(57)【要約】【課題】より少ない回路素子数で三角波発振回路を構成する。【解決手段】コンパレータ５の出力信号によりコンデンサ２２に対する充電動作，放電動作を切替え、充放電回路３が、コンデンサ２２を一定の充電電流で、発振電圧の下限電圧から上限電圧まで充電し、充電後は一定の放電電流で上限電圧から下限電圧まで放電する動作を繰り返す構成において、発振電圧設定回路を、各回路部にバイアス電流を供給する定電流回路３２の内部で定電流が流れる経路中に挿入されるダイオード３３と、このダイオード３３のアノード側，カソード側の端子電圧を切り換えてコンパレータ５の比較用基準電圧として出力する切換えスイッチ２１とで構成する。【選択図】図１
2009232059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振電圧の上限電圧と下限電圧とを定める発振電圧設定回路と、
コンデンサと、
このコンデンサの端子電圧を、前記上限電圧，前記下限電圧とそれぞれ比較するコンパレータを備え、このコンパレータの出力信号により前記コンデンサに対する充電動作，放電動作を切替えることで、前記コンデンサを、一定の充電電流で前記発振電圧の下限電圧から上限電圧まで充電し、充電後は前記一定の放電電流で上限電圧から下限電圧まで放電する動作を繰り返す充放電回路とからなる三角波発振回路において、
前記発振電圧設定回路を、
各回路部にバイアス電流を供給する定電流回路の内部で、定電流が流れる経路中に挿入される定電圧発生素子と、
この定電圧発生素子の高電位側で確定する所定電圧と、前記定電圧発生素子の低電位側で確定する所定電圧とを切り換えて前記コンパレータの比較用基準電圧として出力する切換え回路とで構成したことを特徴とする三角波発振回路。
【請求項２】
前記定電圧発生素子を、抵抗素子で構成したことを特徴とする請求項１記載の三角波発振回路。
【請求項３】
前記定電圧発生素子を、ダイオードで構成したことを特徴とする請求項１記載の三角波発振回路。
【請求項４】
前記定電圧発生素子を、ツェナーダイオードで構成したことを特徴とする請求項１記載の三角波発振回路。
【請求項５】
前記定電圧発生素子を、ＭＯＳＦＥＴをダイオード接続したもので構成したことを特徴とする請求項１記載の三角波発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサを一定電流により充放電することで三角波信号を発振出力する三角波発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、特許文献１に開示されている三角波発振回路の構成を示すものである。尚、特許文献１に図示されている構成と全く同一ではないが、基本的な回路動作は同じである。三角波発振回路１は、定電流回路２，充放電回路３，基準電圧発生回路４，コンパレータ５で構成されている。
【０００３】
定電流回路２において、ミラー対を構成するＰＮＰトランジスタ６，７はエミッタが電源Ｖccに接続されており、トランジスタ６，７のコレクタは、ＮＰＮトランジスタ８，９のコレクタにそれぞれ接続されている。トランジスタ８のエミッタはグランド（  ＧＮＤ）に接続され、トランジスタ９のエミッタは、抵抗素子１０を介してグランドに接続されている。電源とトランジスタ６のコレクタとの間には、抵抗素子１１が接続され、トランジスタ９のベースはトランジスタ６のコレクタに、トランジスタ８のベースはトランジスタ９のエミッタに接続されている。トランジスタ６，７のベースは、トランジスタ７のコレクタに共通に接続されている。
【０００４】
充放電回路３において、ミラー対を構成するＰＮＰトランジスタ１２〜１４は、エミッタが電源に接続されており、トランジスタ１２，１３のコレクタは、ＮＰＮトランジスタ１５，１６のコレクタに共通に接続されている。ＮＰＮトランジスタ１７は、トランジスタ１６とミラー対を構成しており、そのエミッタは、トランジスタ１５，１６と共にグランドに接続され、ベースはトランジスタ１６のベースと共に、トランジスタ１６のコレクタに接続されている。また、トランジスタ１７のコレクタは、トランジスタ１４のコレクタに接続されている。トランジスタ１２〜１４のベースは、トランジスタ６，７のベースと共通に接続されている。
【０００５】
基準電圧発生回路４は、電源とグランドとの間に接続される抵抗素子１８〜２０の直列回路と、切り換えスイッチ２１とで構成されている。切り換えスイッチ２１の固定接点は、抵抗素子１８及び１９の共通接続点（端子ＶＨ）と、抵抗素子１９及び２０の共通接続点（端子ＶＬ）とにそれぞれ接続されており、可動接点は、コンパレータ５の非反転入力端子に接続されている。
【０００６】
コンパレータ５の反転入力端子は、充放電回路３におけるトランジスタ１７のコレクタに接続されていると共に、コンデンサ２２を介してグランドに接続されている。そして、コンパレータ５出力端子は、充放電回路３におけるトランジスタ１５のベースに接続されていると共に、コンパレータ５の出力信号により、切り換えスイッチ２１の切り換え制御を行うようになっている。尚、切り換えスイッチ２１は、コンパレータ５の出力信号がロウレベルの場合は、可動接点を端子ＶＬ側に接続しており、前記出力信号がハイレベルになると、可動接点を端子ＶＨ側に接続するよう切り換える。
【０００７】
次に、上記構成の作用について図６も参照して説明する。定電流回路２では、トランジスタ９のベースに対して抵抗素子１１より電流が供給されるため、トランジスタ９は常時ＯＮしている。したがって、トランジスタ８，トランジスタ６，７も常時ＯＮとなっており、それに伴い、充放電回路３のトランジスタ１２〜１４も常時電流供給が可能な状態にある。定電流回路２において流れる定電流値Ｉは、トランジスタ８のベース−エミッタ間電圧Ｖｆと、抵抗素子１０の抵抗値Ｒにより決定される（Ｉ＝Ｖｆ／Ｒ）。
【０００８】
初期状態として、コンデンサ２２の端子電圧Ｖｃが基準電圧発生回路４の設定電圧ＶＬ以下であり、コンパレータ５の出力信号がハイレベルであるとする。この時、トランジスタ１５はＯＮするため、トランジスタ１６及び１７のミラー対は動作を停止する。したがって、コンデンサ２２には、トランジスタ１４を介して充電電流Ｉが供給される。すると、コンデンサ２２の端子電圧Ｖｃは直線的に上昇する。
【０００９】
端子電圧Ｖｃが上昇することで、基準電圧発生回路４において、抵抗分圧比で設定される電圧ＶＨ（上限電圧）を超えると、コンパレータ５の出力信号はロウレベルに転じ、切り換えスイッチ２１は、可動接点を電圧ＶＬ側に切り換える。すると、トランジスタ１５がＯＦＦとなり、トランジスタ１６及び１７のミラー対が動作する。この時、トランジスタ１７側には、並列接続されているトランジスタ１２及び１３に応じて２倍の電流２Ｉが流れるため、コンデンサ２２は、定電流Ｉで放電される。したがって、コンデンサ２２の端子電圧Ｖｃは直線的に下降する。
【００１０】
上記の状態から、コンデンサ２２の端子電圧Ｖｃが、基準電圧発生回路４の設定電圧ＶＬ（下限電圧）を下回ると、コンパレータ５の出力信号はハイレベルに転じる。すると、コンデンサ２２は、再び定電流Ｉで充電される。以上の動作を繰り返すことで、三角波発振回路１は、三角波信号を発振出力する。また、コンパレータ５の出力端子からは、同じ周波数の矩形波信号が出力される。このような三角波発生回路１は、例えばＰＷＭ信号発生回路における搬送波を生成するためなどに使用される。
【特許文献１】特開平６−２１６７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記構成の三角波発振回路１には一部に冗長な構成があり、本願発明の発明者は、構成を改良することで回路素子数をより削減できることを見出した。
本願発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より少ない回路素子数で三角波発振回路を構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の三角波発振回路によれば、コンパレータの出力信号によりコンデンサに対する充電動作，放電動作を切替え、充放電回路が、コンデンサを一定の充電電流で、発振電圧設定回路により設定される発振電圧の下限電圧から上限電圧まで充電し、充電後は一定の放電電流で上限電圧から下限電圧まで放電する動作を繰り返す構成において、発振電圧設定回路を、各回路部にバイアス電流を供給する定電流回路の内部で定電流が流れる経路中に挿入される定電圧発生素子と、この定電圧発生素子の高電位側で確定する所定電圧と、低電位側で確定する所定電圧とを切り換えてコンパレータの比較用基準電圧として出力する切換え回路とで構成する。
【００１３】
すなわち、三角波発振回路を動作させるには、各回路部にバイアス電流を供給する定電流回路が必要であり、その定電流回路には常時一定の電流が流れる経路が存在する。そこで、その経路中に定電圧発生素子を挿入すれば、当該素子の高電位側と，低電位側とにおいて、一定の電位差となる所定電圧を確定させることができる。そして、それらを切り換えて、コンパレータに比較用基準電圧として供給すれば、従来構成と同様にコンデンサを充放電させて三角波信号を出力させることができ、基準電圧発生回路４を構成するための抵抗素子を削減することが可能となる。
【００１４】
請求項２〜４記載の三角波発振回路によれば、定電圧発生素子を、抵抗素子（請求項２），ダイオード（請求項３），ツェナーダイオード（請求項４）で構成する。すなわち、これらの回路素子は、何れも定電流が供給されると端子電圧が一定となるので、その両端側で発振電圧の下限電圧，上限電圧を確定することができる。
【００１５】
請求項５記載の三角波発振回路によれば、定電圧発生素子を、ＭＯＳＦＥＴをダイオード接続したもので構成する。したがって、三角波発振回路をＭＯＳプロセスによって構成する場合に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。尚、図５と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。本実施例の三角波発振回路３１は、図５に示す従来構成において、基準電圧発生回路４を構成する抵抗素子１８〜２０を削除している。そして、定電流回路３２は、トランジスタ９のエミッタとトランジスタ８のベースとの間に、ダイオード３３（定電圧発生素子）を順方向となるように挿入し、ダイオード３３のアノード，カソードに、切り換えスイッチ２１（切り換え回路）の固定接点をそれぞれ接続している。以上のように構成することで、定電流回路３２は、発振電圧設定回路としての機能も備えている。
【００１７】
次に、本実施例の作用について説明する。この場合、ダイオード３３には、トランジスタ７及び９を介して定電流が常時供給されるため、ダイオード３３の端子電圧は、順方向電圧Ｖｆとなっている。したがって、ダイオード３３のアノード側（高電位側）が、トランジスタ８のベース−エミッタ間電圧と合わせて発振電圧の上限電圧２Ｖｆとなり、カソード側（低電位側）が下限電圧Ｖｆとなる。そして、コンパレータ５の出力信号により、切り換えスイッチ２１の可動接点をダイオード３３のアノード側とカソード側とに切り換えることで、三角波発振回路３１は、従来構成の三角波発振回路１と同様に発振動作する。
【００１８】
以上のように本実施例によれば、コンパレータ５の出力信号によりコンデンサ２２に対する充電動作，放電動作を切替え、充放電回路３が、コンデンサ２２を一定の充電電流で、発振電圧の下限電圧から上限電圧まで充電し、充電後は一定の放電電流で上限電圧から下限電圧まで放電する動作を繰り返す構成において、発振電圧設定回路を、各回路部にバイアス電流を供給する定電流回路３２の内部で定電流が流れる経路中に挿入されるダイオード３３と、このダイオード３３のアノード側，カソード側の端子電圧を切り換えてコンパレータ５の比較用基準電圧として出力する切換えスイッチ２１とで構成した。したがって、基準電圧発生回路４を構成するための抵抗素子１８〜２０を削減して、従来構成と同様にコンデンサ２２を充放電させて三角波信号を出力させることができ、三角波発振回路３１をより小型に構成することができる。
【００１９】
（第２実施例）
図２は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例の三角波発振回路３４は、第１実施例の構成におけるダイオード３３を、抵抗素子３５（定電圧発生素子）に置き換えたものである。斯様に構成すれば、抵抗素子３５の抵抗値をＲｓとすると、定電流Ｉが流れることで、トランジスタ９のエミッタ側（高電位側）が発振電圧の上限電圧（Ｖｆ＋Ｒｓ・Ｉ）となり、トランジスタ８のベース側（低電位側）が下限電圧Ｖｆとなる。したがって、第１実施例と同様に三角波信号を出力させることができると共に、三角波発振回路３４をより低コストで構成することができる。
【００２０】
（第３実施例）
図３は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。第３実施例の三角波発振回路３６は、第１実施例の構成におけるダイオード３３を、ツェナーダイオード３７（定電圧発生素子）に置き換えたものである。斯様に構成すれば、ツェナーダイオード３７のツェナー電圧をＶｚとすると、カソード側（高電位側）が発振電圧の上限電圧（Ｖｆ＋Ｖｚ）となり、アノード側（低電位側）が下限電圧Ｖｆとなる。したがって、第１実施例と同様に三角波信号を出力させることができる。また、ツェナーダイオード３７のツェナー電圧Ｖｚを適宜選択することで、三角波信号の発振振幅を設定できる。
【００２１】
（第４実施例）
図４は本発明の第４実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。第４実施例の三角波発振回路３８は、第１実施例の構成におけるＮＰＮトランジスタをＮチャネルＭＯＳＦＥＴに置き換え、ＰＮＰトランジスタをＰチャネルＭＯＳＦＥＴに置き換えて構成したもので、これらの符号には対応するものに「Ｍ」を付して示している。そして、ダイオード３３に替えて、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３９（定電圧発生素子）を配置し、そのゲートを自身のドレインに接続する（ダイオード接続）することで、第１実施例のダイオード３３と同様の機能をなすようにしている。以上のような第４実施例によれば、三角波発振回路３８をＭＯＳプロセスによって構成する場合に好適である。
【００２２】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
第１実施例において、必要に応じて、ダイオード３３を複数個直列に接続することで、上限電圧，下限電圧間の電位差を適宜調整すれば良い。
三角波信号振幅の最低レベルをグランドレベルにする必要がある場合には、切り換えスイッチ２１の固定接点の一方（低電位側）をグランドに接続すれば良い。この場合、グランドレベルが「低電位側で確定する所定電圧」となる。
第４実施例において、ＦＥＴ３９を、ダイオード接続したＰチャネルＭＯＳＦＥＴに置き換えも良い。
また、第１実施例のダイオード３３を、ＦＥＴ３９に置き換えても良い。
その他、定電圧発生素子として、ダイオード接続したバイポーラトランジスタを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例であり、三角波発振回路の構成を示す図
【図２】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図３】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図４】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図５】従来技術を示す図１相当図
【図６】回路動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００２４】
図面中、３は充放電回路、５はコンパレータ、２１は切り換えスイッチ（切り換え回路）、２２はコンデンサ、３１は三角波発振回路、３２は定電流回路（発振電圧設定回路）、３３はダイオード（定電圧発生素子）、３４は三角波発振回路、３５は抵抗素子（定電圧発生素子）、３６は三角波発振回路、３７はツェナーダイオード（定電圧発生素子）、３８は三角波発振回路、３９はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（定電圧発生素子）を示す。
【図１】
2009232059.tif 000003
【図２】
2009232059.tif 000004
【図３】
2009232059.tif 000005
【図４】
2009232059.tif 000006
【図５】
2009232059.tif 000007
【図６】
2009232059.tif 000008