示す。横軸は第１の波形ＲＡＭ１２のアドレスに対応している。第１の波形ＲＡＭ１２の各アドレスには、黒丸で示す波高値が格納されている。カウンタ１１の出力値が、１ずつ変化することで、第１の波形ＲＡＭ１２から読み出される波高値が順次に変化し、Ｄ／Ａコンバータ１３に、正弦波データが出力される。
【００１３】
第２の波形ＲＡＭ１６は、正弦波をサンプリングする位相を、第１の波形ＲＡＭ１２に格納された正弦波に対して＋８０°〜＋１００°まで５°ずつ変えた５種類の波形データを格納している。第２の波形ＲＡＭ１６は、入力される位相設定信号に従って、５種類の波形データのうちの何れかを出力する。つまり、位相差８０°の正弦波データ、位相差８５°の正弦波データ、位相差９０°の正弦波データ、位相差９５°の正弦波データ、位相差１００°の正弦波データの何れかを出力する。
【００１４】
第２の波形ＲＡＭ１６は、６ビットのアドレス入力を有する。そのうちの上位３ビットを、位相設定信号として用いる。つまり、上位３ビットで、５種類の波形データのうちの何れを用いるかを選択する。アドレスの下位３ビットは、第１の波形ＲＡＭ１２と同様に、角度に対応させる。この下位３ビットには、カウンタ１１の出力を入力する。
【００１５】
図３〜図７に、それぞれ５種類の波形データを示す。図３は、＋１００°に対応する波形データであり、図４は、＋９５°に対応する波形データである。図５は、＋９０°に対応する波形データであり、図６は、＋８５°に対応する波形データ、図７は、＋８０°に対応する波形データである。図３〜図７において、横軸は、第２の波形ＲＡＭ１６におけるアドレスの下位３ビットに対応している。各アドレス（下位３ビット）には、黒丸で示す、第１の波形ＲＡＭ１２における正弦波に対してサンプリング位相を９０°から５°刻みで±１０°ずらした正弦波の波高値が格納されている。
【００１６】
図８に、第２の波形ＲＡＭ１６のアドレスマップを示す。第２の波形ＲＡＭ１６は、例えば、上位３ビットが“０”のアドレス範囲（００ｈ〜０７ｈ）に、図５に示す位相差９０°の正弦波データを記憶する。また、上位３ビットが“１”のアドレス範囲（０８ｈ〜０Ｆｈ）に、図４に示す位相差９５°の正弦波データを記憶し、上位３ビットが“２”のアドレス範囲（１０ｈ〜１７ｈ）に、図３に示す位相差１００°の正弦波データを記憶する。第２の波形ＲＡＭ１６は、上位３ビットが“６”（ＭＳＢを符号ビットとしたときは“−２”）のアドレス範囲（３０ｈ〜３７ｈ）に、図７に示す位相差８０°の正弦波データを記憶し、上位３ビットが“７”（ＭＳＢを符号ビットとしたときは“−１”）のアドレス範囲（３８ｈ〜３Ｆｈ）に、図６に示す位相差８５°の正弦波データを記憶する。
【００１７】
なお、ここでは、第２の波形ＲＡＭ１６に、９０°から５°刻みで±１０°位相を変化させた５種類の波形データを格納する例を示したが、波形データの位相差及び位相の可変範囲は、これには限定されない。波形データの位相差は、第２の波形ＲＡＭ１６に格納する正弦波データのサンプリングタイミングの位相差によって、任意に変えることができる。また、位相の可変範囲は、位相差及び第２の波形ＲＡＭ１６に格納する波形データの数によって、任意に変えることができる。
【００１８】
Ｄ／Ａコンバータ１３、１７は、デジタル−アナログ変換器であり、発振器１５が出力するサンプルレートクロックに従って動作する。Ｄ／Ａコンバータ１３、１７は、それぞれ第１の波形ＲＡＭ１２及び第２の波形ＲＡＭ１６から読み出された正弦波信号の波高値（デジタル）を、アナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換された波高値は、ＬＰＦ１４、１８でそれぞれ高周波ノイズが除去され、コンバータ１９に供給される。
【００１９】
コンバータ１９は、一般的なＵｐ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒであり、ＬＰＦ１４、１８の出力周波数を、ＩＦ周波数や無線周波数に変換する。コンバータ１９は、ＬＰＦ１４の出力を、Ｉ軸ローカル信号として出力する。また、ＬＰＦ１８の出力を、Ｑ軸ローカル信号として出力する。Ｉ軸ローカル信号とＱ軸ローカル信号とは、位相がほぼ直交する。
【００２０】
図９〜図１３に、ＬＰＦ１４の出力点（Ａ点）と、ＬＰＦ１８の出力点（Ｂ点）における出力波形を示す。図９は、位相差８０°の場合の出力信号波形を示している。第２の波形ＲＡＭ１６に入力する位相設定信号（上位３ビット）を“６”とする。この場合、下位３ビットのアドレス入力が０〜７の範囲で変化すると、第２の波形ＲＡＭ１６は、アドレス３０ｈ〜３７ｈに格納する波形データを出力する。図８を参照すると、アドレス３０ｈ〜３７ｈには、位相差８０°の波形データが格納されており、第２の波形ＲＡＭ１６からは、図７に示す波形データが読み出される。Ａ点の波形は、図２に示す波形であり、Ｂ点の波形とＡ点の波形との位相差は、８０°となる。
【００２１】
図１０は、位相差８５°の場合の出力信号波形を示している。第２の波形ＲＡＭ１６に入力する位相設定信号を“７”とする。この場合、下位３ビットのアドレス入力が０〜７の範囲で変化すると、第２の波形ＲＡＭ１６は、アドレス３８ｈ〜３Ｆｈに格納する波形データを出力する。図８を参照すると、アドレス３８ｈ〜３Ｆｈには、位相差８５°の波形データが格納されており、第２の波形ＲＡＭ１６からは、図６に示す波形データが読み出される。Ａ点の波形は、図２に示す波形であり、Ｂ点の波形とＡ点の波形との位相差は、８５°となる。
【００２２】
以下、同様に、第２の波形ＲＡＭ１６に入力する位相設定信号を“０”とすることで、第２の波形ＲＡＭ１６からは、位相差９０°に対応する正弦波データ（図５）が格納されたアドレス００ｈ〜０７ｈからデータが読み出され、Ａ点の波形とＢ点の波形との位相差は９０°となる（図１１）。また、第２の波形ＲＡＭ１６に入力する位相設定信号を“１”とすることで、第２の波形ＲＡＭ１６からは、位相差９５°に対応する正弦波データ（図４）が格納されたアドレス０８ｈ〜０Ｆｈからデータが読み出され、Ａ点の波形とＢ点の波形との位相差は９５°となる（図１２）。第２の波形ＲＡＭ１６に入力する位相設定信号を“２”とすることで、第２の波形ＲＡＭ１６からは、位相差１００°に対応する正弦波データ（図３）が格納されたアドレス１０ｈ〜１７ｈからデータが読み出され、Ａ点の波形とＢ点の波形との位相差は１００°となる（図１３）。
【００２３】
ここで、第１の波形ＲＡＭ１２に格納する各アドレスのデータ（波高値）は、下記式１によって与えられる。
波高値＝ｃｏｓ（２π×ｎ÷８）    （１）
一方、第２の波形ＲＡＭ１６に格納するアドレスのデータ（波高値）は、下記式２によって与えられる。
波高値＝ｓｉｎ｛（２π×ｎ÷８）−位相補正値（ｒａｄ）｝    （２）
上記式１、式２において、ｎは、第１の波形ＲＡＭ１２のアドレス入力、及び、第２の波形ＲＡＭ１６のアドレスの下位３ビットに対応し、カウンタ１１から出力される０〜７の値が入る。式２において、位相補正値＝０の場合、カウンタ１１の出力ｎに対して第１の波形ＲＡＭ１２と第２の波形ＲＡＭ１６とで読み出される波形データの位相差は９０°となる。また、位相補正値＞０の場合、位相差は９０°よりも大きくなり、位相補正値＜０の場合、位相差は９０°よりも小さくなる。位相補正値は、サンプルレートクロックとは関係なく、任意に設定できる。
【００２４】
ここで、比較例として、図１４に示す構成の直交位相信号発生回路を考える。波形ＲＡＭ３２には、図２に示す正弦波波形が１種類格納されている。発振器３５は、サンプルレートのＮ倍（Ｎは自然数）のクロック信号を発生する。Ｎ分周器３６は、発振器出力をＮ分周して、カウンタ３１に出力する。カウンタ３１は、０〜７をカウントする８カウンタである。波形ＲＡＭ３２の出力は、Ｄ／Ａコンバータ３３でアナログ信号に変換される。また、シフトレジスタなどで構成される遅延回路３７によって、直交位相となるように遅延が加えられ、Ｄ／Ａコンバータ３８でアナログ信号に変換される。コンバータ４０は、ＬＰＦ３４、３９の出力に基づいて、Ｉ軸ローカル信号とＱ軸ローカル信号を生成する。
【００２５】
遅延回路３７による遅延は、発振器３５、Ｎ分周器３６のＮの値によって遅延時間の調整単位が決まる。つまり、図１４に示す構成では、２つの正弦波の位相差の調整単位は、Ｎの値で決まる。例えば、８倍サンプル、Ｎ＝１とすると、位相の調整単位は、４５°ステップとなる。設定単位をより細かくするためには、それに応じて、クロックレートを上げる必要がある。例えば、５°単位の調整を可能にするためには、Ｎ＝９とする必要があり、７２レートのクロック信号が必要となる。
【００２６】
本実施形態では、第１の波形ＲＡＭ１２は、所定のサンプリングレートでサンプリングされた正弦波データを記憶し、第２の波形ＲＡＭ１６は、それぞれが、第１の波形ＲＡＭ１２が記憶する正弦波データに対して所定位相差を有する複数の正弦波データを記憶する。第２の波形ＲＡＭ１６に、位相設定信号を入力し、複数位相差の正弦波データの中から選択された位相差の正弦波データを出力する。第１の波形ＲＡＭ１２が出力する正弦波データに基づいてＩ軸ローカル信号を生成し、第２の波形ＲＡＭ１６が出力する正弦波データに基づいてＱ軸ローカル信号を生成する。第２の波形ＲＡＭ１６に、複数位相差の正弦波データを用意しておき、これを切り替えて使用することで、発振器１５が発生するクロック信号のレートを固定したままで、Ｉ軸ローカル信号とＱ軸ローカル信号との位相差を、所望の位相差に調整できる。
【００２７】
また、本実施形態は、サンプリングクロックの周波数を上げることなく、デジタル的に、微細な直交位相の補正が可能である。このため、クロック系統の追加による原価上昇や、基板設計の複雑化を回避することができ、製造原価の上昇を抑えることができる。また、第２の波形ＲＡＭ１６に、所望の位相補正量の正弦波データを用意しておくことで、サンプリングクロックの周波数に依存することなく、任意に、位相補正単位が選べる。位相補正単位を任意に設定できることで、補正単位がサンプリングレートに依存する場合と比較して、回路設計が容易となる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、８倍サンプリングの場合を説明したが、これには限定されない。カウンタ１１のカウント数と、波形ＲＡＭにおけるアドレスビット数とを変更することで、２倍より高い任意のサンプリングレートに適用できる。また、第２の波形ＲＡＭ１６では、上位３ビットを位相設定に用い、下位３ビットを角度に対応させたが、位相設定及び角度設定の仕方はこれには限定されない。例えば、第２の波形ＲＡＭ１６の入力アドレスをｊビット（ｊは３以上の整数）として、上位ｉビット（ｉは２以上の整数、ｊ＞ｉ）を角度に対応させ、下位（ｊ−ｉ）ビットを位相設定に用いてもよい。更には、ｊビットのアドレス入力のうちの任意のｉビットを角度に対応させ、残りの（ｊ−ｉ）ビットを位相設定に用いてもよい。
【００２９】
上記実施形態では、第２の波形ＲＡＭ１６内に、アドレスを分けて、位相をずらした５種類の正弦波データを格納したが、これらは、別々のＲＡＭに格納してもよい。その場合には、位相設定信号にて、複数のＲＡＭのうちの何れかを活性化し、活性化したＲＡＭから、Ｄ／Ａコンバータ１７に、正弦波データを供給すればよい。
【００３０】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の信号発生回路及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態の信号発生装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の波形ＲＡＭが記憶する正弦波データを示す図。
【図３】第２の波形ＲＡＭが記憶する正弦波データ（位相差１００°）を示す図。
【図４】第２の波形ＲＡＭが記憶する正弦波データ（位相差９５°）を示す図。
【図５】第２の波形ＲＡＭが記憶する正弦波データ（位相差９０°）を示す図。
【図６】第２の波形ＲＡＭが記憶する正弦波データ（位相差８５°）を示す図。
【図７】第２の波形ＲＡＭが記憶する正弦波データ（位相差８０°）を示す図。
【図８】第２の波形ＲＡＭのアドレスマップ。
【図９】第１及び第２の波形ＲＡＭから読み出された正弦波データを示す図。
【図１０】第１及び第２の波形ＲＡＭから読み出された正弦波データを示す図。
【図１１】第１及び第２の波形ＲＡＭから読み出された正弦波データを示す図。
【図１２】第１及び第２の波形ＲＡＭから読み出された正弦波データを示す図。
【図１３】第１及び第２の波形ＲＡＭから読み出された正弦波データを示す図。
【図１４】比較例の信号発生装置の構成を示すブロック図。
【図１５】特許文献１に記載の超音波モータの駆動装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３２】
１１：カウンタ
１２、１６：波形ＲＡＭ
１３、１７：Ｄ／Ａコンバータ
１４、１８：ＬＰＦ
１５：発振器
１９：コンバータ
【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】
2009200807.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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