FI88566C

FI88566C - Coupling arrangement forming triangle pulse

Info

Publication number: FI88566C
Application number: FI910281A
Authority: FI
Inventors: Risto Vaeisaenen; Jukka Sarasmo; Vesa Pekkarinen
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1993-05-25
Also published as: FI910281A0; FI88566B

Description

1 885661 88566

Kolmiopulssin muodostuskytkentä - Koppiingsarrangemang som bildar triangelpuls Tämä hakemus on jakamalla erotettu kantahakemuksesta 891512 5Triangular pulse generation circuit - Koppiingsarrangemang som bildar triangelpuls This application is separated from the basic application by division 891512 5

Keksintö koskee kytkentää, jolla sakarapulssista muokataan kolmiopulssi, joka voi olla huipusta leikkaantunut.The invention relates to a coupling by which a triangular pulse, which may be cut off from the top, is converted from a claw pulse.

10 Useissa laitteissa ja järjestelmissä tarvitaan muokkauspii-riä, jolla muodostetaan kolmiopulsseja käytettäväksi eri tarkoituksiin sellaisenaan tai käytettäväksi edelleenmuok-kaukseen. Tavallisesti kolmiopulssin muodostuspiirin tulona on sakara-aaltopulsseja, joista eri tavoin voidaan muodostaa 15 kolmiopulsseja. Tämä voidaan toteuttaa digitaalitekniikalla, jonka avulla voidaan lähtöpulssia muokata melko helposti digitaalisesti ja lopuksi D/A-muuntimella muuntaa halutun muotoiseksi analogiapulssiksi. Kuitenkin digitaalisesti muokatulla pulssilla on haittana se, että lähtöpulssin 20 verhokäyrä on portaittainen, mikä johtuu D/A-muuntimen rajoitetusta bittimäärästä. Pulssin kvantisoinnista aiheutuva portaittaisuus voi aiheuttaa ongelmia tietyissä käyttösovelluksissa ja lisäksi digitaalinen pulssinmuokkain vaatii digitaalisen ohjauksen. Patentissa US-4 311 921 25 kuvataan pulssinmuokkauspiiriä, jossa tulevasta sakarapulssista muodostetaan trapetsoidigeneraattorilla trapetsipulssi rajoittamalla sakarapulssin nousu- ja laskuaikaa. Patentissa US-3 982 189 muodostetaan kolmiopulssi sakarapulssista integraattorilla, josta saatavan pulssin amplitudia sääde-30 tään AGC-piirillä. Kuvattu piiri on lähinnä AGC-piirin takia melko paljon komponentteja tarvitseva.Many devices and systems require a shaping circuit to form triangular pulses for use for various purposes as such or for further processing. Usually, the input of the triangle pulse generating circuit is square wave pulses, from which 15 triangular pulses can be generated in various ways. This can be accomplished with digital technology, which allows the output pulse to be converted quite easily digitally and finally, with a D / A converter, to be converted into an analog pulse of the desired shape. However, the disadvantage of a digitally modified pulse is that the envelope of the output pulse 20 is stepped due to the limited number of bits in the D / A converter. The staggering caused by pulse quantization can cause problems in certain applications and in addition, a digital pulse converter requires digital control. U.S. Pat. No. 4,311,921 25 describes a pulse shaping circuit in which a trapezoidal pulse is formed from a incoming claw pulse by a trapezoid generator by limiting the rise and fall time of the claw pulse. In U.S. Pat. No. 3,982,189, a triangular pulse is generated from a square pulse by an integrator, the amplitude of which is controlled by an AGC circuit. The circuit described is in need of quite a lot of components, mainly due to the AGC circuit.

Tehtävänä on saada aikaan kytkentä, jonka tuottaman kolmiopulssin verhokäyrä ei ole portaittainen ja joka on mah-35 dollisimman yksinkertainen toteuttaa. Kolmiopulssin muodos-tuskytkentä on erityisesti tarkoitettu käytettäväksi patenttihakemuksen FI-891512, hakija Nokia Matkapuhelimet Oy, 2 88566 mukaisessa pulssinmuokkaimessa, jolloin koko piiri voidaan integroida IC-piiriksi.The task is to provide a connection whose envelope of the triangular pulse produced is not stepwise and which is as simple as possible to implement. The triangular pulse generating circuit is especially intended for use in a pulse modulator according to patent application FI-891512, applicant Nokia Matkapuhelimet Oy, 2 88566, whereby the entire circuit can be integrated into an IC circuit.

Keksinnön mukaiselle kytkennälle on tunnusomaista se, mitä 5 on sanottu patenttivaatimuksessa 1.The connection according to the invention is characterized by what is stated in claim 1.

Keksinnön mukaisesti piirin sisääntuloon tuotu sakara-aalto muutetaan kolmioaalloksi vastusten, kondensaattorin ja transistorien avulla. Sakara-aallon etureuna ja takareuna toi-10 mivat liipaisimina, jotka aiheuttavat kondensaattorin latautumisen ja purkautumisen vakiovirralla muodostaen näin kol-miopulssin. Sakara-aallon pulssin pituudesta riippuen kol-miopulssi voi olla kokonainen tai huipustaan leikkaantunut. Lisäksi piiriin kuuluu järjestely, jolla edellä mainitun 15 kondensaattorin rinnalle voidaan kytkeä lisää kondensaattoreita, jolloin kondensaattorin aikavakiota voidaan muuttaa.According to the invention, the square wave introduced at the input of the circuit is converted into a triangular wave by means of resistors, a capacitor and transistors. The leading edge and the trailing edge of the square wave act as triggers, causing the capacitor to charge and discharge at a constant current, thus forming a triangular pulse. Depending on the length of the square wave pulse, the triangular pulse may be complete or truncated at its peak. In addition, the circuit includes an arrangement by which additional capacitors can be connected in addition to the above-mentioned capacitor 15, whereby the time constant of the capacitor can be changed.

Keksinnön mukaista piiriä kuvataan seuraavassa seikkaperäisesti viitaten oheisiin kuviin, joissa: 20 kuva 1 esittää keksinnön mukaisen piirin toteutusta, ja kuva 2 esittää piiriin tulevan sakara-aallon ja kondensaattorin jännitteen ajallista suhdetta.The circuit according to the invention will now be described in detail with reference to the accompanying figures, in which: Figure 1 shows an implementation of a circuit according to the invention, and Figure 2 shows the time relationship of a square wave and a capacitor voltage entering the circuit.

25 Kuvan 1 piirissä muodostetaan sisääntulevasta sakarapulssis-ta Vin transistorien Q1 ja Q2 sekä kondensaattorin Cl avulla kondensaattorin yli vaikuttava kolmiojännite. Tulo- ja lähtöpulssien aaltomuodot on esitetty kuvassa. Kondensaattorit C3...CN voidaan kytkeä kytkiminä toimivia transistoreja 30 Q3...QN ohjaamalla kondensaattorin Cl rinnalle ja siten muuttaa sen kapasitanssia. Näin saadaan sen varautumisen aikavakiota muutettua.In the circuit of Fig. 1, a triangular voltage acting across the capacitor is formed from the incoming claw pulse Vin by means of transistors Q1 and Q2 and a capacitor C1. The waveforms of the input and output pulses are shown in the figure. Capacitors C3 ... CN can be connected by switching transistors 30 Q3 ... QN acting as switches in parallel with capacitor C1 and thus changing its capacitance. This changes its charging time constant.

Kolmiopulssi muodostetaan seuraavalla tavalla: sakara-aalto 35 Vin muodostetaan kondensaattorin C2 avulla suodatetusta käyttöjännitteestä Vs siten, että sitä katkotaan ohjauksella halutun pituisiksi invertoiduiksi pulsseiksi, jolloin pulssiksi katsotaan se aikaväli, jolloin jännite on 0 V. Luon- 3 88566 nollisesti sakara-aaltoa voidaan muodostaa muillakin tunnetuilla tavoilla. Transistorit Q1 ja Q2 toimivat virtapeileinä. Virtapeilikytkentä muodostuu tunnetusti kahdesta transistorista, joiden kannat ja emitterit on kytketty yhteen 5 ja toinen transistori on kytketty diodiksi. Sisääntulevan pulssin laskevalla reunalla (kun jännite laskee käyttöjänni-tearvosta Vs arvoon 0 V) transistori Q1 alkaa johtaa ja virta kulkee transistorin Q1 diodiksi kytketyn transisto-riosan kautta. Kytkennän takia sama virta kulkee myös tran-10 sistorin Q1 toisen transistoriosan kautta. Tämä virta Ie lataa kondensaattoria Cl. Latausvirran suuruus on:The triangular pulse is formed as follows: the square wave 35 Vin is formed by the operating voltage Vs filtered by the capacitor C2 so that it is interrupted by control into inverted pulses of the desired length, the pulse being considered to be the time interval at which the voltage is 0 V. in other known ways. Transistors Q1 and Q2 act as current mirrors. The current mirror circuit is known to consist of two transistors, the bases and emitters of which are connected together and the other transistor is connected as a diode. At the falling edge of the incoming pulse (when the voltage drops from the operating voltage value Vs to 0 V), the transistor Q1 begins to conduct and current flows through the transistor portion connected to the diode of the transistor Q1. Due to the connection, the same current also flows through the second transistor part of the tran-10 resistor Q1. This current Ie charges the capacitor Cl. The amount of charging current is:

Vs-0,6 V Ie = - 15 RlVs-0.6 V Ie = - 15 Rl

Kondensaattorin Cl varautumisen aikavakio Tl on:The charging time constant T1 of the capacitor C1 is:

Cl x Vs 20 Tl = -Cl x Vs 20 Tl = -

IeIe

Aikavakio riippuu Cl:n arvosta. Kuten edellä on sanottu, kondensaattorin Cl rinnalle voidaan kytkeä ohjauslinjojen 25 Cswl...N avulla kondensaattoreita C3...CN halutulla tavalla, jolloin aikavakiota Tl ja siis kondensaattorin varausjännitteen nousunopeutta voidaan muuttaa.The time constant depends on the value of Cl. As stated above, capacitors C3 ... CN can be connected in parallel with the capacitor C1 by means of the control lines 25 Cswl ... N, whereby the time constant T1 and thus the rate of increase of the capacitor charge voltage can be changed.

Vastaavalla tavalla sakara-aallon Vin nousevalla reunalla 30 (jännite nousee arvosta 0 V käyttöjännitearvoon Vs) transistori Q2 alkaa johtaa ja kondensaattori Cl purkautuu virralla, jonka suuruus on sama kuin latausvirta, jos Rl = R2.Similarly, at the rising edge 30 of the square wave Vin (the voltage rises from 0 V to the operating voltage value Vs), the transistor Q2 begins to conduct and the capacitor C1 discharges with a current equal to the charging current if R1 = R2.

Näin muodostetaan kuvan 2 esittämä loivareunainen aaltomuoto. Kuvassa 2 on esitetty, miten kondensaattorin Cl yli ... 35 vaikuttava jännite VI nousee aikavakion Tl kuluttua lähelle arvoa Vs ja vastaavasti laskee samassa ajassa arvoon 0 V, kun Hipaisijana toimii sakara-aallon nouseva ja laskeva reuna. Jos sakarapulssi on lyhyt, saadaan jännitteestä VI kolmiopulssi ja pitkällä pulssilla saadaan vastaavasti 4 38566 huipusta leikkaantunut pulssi. Pulssin jyrkkyyteen vaikutetaan kondensaattorilla Cl ja jyrkkyyttä voidaan säätää edellä mainittuja lisäkondensaattoreita sopivasti kytkemällä. Kondensaattorin lataus- ja purkausvirran määräävät 5 täysin virtapeilit Q1 ja Q2 sekä vastukset Rl ja R2. Valitsemalla vastukset eri suuruisiksi saadaan epäsymmetrinen kolmiopulssi.This forms the gentle-edged waveform shown in Figure 2. Figure 2 shows how the voltage VI acting on the capacitor C1 over ... 35 rises after the time constant T1 close to the value Vs and correspondingly decreases to the value 0 V at the same time, when the rising and falling edge of the square wave acts as a toucher. If the claw pulse is short, a triangular pulse is obtained from the voltage VI, and a long pulse gives a correspondingly cut pulse of 4,38566 peaks. The pulse steepness is affected by the capacitor C1, and the steepness can be adjusted by suitably connecting the above-mentioned additional capacitors. The charging and discharging current of the capacitor is completely determined by the current mirrors Q1 and Q2 and the resistors R1 and R2. Selecting resistors of different sizes results in an asymmetric triangular pulse.

Esitellyllä keksinnön mukaisella kolmiopulssin muodostuskyt-10 kennällä on eräitä etuja digitaalitekniikalla toteutettuihin piireihin nähden. Kvantisointiportaita ei ole eikä digitaalista ohjausta tarvita. Piiri ei synnytä kvantisointikohi-naa, mikä on huomattava etu piirin käyttöä ajatellen. Piiri on rakenteeltaan yksinkertainen ja sisältää vähän komponent-15 teja ja se on helppo ja halpa integroida osaksi IC-piiriä, esimerkiksi hakemuksen FI-891512 mukaista analogista puls-sinmuokkainpiiriä. Luonnollisesti kytkentää voidaan käyttää minkä tahansa analogiapiirin yhteydessä, jossa tarvitaan kolmiopulsseja.The triangular pulse generating circuit 10 according to the invention has some advantages over circuits implemented with digital technology. There are no quantization steps and no digital control is required. The circuit does not generate quantization noise, which is a considerable advantage for the use of the circuit. The circuit is simple in structure and contains few components and is easy and inexpensive to integrate into an IC circuit, for example an analog pulse modifier circuit according to application FI-891512. Of course, the coupling can be used with any analog circuit that requires triangular pulses.

20 i20 i

Claims

1. Triangular pulses generating coupling arrangement which, by charging and discharging a capacitor (C1), forms a triangular pulse, the top of which can be cut off, by a rectangle pulse (Vin) entering the arrangement, the height of which corresponds to the operating voltage (Vs), characterized there being a first transistor pair (Q1) coupled to a first current mirror and a second transistor pair (Q2) coupled to a second current mirror and said capacitor (C1) coupled so that it starts to charge on one edge of the rectangle pulse (Vin) with a constant current supplied by the first current mirror (Q1) and the capacitor (C1) at the second edge of the rectangle pulse (Vin) begins to discharge with a constant current which the second current mirror (Q2) assumes, the voltage (Vout) of the switching output being the voltage across the capacitor (Cl).

Triangular pulse generating coupling arrangement according to claim 1, characterized in that the rectangle pulse is supplied via a first resistor (R1) to the collector of the transistors of the first current mirror (Q1) connected to a diode and via a second resistor (R2) respectively. the collector of the transistors of the second current mirror (Q2) connected to a diode, the collector of the transistors of the two current mirrors (Q1; Q2) which have not been connected to a diode have been connected to the capacitor (C1), the emitters of the transistors of the first current mirror (Q1) have been connected to the operating voltage (Vs) and the emitters of the transistors of the second current mirror (Q2) have been connected to the ground of the coupling arrangement.

3. Triangular pulses generating coupling arrangement according to claim 1, characterized in that a desired number of additional capacitors (C3 ... CN) can be connected in parallel with said capacitor (C1). 1 Triangular pulses generating switching arrangement according to claim 3, characterized in that each additional capacitor can be connected separately with a controllable transistor switch (Q3 ... QN).