JP2007013441A - Pulse generation device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a pulse generation device, for example, a pulse generation device that controls a duty ratio of a pulse to a desired value.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, pulse generators that generate rectangular wave pulses have been widely used in digital circuits composed of sequential circuits and combinational circuits.
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。 Among these pulse generators, there are also pulse generators that maintain a desired duty ratio (duty ratio: ratio of ON or OFF time to one pulse period) or pulse generators that can variably control the duty ratio. To do.
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。 For example, when used as a clock pulse, there is a request to maintain the duty ratio of the pulse at 50%, and for this, as disclosed in Patent Document 1, the duty ratio of a pulse with a deteriorated duty ratio is required. There is a technology to make the ratio 50%. This is a technique for setting the duty ratio to approximately 50% using, for example, a two-stage NAND gate static latch. However, in this technique, it is necessary to use a pulse with a duty ratio close to 50% as the original input pulse. The scope of application is limited.
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)。 A combination of a sine wave oscillator and a comparator is conventionally known as a pulse generator capable of variably controlling the duty ratio (see FIG. 1). In this configuration, when the threshold level is changed, the duty ratio of the pulse changes (see FIG. 1).
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。 However, in the conventional configuration shown in FIG. 1, in order to obtain a pulse with a desired duty ratio, for example, 50%, if the output waveform of the oscillator includes a harmonic, it is compared with the distortion waveform. The threshold value of the detector must be adjusted and set, and even if it is set, it is difficult to stably obtain a rectangular wave pulse with an accurate duty ratio of 50% due to various fluctuation factors.
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。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a pulse generator that can set a duty ratio of a rectangular wave pulse to a desired value and can be stably maintained.
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。 The invention according to claim 1 is a pulse generation device that converts an input signal from a signal source into a rectangular wave pulse having a desired duty ratio, and compares the input signal with a threshold value, and according to the magnitude relationship thereof. Comparing means for converting to an output pulse, duty ratio setting means for setting a desired duty ratio, and threshold control means for detecting a difference signal between the duty ratio of the output pulse and the desired duty ratio, The duty ratio of the output pulse is controlled to the desired duty ratio by feedback control of the threshold level based on the difference signal detected by the control means.
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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a basic block diagram showing the configuration of the pulse generation device of the present embodiment.
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。
In FIG. 2, the
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。
The
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。
Here, when f (t)> L, the
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。
The duty
The
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。
Next, the operation of the
A comparison operation between an input signal f (t) from a signal source (not shown) and a threshold level L is performed by the
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。
By configuring such negative feedback, the duty ratio of the output pulse changes to the desired duty ratio set by the duty
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。
When the duty ratio of the output pulse is stabilized, the threshold level output from the
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。 When the duty ratio of the output pulse deviates from the set value for some reason, the feedback control works on the threshold level so as to return to the duty ratio set by the same control, so that various fluctuations such as a change in the input signal waveform f (t) However, the duty ratio is kept stable.
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。
It should be noted that, depending on the logic of the magnitude relationship between the threshold level L and the input signal f (t) in the
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。 As described above, this embodiment can generate and maintain a rectangular wave pulse having a desired duty ratio by utilizing the feedback control characteristic of being resistant to various fluctuations and disturbances. The effect is demonstrated.
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。 Next, an embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the pulse generation device according to the present embodiment. In FIG. 3, the same or corresponding parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
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。
In FIG. 3, the
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。
The
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。
The duty
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。
The duty
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Next, the operation of the
When an input signal f (t) from a signal source (not shown) is supplied to the
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。
Signal processing from the duty
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。 When the duty ratio of the output pulse deviates from the set value for some reason, feedback control operates on the threshold level L so as to return to the duty ratio set by similar control. For example, various changes such as a change in the input signal waveform f (t) It is possible to keep the duty ratio stable even with respect to fluctuations.
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。 As described above, this embodiment can generate and maintain a rectangular wave pulse having a desired duty ratio by utilizing the feedback control characteristic that is resistant to various fluctuations and disturbances. Demonstrate the effect.
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。
Next, another embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
The present embodiment has a configuration obtained by further developing the first embodiment.
That is, in the first embodiment, when the input signal waveform f (t) is a pulse waveform having a steep slope such as a rectangular wave, an arbitrary duty ratio is obtained by changing the threshold level L. It becomes difficult. That is, in order to obtain an output pulse having a set target duty ratio by the above operation, the input signal waveform f (t) can be obtained with an arbitrary duty ratio by changing the threshold level L. It is necessary to have a waveform like this. For example, the input signal waveform f (t) needs to be a waveform that can obtain an arbitrary duty ratio by changing the threshold level L such as a sinusoidal smooth waveform, a triangular wave, or a sawtooth wave. .
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。 Therefore, the present embodiment shown in FIG. 5 is made to realize a more advanced pulse generation apparatus, excluding the technical limitations in the first embodiment.
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。
In FIG. 5, the
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。
The
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。
Further, the
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。
The
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。
Thus, according to the present example, in addition to the effect that a rectangular wave pulse having an arbitrary stable duty ratio as described in the embodiment or the example 1 can be obtained, the
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 A pulse generation device that converts an input signal from a signal source into a rectangular wave pulse having a desired duty ratio,
Comparing means for comparing the input signal with a threshold value and converting it into an output pulse according to the magnitude relationship;
Duty ratio setting means for setting a desired duty ratio;
Threshold control means for detecting a difference signal between the duty ratio of the output pulse and the desired duty ratio,
A pulse generating apparatus characterized in that the duty ratio of an output pulse is controlled to the desired duty ratio by performing feedback control of the threshold level based on the difference signal detected by the threshold control means.
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。 The threshold control means includes
Duty ratio detection means for outputting a signal corresponding to the duty ratio of the output pulse;
Differential amplification means for taking a difference between an output of the duty ratio detection means and a signal at a level corresponding to a desired duty ratio set by the duty ratio setting means;
The pulse generation device according to claim 1, further comprising an integration unit that generates the threshold value by integrating an output of the differential amplification unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005190104A JP2007013441A (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Pulse generation device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170134570A (en) | 2015-05-22 | 2017-12-06 | 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코 | Pulse generator |
CN114337607A (en) * | 2022-02-15 | 2022-04-12 | 山东兆通微电子有限公司 | Clock signal duty ratio trimming circuit |
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- 2005-06-29 JP JP2005190104A patent/JP2007013441A/en active Pending
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