JP2009017528A - Pulse generating circuit and uwb communication system - Google Patents
Pulse generating circuit and uwb communication system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009017528A JP2009017528A JP2008042517A JP2008042517A JP2009017528A JP 2009017528 A JP2009017528 A JP 2009017528A JP 2008042517 A JP2008042517 A JP 2008042517A JP 2008042517 A JP2008042517 A JP 2008042517A JP 2009017528 A JP2009017528 A JP 2009017528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- circuit
- generation circuit
- signal
- pulse wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Pulse Circuits (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
Abstract
Description
本発明は、UWB(Ultra Wide Band)通信に適するパルスを発生するパルス発生回路及びUWB通信装置に関する。 The present invention relates to a pulse generation circuit and a UWB communication apparatus that generate pulses suitable for UWB (Ultra Wide Band) communication.
UWB通信は、非常に広い周波数帯域を利用して高速大容量のデータ通信を行う通信方式である。広帯域の信号を発生するために、従来のスペクトル拡散による方法や直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)による方法の他に、非常に短時間のパルスを利用する方法があり、特にインパルスラジオ(IR:Impulse Radio)方式の通信と呼ばれている。IR方式では、従来の変調によらない時間軸操作のみで変復調が可能であり、回路の簡略化や低消費電力化が期待できるとされている(特許文献1,2,3参照)。
UWB communication is a communication method that performs high-speed and large-capacity data communication using a very wide frequency band. In addition to the conventional spread spectrum method and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method, there are methods that use very short pulses to generate wideband signals, especially impulse radio. This is called (IR: Impulse Radio) communication. In the IR method, modulation / demodulation is possible only by time axis operation not based on conventional modulation, and it is expected that simplification of the circuit and low power consumption can be expected (see
ここで、IR方式に使用されるパルス波形について簡単に説明する。図16(a)に示すようなパルス幅PD、周期TPのパルス波は良く知られている通りで、そのパルス波の周波数スペクトルは、図16(b)に示すように、エンベロープがBW=1/PDで最初の零点を持つsinc関数である。 Here, a pulse waveform used in the IR method will be briefly described. A pulse wave having a pulse width P D and a period T P as shown in FIG. 16A is well known, and the frequency spectrum of the pulse wave has an envelope of BW as shown in FIG. = is a sinc function having a first zero point at 1 / P D.
このようなパルスの場合は、スペクトルが直流からBWまで広がるため使いづらく、図16(d)に示すようなスペクトルの中心が周波数の高いところにあるパルスが好まれる。即ち、図16(c)のようなパルス波形であって、図16(a)のパルスを周波数f0=1/2Pwのパルス波で乗算して周波数スペクトルを高い方に移動したものである。パルス幅PDの区間には、搬送波周期の半分Pw(Pw=1/(2f0))のパルスがいくつか含まれる。ただしこの波形は、図16(c)に一点鎖線1601に示すような直流(DC)成分を含み、正確には図16(d)に示すような理想的なスペクトルを持たない。
In the case of such a pulse, since the spectrum spreads from direct current to BW, it is difficult to use, and a pulse having a high frequency at the center of the spectrum as shown in FIG. That is, the pulse waveform is as shown in FIG. 16C, and the frequency spectrum is shifted to the higher side by multiplying the pulse of FIG. 16A by a pulse wave of frequency f 0 = 1 / 2Pw. The interval of the pulse width P D includes several pulses of half the carrier wave period Pw (Pw = 1 / (2f 0)). However, this waveform includes a direct current (DC) component as shown by a one-
このような理想的なスペクトルを持つ波形を図16(e)に示す。この波形は、図16(a)のパルスを搬送周波数f0の正弦波で乗算した波形である。また図16(f)は、図16(a)のパルスを搬送周波数f0の矩形波で乗算した波形であり、デジタル回路での発生が容易である。デジタル回路といってもパルス幅が狭いため、このような角張った波形が生成されることはなく図16(e)のような波形となるのが一般的である。UWB通信に理想的なパルス波形は、他にもいろいろ考案されており、ここに示した波形とは異なっているが発生方法が簡単なために多用される。 A waveform having such an ideal spectrum is shown in FIG. This waveform is obtained by multiplying the pulse of FIG. 16A by a sine wave having the carrier frequency f 0 . The FIG. 16 (f) is a pulse waveform obtained by multiplying a square wave of the carrier frequency f 0 of FIG. 16 (a), the it is easy to occur in the digital circuit. Even if it is a digital circuit, since the pulse width is narrow, such an angular waveform is not generated and the waveform is generally as shown in FIG. Various pulse waveforms ideal for UWB communication have been devised, and are different from the waveforms shown here, but are frequently used because the generation method is simple.
(従来例1)図17(a)は、図16(c)に示すパルスを発生する従来の回路例である(非特許文献1参照)。2つのインバータ1701,1702及び否定論理和回路(NOR)1703は、NOR1703のもう一方の入力Ciが偽(L:ローレベル)となった時3段のリング発振回路を構成する。即ち、図17(b)に示すタイミング図のようにCiがLの間だけ発振し、NOR1703の出力NRとインバータ1701,1702の出力N1,N2はそれぞれ時間tdずつ遅れて変化が伝播していく。
(Conventional Example 1) FIG. 17A shows a conventional circuit example for generating the pulses shown in FIG. 16C (see Non-Patent Document 1). The two
ここで説明を簡略化するために、NOR1703及びインバータ1701,1702の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、すべて等しいと仮定する。従ってこの回路で発生するパルス幅(図16(c)におけるPw)は、3tdとなる。即ち、回路を構成する素子の遅延時間の3倍が、発生可能な最も短いパルス幅となり、これがこの回路によって発生できる最も短いパルス幅となる。
Here, to simplify the description, it is assumed that the rise time and the fall time of the NOR 1703 and the
(従来例2)UWB通信では、このようにして発生されたパルスを送信機のみでなく、受信機においても受信信号と相関を計算するためのテンプレートパルスとして使用される。受信機においては、差動型の信号処理が行われることが多く、図16(g)に示すような位相の反転した2つの信号が必要になることも多い。差動のパルス信号は、送信機においても平衡型のアンテナを駆動する際などに有効である。受信回路においては、さらに、同相と直交の位相が90度異なったI,Q信号が必要なことも多い。 (Conventional example 2) In UWB communication, pulses generated in this way are used not only as a transmitter but also as a template pulse for calculating a correlation with a received signal in a receiver. In the receiver, differential signal processing is often performed, and two signals having inverted phases as shown in FIG. 16G are often required. The differential pulse signal is also effective in driving a balanced antenna in the transmitter. In the receiving circuit, I and Q signals whose in-phase and quadrature phases differ by 90 degrees are often required.
非特許文献2には、平衡型のパルスを発生するための回路が提示されている。この回路では、差動式の遅延回路を何段か縦続接続して、論理回路によって遅延回路1段の遅延量に相当するパルス幅のパルス波を作りだす回路である。非特許文献2には、遅延回路に入力する信号の立ち上がり及び立ち下がりの両方でパルス起動することができ、これによって低消費電力化が可能であることや、遅延回路を一段おきに使うことによってI,Q信号の発生が可能であることも記されている。
Non-Patent
上述した従来技術では、遅延回路が相補的に構成され必ずDi及びXDiの両方を発生するためI,Q信号の発生も容易である。しかしながらPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタを相補的に使用し差動信号を得るこの方法は、P,Nの両チャネルMOSトランジスタの定数のバランスが取れていないと発生される信号のバランスが良くない。信号のバランスが良くない不平衡成分があると、特に受信機において相関器を構成する場合などにおいて出力誤差が増大し都合が良くない。 The prior art described above, an I a delay circuit generates both complementarily configured always D i and XD i, occurrence of Q signals easily. However, this method of obtaining a differential signal by using a P channel MOS transistor and an N channel MOS transistor in a complementary manner provides a good balance of generated signals unless the constants of the P and N channel MOS transistors are balanced. Absent. If there is an unbalanced component with an unbalanced signal, an output error increases particularly when a correlator is configured in the receiver, which is not convenient.
さらに、起動開始信号の立ち上がりと立ち下がりの両エッジでパルスを起動することができ、電力を節約ことが可能であると記されているが、発生されるパルスは立ち上がりで起動されたパルスと立ち下がりで起動されたパルスの極性が反転してしまい、変調操作や起動のタイミングなどに大きな制約を課すことになるという課題を有する。 Furthermore, although it is stated that the pulse can be activated at both the rising and falling edges of the activation start signal and that power can be saved, the generated pulse is the same as the pulse activated at the rising edge. There is a problem that the polarity of the pulse activated at the fall is inverted, and a large restriction is imposed on the modulation operation and the activation timing.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
起動開始信号に基づき所定の時間間隔のm個(mは2以上の整数)の起動信号を発生させる起動回路と、前記m個の起動信号の各々に基づきパルス幅Pwのn周期分(nは1以上の整数)のパルス波を発生させる同一特性のm個のパルス波発生サブ回路と、を含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 1]
An activation circuit for generating m (m is an integer of 2 or more) activation signals at predetermined time intervals based on the activation start signal, and n periods (n is a pulse width Pw) based on each of the m activation signals. A pulse generation circuit including m pulse wave generation sub-circuits having the same characteristics for generating a pulse wave of an integer of 1 or more.
この構成によれば、複数の同一特性のパルス波発生サブ回路を使用しそれぞれのパルス波発生サブ回路の起動時間を調整することによりDCレベルが安定した、かつ対称性の良い差動のパルス波を発生することが可能となる。m個の起動信号の所定の時間間隔をパルス波のパルス幅Pwに等しく設定すれば、180度位相の異なる差動信号を得ることが出来、またPwの半分とすれば90度位相の異なるI,Q信号を得ることができる。 According to this configuration, a differential pulse wave having a stable DC level and good symmetry can be obtained by using a plurality of pulse wave generation sub-circuits having the same characteristics and adjusting the start-up time of each pulse wave generation sub-circuit. Can be generated. If the predetermined time interval of the m activation signals is set equal to the pulse width Pw of the pulse wave, a differential signal having a phase difference of 180 degrees can be obtained, and if it is half of Pw, an I having a phase difference of 90 degrees is obtained. , Q signals can be obtained.
[適用例2]
上記に記載のパルス発生回路において、前記パルス波発生サブ回路は、各々の遅延量が前記パルス幅Pwに設定された複数のインバータ遅延回路と、前記複数のインバータ遅延回路の各々の出力信号に基づき前記パルス波を発生させるパルス波発生論理回路と、を含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 2]
In the pulse generation circuit described above, the pulse wave generation sub-circuit is based on a plurality of inverter delay circuits each having an amount of delay set to the pulse width Pw, and output signals of the plurality of inverter delay circuits. And a pulse wave generation logic circuit for generating the pulse wave.
この構成によれば、通常の半導体プロセスによるインバータ遅延回路とパルス波発生論理回路によって構成することができるので、高集積化が容易である。 According to this configuration, since it can be configured by an inverter delay circuit and a pulse wave generation logic circuit by a normal semiconductor process, high integration is easy.
[適用例3]
上記に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、2個の前記パルス波発生サブ回路を含み、各々の前記パルス波発生サブ回路は、前記所定の時間間隔を前記パルス幅Pwに設定した前記起動回路が発生する2個の前記起動信号の各々に基づき前記パルス波を発生する、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 3]
In the pulse generation circuit described above, the pulse generation circuit includes two pulse wave generation subcircuits, and each of the pulse wave generation subcircuits sets the predetermined time interval to the pulse width Pw. The pulse generation circuit characterized in that the pulse wave is generated based on each of the two activation signals generated by the activation circuit.
この構成によれば、各々のパルス波発生サブ回路は、パルス幅Pwの時間間隔でパルス波を発生するので、互いに180度位相の異なる2つの信号を発生することが可能となる。発生されるパルス波は、特性が同一のパルス波発生サブ回路によって発生されるのでDCレベルが安定した、かつ対称性の良い差動のパルス波を発生することが可能となる。 According to this configuration, each pulse wave generation sub-circuit generates a pulse wave at a time interval of the pulse width Pw, so that it is possible to generate two signals that are 180 degrees out of phase with each other. Since the generated pulse wave is generated by a pulse wave generation sub-circuit having the same characteristics, it is possible to generate a differential pulse wave having a stable DC level and good symmetry.
[適用例4]
上記に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、2個の前記パルス波発生サブ回路を含み、各々の前記パルス波発生サブ回路は、前記所定の時間間隔を前記パルス幅Pw/2に設定した前記起動回路が発生する2個の前記起動信号の各々に基づき前記パルス波を発生する、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 4]
In the pulse generation circuit described above, the pulse generation circuit includes two pulse wave generation subcircuits, and each of the pulse wave generation subcircuits sets the predetermined time interval to the pulse width Pw / 2. A pulse generation circuit characterized in that the pulse wave is generated based on each of the two activation signals generated by the set activation circuit.
この構成によれば、各々のパルス波発生サブ回路は、パルス幅Pwのパルス波をPw/2の時間間隔で発生するので、互いに90度位相の異なる2つの信号を発生することが可能となる。発生されるパルス波は、特性が同一のパルス波発生サブ回路によって発生されるのでDCレベルが安定した、かつ対称性の良い位相が90度異なるパルス波(I,Q信号)を発生することが可能となる。 According to this configuration, each pulse wave generation sub-circuit generates a pulse wave having a pulse width Pw at a time interval of Pw / 2, so that it is possible to generate two signals that are 90 degrees out of phase with each other. . Since the generated pulse wave is generated by a pulse wave generation sub-circuit having the same characteristics, a pulse wave (I, Q signal) having a stable DC level and a phase that is 90 degrees different may be generated. It becomes possible.
[適用例5]
上記に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、4個の前記パルス波発生サブ回路を含み、各々の前記パルス波発生サブ回路は、前記所定の時間間隔を前記パルス幅Pw/2に設定した前記起動回路が発生する4個の前記起動信号の各々に基づき前記パルス波を発生する、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 5]
In the pulse generation circuit described above, the pulse generation circuit includes four pulse wave generation subcircuits, and each of the pulse wave generation subcircuits sets the predetermined time interval to the pulse width Pw / 2. A pulse generation circuit characterized in that the pulse wave is generated based on each of the four start signals generated by the set start circuit.
この構成によれば、各々のパルス波発生サブ回路は、パルス幅Pwのパルス波をPw/2の時間間隔で発生するので、互いに90度位相の異なる4つの信号、即ち位相が90度異なった2組の差動の信号(I,Q差動信号)を発生することが可能となる。発生されるパルス波は、特性が同一のパルス波発生サブ回路によって発生されるのでDCレベルが安定した、かつ対称性の良い差動のパルス波(I,Q信号)を発生することが可能となる。 According to this configuration, each of the pulse wave generation sub-circuits generates a pulse wave having a pulse width Pw at a time interval of Pw / 2, so that four signals having phases different from each other by 90 degrees, that is, phases differ by 90 degrees. Two sets of differential signals (I and Q differential signals) can be generated. Since the generated pulse wave is generated by a pulse wave generation sub-circuit having the same characteristics, it is possible to generate a differential pulse wave (I, Q signal) having a stable DC level and good symmetry. Become.
[適用例6]
上記適用例4または適用例5に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、各々の前記パルス波発生サブ回路が発生する前記パルス波を相互に加算及び減算する加算減算回路をさらに含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 6]
In the pulse generation circuit according to Application Example 4 or Application Example 5, the pulse generation circuit further includes an addition / subtraction circuit that adds and subtracts the pulse waves generated by the pulse wave generation subcircuits to each other. A pulse generation circuit characterized by that.
この構成によれば、各々のパルス波発生サブ回路が発生する信号同士を加算及び減算して新たな信号を生成することにより、上記適用例4または適用例5のパルス発生回路が発生するI,Qパルス信号の直交度をさらに高めることが可能となる。 According to this configuration, the signals generated by the pulse wave generation subcircuits are added and subtracted to generate a new signal, thereby generating I, It is possible to further increase the orthogonality of the Q pulse signal.
[適用例7]
上記適用例1から3に記載のパルス発生回路において、前記起動回路は、前記起動開始信号に基づき立ち上がりと立ち下がりが同時に変化する2相の信号を発生させる2相信号発生回路と、前記2相信号発生回路の出力信号の一方に接続された前記インバータ遅延回路と、を含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 7]
In the pulse generation circuit according to any one of the application examples 1 to 3, the start circuit generates a two-phase signal in which rising and falling simultaneously change based on the start start signal, and the two-phase signal generating circuit A pulse generation circuit comprising: the inverter delay circuit connected to one of output signals of the signal generation circuit.
この構成によれば、起動回路は、パルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の遅延量に一致する時間間隔で2相の起動信号を発生できるので、パルス波発生サブ回路を起動する起動タイミングの時間間隔を、パルス波発生サブ回路が発生するパルス波のパルス幅Pwに正確に一致させることができる。 According to this configuration, the activation circuit can generate a two-phase activation signal at a time interval that matches the delay amount of the inverter delay circuit that constitutes the pulse wave generation subcircuit. Can be exactly matched to the pulse width Pw of the pulse wave generated by the pulse wave generation subcircuit.
[適用例8]
上記適用例1、2、4、6に記載のパルス発生回路において、前記起動回路は、遅延量が前記パルス幅Pwに設定された第1遅延回路と、遅延量が前記パルス幅Pw×1.5に設定された第2遅延回路と、を含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 8]
In the pulse generation circuits according to Application Examples 1, 2, 4, and 6, the start-up circuit includes a first delay circuit in which a delay amount is set to the pulse width Pw, and a delay amount that is the pulse width Pw × 1. A pulse generation circuit comprising: a second delay circuit set to 5;
この構成によれば、90度位相差の2つのパルス波を発生する場合、パルス波発生サブ回路の起動時間差を、パルス波発生サブ回路が発生するパルス波のパルス幅Pwの半分に設定しなければならないが、回路が素子限界程度に高速で作動している場合、パルス幅Pwの半分の時間差を作り出すことが難しい。遅延量がパルス幅Pw×1.5の第2遅延回路と遅延量がパルス幅Pwの第1遅延回路の遅延時間差を利用することにより、パルス幅Pwの半分の遅延時間差を作り出すことが可能となる。 According to this configuration, when generating two pulse waves with a phase difference of 90 degrees, the startup time difference of the pulse wave generation subcircuit must be set to half the pulse width Pw of the pulse wave generated by the pulse wave generation subcircuit. However, when the circuit is operating at a speed as high as the element limit, it is difficult to create a time difference that is half the pulse width Pw. By using the delay time difference between the second delay circuit with a delay amount of pulse width Pw × 1.5 and the first delay circuit with a delay amount of pulse width Pw, it is possible to create a delay time difference that is half of the pulse width Pw. Become.
[適用例9]
上記に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、送信するデータに基づき前記起動回路が発生する前記m個の起動信号の出力先を前記m個のパルス波発生サブ回路のいずれかに切り替える起動信号選択回路を含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 9]
In the pulse generation circuit described above, the pulse generation circuit switches an output destination of the m activation signals generated by the activation circuit to any one of the m pulse wave generation subcircuits based on data to be transmitted. A pulse generation circuit comprising an activation signal selection circuit.
この構成によれば、送信するデータの値に基づき変調ができるので、UWB通信に適したパルス発生回路として使用することが可能となる。 According to this configuration, since modulation can be performed based on the value of data to be transmitted, it can be used as a pulse generation circuit suitable for UWB communication.
[適用例10]
上記に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、送信するデータに基づき前記m個のパルス波発生サブ回路が発生する前記パルス波の出力先を切り替える出力選択回路を含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 10]
In the pulse generation circuit described above, the pulse generation circuit includes an output selection circuit that switches an output destination of the pulse wave generated by the m pulse wave generation subcircuits based on data to be transmitted. A pulse generator circuit.
この構成によれば、送信するデータの値に基づき変調ができるので、UWB通信に適したパルス発生回路として使用することが可能となる。 According to this configuration, since modulation can be performed based on the value of data to be transmitted, it can be used as a pulse generation circuit suitable for UWB communication.
[適用例11]
上記適用例3または7に記載のパルス発生回路において、前記パルス発生回路は、前記m個のパルス波発生サブ回路の所定の1組において前記パルス波発生サブ回路を構成する前記インバータ遅延回路の出力の位相が互いに反転する出力ノード間に接続するクロスカップルインバータを含む、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 11]
8. The pulse generation circuit according to Application Example 3 or 7, wherein the pulse generation circuit is an output of the inverter delay circuit constituting the pulse wave generation subcircuit in a predetermined set of the m pulse wave generation subcircuits. A pulse generation circuit comprising: a cross-coupled inverter connected between output nodes whose phases are inverted from each other.
この構成によれば、1組のパルス波発生サブ回路間の各々のインバータ遅延回路の遅延量の細かい誤差によって生じるわずかな位相のずれをクロスカップルインバータによって矯正することができるので、より正確なパルス発生が可能となる。 According to this configuration, a slight phase shift caused by a small error in the delay amount of each inverter delay circuit between one set of pulse wave generation subcircuits can be corrected by the cross-coupled inverter, so that more accurate pulse Can be generated.
[適用例12]
上記に記載のパルス発生回路において、前記起動回路に入力される前記起動開始信号のパルス幅は、前記パルス幅Pw以上かつ前記パルス幅Pw×4×n未満である、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 12]
In the pulse generation circuit described above, the pulse width of the start signal input to the start circuit is not less than the pulse width Pw and less than the pulse width Pw × 4 × n. circuit.
この構成によれば、起動開始信号のパルス幅をパルス発生回路が発生するn周期分のパルス波のよりも短くすることにより不要なパルス波を隠すことができるので、ノイズの発生を抑えることができる。 According to this configuration, it is possible to hide unnecessary pulse waves by making the pulse width of the start signal shorter than the pulse waves of n cycles generated by the pulse generation circuit, so that generation of noise can be suppressed. it can.
[適用例13]
上記に記載のパルス発生回路において、前記起動回路に入力される前記起動開始信号の周期は、前記パルス幅Pwの偶数倍の周期である、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 13]
The pulse generation circuit according to the above, wherein the period of the activation start signal input to the activation circuit is an even multiple of the pulse width Pw.
この構成によれば、パルス波発生サブ回路が周期的に起動することによって連続したパルス波を発生することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to generate a continuous pulse wave by periodically starting the pulse wave generation subcircuit.
[適用例14]
上記に記載のパルス発生回路において、前記インバータ遅延回路は、外部制御信号によって前記インバータ遅延回路の遅延量を制御可能である、ことを特徴とするパルス発生回路。
[Application Example 14]
The pulse generation circuit according to the above, wherein the inverter delay circuit can control a delay amount of the inverter delay circuit by an external control signal.
この構成によれば、外部制御信号によってインバータ遅延回路の遅延量の制御が可能であるため、製造ばらつきや動作温度、電源電圧変動による発生パルスの変動や誤差を矯正することが可能となる。 According to this configuration, the delay amount of the inverter delay circuit can be controlled by the external control signal, so that it is possible to correct fluctuations and errors in generated pulses due to manufacturing variations, operating temperatures, and power supply voltage fluctuations.
[適用例15]
上記に記載のパルス発生回路を含む、ことを特徴とするUWB通信装置。
[Application Example 15]
A UWB communication apparatus comprising the pulse generation circuit described above.
この構成によれば、パルス発生回路によってUWBに特有の極細のパルスを簡単にしかも差動の信号として発生できるので、これらを変調回路や復調回路のテンプレート発生回路として用いることにより、これらの回路に差動型の安定した回路方式の適用が可能となり安定で信頼性が高くまた高感度の装置を安価に構成することが可能となる。特に本発明によるパルス発生回路では素子の性能限界程度に高周波の差動パルスを発生することが可能でありその有用性は高い。 According to this configuration, an ultra-fine pulse unique to UWB can be easily generated as a differential signal by the pulse generation circuit, and by using these as a template generation circuit for a modulation circuit or a demodulation circuit, these circuits can be used. A differential type stable circuit system can be applied, and a stable, highly reliable, and highly sensitive device can be constructed at low cost. Particularly, the pulse generation circuit according to the present invention can generate a high-frequency differential pulse to the extent of the performance limit of the element, and its usefulness is high.
パルス発生回路は、CMOS集積回路などにより構成が可能であり、しかも素子の動作遷移時間程度の細いパルス発生が可能である。さらに、従来のパルス発生回路に比べてひずみの少ない差動のまたはIQのパルス信号を発生することが可能である。また、CMOS集積回路による論理回路で構成することができるので動作電力の増大なしに簡単にしかもCMOS回路の最高速度で動作させることが構成でき、UWB通信に利用可能な高周波広帯域のパルスを容易に発生することが可能である。 The pulse generation circuit can be constituted by a CMOS integrated circuit or the like, and can generate a pulse as narrow as the operation transition time of the element. Furthermore, it is possible to generate a differential or IQ pulse signal with less distortion compared to a conventional pulse generation circuit. In addition, since it can be configured with a logic circuit using a CMOS integrated circuit, it can be configured to operate easily at the maximum speed of the CMOS circuit without an increase in operating power, and a high-frequency broadband pulse that can be used for UWB communication can be easily obtained. Can occur.
以下、パルス発生回路の実施形態について図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of a pulse generation circuit will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
<パルスの構成>
最初に、発生しようとするパルス波について、図20を参照しながら説明する。図20は、発生しようとするパルス波を示す波形図である。
(First embodiment)
<Pulse configuration>
First, a pulse wave to be generated will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a waveform diagram showing a pulse wave to be generated.
発生しようとしているパルス波は、図20(a)及び(b)に示すような互いに位相が180度異なったパルス波のペア、または、図20(d)及び(e)のように位相が90度異なったパルス波のペア、さらに、図20(g)〜(j)のように互いに位相が180度異なったパルス波のペアが互いに位相が90度異なって出力される2組のペアである。図20(a)及び(b)は、差動出力のパルス波信号であり、図20(a)のパルス信号と図20(b)のパルス信号との電位差は、図20(c)に示すようなパルス信号となる。図20(d)及び(e)は、シングルエンド出力のI,Q信号であり、図20(g)〜(j)は、差動出力のI,Q信号である。 The pulse wave to be generated has a pair of pulse waves whose phases are different from each other by 180 degrees as shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b), or a phase which is 90% as shown in FIGS. 20 (d) and 20 (e). Further, as shown in FIGS. 20 (g) to (j), two pairs of pulse waves whose phases are different from each other by 180 degrees are two pairs that are output with phases different from each other by 90 degrees. . 20A and 20B are pulse signals of differential output, and the potential difference between the pulse signal of FIG. 20A and the pulse signal of FIG. 20B is shown in FIG. It becomes such a pulse signal. FIGS. 20D and 20E show single-ended output I and Q signals, and FIGS. 20G to 20J show differential output I and Q signals.
本実施形態では、一例として最小線幅0.18μのCMOS(相補型金属酸化膜半導体)プロセスを用いて容易に実現可能な以下の波形を発生する場合について説明するが、この場合のみに限定されるものではない。発生する波形は、図20(a)に示すように、パルス間隔をTP(任意)、搬送周波数f0=4GHzとすると、Pw=1/(2f0)で求まる搬送波周期の半分は、Pw=125psecとなり、パルス幅PDは、PD=2×n×Pw(nは任意の周期)となる。また、信号形態は、差動出力、シングルエンド出力のI,Q信号のペア及び差動出力のI,Q信号のペアとなる。 In the present embodiment, a case where the following waveform that can be easily realized using a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) process with a minimum line width of 0.18 μm is generated will be described as an example. However, the present embodiment is limited to this case. It is not something. As shown in FIG. 20 (a), when the pulse interval is T P (arbitrary) and the carrier frequency f 0 = 4 GHz, half of the carrier period obtained by Pw = 1 / (2f 0 ) is Pw = 125 psec, and the pulse width P D is P D = 2 × n × Pw (n is an arbitrary period). The signal forms are a differential output, a pair of I and Q signals for single-ended output, and a pair of I and Q signals for differential output.
<パルス発生回路の構成>
まず、第1実施形態に係るパルス発生回路の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るパルス発生回路の構成を示す構成図である。図2は、第1実施形態に係るパルス発生回路の動作を示すタイミング図である。
<Configuration of pulse generation circuit>
First, the configuration of the pulse generation circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a pulse generation circuit according to the first embodiment. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the pulse generation circuit according to the first embodiment.
図1に示すように、パルス発生回路1は、起動回路101と、同一特性のパルス波発生サブ回路102,103と、を含んで構成されている。起動回路101は、端子106に入力された起動開始信号a01を受けて所定の時間間隔のm=2個の起動信号b01,c01を発生し、端子107,108に出力する。パルス波発生サブ回路102,103は、それぞれ起動信号b01,c01の立ち上がりに呼応してパルス波d01,e01を発生し、端子104,105から出力する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、起動信号b01,c01の発生する時間差tdを図2に示すように発生するパルス波のパルス幅Pwに設定すると、パルス波発生サブ回路102,103は、パルス幅Pwの時間差でパルス波d01,e01を発生する。このパルス波d01,e01の電位差は、図2の信号d01−e01に示すような波形となる。起動信号b01,c01の発生順序を入れ替えると、発生されるパルス波の極性を反転させることができる。すなわち図2の時刻t1において、起動信号b01が発生し、これに伴いパルス波d01が発生する。続く時刻t2において、起動信号c01が発生し、これに伴いパルス波e01が発生する。次に時刻t4において、起動信号c01が発生し、これに伴いパルス波e01が発生する。続く時刻t5において、起動信号b01が発生し、これに伴いパルス波d01が発生する。パルス波d01,e01の電位差は、図2の信号d01−e01に示すようにその極性を反転させることができる。
Here, when the time difference td generated by the start signals b01 and c01 is set to the pulse width Pw of the pulse wave generated as shown in FIG. 2, the pulse
パルス波発生サブ回路102,103は、起動信号b01,c01の立ち下がりに呼応してパルス波を発生させるようにすることもできるし、立ち下がりと立ち上がりの両方に呼応して発生させることもできる。
The pulse
パルス波発生サブ回路102,103のどちらもパルス波d01,e01を発生していない期間、すなわち図2に示すTbの期間は、パルス波発生サブ回路102,103の出力する電圧が同一電圧であれば、どんな電圧値であってもその差である信号d01−e01は、期間Tbにおいて電圧値0となる。
During the period in which neither of the pulse
パルス波発生サブ回路102,103が発生するパルス波d01,e01は、図20(a)、(b)とは異なり期間Tb(=Tp−PD)において電圧値は必ずしも0でないが、図2の信号d01−e01に示すように、パルス波d01,e01の信号を差動信号として使用すれば、図20(c)に示す信号と同一となり目的のパルス波ペアが得られる。従来の技術で発生される図16(c)のように期間Tb(=Tp−PD)の電位が偏っている信号は使いにくかったが、本第1実施形態のように差動信号ペアとして使用するとこれらの偏りは相殺され使い勝手の良い信号として利用することが可能となる。また期間Tbでは、その電圧値が自由に設定できるので信号発生に最も都合の良い電圧値を取ることが可能となる。通常は、最もインピーダンスの低い電源電位とすることによって安定したパルス信号を発生することができる。
The pulse waves d01 and e01 generated by the pulse
またパルス発生回路1は、同一の特性を持つ2つのパルス波発生サブ回路102,103が差動信号ペアのそれぞれの信号を発生するので、特性の揃った対称性の良いひずみの少ない信号発生が可能となる。
In the
図20と図2の信号を比べると、図20では丸みを帯びているのに対し、図2では角張った形をしているが、これは図を簡略化して描画した結果であって、パルス波発生サブ回路102,103は、丸みを帯びたパルス波を発生する回路を用いることにより図20に示すような波形を得ることができる。目的とするパルス波は、回路を構成する素子の性能限界に近い高速動作をするので、多くの場合デジタル的な回路であっても丸みを帯びた波形が自動的に出力される。
20 and FIG. 2 are compared, the signal is rounded in FIG. 20 but has an angular shape in FIG. 2, but this is a result of drawing a simplified diagram,
次に、パルス波発生サブ回路の構成と動作について図3及び図4を参照して説明する。図3は、パルス波発生サブ回路の構成を示す回路図であり、図4は、パルス波発生サブ回路の動作を説明するタイミング図である。 Next, the configuration and operation of the pulse wave generation subcircuit will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the pulse wave generation subcircuit, and FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the pulse wave generation subcircuit.
パルス波発生サブ回路102,103は、複数のインバータ遅延回路301〜309と、パルス波発生論理回路であるMOSトランジスタ310〜325及び327,328によって構成される。
The pulse
端子331に入力された起動信号D0は、図4に示すように一段毎に時間tdずつ遅れてかつ位相が反転されながらインバータ遅延回路301〜309を伝播し、各段から出力される。すなわち端子331に印加される信号を正論理とすると、i段目には、iが奇数の時XDi(否定論理)、iが偶数の時Di(正論理)が出力される。
As shown in FIG. 4, the start signal D 0 input to the terminal 331 propagates through the
NチャネルMOSトランジスタ313,312は、それぞれインバータ遅延回路301の出力XD1とインバータ遅延回路302の出力D2が高電位の時に導通し、パルス出力端子330を第1の電位レベルV1に接続する。次に、PチャネルMOSトランジスタ310,311は、それぞれインバータ遅延回路302の出力D2とインバータ遅延回路303の出力XD3が低電位時に導通し、パルス出力端子330を第2の電位レベルV2に接続する。
The N-
同様に、NチャネルMOSトランジスタ316,317,320,321,324,325は、それぞれインバータ遅延回路のi−1段目(iは2以上の偶数)の出力XDi-1とi段目の出力Diが高電位の時に導通し、パルス出力端子330を第1の電位レベルV1に接続する。次に、PチャネルMOSトランジスタ314,315,318,319,322,323は、それぞれインバータ遅延回路のi段目の出力Diとi+1段目の出力XDi+1が低電位の時に導通し、パルス出力端子330を第2の電位レベルV2に接続する。
Similarly, the N-
以上のような動作によって図4に示すパルス波形PulseOutが得られ、図2のパルス波d01またはパルス波e01に示すようなパルス波形を生成するパルス波発生サブ回路102,103として動作させることができる。
The pulse waveform PulseOut shown in FIG. 4 is obtained by the operation as described above, and can be operated as the pulse
図4のPulseOut2の波形は、起動信号D0の立ち上がりで起動する場合であって後述する。ここで、第1の電位レベルV1及び第2の電位レベルV2は、それぞれ回路を構成する集積回路の負側の電源電位VSS及び正側の電源電位VDDを使用することが可能であるが、他の任意の電位に設定しても良い。 PulseOut2 of the waveform of FIG. 4 will be described later in the case you start at the rising edge of the start signal D 0. Here, as the first potential level V1 and the second potential level V2, it is possible to use the negative power supply potential VSS and the positive power supply potential VDD of the integrated circuit constituting the circuit, respectively. Any potential may be set.
NチャネルMOSトランジスタ327,328は、XD1及びXD9が同時に高電位の時に導通し、パルス出力端子330を第1の電位レベルV1に接続する。この動作により、期間Tbの時のパルス波発生サブ回路の出力する電位を設定することができる。この電位は、V1以外のどの電位でも良いが、V1として負側の電源電位VSSを取る場合を例示した。一般にVSSは、接地電位であり、最も安定した電位である。図3に示すパルス波発生サブ回路は、期間Tbの時に信号電位をVSSに固定することが可能である。
N-
図18は、インバータ遅延回路301〜309の内部を示す回路図である。PチャネルMOSトランジスタ1902及びNチャネルMOSトランジスタ1903は、インバータ回路を構成し、端子1908に入力された信号は、遅延時間tdを伴って端子1910から反転され出力されて次段の遅延回路入力となる。さらに、PチャネルMOSトランジスタ1902及びNチャネルMOSトランジスタ1903による遅延回路の遅延量を大きくしないように小さなバッファ回路1905を通じて取り出し、バッファ回路1906によって出力1911が取り出される。このようにして、図3のMOSトランジスタ310〜325及び327,328を駆動する。なお、図3ではバッファ回路1905,1906は省略している。
FIG. 18 is a circuit diagram showing the inside of inverter delay circuits 301-309. The P-
NチャネルMOSトランジスタ1904は、上記インバータ遅延回路を構成するNチャネルMOSトランジスタ1903のソース端子と負側電源との間に接続され、またPチャネルMOSトランジスタ1901は、インバータ遅延回路を構成するPチャネルMOSトランジスタ1902のソース端子と正側電源VDD1917との間に接続されている。
N-
これらのPチャネルMOSトランジスタ1901及びNチャネルMOSトランジスタ1904のゲート−ソース間電圧Vbp,Vbnを制御することにより、インバータ遅延回路に流入する電源電流を制御することができる。通常ゲート−ソース間電圧Vbp,Vbnは、遅延回路出力の立ち上がり及び立ち下がりの対称性を保つために、その絶対値が等しくなるように制御される。この制御によってインバータ遅延回路の動作速度の制御が可能となり、遅延時間tdをコントロールすることができる。目的の周波数スペクトルをもつパルスを発生するためには、Pw=tdとなるようにゲート端子1907,1909の電圧を制御すれば良い。
By controlling the gate-source voltages Vbp and Vbn of these P
図1では、この電流制限トランジスタを制御して発生されるパルス波の搬送波周波数f0に合わせる具体的な方法も示している。位相固定ループ114は、位相比較回路109と、ローパスフィルタ112と、電圧制御発振回路111とから構成されている。位相比較回路109は、電圧制御発振回路111の出力信号g01の発振周波数と端子113に印加される参照信号h01の参照周波数との位相を比較し、比較結果信号i01を出力する。ローパスフィルタ112は、比較結果信号i01の高域成分を除去した後、電圧制御発振回路111の制御電圧端子115に負帰還する。位相固定ループ114は、参照周波数と電圧制御発振回路111の発振周波数が一致するように動作する。位相固定ループ114は、電圧制御発振回路111と位相比較回路109の間に適当な分周回路を配したり、参照周波数を調整することにより電圧制御発振回路111の発振周波数を自由に設定することができる。電圧制御発振回路111は、パルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一の特性を持つインバータ遅延回路を用いて構成され、例えばパルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路を奇数段リング状に接続して構成されるリング発振回路を用いて構成できる。位相固定ループ114が位相固定した状態では、インバータ遅延回路の遅延量は、電圧制御発振回路111の発振周期(段数の2倍)分の1に正確に一致する。
FIG. 1 also shows a specific method for matching the carrier wave frequency f 0 of the pulse wave generated by controlling the current limiting transistor. The phase locked
図1に示すように、電圧制御発振回路111の制御電圧端子115とパルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309の遅延量制御端子(図18のゲート端子1907,1909)に印加する電圧を同一とすることにより、これらを構成するインバータ遅延回路の遅延量を一致させることができる。位相固定ループ114を構成する電圧制御発振回路111に含まれる遅延回路の遅延量は、参照周波数によって自由に設定できるので、この遅延量を必要な遅延量となるように参照周波数を設定すればよい。位相固定ループ114は、電源電圧の変動や温度変化、製造プロセスのばらつきがあっても常にこの参照周波数によって決まる所定の値に一致するように動作するので、電源電圧、温度変化、製造ばらつきなどの条件変化によらず一定の搬送波周波数f0を有するパルス波の発生が可能となる。
As shown in FIG. 1,
次に、起動回路の構成と動作について図5及び図6を参照して説明する。図5は、起動回路の構成を示す回路図であり、図6は、起動回路の動作を説明するタイミング図である。 Next, the configuration and operation of the startup circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the startup circuit, and FIG. 6 is a timing diagram for explaining the operation of the startup circuit.
起動回路101は、図1及び図2に示すように、端子106に入力される起動開始信号a01に呼応して正確にその時間差がPw(すなわち搬送波周波数f0の周期の半分)である2つの起動信号b01,c01を発生し、パルス波発生サブ回路102,103に入力しなければならない。Pwは、パルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309の遅延時間tdと一致するから、起動回路101を図5(b)に示すように、パルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一性能のインバータ遅延回路520をひとつ用いて容易に発生できると思われるかもしれない。すなわち端子521に入力された起動開始信号a25を受けて、起動開始信号a25をそのまま起動信号b25として端子522から出力するとともに、インバータ遅延回路520を介して起動開始信号a25を時間tdだけ遅延させ起動信号c25として端子523から出力することにより時間tdの信号を作り出すことができる。しかし、このようにして作り出した起動信号b25,c25は、論理がインバータ遅延回路520の働きによって反転している。パルス波発生サブ回路102,103は、同一の特性の回路であるから同一の位相の起動信号によって起動することが必要であり、図5(b)に示したような回路では良好な性能のパルス発生回路を構成することができない。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
図5(b)に示した起動回路の問題を克服するために、図5(a)に示す構成の起動回路101を提案する。図5(a)の起動回路101は、信号の立ち上がりと立ち下がりが同時に起こる2つの信号e05,f05を作り出し、一方の信号f05をパルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一性能のインバータ遅延回路504をひとつ用いて時間tdだけ遅延させ、かつバッファ回路505の動作により反転させる。このような構成によって同一位相(極性)でその時間差が正確に時間tdの起動信号ペアh05,i05を生成する。
In order to overcome the problem of the startup circuit shown in FIG. 5B, the
上記動作を実現するために、図5(a)の起動回路101は、以下の構成をとっている。インバータ501は、端子511に入力された起動信号a05の位相を反転した信号b05を作り出す。図6に示すように、信号b05は、起動信号a05に対してインバータ501による遅延時間td501を伴う。このインバータ501の遅延による2つの信号のわずかな時間差td501は、矯正回路502によって修正することが可能である。すなわち信号a05,b05は、それぞれインバータ回路512,513によって緩衝増幅する。インバータ回路512,513は、クロスカップルインバータ514,515によってそれらの出力同士が接続されており、信号の遷移時にクロスカップルインバータ514,515の正帰還動作によってその信号の変化は互いに強調するように動作し、わずかな時間のずれは矯正される。このような矯正回路502を何段か縦続接続することによって、信号の立ち上がりと立ち下がりが完全に同時に変化する信号e05,f05を生成することができる。なお、図5(a)では、2段の矯正回路502,503を縦続接続した場合を例示している。
In order to realize the above operation, the
このようにして生成された立ち上がりと立ち下がりが完全に同時に変化する信号e05,f05の一方の信号f05は、さらにインバータ遅延回路504に入力され、時間tdだけ遅延するとともに極性を反転する。バッファ回路505,506は、同一特性の緩衝増幅を行う回路で、インバータ遅延回路504の遅延量がパルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一の遅延量となるようにし、さらに出力負荷も同一になるように調整するために接続される。図3に示すように、パルス波発生サブ回路102,103のインバータ遅延回路301〜309は、次段へ信号を入力するために負荷として次段のインバータ遅延回路及びMOSトランジスタ310〜325を駆動するためのバッファ回路1905が接続されている(図3ではバッファ回路は省略されている)。なお、2相信号発生回路519は、インバータ501、矯正回路502,503、インバータ遅延回路504及びバッファ回路505,506で構成される。
One signal f05 of the signals e05 and f05, the rise and fall of which are generated at the same time, is further input to the
図18に詳述されるように、インバータ遅延回路301〜309は、インバータ遅延回路の次段にはバッファを介さず直接端子1910から接続され、またMOSトランジスタ310〜325へは駆動能力が小さなバッファ回路1905とさらに駆動能力が大きなバッファ回路1906を介して所望の駆動能力に増幅して接続する。インバータ遅延回路504に接続される負荷が次段のインバータ遅延回路と信号取り出しのための小さなバッファ回路1905の入力と同一でないと、インバータ遅延回路504の遅延量は、パルス波発生サブ回路を構成しているインバータ遅延回路の遅延量と同一にならない。そのため、それらの負荷の合計と同一になるようにバッファ回路505の入力インピーダンスを調整する。インバータ遅延回路504の出力には、図18に示すバッファ回路1905と同一のバッファ回路505とさらに次段のインバータ遅延回路の入力インピーダンスに相当するダミー負荷を接続しても良い。バッファ回路506は、バッファ回路505の遅延時間を保証するために接続する。
As detailed in FIG. 18, the
このようにして立ち上がりと立ち下がりが同時に変化する信号e05,f05は、図6に示すようにそれぞれバッファ回路506の遅延時間td506遅延して発生する信号h05と、インバータ遅延回路504とバッファ回路505の合計の遅延量td505+td遅延して発生する信号i05が得られる。信号h05は、信号e05を反転したのに対し、信号i05は、信号f05を2回反転したので信号f05と同一の極性である。信号e05と信号f05は、同時に変化する逆極性の信号であったので、結局信号h05と信号i05は、同一極性でその時間差はtd505+td−td506となる。バッファ回路506,505をその負荷を含め同一特性、同一環境で使用すれば、td505とtd506は同一の値となり、時間差tdの同一特性の信号h05,i05が得られる。
As shown in FIG. 6, signals e05 and f05 whose rise and fall change at the same time are generated by delaying the delay time td506 of the
AND−ORセレクト回路507,508は、信号h05,i05の出力先を切り替える。端子516,517は、起動信号ペアの出力端子であり、図1の端子107,108に相当する。端子510に印加される信号k05が真(H:ハイレベル)の時、信号h05は、端子517に接続され、偽(L:ローレベル)の時はその逆となる。この端子510に入力される信号k05によって、図2に示したように起動信号ペアb01,c01の発生する信号の順序を切り替えることができ、図2の信号d01−e01のように発生信号の極性を変更することができる。この端子510を利用すれば発生するパルス波に2相の位相変調をかけることができ、UWB送信機の変調器として利用できる。なお、起動信号選択回路518は、バッファ回路509及びAND−ORセレクト回路507,508で構成される。
AND-OR
変調を行うための回路は、2つのパルス波発生サブ回路102,103の出力側に置くこともできる。すなわち図5(c)に示すような出力選択回路であるスイッチ回路529を図1の端子104,105に後置して端子525,526と接続し、端子527,528から信号を取り出す。両端子ペアの間には、端子530に印加される電気信号m05によって切替可能なスイッチ531〜534からなるスイッチ回路529によって出力先を切り替え、信号の極性を切り替えることができる。スイッチ531〜534は、相補型のMOSアナログスイッチなどが使用できる。上記の入力側で切り替える場合と比較して、出力側にスイッチのインピーダンスが直列に入るため出力側回路の設計に注意を要するが、前者のように2つのパルス波発生サブ回路102,103とそれらを起動する起動回路101は、直接接続され切り替えられることが無いので、起動回路101の動作をより安定にすることができ、正確なパルス発生を容易にする。必要に応じてより適切な方法を選択できる。
A circuit for performing the modulation can be placed on the output side of the two pulse wave generation sub-circuits 102 and 103. That is, a
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)この構成によれば、複数の同一特性のパルス波発生サブ回路を使用しそれぞれのパルス波発生サブ回路の起動時間を調整することによりDCレベルが安定した、かつ対称性の良い差動のパルス波を発生することが可能となる。m個の起動信号の所定の時間間隔をパルス波のパルス幅Pwに等しく設定すれば、180度位相の異なる差動信号を得ることが出来、またPwの半分とすれば90度位相の異なるI,Q信号を得ることができる。 (1) According to this configuration, a plurality of pulse wave generation sub-circuits having the same characteristics are used, and the starting time of each pulse wave generation sub-circuit is adjusted to stabilize the DC level and to provide a highly symmetrical differential. It is possible to generate a pulse wave. If the predetermined time interval of the m activation signals is set equal to the pulse width Pw of the pulse wave, a differential signal having a phase difference of 180 degrees can be obtained, and if it is half of Pw, an I having a phase difference of 90 degrees is obtained. , Q signals can be obtained.
(2)パルス波発生サブ回路(102,103)は、通常の半導体プロセスによるインバータ遅延回路301〜309とパルス波発生論理回路(MOSトランジスタ310〜325及び327,328)によって構成することができるので、高集積化が容易である。
(2) Since the pulse wave generation subcircuits (102, 103) can be constituted by
(3)パルス波発生サブ回路(102,103)は、パルス幅Pwの時間間隔でパルス波を発生するので、互いに180度位相の異なる2つの信号を発生することが可能となる。発生されるパルス波は、特性が同一のパルス波発生サブ回路によって発生されるのでDCレベルが安定した、かつ対称性の良い差動のパルス波を発生することが可能となる。 (3) Since the pulse wave generation subcircuit (102, 103) generates a pulse wave at a time interval of the pulse width Pw, it is possible to generate two signals that are 180 degrees out of phase with each other. Since the generated pulse wave is generated by a pulse wave generation sub-circuit having the same characteristics, it is possible to generate a differential pulse wave having a stable DC level and good symmetry.
(4)起動回路101は、2相信号発生回路519によりパルス波発生サブ回路(102,103)を構成するインバータ遅延回路301〜309の遅延量に一致する時間間隔で2相の起動信号を発生できるので、パルス波発生サブ回路(102,103)を起動する起動信号の時間間隔を、パルス波発生サブ回路(102,103)が発生するパルス波のパルス幅Pwに正確に一致させることができる。
(4) The starting
(5)起動回路101は、起動信号選択回路518により送信するデータの位相に基づき変調ができるので、UWB通信に適したパルス発生回路として使用することが可能となる。
(5) Since the
(6)パルス発生回路1は、スイッチ回路529を備えることにより送信するデータの位相に基づき変調ができるので、UWB通信に適したパルス発生回路として使用することが可能となる。
(6) Since the
(7)インバータ遅延回路301〜309は、外部制御信号によってインバータ遅延回路の遅延量の制御が可能であるため、製造ばらつきや動作温度、電源電圧変動による発生パルスの変動や誤差を矯正することが可能となる。
(7) Since the
(第2実施形態)
次に、パルス発生回路の第2実施形態について説明する。第1実施形態においては、2つのパルス波発生サブ回路は、正確に時間tdの遅れを伴って、各段から信号を出力する必要がある。正確に時間tdの遅れを伴わないと、出力されるパルス信号は、誤差を生じてしまう。これらのパルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路は、製造ばらつきに伴い遅延量の細かい誤差やジッタなどの雑音による遅延量の誤差を生じてしまうが、本第2実施形態の方法によって軽減される。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the pulse generation circuit will be described. In the first embodiment, the two pulse wave generation subcircuits need to output signals from each stage accurately with a delay of time td. If the time td is not accurately delayed, the output pulse signal will cause an error. Inverter delay circuits constituting these pulse wave generation subcircuits cause errors in fine delay amounts and delay amounts due to noise such as jitter due to manufacturing variations, which are alleviated by the method of the second embodiment. The
第2実施形態に係るパルス発生回路の構成について、図7を参照して説明する。図7は、第2実施形態に係るパルス発生回路の構成を示す回路図である。図7において、インバータ遅延回路701A−,701A,701A+は、図1におけるパルス波発生サブ回路102の一部、すなわちパルス波発生サブ回路102に含まれる図3に示す一連のインバータ遅延回路301〜309のうちの連続する3段を抜き出して示し、他の段を省略している。同様にインバータ遅延回路701B−,701B,701B+は、図1におけるパルス波発生サブ回路103の一部、すなわちパルス波発生サブ回路103に含まれる図3に示す一連のインバータ遅延回路301〜309のうちの連続する3段を抜き出して示し、他の段を省略している。jを2≦j≦8の整数とすると、それぞれ図3において左からj−1段目、j段目、j+1段目のインバータ遅延回路に相当する。駆動能力の小さなバッファ回路702A−,702A,702A+,702B−,702B,702B+は、それぞれのインバータ遅延回路の遅延量に与える影響をなるべく小さくし信号を取り出すための回路であり、駆動能力の大きなバッファ回路703A−,703A,703A+,703B−,703B,703B+は、スイッチをドライブするための回路(ドライバ)である。
The configuration of the pulse generation circuit according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a pulse generation circuit according to the second embodiment. In FIG. 7,
インバータ遅延回路701A−,701A,701A+(以下A列と呼ぶ)及び701B−,701B,701B+(以下B列と呼ぶ)は、これらのインバータ遅延回路の遅延時間tdで起動されるので、A列が先に起動された時は、A列のj段目とB列のj−1段目が同時に信号が変化し、しかもその変化の仕方は互いに反転する。逆にB列が先に起動された時は、B列のj段目とA列のj−1段目が同時に信号が変化し、しかもその変化の仕方は互いに逆方向(反転)である。
Since the
互いに逆方向に反転する信号は、図5で述べたように細かいタイミングのずれがあっても、クロスカップルインバータによって矯正することが可能である。 Signals that are reversed in opposite directions can be corrected by a cross-coupled inverter even if there is a slight timing shift as described in FIG.
イネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータ704A−,704A,704A+及び704B−,704B,704B+をそれぞれ図7のように接続して、A列が先に起動された時は、イネーブル信号端子708Bにイネーブル信号を与え、イネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータ704B−,704B,704B+を活性化(イネーブル)する。またイネーブル信号端子708Aには、イネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータ704A−,704A,704A+が不活性(ディスエーブル)となるようにディスエーブル信号を入力する。逆に、B列が先に起動された時は、イネーブル信号端子708Aにイネーブル信号を与え、イネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータ704A−,704A,704A+を活性化(イネーブル)する。またイネーブル信号端子708Bには、イネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータ704B−,704B,704B+が不活性(ディスエーブル)となるようにディスエーブル信号を入力する。
When the
以上のような接続によって、クロスカップルインバータは、常に信号が同時に変化するノードに接続されるようになり、小さな位相のずれは矯正され、後段に接続されているMOSトランジスタ310〜325のスイッチングタイミングが一致し、発生するパルス波形の誤差を極小に抑えることができる。 With the connection as described above, the cross-coupled inverter is always connected to a node where signals change simultaneously, a small phase shift is corrected, and the switching timing of the MOS transistors 310 to 325 connected in the subsequent stage is corrected. It is possible to minimize the error of the coincident and generated pulse waveform.
なお、図7ではイネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータ704A−,704A,704A+,704B−,704B,704B+は、それぞれ駆動能力の小さなバッファ回路702A−,702A,702A+,702B−,702B,702B+の出力間に接続されているが、インバータ遅延回路701A−,701A,701A+,701B−,701B,701B+の出力に接続しても良い。この場合は、インバータ遅延回路の遅延量が増え、素子限界に近いパルス幅のパルス発生時には使用が難しいが、インバータ遅延回路の遅延量の誤差も矯正できる。インバータ遅延回路の各段で矯正されるので、誤差がインバータ遅延回路列の後段に伝播するのも阻止でき、より正確なパルス発生が可能となる。
In FIG. 7, the
また、本第2実施形態の変調回路の方式として、第1実施形態の図5(c)のスイッチ回路529を接続する方法を用いる場合は、イネーブル信号端子付きのクロスカップルインバータでなく、イネーブル信号端子のないクロスカップルインバータを使用でき、またA列またはB列のどちらかのクロスカップルインバータは省略することができる。
When the method of connecting the
本第2実施形態の特徴は、パルス波発生サブ回路の所定の1組において、パルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の出力の位相が互いに反転する出力ノード間にクロスカップルインバータを接続することにある。 The second embodiment is characterized in that, in a predetermined set of pulse wave generation subcircuits, a cross-coupled inverter is connected between output nodes in which the phases of the outputs of the inverter delay circuits constituting the pulse wave generation subcircuit are mutually inverted. There is.
(第3実施形態)
次に、パルス発生回路の第3実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the pulse generation circuit will be described.
第3実施形態に係るパルス発生回路の構成について、図8を参照して説明する。図8は、第3実施形態に係るパルス発生回路の起動開始信号のパルス幅を制限する回路の構成を示す回路図とタイミング図である。 The configuration of the pulse generation circuit according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram and a timing diagram showing the configuration of a circuit that limits the pulse width of the start signal of the pulse generation circuit according to the third embodiment.
図8(a)は、起動開始信号のパルス幅を制限する回路であって、出力端子803からパルス幅の制限された起動開始信号が出力される。出力端子803は、図1の端子106、または図5(a)の端子511に接続される。遅延回路801は、パルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一の特性のインバータ遅延回路を3段縦続接続した場合を例示している。端子804に入力された信号a08と、信号a08を遅延回路801によって反転しかつ遅延させた信号b08と、をNAND回路802によって否定論理積を取ることにより、パルス幅を3×tdに制限された信号c08となり、出力端子803から出力される(tdは、パルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の遅延時間)。出力端子803から出力された信号c08を起動開始信号として使用すると、パルス波発生サブ回路102,103は、図8(b)のように動作し、起動信号D0の立ち上がりは、最初に発生するパルス波形PulseOutの期間t2〜t3に重なるようになる。なお図8(b)のD0は、図4のD0に相当し、図8(b)のXD1は、図4のXD1に相当し、以下同様に図8(b)のXD9は、図4のXD9に相当するノードの信号波形を表す。
FIG. 8A is a circuit for limiting the pulse width of the activation start signal, and an activation start signal with a limited pulse width is output from the
以上のような動作によって起動開始信号のパルス幅を狭くすると、図19(c)に示した不要な場所で発生するノイズ2001と目的のパルス2002が重なるようになる。図8(b)では、t1〜t8が目的パルスの発生期間、t4〜t12が起動信号D0の立ち上がりに基づく偽パルスの発生期間となる。偽パルスは、その大部分が目的パルスに隠れるようになり、不要な場所でのノイズ発生は軽減される。
When the pulse width of the activation start signal is reduced by the operation as described above, the
起動開始信号のパルス幅は、td以下では回路は動作しない。起動開始信号のパルス幅は、tdを超えてかつ目的パルスの継続時間未満であることが必要である。パルスの継続時間は、tdのp倍である(pはパルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の段数)。パルス幅は、短いほど偽パルスが目的パルスに隠れる度合いが大きくなる。 The circuit does not operate when the pulse width of the start signal is td or less. The pulse width of the start signal must exceed td and be less than the duration of the target pulse. The duration of the pulse is p times td (p is the number of inverter delay circuits constituting the pulse wave generation subcircuit). The shorter the pulse width, the greater the degree of hiding the false pulse in the target pulse.
上記のような簡単な方法、すなわち起動回路に入力される起動開始信号のパルス幅が前記パルス波発生サブ回路を構成する遅延回路の遅延量より大きくかつ前記遅延回路の段数倍未満に設定することによって不要な場所に発生するノイズの影響を軽減することができる。 The simple method as described above, that is, the pulse width of the activation start signal input to the activation circuit is set to be larger than the delay amount of the delay circuit constituting the pulse wave generation subcircuit and less than the number of stages of the delay circuit. As a result, the influence of noise generated in an unnecessary place can be reduced.
(第4実施形態)
次に、パルス発生回路の第4実施形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the pulse generation circuit will be described.
第4実施形態に係るパルス発生回路の構成について、図9を参照して説明する。図9は、第4実施形態に係るパルス発生回路の起動回路に与える起動信号を発生する他の方法を示す回路図である。 The configuration of the pulse generation circuit according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a circuit diagram showing another method for generating a start signal applied to the start circuit of the pulse generating circuit according to the fourth embodiment.
図8(b)において、起動信号D0を単発のパルスでなく周期的な信号で起動すると、パルス発生回路は、短パルスを連続して発生するようになる。発生されるパルス周波数は、回路素子の限界程度に高い周波数まで高めることができる。 In FIG. 8B, when the activation signal D 0 is activated not by a single pulse but by a periodic signal, the pulse generation circuit continuously generates short pulses. The generated pulse frequency can be increased to a frequency as high as the limit of the circuit elements.
UWBでは、間歇的なパルス発生で事足りると思われているが、連続パルスが利用できると同期捕捉などの動作を高速に行うことができ、必要に応じて連続/間歇のパルス発生ができれば都合が良い。 In UWB, it is thought that intermittent pulse generation is sufficient, but if continuous pulses can be used, operations such as synchronous acquisition can be performed at high speed, and it is convenient if continuous / intermittent pulse generation can be performed as necessary. good.
簡単な考察によって起動開始信号の周期は、tdの偶数倍でかつn倍以下であることが必要であることがわかる。それ以上の周期では、発生されるパルスが連続しない。また偶数倍でなく、奇数倍の場合は、図3においてPチャネルMOSトランジスタ310,311,314,315,318,319,322,323とNチャネルMOSトランジスタ312,313,316,317,320,321,324,325が同時にオンし、電位V1とV2をショートしてしまうタイミングが存在する。
From a simple consideration, it can be seen that the period of the activation start signal needs to be an even multiple of td and not more than n. At longer periods, the generated pulses are not continuous. In the case of an odd multiple instead of an even multiple, the P
起動開始信号の周期は、正確にtdの偶数倍でなければならない。この正確な周期パルスを発生するために、図9(a)に示すようにリング発振回路を構成する。リング発振回路は、パルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一特性のインバータ遅延回路901,902,903をリング状に接続して発振回路を構成する。図9(a)では、インバータ遅延回路を3段用いる場合を例示している。インバータ遅延回路が3段の場合の発振周期は、6×tdとなる。正確にはインバータ遅延回路の遅延時間は、立ち上がりと立ち下がりで異なるが、パルス波発生サブ回路102,103を構成するためにはインバータ遅延回路の遅延時間は、立ち上がりと立ち下がりで等しいことが要求される。そのため上記の周期計算では、立ち上がりと立ち下がりで等しくtdであるとした。CMOS回路ではP、Nチャネルトランジスタのサイズより立ち上がり,立ち下りの対称性を調整することが出来る。
The period of the start signal must be exactly an even multiple of td. In order to generate this accurate periodic pulse, a ring oscillation circuit is configured as shown in FIG. The ring oscillation circuit forms an oscillation circuit by connecting
図9(a)では、リング発振回路は、自走的に発振し、外部からのトリガによって同期を取ることができない。図9(b)に外部からの起動によって同期を取るリング発振回路を示す。 In FIG. 9A, the ring oscillation circuit oscillates freely and cannot be synchronized by an external trigger. FIG. 9B shows a ring oscillation circuit that is synchronized by external activation.
図9(b)に示すリング発振回路は、インバータ遅延回路905,906とNANDゲート907と、から構成されている。NANDゲート907は、起動端子909が偽(L)の時、常に真(H)を出力しているので回路動作は停止する。NANDゲート907は、起動端子909をHにするとインバータとして動作し、起動端子の立ち上がりに同期して発振を開始する。
The ring oscillation circuit shown in FIG. 9B is composed of
図9(b)に示すリング発振回路は、リング発振回路にNANDゲートが含まれるために、発振周期を正確にtdの偶数倍にするのが難しい。図9(c)に、この問題を解決する一方法を示す。 In the ring oscillation circuit shown in FIG. 9B, since the ring oscillation circuit includes a NAND gate, it is difficult to accurately set the oscillation period to an even multiple of td. FIG. 9C shows one method for solving this problem.
図9(c)に示すリング発振回路は、図9(b)で示したインバータ遅延回路905,906の替わりに、NANDゲート910,911,912で構成する。NANDゲート910,911,912は、同一構成であり、NANDゲート912で代表して内部構造の説明をする。PチャネルMOSトランジスタ922,923及びNチャネルMOSトランジスタ924,925は、NANDゲートを構成する。電流制限のために、PチャネルMOSトランジスタ922及び923のソースと電源VDD914との間にPチャネルMOSトランジスタ920を接続し、NチャネルMOSトランジスタ924のソースと接地電位との間にNチャネルMOSトランジスタ921を接続する。PチャネルMOSトランジスタ920とNチャネルMOSトランジスタ921のゲートには、それぞれ端子915と916を通じて外部から電圧を与え、NANDゲート910〜912の動作速度を制御する。バッファ回路917,918,919は、信号を外部に取り出すために接続されている。
The ring oscillation circuit shown in FIG. 9C includes
図9(c)に示すリング発振回路においてNANDゲート910と911は、一方の入力端子を常にHになるように電源VDD914に接続してインバータ遅延回路として動作させる。パルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路についても、NANDゲートを使用したインバータ遅延回路に置き換えるとtdを正確に一致させることができる。
In the ring oscillation circuit shown in FIG. 9C,
図9(c)に示すリング発振回路において、PチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタを入れ替えてNANDゲートの替わりにNORゲートを用いても、同様な動作をさせることが可能である。 In the ring oscillation circuit shown in FIG. 9C, the same operation can be performed by replacing the P-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor and using the NOR gate instead of the NAND gate.
図9(c)に示すリング発振回路は、いずれも論理回路だけで構成できる利点があるが必要とするトランジスタの数がやや多い。図9(d)に、この問題を解決する一方法を示す。 Each of the ring oscillation circuits shown in FIG. 9C has an advantage that it can be configured with only a logic circuit, but requires a slightly larger number of transistors. FIG. 9D shows one method for solving this problem.
図9(d)に示すリング発振回路は、インバータ遅延回路930,931,932を使用して同期を取ることを可能にしている。インバータ遅延回路930,931,932は、パルス波発生サブ回路102,103を構成するインバータ遅延回路301〜309と同一特性である。重複を避けるために内部構造の説明をインバータ遅延回路931で代表して説明する。インバータ遅延回路931においてPチャネルMOSトランジスタ934とNチャネルMOSトランジスタ935は、インバータを構成する。電流制限のために、PチャネルMOSトランジスタ934のソースと電源VDD941との間にPチャネルMOSトランジスタ933を接続し、NチャネルMOSトランジスタ935のソースと接地電位との間にNチャネルMOSトランジスタ936を接続する。PチャネルMOSトランジスタ933とNチャネルMOSトランジスタ936のゲートには、それぞれ端子942と943を通じて外部から電圧を与え、インバータ遅延回路930,931,932の動作速度を制御する。バッファ回路937,938,939は、信号を外部に取り出すために接続されている。
The ring oscillation circuit shown in FIG. 9D can be synchronized using
図9(d)に示すリング発振回路は、どれかひとつのインバータ遅延回路の電流制限用のトランジスタ(少なくともP,NチャネルMOSトランジスタのいずれかひとつ)に与える制御電圧をスイッチ944によって切り替える。図9(d)では、インバータ遅延回路930の電流制限用のNチャネルMOSトランジスタ940のゲートに与えられる制御電圧をスイッチ944によって切り替える場合を例示している。NチャネルMOSトランジスタ940のゲートに印加される電圧をスイッチ944によって端子943の電位から接地電位に切り替えられるとオフするので、インバータ遅延回路930の出力は、Hとなる。この時点でインバータ遅延回路931の出力はLとなり、インバータ遅延回路932の出力はHとなって静止する。スイッチ944を切り替え、NチャネルMOSトランジスタ940のゲートに端子943の電位が印加されると、それに同期して回路はリング発振回路を構成し発振を開始する。
The ring oscillation circuit shown in FIG. 9D switches the control voltage applied to the current limiting transistor (at least one of the P and N channel MOS transistors) of any one of the inverter delay circuits by a
ただし、図9(d)に示すリング発振回路は、スイッチ944を切り替えるタイミングに注意を要する。インバータ遅延回路930,931,932は、NチャネルMOSトランジスタ940がオフの時、それぞれH,L,Hを出力すると説明した。しかし、インバータ遅延回路932の出力がHの時は、トランジスタ945もオフするため、インバータ遅延回路930は、フローティング状態になる。インバータ遅延回路930は、出力が確実にHになったタイミングで切り替えなければインバータ遅延回路931,932及びバッファ回路937,938,939の入力電位が定まらず電流リークの原因となる。インバータ遅延回路930の出力が確実にHとなったタイミングでトランジスタ940をオフさせると、トランジスタ945がオフするのはインバータ遅延回路931,932の遅延時間を経た後であり、その間にインバータ遅延回路930の出力ノードとバッファ回路937及びインバータ遅延回路931の入力ノードに介在するわずかな容量に電荷が蓄えられ、そのノードはHに保持され後段の回路の入力電位が定まる。このようなタイミングの制御は、バッファ回路937の出力がHになった時にスイッチ944を切り替えることで達成される。
However, the ring oscillation circuit illustrated in FIG. 9D requires attention to the timing for switching the
以上のような回路構成によって起動信号を生成し、パルス発生回路を起動すると、起動回路に入力される起動信号は、周期がパルス波発生サブ回路を構成する遅延回路の遅延量の偶数倍の周期信号とすることができ、極めて高速のパルス波を連続発信することができる。本第4実施形態では、必要に応じて連続/間歇のパルスを切り替えて発生させることができ、UWB送受信機において同期捕捉などの際に連続パルスを利用すれば、捕捉動作を高速に行うことができるなど有用性が高い。 When the start signal is generated by the circuit configuration as described above and the pulse generation circuit is started, the start signal input to the start circuit is a period whose cycle is an even multiple of the delay amount of the delay circuit constituting the pulse wave generation subcircuit. It can be a signal, and an extremely high-speed pulse wave can be continuously transmitted. In the fourth embodiment, continuous / intermittent pulses can be switched and generated as necessary, and if a continuous pulse is used in synchronous acquisition or the like in a UWB transceiver, the capturing operation can be performed at high speed. It is highly useful.
(第5実施形態)
次に、パルス発生回路の第5実施形態について説明する。第1実施形態で説明した図3のパルス波発生サブ回路では、iを偶数とする時、(1)XDi-1とDiの論理積が真の時、直列接続されたNチャネルMOSトランジスタをオンさせて電位V1に接続し、(2)XDiとDi+1の論理積が真の時、直列接続されたPチャネルMOSトランジスタをオンさせて電位V2に接続することで起動信号D0の立ち下がりに呼応して一連のパルス波を発生していた。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the pulse generation circuit will be described. In the pulse wave generation subcircuit of FIG. 3 described in the first embodiment, when i is an even number, (1) when the logical product of XD i-1 and D i is true, N-channel MOS transistors connected in series Is turned on and connected to the potential V1. (2) When the logical product of XD i and D i + 1 is true, the P-channel MOS transistor connected in series is turned on and connected to the potential V2, thereby starting signal D A series of pulse waves were generated in response to the falling of 0 .
また、スイッチの切替の論理を少し変えて、(3)Di-1とXDiの論理積が真の時、直列接続されたPチャネルMOSトランジスタをオンさせて電位V2に接続し、(4)DiとXDi+1の論理積が真の時、直列接続されたNチャネルMOSトランジスタをオンさせて電位V1に接続するように配線を変えると、起動信号D0の立ち上がりに呼応してパルスが発生されるようになる(図4のPulseOut2参照)。 Further, the switching logic of the switch is slightly changed. (3) When the logical product of D i-1 and XD i is true, the P-channel MOS transistor connected in series is turned on and connected to the potential V2, and (4 ) When the logical product of D i and XD i + 1 is true, changing the wiring so that the N-channel MOS transistor connected in series is connected to the potential V1 in response to the rise of the start signal D 0 A pulse is generated (see PulseOut2 in FIG. 4).
このようにすると、図19(c)に示した不要なところで発生するノイズ2001を抑制することができるばかりでなく、インバータ遅延回路で電流が消費される変化点の両極でパルスが発生できるため、結果的に消費電力の節約になる。すなわち、図4において、第1実施形態のパルス波発生サブ回路では、インバータ遅延回路列が電力を消費するt'1〜t'9とt1〜t9において、t1〜t9の間でしかパルスを発生しない。上記方法によれば、t'1〜t'9とt1〜t9の両方でパルスを発生するので、パルスあたりの消費電力を節約できる。
In this way, not only can the
第5実施形態に係るパルス発生回路の構成について、図10を参照して説明する。図10は、第5実施形態に係るパルス発生回路のパルス波発生サブ回路を示す回路図である。 The configuration of the pulse generation circuit according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing a pulse wave generation subcircuit of the pulse generation circuit according to the fifth embodiment.
端子1001は、起動信号D0の入力端子であり、インバータ遅延回路列1002は、インバータ遅延回路でD0をtdずつ遅延させかつ論理を反転した出力XDi-1、Di(iは2≦i≦10の偶数)を発生する。これらの信号は、バッファを介して出力される。
The terminal 1001 is an input terminal for the start signal D 0 , and the inverter
一点鎖線1011内のトランジスタは、PチャネルMOSトランジスタが2個ずつ直列接続されたスイッチングアレイであり、2つのPチャネルMOSトランジスタのゲート電位が同時にLになった時(上記(2)または(3)の時)、オンしてパルス出力端子1014を端子1013に接続された電位V2に接続する。一点鎖線1012内のトランジスタは、NチャネルMOSトランジスタが2個ずつ直列接続されたスイッチングアレイであり、2つのNチャネルMOSトランジスタのゲート電位が同時にHになった時(上記(1)または(4)の時)、オンしてパルス出力端子1014を端子1015に接続された電位V1に接続する。
The transistors in the alternate long and
二点鎖線1016内のスイッチングアレイは、起動信号D0の立ち下がりでパルスを発生するように作動する。二点鎖線1017内のスイッチングアレイは、起動信号D0の立ち上がりでパルスを発生するように作動する。
Switching array in two-
点線1003内、または点線1004内は、NANDゲートバンクであり、インバータ遅延回路列1002の各出力と一方の入力端子が接続され、NANDゲートの出力端子は、スイッチングアレイ1011,1012の各トランジスタのゲートに接続される。同様に点線1005内または点線1006内は、NORゲートバンクであり、インバータ遅延回路列1002の各出力と一方の入力端子が接続され、NORゲートの出力端子は、スイッチングアレイ1011,1012の各トランジスタのゲートに接続される。これらのゲートの制御端子1007,1008,1009,1010に所定の電位を与えることにより、インバータ遅延回路列1002の各出力からスイッチングアレイ1016,1017への伝達を制御する。すなわち、制御端子1007,1010をH、制御端子1008,1009をLとすると、スイッチングアレイ1016のみにインバータ遅延回路列1002の信号が伝達され、スイッチングアレイ1017は、すべてオフするように制御され、D0の立ち下がりでパルス波が発生される。逆に制御端子1007,1010をL、制御端子1008,1009をHとすると、スイッチングアレイ1017のみにインバータ遅延回路列1002の信号が伝達され、スイッチングアレイ1016は、すべてオフするように制御され、D0の立ち上がりでパルス波が発生される。制御端子1007,1008をH、制御端子1009,1010をLとすると、スイッチングアレイ1016,1017にインバータ遅延回路列1002の信号が伝達され、D0の立ち下がり及び立ち上がりの両エッジでパルス波が発生される。
A dotted
このようにゲートバンクを用いてD0の片エッジ起動または両エッジ起動を切り替える利点を以下に述べる。インバータ遅延回路は、入力信号の立ち上がりから出力信号の立ち下がりまでの遅延時間と、入力信号の立ち下がりから出力信号の立ち上がりまでの遅延時間との間にわずかな差がある場合がある。このような差があると、D0の立ち上がりで発生したパルスと立ち下がりで発生したパルスとの間で振幅値が異なるなどの不平衡が生じる。細いパルスを発生しようとする時ほど、この影響は顕著になって現れる。このようなゲートバンクによって、片エッジ起動または両エッジ起動の切り替えによることにより、消費電力を重視したい時は、両エッジ起動を選択し、正確なパルスを発生したい時は、片エッジ起動を選択することが可能となる。 Advantages of switching the one-edge activation or both-edge activation of D 0 using the gate bank will be described below. In the inverter delay circuit, there may be a slight difference between the delay time from the rise of the input signal to the fall of the output signal and the delay time from the fall of the input signal to the rise of the output signal. If there is such a difference, an imbalance such as a difference in amplitude value occurs between a pulse generated at the rising edge of D 0 and a pulse generated at the falling edge. This effect becomes more pronounced when trying to generate thin pulses. By switching between single-edge activation or double-edge activation with such a gate bank, select double-edge activation when you want to prioritize power consumption, and select single-edge activation when you want to generate an accurate pulse. It becomes possible.
ここで改めて図4を良く見ると、D0の立ち上がりでパルスを起動する時は、D0の立ち上がりエッジからtdの遅れでパルス出力が発生しているのに対して、D0の立ち下がりで起動する時は、D0の立ち下がりエッジから2td遅れてパルス出力が発生している。起動エッジからパルスが発生するまでの時間の差が問題になる時は、等しくなるように調整することが可能である。そのためには、D0の立ち上がりをtd遅らせれば良い。この方法は、図8(a)で示した回路が使用できる。ただし、遅延回路801は、2段で構成し、各段の遅延時間をtd/2、すなわち2段合計の遅延時間がtdに等しくなるようにすれば良い。遅延時間が正確にtd/2となる遅延回路の作り方は、後述する。
Turning now again better 4, when starting the pulse at the rising edge of the D 0 is that the pulse output is generated in the td delay from the rising edge of D 0, the falling of D 0 When starting, a pulse output is generated with a delay of 2 td from the falling edge of D 0 . When the difference in time from the start edge to the generation of the pulse becomes a problem, it can be adjusted to be equal. For this purpose, it delayed by td the rise of D 0. In this method, the circuit shown in FIG. 8A can be used. However, the
図10では、XD1及びXD9に接続されたNANDゲートまたはNORゲートでその出力信号がオープン(どこにも接続されていない)なものがそれぞれ2つずつ存在する。これらは、インバータ遅延回路列1002の出力XD1及びXD9のバッファの負荷を他の出力信号とそろえるためにダミー負荷として接続する。これにより、発生されるパルス波の前後でのパルス波形誤差を減らすことができる。このため、発生されるパルスの前縁では周期が長めのパルス波が発生され、後縁では短めのパルス波が発生されることになる。また、図10では、図4のタイミング図においてパルス波が発生しないt'9からt1までの期間及びt9からt'1の期間は、パルス出力端子1014はどこにも接続されない。この問題を解決するために、図3の第1実施形態のように、スイッチ回路及び簡単な論理回路の追加によってこの期間を所定の電位(例えばV1)に固定することも可能である。この場合には、上記の使用されていないゲートの出力信号が使用できる。実現は容易なので、以下の説明は省略する。
In FIG. 10, there are two NAND gates or NOR gates connected to XD 1 and XD 9 whose output signals are open (not connected anywhere). These are connected as dummy loads in order to align the loads of the buffers of the outputs XD 1 and XD 9 of the inverter
本第5実施形態のような構成によって、パルス発生におけるパルスあたりの消費電力を減らすことが可能となる。 With the configuration as in the fifth embodiment, it is possible to reduce power consumption per pulse in pulse generation.
(第6実施形態)
次に、パルス発生回路の第6実施形態について説明する。上記第5実施形態では、2つのパルス波発生サブ回路の起動時間差の所定量をPw(=td)とした場合を説明した。本第6実施形態では、Pw/2(=td/2)とする場合について説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the pulse generation circuit will be described. In the fifth embodiment, the case where the predetermined amount of the start time difference between the two pulse wave generation sub-circuits is Pw (= td) has been described. In the sixth embodiment, a case where Pw / 2 (= td / 2) is described.
第6実施形態に係るパルス発生回路の構成について、図11を参照して説明する。図11は、第6実施形態に係るパルス発生回路を示す回路図である。 The configuration of the pulse generation circuit according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a circuit diagram showing a pulse generation circuit according to the sixth embodiment.
図11(a)は、互いに90度位相の異なる1組のパルス信号を発生するパルス発生回路を説明するブロック図であり、図11(b)は、パルス発生回路の動作を示すタイミング図である。 FIG. 11A is a block diagram illustrating a pulse generation circuit that generates a set of pulse signals that are 90 degrees out of phase with each other, and FIG. 11B is a timing diagram illustrating the operation of the pulse generation circuit. .
起動回路1101は、端子1109に入力された起動開始信号a11を受けて時間差Pw/2(Pwはパルス搬送波周期の半分)の2個の起動信号b11,c11を発生し、端子1110,1108に出力する。
The
パルス波発生サブ回路1102,1103は、図3に示したパルス波発生サブ回路102,103を使用する場合を例示する。パルス波発生サブ回路1102,1103を構成するインバータ遅延回路の1段あたりの遅延量tdは、Pwに等しくなるように調整されており、パルス波発生サブ回路1102,1103は、時間差td/2=Pw/2、すなわちパルス搬送周期の1/4のパルス波d11,e11を発生する(図11(b)参照)。時間差がPw/2ということは、位相差が90度ということである。上記方法によって、受信機の同期検波などで必要な90度位相差のパルスペア(I,Q信号のペア)を発生させることができる。
The pulse
パルス波発生サブ回路1102,1103のパルス波d11,e11は、加算減算回路である直交化回路1106に入力され、起動回路1101の発生する起動信号b11,c11のわずかな誤差を修正する。すなわち起動信号ペアの時間差は、正確にtd/2である必要があるが、その信号発生のためにパルス波発生サブ回路を構成する遅延量がtdのインバータ遅延回路を利用することができない。本第6実施形態では、起動信号ペアの時間差td/2に誤差が存在することを前提とし、それを修正する方法を示す。
The pulse waves d11 and e11 of the pulse
直交化回路1106は、ベクトルの差及び和を出力するマトリックス回路である。直交化回路1106の出力をf11,g11とすると、f11=d11−e11、g11=d11+e11となる。
The
信号f11=d11−e11とg11=d11+e11が直交することは、以下によって示される。すなわちベクトルd11,e11の和と差の内積は、<d11+e11,d11−e11>=<d11,d11>+<e11,d11>−<d11,e11>−<e11,e11>=<d11,d11>−<e11,e11>となる。d11,e11の絶対値(信号の場合は波高値)が等しければ、<d11,d11>と<e11,e11>は等しくなり、内積<d11+e11,d11−e11>の値はゼロとなる。すなわち信号f11=d11−e11とg11=d11+e11は、直交している。和及び差の計算は、アナログの加算/減算増幅回路が使用できる。なお、<a,b>はベクトルaとbとの内積を表す。 The fact that the signals f11 = d11−e11 and g11 = d11 + e11 are orthogonal is shown by the following. That is, the inner product of the sum and difference of the vectors d11 and e11 is <d11 + e11, d11−e11> = <d11, d11> + <e11, d11> − <d11, e11> − <e11, e11> = <d11, d11>. − <E11, e11> If the absolute values of d11 and e11 (the peak values in the case of signals) are equal, <d11, d11> and <e11, e11> are equal, and the inner product <d11 + e11, d11-e11> is zero. That is, the signals f11 = d11−e11 and g11 = d11 + e11 are orthogonal to each other. For the calculation of the sum and difference, an analog addition / subtraction amplifier circuit can be used. <A, b> represents an inner product of the vectors a and b.
パルス波d11,e11は、同一の特性のパルス波発生サブ回路1102,1103から発生されるので、当然その波高値は等しく、直交化回路1106でパルス波d11,e11の和と差を作り出せば、その出力信号は直交する。図11(b)では、説明をわかりやすくするためにデジタル的な角張った信号波形で説明している。実際は高速動作のため信号波形は丸みを帯びアナログ的な信号になるが、同様の説明が可能である。信号d11,e11は、その波高値(振幅値)は等しいが、その和と差である信号f11,g11は必ずしも等しくない。特にパルス波d11,e11が直交から大きくずれるほど、f11,g11の波高値の差は大きくなる。振幅制限回路1107は、信号f11,g11の振幅を同一にして出力端子1104,1105から出力する。
Since the pulse waves d11 and e11 are generated from the pulse wave generation sub-circuits 1102 and 1103 having the same characteristics, the peak values are naturally equal, and if the
本第6実施形態の起動回路1101は、発生するパルスのパルス幅Pwの半分に相当する時間差の起動信号b11,c11を発生し、パルス波発生サブ回路1102,1103は、起動信号b11,c11に呼応して所定のパルス波を発生する同一特性の回路を2つ含んで構成されているので、互いに90度位相の異なる2つのパルス波d11,e11を発生することが可能となる。発生されるパルスは、特性が同一のパルス波発生サブ回路1102,1103によって発生されるので、DCレベルが安定し、かつ位相が90度異なる対称性の良いパルス波(I,Q信号)を発生することが可能となる。本第6実施形態では、シングルエンドのI,Q信号を発生する回路例を示した。
The
また本第6実施形態では、パルス波発生サブ回路1102,1103のパルス波d11,e11同士を加算及び減算する直交化回路1106をさらに含んで構成されるので、パルス波発生サブ回路1102,1103が発生するI,Q信号の直交度をさらに高めることが可能となる。
The sixth embodiment further includes an
(第7実施形態)
次に、パルス発生回路の第7実施形態について説明する。本第7実施形態では、図11(a)の起動回路1101の構成例を説明する。特にパルス波発生サブ回路では、素子の性能限界に近い高速度でパルス波を発生するために、パルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の遅延量が極めて短い場合が多く、遅延量tdの遅延回路は実現できてもtd/2の遅延量の遅延回路が構成できない場合もある。本第7実施形態では、このような極めて短い遅延量tdでも正確にtd/2の時間差を生成する方法を示す。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the pulse generation circuit will be described. In the seventh embodiment, a configuration example of the
図12は、本第7実施形態の起動回路を示すブロック図であり、図13は、起動回路の動作を説明するタイミング図である。 FIG. 12 is a block diagram showing a startup circuit according to the seventh embodiment, and FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of the startup circuit.
図12において、端子1201は、起動開始信号a12を入力する端子である。ここに入力された起動開始信号a12は、NORゲート1224、バッファ回路1202を介して4段のインバータ遅延回路列1204及び6段のインバータ遅延回路列1203に入力される。起動開始信号a12により同時に起動されたインバータ遅延回路列1203,1204の信号c12,d12のタイミングが一致するように遅延量を調節すると、インバータ遅延回路列1203と1204の一段あたりの遅延量の比は1:1.5となる。そこで、それぞれのインバータ遅延回路列1204及び1203の初段のインバータ遅延回路から出力信号を取り出し、パルス波発生サブ回路1102,1103の起動信号1222,1223とすれば、その起動時間差はPw/2(=td/2)となる。以上のような方法によって、遅延量がtdよりも短いインバータ遅延回路を使用することなく、tdよりも短い時間差の起動信号ペアを作り出すことができる。
In FIG. 12, a terminal 1201 is a terminal for inputting a start start signal a12. The activation start signal a12 input here is input to the four-stage inverter
以下に、6段のインバータ遅延回路列1203と4段のインバータ遅延回路列1204の遅延量を一致させる方法について、図12及び図13を用いて説明する。
A method for matching the delay amounts of the six-stage inverter
端子1201に起動開始信号a12が入力されると、NORゲート1224及びバッファ回路1202による遅延を伴って信号b12が2つのインバータ遅延回路列1203,1204に入力される。このバッファ回路1202と、インバータ遅延回路列1203,1204の出力側に設けられたバッファ回路1206,1207は、2つのインバータ遅延回路列1203,1204の入出力の条件を同一とするために設けられる。インバータ遅延回路列1203を構成するインバータ遅延回路1段の遅延時間は、遅延制御端子1205に印加される電圧によってtdに等しくなるように調整する。
When the activation start signal a12 is input to the terminal 1201, the signal b12 is input to the two inverter
インバータ遅延回路列1203は、信号b12から6tdの遅延を伴った信号c12を出力する。4段のインバータ遅延回路列1204の出力信号をd12とする。2つのバッファ回路1208,1209は、信号c12をバッファ回路1206を介して入力し、信号e12,f12を出力する。バッファ回路1208の出力には、信号e12の方が信号f12よりΔt遅れて出力されるように調整した負荷容量1212が接続されている。同様に2つのバッファ回路1210,1211は、信号d12をバッファ回路1207を介して入力し、信号g12,h12を出力する。バッファ回路1210の出力には、信号g12の方が信号h12よりΔt遅れて出力されるように調整した負荷容量1213が接続されている。バッファ回路1206,1207を同一の特性に設定し、バッファ回路1208,1210を同一の特性に設定し、バッファ回路1209,1211を同一の特性に設定し、負荷容量1212,1213を同一の特性に設定すれば、信号c12から信号e12への遅延時間と信号d12から信号g12への遅延時間は等しくなる。また、信号c12→f12、d12→h12の遅延時間も等しくできる。
The inverter
NANDゲートを2つ使ったRSフリップフロップ回路1214,1215は、その2つの入力端子がL,Lから異なる遅延時間を伴ってH,Hに変化する時、遅れて変化した側の出力端子がHを出力し、保持する。本第7実施形態では、RSフリップフロップ回路1214,1215を使って、信号e12,h12及びf12,g12がそれぞれどちらが遅れて変化したかを検出する。図13では、信号d12の方が信号c12よりΔt以上遅かった場合を例示している。
In the RS flip-
RSフリップフロップ回路1214の2つの出力信号i12,j12は、入力の信号e12とh12の立ち上がりの遅い方を検出する。信号h12の方が立ち上がりが遅いので、対応する出力の信号j12がHを保持し、信号i12がLとなる。
The two output signals i12 and j12 of the RS flip-
同様にRSフリップフロップ回路1215の2つの信号k12,l12は、入力の信号f12とg12の立ち上がりの遅い方を検出する。信号g12の方が立ち上がりが遅いので対応する出力の信号l12がHを保持し、信号k12がLとなる。
Similarly, the two signals k12 and l12 of the RS flip-
今、信号i12と信号k12のどちらもLの時は、信号c12の方が信号d12よりもΔt以上早く立ち上がったことを示し、信号j12と信号l12のどちらもLの時は、信号d12の方が信号c12よりもΔt以上早く立ち上がったことを示す。それ以外の時は、信号c12と信号d12の立ち上がりの時間差はΔt以内である。 Now, when both the signal i12 and the signal k12 are L, the signal c12 rises more than Δt than the signal d12, and when both the signal j12 and the signal l12 are L, the signal d12 Indicates that it rises at least Δt earlier than the signal c12. At other times, the time difference between the rising edges of the signal c12 and the signal d12 is within Δt.
NORゲート1216は、信号i12と信号k12がどちらもLの時にHを出力し、チャージポンプ1220を制御してローパスフィルタ1221に電荷注入を行う。また、NORゲート1217は、信号j12と信号l12がどちらもLの時にHを出力し、チャージポンプ1220を制御してローパスフィルタ1221から電荷を引き抜く。これによって信号i12と信号k12がどちらもLの時、すなわち信号c12の方が信号d12よりもΔt以上早い時は、信号d12の立ち上がりを早くするように、インバータ遅延回路列1204の遅延量制御端子1225の電圧を上げる。また逆に信号j12と信号l12がどちらもLの時、すなわち信号c12の方が信号d12よりもΔt以上遅い時は、信号d12の立ち上がりを遅くするように、インバータ遅延回路列1204の遅延量制御端子1225の電圧を下げる。それ以外の時は、チャージポンプ1220は不活性化され、ローパスフィルタ1221は、インバータ遅延回路列1204の遅延量制御端子1225の電圧を保持する。
The NOR
Δtを1.5×tdの許容誤差の4倍以内になるように設定しておけば、常にインバータ遅延回路列1204の一段あたりの遅延量は1.5×td±許容誤差範囲内になるようにその制御電圧が修正される。
If Δt is set to be within 4 times the allowable error of 1.5 × td, the delay amount per stage of the inverter
NORゲート1218は、インバータ遅延回路列1204の制御電圧の修正が必要な場合を検出する。この時NORゲート1219は、インバータ遅延回路列1203の出力をNORゲート1224を介してインバータ遅延回路列1203に帰還し、リング発振回路を形成する。こうして結成されたリング発振回路は、インバータ遅延回路列1204の遅延量制御端子1225の電圧が修正され遅延量の差がΔt以内に収まるまで発振を続け、チャージポンプ1220を作動させローパスフィルタ1221への充放電を続ける。
The NOR
本第7実施形態での起動回路1101は、パルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の遅延量と同一の遅延量のインバータ遅延回路と、遅延量が1.5倍の遅延量のインバータ遅延回路を含んで構成されることを特徴とする。
The
本第7実施形態によれば、遅延量がtdより短いインバータ遅延回路を必要とすることなく、時間差がtdよりも短い、すなわちtd/2の起動信号を作り出すことが可能であり、特に回路が素子性能の限界程度に高速動作を要する時に有効である。 According to the seventh embodiment, it is possible to generate an activation signal having a time difference shorter than td, that is, td / 2 without requiring an inverter delay circuit having a delay amount shorter than td. This is effective when high-speed operation is required to the limit of device performance.
(第8実施形態)
次に、パルス発生回路の第8実施形態について説明する。図14は、本第8実施形態のパルス発生回路を示すブロック図である。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the pulse generating circuit will be described. FIG. 14 is a block diagram showing a pulse generation circuit according to the eighth embodiment.
図14に示すパルス発生回路は、パルス波発生サブ回路を4つ使う例である。起動回路1401は、端子1408に入力された起動開始信号に呼応してPw/2の時間差を持つ4つの起動信号a14,b14,c14,d14を発生しそれぞれ端子1409,1410,1411,1412より出力する。4つの同一特性のパルス波発生サブ回路1402,1403,1404,1405は、起動信号a14,b14,c14,d14を受けてパルス幅Pwのパルス波e14,f14,g14,h14を発生し、端子1413,1414,1415,1416より出力する。パルス波発生サブ回路1402,1403,1404,1405の具体的構成は、図3または図10と同じであり、これらのパルス波発生サブ回路を構成するインバータ遅延回路の1段あたりの遅延量は、tdである。td=Pwに設定すればパルス波e14,f14,g14,h14は、それぞれ90度ずつ位相をずらすことができる。パルス波e14,g14とf14,h14を1組とすると、それらは90度の位相差がある差動信号、すなわちI,Q信号と見ることができる。
The pulse generation circuit shown in FIG. 14 is an example using four pulse wave generation subcircuits. The
これらのパルス波e14,g14とf14,h14は、直交化回路1406に入力され、tdのわずかな誤差によって生ずる位相誤差を修正した後、端子1417〜1420を介して振幅制限回路1407で振幅を揃え、端子1421〜1424より出力する。直交化回路1406の構成は、第6実施形態で述べた。和及び差を取るのは、差動信号ペアが得られるので第6実施形態より容易である。すなわち同一特性の差動増幅回路4つを用いて、それぞれの差動増幅回路にパルス波e14とh14、g14とf14、e14とg14、f14とh14を入力すると、差動増幅回路の出力は、e14−h14、g14−f14及びe14−g14、f14−h14を増幅したものとなり、これらの信号は第6実施形態に述べたベクトルの和と差を表す差動信号となる。
These pulse waves e14, g14 and f14, h14 are input to the
図14(b)に、起動回路1401の具体的構成例を示す。4つのインバータ遅延回路1432,1434,1436,1438は、その遅延量がtd/2のインバータ遅延回路である。これらのインバータ遅延回路1432,1434,1436,1438は、パルス波発生サブ回路1402〜1405を構成するインバータ遅延回路の遅延量tdの半分であるので同一の回路は使用できないが、直交化回路1406によって誤差を修正できるので精度はそれほど要求されない。
FIG. 14B shows a specific configuration example of the
遅延量がtd/2のインバータ遅延回路は、図18のMOSトランジスタ1902,1903のドレイン容量とバッファ回路1905の入力容量及び配線などに寄生する寄生容量の合計との比が1:2になるようにバッファ回路1905のサイズを調整することによって、遅延量が1:2のインバータ遅延回路を実現できる。この方法は、半導体集積回路の製造プロセスにおいて誤差要因がマスク精度のみで決まるため、遅延量の比のばらつきが少なく、温度や電源電圧の変動に対しても遅延量の比が安定して得られる。
In the inverter delay circuit having a delay amount of td / 2, the ratio of the drain capacitance of the
上記の起動回路1401では、素子性能の限界程度に高速な動作が要求される時には使用できない。そのような高速動作が要求される場合の起動回路1401の回路例を図14(c)に示す。遅延量tdの遅延回路1444,1446,1448と遅延量1.5tdの遅延回路1442を図14(c)のように接続し、パルス波発生サブ回路の起動信号a14,b14,c14,d14を端子1447,1443,1449,1445から取り出せば、それらの起動信号a14,b14,c14,d14は、td/2ずつの時間差を伴った信号となる。
The start-up
本第8実施形態において、起動回路1401は、発生するパスルのパルス幅Pwの半分に相当する時間差の起動信号a14,b14,c14,d14を4つ発生し、起動信号a14,b14,c14,d14のそれぞれに呼応して所定のパルス波を発生する同一特性の4つのパルス波発生サブ回路1402,1403,1404,1405を含んで構成されることを特徴とする。
In the eighth embodiment, the
この構成によって、互いに90度位相の異なる4つの信号、すなわち位相が90度異なった2組の差動の信号(I,Q差動信号)を発生することが可能となる。 With this configuration, it is possible to generate four signals that are 90 degrees out of phase, that is, two sets of differential signals (I and Q differential signals) that are 90 degrees out of phase.
(第9実施形態)
次に、パルス発生回路の第9実施形態について説明する。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the pulse generating circuit will be described.
図15は、第1実施形態〜第8実施形態のパルス発生回路を用いたUWB通信装置を説明する図であり、UWB送受信機に応用した場合の例を示す。 FIG. 15 is a diagram for explaining a UWB communication apparatus using the pulse generation circuits of the first to eighth embodiments, and shows an example of application to a UWB transceiver.
パルス発生回路1501は、図5(a)の起動回路101と図5(c)のスイッチ回路529を含み、これを用いることによりUWB送信回路1550を構成する。すなわち、端子1503は、起動開始信号を入力する端子であり、図5(a)の端子519に該当する。端子1504は、送信するデータの入力端子であり、図5(a)の端子510、または図5(c)の端子530に該当する。端子1503に起動開始信号が入力されると、パルス発生回路1501は、パルスを1つ発生するが、出力されるパルスの極性は、端子1504に入力される送信データの値に従って切り替え変調される。この変調方式は、パルスの2相変調(BPM:Bi-Phase Modulation)と見ることができる。図15のパルス発生回路1501の平衡型のアンテナ1502は、2つあり、差動のパルス信号を発する。そのためこのパルス発生回路1501を使用した送信機は、平衡型のアンテナ1502を駆動することができる。これによって、低電圧でも大出力を得ることも可能となる。
The
送信機では、この他に起動信号に遅延回路を接続して、その遅延時間を送信データに従って切り替えるパルス位置変調も可能である。これらの方法をパルス位置変調(PPM:Pulse Position Modulation)に使用することも可能である。 In addition to this, the transmitter can also perform pulse position modulation in which a delay circuit is connected to the activation signal and the delay time is switched according to the transmission data. These methods can also be used for pulse position modulation (PPM).
さらに図14(a)に示す4相のパルス発振回路を用いると、IQ直交変調のパルス変調が可能となる。すなわち図14(a)の起動回路1401として、パルス波発生サブ回路1402と1404の起動信号a14とc14をペアにし、及びパルス波発生サブ回路1403と1405の起動信号b14とd14をペアにして、図5(a)の起動回路を2つ使うことにより、I,Qのそれぞれの信号に変調(QPM:Quadrature Phase Modulation、4相変調)をかけ、さらに端子1421と1422、そして端子1423と1424の信号をそれぞれ加算し、2つの信号として平衡型のアンテナ1502に給電することで実現できる。変調は、出力側の端子に図5(c)のスイッチ回路を挿入しても良い。
Furthermore, if a four-phase pulse oscillation circuit shown in FIG. 14A is used, pulse modulation of IQ orthogonal modulation becomes possible. That is, as the
受信アンテナ1505を含む回路は、受信回路1551の構成を示す。すなわち受信アンテナ1505で受信されたUWBパルス信号は、低雑音増幅回路1506で増幅し、I,Qのミキサ回路1507,1508に入力される。ミキサ回路1507,1508は、テンプレートパルス発生回路1509によって発生されたテンプレートパルスとの乗算を行い、積分回路1510,1511に送る。積分回路1510,1511では、ミキサ回路1507,1508で混合(乗算)した信号の高域成分を取り除き、復調を行う。回路1512は、それぞれの信号の強度を見て送信されたビットを判断し、元の送信データに戻す。
A circuit including the
ここで、テンプレートパルス発生回路1509として、図14(a)のパルス発生回路が使用できる。図14(a)のパルス発生回路は、IQ2相の差動信号の発振が可能であり、低雑音増幅回路1506やミキサ回路1507,1508のような差動式の回路を使用することを可能とする。差動式の回路は、同相ノイズのキャンセルや低電圧動作に適しており、低電力低雑音の機器構成に都合が良い。また、図14(a)のパルス発生回路によるIQのテンプレートパルス発生回路1509を用いると、QPMの時のみでなく、BPMやPPMでも効率の良い受信が可能となる。すなわち、BPMやPPMの変調時において、Iチャネルをデータの復調にあてて、Qチャネルをトラッキングに使うなどの方法を取ることが可能である。なぜなら、Qチャネル出力を常に0になるようにテンプレート発生のタイミングを調整すれば、Iチャネルではその出力振幅値が最大となるのでこのような制御によって同期検波のトラッキングが可能となる。
Here, the pulse generation circuit of FIG. 14A can be used as the template
テンプレートパルス発生回路1509として他の回路、すなわち図1や図11の回路を用いることももちろん可能である。
It is of course possible to use other circuits as the template
本パルス発生回路は、簡単な回路で所定の位相差を持った複数のパルス信号を発生できる。180度の位相差の信号ペアを発生すれば、平衡型のパルス信号となり、90度ずつの位相差で4信号を発生すれば、差動型のI,Q信号を得ることができる。パルス発生回路で発生したパルス信号は、位相差を正確に制御でき、また信号間の振幅などのばらつきが少なく平衡度の良い歪みの少ない信号が発生できる。従って、パルス発生回路は、UWB送受信機の高性能化に必要な差動型の信号発生、I,Q信号の発生、低歪などのすべての要求仕様を備えている。従って、本パルス発生回路をUWB送受信機に応用すれば、高性能な装置を実現できる。 This pulse generation circuit can generate a plurality of pulse signals having a predetermined phase difference with a simple circuit. If a signal pair with a phase difference of 180 degrees is generated, a balanced pulse signal is obtained, and if four signals are generated with a phase difference of 90 degrees, differential I and Q signals can be obtained. The pulse signal generated by the pulse generation circuit can accurately control the phase difference, and can generate a signal with little variation in amplitude and the like with good balance and low distortion. Therefore, the pulse generation circuit has all the required specifications such as differential signal generation, generation of I and Q signals, and low distortion necessary for improving the performance of the UWB transceiver. Therefore, if this pulse generation circuit is applied to a UWB transceiver, a high-performance device can be realized.
また、本パルス発生回路をCMOS集積回路で実現すれば、パルス発生時の遷移時間でしか電力を消費せず、待機時電流がない。通信機に応用した場合は、伝送する情報量(ビットレート)に応じて常に最小の消費電力で作動させることが可能である。 Further, if this pulse generation circuit is realized by a CMOS integrated circuit, power is consumed only during the transition time at the time of pulse generation and there is no standby current. When applied to a communication device, it is possible to always operate with minimum power consumption according to the amount of information (bit rate) to be transmitted.
特に、UWB通信は、短距離の高速通信に適しており、従来の無線通信では不可能であったGbps(ギガビット/秒)以上の伝送量が期待できる。このような伝送量は、従来のどの無線通信方式においても実現し得なかった値であり、また有線伝送路によっても様々な困難を伴う。パルスによるUWB通信(IR)を行う回路の動作は、間歇的であり、パルスがアクティブな時だけ回路に電源が入っていれば良い。これによって、回路に消費される電力を大幅に節約できる。さらに間歇動作であるために、このシステムが組み込まれる機器の動作に対する妨害や、機器からシステムが受ける妨害が少ない。パルス発生回路を用いたUWB通信をデータ伝送に使用すると、従来の銅線(有線路)による接続よりも低電力、高速でより低い外部への妨害、また高い耐干渉性を得ることができる。よってUWB通信装置を同一筐体内における極近距離の大容量データ伝送に用いると、極めて有用性の高いシステムが構築できる。 In particular, UWB communication is suitable for high-speed communication over a short distance, and a transmission amount of Gbps (gigabit / second) or more, which is impossible with conventional wireless communication, can be expected. Such a transmission amount is a value that could not be realized in any of the conventional wireless communication systems, and various difficulties are involved depending on the wired transmission path. The operation of the circuit performing UWB communication (IR) by pulses is intermittent, and it is sufficient that the circuit is powered only when the pulses are active. This greatly saves the power consumed by the circuit. Furthermore, since the operation is intermittent, there is little interference with the operation of the device in which this system is incorporated, and the interference received by the system from the device. When UWB communication using a pulse generation circuit is used for data transmission, it is possible to obtain lower power, higher speed and lower external interference, and higher interference resistance than conventional connection using a copper wire (wired line). Therefore, when the UWB communication apparatus is used for large-capacity data transmission in the very short distance in the same housing, a very useful system can be constructed.
以上、起動時間差の所定量をtd,td/2の場合を実施形態で説明したが、こうした実施形態に何ら限定されるものではない。例えば2td/3とすれば、120度位相差の3相のパルス信号セットが得られる。必要に応じて起動時間の所定量を調節することによって、任意の位相差の信号を得ることが可能である。 As mentioned above, although the case where the predetermined amount of the activation time difference is td, td / 2 has been described in the embodiment, it is not limited to such an embodiment. For example, if 2td / 3, a three-phase pulse signal set having a phase difference of 120 degrees is obtained. A signal having an arbitrary phase difference can be obtained by adjusting a predetermined amount of the start-up time as necessary.
短パルスを利用するUWB通信に利用すれば特にその効果が大きい。 The effect is particularly great when used for UWB communication using short pulses.
101…起動回路、102,103…パルス波発生サブ回路、301〜309…インバータ遅延回路、310〜325,327,328…MOSトランジスタ。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記m個の起動信号の各々に基づきパルス幅Pwのn周期分(nは1以上の整数)のパルス波を発生させる同一特性のm個のパルス波発生サブ回路と、
を含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 An activation circuit for generating m (m is an integer of 2 or more) activation signals at predetermined time intervals based on the activation start signal;
M pulse wave generation sub-circuits having the same characteristics for generating a pulse wave of n periods (n is an integer of 1 or more) of the pulse width Pw based on each of the m activation signals;
including,
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス波発生サブ回路は、各々の遅延量が前記パルス幅Pwに設定された複数のインバータ遅延回路と、前記複数のインバータ遅延回路の各々の出力信号に基づき前記パルス波を発生させるパルス波発生論理回路と、を含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to claim 1,
The pulse wave generation sub-circuit generates a plurality of inverter delay circuits each having a delay amount set to the pulse width Pw, and generates a pulse wave based on the output signals of the plurality of inverter delay circuits. Including logic circuit,
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、2個の前記パルス波発生サブ回路を含み、
各々の前記パルス波発生サブ回路は、前記所定の時間間隔を前記パルス幅Pwに設定した前記起動回路が発生する2個の前記起動信号の各々に基づき前記パルス波を発生する、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to claim 1 or 2,
The pulse generation circuit includes two pulse wave generation sub-circuits,
Each of the pulse wave generation subcircuits generates the pulse wave based on each of the two activation signals generated by the activation circuit in which the predetermined time interval is set to the pulse width Pw.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、2個の前記パルス波発生サブ回路を含み、
各々の前記パルス波発生サブ回路は、前記所定の時間間隔を前記パルス幅Pw/2に設定した前記起動回路が発生する2個の前記起動信号の各々に基づき前記パルス波を発生する、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to claim 1 or 2,
The pulse generation circuit includes two pulse wave generation sub-circuits,
Each of the pulse wave generation subcircuits generates the pulse wave based on each of the two activation signals generated by the activation circuit in which the predetermined time interval is set to the pulse width Pw / 2.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、4個の前記パルス波発生サブ回路を含み、
各々の前記パルス波発生サブ回路は、前記所定の時間間隔を前記パルス幅Pw/2に設定した前記起動回路が発生する4個の前記起動信号の各々に基づき前記パルス波を発生する、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to claim 1 or 2,
The pulse generation circuit includes four pulse wave generation sub-circuits,
Each of the pulse wave generation subcircuits generates the pulse wave based on each of the four activation signals generated by the activation circuit in which the predetermined time interval is set to the pulse width Pw / 2.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、各々の前記パルス波発生サブ回路が発生する前記パルス波を相互に加算及び減算する加算減算回路をさらに含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to claim 4 or 5,
The pulse generation circuit further includes an addition / subtraction circuit for adding and subtracting the pulse waves generated by each of the pulse wave generation subcircuits to each other.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記起動回路は、前記起動開始信号に基づき立ち上がりと立ち下がりが同時に変化する2相の信号を発生させる2相信号発生回路と、前記2相信号発生回路の出力信号の一方に接続された前記インバータ遅延回路と、を含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 In the pulse generation circuit according to any one of claims 1 to 3,
The start circuit includes: a two-phase signal generation circuit that generates a two-phase signal whose rising and falling simultaneously change based on the start-up signal; and the inverter connected to one of the output signals of the two-phase signal generation circuit Including a delay circuit,
A pulse generation circuit characterized by that.
前記起動回路は、遅延量が前記パルス幅Pwに設定された第1遅延回路と、遅延量が前記パルス幅Pw×1.5に設定された第2遅延回路と、を含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to any one of claims 1, 2, 4, and 6,
The activation circuit includes a first delay circuit whose delay amount is set to the pulse width Pw, and a second delay circuit whose delay amount is set to the pulse width Pw × 1.5.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、送信するデータに基づき前記起動回路が発生する前記m個の起動信号の出力先を前記m個のパルス波発生サブ回路のいずれかに切り替える起動信号選択回路を含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to any one of claims 1 to 8,
The pulse generation circuit includes an activation signal selection circuit that switches an output destination of the m activation signals generated by the activation circuit to any one of the m pulse wave generation subcircuits based on data to be transmitted.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、送信するデータに基づき前記m個のパルス波発生サブ回路が発生する前記パルス波の出力先を切り替える出力選択回路を含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to any one of claims 1 to 8,
The pulse generation circuit includes an output selection circuit that switches an output destination of the pulse wave generated by the m pulse wave generation subcircuits based on data to be transmitted.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記パルス発生回路は、前記m個のパルス波発生サブ回路の所定の1組において前記パルス波発生サブ回路を構成する前記インバータ遅延回路の出力の位相が互いに反転する出力ノード間に接続するクロスカップルインバータを含む、
ことを特徴とするパルス発生回路。 The pulse generation circuit according to claim 3 or 7,
The pulse generation circuit includes a cross couple connected between output nodes in which phases of outputs of the inverter delay circuits constituting the pulse wave generation subcircuit are inverted with each other in a predetermined set of the m pulse wave generation subcircuits. Including inverter,
A pulse generation circuit characterized by that.
前記起動回路に入力される前記起動開始信号のパルス幅は、前記パルス幅Pw以上かつ前記パルス幅Pw×4×n未満である、
ことを特徴とするパルス発生回路。 In the pulse generation circuit according to any one of claims 2 to 11,
The pulse width of the start signal input to the start circuit is not less than the pulse width Pw and less than the pulse width Pw × 4 × n.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記起動回路に入力される前記起動開始信号の周期は、前記パルス幅Pwの偶数倍の周期である、
ことを特徴とするパルス発生回路。 In the pulse generation circuit according to any one of claims 2 to 11,
The period of the activation start signal input to the activation circuit is an even multiple of the pulse width Pw.
A pulse generation circuit characterized by that.
前記インバータ遅延回路は、外部制御信号によって前記インバータ遅延回路の遅延量を制御可能である、
ことを特徴とするパルス発生回路。 In the pulse generation circuit according to any one of claims 1 to 13,
The inverter delay circuit can control the delay amount of the inverter delay circuit by an external control signal.
A pulse generation circuit characterized by that.
ことを特徴とするUWB通信装置。 Including the pulse generation circuit according to claim 1,
A UWB communication apparatus characterized by the above.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008042517A JP2009017528A (en) | 2007-06-05 | 2008-02-25 | Pulse generating circuit and uwb communication system |
US12/131,956 US7719338B2 (en) | 2007-06-05 | 2008-06-03 | Pulse generating circuit and UWB communication system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007148981 | 2007-06-05 | ||
JP2008042517A JP2009017528A (en) | 2007-06-05 | 2008-02-25 | Pulse generating circuit and uwb communication system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009017528A true JP2009017528A (en) | 2009-01-22 |
JP2009017528A5 JP2009017528A5 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=40357801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008042517A Withdrawn JP2009017528A (en) | 2007-06-05 | 2008-02-25 | Pulse generating circuit and uwb communication system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009017528A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010233181A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Radio transmitter |
JP2012500596A (en) * | 2008-08-18 | 2012-01-05 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Three-divided quadrature frequency divider |
KR20230079577A (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-07 | 연세대학교 산학협력단 | Broadband impuse generator |
-
2008
- 2008-02-25 JP JP2008042517A patent/JP2009017528A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012500596A (en) * | 2008-08-18 | 2012-01-05 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Three-divided quadrature frequency divider |
JP2010233181A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Radio transmitter |
JP4675422B2 (en) * | 2009-03-30 | 2011-04-20 | 日本電信電話株式会社 | Wireless transmitter |
KR20230079577A (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-07 | 연세대학교 산학협력단 | Broadband impuse generator |
KR102588014B1 (en) | 2021-11-29 | 2023-10-11 | 연세대학교 산학협력단 | Broadband impuse generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8154352B2 (en) | Oscillating circuit | |
JP4049511B2 (en) | Phase synthesis circuit and timing signal generation circuit | |
US8232844B2 (en) | Synchronous oscillator, clock recovery apparatus, clock distribution circuit, and multi-mode injection circuit | |
US7911282B2 (en) | Voltage-controlled oscillator including plurality of delay cells | |
US10396805B2 (en) | Wide capture range reference-less frequency detector | |
JP5360672B2 (en) | Pulse generation circuit and UWB communication device | |
US7965118B2 (en) | Method and apparatus for achieving 50% duty cycle on the output VCO of a phased locked loop | |
US8004342B2 (en) | Mixer with shorting switch | |
US7719338B2 (en) | Pulse generating circuit and UWB communication system | |
JP2009284466A (en) | Mixer circuit, communication device, and electronic apparatus | |
US7932766B2 (en) | Digitally controlled oscillator with the wide operation range | |
US20120139591A1 (en) | Phase interpolator and semiconductor circuit device | |
Zhao et al. | A wide tuning range voltage-controlled ring oscillator dedicated to ultrasound transmitter | |
US9331698B2 (en) | Level shifter circuit | |
JPH1127116A (en) | Semiconductor integrated circuit, voltage controlled delay line, delay locked loop, self-synchronous pipeline digital system, voltage controlled oscillator and phase-locked loop | |
US9059837B1 (en) | Clock data recovery circuit and clock data recovery method | |
JP2009017528A (en) | Pulse generating circuit and uwb communication system | |
JP5217351B2 (en) | Pulse generation circuit and UWB communication device | |
US20060232346A1 (en) | Integrated circuit including a ring oscillator circuit | |
US9548727B2 (en) | Oscillator circuit | |
RU2455755C1 (en) | Ring cmos voltage controlled oscillator | |
US9537476B1 (en) | Level shifter with low duty cycle variation | |
US10367494B2 (en) | Fast-response references-less frequency detector | |
CN209201035U (en) | Quadrature and 45 degree phase generating circuit | |
US9735786B2 (en) | Apparatus and methods for single phase spot circuits |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101221 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101221 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20120314 |